12CM15型连续采煤机.docx
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12CM15型连续采煤机
12CM15型连续采煤机
12.1概述
美国久益（JOY）公司生产的12CM15型连续采煤机，是一种具有完全遥控功能的高产量连续采煤机，适用于中厚煤层。
该机截割滚筒直径为1120mm（44in），截割宽度为3300mm（130in），最大截割高度为3685mm（145in），有一台宽760mm（30in）、运行速度为2.41m/s（475fpm）配有离心式装载拨盘的输送机。
12CM15型连续采煤机有2台170kW（228马力）带限矩器保护的交流电动机提供动力，这2台电动机与截割臂中心线平行安装。
每台截割电动机均通过内置扭矩轴同齿轮箱的齿轮相接。
还有2台45kW（60马力）的装运电动机，2台37kW（50马力）的行走电动机，1台40kW（54马力）油泵电动机，1台19kW（25马力）集尘风机电动机。
整机布置如图12-1所示。
图12-112CM15型连续采煤机整机布置
1-输送机摆动油缸；2-集成器风机电动；3-行走控制箱；4-行走制动器；5-行走电动；6-截割控制箱；7-装载升降油缸；8-装运电动；9-截割电动；10-输送机升降油缸；11-截割臂升降油缸；12-操作台；13-液压控制阀组；14-VDU显示器；15-JNA显示；16-液压泵；17-液压泵电机；18-稳定靴油缸；19-输送机尾部链轮；20-刮板输送机；21-输送机回转轴；22-截割滚筒；23-扒爪
12CM15型连续采煤机主要有装运机构、行走机构、截割机构、液压系统、电气系统等组成。
装运机构主要由驱动电动机、减速箱、装载耙爪、刮板输送机组件、输送机提升油缸、输送机摆动油缸等组成。
耙爪将滚筒截割下的煤炭扒到刮板输送机上，刮板输送机再将煤炭装到运煤梭车上。
行走机构主要由行走电动机、减速器、履带等组成。
实现采煤机的行走、转向等动作。
截割机构主要由截割电动机、截割头减速箱、截割滚筒、截割悬臂、截割油缸等组成，实现破煤和落煤
1.主要技术持征
12CM15型连续采煤机电动机技术持征见表12-1。
表12-112CM15型连续采煤机主要持术特征
电机名称
额定电压/V
额定功率/kW（hp）
冷却方式
台数
电流形式
截割电动机
1050
170（227）
水冷
2
三相交流
油泵电动机
1050
40（54）
水冷
1
三相交流
装运电动机
1050
45（60）
水冷
2
三相交流
集成器电动机
1050
19（25）
水冷
1
三相交流
行走电动机
250
37（50）
水冷
2
直流（直流串励电动机）
（1）机载牵引变压器20kVA，1050V/211V，Dy接线，作为直流牵引电动机的电源。
（2）供电电压范围为（90%~110%）UN（UN=1050V额定电压），即负载时电压不得低于945V，空载电压不得高于1115V，超过此范围将会对机器造成损坏。
（3）12CM15型连续采煤机，用水冷却电动机和在截割过程中降尘，供水压力不低于2Mpa（300psi），流量不低于150L/min（10impgpm）。
如果无水作业，电动机运行不得超过15min。
（4）12CM15型连续采煤机有3个速度档位。
其中，1档为慢速，2档为中速，3档为高速。
机组前进或后退均可使用3档，当机组进行原地回转时，后履带被限制在1档或2档。
各档位速度见表12-2。
表12-2运行速度
速度选项
非截割状态
截割状态
反馈状态
1档前进
4.6m/min（15ft/min）
4.6m/min
0~4.6m/min
2档前进
9.1m/min（30ft/min）
9.1m/min
0~9.1m/min
3档前进
18.3m/min（60ft/min）
18.3m/min
0~18.3m/min
