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KE3002组合开关在综采工作面的应用 唐淑芳 淮南矿业集团公司 张集煤矿,安徽 淮南232171 摘 要 根据 煤矿安全规程 的规定,阐述了KE3002组合开关在综采工作面设备启动的控制要 求及采煤机闭锁输送机功能的应用,并介绍了KE3002组合开关的结构、 工作原理及三种不同的启 动方式。 关键词 组合开关;综采工作面;应用设计;启动方式;煤机闭锁 中图分类号 T M592 . 3 文献标识码 B 文章编号 1001 - 0874 2008 01 - 0078 - 04 The Application of KE3002 Group Switches to Fully Mechanized Mining Face TANG Shu2fang HuainanMining Group Co. , Ltd. , Huainan 232171, China Abstract The paper introduces the structure, working principle and three different staring modes of KE3002 group s witches . According to the Safety Regulations in CoalMine, the application of KE3002 group switches to the starting control requirements of fully mechanized mining face equipment and the function of shearer blocking are explained. Keywo rds group switch; fully mechanized mining face; applied design; starting mode; shearer blocking 1 结构原理 KE3002组合开关是SA IT公司为煤矿井下特殊 工作环境而设计生产的,可以用作断路器、 磁力启动 器、 控制和监测异步电动机及照明系统,主要用于控 制综采工作面采煤机、 破碎机、 转载机和输送机。 KE3002组合开关主要由隔爆腔和本安接线腔组成, 其电气原理图如图1所示。 KE3002组合开关的额定工作电压为3. 3 kV, 有两个独立的输出回路,每回路额定工作电流450 A。开关两侧上、 下部各有一个500 A的插座,下部 插座引入动力回路给母线排供电,也可以给开关串 行供电,上部插座用于动力输出。插座有六根接线 柱,三根粗的为动力接线柱,两根细的为PTC接线 柱,用来检测电机温度,剩下一根为先导接线柱,插 座中间为接地铜片。 隔爆腔内有两台可抽拉的接触器模块,集成了 具有所有监测及保护功能的电子保护模块。电子保 护模块的监测保护功能有过载保护、 短路保护、 相 平衡监测、 绝缘监测、 漏电闭锁、 温度监测、 先导回路 监测、 中心点漂移和高压测试等。 隔爆腔设计为快开门结构,有一中央集锁系统, 只有当所有接触器模块从母线排开时,快开门才能 打开,母线排安装在隔爆腔后面。每台接触器模块 都有自己的隔离机构使其单独和电源接通或分断, 当隔离手柄打到“1” 位,接触器模块插进母线排得 电,同时与输出回路相连;当隔离手柄打到“0” 位, 接触器模块从母线排中脱开,母线排上的供电插座 被绝缘板盖住,以免触及动力部分,输出回路也被短 路且接地,由于有断电接点,可保证真空管分断后, 接触器才从母线排脱开。 隔爆腔右侧是本安接线腔,有显示单元和继电 器模块各两块及PE4200板一块。每台接触器模块 与一显示单元和继电器模块构成一个回路。显示单 元主要用来进行参数设置和存储,也能显示参数值、 测量值及故障信息等。KE3002组合开关共有电工、 工程师、 使用者、 管理者、 工厂和服务等六种不同级 别的参数菜单,用户主要使用前三种。