凯盛EBZ200掘进机电气使用说明书第1版.docx

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凯盛EBZ200掘进机电气使用说明书第1版

KSZG/ZJ0220

安装、使用产品前，请阅读本使用说明书

EBZ200型掘进机

电气使用说明书

执行标准：

MT/T238.3-2006Q/KSZS02.82—2008

凯盛重工有限公司

（原淮南煤矿机械厂）

1.概述

EBZ200型掘进机电气系统主要由矿用隔爆型电气控制箱（以下简称电控箱）、矿用隔爆型操作箱（以下简称操作箱）、隔爆型照明灯、隔爆型蜂鸣器、隔爆型急停按钮、甲烷断电仪等组成，在交流50Hz,1140v的供电线路中，对掘进机的各种作业进行控制，并对各电动机和控制回路进行监测和保护,运行状态及故障中文显示。

使用条件:

a）海拔高度不超过2000米；

b）周围介质温度不超过-5℃～40℃；

c）周围空气相对湿度不大于95%（25℃）；

d）在无强烈颠簸振动和冲击的环境中；

e）在无破坏绝缘及腐蚀金属的气体和蒸汽的环境中

f）在能防雨雪与滴水的地方；

g）在与水平面的安装倾斜不超过20°的环境中；

h）电控设备的工作制为间断长期工作制；

i）在具有甲烷爆炸性危险的煤矿井下。

2.型号及结构特征

2.1电控箱

电控箱型号：

KXJ-320/1140（660）E

防爆形式：

Exd[ib]I（隔爆兼本质安全型）

电控箱有两大腔,左侧是接线腔,右侧是主腔,主腔门为快开门式，腔门由安装于箱体上下两端的悬臂支撑。

门与箱体之间用14个扣钉紧扣以实现隔爆结合，调节扣钉可以改变隔爆结合面的间隙，门与箱体之间有可靠的机械联锁，只有按下箱体左上方可自锁的紧急停止按钮，才能分合隔离开关，以保证隔离开关不带负荷操作。

隔离开关处于分断位置时才能拧紧闭锁螺杆，打开腔门，以保证腔门打开时，腔内所有元器件（但不包括隔离开关的电源侧）不带电，同时，闭锁螺杆拧出后，由于联锁，使隔离开关不能闭合。

箱体的左侧面是接线喇叭嘴，供电源、电动机及控制回路接线用，箱体的前面有一个主电源显示窗口。

电控箱的防护等级是：

IP55。

箱体的外形尺寸：

1900mm×700mm×740mm，重量：

980kg。

电压表

急停按钮

隔离开关

主腔

接线腔

图1电控箱

2.2操作箱

操作箱型号：

CXB2-24E

防爆形式：

ExdI（隔爆型）

由主腔体、门盖、接线腔组成，主腔门属慢开门式，门盖上设有一个观察窗口，用于故障及运行状态显示。

主腔体门盖上装有按钮和转换开关共计15个，其中12个按钮分别用于掘进机中各电动机和备用电动机的起停控制，2个转换开关分别用于电源、掘进机运行支护转换，另设有1个紧急情况下断开电源的急停按钮装置。

操作箱的外形尺寸:

632mm×420mm×208mm,重量:

75kg。

起停按钮

显示屏

支护开关

急停按钮

电源开关

图2操作箱

3.主要技术参数

3.1额定电压

主回路：

AC1140V

控制回路：

AC220V、36V、24V

DC18V、15V

3.2额定频率：

50Hz

3.3额定功率：

336/246kw（高速/低速）

3.4额定电流：

206.2/171.2A（高速/低速）

3.5输出分路数：

5路

4．电路组成及主要元件特征

4.1主电路

主电路由隔离开关、熔断器、交流接触器、阻容吸收、电流变送器等组成.