1档后退
4.6m/min（15ft/min）
4.6m/min
0~4.6m/min
2档后退
9.1m/min（30ft/min）
9.1m/min
0~9.1m/min
3档后退
18.3m/min（60ft/min）
18.3m/min
0~18.3m/min
（5）在温度低于-18℃（0℉）时不要起动机器。
在-18℃到21℃（0℉~70℉）之间，操作机器之前，通过输送机后部升降动作，让油液溢流来对系统加热，至低达到27℃（80℉），即可进行采煤作业。
机器液压油的正常工作温度范围为38℃到50℃（100℉~120℉）。
（6）12CM15型连续采煤机主溢流阀为液压系统提供安全保护，为液压元件提供安全保护，在达到预设定的压力值时，主溢流阀将打开，释放过高的压力。
主溢流阀的压力设定值为165.5bar~172.4bar（2400psi~2500psi）。
2．不同液压回路的压力调定
各支路溢流阀保护的不同液压回路压力调定值，见表12-3。
表12-3支路溢流阀压力设定值
功能
压力设定值
稳定靴回路----下降
194.8~205.1bar（2825~2975psi）
稳定靴回路----上升
127.6~134.4bar（1850~1950psi）
输送机升降回路
120.6~127.5bar（1750~1850psi）
输送机摆动回路----左和右
82.7~89.6bar（1200~1300psi）
装载回路
100~110.3bar（1450~1600psi）
截割油缸回路----上升
117.2~124.1bar（1700~1800psi）
截割油缸回路----下降
151.7~158.6bar（2200~2300psi）
动力加油回路
100~106.9bar（1450~1550psi）
由于稳定靴支路溢流阀的设定压力高于主溢流阀的设定值，在调整稳定靴支路溢流阀的压力设定之前，必须先调高主溢流阀的压力设定值，然后才能设置稳定靴支路溢流阀的压力设定值。
调整其他油路或操作机器之前，一定要恢复主溢流阀的正常设定压力。
12.212CM15型连续采煤机电气系统
12.2.1概述
JOY公司的12CM15型连续采煤机行走电动机的控制采用“双组6晶闸管系统Ⅱ型”。
为了提高操作控制的灵敏性和机动性，以单片机为基础，用于左右两侧行走电动机电路的触发器，为机器直线行走提供对称的电压、线性度和反馈响应功能。
触发器装在左整流器上，每个整流器与机器控制装置之间采用一种电缆插头连接，为了进行故障检查，可以交换两个整流器插头。
采用一个固定变比的电流互感器作为反馈装置，它在有电流通过截割电动机时，向触发器发出信号，对正在运行的截割电动机进行控制。
有1个开关盒装有2个回转开关，能单独调节最大掏槽速度和截割机构反馈两个参数，以适应采掘工况，此开关盒位于机器左后方的行走电控箱内。
电气系统如图12-2所示。
图12-212CM15型连续采煤机电气系统
1．可编程序控制器（PLC）
JOY公司的12CM15型连采机配有1台PLC可编程序控制器。
PLC装于不锈钢保护盒内，由可CPU、电源、数字模板、分析输出模板和数字输出模板组成。
PLC为机器的所有电路提供软件控制，并驱动触发器。
PLC还监测开关位置，提供所有机器诊断的软件控制。
PLC是一种采用微处理机技术完成其功能的固态器件。
2．部件位置
电路控制硬件装有4个分开的防爆箱内。
1）主控箱。
主控箱内装有机器控制开关和指示灯，位于驾驶室内；
2）断路器箱。
断路器箱装在主控开关的下方，把拖曳电缆与1CB主断路连接起来；
3）行走控制箱。
行走控制箱装在机器左后方，它包括：
行走电机真空接触器、风机电机真空接触器及过载保护热继电器；PLC控制器；3CB和8CB断路器；牵引变压器和控制变压器；牵引电机SCR模块和过载保护元件；
4）截割控制器箱。
