课题S150掘进机电气系统Word格式.docx

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EBZ150A掘进机电气系统使用说明书

一、概述

⒈产品特点：

EBZ150A掘进机电控设备主要是由矿用隔爆兼本质安全型开关箱KXJ4-236/1140（660）E（以下称开关箱）和矿用隔爆型操作箱CXB4-10/24E（以下简称操作箱）两部分组成，

它们和BAL1-36/127-150矿用隔爆电铃；

DGY35/24B隔爆型照明灯；

GJ4瓦斯传感器；

BZJA2-5/127矿用隔爆型急停按钮以及油泵电机、截割电机、

二运电机等组成了掘进机电气系统。

掘进机电气系统是整机的主要组成部分，与液压系统配合操作，可自如的实现整机的各种生产作业。

掘进机电气控制系统以可编程序控制器和掘进机综合保护器为核心，对截割、液压、二运、三个电机的过压、欠压、过温、过载、过流、三相平衡状态、电机及其电缆的绝缘状态（漏电闭锁）进行监控和保护、并具有瓦斯监控和低压漏电保护功能。

控制系统具有程序控制、保护模块化、可靠性高、抗震动、抗干扰等特点，综合保护器与操作箱上液晶显示屏通讯，当工作正常时，显示系统工作电压、各电机运行状态及截割电机负荷大小，使掘进机操作者对机器工作情况一目了然。

当系统故障时，显示故障状态并有记忆功能，使操作者及维修人员非常容易的判断故障原因。

开关箱仪表盘同时显示系统工作电压、油泵工作时间、截割工作时间及系统故障等情况，系统可在660V或1140V额定电压下工作。

⒉主要用途及适用范围：

掘进机电控设备安装在EBZ150A型掘进机上，其隔爆型结构适用有瓦斯及煤尘爆炸危险的矿井中。

执行标准：

MT/T682-1997《悬臂式掘进机电控设备系列与参数》Q/JC-04-05《KXJ4-300（258、236、153）/1140（660）E矿用隔爆兼本质安全型（系列）开关箱

⒊使用工作条件a.运行环境温度为－5℃～＋40℃；

b.海拔不超过2000m；

c.周围空气相对湿度不大于90%（+25℃）；

d.在无破坏绝缘的气体或蒸气的环境中；

e.能防止滴水的地方；

f.有显著振动与冲击的地方；

g.与水平面的安装倾斜度不超过16°

；

h.在含有瓦斯等爆炸性混合物的矿井中；

-1-EBZ150A掘进机电气系统使用说明书i.污染等级3级。

⒋型号的组成及其含义开关箱:

KXJ4—236/1140（660）E掘进机用（或矿用）额定电压（V）额定功率（KW）设计序号隔爆兼本质安全型开关箱操作箱：

CXB4—10/24E掘进机用（或矿用）额定电压（V）额定功率（W）设计序号隔爆型操作箱

⒌安全标志生产许可证：

操作箱防爆合格证：

1072197操作箱煤安标志号：

200702826操作箱防爆标志：

ExdⅠ开关箱防爆合格证：

10621428开关箱煤安标志号：

200702031开关箱防爆标志：

Exd〔ib〕Ⅰ-2-EBZ150A掘进机电气系统使用说明书

⒍安装类别:

III类二、结构特征与工作原理⒈结构特征⑴开关箱开关箱是按照GB3836.1-2000《爆炸性气体环境用电气设备通用要求》、GB3836.2-2000《爆炸性气体环境用电气设备隔爆型“d”》和GB3836.4-2000《爆炸性气体环境用电气设备本质安全型“i”》的标准设计，属隔爆兼本质安全型电气设备。

其隔爆壳体是用钢板焊制的两个通过接线端子相互连接的独立腔体。

下面为主腔，上面为接线腔。

开关箱位于掘进机本体的左后方，掘进机的主要电器元件都安装在此开关箱内，开关箱的主腔和接线腔均为隔爆型结构，接线腔和壳体上均设有接地螺栓。

开关箱整体为长方形，箱门和上盖用螺栓和箱体紧固，箱门只有在电源开关处于“停止”的位置才允许打开，大部分电器元件均装在主腔内，主腔内芯子分为壳芯装配和门芯装配两个部分。

