EBZ135掘机讲义青岛天迅.docx
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EBZ135掘机讲义青岛天迅
EBZ135(132、100)型掘进机电控系统讲义
1、概述
(1)电控系统组成
KXJ4-258(218、203)/1140、(660)E开关箱、CX4-4/12E操作相由青岛天迅电气有限公司生产,专与国产掘进机配套。
(2)PLC采用日本富士产品,具有控制保护功能
①控制功能
控制各电动机的启动停止。
只有油泵电动机启动后,其他电动机才能启动。
②保护功能
◆对油泵电动机、截割电动机、二运电动机(不装在掘进机上)、除尘电动机(不装在掘机上)进行过流(过载、短路、断相)、过热、过电压、欠电压、动力电缆漏电闭锁保护;
◆控制回路漏电跳闸保护(霍尔电流传感器输出1.2VDC动作);
◆CH4超限,通过先导控制,切断前级电源;
◆水流量异常保护。
(3)开关箱与操作箱通信
用RS485通信
(4)照明及信号装置
◆照明灯:
DGY35/24B,AC24V;
◆隔爆型压扣急停按钮:
BZA1-10/24-1ZS
◆隔爆电铃:
BAL1-36/127-150
(5)开关箱
型号KXJ4-258/1140(660)E。
E掘进机用,UN=1140(660)V,PN=258kW,4为序号,J隔爆兼本质安全型,KX开关箱。
开关箱内装有的器件:
①主隔离开关QS,型号KGH-400/AC1140没有灭弧装置,不能带负荷操作;
②真空交流接触器KM1~KM4,CJK-250/1140,UN=1140V,IN=225A,线圈吸合电压AC220V。
③阻容吸收器,RC-250A/AC1600V,4个。
④主控制变压器KB,1140V(660V)/24V、24V、100V+120V。
⑤带开关的熔断器,UN=250V,IN=32A,IFN=5A。
⑥电流变送器
◆油泵电动机回路:
型号DHR600C5;Ipn:
600A;Out:
0~5V;VCC:
20VDC~50VDC;LEM;3个;外型如图1所示。
图1电动机回路电流变送器
◆截割电动机回路:
型号DHR1000C5;Ipn:
1000A;Out:
0~5V;VCC:
20VDC~50VDC;LEM;3个;外型图同油泵电动机电流变送器;
◆二运电动机回路:
型号DHR200C5;Ipn:
200A;Out:
0~5V;VCC:
20VDC~50VDC;LEM;3个;外型图同油泵电动机电流变送器;
◆除尘电动机回路:
型号DHR200C5;Ipn:
200A;Out:
0~5V;VCC:
20VDC~50VDC;LEM;3个;外型图同油泵电动机电流变送器。
⑦控制回路漏电跳闸保护霍尔电流传感器
型号HEC006ac-E4(V10.+24)
◆
AC24V回路照明回路EL2霍尔电流传感器,如下图2所示。
AC0V线经100Ω/5W电阻接地,提供漏电流通路,参见原理图。
图2控制回路漏电保护霍尔电流传感器
◆AC100V、AC120霍尔电流传感器与图2不同之处,为穿过传感器为0V、AC120V、AC100V三根线。
本回路AC120V线经3.3kΩ/5W电阻接地,提供漏电流通路。
⑧NL真空接触器触头粘连保护。
当触头有粘连→掘进机上电后→经粘连模块NL→PLC检查到电压发出指令→PLC输出继电器Y7不吸合→不能合闸。
如图3所示。
粘连保护与漏电保护经KM7接点切换。
◆当触头粘连,交流电压经粘连模块(电阻串联二极管)→KM7的常闭接点KM7(51,52)、KM7(61,62)、KM7(71,72)、KM7(81,82)→送给PLC继出继电器Y7不吸合→K11不吸合→KM7不能吸合→同时KM5不能得电→油泵电动机不能起动→其他电动均不能启动。
