《采煤机电控原理与》PPT课件.ppt

2020/10/14 1 采煤机日常维修 为了确保我区采煤机正常运行，顺利完成原 煤生产任务。以现在使用 MG500/1130-AWD， MG150/350-AWD为例，以日常生产中出现故障 及处理方法为主，让我们共同认识，学习，探索 提高采煤机维修技术。因本人水平有限，望大家 给与指正。 段煤综采区四虎祝大家学习愉快 2020/10/14 2 采煤机电控原理与维修 一 采煤机的结构 二 采煤机的电控原理 三 采煤机的电控故障与维修 2020/10/14 3 采煤机的结构 一 .截割部 二 .牵引部 三 .电气部分 四 .辅助部分 2020/10/14 4 截割机构 截割机构由左右摇臂、 左右滚筒组成，其主要功 能是完成采煤工作面的落煤，向工作面运输机装 煤和喷雾降尘。左、右摇臂完全相同，摇臂内横 向安装一台 500kW截割电机，其动力通过两级直 齿轮减速和两级行星齿轮减速传给出轴方法兰驱 动滚筒旋转。 摇臂减速箱设有离合装置、冷却润滑装置、喷 雾降尘装置等 . 摇臂减速箱壳体与一连接架铰接后再与牵引部 机壳铰接， 通过与连接架铰接的调高油缸实现摇 臂的升降。摇臂和滚筒之间采用方榫联接。 2020/10/14 5 采煤机电气 MG500/1130-WD型交流变频调速电牵引采煤 机电气控制部分 ,是该采煤机的一个主要组成部分。 该部分结构上由三个独立的电控箱共同组成 ,系统 上采用了可编程控制器 (PLC),直接转矩 (DTC)变频 调速技术和信号传输技术 ,来共同控制两台 500kW 的截割电机、两台 55kW的牵引电机、一台 20kW 的泵电机的运行状态 ,使采煤机控制和保护性能完 善 ,操作方便、可靠。牵引驱动系统采用了“一拖 一”，即两个变频器分别拖动两个牵引电机，提 高了采煤机牵引行走可靠性。 2020/10/14 6 牵引机构 MG500/1130-WD型交流电牵引采煤机牵引机 构由左、右牵引部和左、右行走箱组成，位于机 身的左右两端，是采煤机行走的动力传动机构。 左、右两个牵引部内各有一台用于采煤机牵引的 55kW交流电机，其动力通过二级直齿轮传动和二 级行星齿轮传动减速传至驱动轮，驱动轮驱动齿 轨轮，使采煤机沿工作面移动。 左右两个牵引部内部传动元、组件完全相同。 左右行走箱内部传动元、组件完全相同，可互换。 2020/10/14 7 辅助装置 机身联接 采煤机机身联接主要由平滑靴及其支撑架、 液压拉杠、高强度螺 栓、高强度螺母、调高油缸、铰接摇臂的左右联接架以及各部位联接 零件等组成。 拖 缆 装 置 拖 缆 装 置 用 一 组 螺 栓 固 定 在 采 煤 机 中 部 联 接 框 架 和 右 牵 引 部 的 老 塘 侧 。 采 煤 机 的 主 电 缆 和 水 管 从 顺 槽 进 入 工 作 面 。 从 工 作 面 端 头 到 工 作 面 中 点 的 这 一 段 电 缆 和 水 管 固 定 铺 设 在 输 送 机 电 缆 槽 内 ， 从 工 作 面 中 点 到 采 煤 机 之 间 的 电 缆 和 水 管 则 需 要 随 采 煤 机 往 返 移 动 。 为 避 免 电 缆 和 水 管 在 拖 缆 过 程 中 受 拉 受 挤 ， 将 它 装 在 一 条 电 缆 夹 板 链 中 。 该 机 主 电 缆 为 一 根95 平 方 隔 爆 橡 胶 电 缆 ， 进 水 管 通 径 为32 K1 标 准 。 冷 却 喷 雾 系 统 来 自 泵 站32 0l/min 的 高 压 水 由 软 管 经 拖 缆 装 置 进 入 安 装 在 左 牵 引 部 正 面 的 自 清 洗 过 滤 装 置 ， 由 自 清 洗 过 滤 装 置 经 过 滤 后 的 高 压 水 进 入 安 装 在 左 牵 引 部 煤 壁 侧 的 水 分 配 阀, 由 水 分 配 阀 分 出 六 路 水 ， 其 中 两 路 分 别 进 入 左 、 右 摇 臂 进 行 滚 筒 内 喷 雾 及 左 右 摇 臂 的 水 冷 却 系 统 后 进 入 外 喷 雾 。 