主腔的右侧装有负荷开关、保护隔板，壳芯装配有主盘安装板，安装在壳体内，为螺栓固定式结构，主电路的电器元器件基本上都安装在该板上，主盘板占据了主腔大部分空间，其上装有控制变压器、交流真空接触器；

电流互感器等元件。

门芯装配为前门装配，前门装配是装在左门门体内侧面，设置了稳压电源、控制回路熔断器、辅助继电器、可编程序控制器、掘进机综合保护器等控制元器件，此门可向一侧打开。

右门上设置了电源通断指示标牌、煤安标志“MA”和防爆标志“Ex”左门上有产品铭牌，两扇门均设有“严禁带电开盖”警告牌。

右门上设置了电源开关。

显示仪表安装在两门中间仪表盘上，有油泵计时器、截割计时器、电机状态及故障显示观察窗。

接线腔通过接线嘴用电缆与电源、电机及其它元器件相连。

接线腔内装有一组三相电源接线端子，五组电机接线端子，八个七芯低压端子和两个接地接线端子。

在其左右后三个壁上设置十七个接线嘴，右壁上的一个接线嘴可穿入95mm2电缆与电源相连；

左壁上的两个接线嘴其一可穿入35mm2电缆与截割电机低速接线端子及热敏电阻相连，另一接线嘴可穿入50mm2电缆与截割电机高速接线端子及热敏电阻相连；

后壁上的十四个接线嘴通过电缆分别与操作箱、油泵电机、二运电机、三个照明灯、两个急停按钮、一个甲烷传感器及一个电铃等相连。

-3-EBZ150A掘进机电气系统使用说明书接线腔盖与箱体用螺栓紧固，并设有“严禁带电开盖”警告牌。

接线腔和主腔内电源线的进线端子均设有绝缘保护板和隔板，防止误操作危害人身安全。

开关箱外壳焊有接地螺栓，通过专用接地导线将壳体与机架相连。

⑵操作箱操作箱是按照GB3836.1-2000《爆炸性气体环境用电气设备通用要求》，GB3836.2-2000《爆炸性气体环境用电气设备隔爆型“d”》的标准设计，为隔爆型电气设备。

