MG300型采煤机说明书_图文.doc

第一章 MG300/720-AWD型采煤机电气系统总论 第一节 概 述 一、MG300/720-AWD 型电牵引采煤机电气系统特点 MG300/720-AWD 型电牵引采煤机是为适应煤矿倾斜煤层工作面的需要而开发研制的新型双滚筒采煤机。该机电气系统主要特点有 采用四象限运行交流变频调速系统，适应电动和发电两种工作状态，牵引能力强； 采用两个变频器分别拖动两个牵引电机，即“一拖一”工作方式； 采用高可靠性的可编程序控制器PLC为核心, 系统可靠性高； 系统综合了先进的信号传输技术, 采煤机控制操作方便灵活； 安装有较多的传感器，可对系统状况进行较全面的监测； 采用大屏幕中文液晶显示器，提供全中文显示界面，系统参数显示全面准确； 具有参数记忆功能，有助于分析查找系统故障原因 ； 电控系统具备一定的故障自诊断能力。 本产品的执行标准Q/MT 83281900-0-053-2003交流电牵引采煤机。 二、电气系统组成、适用环境和功能 本机电气系统是为MG300/720-AWD型电牵引采煤机配套而专门研制的，它分为电气控制系统和变频调速系统两个部分。电气系统的分布框图如图1.1所示。整台采煤机的机械动力由两台300kW 、3300V 截割电机，两台55kW 、380V 的牵引电机及两台7.5kW 、380V 调高电机提供。 适用环境周围介质温度在-10℃～＋35℃；周围空气的相对湿度不大于95；海拔高度不超过2000m ；严禁在有腐蚀金属和破坏绝缘的气体、有甲烷或爆炸性煤尘的采煤工作面环境中使用。 本采煤机电气系统具有下列操作、控制、保护及显示功能 通过磁力起动器远控方式，在采煤机上完成采煤机的起动、停止（兼闭锁）； 通过磁力起动器远控方式，在采煤机上完成工作面输送机的停止（兼闭锁）； 采煤机左、右截割电机的温度监测和135℃、155℃热保护； 采煤机左、右截割电机的功率监测和恒功率自动控制、过载保护； 可通过电控箱、遥控器、端头控制站或变频器直接近控完成采煤机的牵引操作； 可通过端头控制站或遥控器实现左、右摇臂的升降; 牵引电机的电流监测和负荷控制； 系统具有先进的全中文显示界面，提供操作步骤的提示，实时显示截割电机的功率和温度、牵引电机的电流、采煤机的牵引给定速度等工作参数； 电控系统可按一定规律自动跟踪记录系统参数异常及出现可保护性故障时采煤机的工作参数，共可记忆显示最近50个时间点的工作参数； 电控系统具有一定的故障自诊断能力 ； 变频调速箱具有变频器输入电压、输出频率或输出电流、故障等显示。 电控系统可按一定规律自动跟踪记录系统参数异常及出现可保护性故障时采煤机的工作参数，共可记忆显示最近50个时间点的工作参数； 电控系统具有一定的故障自诊断能力 ； 变频调速箱具有变频器输入电压、输出频率或输出电流、故障等显示。 6 7 图1.1 MG300/720-AWD型采煤机电气控制系统框图 8 第二节 电气控制系统的原理 采煤机电气控制系统见图1.3。 采煤机控制回路 主电缆W1中控制芯线W1.5、W1.6用于采煤机控制先导回路，如图1.3所示。SBQ 为主启按钮，SBT 为主停 （兼闭锁）按钮,QS 为隔离开关辅助触点，PA1-K1为主启自保触点，PA1-K14为PLC 保护触点，PA1-K3为端头控制站急停触点，PA2-K8为遥控急停触点，PA6-K1为瓦斯超限保护触点。 输送机闭锁控制回路 主电缆W1中控制芯线W1.7、W1.8用于运输机闭锁回路，如图1.2所示。SBY 为停止（兼闭锁）按钮。 9 图1.3 MG300/720-AWD型采煤机电气控制系统图 图1.3 采煤机先导控制回路及运输机闭锁控制回路 控制及保护原理 （1）恒功率自动控制 设置恒功率自动控制的目的是为了充分利用截割电机的功率，同时也可防止电机超载而损坏。