第 三 路 水 进 入 左 牵 引 电 机 和 泵 电 机 （ 并 联 ） 冷 却 ， 出 来 后 进 入 流 量 传 感 器( 流 量 开 关) ， 从 流 量 传 感 器( 流 量 开 关) 出 来 再 进 入 左 截 割 电 机 冷 却 ， 然 后 泄 出 。 第 四 路 水 进 入 变 压 器 箱 和 右 牵 引 电 机 （ 并 联 ） 冷 却 ， 出 来 后 进 入 流 量 传 感 器( 流 量 开 关) ， 从 流 量 传 感 器( 流 量 开 关) 出 来 后 进 入 右 截 割 电 机 冷 却 ， 然 后 泄 出 。 第 五 路 水 进 入 泵 箱 冷 却 器 ， 出 来 后 泄 出 。 第 六 路 水 进 入 变 频 器 箱 冷 却 （ 两 个 变 频 器 水 道 串 联 ） ， 出 来 后 进 入 流 量 传 感 器( 流 量 开 关) ， 然 后 泄 出 。 2020/10/14 8 电控组成及工作原理 截 割 电 机 电 控 箱 牵 引 电 机 泵 电 机 工 作 原 理 2020/10/14 9 电动机 电动机 : 截割电机 牵引电机 调高泵电机 型 号 YBC 400G3 YBC-55B YBCB-20G 500kW 功 率 500kW 55kW 20kW 电 压 3300V 380V 3300V 转 速 1470r/min 0-2440r/min 1470r/min 冷却水量 30L/min 20L/min 10L/min 冷却水压 1.5Mpa 1.5Mpa 1.5Mpa 2020/10/14 10 电控箱 开关箱 ,此箱主要为整个采煤机提供 3300V电源 , 变频器箱 ,此箱主要用于采煤机的控制 ,可以 控制采煤机的左、右行走速度 ,左、右滚筒 的升降，左、右截割电机的分别启动和停 止。 变压器箱 ,其中的变压器将 3300V电压变 为 400V电压 ,为变频器提供了电源。 2020/10/14 11 开关箱 型式：开关箱为隔爆兼本安型“ ExdibI” 功能：高压开关箱位于联接框架的左端 ,可以在老塘侧方便地推入 和抽出。它是一个隔爆兼本安型设备 ,由 2个接线腔和一个隔爆腔组成， 接线腔主要供电缆引入引出接线用，隔爆腔供安装电气元部件用。隔 爆腔内安装有 1台 C79/8隔离开关， 1台控制变压器 ( 3300V/150V.110V)。一台本安电源 ( 110/+12V， 1.5A)模块 , 一台非 本安电源 ( 85V- 265V/24V， 5A)模块， 2个 GAA-014-A7-04-P2电 流变送器 , 2个 3.15A/3300V的高压保险和 2个 6A/500V的低压保险， 两台 CHV30/42交流接触器。其作用是将 3300V电源引入采煤机并将 电源进行分配 ,此箱正面盖板上装有一个隔离开关手把，隔离开关具 有超前断电功能。盖板上有采煤机铭牌，高压开关箱铭牌，开盖警告 牌。接线腔分为 2个， 1个为主进线接线腔 ,位于开关箱前面的左下部 , 接线腔与隔爆腔隔板上有 3只 3300V/300A高压接线柱为采煤机进线电 源 ,一组 12芯过线组。另外还有 2个接地线压板。开关箱的后部还有一 个接线腔，此腔与隔爆腔隔板上有 12只 3300V/300A接线柱，和两个 接地线压板和 1个 21芯过线组和 2个 12芯过线组。用于向其它箱体及 电机供电。 2020/10/14 12 变频器箱 型式：变频器箱为隔爆兼本安型“ ExdibI” 功能：变频器箱位于联接框架的右端 ,由一个隔爆腔和 一个接线腔组成 ,隔爆腔在前 ,接线腔在后 ,隔爆腔底面有冷 却水槽。腔内装有六个快速熔断器 ,两台 变频器 ,一套可编 程序控制器 (PLC)装置 ,一台 10吋中文 显示器 ,以及其它辅 助控制组件。