此时,漏电检测回路不通,因粘连保护内部有一个二极管,对漏电检测电流起阻断作用。
◆当触头未粘连→PLC未检测到电压信号→Y7吸合→KA11吸合→常开接点KA11.1闭合→KM7吸合→KM7(13,14)、KM7(23,24)、KM7(33,34)、KM7(43,44)常开接点闭合→接通漏电闭锁直流检测通路,进行测试→未漏电→KM5吸合→油泵电机可以启动→其他电机启、可以启动。
图3控制回路空气断路器
⑨QF1~QF4为控制电源的空气断路器,如图3所示。
⑩主控制箱ZK,如图4所示。
◆主控制箱内装有PLC(型号FPG-C32TH)、中间继电器板、无线电遥控接收板、漏电闭锁检测电源板、A/D转换板等。
◆PLC经RS485与操作箱通信。
操作箱发出信号→主控箱RS485→PLC→内部继电器→控制各台电动机。
◆粘连检测模块→PLC→判断KM1~KM4触头是否粘连→确定各M能否启动。
◆KM1~KM4触头未粘连→PLC→进行漏电闭锁检测。
◆EL1、EL2霍尔电流传感器→PLC→对控制回路进行漏电跳闸保护。
◆TA1~TA9动力回路电流变送器→PLC→对各M实施过电流保护。
◆油泵M1、截割M2温度信号→PLC→实施超温保护(本机未装)。
◆冷却水流量/压力→PLC→进行缺水保护(本机未装)。
◆无线遥控器→PLC→检测修时对机器的控制(不能用于生产控制)。
▼主控箱左侧设有一行程开关,遥控器装到位→压合行程开关→电控箱外的“操作箱”按钮控制起作用。
▼拿出遥控器→行程开关断开→遥控器控制起作用,“操作箱”上控制不起作用。
▼遥控器控制仅用于检修,不用于生产。
图4主控制箱ZK
◆主控箱脊面的拨钮开关,“修改-运行-屏蔽”三位,修改-编程时写入调出程序;运行-为正常工作位;屏蔽-屏蔽所有故障。
◆主控箱上2排接线端子,打开两侧地脚即可拆下,更换ZK方便。
⑾电控箱上的显示窗,如图5所示。
◆第一个窗口显示:
油泵短路、油泵过载、油泵粘连、660V;截割短路、截割过载、截割粘连、1140V;二运短路、二运过载、二运粘连、220V漏电;风机短路、风机过载、风机粘连、24V漏电。
◆第二个窗口显示:
油泵断相、油泵漏电、瓦期闭锁、油泵140度;截割断相、截割漏电、水流量、油泵170度;二运断相、二运漏电、总急停、截割140度;风机断相、风机漏电、电压异常、截割170度。
◆第三个窗口显示:
油泵计时。
◆第四个窗口显示:
截割计时。
图5电控箱显示窗
(6)操作箱
▼操作箱CX4-4/12E与主控箱ZK通过RS485联系→PLC→输出继电器→M1~M4。
操作箱如图6所示。
图6操作箱面板图
(7)CH4传感器
型号GJ4(B)甲烷传感器,Ui:
DC22V,Ii:
60mA。
(8)急停
◆总急停:
按下操作箱上SB1、油箱前侧SB2→PLC输入继电器X0吸合→ZK器(CZ2-25,CZ2-33)断开→KM5释放→切断AC220V控制电源→各电动机停止。
◆按下机器左侧SB3→PLC输入继电器X1吸合→截割电动机停止。
(9)CH4超限
CH4含量达到1.5%→PLC→KA12吸合→常闭接点KA12.1断开→前级电源停。
(10)EBZ135掘进机电动机
◆截割电动机,隔爆三相异步电机YBU-135-4,UN=1140V/660V,IN=86A/149A;
◆油泵电动机,隔爆三相异步电机YBU-75,PN=75kW,UN=1140V/660V;
◆二运电动机(不装在掘进机上),DYD11-160-8050,PN=11kW,UN=1140V/660V,IN=8.2A/14.2A;