根据功率P ＝3U I COS Φ公式，在电机额定点附近功率P 正比于电流I 。所以，采用两个电流互感器分别检测左、右截割电机的单相电流，就可以知道电机负荷状况。本系统利用高精度电流互感器，将截割电机的电流信号转变为0～10V 的信号，送入PLC 进行比较，得到欠载、超载信号。当任一台电机超载（P ＞110Pe）时，发出减速信号，直至电机退出超载区域；然后当二台电机都欠载（P ≤90Pe）时，牵引速度会自动增加（最大至给定速度）。 其中 P截割电机实际功率 Pe截割电机额定功率 （2）重载反牵控制 重载反牵功能的设置是为了防止采煤机严重过载而设置的一种保护功能。当任一截割电机负荷大于130Pe时，通过PLC 的反牵定时电路使采煤机以给定速度反向牵引一段时间后，再继续向前牵引。若反牵阶段结束后, 截割电机负荷仍大于130Pe，系统将断电停机。 （3）截割电机热保护 在左、右截割电机绕组内埋设有Pt100热 电阻，热电阻直接接入PLC 的RTD 模块。当任何一台电机温度达135℃时, 系统将截割电机电流保护整定降低30， 任一电机温度达155℃时，PLC 输出信号（Q9）将采煤机控制回路切断，使整机停电。 （4）牵引电机负荷控制 将左、右牵引电机的电流检测信号，转换为0～10V 的信号后，送入PLC 进行检测、比较，然后进行左、右牵引电机负载平衡、超载、欠载控制。当左、右牵引电机负荷悬殊时，PLC 发出信号，由两变频器分别调整两电机速度，从而使两电机负荷基本平衡；当任一台电机超载（I 110％Ie ）时，PLC 发出减速信号降低牵引速度，直到电机退出超载区域；当左、右电机都欠载（Ⅰ≤90％Ie ）时，牵引速度自动增加（最大至给定速度）。 当牵引电机严重超载（I 150％Ie ）且持续时间超过3秒时，PLC 输出信号将使牵引启动回路断开，停止牵引。 （5）系统参数记忆显示 采煤机正常开机后，PLC 将实时采集各种传感器送来的系统电流、温度和各种接点状态信号，并对采集信号进行一定的运算处理得出系统的当前状况。如果系统全部参数均小于额定值的0.9倍，则PLC 每10分钟记录一次采煤机运行参数；若有任一参数在0.9到1.1倍额定之间时,PLC 每2分钟记录一次; 若有参数在1.1到1.3倍额定之间时,PLC 每5秒钟记录一次; 如果任一参数在1.3到1.5倍额定之间时,PLC 便每1秒钟记录一次; 因任何故障引起停机时,PLC 将立即记录下停机前的状态。按显示按钮可以查看所有记录。 （6）无线电遥控原理 无线电遥控器工作在150MHz 频段，在离采煤机一定距离内，左、右发射机分别控制左、右摇臂的升降，并共同控制牵引方向、牵引加、减速、牵引停止、采煤机急停。 （7）端头控制站原理 采用先进的数据编码技术，将端头控制站的命令传至电控箱 ，经过解码后送入PLC 来控制牵引方向、牵引加、减速、牵引停止、采煤机急停和左、右摇臂的升降。 4. 变频器调速工作原理 由交流异步电机的转速公式 n＝1-S60f1/ P 其中f 1－定子供电电源频率 P－极对数（一定） S－转差率 n－转速 可知在其它参数不变的情况，异步电机的转速与电源频率成正比。因此，通过改变牵引电机供电电源频率的方法，即可改变牵引电机转速。 变频器装置电气系统图如图1.4所示。该电气系统具有两个变频器，分别拖动左、右牵引电机，实现“一拖一”控制，每个变频器各自带一个再生单元，实现四象限运行，适应电动和发电两种工作状态。 图1.4 变频调速箱电气系统图 第二章 MG300/720-AWD型采煤机电气控制系统 第一节 采煤机组合电气箱 采煤机组合电气箱布置于采煤机的中间，为隔爆兼本质安全型，具有控制、操作、显示及连线、分线等功能。 