后面为接线腔，通过进线嘴用三十芯电缆和开关箱相连，其供电电压DC24V，前面为主腔。

主腔门用销轴支撑，并用螺栓与箱体紧固。

门上装有各电机启动、停止转换开关、紧急停止按钮、复位按钮及液晶显示屏。

门上设有防爆标志“Ex”，箱体左侧设有“严禁带电开盖”警告牌、煤安标志“MA”及产品铭牌。

接线腔内设有接地螺栓，接线腔盖是用螺栓和箱体紧固。

壳体设有外接地螺栓，通过专用接地导线将壳体与机架相连。

⑶电气系统的组成：

3.1.截割电动机M2：

掘进机用隔爆型三相异步电动机，型号：

YBUD-150/80-4/8,额定电压：

AC1140V/660V，额定电流：

90A/59A-156A/102A。

绝缘等级：

H级。

双速为独立绕组。

冷却方式：

水冷（IC3W7）3.2.油泵电动机M1：

YBU-75，额定电压：

47A/82A.，绝缘等级：

风冷（IC411）3.3.二运输电机M3：

为隔爆型油冷式电滚筒，型号：

BYD11-160-8050，额定电压：

8.2A/14.2A。

3.4.电铃：

为隔爆型，型号：

BAL1-36/127-150，额定电压：

AC127V。

3.5.急停按钮：

BZJA2-5/127，额定电压：

AC127V（实际工作电压DC24V），额定电流：

5A，内部按钮为常闭点。

3.6.照明灯：

DGY-35/24B，额定电压：

AC24V，额定功率：

35W。

3.7.甲烷传感器：

为本安型，型号：

GJ4，工作电压：

12~18VDC，工作电流：

<

100mA。

由关联设备KXJ4-236/1140（660）E开关箱供电，配套本安电源：

DXJ-18本安输出最高开路电压：

DC19.8V本安输出最大电流：

680mA3.8.操作箱：

CXB4-10/24E，额定电压：

DC24V，额定功率：

10W。

3.9.开关箱：

为隔爆兼本质安全型，型号：

KXJ4-236/1140（660）E，额定电压：

-4-EBZ150A掘进机电气系统使用说明书AC1140V/660V，额定电流：

145.2A/252A。

⒉工作原理（参考附图）电控系统的功能和用途分述如下：

⑴主回路：

（见图S150JA-07-1）主回路主要是由负荷开关熔断器组TQ，真空接触器KV1~KV4；

阻容吸收电路FV1~FV4；

以及电流互感器CT1~CT9组成。

负荷开关作为电源开关，当其闭合时主回路各接触器上端得电。

经控制回路闭合真空接触器KV1，油泵电机得电运转。

同理当分别闭合真空接触器KV2或KV3，截割低速或截割高速运转，由于真空接触器KV2和KV3采用了电气联锁，截割电机高低速不能同时启动。

闭合KV4时二运电机运转。

各回路利用阻容吸收电路FV1~FV4吸收主回路过电压。

电流互感器CT1~CT9取各回路电流，转换成电压信号送掘进机综合保护器，通过程序对各电机给以保护，并通过显示窗口显示出来故障原因。

⑵控制电源（见图S150JA-07-2）控制电源KB，主要是提供电控系统各等级工作电压。

控制电源主要是由电源变压器KB、熔断器FU1、断路器FU2~FU5、保险端子FU6、FU7、本安电源BA、稳压电源KG等组成，电源变压器为AC1140V和AC660V通用,必须和系统电压相匹配。

⑶控制回路：

3.1电路的组成控制回路（图S150JA-07-3）是以可编程序控制器（简称PLC）为核心，它接受转换开关、急停按钮的信号，通过内部程序控制继电器输出接口，实现各电机启动和停止。

同时PLC接受甲烷传感器及综合保护器的信号，通过程序实现整个电气系统的保护功能。

为了增强系统可靠性，在控制回路中增设了漏检接触器LJ及中间继电器KA1~KA9，漏检接触器能有效将主回路高电压隔离。

SB1~SB3为紧急停止按钮，SB1紧急停止按钮装在操作箱上，当发生紧急情况需要停止机器时，按下此按钮电铃及各电机均停止工作。

总急停按钮SB2设在整机油箱前侧，按下总急停按钮自锁，各电机将不能启动，照明灯可正常工作。

截割紧急停止按钮SB3设在整机左侧，司机席前部，按下SB3自锁，截割电机不能启动。

转换开关SA1~SA5均为自动复位式，安装在操作箱内，控制电铃报警及各电机启动和停止。

3.2工作原理（图S150JA-07-6）系统送电后，操作箱液晶屏显示系统自检，开关箱仪表指示灯齐亮，检查指示灯有无损坏，稍后熄灭，同时PLC输出S1使漏检继电器LJ吸合，综合保护器进行各回路-5-EBZ150A掘进机电气系统使用说明书检测。

自检大约30秒时间完成，包括温度检测，漏电闭锁检测，低压漏电检测和甲烷浓度检测，在自检过程中，机器将不能启动。

自检完成后，如系统显示正常则按以下顺序进行操作。

3.2.1信号油泵启动前应给信号，将转换开关SA1搬到信号位置，0和1号线接通，PLC输入点000有输入信号，通过PLC程序使输出继电器10001（S2号线）输出0电位使中间继电器KA2吸合，电铃HO鸣响。

松开转换开关0和1断开，通过PLC程序使输出继电器10001断开，中间继电器KA2释放，电铃停止鸣响。

发出几次信号后，确认无异常情况，才可启动油泵电机。

3.2.2油泵启动、停止：

左旋SA245°

到启动位置，其常开点0和3闭合，PLC输入端002有输入信号，通过PLC程序使输出继电器10104（X4号线）输出0电位送保护器油泵启动信号，同时漏检接触器LJ分断，使保护器和主回路隔离。

