采煤机培训课件.ppt

采煤机电控系统,,采煤机公司自动化所,我公司采煤机电气系统特点本电控系统是以高产高效、自动调控智能化电牵引采煤机为目标而开发的全新电控系统，与以往的电控系统相比，在主控系统的设计上具有多项显著的优点，主要体现在以下几个方面人性化设计在以“安全、可靠、高效、人性化”的设计理念指导下。坚持以顾客为中心的价值观，一切从客户角度出发。设备操作方便灵活。采用高可靠性的专用控制器为核心，系统可靠性高。采用模块化设计。电控腔为三大主腔变压器腔、变频器腔、电控腔。每一个腔内的电气元件安装都采用模块化的安装方式，便于安装和维护。,,,采煤机电控部概图,,,,,,接线腔,变压器腔,开关腔,变频调速腔,,主进线,实现三机联动采煤机根据全自动联合采煤机组设计，可根据运输机负荷自动调整采煤机牵引速度，实现了自动记忆采煤高度、运程自动化监控、采煤机工作三机（采煤机、液压支架、运输机）联动。设备运行状态参数的采集、监测、传送、记录、故障诊断等，全面提升了采煤设备的机械化和自动化水平。,,,先进的设计思路主控器与各检测、控制元部件之间通过CAN总线方式联接，形成网络结构，便于拓展系统功能，使系统的适应能力大大增强；全数字元方式的信息传递，提高了数据的准确性和可靠性。具备一定故障自诊断功能，便于维护。,,,屏幕直观显示、实时的信息采集采用液晶显示器，提供先进的全中文显示界面，系统参数显示全面准备。以仪表盘、图柱、数字元等多种方式，形象、直观、准确地显示各检测量。所有的检测量及系统状态均可在显示，查看方便，便于比较、分析。系统采用了多种传感器技术，对系统状况进行较全面的监测。可实时检测系统电压、电机电流、截割及牵引高速轴温度、液压油温、电控箱温湿度、冷却水压力、、低压油压力、水流量、油箱液位、摇臂机身倾角、采煤机位置、瓦斯等工况信息，检测的信息全部通过总线传送给主控制器。,,,方便的操作方式可用电控箱、端头操作站、遥控器、红外线操作站等多种操作方式对采煤机进行控制。用户还可根据现场情况屏蔽掉不需要的保护功能，即所有的保护都可用软件进行设置更改，免去了硬件更改的麻繁，操作快捷、准确而安全。,,,,端头操作站,遥控器,电控箱面板操作旋钮,,红外线操作站,故障的查询及诊断功能强大的故障报警专家系统，在控制软件中设计了故障报警专家诊断系统，集成了控制系统中所有的故障信息及排故指南，系统一旦出现故障，显示器立刻能显示故障内容及其对应的排故步骤，大大缩短了维护时间，还有系统以时间顺序，自动记录随时出现的报警和故障保护信息，方便对故障的历史查询。,,,开机的语音预告当左、右截割电机启动时，系统自动给出“滚筒启动”的语音提示，以防止意外危险发生。用户可按自己的需要，多次更改语音预告内容。为此我们自制了语音报警模块，可随时播报采煤机工作过程中的各种信息和故障提示。系统硬件自诊断在主显示接口，系统以代码、数字元及文字形式，实时显示电机和变频器的工作状态。通过不同的代码指示，可看出这些器件是否正常工作；对操作站和遥控器的每一按键也都有检测。自诊断功能，提高了系统的可维护性，省时省力。外置变频器操作面板，在主控制器损坏的情况下可本地控制变频器，大大减小故障停机时间，提高产量。,,,,,,,,,,,牵引变压器,隔离开关,真空接触器,,控制变压器,变频器,主控箱,检测箱,电控箱内部,开关腔,主控箱,检测箱,,专用控制器,,,,,,,,,,牵引变压器,隔离开关,控制变压器,主控箱,检测箱,电感器,,真空接触器,电抗器,,变频器,,,,,右截割引入装置,右牵引引入装置,,,左牵引接线柱,右牵引接线柱,,右截割接线柱,主进线接线柱,,,油泵接线柱,左截割接线柱,,,主电缆引入装置,,左截割引入装置,,油泵引入装置,,左牵引引入装置,,,电气系统简介电牵引采煤机电控系统主要由电控箱、左、右操作站、矿用隔爆电铃、隔爆型急停按钮、矿用本安型甲烷传感器以及各工作机构的电机等组成。采煤机电气控制系统是整机的重要组成部分，与液压控制系统配合，可自如的实现整机的各种生产作业。同时对左、右截割电机、油泵电机、牵引变压器、变频器的工况及回路的绝缘情况进行监控和保护。