电工菜单设 87 煤 矿 机 电 2008年第1期 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 置开关的过载、 短路分断电流及漏电闭锁值;工程师 菜单设置系统的监测功能参数;使用者菜单设置系 统中有关控制类型的参数。继电器模块主要是接线 端子排, X2和X6为继电器模块到接触器模块和显 示单元的连线端子排; X4为节点输出端子排; X5为 安全回路端子排,其中1、2脚是输入点, 3、4脚为输 出点; X3为控制输入端子排, 3、4脚是控制开关的 起停输入点, 5、6脚是控制电机换向输入点,通过5、 6脚之间的二极管方向来确定电机的正反转。 图1 KE3002型组合开关电气原理图 PE4200板用于组合开关和KJ50监控系统之间 的通讯,其一端通过七芯电缆串联在KJ50监控系统 的PROMOS总线中,另一端与开关两个回路的显示 单元相连接。板上有一路安全回路输出,接到X5 的1、2脚上,通过3、4脚串联到另一个X5端子排的 1、2脚上。 2 启动方式 KE3002组合开关有继电器启动、 先导启动和 PROMOS总线启动三种启动方式,可通过参数设置 来确定,见于表1。继电器启动方式通过控制X3的 3、4脚来控制组合开关,要求先导回路导通;先导启 动方式通过控制先导回路的通断来控制组合开关, X3的3、4脚必须是一个闭合信号; PROMOS总线控 制启动方式是通过PE4200板接收KJ50监控系统 发出的信号来控制组合开关。先导回路和起、 停端 子都是闭合信号,无论何种启动方式,安全输入回路 都是闭合回路。 为防止线路短路或误操作设备,在先导回路、 起 停控制回路和安全输入回路中,都串联了一个二极 管。组合开关检测二极管整流后的半波直流信号来 确定输入,若没有二极管,则检测是一个全波交流信 号,开关被认为是故障,接触器锁定不能启动。X5 的1、2脚接的是反向二极管,先导对地接正向二极 管, X3的3、4脚也是接正向二极管。如果X3的3、 4脚接反向二极管,表示组合开关可对高压绝缘测 试,此时显示单元显示“HiF”,表示线路绝缘低于设 置值,开关锁定;若显示“Hir”,则证明高压绝缘测试 正常。 表1 启动方式参数设置表 项目 启动方式参数值 继电器先导PROMOS总线 说明 E2A0 /10/1 /20/1 /2 0、1和2为开关控制,其 中1是带短路检测, 2是 带断路和短路检测 PI L01/20 0只检测先导回路, 1和2 都是先导回路作开关控 制 PSF0/1 /20/10/1 /2 0是先导故障不需复位, 1是先导短路复位, 2是 先导短路和断路复位 ICS002 0是并行操作在继电器 模块上控制, 2是串行操 作ROMOS总线控制 3 设备控制 KE3002组合开关的每个回路可以单独控制,也 972008年第1期煤 矿 机 电 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 可以两回路或多台开关同时控制。 1采煤机控制 采煤机基本上是远程和单独启动,组合开关采 用先导启动方式,见于图2。KE3002组合开关只需 一个输出回路,先导线路一端接入接触器模块中,另 一端通过二极管与插座的接地铜片相连,构成回路。 采煤机开关的先导线路通过采煤机电缆连接到 采煤机上,采煤机电缆共七芯,其中三芯为动力线, 控制芯线中的两根用作采煤机闭锁,另两根用作煤 机启动。采煤机启动旋钮串联在先导回路中,启动 旋钮闭合时,先导回路导通,开关真空接触器吸合, 采煤机便得电。 图2 先导启动方式示意图 为防止先导线路中间短路或采煤机误启动,先 导二极管安装在采煤机机体上,即先导回路的最远 端。当未启动时,显示单元显示“pir”,先导故障,并 且先导故障灯亮。在参数设置上,因在未启动时,先 导是断路状态,故先导故障复位参数PSF不能设 置“2”,而参数值“2” 是先导短路和断路时,都需要 按复位旋钮键进行故障复位。 2输送机等控制 综采工作面破碎机、 转载机和输送机通过通讯 控制系统集中控制,其组合开关的启动方式是根据 控制系统的不同而不同。先导回路二极管接在电缆 插头上,为防止在接触器没有断开的情况下插拔电 缆插头,可以通过先导回路提前断开真空接触器。 