天地上海采煤机电控原理课件-朱晓东.ppt
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1、MG450/1020-QWDMG450/1020-QWD型采煤机含义型采煤机含义电牵引无链倾角(0-35度)装机总功率(KW)截割电机功率(KW)滚筒采煤机无链电牵引采煤机的组成部分采煤机电气系统总述采煤机电气系统总述第一节 电气系统概述 该电气控制系统是为MG450/1020-QWD型电牵引采煤机配套而专门研制的,分为电气控制系统和变频调速系统两部分。它采用了基于DSP嵌入式计算机控制技术、先进的信号传输技术、大屏幕中文显示技术等。结构上采用网络分布结构。即可调节和控制采煤机截割部的工作,又能通过对变频调速装置的控制,实现采煤机牵引部的无级调速,系统控制可靠,保护完善,显示直观,操作方便。该
2、机电气系统主要特点有1.牵引系统采用主从式的“一拖一” 结构,即两台变频器分别拖动两台牵引电机的工作方式,变频器自身实现恒功率调节;2.采用以PLC为核心的专用计算机控制系统和模块化的设计,体现了先进的设计理念;3.系统采用了先进的信号传输及通讯技术,以网络形式连接,便于扩展系统性能。数字信号的传递方式提高了数据的可靠性和准确性;4.采用大屏幕液晶显示器,人机界面友好,提供全中文显示界面,系统参数显示全面准确;5.具有运行状态及参数故障记忆功能,有助于分析查找系统故障原因,电控系统具备较强的故障自诊断能力。 本电气系统对采煤机进行下列操作、控制、保护及显示本电气系统对采煤机进行下列操作、控制、
3、保护及显示1. 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);2. 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);3. 采煤机左、右截割电机的温度监测和135、155热保护;4. 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;5. 左、右截割电机分时启动;6. 泵电机的温度监测和155热保护;7. 牵引电机的功率监测和过载保护;8. 牵引电机的温度155热保护;9. 采煤机牵引速度零位抱闸保护;10. 通过电控箱、遥控器、端头控制站,完成采煤机的牵引操作;11. 通过端头控制站、遥控器实现左、右摇臂的升降;12. 电控箱先进的全中文显示界
4、面,提供操作步骤的提示,实时显示截割电机的功率和温度、采煤机的牵引给定速度等工作参数。13. 变频调速箱具有变频器输入电压、输出频率、输出电流以及各种故障等显示。采煤机电气系统原理图主要部件及参数 本机电气系统分为电气控制系统和变频调速系统两个部分。主要控制部件包括 KXJZ-260/3300C 型采煤机用隔爆兼本质安全型电控箱(以下简称电控箱)和KXJT-20/3300C 型采煤机用隔爆兼本质安全型调速箱(以下简称调速箱)。主要技术参数 采煤机主要技术参数为:额定工作电压:AC3300V额定频率: 50Hz总装机功率: 1020kW 电控箱主要技术参数为: 额定工作电压:AC3300V 额定
5、频率: 50Hz 额定电流: 260A 控制电源:本安12V、5V,非本安12V、24V本安电源参数:最高开路电压12.5V,最大短路电流1.3A。受控电机参数表受控电机参数表第二节电气系统组成及原理 电气系统分布 整个电气系统由电气控制系统和变频调速系统,以及一些辅助系统组成。电气控制系统和变频调速系统对应的控制部件分别为电控箱和调速箱。辅助系统主要包括分线盒、端头控制站、遥控器、瓦斯检测仪等部件及电缆系统。整台采煤机的机械动力由两台截割电机,两台牵引电机及一台调高电机提供。整个电气系统的操作控制由一套控制器组件实现,它是一种采用网络分布式结构的嵌入式计算机控制系统。 电控箱的结构 采煤机电
