571采煤机电气部分说明书.docx
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571采煤机电气部分说明书
采煤机说明书
MG2×2×125/571-WD
电牵引采煤机
（电气部分）
太原矿机电气发展有限公司
目录
第一部分电气系统简介-2-
1.机型-2-
2.机组的供电-2-
3.机组的特点-2-
4.电气系统的基本配置-3-
5.电气系统具有的保护-3-
第二部分电控箱-3-
1.功能结构-3-
2.内部主要元器件的功能和参数-4-
第三部分启动控制回路主电源分配-7-
1.电源部分-7-
2.采煤机的启动控制回路-7-
3.运输机控制回路-7-
第四部分控制中心-8-
1.控制中心结构组成-8-
2.电源-8-
3.控制中心的接口-8-
4.控制中心的保护设置和屏蔽-9-
5.采煤机控制中心的控制保护原理-10-
第五部分遥控系统功能及原理-11-
1.遥控器和端头站的操作功能-11-
2.遥控系统工作原理-11-
3.遥控系统的特点-11-
第六部分变频器-12-
1.变频装置参数-12-
2.变频调速系统原理-13-
第七部分电气系统操作-15-
1.警告-15-
2.系统运行操作-15-
第八部分参数显示器-17-
1.参数显示器操作按钮-17-
第九部分维护-22-
1.日常检查（断电）-22-
2.周检查-22-
3.月检查-22-
附录变频装置使用指南-23-
1.变频装置维修时的安全性能措施-23-
2.变频装置特性及控制盘说明-24-
3.变频装置的故障跟踪-26-
第一部分电气系统简介
1.机型MG2X2X125/571-WD
MG—滚筒采煤机
125—单台截割电机功率
571—装机总功率
W—无链牵引
D—电牵引
2.机组的供电
2.1单电缆供电
2.2供电电缆的型号（用户自备）：
MCP3×95+1×35+4×6
3.机组的特点
3.1多电机横向布置，安装维护方便
3.2机载式交流变频调速，一拖二牵引方式，可实现故障自诊断记忆功能。
3.3关键的电气部件全部采用进口件，提高了系统的可靠性。
3.4低功耗的遥控系统，免充电式无线发射，可离机操作，既增加了安全性，而且待机时间长。
3.5带故障记录的中文人机界面，缩短了故障查询时间
3.6保护齐全，增加了系统的使用寿命。
3.7单电缆供电，分步启动控制，降低了起动大电流对供电网络的冲击。
4.电气系统的基本配置
表一：
名称
数量
型号
规格
备注
截割电机
4
YBCS5-125
1140V/125KW/76A/1475rpm
2MP
水冷
隔爆型
工作制连续
油泵电机
1
YBRB-11（E）
1140V/11KW/7.8A/1440rpm
牵引电机
2
YBQYS4-3（A）
1140V/30KW/19A/1472rpm
端头控制站
2
FYJ（A）
DC12V,DC24V本安电源供电
遥控发射机
6
FYF（A）
两节5号电池供电
碱性电池
甲烷传感器
1
GJC4
DC12V本安电源供电
瓦斯断电仪
1
DJB4
AC220V电源供电
直流电源
1
4NIC
AC220/DC2410A
5.电气系统具有的保护
5.1在采煤机上完成截割电机的温度监测及热保护
5.2油泵电机的温度监测及热保护
5.3对截割电机和牵引电机恒功率控制过载保护
5.4截割电机的漏电闭锁控制
5.5完成对运输机的闭锁控制
第二部分电控箱
1.功能结构
电控箱位于主机架的中央，主要功能是完成采煤机的电源引入和分配，以及整机的控制和监测。
电控箱分为两个腔体，一个接线腔和一个隔爆腔，其中一个接线腔供AC1140V高压电源的引入和分配以及牵引驱动的电源分配。
隔爆腔和接线腔之间用高压接线柱和过线组来连接。
高压接线柱连接主回路，过线组连接控制信号回路。