当工作面通讯控制系统为KJ50监控系统时,启 动控制可选择PROMOS总线启动方式,见于图3。 X5的1、2脚信号通过PE4200板接收控制系统后给 出,不需在两点间串二极管。输送机组合开关中,采 煤机闭锁信号和PE4200板上的安全输出信号一同 串联到X5的1、2脚上。 图3 PROMOS总线启动方式示意图 当工作面通讯控制系统选择其它设备时,启动 控制可选择继电器启动方式,见于图4。控制器通 过I/O模块将控制信号输出,连接到KE3002组合 开关继电器模块X3的3、4脚上。转载机和破碎机 08 煤 矿 机 电 2008年第1期 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 开关的安全输入点间串联一个反向二极管。输送机 组合开关中,采煤机闭锁信号直接连到X5的1、2 脚上。输送机有两个传动部并带高低速,需要两台 组合开关四个回路,闭锁信号进入某台开关安全输 入回路后,通过开关另一回路输出连入另一台组合 开关某一安全输入回路,从而把整个运输机开关所 有回路都串联在一起。 图4 继电器启动方式示意图 4 闭锁装置 煤矿安全规程 第六十九条规定采煤机上必 须安装有能停止工作面刮板输送机运行的闭锁装 置。按此规定,闭锁装置发出的信号通过PTC接线 柱进入采煤机组合开关,再从组合开关输出一信号, 接入输送机开关安全输入回路中,通过控制其组合 开关安全回路的通断来实现输送机闭锁。 1采煤机专用KE3002组合开关闭锁 采煤机专用开关只有一个,另一个电源插座被 PC220插座所代替。开关输出插座中的PTC接线 柱没有接入接触器模块中,而是相互并联在一起,通 过两根电线与PC220插座相连。闭锁装置有一个 常开、 常闭旋钮,发出一个开关量控制信号。信号通 过采煤机电缆进入组合开关后,再从PC220插座输 出到输送机组合开关的安全输入回路中。 2普通KE3002组合开关闭锁 采煤机闭锁输送机是通过软件参数设置来实 现,首先将闭锁信号虚拟成模拟信号量,通过PTC 接线柱对信号进行检测,然后开关对信号进行处理 并从继电器模块X4输出一个开关量信号,传送到 输送机开关的安全输入回路中。参数设置时, PCr 参数值设置为1, PCL参数值设置为5K, PCH参数 值设置为15K, Rax参数值设置为11。PCL和PCH 分别为PTC远控功能设置的最小和最大值。PCr参 数设置PTC远程控制功能,设置值为“0” 时,取消该 功能;设置值为“1” 时,表示该功能有效,当PTC监 测到的电阻值大于PCH或小于2 /3PCL时,继电器 模块输出节点Rax断开,当PTC监测到的电阻值 小于PCL而大于2 /3PCL时,继电器模块输出节点 Rax闭合,开关自身接触器不分断。 采煤机闭锁线路中串联了一个3. 9 kΩ和一个 22 kΩ的电阻,输送机闭锁旋钮并联在22 kΩ的电 阻上。闭锁旋钮断开时,开关检测PTC信号的电阻 值为26 kΩ,输出节点Rax为常开量,输送机紧急 停车或者不能正常启车。闭锁旋钮闭合后,开关检 测的电阻值为3. 9 kΩ,输出节点Rax为常闭量,此 时,输送机开关安全回路导通,开关可正常启车。 5 结语 1 KE3002型组合开关经井下使用,已成为综 采工作面大功率设备的主要启动开关,具有故障率 低、 集成度高、 接线简单、 使用和检修维护方便等特 点。 2开关结构小、 安全可靠并经济实用。但开 关在使用过程中,因监测系统灵敏度高,有时也出现 误保护现象,故必须及时进行调整为妥。 作者简介唐淑芳1981 - ,男,助理工程师。2004年毕业于北京 石油化工学院电气工程及其自动化专业,现主要从事综采电气设备 的检修和维护等技术工作。 收稿日期 2007 - 09 - 27;责任编辑姚克 182008年第1期煤 矿 机 电 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. 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