采煤机电控箱防爆型式Exd[ib]I隔爆兼本质安全型,,矿用防爆设备的防爆型式及含义Exd【ib】Ⅰ防爆等级本质安全型隔爆型防爆标志符号,,,,,,,,,,,隔爆型d指具有隔爆外壳的电气设备。当外壳内部爆炸时，外壳既能承受爆炸压力，又能使火焰在穿过规定缝隙过程中，受间隙壁的吸热及阻滞作用而显著降低其外传的能量和温度，从而不致引起设备外部爆炸性气体混合物的爆炸。本质安全型ib指在正常运行或故障状态下所产生的电火花和热效应，不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备。该型电器设备的电路，一般均为低电压小电流。由于我公司采煤机在矿井下使用，所以要求防爆等级为一级。,电气控制系统配置供电3300V）,,采煤机型谱及技术参数,主要元件介绍,,专用控制器专用运动控制器是基于长期恶劣环境如高震动、温度变化剧烈和湿度较大等条件下可靠地工作而开发的，是一种集可编程控制器、比例放大器、模拟量输入A/D模块、继电器输出等功能于一身的高性能工程机械专用控制器。它给世界工程机械传统的电液控制系统带来了革命性的进步，其优点如下*1、它取代了比例放大器，将4-12片阀的放大器集成在一体，成本上有绝对优势；*2、它有大电流输出（0-3A）取代了传统继电器，节省了大量接线特点，故障率大幅降低；*3、它的模拟量输入端子每一个针具备了处理不同信号能力，不论是电位计、*热敏电阻还是变送器电流/电压信号，都可以接入并使用软件编程进行设定；,*4、它是基于CANBUS总线开发的产品，当系统节点较多或信号传输距离较远时可以使用多个控制器组网，节省接线、提高可靠性、并且灵活性和可扩展性大大加强；*5、它的硬件可靠性优于同类产品，无论在东北雪原极寒实验，还是在东南亚热带雨林中施工，都不负众望，在国家大型施工项目设备中，在军用车辆上，在出口欧美的大型设备上都有成功的应用；*6、它的I/O设计独具匠心，一针多能，既可做开关量输入，也可以做模拟量输入，既可做PWM或开关量输出也可以做开关量输入，一个型号便可以有无数种组合满足无数种需要，使用更方便、更经济*7、它具有CANOPEN和CAN2.0两个总线接口，可以与国内外很多标准CANBUS总线产品进行连接，或经门路模拟与其它总线或上位机连接，组建大型系统。*8、由于采用专用插头连接，使其拆卸方便，不易出错。,,,电流传感器电流传感器可以测量各种类型的电流，从直流电到几十千赫兹的交流电，其所依据的工作原理主要是霍尔效应，当原边导线经过电流传感器时，原边电流IP会产生磁力线，原边磁力线集中在磁芯周围，内置在磁芯气隙中的霍尔电极可产生和原边磁力线成正比的大小仅几毫伏的电压，电子电路可把这个微小的信号转变成副边电流IS，我公司产品电气系统中的电流传感器采用的是瑞士LEM公司生产的产品。LEM是世界知名传感器制造公司。其产品是按照国际标准设计制造的，产品提供5年质保。采用单24V供电，输出标准信号，频率响应范围（0500kHz），安装简便，接线简单,工作温度范围广（-25℃85℃）,隔离开关隔离开关是高压开关电器中使用最多的一种电器，它本身的工作原理及结构比较简单，但是由于使用量大，工作可靠性要求高，对变电所、电厂的设计、建立和安全运行的影响均较大。刀闸的主要特点是无灭弧能力，只能在没有负荷电流的情况下分、合电路。主要作用是1分闸后，建立可靠的绝缘间隙，将需要检修的设备或线路与电源用一个明显断开点隔开，以保证检修人员和设备的安全。2根据运行需要，换接线路。隔离开关配置在主接线上，保证了线路及设备检修时形成明显的断口与带电部分隔离，由于隔离开关没有灭弧装置及开断能力低，所以操作隔离开关时，必须遵守倒闸操作顺序，即送电时，首先合上母线侧隔离开关，其次合上线路侧隔离开关，最后合上断路器，停电则于上述相反。,真空接触器真空接触器以真空为灭弧介质，其主触头密封在特制的真空灭弧管内。当操作线圈通电时，衔铁吸合，在触点弹簧和真空管自闭力的作用下触点闭合；当操作线圈断电时，反力弹簧克服真空管自闭力使衔铁释放，触点断开。接触器分断电流时，触头间隙中会形成由金属蒸汽和其它带电粒子组成的真空电弧。因真空介质具有很高的绝缘强度，且介质恢复速度很快，真空电弧在第一次过零时就能熄灭，燃弧时间一般小于10ｍｓ。