整个组合电控箱内分为六个腔体，如图2.1.1所示。其中五个腔为位于老塘侧，它们是变压器箱、高压控制箱、电气控制箱、变频器箱、再生单元箱，另外一个是为连线和分线用的接线腔。接线腔和高压控制箱之间通过九个3300V 单芯穿墙接线端子、三个JF12穿墙接线端子、两个JF6穿墙接线端子、两个过线组来联系，其中一个过线组用于本安电路，接线腔和电气控制箱通过四个过线组来联系，接线腔和变频器箱之间通过三个JF12穿墙接线端子、六个JF10穿墙接线端子、两个过线组来联系。 在接线腔中用于进出线的喇叭口共有十三个，电控箱喇叭口示意图如图2.1.2所示。一个进线喇叭口，用于主电缆W1进线，靠煤壁侧有十四个喇叭口，其中左、右两边各有七个喇叭口，分别为左、右截割电机电缆出入喇叭口；左、右牵引电机电缆出入喇叭口；左、右泵电机电缆出入喇叭口，六个压紧螺母式小喇叭口分别用于左、右端头站电缆，分线盒电缆、遥控接收机天线、瓦斯传感器电缆。 图2.1.2 组合电气箱喇叭口分布图 接线腔上部开盖，腔内有两个接线端子排用于控制和检测芯线的分线，一个接线排接的是本安控制线，另一个接的是非本安控制线；腔内两端底部各有一个接地端子，用于进出电缆接地线的连接。 注意各控制电缆的屏蔽层必须可靠接地。 警示电气回路包括本安回路维修后的电气部件、规格、参数及生产厂家应与原始设备相一致，确保连接设备与原始设备相匹配。 注意防爆电气元件不得擅自更换，防爆面应注意保护，定期涂防锈油。 组合电气箱老塘侧共有五个盖板，变压器箱盖板主要在出厂安装时打开，便于接线。 警示严禁在煤矿井下带电打开变压器箱盖板。 2.1.1 组合电控箱设备安装示意图 高压腔 高压腔盖板如图2.2所示，此盖板上有一个隔离开关手把，一个显示器窗口，四个按钮，其中两个停止按钮带机械闭锁，这四个按钮的功能（自左而右，自上而下）分别为主启、主停、截割送电、截割断电。高压腔内部装有一台3300伏隔离开关、一台真空接触器，两套互感器组件、行程开关、一套显示器、一套电源组件等部件。 隔离开关 用于采煤机主回路，紧急时也可通过它来切断主回路。在开关转轴边有一机械联锁装置，带动一行程开关来控制磁力起动器的控制回路，以保证隔离开关不带电操作（先合闸，后送电；先断电，后分闸）。型号为C79/5。 互感器 用于检测左、右截割电机主回路电流，装在隔离开关进线侧，型号为WBI412F2200/10/24。 行程开关 图2.2 高压箱面板图 共有四个, 分别对应于面盖上的按钮，型号为LX 19K 。 真空接触器 用于采煤机截割电机回路，通过它可以启动和停止截割电机。型号为VC77U 。 控制变压器 控制变压器型号为T720-3，将400V 变为220V ，给真空接触器控制线圈提供电源 显示器 由高压电容与氖灯胶封而成，用于显示3300伏输入电源情况，有电时，氖灯亮。 电控腔 电控箱盖板如图2.3所示 图2.3 电控箱面板图 电控腔内有以下组件 电源组件 电源部分包括控制变压器、熔断器、整流桥、非本安电源模块、本安电源模块等，如图2.4。 1. 变压器T720-1 输入电压 AC 400V 50Hz 输出电压 AC 220V，0.6A ；AC 190V，0.2A ；28V ，4A ；AC 160V ，1A ；AC 18V，1A 两组。 2. 熔断器 高压熔断器 400V－1.5A 低压熔断器 220V－1A, 220V－0.5A, 28V－4A 3. 非本安电源模块MY02134，容量为12V、0.8A ，24V、1A 。由控制变压器220V 、1A 绕组提供，作为控制腔电控盒PA1，PA2和PA6的非本安部分的电源。 4. 本安电源模块CSTI-I ，容量为12V、1.3A 。