100ms后PLC输出继电器10004（S5号线）输出0电位使中间继电器KA5吸合，并通过程序自保。

（图S150JA-07-4）KA5.2接通油泵计时表H1，计时表开始计时。

其常开点KA5.1闭合，接触器KV1得电吸合油泵电机运转。

右旋SA145°

到停止位置，其常开点0和4闭合，PLC输入端003有信号，PLC通过程序使输出继电器10104和10004断开,KA5失电继电器释放，KV1失电分断，运行中的油泵电机停止。

油泵停止后延时8秒，漏检接触器吸合，进行漏电闭锁检测。

3.2.3报警油泵电机启动后，截割才允许启动，截割电机启动前必须先发出报警。

将转换开关SA1搬到报警位置，0和2号线接通PLC输入点001有输入信号，其输出点10001（S2号线）输出0电位使KA2吸合并通过程序自保，电铃鸣响。

电铃发出报警信号，5S后截割电机才可以启动，搬动SA3或SA4到截割停止位置可停止报警，截割启动前须重新报警。

3.2.4截割电机低速运行（低速启动、停止过程）发出报警5S后，转换开关SA3搬到截割低速启动位置，0和5接通，PLC输入点004（5号线）有输入信号，通过PLC程序使输出继电器10105（X5号线）输出0电位送保护器低速启动信号。

100ms后其输出点10005（S6号线）输出0电位使KA6吸合。

（图S150JA-07-4）KA6.2闭合，使截割计时表H2开始计时，同时KA6.1闭合，接触器KV2得电吸合，截割电机低速运转，截割电机启动后警铃鸣响自动停止。

转换开关SA3搬-6-EBZ150A掘进机电气系统使用说明书到停止位置，0和6常开点闭合，PLC输入端005有信号，输出点10105和10005输出断开，使KA6中间继电器释放,KV2失电分断，截割电机停止运行。

低速和高速电机通过PLC内部程序进行互锁，同时KV2和KV3接触器之间也采取了电器联锁，使低速和高速不能同时工作。

3.2.5截割电机高速运行（高速启动、停止过程）发出报警5S后，转换开关SA4搬到高速启动位置，PLC输入点006（7号线）有输入信号，通过PLC程序使输出继电器10106（X6号线）输出0电位送保护器高速启动信号。

100ms后其输出点10006（S7号线）输出0电位使KA7吸合。

（图S150JA-07-4）KA7.2闭合，截割计时表H2开始计时，同时KA7.1闭合，接触器KV3得电吸合，截割电机高速运转，截割电机启动后警铃鸣响自动停止。

转换开关SA4搬到停止位置，0和6常开点闭合输入端005（6号线）有输入信号，输出点10106和10006输出断开，使KA7中间继电器释放,KV3失电分断，截割电机停止运行。

3.2.6二运电机的启动、停止油泵电机启动后，转换开关SA5搬到二运启动位置，PLC输入点007（8号线）有输入信号，通过PLC程序使输出继电器10107（X7号线）输出0电位送保护器二运启动信号。

100ms后其输出点10007（S8号线）输出0电位使KA8吸合,（图S150JA-07-4）KA8.1闭合,使KV4得电吸合,第二运输机电机运转。

转换开关SA5搬到停止位置，0和9常开点闭合，输入端008有输入信号，输出点10107（X7号线）和10007（S8号线）无输出，使KA8中间继电器释放,KV4失电，第二运输机电机停止运转。

3.2.7紧急停止和总急停机器运转过程中，按下紧急停止按钮SB1，0和13常闭点断开，KA1失电，KA1.1断开，KA1.2闭合，PLC停止KA1、KA2、KA5～KA8输出继电器,使运行中的各电机立刻停止。