◆除尘风机电动机(不装在掘进机上),YBU-37,PN=37kW,UN=1140V/660V,IN=24.5A/42.3A;
◆掘进机总装机功率210kW,掘进机/二运/风机总功率258kW,
2、工作原理
◆掘进机电路原理如图7所示。
图7EBZ135(132、100)型掘进机电气原理图
(1)合控制回路断路器QF1~QF4
合QF1~QF4→为控制回路、照明回路通电准备。
(2)合隔离开关QS
1)合隔离开关QS→主控变压器KB得电,1140V(660V)/24V、24V、120V+100V→
→24V→QF4→主控箱ZK(CZ1-33,CZ1-34)供电→PLC→KA5吸合→KA5.2闭合→KM6吸合→接点KM6闭合→照明灯亮准备;
24V→QF3→KM6常开接点→照明灯亮;
120V为警铃供电;
100V为油泵计时器、截割计时器计时准备;
220V为接触器KM1~KM4通电准备;为中间继电器KM5~KM7通电准备。
2)主控箱得电:
◆CH4传感器GJ4(B)得电(接线端子12V+、WS1、12VG)→主控箱接线端子(CZ2-16、17、18)→CH4未超限→PLC处理→为ZK内KA3、KA4通电准备→为KM5吸合准备;
◆操作箱得电〔12V+、12VG端子:
显窗电源;R1+、S1-端子:
操作箱通信〕→操作箱上显示“青岛天迅电气”→为启动控制等准备;
◆电控箱上显示窗得电〔5V+、5VG端子:
显窗电源;RS+、RS-端子:
视窗通信〕→指示灯全亮,延时后熄灭。
①触头粘连检测
◆未粘连:
PLC检测接触器KM1~KM4触头→未粘连→ZK主控器内PLC输出Y7吸合→KA11吸合→KA11.1闭合→〔CZ2-27,CZ2-31〕接通→漏检继电器KM7接通AC220V电源吸合→
→常开接点KA7(13,14)闭合,油泵漏检回路
常开接点KA7(23,24)闭合,截割漏检回路
常开接点KA7(33,34)闭合,二运漏检回路
常开接点KA7(43,44)闭合,除尘漏检回路→分别进行漏电闭锁检测→未漏电→ZK主控箱KA3、KA4不吸合→常闭接点KA3.2、KA4.2闭合→〔CZ2-25、CZ2-33〕接通→KM5线圈AC220V接通而吸合→KM5三组常开接点闭合→AC120V+AC100V控制电源接通→为接触器KM1~KM4通电准备。
◆粘连:
PLC检测接触器KM1~KM4触头之一→有未粘连→对应的KM1~KM4主触头负荷侧有电→该电压→粘连保护模块(电阻串二极管)→主控器ZK〔接线端子:
CZ1-1油泵、CZ1-2截割、CZ1-3二运、CZ1-4除尘风机〕→PLC→ZK内部KM3、KM4吸合→ZK端子〔CZ2-25,CZ2-31〕打开→KM5不能吸合→接触器KM1~KM5不能吸合→粘连闭锁。
同时,显示“触头粘连”。
②漏电闭锁检测:
PLC检测接触器KM1~KM4触头→未粘连→PLC输出继电器Y7吸合→主控器ZK内KA11吸合→端子〔CZ2-27,CZ2-31〕KA11.1闭合→KM7吸合→常开接点:
→KA7(13,14)泵
KA7(23,24)截割
KA7(33,34)二运
KA7(43,44)除尘电机→对各电动机动力回路进行漏电闭锁测试。
◆若某一动力回路绝缘电阻小于等于闭锁值→PLC→ZK内KA3、KA4吸合→常闭接点KA3.2、KA4.2打开→(CZ2-25,CZ2-33)打开→KM5不能吸合→各电动机控制电源被切断→漏电闭锁。
◆若某各电动机动力回路绝缘电阻大于闭锁值→PLC→ZK内KA3、KA4不吸合→常闭接点KA3.2、KA4.2闭合→(CZ2-25,CZ2-33)闭合→KM5吸合→各电动机控制电源接通→电动机可以启动。
③应急处理:
KM5接线端子CZ2-25与T7端子短接!
!