特点1分断能力强分断电流可达额定电流的10～20倍；2寿命电寿命达数十万次，机械寿命可达百万次；3体积小、重量轻、无飞弧距离，安全可靠；4维修简便，主触点无需维修，运行噪声小，运行不受恶劣环境影响；5可频繁操作。,电气系统电路的组成,,一、电源部分控制电源，主要为电气控制系统提供所需的工作电源。电控系统根据采煤机功率的需求采用双电缆或者单电缆的供电方式，在顺槽中由一台磁力启动器控制。控制电源主要是由控制变压器、熔断器、漏电断路器、电压表、开关电源等组成，一次侧为AC3300V，二次侧为AC220V、AC36V、AC24V。二、主回路主回路主要是由隔离开关、真空接触器、中间继电器、阻容吸收电路以及电压传感器、电流传感器组成。隔离开关（QS）作为电气系统的电源开关，当其闭合时主回路得电，当其断开时设备失电停止工作。真空接触器（KM1KM3）控制左右截割高速电机、油泵、牵引电机的运行和停止。阻容吸收模块（FV1FV3）用来吸收主回路电动机断电瞬间的反向电势，对电机起一定的保护作用。电压传感器（TV1）和电流传感器（TA11TA13、TA21TA23、TA31TA33）分别采集系统电压和各分支回路电流信号并输入至EPEC专用控制器，通过编程实现对电机的过流、过载、断相、漏电检测以及电源的过压及欠压等保护作用。,,三、控制回路控制回路由一些旋转开关（SA1SA6）等组成。通过它可以控制主回路完成采煤机的电源接通/切断、左右截割电机启/停、牵引电源接通/切断、工作面输送机的闭锁和解锁。四、主控系统主控系统主要由主控器，左、右操作站、遥控发射器、红外键盘组成。主控器把操作站传送过来的操作指令以及采集到的各传感器的控制信号按预先编制好的程序进行处理，处理结果经过驱动电路输送给各执行机构（如调高电磁阀、交流变频器等），以实现对采煤机的控制。本安电源是供给两个端头操作站、瓦斯传感器和隔离保护模块的工作电源，型式为本质安全型。主控器与本安电源安装在主控制箱（碳素结构钢箱体）内。端头操作站将对采煤机的操作（通过按住操作站上的相应的按钮）变成对应的指令编码通过通信电缆传输给主控器，让主控器完成相关指令。五、调速系统采煤机的调速系统采用的是一拖一四象限变频调速。变频器是由ABB核心技术制造的工业变频器，额定功率为210KVA。两台变频器分别带一台75KW的异步电动机，该系统已经过长期实践检验证明是稳定、保护、显示手段齐全。,电气系统的工作原理,,一、采煤机电源的通、断通过控制顺槽中磁力启动器先导回路的通断来实现。起动时的路径顺时针方向旋转采煤机工作开关SA1到“启动”位置，电源接通后（可观察电控箱内主显示屏是否亮或者观察操作箱上显示屏背光是否亮）松手，开关SA1自动返回到“运行”位置。先导回路靠与SA1并联支路电源自保继电器KA8常开接点（这时已经闭合）保持接通。二、运输机的闭锁与解锁控制运输机的闭锁控制通过SA2的通断来实现。三、左截割电机起动控制右旋SA4旋钮，通过SA3（7-8）给主控器一个左截割起动信号，同时，通过SA3（7-8）给电控组件内部的语音报警器一个左截割语音报警信号，语音报警器通过喇叭开始报警,发出“左截割启动”声音。经过一个延时后，主控器通过KA1闭合使KM1接触器线圈能够得到AC220V电源的供电，KM1吸合，其辅助触点KM1-1闭合，完成左截割电机的起动过程。左旋SA4旋钮，同样通过SA3（11-12）给主控器一个停电信号，主控器发出指令使KM1断开，KM1释放，电机M1停止运转。右旋SA5旋钮，可操作KM2起动右截割电机，其动作过程与操作SA4的动作过程类似。四、牵引电源操作控制右旋SA6旋钮，可使KM3吸合并自保。使牵引电源通电。左旋SA6旋钮，可使KM5断电使牵引电源断电。五、漏电闭锁控制采煤机在刚一上电时，此时接触器为断开状态，系统可分别检测左截割、右截割和牵引电源三个回路的绝缘状态。当某一回路出现绝缘电阻降低时，通过漏电闭锁保护板的输出，给主控器一个信号，主控器可据此可对相应的回路的起动造成闭锁，使之既使在操作了相应的旋钮，也不会起动。。,操作方法,,采煤机电气操作点分布在电控部前中、右侧盖板、左右端头操作站、红外键盘及遥控器上。1、前右盖板前盖板有2个断路器QS1及QS2手把和5个旋转开关SA1SA5（实际是6个，有1个是备用），功能如下a.