箱体的正面有两个大盖板 ,左边的盖板上有 十六个操作按钮 ,右边的盖板上有两个显示窗。接线腔与 隔爆腔隔墙上有九个 1140/200A接线柱和三个 21芯小过线 组 , 接线柱用于电源的分配 ,小过线组作为控制线用 ,其中 2 个为隔爆过线组 ,一个为本安过线组 ,接线腔内还有接线端 子若干 ,以及用于进出线的喇叭口 ,共 21个。此腔完成采煤 机电气系统的主要功能 ,电气控制系统为 一拖一 方式。 即用一个变压器给 2台交流变频器供电 ,由两台变频器分别 驱动 2台交流牵引电机 ,从变压器次边出来的 400V/50Hz 供电电源经送电接触器，六个快速熔断器分两路进入变频 器 ,通过变频器整流、逆变输出频率、电压可变的交流电 压作为牵引电机的供电电源。 2020/10/14 13 变压器箱 变压器箱为隔爆型“ ExdI” 功能：变压器箱由前面的一个隔爆腔和后面的 一个接线腔组成。隔爆腔顶面有一个大盖板 ,底 面和两侧面有冷却水槽 ,变压器安装在隔爆腔内。 隔爆腔和接线腔隔墙上有 3个 3300V/300A、 3个 1140V/200A接线柱和 1个 12芯过线组。接线腔 内有接线端子若干和两个接地压板和三个进出喇 叭口。变压器将 3300V电源引入 ,并变成 400V为两个变频器提供电源。 2020/10/14 14 变频器 变频器选用 ABB公司的直接转矩控制 (DTC)变频 器 ACS800系列 ,变频器可在零速时产生 150 Me 转矩 ,且无速度传感器 ,其转矩环是内环 ,速度环是 外环 ,系统通过自动识别建立电机模型 ,可以得到 准确的转子速度信号作为速度环的反信号 ,所以 不需要速度编码器仍可以对电机进行精确的速度 控制。变频器为水冷结构 ,其整流模块与逆变模 块均安装在专用的散热铝板上 , 铝板与腔体底面 水冷壁紧密接触 (中间由导热脂传递热量 )。正常 使用时 ,变频器产生的热量由水冷壁带走。 2020/10/14 15 可编程序控制器 (PLC) PLC是采煤机电气系统的控制中心。选用三菱 FX2N系 列具有高可靠性、抗干扰能力强的特点 , 且采用导轨式 安装 , 非常方便。其平均无故障时间大大超过了 IEC规 定的 10万小时 ,甚至有些 PLC的可靠性已达到 300000 500000MTBF。并且采用模块式硬件结构 ,组合和扩展 都很方便 ,又用程序 (软连接 )代替硬连接 ,安装工作量少。 在实际使用过程中 , 增加或减少功能比传统继电器电气 控制方案更简单易行。 在 PLC正常时 ,变频器的速度给 定 ,牵引方向 ,加减速、水流量保护 ,2台截割电机的温度 监测、电流采样、截割电机的恒功率保护 ,采煤机零位 抱闸、启动预报警、 2台截割电机的分别启动和停止、 瓦斯断电、绝缘监测、牵引变压器温度监测及采煤机的 动作执行等均通过 PLC来达到完美的控制性能。 2020/10/14 16 显示 显示器有两处：一处为 10吋彩色显 示，通过与 PLC和变频器通讯，实 时显示系统的各种工作参数 、工 作状态和各种信息。另一处为两个 变频器的显示窗。显示变频器的工 作参数、状态及信息。 2020/10/14 17 采煤机启动回路 按下启动按钮，从前级开关的启动线经过采煤机的 隔离触头到截割电机热传感器常闭触头，油泵电机 热传感器常闭触头，启动按钮，到本机停止按钮， 到二极管半波整流变成本安型直流电接地。采煤机 地线与前级起动器地线相通，构成开关回路，开关 启动。采煤机启动， PLC得电输出自保触电闭合， 开关自保，采煤机正常运行。 下一页 2020/10/14 18 闭锁刮板运输机 采煤机控制面板急停按钮（停止按钮）通 过电缆控制线窜在刮板运输机开关停止按 钮前，急停按钮按下，开关不能启动，运 输机不能开动。反之，则启动。 