控制器箱位于机器左前方，它包括截割电机真空接触器、输送机和装载电机真空接触器、输送机和截割电机小时计及2CB断路器。
3．电路图
电路图或原理图，用以说明电路功能和运行情况。
分为3个基本部分：
控制部分、电源部分和逻辑图部分。
PLC逻辑图以梯形图的形式表示，采用和继电器相当的术语加以解释。
12.2.2断路器和控制及照明电路
在连采机准备运行之前，操作人员必须给采区顺槽配电开关通电，连采机拖曳电缆带电，即三相1050V交流接入采煤机，再闭合机器上的所有断路器。
机器上电后，控制变压器得电，控制系统带电，接地继电器投入漏电检测。
1．断路器
机器带后，1050V三相交流电压就作用到主断路器1CB上，合上1CB，牵引变压器得电，70kVA，1050V/211V；断路器2CB将1050V三相交流电压接到截割电动机和输送机电动机电源回路上；断路器3CB把行走变压器二次侧AC211V电压，送到行走电动机回路的整流桥组件上；断路器8CB把控制变压器的AC24V电压接到照明回路。
断路器电路如图12-3所示。
图12-3主回路
2．旋转控制开关
旋转控制开关，以油泵电机开关为例，做一说明。
旋转开关如图12-4如示。
图12-4油泵电机旋转控制开关
1-接线端子，用六边形符号表示旋转开关的接线端子，六边形内部数字是开关上各个接线端子编号，泵开关上共有12个接线端子；2-开关位，穿过开关的垂直线表示开关的各个位，垂线顶部的功能名表示各位的功能，开关通常在“OFF”（断开）位置；3-跨接线，每对接线端子之间可用跨接线连接，跨接线可以在内部也可以在外部跨接，取决于开关和具体应用情况；4-闭合位（起动位），非保持位，由穿过开关的垂直线表示开关的各个位置，每条垂线分别表示不同的功能；5-弹簧弹回，当松开开关后，开关将弹回到箭头所指向的位置，图中当松开后，开关从“START”（起动）位置弹回到“RUN”位置；6-闭合位置，开关接点动作由开关位置确定，端子间水平线上的“×”表示接点闭合的位置；7-保持闭合，有时候2个或多个“×”相连，表示当开关在各位置间移动时，接点保持在闭合位置
当操作人员将开关旋至某一位置时，开关内的接点就会打开或闭合。
为了确定在一特定时间哪些接点打开或闭合，可沿开关位置垂线向下看开关各位，如在垂线与水平线交点处有一“×”，则开关在那个位置上的接点闭合。
如泵开关在“START”（起动）位置线上，端子4和3、6和5、12和11之间有“×”，即端子4和3、6和5、12和11接通。
松开开关时，弹回“RUN”（运行）位置，端子4和3有“×”，即端子4与3闭合。
3．控制和照明电路
当操作人员合上主断路器1CB后，线路L11和L12通过10A熔断器向主控制变压器一次绕组供电，1050V/110V、24V。
AC110V向机器的控制回路供电；AC24V作照明回路电源。
控制和照明回路如图12-5所示。
1）控制操作
将控制开关CONTROL转至MANUAL（手动）位置，可进行手动操作，处于手动方式时，机器采用机载控制方式工作。
2）控制电路返回线
12CM15上的控制回路电压为AC110V和DC24V。
ZA2线提供所有AC110V控制电路的共用返回线。
ZB2线提供所有24V直流电压控制回路的共用返回线。
2）照明操作
1CB和8CB断路器闭合后，照明回路自动操作。
线路58和59从控制变压器二次绕组向前灯提供24V交流电压。
图12-5控制和照明电路
12.2.3起动控制过程
12.2.3.1油泵电机的起动控制
1．手动操作
连续采煤机通以三相AC1050V电压后，合上主断路器1CB，控制变压器得电，控制回路得电，ZA1和ZA2输出AC110V控制电压；ZB1和ZB2输出DC24V直流电压，PLC得电，为起动控制准备。
合上其他断路器，为电动机起动准备。
1）油泵电动机起动