断路器QS1及QS2由于普通断路器不能带负荷通、断，对断路器的操作必须在采煤机断电情况下进行，即起动采煤机时，首先置隔离开关于“1”位，然后再进行通电操作（SA1向右旋，置起动位置）；停机时也要先断开采煤机电源（SA1向左旋，置停止位置后，采煤机前端真空开关跳闸），然后再进行断路器的分断操作。b.SA1有三个位置，有自复位功能。即起动、运行、停止，通常靠其弹簧自复位功能处于中间位置。当QS1及QS2置于“1”位时，SA1向右旋至“起动”位置可接通采煤机电源，松手即回到中间“运行”位。向左旋至“停止”位可切断采煤机电源。,c.SA2为三位旋转开关，无自复位功能，向右旋至“通”位时，运输机解锁，向左旋至“断”位时闭锁运输机。SA3为三位旋转开关，有自复位功能，向右旋转时,左摇臂截割电机M1起动，向左旋转时，M1停止。e.SA4为三位旋转开关，有自复位功能，向右旋转时,右摇臂截割电机M2起动，向左旋转时，M2停止。,2、操作站控制操作站可对采煤机实现如下操作两侧摇臂的调高、采煤机调速、停牵引、采煤机复位、急停等操作。,,3、红外键盘操作红外键盘可以象端头操作站一样，实现采煤机的常规操作。除此之外，还可以对显示屏进行操作。如翻屏，参数设置等。,,4、遥控器操作遥控器可以象端头操作站一样，实现采煤机的常规操作。可认为是移动的操作站。采煤机在正常割煤时，使用遥控器操作会十分方便。,采煤机的操作程序,,一、开机采煤机磁力起动器送电→a.采煤机供水阀打开；b.断路器QS1、QS2合闸；c.运输机闭锁开关SA2打到右旋的位置解锁→旋转开关SA1右旋；旋转开关SA5右旋，使牵引电源上电。这时两台变频器的直流母线开始充电，大约经过2分钟后直流线充电接近完毕，这时可以进行下一步的操作了。→旋转开关SA3右旋，左截割电机起动，过5-7秒钟后，旋转开关SA4右旋右截割电机起动。→接下来的操作可以用端头操作站，可以用遥控器，也可以用红外键盘进行操作了。采煤机起动后，首先观察液压系统两个压力表的读数是否正常，并观察采煤机显示是否正常。,二、调高采煤机开机后,通过端头操作站、端红外键盘和遥控器均可操作调高。按下左右摇控器（见图）上的“滚筒升”、“滚筒降”键，即可实现左摇臂和右摇臂的调高。三、牵引观察显示屏主界面上变频器直流母线电压值，此数值达到500V以上时，方可启动变频器进行采煤机的牵引调速。牵引调速方法如下a.给定牵引方向根据需要选择牵引方向，可按下摇控器上的“左牵引”、“右牵引”键一次即确定了采煤机的牵引方向。b.升速、降速确定牵引方向后，继续按下摇控器上同方向的“左牵引”、“右牵引”键，这时采煤机开始升速，如果采煤机原来向左牵引，这时继续按“左牵引”键，则采煤机继续升速；按“右牵引”键，则采煤机降速，反方向的操作则按反方向的键。c.停牵引按遥控器上的“牵停”键，则采煤机停止牵引。反方向牵引时，摇控器则按“右牵引”键。在端头操作站和红外键盘操作时的方法类似。,,,四、急停只要采煤机在通电状态，按下摇控器上的“急停”键，采煤机停机。五、停机通过摇控器上的“急停”键或“SA1”旋钮均可使采煤机断电，断电后将隔离开关QS1、QS2打到停止位置，并将冷却喷雾水阀关闭。六、运输机闭锁将SA2旋钮旋至中间位置,即将运输机闭锁。向右旋SA2旋钮，运输机解锁。,采煤机保护,,一、超温保护左、右截割电机及牵引电机内都有温度保护接点，当其中的一台电机温度超过155℃时温度接点断开，主控器检测到这一变化的状态后即可通过相关的程序控制执行相应的操作使采煤机截割电机或牵引电机断电从而实现了保护。二、超载保护采煤机工作时，装有电流互感器的几个回路中，只要有一台电机的电流超过1.5Ie并有一定的延时，立即执行超载保护，使相应的电机停机。三、截割电机的恒功率保护截割电机的工作电流超过1.2Ie时,主控器将使牵引速度下降,当工作电流降低至1.0Ie以下时,保持原有牵引速度不变。四、瓦斯断电保护本采煤机按要求增加了瓦斯断电保护功能，在机外装有一个瓦斯传感器，在电控组件内部装有瓦斯断电仪，当瓦斯农度超过1时，瓦斯传感器报警,当瓦斯农度超过1.5时，瓦斯断电仪发出断电信号，通过主控器使采煤机断电。,,,常见故障保护,