6、控箱布置于采煤机的中间框架的右侧,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。整个电控箱内分为三个腔体,其一为位于老塘侧的控制腔,其二为位于老塘侧的高压腔,其三为连线和分线用的接线腔。高压腔与接线腔之间通过九个3300V 单芯穿墙接线端子及一个过线组来联系。控制腔与接线腔之间通过四个过线组来联系,其中一个过线组用于本安电路。接线腔煤壁侧开盖,腔内有两个接线端子排用于控制线的分线;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。(一)三种受控方式(一)三种受控方式 对对于整机的控制有三种人机交互方式:于整机的控制有三种人机交互方式:遥控器、端头操作站、机身按钮遥控器、端头
7、操作站、机身按钮。遥控器:操作人员可以随身携带;可以实现控制机组的牵停、方向、加遥控器:操作人员可以随身携带;可以实现控制机组的牵停、方向、加/ /减速、减速、主停、左摇臂升降(左摇控器)、右摇臂升降(右摇控器)控制。井下控制距主停、左摇臂升降(左摇控器)、右摇臂升降(右摇控器)控制。井下控制距离离1515米有效,为推荐使用的操作方式。米有效,为推荐使用的操作方式。端头操作站:置于采煤机两端;可以实现控制机组的牵停、方向、加端头操作站:置于采煤机两端;可以实现控制机组的牵停、方向、加/ /减速、减速、主停、左摇臂升降主停、左摇臂升降( (左端头站左端头站) )、右摇臂升降、右摇臂升降( (右端
8、头站右端头站) )控制。控制。机身按钮:置于电控箱面板上,可以实现机组的主启、主停、牵引送电、牵引机身按钮:置于电控箱面板上,可以实现机组的主启、主停、牵引送电、牵引断电、牵启、牵停、方向、加断电、牵启、牵停、方向、加/ /减速、运闭等控制。减速、运闭等控制。当机组送上电后,遥控器控制指令、端头站控制指令、机身按钮控制指令并行当机组送上电后,遥控器控制指令、端头站控制指令、机身按钮控制指令并行给给PLCPLC开关量输入模块。开关量输入模块。遥控器发出指令后,通过遥控器接收盒遥控器发出指令后,通过遥控器接收盒PA2PA2将无线调制信号解调,并驱动相应将无线调制信号解调,并驱动相应的继电器动作,动
9、作的节点信号输入给的继电器动作,动作的节点信号输入给PLCPLC开关量输入模块。开关量输入模块。端头操作站发出指令后,通过端头站接收盒端头操作站发出指令后,通过端头站接收盒PA1PA1将编码信号进行解码,经过译将编码信号进行解码,经过译码并经过光电隔离后驱动相应的继电器动作,动作的节点信号输入给码并经过光电隔离后驱动相应的继电器动作,动作的节点信号输入给PLCPLC开关开关量输入模块。量输入模块。机身按钮操作直接将动作的节点信号输入给机身按钮操作直接将动作的节点信号输入给PLCPLC开关量输入模块。开关量输入模块。PLCPLC组件得到输入指令信号后进行程序算法运算,输出相应的动作。组件得到输入
10、指令信号后进行程序算法运算,输出相应的动作。(二)电控箱的组成 (1) 电源组件 电源组件包括控制变压器、熔断器、整流桥、滤波器、本安电源模块、非本安电源模块等。控制变压器:原边为400V,副边有交流 28V、190V、220V(一个160V 抽头)、两组18V(公共零点)四组抽头;非本安电源模块:使用控制变压器副边220V 抽头,输出F24V、F12V 电源供控制器组件、显示器及指令转换盒使用;本安电源模块: 共有两个,公用控制变压器190V 副边抽头,输出本安5V 供控制器组件中部分电路及端头站使用;输出本安12V 供控制器组件部分电路、压力接点及瓦斯传感器使用;整流桥:使用控制变压器28