由控制变压器190V 、0.2A 绕组供电，作为电控盒PA1、PA6、端头控制站本安部分的电源。 5. ＋24V 电源整流桥QL 5A 400V 。由控制变压器28V 、4A 绕组输出经整流 桥整流后得到，作为供左、右摇臂调高电磁阀及制动电磁阀的电源；自保继电器的电源也由它提供。 图2.4 电源组件图 显示器 显示器安装在行程开关面板上，采用先进的液晶图形界面，通过与PLC 通信可实时显示系统的各种工作参数、工作状态和各种信息的显示。 全中文的操作提示，防止误操作； 实时显示截割电机的工作功率和温度； 实时显示牵引电机的工作电流； 牵引的方向和给定速度； 摇臂的动作状态； 显示日期和时间的时钟； 记忆工作参数的显示； 异常及故障状态显示 截割重载＞110 截割过载＞130 牵引电机重载＞110 牵引电机过载＞150 左截割电机过热＞135℃ 右截割电机过热＞135℃ 左截割电机过热＞155℃ 右截割电机过热＞155℃ 注意显示屏为液晶显示屏，要防止硬物碰坏和划伤。 电控装置 电控装置安装在控制腔内。此装置由PLC 和控制盒两个部分组成，控制盒部分则由三个控制盒组成（PA1端头站接收盒、PA2遥控接收盒、PA7电流及瓦斯信号处理盒）。 PLC 详见本章第二节。 变频器腔 变频调速箱盖板如图 2.5 图2.5 变频调速箱盖板 变频器腔主要技术参数为 额定输出功率 2 X 55KW 额定电流 230A 输入电压/频率 3300V/50Hz 输出电压 Max 380V 输出频率 3 ～100Hz 控制方式 V/F 控制（3～50Hz,V/F恒定；50～100Hz ，V ＝Max ） 过载能力 150 1 分钟 变换效率 ≥95％ 保护功能 过载、过流、过热、过频、过压、欠压、对地短路、 漏电闭锁等。 该腔内主要安装有真空接触器、变频器、再生单元、变频器外围控制电路等。变频器底板推入腔体后，由铰链压杆固定。为检修方便，几乎所有的控制连线都采用快速接插件。 警告变频器底板为铝合金，含镁量可能大于0.5，根据防爆规程要求，变频器在运输过程中，底板必须垫木板保护，安装时应小心轻放，以避免产生危险的机械火花。 该腔为水冷的隔爆腔体，变频器运行过程中产生的热量经外壳水冷随冷却水带走。其输入电源经穿墙接线柱X10、X11、X12，通过接线腔，由穿墙接线柱Y1、Y2、Y3相连。其输出经穿墙接线柱Y4、Y5、Y6与Y7、Y8、Y10送到接线腔。Y4、Y5、Y6连接右牵引电机，Y7、Y8、Y9连接左牵引电机，它们分别来自变频器输出。 电气系统简介 1．变频器 变频器电气系统有两个变频器，分别拖动左、右牵引电机，实现“一拖一”调速。主要由主回路、主控板、驱动板、显示和控制盘、漏电组件、控制变压器及风扇组成。 主回路 两变频器均为交直交电压型变频器。来自牵引变压器的400V 、50Hz 三相交流电源，经真空接触器MC 送入变频器输入端R 、S 、T ，首先由大功率二极管组成的三相桥式整流电路整流，经过阻容保护电路，平波电抗器，以及与直流接触器触点并联的限流电阻向滤波电容充电，当充电电流小到一定值时，真空接触器吸合，将限流电阻短接，此时电路建立起稳定的直流电压。然后再经过输出侧的逆变电路，将直流电逆变成变频变压的交流电（即VVVF 电源），此电源接到牵引电机，即可调速。当由于外力的作用，例如采煤机在倾斜煤层空载下坡时下滑时，牵引电机的速度超过同步转速而运行于发电状态，此时发电能量将通过变频器输出侧IGBT 的反并联二极管回馈到中间直流回路，引起中间直流回路电压的升高。当中间直流回路的电压超过规定的限值时再生单元动作，将直流电逆变成交流电然后回馈给电网，从而产生再生发电制动力矩，有效控制下行速度，实现一、三象限转向二、四象限运行。 