电控箱后面最大的喇叭口用于AC1140V，单电源引入，其他的大喇叭口作为各个电机供电电缆的通道，小喇叭口用来接收和发送控制信号电缆通道。
2.内部主要元器件的功能和参数
2.1隔离开关
电控箱内设有一台隔离开关，用来接通和切断从顺槽开关送来的高压电源。
隔离开关可以在紧急情况下带负荷切断电源。
一般情况下，需检查故障或检修采煤机时，应拉开隔离开关，以防误动作。
设备在井下闲置几天不用时，应拉下隔离开关。
型号GM2-400
额定电压AC1140V
额定电流400A
2.2控制变压器
给采煤机的监控系统提供交流控制电源
额定容量1kVA
额定输入AC1140V，50Hz
额定输出AC220V
绝缘等级F级
结构特征干式真空环氧树脂浇铸
2.3霍尔电流互感器
电控箱内设六个霍尔电流互感器，是为检测四个截割电机和两个牵引电机而设置的。
型号JKA200C/4—20mA（截割），JKA100C/4—20mA（牵引）
额定输入AC200AAC100A
额定输出DC4-20mADC4-20mA
2.4真空接触器
内设三个1140V真空接触器，是为实现整机分步启动控制而设置的。
型号CKJ5-250（截割）,CKJ5-160（牵电）
额定电压AC1140VAC1140V
额定电流250A160A
2.5控制中心
图2-1
控制中心是电牵引采煤机的核心部分，通过航空插头插座将控制信号输入输出，面板上的电缆连线如图2-1所示。
控制中心是对采煤机的各种动作进行控制，为确保采煤机的各种执行动作准确无误提供保障，同时要对采煤机的工况监视，在线故障诊断，记录，回放。
确保设备在恶劣环境下以最佳状态运行，提供可靠的依据。
2.6变频器
在控制箱内装有一台变频器，驱动两台牵引电机。
本采煤机根据用户的要求和工作面的状况的不同，变频器的配置不同，两象限变频器用于近水平工作面或小倾角工作面，四象限变频器用于大倾角工作面使用。
2.7显示系统
本采煤机的显示系统由参数液晶显示器，变频显示器两部分组成。
参数液晶显示器采用5英寸彩色液晶屏，主要显示采煤机的运行工况和参数，同时对采煤机的故障记录、回放，采用全中文的人机界面，可以根据工况灵活地开启或屏蔽保护系统，为紧急事故的处理提供方便。
变频显示器是变频器的操作盘，在此盘上可以对变频器进行各种参数图2-2
的设定和修改，同时查询故障记录，显示运行状态信息和运行参数。
2.8控制箱按钮板装置主要完成采煤机的各种功能操作，是由操作按钮，航空插头，端子排组成。
按钮布置和操作功能如图2-2所示。
2.9漏电检测装置
漏电检测装置是用来检测顺槽开关启动前不能被顺槽开关直接检测的电机的绝缘情况，当被检系统漏电时，控制中心将对其进行闭锁控制不能送电。
第三部分启动控制回路主电源分配
1.电源部分
电气控制系统的控制电源有:
AC220V、DC24V、本安12V。
AC220V由AC1140V/AC220V的控制变压器提供，AC220V为监控装置的工作电源、真空接触器的控制电源和瓦斯断电仪的工作电源。
DC24V电源由AC220V/DC24容量为DC24V、10A开关电源模块提供,作为调高、制动电磁阀以及液晶显示器的电源。
本安12V电源由DC24V/DC12V容量为DC12V、1.5A本安电源模块提供，向端头站控制系统提供本安电源。
2.采煤机的启动控制回路
采煤机的供电电源控制芯线其中两芯用于采煤机控制回路，远方二极管设在按钮板上，主启的自保点由PLC输出控制的继电器触点控制。
3.运输机控制回路
采煤机的供电电源控制芯线另外两芯用于运输机控制回路，这两芯线通过采煤机按钮板的运闭按钮串接到运输机的控制回路，从而实现运输机的闭锁控制。
第四部分控制中心
1.控制中心结构组成