控制开关CONTROL处于MANUAL（手动）位置，将泵开关PUMP转到START（起动）位置，松手后弹回到RUN（运行）位置，PLC控制原理见图12-6。
PLC的输入端X01、X02得电→继电器I01、I02得电吸合→
→泵预起动继电器PSR释放→其常闭接点PSR闭合，为漏电检查继电器REL吸合准备；常闭接点PSR闭合，为输出继电器Q01吸合准备；
常开接点I01闭合→漏电检查继电器REL吸合→
→常开接点REL闭合，自保；
常开接点REL闭合→时间继电器TD1延时1s吸合；
常开接点REL闭合→输出继电器Q06吸合→
→常开接点Q06闭合→接地漏电闭锁继电器ELD吸合→常开接点ELD闭合→接通油泵电机漏电闭锁检测电路→接地漏电检测继电器EL3对油泵接触器负荷侧的动力回路进行漏电闭锁测试→未发生漏电时允许油泵电动机起动。
如果EL3检测到泵动力回路有接地漏电故障→漏电继电器ELR（在EL3模块处）吸合→其常开接点A.C.E/L闭合→PLC输入端X60得电→继电器I60吸合→常闭接点I60打开→时间继电器TD1不能吸合→继电器Q01不能吸合→油泵电机不能起动→进行漏电闭锁→“6PUMPE/LLOCKOUT”信息代码显示在视屏显示器VDU屏上。
图12-6泵起动控制梯形图
时间继电器TD1延时1s吸合→
→常闭接点TD1打开→继电器Q06释放→其常开接点Q06打开→漏电闭锁继电器ELD释放→解除漏电闭锁。
即漏电闭锁检测是在泵电机起动过程中，只测试1s后退出。
常开接点TD1闭合→为泵接触器D的控制继电器Q01吸合准备。
油泵电动机未过载→热继电器常闭接点OLD1~OLD3闭合→X55得电→过载继电器I55吸合→常开接点I55闭合→为继电器Q01吸合准备；油位正常时→X65得电→I65吸合→常开接点I65闭合→为继电器Q01吸合准备；油温正常时→X66无电→I66不吸合→其常闭接点I66闭合→为继电器Q01吸合准备；泵电动机温控器正常时→X41有电→继电器I41吸合→其常开接点I41闭合→为Q01吸合准备；瓦斯未超限时→CH4闭合→X22得电→继电器I22吸合→其常开接点I22闭合→为Q01吸合准备。
完成漏电测试后，视频显示器VDU将显示信息“PUMPREADY”（泵准备就绪）。
在PLC编程允许的3s操作时间内将泵开关再次转到TSART（起动）位置→继电器Q01吸合→其常开接点Q01闭合→泵接触器D吸合→
→主触头D闭合→油泵电动机起动；
辅助常开接点D闭合→X49得电→I49吸合→自保（因松开泵开关手把，自动弹回运行位，I02有电吸合，其常开接点闭合）。
如果未在上述“PUMPREADY”（泵准备就绪）信息出现后3s内将泵开关转回到START位置，PLC将中止起动顺序，整个程序重复一遍。
梯形图中未画出该程序。
2）停止油泵电动机
欲停止油泵电动机，将泵开关PUMP转到OFF（断开）位置→X02断电→I02断电释放→Q01释放→接触器D释放→泵电动机停机。
2．泵回路接地漏电试验
对泵回路单独进行接地漏电试验，即漏电闭锁试验。
1）将控制开关CONTROL转到OFF（断开）位置；
2）将接地漏电试验/复位开关E/LTEST/RESET转到MOTOPTEST（电机试验）位置→X16得电→I16有电吸合→常开接点闭合→为漏电试验继电器Q49吸合准备；
3）将泵开关PUMP开关转到START位置→PLC上I01（泵起动）、I02（泵运行）吸合→继电器Q49吸合→常开接点Q49闭合→泵电机漏电试验继电器ETD吸合→两个常开接点ETD闭合→8.2kΩ试验电阻接到泵电动机电源线上，模拟接地故障→此模拟接地故障由EL3装置检出→漏电继电器ELR得电吸合→ELR的常开接点A.CE/L闭合→PLC的X60得电→I60吸合→常闭接点I60打开→时间继电器TD1不能吸合，并有相应的试验显示。
3．接地漏电复位
1）将泵开关PUMP转到OFF（断开）位置→X01、X02无电→I01、I02释放→泵预起动继电器PSR吸合→常闭接点PSR打开→漏电检查继电器REL释放→Q06释放；