◆隔离开关是电源的总开关，当其闭合时主电路及部分控制电路得电；

　◆交流接触器用于接通、断开各电动机；

◆阻容吸收装置用来吸收真空接触器分断时，电动机产生的反电动势；

◆电流变送器将主电路的电流信号，经整流、滤波后输出直流电压至综合控制器处理。

4.2控制电源

控制电源主要由控制变压器、断路器、开关电源等组成，主要为电气控制系统提供工作电压，其中：

变压器TC1：

一次侧AC1140/660V；二次侧AC220V、36V

TC2：

一次侧AC220V；二次侧AC180V、24V

开关电源UR1：

输出DC18V；UR2：

输出DC15V

4.3控制电路

控制电路主要由SiemensPLC、继电器板（JDB）、综合控制器（ZFK）、漏电监视（ZFL）及控制按钮等组成。

4.3.1可编程控制器（PLC）

PLC是控制电路的主控元件，它接受控制、检测、保护等输入信息，通过内部程序计算，输出相应的指令控制受控元件，达到控制整机的目的，并将掘进机的运行状态及故障信息传输至液晶显示屏。

PLC由主机CPU226、模拟量扩展模块EM231及数字量输出模块EM222组成，其外形见图3。

CPU226模块左侧有三个指示灯SF（CPU）、RUN（运行）和STOP（停止）,正常情况RUN指示灯亮，若STOP指示灯亮说明PLC已停止工作，若SF指示灯常亮或闪烁说明CPU有问题。

CPU226共有24个数字量输入点,分别为I（0.0…0.7）、I（1.0…1.7）、I（2.0…2.7）,用于操作信号及保护信号输入;有16个数字量输出点,分别为Q（0.0…Q0.3）、Q（0.4…1.0）、Q（1.1…Q1.7）,用于主回路漏电闭锁检测信号的延时投入及各负载的控制。

EM231为模拟量输入模块,它是将综合控制器ZFK输出的模拟量信号转换成数字信号，EM222为数字量输出模块,用于综合控制器ZFK输出信号的控制。

CPU模块EM231EM222

电源与输出端子

状态LED

通信口

输入端子

图3PLC

4.3.2继电器板（JDB）

继电器板是配合PLC使用的,作为中间驱动环节;其内部装有若干个小型继电器和一个整流模块，它接收PLC发出的信号控制：

切割、油泵、转载、备用各交流接触器通断及报警装置、220V/36V供电回路的通断，该继电器板供电电源为交流24Ｖ。

输出端子

输入端子

图4JDB板

4.3.3综合控制器（ZFK）

综合控制器（ZFK）通过其输入端口采集各传感信号:

如【电流变送器（TA1～TA5）的电流信号】、【主回路漏电闭锁监测信号】、【切割电动机过热监测信号】、【220V/36V控制回路对地绝缘电阻监测信号】、【油温超限监测信号】等,并进行综合处理，将与之对应的保护信号传输给可编程控制器PLC，实现对主电路的过载、过热、短路、断相、漏电及控制电路绝缘进行监视和保护，同时将故障及工作状态信号传输给液晶显示屏显示，综合控制器外形见图5。

指示灯

图5综合控制器ZFK

综合控制器（ZFK）主要功能:

◆漏电闭锁保护

漏电闭锁保护是在电动机起动前对电动机绕组及部分供电线路进行绝缘检测,当被检测部分的绝缘电阻值大于规定值时（具体数据见表面1），综合控制器（ZFK）内部触点闭合，经X1端口至PLC,允许电动机正常起动。

如果绝缘电阻值小于规定值，控制器内部触点断开，与之相连的PLC接点失电，电动机不能起动，实现了漏电闭锁保护，当绝缘电阻恢复到一定值时，漏电闭锁电路自动解锁。

为了防止主电路的操作过电压及电动机反电势串入综合控制器（ZFK），利用PLC的延时功能，在起动信号接通后，先使继电器KA通电，使漏电检测线断开，延时0.2S后，再接通主交流接触器KM，从而避开高电压对综合控制器（ZFK）的冲击。