控制中心是采煤机控制的核心，内由可编程序控制器、数据采集通讯模块、光耦隔离板、本安电源模块，及继电器驱动板等组成。
可编程序控制器完成对整机的监测和控制，数据采集通讯模块进行外部信号的采集和转换，继电器驱动板用来控制电磁阀，光耦隔离进行本安、非本安信号转换，本安电源模块给本安回路提供电源。
2.电源
控制中心的输入电源为AC220V和DC24V。
3.控制中心的接口
在控制中心的面板上共有7个接口插座（图2-1所示）用来输入，输出信号实现整机的控制和监测。
PB01参数显示：
用来向参数显示器提供电源和信息的通道。
PB02电磁阀插座：
连接调高电磁阀和制动电磁阀的控制信号通道。
PB03辅控插座：
AC220工作电源、DC24开关电源及各真空接触器启动控制通道。
PB04本安插座：
向端头控制站和其它本安系统提供本安电源，并接收本安信号的通道。
PB05变控插座：
向变频器提供控制信号的通道，是变频器和控制中心连接的桥梁。
PB06按钮板：
接收控制箱面板上操作信号的通道。
PB07监测插座：
用来传输采煤机各保护检测点信息通道。
4.控制中心的保护设置和屏蔽
采煤机整机电气系统保护设置和屏蔽是通过参数显示器对主控器进行设置的，保护的功能和控制的动作主要有以下几项：
4.1截割电机、泵电机过温保护：
整机断电停机。
在截割电机内设有PT100热敏电阻，热敏电阻接入高压箱多路数据采集站通过数据通讯送到控制中心。
当任何一台电机温度达135℃，控制系统发出报警信号提示，当任何一台电机温度达到155℃时，控制中心输出信号将采煤机的控制回路切断。
4.2截割漏电：
截割电机闭锁不能送电。
隔爆箱内装有检测电缆、电机漏电的闭锁装置，在电机启动之前，漏电检测装置将对其进行检测，一旦发现有漏电现象，立即向控制中心发出信号，切断电机的控制回路，使其不能够送电启动。
4.3变频器故障：
牵引停机。
当变频器出现故障时，变频器本身停止输出，并把故障信号通过变控插头送入控制中心，使其发出牵停指令。
4.4截割电机过流：
在设定的时间内先减速，超过设定的时间，仍然过流，断电停机。
为了保护截割电机，采用四个电流互感器分别检测左右四台截割电机的单相电流，当任何一台截割电机的电流大于额定电流小于110%Ie时，采煤机发出减速信号，直至电机退出超载区域，如果在设定的时间内，采煤机的电流仍未退出超载区域，控制中心输出信号将采煤机的控制回路切断；当截割电流大于额定电流的110%时，采煤机断电停机。
4.5牵引电机过流：
发出减速信号。
为了保护牵引电机，采用两个电流互感器分别检测左右牵引电机的工作电流，当任何一台牵引电机的电流大于额定电流时，采煤机发出减速信号，直至电机退出超载区域。
4.6瓦斯超限：
瓦斯超过规定值报警并断电停机。
以上超限保护动作中，各电机的温保和截割的漏电检测可以通过参数显示器中的保护设置进行屏蔽，当设置项右方格内出现“√”时保护功能起作用。
当设置项右方格内空格时，保护监测被关闭不能进行保护动作，采煤机的所有保护动作均可在故障记录里被记忆。
5.采煤机控制中心的控制保护原理
采煤机的控制中心采用工业可编程序控制器（即工业PLC），进行过程控制。
通过主控数据采集模块，把电机、变频器等各种传送过来的模拟信号和开关信号转换为数字信号，再通过RS422通讯口送入PLC，实现整机的控制检测和保护。
控制箱体和端头站上的操作按钮，把各种操作信号送到控制中心，控制中心根据各种逻辑关系，输出控制信号，送给执行部件，参加各种控制。
同时，PLC把各种信号和数据处理分类后送给参数显示器，进行状态指示。
控制中心接收到的模拟信号与被设定的值进行比较，当采集的数据大于设定的数据时，控制中心将按设定的程序进行控制。
第五部分遥控系统功能及原理
遥控系统是本质安全型系统。
遥控器采用世界最先进的低功耗芯片，自行研制，具有体积小重量轻，抗震、防摔、防水，经久耐用等特点。