11、V 副边抽头,输出S24V,供电磁阀使用。 (2)控制器组件 1).CPU CPU模块安装在第一个槽中,采用331型CPU,最大1024个开关量I/O点和128IN/64OUT模拟通道,具有2k寄存器和16k字节的用户存储器。 2).开关量输入模块 开关量输入模块有32个24VDC的输入点,所有输入按每组8个排列成4组,每组公用一个公用端,由两个24针插头联接器完成输入的连接。输入信号在模块内部由光耦进行隔离。 在模块的上部有32个LED显示灯,显示各个输入点的动作情况。3).开关量输出模块 开关量输出模块为继电器输出型模块,有16个输出点,每个输出点的容量为2A,输出点按每组4个点分成4组,
12、每组有一个公用电源输出端子。在模块的上部有16个LED显示灯,显示各个输出点的动作情况。4).模拟量输入输出混合模块模拟量输入输出混合模块提供了4个420mA或010V的输入通道和2个010V的输出通道。用于截割电机和牵引电机的负载采样信号的输入和速度指令信号的输出。5).RTD模块 RTD模块提供了6路RTD的输入通道,直接接入温度传感元件Pt100测得的温度数值。用于检测截割电机的温度信号。(4)互感器组件共安装有两个电流互感器, 用于检测左、右截割电机主回路电流, 型号为:WBI414F21-150A/420mA、24V。(5)遥控接收盒PA2遥控接收盒主要用于处理由遥控发射机发出的无线
13、信号。经过解调、检波、鉴频、放大后驱动一个继电器,并将该继电器的接点输出,送到控制器组件以控制采煤机的运行。(6)指令转换盒PA7指令转换盒主要完成两种功能。一种是用于处理变频器返回的状态指令,包括:接触器状态、松闸指令和变频器运行指令,这些指令通过指令转换盒的隔离处理,以节点信号方式进入到数字量模块,由程序算法处理。缺少这些指令,变频器将无法正常运行。指令转换盒的另一种功能是将主控制器输出的420mA 速度指令转换为010V 后给入变频器用于速度调节,同时将变频器返回的010V 牵引电流信号转换为420mA 给入模拟量模块,用于牵引电机的功率保护。(7) 显示单元显示单元包括一个GP 显示器
14、和六个发光二极管显示。GP 显示器为液晶图形界面,与系统主控制器模块通信,实时显示系统的各种工作参数、工作状态和操作提示信息等。在系统检测到有故障时,显示屏将保存和显示故障报警信息。同时,系统运行过程中所采集到的各个电机的工作电流、温度等数据,可存入系统存储卡中,并可随时导出,方便查看和分析。通过电控箱面板上显示按钮,可选择显示屏幕其他窗口。按一下显示按钮,松开后显示屏将弹出显示窗口菜单,选中项目被突出显示,并且每2 秒钟切换一个选项,在要显示的项目被选中时按一下显示按钮即打开相应窗口。(如下图)在系统检测到有故障时,显示屏将保存和显示故障报警信息。同时,系统运行过程中所采集到的各个电机的工作
15、电流、温度等数据,可存入系统存储卡中,并可随时导出,方便查看和分析。通过电控箱面板上显示按钮,可选择显示屏幕其他窗口。按一下显示按钮,松开后显示屏将弹出显示窗口菜单,如图所示,选中项目被突出显示,并且每2 秒钟切换一个选项,在要显示的项目被选中时按一下显示按钮即打开相应窗口。采煤机操作设备及显示画面采煤机电气故障的类型采煤机电气故障的类型及其处理方法(参考经验)及其处理方法(参考经验) 1 1、 开机时,按开机时,按“ “主启主启” ”后煤机没有任何反应后煤机没有任何反应 a 看“主机”机械闭锁按钮是否到位,多活动几下看是否有手感; b 将隔离手把左右活动几下,看是否隔离手把的辅助触电没有合到