停机时通过PLC的控制使串接于漏电检测回路的KA节点延时5S后闭合，从而避免主电路操作过电压及电动机反电势对ZFK的冲击，其保护特性见表1。

◆短路（过流）保护

综合控制器（ZFK）配合电流变送器（TA）能实现短路保护，当电动机出现8倍以上额定值的短路电流时，TA的监测端口给出短路信号，输入到ZFK中，通过内部的运放隔离，单片机处理等环节使执行电路动作，导致接触器跳闸，实现短路保护，同时故障显示单元给出相应的故障指示。

该保护动作具有自锁特性，故障消失后，必须断电才能复位，同时故障消失,该保护特性见表2。

◆过载保护

电流变送器（TA）通过其端口把各电动机的负荷信号输入到综合控制器ZFK中实现过载保护。

当电动机工作电流增大，电流变送器TA输出信号增大，当电动机工作电流达到额定值的1.2倍以上时，ZFK通过内部的运放隔离及单片机处理使执行电路动作，导致接触器跳闸，实现对电动机过载保护；同时故障显示单元给出相应的故障指示。

保护动作后，经过一段时间，可以自动恢复，该保护特性见表2。

◆断相（不平衡）保护

当电动机出现断相或严重不平衡运行状态时,电流变送器（TA）的断相信号输入到保护器中,通过保护器内部的运放隔离，单片机处理等环节使执行电路动作，导致接触器跳闸，实现断相或不平衡保护，同时故障显示单元给出相应的故障指示。

断相保护动作具有自锁特性，故障消失后，必须断电才能恢复，该保护特性见表2。

表1漏电闭锁及绝缘监视保护性能

电压

闭锁电阻值

解锁电阻值

动作电阻值

恢复电阻值

复位方式

检测电流

延时投入时间

1140V

40kΩ＋20％

1.5倍闭锁值

／

自动

I＜5mA

5s

660V

22kΩ＋20％

1.5倍闭锁值

／

自动

I＜5mA

5s

220V

／

5kΩ+20％

1.5倍动作值

自动

／

／

36V

／

2kΩ+20％

1.5倍动作值

自动

／

／

表2短路、缺相、过载监视保护性能

项目

实际/额定电流

动作时间

起始状态

复位方式

恢复时间

短路

8～10

0.2＜ts＜0.4S

冷态

断电恢复

／

缺相

任意二相

第三相

1.0

0.9

∝

／

／

／

1.05

0

tp＜3min

热态

断电恢复

／

过载

1.05

长期不动作

／

／

／

1.2

＜20min

热态

自动

15s＜tr＜1min

1.5

＜3min

热态

自动

15s＜tr＜1min

6

≥5s

冷态

自动

15s＜tr＜1min

◆过热保护

过热保护是利用电动机绕组里预埋的PT100热敏电阻作为传感元件,其电阻值随着电动机的温度上升而增加，当工作电动机绕组温度≥150℃时,将过热信号输入到综合控制器ZFK中，通过处理使保护输出节点断开,导致交流接触器跳闸,实现电动机的过热保护,同时中文显示屏显示过热。

4.3.4漏电监视（ZFL）

该监视器对控制电路中36V与220V回路进行绝缘监测,当被监测电路的绝缘电阻低于表1中的值时，ZFL内执行继电器动作，经综合控制器使PLC的输出继电器动作，从而使BJ12～BJ15失电释放，断开控制回路供电电源，完成绝缘监视保护,同时综合控制器及液晶显示屏均给出相应显示，其保护特性见表1。