2）将接地漏电试验/复位开关E/LTEST/RESET开关转到RESET（复位）位置→继电器I14、I16吸合（梯形图中未画I14，并且I01已断电）→Q49断电释放。
Q06、Q49断电→继电器ELD、ETD断电释放→PLC上的输入继电器I60断电→漏电闭锁复位。
4．遥控操作
在机器接通1050V三相电压、控制开关CONTROL处于REMOTE（遥控器）位置，并且有24V直流电源供电的情况下，按下JNA遥控器上泵运行和起动按钮。
JAN装置和PLC将如手动操作中所述自动运行泵起动程序。
如欲从遥控器上停止泵电机，则可再次按下泵起动按钮。
控制原理如图12-7所示。
图12-7遥控油泵起动/停机控制电路
JNA遥控单元具有自动停机特性，如果泵在起动或紧随其它遥控功能后3min内未选择遥控功能，泵电机将停机。
采用正常程序重新开机。
5．监视继电器
机器上电后，上电脉冲将PLC逻辑电路清零并复位。
泵起动输入继电器I01驱动Q41，从而使监视继电器WD（亦称看门狗继电器）接通，监视电路如图12-8所示。
泵开关在起动位置时，泵继电器PS吸合，其常开接点PS闭合，为监视继电器WD吸合准备。
图12-8监视继电器电路
当按下遥控器上的起动按钮时，输出继电器Q41与监视继电器WD之间的JNA紧急停止继电器ESR的一个常开接点闭合，监视继电器WD吸合。
而不需要操作泵开关使继电器PS吸合，才能使WD吸合。
监视继电器WD吸合→常开接点WD闭合，自保；常开接点WD/1闭合，DW/1与ESR接点串联，将泵、截割机构、输送机正向和反向接触器连接到ZA2的110V交流返回线上，从而使这些接触器能根据要求接通。
6．泵电源回路
1）电源电路
油泵电源回路如图12-9所示。
PLC的输出继电器Q01驱动泵接触器D，D吸合，油泵电动机起动；同时行走变压器得电，70kVA，1050V/211V，为牵引控制准备。
2）过热保护
油泵三相动力回路分别串入热保护继电器OLD1~OLD3，其常闭接点串联后接入PLC的X55，如果泵电机出现过热现象，过热继电器OLD之一打开，X55断电，I55断电释放，泵接触器D释放，泵电机停止运行，其他电机相继停机。
在油泵过热保护动作，电机停止，过热复位时间为4min，在此期间机器不能工作。
3）泵电机动力回路的相位
在更换泵电机时，应确保电机的正确转向，否则极可能损坏泵部件。
如要检查泵转向，则起动泵电机，操纵截割液压控制杆，如果截割臂抬起，则泵电机转向正确，即电源相位正确；如果截割臂没有抬起，则泵电机相位错误，要立即停止电机，改变相位。
否则，气蚀极可能损坏油泵。
图12-9泵电源回路
12.2.3.2截割电动机起动控制
在起动截割电动机之前，泵电动机必须处于运行状态，即常开接点D闭合，PLC输入端继电器I49吸合。
梯形图如图12-10所示。
图12-10截割电机起动控制梯形图
操作台上的水阀必须处于ON（接通）位置，并且水源处的压力开关WPS和水流量开关WFS必须闭合。
使用泵开关和截割开关起动截割机构时，有两个相关的起动顺序，包括1个延时电路，保证在起动右侧截割电动机（b）前，截割部左侧电动机（a）必须运行到一定速度。
PLC程序中设有一预起动电路，保证在截割机构起动前有7s的水流通过ITP喷嘴。
1．手动操作
1）第1次操作截割电动机起动开关
控制开关CONTROL处于MANUAL（手动）位置，油泵电动机起动后，第1次将截割开关转到START（起动）位置，然后立即松手弹回RNU（运行）位置，PLC的输入截割机构起动继电器I09和截割机构运行继电器I10接通
继电器I09吸合→常闭接点I09打开→截割预起动继电器CSR释放→
常开接点I09闭合→为继电器REL吸合准备；
常开接点I09闭合（第1次起动操作不起作用）。