在机器未启动前，按下总急停按钮SB2自锁，机器各电机将不能启动，照明灯正常。

SB3为截割停止按钮，按下自锁，使截割电机不能启动，但油泵和二运电机可以启动。

3.2.8电气联锁在控制回路中主要的电气联锁有五处：

第一处：

油泵起动前必须发出信号，油泵才可以起动。

第二处：

只有当油泵电机启动后，截割电机和二运电机才能启动，油泵电机停止运行，运行中的截割电机和第二运输机也随之停止。

第三处：

截割电机高低速互锁不能同时启动。

-7-EBZ150A掘进机电气系统使用说明书第四处：

不发出报警信号，截割电机不能启动。

第五处：

门闭锁，当电源电缆控制线接Q1和Q2时，开箱门可停前级电源。

当接Q0和Q2时，瓦斯超限时可停前级电源。

⑷保护回路4.1电路的组成（图S150JA-07-5）保护回路主要是由电流互感器CT1～CT9，电机内热敏电阻及保护器等组成。

保护回路采用掘进机专用保护器，使各项参数程序化，通过电压选择开关可选择系统工作电压（AC1140V或AC660V）。

保护器通过信号线与PLC连接，判断各路工作状态，对互感器信号采样，通过程序判断各种故障，送到液晶屏及显示仪表显示状态及故障。

注意：

1.保护器机型选择出厂调好,不要随意拨动编码开关.2..观察显示仪表，保护器工作电压与系统电压是否相符.4.2工作原理（以油泵电机为例）送电后首先自检，检查温度电阻、供电电压、瓦斯浓度及各回路绝缘状态。

当出现过温、过电压、欠电压、瓦斯超限、漏电闭锁时，各电机将不能启动,同时液晶及显示仪表显示出故障状态。

油泵为例：

油泵电机运转过程中，出现过载、过流、三相不平衡、断相等故障时综合保护器从电流传感器CT1~CT3取来的电压信号，保护器通过程序判断后,由保护器端子B19（K1号线）送PLC输入端子100信号,PLC使输出端10004断开，中间继电器KA5失电，接触器KV1断开主回路，运行中的油泵电机停止运转。

同时显示窗口显示故障状态，当出现过流和断相故障时，故障排除后，按操作箱复位按钮可以重新启动。

过载保护与漏电闭锁为自动复位，过载3分钟后复位，绝缘恢复后漏电闭锁自动复位。

截割电机、二运电机的综合保护原理和油泵电机相同就不再重复了。

4.2.1漏电闭锁当系统送电后，PLC使漏检继电器LJ吸合，保护器对各回路漏电检测，（参考值1140V为40KΩ，660V为22KΩ）当绝缘阻值过低，电机不能启动，显示某回路漏电。

如各回路正常，可以启动电机，电机启动后断开漏检继电器，停止漏电检测。

当电机全部停止后，延时8秒后漏检继电器吸合，检测各回路漏电。

4.2.2低压漏电保护当AC220V、AC120V、AC100V、AC24V低压线路对地绝缘过低到规定值时保护动作，显示120V漏电或24V漏电，并使KA3或KA4断开。

（参考值AC220V为3KΩ，AC24V为2KΩ）-8-EBZ150A掘进机电气系统使用说明书-9-4.2.3电机温度保护当油泵电机或截割电机绕组温度达到155℃±

5℃时，热敏电阻呈高阻（参考值1.9KΩ常温下小于500Ω），保护器送PLC信号，PLC使油泵或截割电机停止运转，显示油泵过温或截割过温，待电机冷却后自动复位。

4.2.4各电机过载保护当电机出现过载时，保护器采取反时限过载保护。

保护器动作后，送PLC信号，使电机停止，显示电机过载，3分钟自动复位。

4.2.5各电机三相不平衡及断相保护当电机出现断相及三相不平衡率达到60%时，保护器动作，送PLC信号，使电机停止，显示电机断相，按复位按钮复位。

4.2.6各电机过流保护当各回路电流达到额定电流8-10倍时，保护器200-400毫秒动作，送PLC信号，使电机停止，显示过流，按复位按钮复位。

4.2.7系统过电压、欠电压保护当系统电压超过额定电压15%时（闪烁），启动时低于额定电压75%或长时间低于额定电压85%时，保护器动作,送PLC信号，使电机停止。