下一页 2020/10/14 19 主回路 主回路一般由隔离开关， 真空接触器，牵引变压器， 变频器，左右截割电机， 左右牵引电机，泵电机等 组成。 下一页 2020/10/14 20 低压控制回路 低压控制回路一般包括 PLC，本安电源，电磁阀， 左右端头站，遥控器，瓦 斯断电仪等。 下一页 2020/10/14 21 采煤机内部电路 从隔离开关引出电源经熔断器到控制变压 器变压，输出 150V经熔断器供 PLC电源。 输出 110V经熔断器供真空接触器（截割电 机，牵引变频器）电源。 110V经本安电源变稳压 12V供本安电路。 110V经整流模块变 24V供电磁阀，电流变 换器，温度模块，瓦斯模块电源。 下一页 2020/10/14 22 PLC控制电路 L,N接 150V电源。 PLC内部检测正常 8EYR输出点闭合（ COM,Y0Y10） 启动报警（ COM,Y4Y5)输出点闭合 ,报警 3次采煤机自保，得电。 X15左截启 X16停 Y2通断， X17右截启 X20停 Y6通断控制截割电机接 触器动作。 X22牵引送电 X23牵引断电 Y3Y7通断控制变频器接触器动作。 X0， X1， X10左，右，停，牵引。 COM5Y24,25,26,27,22.21控制变 频器启动，停止，加减速。采煤机走动。 X13总停 X21故障复位 X24,25主从变频器故障。 FX2N-485BD与变频器通讯。 FX2N-8AD模拟量输入模块将 8路模拟量输入（电压量或电流量输入） 转化成数字值，并且把它们送入到 PLC主单元。 此模块的供电电源由 PLC主机单元提供。 在采煤机电控系统中，此模块主要将左、右截割电机，左、右牵引电 机（或包括由左、右截割电机温度模块、牵引变压器温度模块转化而 来的三路电流信号）所采样的电流信号转化为数字量，送入 PLC主机 单元，用以执行电气保护及中文屏数据显示。 下一页 2020/10/14 23 变频器原理 变频器的基本原理 下图是一个变频器的主电路 原理图 ， EMC滤波器 和 LCL滤波器是可供选择的组成部分， ABB变频 器在不作特殊要求的情况下，进线侧部分为一个 电抗器。 进线侧整流部分把 380V、 50Hz三相交流电整流 为直流电，电容器组一般为四个，作为电能储存 器，可以稳定直流母线中间回路电压， IGBT逆变 器把直流电压转换为变频变压的交流电压，控制 电机的运行速度和方向。 下一页 2020/10/14 24 变频器原理图 2020/10/14 25 常见故障处理 先导回路及机组不能自保 机组操作故障 瓦斯断电仪及电机 摇臂升降系统 机组不牵引 显示及端头站遥控器 2020/10/14 26 启动先导回路及不自保 按下启动按钮，机组不动作。 检查顺槽开关（是否正常），不正常开关问题，修理开关。正常检查机组 盖板起停按钮是否灵活位置是否正确，如正常就停电打开盖板检查按钮及 接线。用万用表检测电机温度保护接点，电缆芯线，隔离开关接点，二极 管是否击穿或断开。 启动后，机组不自保。 检查 PLC相应输出指示灯亮否，有电不亮更换 PLC。 检查控制变压器高、低压保险是否熔断。 若通过继电器自保，检查继电器自保吸合是否正常。 检查瓦斯是否超限或瓦斯接点故障。 若有端头站，检查端头站是否误发“总停”信号。 检查变压器，电机是否温度超限。 2020/10/14 27 机组操作故障 截割电机不启动 先按钮及线路再 PLC 输入输出（无输出更换），输出线路 到接触器（整流桥）。 不牵引 先按钮及线路再 PLC输入输出 （无输出更换），输出线路到接触器 （整流桥）。 检测接触器电源。 PLC电源。 电机绝缘是否下降到 PLC保护值。 2020/10/14 28 瓦斯断电仪及电机 瓦斯断电仪、传感器 探头显示不准确，可按用户说明书调校。 如果断电仪误动作，建议更换传感器探头。 电机 温度接点断开，为保证不影响正常生产，将其短接。 