遥控接收机（端头站）采用不锈钢壳体并腐蚀字体既美观大方又可防止生锈。
1.遥控器和端头站的操作功能
主停、牵停、左行、右行、上升、下降，且左右端头站相互独立工作可单独操作，左右遥控互不干扰。
2.遥控系统工作原理
遥控发射机把按钮信号进行编码并调制到载波信号上，经放大电路放大再经天线向空中发射调制高频电磁波；端头站接收电路收到遥控器发射的高频电磁波，经接收电路进行放大、整形、解调，产生出
编码时的信号，再经译码电路译出操作时的对应信号，驱动继电器输出，通过N+1芯线电缆把控制信号送到控制中心（遥控接收系统原理框图如上图）。
3.遥控系统的特点
3.1遥控发射机使用普通的两节5号碱性电池供电，不用充电，工作电流小于10ｍA，待机耗电小于60uA，从而使两个5号电池在正常工作情况下可持续两个月以上，既减轻矿工的班班充电检查烦琐工作，又保证可换班不换遥控器的工作，提高遥控的利用率。
3.2遥控器防护等级IP67。
壳体选用ABS添加阻燃材料及玻璃钢纤维，按钮外护套采用进口抗老化硒胶既柔软易密封又富有弹性，并在外壳上安装减震防摔装置，使遥控器不怕水、不怕摔。
3.3遥控器电源开关使用磁性开关，外围没有电源旋钮等先进的措施，使遥控装置的寿命大大提高，更适合煤矿井下使用。
3.4遥控器按键采用进口微动行程开关。
寿命长达20万次以上，杜绝了薄膜微动开关的易损坏弊病。
3.5遥控接收端头站采用N+1芯线控制，杜绝了总线通讯控制易受干扰的弊病。
3.6遥控接收端头站防护等级IP67。
采用不锈钢壳体，防水不锈钢插头。
3.7遥控接收端头站采用本安12V电源供电，电流小于140mA。
第六部分变频器
本变频器是专为矮型采煤机机载提供的改制变频器，采用了AC1140V、50Hz电源直接供电，它的低频特性，起动扭矩等能适合于采煤机的运行特性。
设计的运行频率是0.3Hz-84Hz。
启动为零速满转矩启动，0.3Hz-50Hz是恒扭矩调速，对应采煤机的牵引速度为0-7.7m/min，50-84Hz是恒功率调速,对应采煤机的牵引速度为7.7-12.8m/min。
根据配套变频器的不同，采煤机采用制动方式不同。
普通两象限变频器采用单一的液压制动，四象限变频器既采用液压制动，变频器自身还能实现回馈制动。
1.变频装置参数
型号ACS800-100-1140
额定功率100kW
输入电压AC1140V/50Hz
输出频率0.3-84Hz
输出电压0-1140V
输出额定电流66A
最大输出电流132A
过载倍数200%
最高运行温度85℃
过压跳闸1.3Ue
欠压跳闸0.65Ue
冷却方式IGBT底板水套冷却
2.变频调速系统原理
本型号采煤机根据煤矿工作面情况的不同、用户要求不同可配置
两象限变频器或四象限变频器。
两象限变频器适用于近水平工作面或工作面倾角不太大的煤矿配套采煤机使用，四象限变频器适用于大倾角工作面，通常工作面的倾角25°以上配置。
2.1两象限变频器的原理
变频器直接由AC1140V、50Hz提供电源，该电源经牵电接触器送给变频器，变频器经三相半控桥整流成直流，经电容滤波成稳定的直流电压，当主控板接收到控制中心送来的控制信号后，由微机控制的集成IGBT逆变模块输出频率可变和电压可变的交流电压,作为牵引电机的驱动电源。
变频器的控制电源来自变频器直流母线，直流母线电压通过变频器的电源板转变成直流24V,作为变频器主控板的控制电源。
变频器的原理框图如下图所示。
2.2四象限变频器
变频器是直接由AC1140V、50Hz提供电源，该电源经牵电接触器和输入电抗器送给变频器，经过变频器整流回馈部分变成直流，经电容滤波成稳定的直流电压，当主控板接收到控制中心送来的控制信号后，由微机控制的集成IGBT逆变模块输出频率可变和电压可变的交流电压,作为牵引电机的驱动电源；当采煤机在大倾角工作面下行时，一旦牵引电机的转速超过给定的转速，电机处于发电状态直流母线电压升高，整流回馈部分开始工作，将多余的能量回馈到电网，电机按给定的速度下行。