（显示电压异常）4.2.8瓦斯闭锁保护用户应按照煤矿瓦斯监控系统的要求来维护甲烷传感器，通过遥控器调整报警值和断电值。

当开机前瓦斯超限时，显示瓦斯闭锁，机器无法启动。

当机器运转时，瓦斯超限停止运转。

（出厂为1%报警，1.5%断电）4.2.9短路保护该电控系统短路保护由负荷开关熔断器组中熔体FU0来实现。

（5）显示5.1操作箱液晶屏显示内容5.1.1开机界面EBZ150A掘进机电气系统使用说明书5.1.2工作界面5.1.3故障界面5.1.4具体内容如下：

5.1.4.1系统电压显示5.1.4.2各电机状态显示5.1.4.3截割负荷显示-10-EBZ150A掘进机电气系统使用说明书5.1.4.4各种故障显示5.2开关箱上设有故障状态及其它显示，具体显示的内容是：

5.2.1仪表工作电源显示5.2.2系统工作电压显示5.2.3瓦斯闭锁显示5.2.4低压漏电显示5.2.5各回路漏电闭锁显示5.2.6油泵及截割电机过温显示5.2.7截割急停显示5.2.8总急停显示5.2.9各电机过流显示5.2.10各电机断相显示5.2.11各电机过载显示5.2.12各回路粘连显示5.2.13油泵电机、截割电机运行时间显示显示仪表如下：

三、技术特性：

1.技术参数-11-EBZ150A掘进机电气系统使用说明书1.1额定电压开关箱:

主回路：

AC1140V/660V控制回路：

AC220V、AC100V、AC120V、AC36V、AC24VDC24V、DC18V操作箱：

DC24V甲烷传感器:

DC18V1.2额定电流231A1.3额定频率50Hz1.4输出分路数4路1.5额定功率236KW2.主要性能2.1所有电路设计，AC220V端子介电性能2000V，DC24V端子1000V。

2.2保护器体积小，抗震性好，可靠性高。

2.3保护程序化，性能稳定，精度高。

2.4漏检接触器隔离电压AC6000V。

四、尺寸、重量⒈外型尺寸操作箱：

外形尺寸:

475x350x240（mm）容量:

20升净容量:

10升重量:

74公斤开关箱：

1452×

590×

729（mm）容积:

＜480升净容量:

＜180升重量:

＜950Kg五、安装、调试⒈设备基础、安装条件及安装的技术要求掘进机各部件安装完毕后，把电控箱吊装到相应位置，紧固固定螺栓。

⒉安装程序、方法及注意事项2.1检查电控箱主回路及各电机绝缘是否符合要求,各连接电缆有无破损。

-12-EBZ150A掘进机电气系统使用说明书2.2按照接线图连接好电机、压扣按钮、照明灯、电铃及瓦斯传感器。

注意:

截割电机高低速电缆不要接反.电气间隙要符合要求.⒊调试方法及注意事项系统各项参数出厂时已调试完毕，用户不要随意调整。

如用户无特殊要求系统出厂按AC1140V设定。

当电源为660V时，将电器开关箱内变压器和综合保护器调整为660V，同时各电机接线按照660V连接，检查无误后方可送电调试。

（电源1140V时可用70平方电缆，660V应接95平方电缆）⒋试运行及注意事项送电后,各项显示正常.按顺序启动各电机.启动顺序：

信号油泵电机二运电机报警截割电机停止顺序：

截割电机二运电机油泵电机注意:

调整各电机正反转。

六、使用、操作方法1.向上搬动电器开关箱右侧电源开关手柄至接通的位置，此时，电源指示灯，前后照明灯齐亮。

检查各指示灯和机器周围，如果没有异常情况，即可按如下顺序进行开机操作。

2.左旋信号、报警开关，发出开机信号。

并观察工作现场，确认不能发生机械和人身事故，方可开机。

3.左旋油泵启动开关，油泵即可启动运转（在试车时应注意油泵电机运转方向，若反转应重新接线