电机 PT100损坏，为保证不影响正常生产，可以先用 110欧姆 120欧姆、 1/8W电阻来代替恢复生产。 电机绝缘测试 3300V的用 2500V、 1140V用 1000V、 380V用 500V 摇表测试。 对于牵引电机摇绝缘应与变频器断开，否则会损坏变频器。 用万用表检查是否缺相。 2020/10/14 29 摇臂升降系统 开机后摇臂自动升降 检查 PLC输入接点是否断路，输出是否接通。 检查按钮及线路是否接通。 摇臂升降部分动作 检查按钮、遥控器等 PLC输入信号是否正常。 检查 PLC输出是否正常 开机后摇臂不动作 检查电磁阀电源是否正常 检查电磁阀线圈是否断路或短路。 检查 PLC输入输出是否正常 2020/10/14 30 显示端头站遥控器 显示 显示器无电，检查供电线路。 显示器无数据， PLC通讯线断开。 端头站遥控器 不动作 检查 12V电源是否正常，遥控器电池电压是否正常 检查连接电缆是否牢固可靠。 检查对应继电器回路是否正常，线路是否断线。 误动作 更换遥控器后测试端头站是否正常。 不正常看线路是否断路。 更换备件 2020/10/14 31 机组不牵引 因我矿使用采煤机分别液压牵引系统，滑 差电机牵引系统，变频器牵引系统，磁阻 电机牵引系统。故根据不同系统进行探讨。 液压牵引系统 滑差电机牵引系统 变频器牵引系统 磁阻电机牵引系统 2020/10/14 32 滑差电机牵引系统 MG150/350-AWD采用滑差电机牵引系统 由 PLC.AD.DA模块，滑差电机控制器电流电压变送器组成。故 障易发生在 PLC外围 (牵停按钮卡住，左右按钮接触不良造成 PLC无输入采煤机不牵引） PLC本身损坏（程序坏或输出点坏） 用万用表电阻档检查，如坏更换即可。 滑差控制器电源应 100V,输出 0-90V。 AD.DA模块，电流电压 变送器，外部指令器电源为 12V，由 42V变 12V本案电源提供。 用万用表电压档检查，如坏更换即可。线路短路也能造成 12V 消失，用万用表电阻档检查，找出故障点排除。 电机正反转由两个接触器控制，电机励磁绕组为 12欧姆。两个 电机励磁绕组串连后经过电流变送器接入滑差控制器输出。如 单牵是 PLC输出输入或接触器问题，电机励磁绕组坏更换电机。 2020/10/14 33 变频器牵引系统 MG500/1130-AWD采用变频器牵引系统。 主电路由机载变压器 3.3KV/400V经接触器向两台变频 器供电，两台变频器各控制一台电机组成一拖一控制 系统。 变频器或电机故障只有更换，出井修理。 变频器由 PLC控制，故障出现在 PLC输入输出及本身。 万用表电阻档检查。 如变频器无电是接触器坏或 PLC没有给接触器控制信 号，或变频器快熔熔断。根据出现问题进行处理。 2020/10/14 34 磁阻电机牵引系统 开关磁阻电牵引采煤机在我矿即将使用，其技术 特点如下： 1.由一套电控系统，两台 SRD电机组成。 2.电控系统由整理单元， SRD控制单元，总线单 元组成，体积小，重量轻便与更换。 3.采煤机牵引故障表现在 PLC组件故障，按钮及 连线故障， PLC至 SRD控制系统连线故障，遥控 器及外围连线故障， SRD控制系统故障，供电接 触器系统故障。 4.SRD电机除电机常见故障外，还必须注意油脂 不能渗入传感器腔，损坏传感器电机不能工作。 2020/10/14 35 液压牵引系统 MG150/350-W采用液压牵引是我矿我区首用采煤机。 它由液压泵，管路，控制阀，两个液压马达组成。 故障表现为： 低压系统故障：采煤机低压表低于 1MPa，处理方法油 箱缺油或粗虑网，精虑网堵塞或调整低压阀压力为 2.5MPa. 调速机构，管路，马达，液压泵发生故障时，只有进 行更换。 系统发热主要原因补油泵向系统补油小造成，检查补 油泵溢流阀压力是否小于 2.5MPa或补油管是否泄露等 问题。