继电器I10吸合→常闭接点I10打开→继电器CSR释放；
常开接点I10闭合（第1次起动操作不起作用）。
→常闭接点CSR闭合→继电器REL吸合→
常开接点REL闭合，自保；
常开接点REL闭合→时间继电器TD1延时1s吸合，即漏电闭锁测试为1s；
常开接点REL闭合→输出继电器Q04、Q05吸合→漏电闭锁继电器ELA、ELB吸合→其常开接点闭合→两台截割电动机的动力回路接入EL3漏电闭锁检测，该检测时间为1s→如果EL3未检测到接地故障→截割电动机可以起动。
油泵已起动，接触器辅助常开接点D闭合，PLC上输入继电器I49吸合，其常开接点闭合，为时间继电器TD2通电准备。
断路器2CB已闭合，辅助接点闭合，PLC上的输入继电器I39吸合，其常开接点闭合，为时间继电器TD2通电准备。
左右截割电动机未过载，其热继电器串联的常闭接点OLA1~OLA3、OLB1~OLB3闭合，PLC的输入继电器I58和I59吸合，其常开接点闭合，为输出继电器Q02、Q03通电准备。
左右截割电动机未过热，其热动传感器接点LHCT和RHCT闭合，继电器I42和I43吸合，其常开接点闭合，为Q02和Q03通电准备。
冷却水压力正常时，压力继电器接点WPS闭合，继电器I18和I69吸合，其常开接点闭合，为时间继电器TD2通电准备。
冷却水流量正常，其传感器接点WFS闭合，继电器I17和I68吸合，其常开接点闭合，为时间继电器TD2通电准备。
2）第2次操作截割电动机起动开关
油泵电动机控制开关PUMP转到START（起动）位置，PLC上输入继电器I01吸合，其常开接点闭合，时间继电器TD2延时7s吸合，即7s的截割预起动报警（PSW）延时开始。
在7s延时过后，视频显示器VDU显示“CUTTERREADY”（截割准备就绪）信息。
在PLC程序确定的3s期限内，将截割开关第2次转到START（起动）位置，输入继电器I09再次接通→
输出继电器Q02吸合→常开接点Q02闭合→截割真空接触器A吸合→左截割电动机起动；
同时，时间继电器TD3延时1s吸合→常开接点TD3延时1s闭合→Q03吸合→截割真空接触器B吸合→右截割电动机起动。
将截割开关再次释放，自动弹回RUN（运行）位置→PLC输入I10（截割机构运行）接通，I50（接触器A闭锁）接通，I51（接触器B闭锁）接通→输出继电器Q02和Q03自保。
当2台截割电动机都起动后，或将泵开关释放到RUN（运行）位置。
3）如果未在上述“CUTTERREADY”（截割准备就绪）信息出现后3s内将截割控制开关转到START（起动）位置，则PLC会中止起动顺序，并且整个程序必须重复一遍。
4）停机。
要停止截割电动机，则须把截割开关转到OFF（断开）位置。
2．遥控操作
遥控电路如图12-7所示。
机器接通线电压，控制开关CONTROL开关处于REMOTE（遥控）位置，有24V直流电源供电和油泵运行的情况下，截割机构可以起动。
如果JNA遥控器上的截割机构运行和起动按钮压下时，JNA装置和PLC会按照手动操作步骤自动地确定截割起动程序。
如果要从遥控器上停止截割电机，则要再次按下截割运行按钮。
3．截割回路接地漏电试验
1）试验。
按照下列步骤可不考虑电机起动步骤对截割电机回路进行接地漏电试验。
在此过程中截割接触器A和B必须释放。
①将控制开关CONTROL转到OFF（断开）位置；
②将接地漏电试验/复位开关转到MOTORTEST（电机试验）位置；
③将截割开关CUTTER转到START（起动）位置。
第1次操作截割开关对左侧截割电动机进行接地漏电试验；再次操作截割开关对右侧截割电动机进行接地漏电试验。
此时，PLC输入I09（截割起动），I10（截割运行）和I16（电机试验）接通，PLC驱动输出继
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