慎用。
④CH4保护
◆CH4未超限→KM5可以得电→M可以启动。
◆CH4超限→PLC→KA12释放→常闭接点KA12.1打开→〔CZ2-19、CZ2-20〕断开→上级电源跳闸。
⑤油泵电机/截割电动机机温度保护
油泵电动机热敏电阻RT1(B1,24VG)→〔CZ1-5、CZ2-12〕
截割电动机热敏电阻RT2(B3,24VG)→〔CZ1-6、CZ2-12〕→PLC处理:
◆电机绕组温度140℃<T<170℃→〔CZ1-12、CZ2-13〕→〔RS+、RS-〕→示窗显示“油泵140度”或“截割140度”→冷却后,电动机可以启动。
◆电机绕组温度超过T≥170℃→
油泵回路KA6释放→KA6.1打开→〔CZ2-21、CZ2-31〕打开→KM1释放→M1不能启动;
截割回路KA7释放→KA7.1打开→〔CZ2-22、CZ2-31〕打开→KM2释放→M2不能启动;
〔CZ1-12、CZ2-13〕→〔RS+、RS-〕→示窗显示“油泵170度”或“截割170度”。
电动机冷却后自动复位。
热敏电阻值为1.8kΩ~2kΩ时保护动作。
(3)启动控制过程
◆机器上电→
操作箱液晶显示屏显示“青岛天迅电气”;
开关箱示窗指示灯齐亮并闪烁;
未发生任何故障→PLC→可以启动。
1)油泵电动机启动/停止
①油泵启动
◆在操作箱上按住“开机键”→操作箱〔R1,S1〕→主控箱〔CZ1-16,CZ1-17〕→RS485→PLC输出继电器Y6吸合→KA10吸合→KA10.1闭合→(CZ2-28,CZ2-31)接通→电铃HO鸣响→2s后停响→松开“开机键”→液晶屏画面自动切换至电动机启动画面“油泵停止”→允许启动油泵电动机。
②在操作箱上瞬时按下“油泵”键→操作箱〔R1,S1〕→主控箱〔CZ1-16,CZ1-17〕→PLC输出继电器Y2吸合→KA6吸合→KA6.1闭合→(CZ2-21,CZ2-31)接通→泵接触器KM1接通AC220V电源而吸合→
主触头KM1闭合→油泵电动机启动;
常开接点KM1.1(43,44)闭合→〔CZ2-7,CZ1-12〕→PLC输入继电器X8吸合,程序自保;
常闭接点KM1.2(41,42)打开→解除漏电闭锁/粘连保护;
常开接点KM1.3(33,34)闭合→H1油泵计时开始。
▼油泵启动后→显示“油泵运行”油泵灯“●”;“截▼割停止,风机停止,二运停止”。
③停止油泵
▼瞬时再按“油泵”键→KA6释放→(CZ2-21,CZ2-31)断开→KM1释放→
主触头KM1打开→油泵停止;
常开接点KM1.1(43,44)打开→〔CZ2-7,CZ1-12〕→PLC输入继电器X8释放;
常闭接点KM1.2(41,42)闭合→粘连保护投入;
常开接点KM1.3(33,34)打开→H1停止计时。
2)截割电动机启动/停止
油泵启动后,才能启运其他电动机。
①截割电动机启动
◆瞬时按“截割”键→PLC输出继电器Y6吸合→KA10吸合→KA10.1闭合→(CZ2-28,CZ2-31)接通→电铃HO鸣响→5s(10s,15s,20s,25s可调)截割启动预警→时间到Y6断电→KA10.1断开→电铃停响。
◆瞬时按“截割”键→PLC输出继电器Y3吸合→KA7吸合→KA7.1闭合→(CZ2-22,CZ2-31)接通→KM2吸合→
KM2主触头闭合→截割电动机启动;
常开接点KM2.1(43,44)闭合→PLC输入继电器X9吸合→PLC程序自保;
常闭接点KM2.2(41,42)打开→解除电闭锁/粘连保护;
常开接点KM2.3(33,34)闭合→H2计时;
▼截割电机启动后→显示“截割运行”截割灯“●”;“风机停止,二运停止”。
②截割电动机停止
◆瞬时再按“截割”键→PLC输出继电器Y3释放→KA7释放→KA7.1打开→(CZ2-22,CZ2-31)断开→KM2释放→
KM2主触头断开→截割电动机停止;
常开接点KM2.1(43,44)打开→PLC输入继电器X9断开;
常闭接点KM2.2(41,42)闭合→粘连保护投入;
常开接点KM2.3(33,34)打开→H2停止计时;
3)二运电动机启动/停止(电动机不装在掘机上)
①二运电动机启动
◆瞬时按“二运”键→PLC输出继电器Y4吸合→KA8吸合→KA8.1闭合→(CZ2-23,CZ2-31)接通→KM3吸合→
KM3主触头闭合→二运电动机启动;
常开接点KM3.1(43,44)闭合→PLC输入继电器XA吸合→PLC程序自保;
常闭接点KM3.2(41,42)打开→解除漏电闭/粘连保护;