变频器的控制电源来自变频器直流母线，直流母线电压通过变频器的电源板转变成直流24V,作为变频器主控板的控制电源。
第七部分电气系统操作
1.警告
为保障采煤机可靠运行，正常操作，操作人员必须遵守以下操作规程。
1.1操作人员必须熟悉采煤机各电气设备的位置，作用，性能，特别是按钮的功能，方可操作。
1.2严格执行操作程序，禁止无冷却水的条件下开机采煤。
1.3操作人员必须学会观察采煤机各显示窗的内容，根据显示窗的内容判断采煤机的运行状况。
1.4严禁带故障运行，以免发生事故。
2.系统运行操作
采煤机整个系统操作包括，控制面板操作、左右端头站操作、遥控器操作三个部分。
按功能可分为三个操作内容,一是主回路操作：
包括主启、1启、2启、3启、主停、运输机闭锁。
二是牵引系统操作：
包括采煤机左行，采煤机右行,采煤机停止牵引。
三是摇臂升降操作：
包括左摇臂上升，左摇臂下降，右摇臂上升，右摇臂下降。
下面按功能分别说明：
2.1主回路启动操作
主回路启动按钮有四在控制箱面板上，具体操作如下：
2.1.1将隔离开关手把合上，按主启按钮，顺槽开关启动，采煤机供电，油泵电机、牵引变压器、控制系统得电。
同时开始漏电检测，漏电监测15秒后，方可开始分步启动，当有漏电时，控制中心闭锁漏电回路不能送电。
2.1.2若1#截割电机不漏电，按1启按钮，1#截割电机得电。
2.1.3若2#截割电机不漏电，按2启按钮，2#截割电机得电。
2.1.4按3启按钮，变频器得电。
2.2主回路停电操作
采煤机主停有三处可以操作，控制箱、左右端头站、遥控发射机。
需要主停时，按以上三处主停按钮的其中之一即可。
2.3运输机停止操作
采煤机控制箱上有一个运闭自锁按钮，当检修采煤机或需要停止运输机时，按下运闭按钮，运输机就不能再启动运行。
若要重新开起运输机，必须使闭锁按钮复位。
2.4摇臂升降操作
左摇臂升降操作，控制箱上的左升、左降和左端头控制站或1#发射机的上升、下降按钮可同时实现对采煤机左摇臂升降的操作。
右摇臂升降操作，控制箱上的右升、右降端头控制站或2#发射机的上升、下降按钮可同时实现对采煤机右摇臂升降的操作。
2.5牵引系统操作
当变频器显示运行状态时，即可进行牵引操作。
牵引操作：
操作左行、右行、牵停按钮，可实现采煤机左行、右行、增速、减速、牵引停止功能。
左行操作：
当变频器显示器处于运行状态后，按住左行按钮，变频器开始输出，采煤机开始左行，按住左行按钮不放，变频器频率增加，采煤机增速向左运行。
当采煤机速度增至所需速度后，放开左行按钮，采煤机保持此速度向左运行。
若要使采煤机减速，按右行按钮采煤机就减速。
若要使采煤机减速到零，可以直接按牵停按钮,也可以按住右行按钮（假如采煤机正在运行），直到采煤机减速到零。
直接按牵停按钮可以使牵引立刻停车。
若要改变采煤机的运行方向，必须先按牵停按钮，然后再按方向按钮（左行或右行）采煤机才能改变方向。
牵停按钮既是采煤机牵引停止按钮，又是改变牵引方向的前置按钮。
本牵引系统，没有设置牵启、增速和减速按钮，由左行、右行按钮代替。
第八部分参数显示器
采煤机的参数显示器是用来实时显示采煤机的运行状态，操作功能状态、采煤机的故障记录查询以及采煤机的保护设置。
1.参数显示器操作按钮
采煤机电控箱操作面板下方，有三个操作按钮用来对参数显示器进行操作，这三个按钮为“设置”、“上翻”、“下翻”。
“上翻”和“下翻”按钮进行光标的移动和翻页，“设置”按钮用来光标位置的确认。
这三个按钮的相互配合可以实现监控系统的人机对话。
2.