该漏电监视器与温度控制器配合，在油箱温度超过规定值时动作，并将超温信号送到综合控制器，经PLC处理，使运行中的油泵电动机停止运行。

4.4故障显示

掘进机运行过程中所出现的各种故障均可在操作箱面板上的液晶显示屏上显示,其画面如图6所示。

图6故障显示

5.工作原理及使用操作

电气系统采用三级控制，即由安装在操作箱里的开关按钮控制可编程控制器PLC，再由PLC控制继电器板JDB，然后由JDB来控制交流接触器。

保护元件如综合控制器（ZFK）、低压漏电监视（ZFL）,油温超限保护器等输出接点，串接于PLC的输入回路中，对各电机进行控制和保护，以致掘进机安全作业。

5.1操作箱面板

操作箱面板上装有12个按钮用于控制掘进机各电动机的起停,2个转换开关用于通断电源和支护、运行转换，1个急停按钮及液晶显示屏，具体见图7所示。

图7操作箱面板

5.2开机

将电控箱上的隔离开关（QS）手柄扳至“通”的位置，拉出急停按钮（SB0）,此时前照明灯亮，电压表指示电压值，显示屏显示内容如图8所示，将操作箱上的开关（SA1）旋至“通”位置，即可进行开机作业。

图8

5.2.1油泵电动机的起停

必须首先起动油泵电动机工作,方可起动切割和转载电动机,若油箱油温正常（不大于80℃），油泵电动机的其它保护指标均在正常范围内,则综合控制器输出信号至PLC，便可按动起动按钮SB2，通过PLC控制，使BJ2得电吸合，交流接触器KM3得电闭合，油泵电动机M2起动，显示屏显示图9画面。

停机时可按动停止按钮SB3使油泵电动机停止运行，同时切割和转载工作电动机也停止工作。

若油温高于80℃，温度控制器接点YW闭合，将导致油泵电动机停止运行或起动不了，同时中文液晶显示屏显示油温超限。

当油温正常时（≤80°C），温度控制器YW接点是断开的。

图9

5.2.2转载电动机的起停

　　油泵电动机起动后，若转载电动机主回路没有故障，则综合控制器输出信号至PLC，便可按动起动按钮SB8，接通PLC的输入信号，通过PLC控制使继电器BJ5吸合,交流接触器KM4得电吸合，起动转载运输机M3运行，显示屏显示图10画面，停机时，可按动停止按钮SB9。

图10

5.2.3备用电动机的起停

若备用电动机主回路没有故障，则综合控制器输出信号至PLC，便可按动起动按钮SB10，接通PLC的输入信号，通过PLC控制使继电器BJ11得电吸合，并通过程序自保,交流接触器KM5得电吸合，起动备用电动机M4运行，显示屏显示图11画面，停机时，可按动停止按钮SB11。

图11

5.2.4切割电动机的起停

切割电动机有高、低两种运行速度。

◆高速运行

油泵电动机起动后，若主切割回路没有故障，则综合控制器输出信号至PLC，可按起动按钮SB4，接通PLC的输入信号，通过PLC控制使继电器BJ7得电吸合，蜂鸣器通电鸣响8秒后停止，此时BJ1得电吸合使交流接触器KM1吸合，切割电动机高速运行，显示屏显示图12画面，停机可按动停止按钮SB5。

图12

◆低速运行

油泵电动机起动后，若主切割回路没有故障，则综合控制器输出信号至PLC，可按起动按钮SB6，接通PLC的输入信号，通过PLC控制使继电器BJ7得电吸合，蜂鸣器通电鸣响8秒后停止，此时BJ3得电吸合使交流接触器KM2吸合，切割电动机低速运行，显示屏显示画面如图13所示,停机可按动停止按钮SB7。