变频器输出侧有六个IGBT ，组成三相桥式电路。IGBT 工作于开关状态，其导通与关断由驱动信号来控制。驱动信号由主控板形成，经驱动板放大后加到IGBT 的门极，控制IGBT 的导通和关断。 （2）主控板 主控板也即微机板，它是变频器的心脏，各种信息的处理、控制以及指令的发送，都是由它来完成。IGBT 的驱动信号也是由它产生。 （3）驱动板 主要用于放大由主控板产生的驱动信号。 （4）显示和控制盘 变频器显示含有控制盘上数码管、发光二极管及再生单元显示三部分。数码管正常时显示输出频率，也可选择显示输出电流等运行参数，故障时显示故障信息（详见第六章）。 发光二极管共有五个，分别为 “12V ”（黄色）＋12V 电源显示； “松闸指令”（绿色）变频器发出机械制动器松闸指令； “松闸确认”（绿色）压力继电器闭合制动器松闸后显示； “电压异常”（红色）输入电源电压异常显示； “漏电”（红色）漏电闭锁显示； 控制盘上有很多按键，主要用于变频器参数设定以及变频器实施控制盘操作，进行以上操作时只需打开门盖上的小盖就可以了。 警告控制盘不能轻易操作。 （5）保护控制板 保护控制板主要用于完成变频器输出漏电闭锁功能，输入信号电路和输出显示处理电路，以及真空接触器吸合先导控制电路、制动器电磁阀控制电路、输入电压异常保护电路和松闸检测本安电路，本安电路电源由电控箱输入等。 （6）风扇 变频器顶部装有两个冷却风扇，增强变频器运行产生的热量经外壳水冷的效果。 变频器外围电路 外围电路包含为完成变频器操作而设置的控制及保护电路，主要由真空接触器、控制变压器和显示器以及控制开关组、近控操作开关和按钮组成。 控制变压器 控制电源变压器原边为400V ，付边含有两路13V 、两路带中间抽头的18V 绕组，每个变频器综合控制盒各用一路以形成12V和36V控制电压。 （2）控制开关组 控制开关组共有三个拨钮开关，B1、B2、B3为远控与近控的切换开关，正常状态为远控位置。远控包括控制腔面板操作控制、端头站控制和无线电遥控；近控则为变频器腔面板操作控制，它可以不受控制腔面板控制而独立运行，一般只是在检修变频器等特殊场合使用。 （3）面板近控操作开关和按钮 操作按钮共有六个，分别为（漏电）试验1、试验2、复位1、复位2、牵引送电、牵引断电。 二个操作开关均为变频器近控（检修）操作用 面板上标有“停、1、2、3、4”的为近控速度开关，近控共有四档速度转换，1、2、3、4四档速度依次递增。 面板上标有“左牵、停、右牵”的为近控方向开关，停牵引时，将方向开关打在“停”位置。 第二节 可编程控制器 PLC 安装在电控箱里，在其左边有一风扇是为了冷却PLC 。本系统采用的是GE 公司的Fanuc 系列PLC ，具有高可靠性、高性能的特点。 一、组成 见图 2.7 电源模块 CPU 模块 开关量输入模块 开关量输出模块 模拟良混合模块 RTD 输入模块 图2.7 可编程控制器PLC 机架 采用的是5槽的机架，电源模块安装在其最左边（不占用槽位）。 电源模块（图2.8） 电源模块内设限流装置，短路时可自动关断电源以免引起损坏。电源模块上有一RS-485通讯口，用于和显示器通讯。 电源模块带有四个LED 。它们位于面板前部的右侧。这些LED 的作用如下 （1）PWR 上面第一个绿色LED （标记PWR ）指示电源操作状态。LED “亮”说明电源是正确的，并且操作正常；LED “灭”，说明发生电源故障，或者是电源未合上。 （2）OK 第二个绿色LED （标记OK ）。如果PLC 正在正常操作，LED 稳定在“亮”；如果PLC 检测出问题，则LED “灭”。 （3）RUN 第三个绿色LED （标记RUN ）。当PLC 处于运行模式时，LED 稳定在“亮”。