▼二运电机启动后→显示“二运运行”二运灯“●”;“风机停止”。
②二运电动机停止
◆瞬时再按“二运”键→PLC输出继电器Y4释放→KA8释放→KA8.1打开→(CZ2-23,CZ2-31)断开→KM3释放→
KM3主触头断开→二运电动机停止;
常开接点KM3.1(43,44)打开→PLC输入继电器XA断电;
常闭接点KM3.2(41,42)闭合→漏电闭/粘连保护投入;
4)除尘电动机启动/停止(电动机不装在掘机上)
①除尘电动机启动
◆瞬时按“风机”键→PLC输出继电器Y5吸合→KA9吸合→KA9.1闭合→(CZ2-24,CZ2-31)接通→KM4吸合→
KM4主触头闭合→除尘电动机启动;
常开接点KM4.1(43,44)闭合→PLC输入继电器XB吸合→PLC程序自保;
常闭接点KM4.2(41,42)打开→解除漏电闭/粘连保护;
风机电机启动后→显示“风机运行”风机灯“●”。
②
除尘电动机停止
瞬时再按“风机”键→PLC输出继电器Y5释放→KA9释放→KA9.1打开→(CZ2-24,CZ2-31)断开→KM4释放→
KM4主触头断开→除尘电动机停止;
常开接点KM4.1(43,44)打开→PLC输入继电器XB断电;
常闭接点KM4.2(41,42)闭合→漏电闭/粘连保护投入;
(4)急停
①总急停
掘机在运行中→按下操作箱上的急停按钮SB1,或机器右侧急停按钮SB2→PLC输入继电器X0吸合→KA3、KA4释放→常闭接点KA3.2、KA4.2打开→(CZ2-25,CZ2-33)断开→KM5释放→触头切断AC120V、AC100V控制电源→各电动机停止。
②截割急停
按下驾驶室前面的隔爆型按钮(截割急停按钮)SB3→PLC输入继电器X1吸合→KA7释放→KA7.1打开→(CZ2-22,CZ2-31)断开→KM2释放→截割电动机停止。
③CH4超限→PLC→(CZ2-19,CZ2-20)(43,45)断开→前级电源先导回路断开而跳闸。
4、保护装置
(1)过流保护(过载、短路、断相)
有源电流变送器反映过电流信号→
油泵过流信号(CZ1-19、20、21)
截割过流信号(CZ1-22、23、24)
二运过流信号(CZ1-25、26、27)
除尘过流信号(CZ1-28、29、30)→PLC→
油泵输出信号(CZ2-21、31)
截割输出信号(CZ2-22、31)
二运输出信号(CZ2-23、31)
除尘输出信号(CZ2-24、31)→断开→
KM1
KM2
KM3
KM4→对应M停→油泵停止→其他电动机停。
◆过载保护为反时限特性→3min后自动复位。
◆相不平衡达60%保护装置动作→按复按钮复位。
◆短路保护整定:
I=(8~10)IN→动作时间0.2s~0.4s→按复按钮复位。
(2)粘连保护/漏电闭锁保护
◆合QS→机器上电→PLC检测触头粘连→
油泵M1→KM1.2常闭接点
截割M2→KM2.2常闭接点
二运M3→KM3.2常闭接点
风机M4→KM4.2常闭接点→NL粘连检测模块(电阻与二级管串联)→
CZ1-1油泵KA6
CZ1-2截割KA7
CZ1-3二运KA8
CZ1-4→PLC→风机KA9→
有粘连→M不能启动
无粘连→PLC→KA11吸合→(CZ2-27,CZ2-31)接通→检漏继电器KM7(KM8)吸合→
KM7(14,13)闭合.油泵
KM7(24,23)闭合.截割
KM7(34,33)闭合.二运
KM7(44,43)闭合.风机→短接粘连保护电路→漏电闭锁检测电路接通→24V+(IZ)→CZ1-1、2、3、4→KM7(14,13)、KM7(24,23)、KM7(34,33)、KM7(44,43)→KM1.2、KM2.2、KM3.2、KM4.2→动力回路→绝缘电阻rM1、rM2、rM3、rM4→地PE→24VG。
◆未发生漏电,可以启动电动机。
◆发生漏电,动电动机不能启动。
(3)电动机温度保护
M1油泵RT1(B1,24VG)→CZ1-5
M2载割RT2(B2,24VG)→CZ1-6→170℃热敏电阻为高阻→PLC→KA6泵、KA7截释放→KM1、KM2释放→停机;显示过热,冷却后自动复位。
(4)过电压/欠电压保护
过电压:
U>1.15UN
启动时:
U<0.75UN
长时间:
U<0.85UN→KB:
1140V/24V(QF4)→CZ2-34、CZ2-35→ZK→PLC→“显示电压异常”;M停止
电压正常时自动复位。
(4)CH4超限
CH4超限→切断前级电源先导回路→前级电源跳闸。