图13

切割电动机由高速（低速）切换到低速（高速）时，需先按动停止按钮SB5（SB7）将切割电动机停下，才可按起动按钮SB6（SB4）变换速度，高速和低速间有电气互锁。

6.安装及调试

6.1安装

当掘进机主机架安装好以后，为使电控箱可靠地工作，必须使电控箱架设在掘进机的减振器上，并且扭紧联接螺栓及联接销。

按照系统原理图接好各电动机、操作箱、照明灯、警铃、甲烷断电仪、温度控制器及电源等的电缆。

6.2调试

调试之前应检查各接线头是否压紧，接线是否正确，供电电压是否符合要求，方可送电调试。

首先看显示屏是否有故障显示，确认无故障后试车，通电后看各电机的相序是否正确，一切正常后便可整机运行。

7.故障分析与排除

故障分析与排除见表４

表４故障分析与排除

故障现象

判断

排除

1.显示屏显示短路

相间或相对地短路

主要检查电缆或电机绕组是否有短路现象。

2.显示屏显示过载

负荷太大或电压偏低

清理负载或检测电压

3.显示屏显示断相

电缆砸断、电机绕组有断相或接线端头没压好

处理好电缆、更换电机或压紧接线端头

4.显示屏显示过热

堵转

冷却不良

热敏电阻检测线没有接好

排除电机过热

清理电机散热片

接好热敏电阻检测线，不能有断线或没压紧现象；若阻值大于150Ω，应急补救方法可外接100Ω左右的电阻

5.显示屏显示主回路漏电

主回路相对地绝缘阻值低于40kΩ（1140V）

检查电缆是否砸伤、接线头是否虚接地

6.显示屏显示220V或36V漏电

220V控制回路虚接地阻值低于5KΩ；36V控制回路虚接地阻值低于2KΩ

检查电缆是否砸伤、接线头是否虚接地

7.显示屏显示油温超限

油箱内温度≥80℃，温控器接点粘连。

停机冷却

更换温控器。

8.PLC工作状态

正常情况：

SF指示灯不亮，RUN运行指示灯亮。

故障情况：

SF指示灯闪烁说明PLC软件有问题；常亮说明CPU硬件有问题。

找厂家维修

9.软故障的排除应根据具体情况可参照电气原理图观察PLC的输入状态及输出状态来分析故障原因.

8.安全保护装置

该控制箱接线腔门盖上设有“严禁带电开盖”的警告字样,电控箱设有内外接地螺栓,并有接地显示标牌。

操作箱上装有紧急停止按钮SB1，电控箱上的停止按钮SB0与非司机侧急停按钮SB14串接,在紧急情况时按动其中之一，可切断控制回路电源而停止本机的工作，紧急停止按钮SB0、SB1和SB14具有机械自锁功能。

　急停按钮是在紧急情况下来停机的,正常情况下请勿用此代替其他停止按钮去停机。

9.保养、维护

电控设备应进行定期检查和清理，各电气元件触头，接插件联接部分接触良好。

电控箱、操作箱维修拆装时，注意保护隔爆面，隔爆面上不得有损伤及锈蚀。

维护后，隔爆面应涂防锈油，盖（或门）与箱体隔爆接合面间隙不得大于0.3mm。

★严禁带电开盖！

在井下装卸、搬运过程中应避免受强烈振动，严禁翻滚，必须轻放。

为使电控箱可靠地工作，必须架设在掘进机的减振器上。

电缆芯线与接线柱联接时注意芯线的铜丝不得飞出，以保证导线间的电气间隙。

线接好后，接线腔内不允许有导线头等杂物。

电缆从接线箱中引出，必须套上橡胶密封圈，并分别用出线口压紧橡胶密封圈，并用挡板及压板将电缆压牢，不致在运动中，电缆受外力而拔脱，不使用的出线口，应用橡胶密封圈密封垫堵塞。