16、位; c 松开“主启”按钮速度太快,磁力启动器还没有反应过来就已经松开; d 在磁力启动器上,用二极管测试磁力启动器的远控状态是否动作正常; e 如果磁力启动器正常,检查先导回路是否正常。具体就是:按住“主启”按钮,用万用表测试XQA.7与XQA.8之间是否有二极管特性,如果正反都有电阻,则二极管击穿;如果正反都不通,则先导回路有断电。 f 如果先导回路测试正常,检查主电缆控制芯线是否断。2 2、 开机时,按开机时,按“ “主启主启” ”后煤机上电启动,但一松开后煤机上电启动,但一松开“ “主启主启” ”按钮后按钮后机组掉电机组掉电按主启机组启动,说明先导回路正常,一松开就掉电说明是自保回路节
17、点没有自保吸合。自保回路中串入的节点为:PA6-K1(瓦斯断电仪)和PA1-K1(端头接收盒自保)a 看电源是否正常,按住主启不松开,用端头站或遥控器调高看是否调高动作。如果调高正常,则为F+24V电源的保险管熔断或整流桥损坏。b 如果电源F+24V是否正常,则为PA1盒内自保继电器损坏或自保节点PA1K1没有吸合。(PA1K1节点在电控腔内的引入的接线排为:XTA.5、XTA.12)。c 是否为瓦斯传感器误动作;按住主启(时间长一点),观察GP显示屏下方红色发光二极管是否发光。当红灯不亮时,表示瓦斯断电仪没有保护动作;当红灯亮或闪烁时,表示瓦斯断电仪保护动作从而使得PA6K1节点断开。(PA
18、6K1节点在电控腔内的引入的接线排为:XTA.6、XTA.12)3 3、 电机有打枪现象电机有打枪现象a 检查1140V熔断器是否有松动现象;b 检查主电缆控制芯线是否有虚接、虚通情况;c 检查磁力启动器是否工作正常,将磁力启动器置于近控试机;d 检查端头站接收盒和遥控器接收盒的急停节点。可分别短接端头站接收盒的急停节点XTA.7、XTA.8与遥控器接收盒的急停节点XTA.8、 XTA.9,试机观察是否有打枪动作。 5 5、 煤机在正常工作时突然掉电停机煤机在正常工作时突然掉电停机 a 是否为煤机保护机构动作,是否割到大面积的岩石层,是否割到支架,是否通冷却水; b 是否为“主停”按钮动作不到
19、位,是否为瓦斯传感器误动作,是否为隔离手把的辅助触点虚了; c 是否为先导回路的二极管穿了; d 是否为磁力启动器故障。 6 6、 截割电机温度显示闪烁的截割电机温度显示闪烁的“850”“850”或或“ “100”100” 说明截割电机的温度传感器损坏。断线时闪烁显示“850”,短接时闪烁显示“100”。该故障出现时,不影响煤机的控制。 注意:当温度显示达300或更高时,而摸摸电机没有温度,则一定为温度传感器接线虚了,导致接入阻抗变大,PLC误认为是温度升高而保护停机。6 6、 机组在遇到大负荷时,有时速度会自动变为零;有时反向走机组在遇到大负荷时,有时速度会自动变为零;有时反向走一段后又重新
20、按原方向行走一段后又重新按原方向行走机组在遇到大负荷时,采煤机自动减速来自两个方面的原因,一个由于单台截割电机截割功率达到110%Pe时;一个由于牵引阻力增加,牵引电机电流上升,牵引符合达到110%Pe时。此时,机组会自动减速以减小负荷,当负荷无法减小时,牵引速度会继续减小至最终速度减为零。当单台截割电机截割功率达到110%Pe时,采煤机会反向牵引一段后又重新按原反向行走,也就是重载反牵过程,就好比人推车推不动时向后拉一段再向前冲一下。7 7、 在装配调试时,煤机启动过程中报未松闸在装配调试时,煤机启动过程中报未松闸由于松闸电磁阀位于机身的左边,则达到左闸的油管比较短,而达到右闸的油管很长。在