画面内容及保护设置
GX.1
2.1送电画面
当采煤机送电后，液晶参数显示器的屏上出现一幅如图GX.1画面。
画面上方有四个用来监测截割电机温度的指示灯。
当电机温度低于135°时，指示灯显示为绿色，电机正常工作；当电机温度高于135°低于155°时，指示灯由绿变红，并不断交替闪烁，表示温度报警；当电机温度高于155°时，温限保护起作用，引起整机停电。
画面的两边各有一排自上而下的发光亮块，左边代表操作信号（按钮）,右边代表执行信号。
举例说明，如果操作左端头站或控制箱的左升按钮，首先画面左边的左升发光块由黑变红，说明左升操作成功，控制中心已接收到操作信号，随后右边的左升发光块由黑变红，说明控制信号发出，如果外围线路正确无误的话，采煤机左摇臂上升。
中间显示的左右两个箭头表示牵引方向，绿色箭头指向为正在行进的牵引方向。
其他显示还有：
供电电压、当前日期、时间以及制造厂家。
GX.2
2.2电流显示
在GX.1画面状态下按一下“下翻”按钮，画面切换到GX.2画面。
如图所示，GX.2画面显示四个截割电机和两个牵引电机的工作电流，以及牵引速度。
GX.3
2.3温度显示
在GX.2画面下，按“下翻”按钮，转到GX.3画面。
如图所示，该画面显示了四个截割电机、泵站电机，以及两个牵引电机的实时温
度。
2.4故障记录
在画面GX.3状态下，操作“下翻”按钮，画面将转到下一画面GX.4，该画面是对过去出现的故障进行了记录，方便随时查询。
GX.4
GX.4
GX.5
2.5保护设置
在GX.4状态下，操作“下翻”按钮，画面转到GX.5保护设置，在此画面下可以对截割漏检和个电机的温度保护进行开启或屏蔽。
比如，左截漏检右方格内有“√”，表示左截割电机的漏电闭锁起作用，如果检测到其有漏电现象，电机将无法启动。
反之，方格内若无“√”，则漏电检测不起保护作用。
在此画面按“上翻”或“下翻”按钮，光标将会上、下移动，直到所要开启或屏蔽的位置，按下“设置”进行设置。
如移动至返回，再按下“设置”按钮，将会返回到GX.4状态下，此时继续按下“上翻”按钮，即可返回至GX.1得电状态下。
第九部分维护
1.日常检查（断电）
1.目测机壳、机盖、控制手柄，电缆是否损坏。
2.检查主回路开关。
3.检查遥控发射机、端头站是否有效。
4.检查电控箱和几个电机的冷却水管、水道是否堵、漏。
2.周检查
1.检查防爆盖板及接线柱
2.检查防爆腔
3.检查漏电检测装置
4.清洗瓦斯探头
5.检测电缆及密封装置
6.检查遥控发射机的电池
3.月检查
1、检查防爆腔的螺栓、垫圈是否完好，保证防爆腔不超过规程规定。
2、清除腔内灰尘及潮气，保证内部无污垢及潮湿现象。
3、绝缘材料没有变质和破坏，密封装置没损坏，必要时更换。
4、检查电机对地绝缘情况并记录结果。
5、检查电磁阀的电缆及内部连线，清洗电磁阀内的污垢。
6、检查各控制按钮，保证功能键操作正常。
附录变频装置使用指南
571型电牵引采煤机的变频装置，是专为矮型采煤机配制的ABB公司变频器。
改制后的变频装置，保留了原变频器的完美特性，冷却系统改制成底板水冷却，并且使用密封式结构，增加了使用的安全性和可靠性，高压进出线均为外置接线，控制线放弃端子接线的方式，改为航空插头连接，降低了变频器的故障率。
改制后的变频装置操作更加直
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