10.运输、贮存和开箱及检查

10.1电控设备在运输和贮存中，不应受到强烈颠簸、震动、碰撞及雨雪的侵袭。

10.2电控设备应贮存在环境温度不大于35℃和相对湿度不大于80﹪（25℃），以及无破坏金属和绝缘的腐蚀性气体仓库中。

10.3开箱及检查

产品使用说明书----------------------------------------------------1份

电气系统原理图----------------------------------------------------1份

装箱单------------------------------------------------------------1份

11其它

11.1注意事项

a）在井下工作区内，应严格遵守“严禁带电开盖”原则；

b）接线腔电源进线端子应设有电源护板，并标有“有电危险”字样；

c）该产品只能与本说明书中规定的设备配接，不得与其它设备配接；

d）对于本电控装置在原理上不得作任意改动；

e）本电控箱主回路电压为1140V，电流取样器（TA）、电源变压器（TC1）有1140/660V两种电压，因此在更换这些器件时，电源变压器TC1、电流取样器TA接线应在相应位置（其中1,2,3端子是1140V,4,5,6端子是660V）；

f）与本电控箱配合使用的设备如照明灯、蜂鸣器、油温传感器、甲烷断电仪、急停按钮等在使用过程中应遵守本说明书中第9项的规定；

g）本电控箱所有接地线统一于180号线，并压牢在内接地螺栓上。

11.2在用户遵守运输、贮存、安装及规范使用的条件下，电控设备从制造厂发货之日起12个月内，用户安装之日起6个月内，确因制造不良而发生损坏或不能正常工作时，制造厂应负责为用户修理或更换。

11.3电控系统主要配备电缆型号；

电源MCP3×70+1×10+4×4

切割、油泵电机MCP3×35+1×6+4×2.5

11.4附图

EBZ200型掘进机电动机主要参数

电动机

型号

额定电压V

额定功率kW

额定电流

A

额定转速r/min

切割M1

YBUD-200/110-4/8

1140

200/110

（高/低速）

118/83

1482/736

油泵M2

YBS-4

1140

125

80

1480

转载M3

YDB11-2.0-

400×950

1140

11

8.2

2.0m/s

图14KXJ-320/1140（660）E矿用隔爆兼本质安全型电气控制箱外形尺寸

图15CXB2-24E矿用隔爆型操作箱外形尺寸

电器元件明细

序号

代号

数量

名称

型号或规格

备注

1

QS

1

隔离开关

S（H）K--630Y

2

KM1

1

真空交流接触器

CKJ5--250/1.14~220V

3

KM2、KM3

2

真空交流接触器

CKJ5--160/1.14~220V

4

KM4、KM5

2

交流接触器

CKJ11--125/1.14~220V

5

TA1

1

电流变送器

QHA--200

6

TA2

1

电流变送器

QHA--110

7

TA3

1

电流变送器

QHA--125

8

TA4、TA5

2

电流变送器

QHA--11QHA--44

9

TC1

1

控制变压器

JBK-2500VA1140，660V/220，36V

10

TC2

1

隔离变压器

BKC-150VA220V/180V，24V

11

UR1

1

开关电源

S-50-24

12

UR2

1

开关电源

S-50-15

13

PV

1

电压表

69L9--1500V

14

SB2~SB13

12

按钮开关

LAY16（A）

15

SB0、SB1

2

急停开关

ME8122

16

U2.U4.U5

1

可编程控制器

CPU226、EM222、EM231

17

JDB

1

继电器板

JJB-68/110

18

U1

1

综合控制器

ZFK-2

19

FU1~FU2

4

熔断器芯

NGTC2-1000V/250A

20

FU3

2

熔断器芯

NGTC1-1000V/100A

21

QF1

1

断路器

SHTB1L-50C25

22

QF2

1

断路器

SHTB1-63C16

23

QF3、QF4

2

断路器

RMC1-63C3

24

FU4

2

熔断器

RL5--16/1.14

25

HA

1

蜂鸣器

XBF-36/120P

26

U4

1

漏电监视

ZFL

27

U3

1

中文液晶显示屏

EBZ200型

28

KA1~KA5

5

中间继电器

3TH40--22~36V

29

FV

5

阻容吸收装置

RC—1140V

30

EL1~EL3

3

前、尾部照明灯

DEG12/45L（A）/DGY12/55L（A）

31

SA1、SA2

2

控制开关

LAY16（D）

32