21、煤机牵引时,变频器先发出松闸指令,此时松闸电磁阀动作,油压上升,压力反馈继电器动作,则变频器在1s时间内收到松闸确认信号,认为闸已打开,于是加速至给定值。如果此时闸还没有来得及打开,而变频器已经开始加速了,则相当于牵引电机堵转,变频器将保护停机,数字操作键盘显示OL,机组上GP显示屏的已松闸显示消失。如果在1s时间内变频器没有收到松闸确认信号,此时变频器运行信号消失,数字键盘显示SE3。以上情况多为在调试时出现,一般就是由于右边的油管很长内有空气,在1s内油压达不到右边的制动器。处理办法就是在分线盒内,通过开机时,短时间短接A.8、A.9,至油管由油标出,进行放气。 8 8、 在装配调试时,按
22、所有控制端的在装配调试时,按所有控制端的“ “向上向上” ”,摇臂下降,摇臂下降 调高油缸的进油管和出油管接反了。 9 9、 煤机在给了调高指令时,摇臂没有升、降煤机在给了调高指令时,摇臂没有升、降 a 用机械调高试一下,看是否正常; b 机械调高正常时,看调高电磁阀阀芯是否活动,用螺丝刀捅几下阀芯让其活动活动,一般为阀芯堵住了; c 如果阀芯没有堵,则可以输入调高指令,观察GP显示器是否正常显示向上或向下箭头。如果显示正常,则通过分线盒接线排,测量相应的电磁阀线圈是否有F+24V引入,如:A.1与A.4(左升)、A.1与A.5(左降)、A.1与A.6(右升)、A.1与A.7(右降); d 如
23、果有F+24V电源,则为电磁阀故障。 1010、 开机后,显示屏黑屏没有任何显示,而截割电机有电转动开机后,显示屏黑屏没有任何显示,而截割电机有电转动 检查显示屏电源S+24V(A13、A14),如果电源接入显示屏正常,则需更换显示屏;否则,检查供电电源回路,检查非本安电源模块是否有S+24V输出,检查控制变压器及其保险管。 1111、 开机后,屏幕显示界面停留在天地科技的欢迎屏,开机后,屏幕显示界面停留在天地科技的欢迎屏,进不到监控屏进不到监控屏 观察显示画面的左下角,是否有“PLC NOT RESPONDING”(PLC没有响应)字符显示。 a 如果没有任何字符显示,按正常操作给牵引,试机
24、。 如果牵引正常则更换显示屏;否则,检查PLC组件,观察PLC各个模块的指示灯状态,判断哪个模块损坏。 判断PLC模块是否损坏的方法:从最小系统开始,在底板上只插PLC电源模块和CPU模块看指示灯状态是否正常,如正常再插另一个模块观察状态,直至故障出现为止即可判断是哪个模块故障。 b 如果有上述字符显示,按正常操作给牵引,试机。 如果牵引正常,检查PLC与显示屏通讯电缆线,如果通讯电缆线检查正常则为PLC电源模块通讯接口故障; 如无法牵引,检查PLC组件,观察PLC各个模块的指示灯状态,判断哪个模块损坏。(判断方法同上) 1212、 变频器报时序错误变频器报时序错误SE3SE3故障故障SE3一
25、般在开牵引的1s内发生,说明在变频器发出松闸指令后的1s内没有收到松闸确认信号: 检查液压系统的油压是否正常; 检查本安12V是否正常; 检查分线盒引致压力继电器的引线是否断了; 检查压力继电器是否调节合适;压力继电器的检查方法如下:打开压力继电器上的小接线盒,测量1、3端子通断情况(没有油压时为常开,有油压闭合),一边测量一边观察开机过程中的通断情况。如果正常操作牵引,压力继电器节点始终没有闭合动作,则观察压力继电器刻度显示是否大于1.5;如果明显大于1.5,逆时针调整压力继电器(先打开侧面闭锁螺丝,2的内六角),每次调整半个刻度,试机,再调整半个刻度,直至牵引操作后1、3端子闭合;如果调整
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