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2.4MG300/700-WD交流变频电牵引采煤机电气2.4.1概述该采煤机电气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),中文液晶显示，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300kW（250kW、200kW）的截割电机、两台40kW的牵引电机和一台7.5kW的运行状态,具有一定的故障自诊断能力，使采煤机控制和保护性能完善,操作方便、可靠。牵引系统采用“一拖一”控制方式，即两个变频器分别拖动两个牵引电机，提高了系统的控制精度。另外，可根据工作面倾角情况选择两象限运行或四象限运行。2.4.2使用和工作条件(1)海拔高度小于2000m；(2)周围介质温度在-5℃～+40℃之间；(3)+25℃时周围空气的相对湿度不大于95%；(4)在周围空气中的甲烷、煤尘、硫化氢、二氧化碳等不超过《煤炭安全规程》中所规定的安全含量,海拔不超过2000m、周围介质温度不超过40℃，空气湿度不大于95%(在+25℃时)的矿井中使用；(5)电网交流电压1140(+10%，-20%)，50Hz；(6)周围介质无破坏性金属和绝缘材料的气体、蒸气和尘埃。2.4.3技术特性⑴主要功能该部件主要能实现采煤机的启动、停止；左、右牵引；左、右滚筒的升降；左、右截割电机的恒功率保护；左、右截割电机的温度保护；左、右牵引电机的过载保护；采煤机的故障监测；变频器故障复位；牵引变压器的温度保护；闭锁运输机；采煤机零位抱闸保护；瓦斯断电保护；变频器的各种保护等诸多功能。⑵主要参数采煤机型号MG300/700-WDMG250/600-WDMG200/500-WD总装机功率300x2+40x2+7.5kW250x2+40x2+7.5kW200x2+40x2+7.5kW调速和牵引方式：交流变频调速,交流电机驱动,齿轮销轨式无链牵引变频器型号ACS801适配电机容量45kW(重载应用）55kW（一般应用）输出额定电流89A(重载应用）112A（一般应用）输入电压交流380V输入频率50Hz短时过载电流1.5Ie运行频率0～50Hz～83Hz截割电机型号YBC-300DYBC-250DYBC-200D额定功率300kW250kW200kW额定电压1140V1140V1140V额定电流188A162A123．5A额定转速1470r/min工作制连续绝缘等级H冷却方式定子水冷冷却水压力≤3MPa牵引电机型号YBQYS-40(B)额定功率40kW额定电压交流380V±10％额定电流76A额定转速1470r/min工作制连续绝缘等级F级冷却方式定子水冷冷却水压力≤3MPa防爆型式隔爆型变频调速专用电机⑶结构特征与工作原理该部件由三个独立的电控箱N23(开关箱)、N24D(变频器箱)、N26(变压器箱)共同组成,其中N23、N24D共同安装在一个整体的联接框架内,N26安装在右牵引部的一段框架内。三个独立的电控箱均可从老塘侧装入、抽出，而且三个电控箱本身不受力。每个电控箱均由两个独立的腔体：隔爆腔和接线腔组成,隔爆腔供安装电气元部件用,接线腔供电缆引入接线用，电控箱顶部不开盖板。以下就每个箱体作以详细说明:2.3.1开关箱KXJ-700/1140C(参见附图1)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。高压开关箱由2个接线腔和一个隔爆腔组成，接线腔供电缆引入接线用，隔爆腔供安装电气元部件用。高压开关箱的作用是将～1140V电源引入采煤机并将电源进行分配。其正面盖板上装有2个隔离开关手把，隔离开关具有超前断电功能。盖板上有开关箱铭牌和开盖警告牌。隔爆腔内安装有1台CKJ5-250型交流真空接触器KM1和1台GM2-400隔离开关Q1(带超前断电)分别用于左、右截割电机主回路。在隔离开关转轴边上有一机械连锁装置,带动一个行程开关（Q1S1）来控制磁力启动器的控制回路,以保证隔离开关不带负荷操作(先合闸，后送电；先断电，后分闸)。注意：隔离开关不应该频繁操作，只有在需要较长时间停机，或检修机器时，才需要断开。隔爆腔内有一台控制变压器1T1(～1140V/220V，42V)。控制变压器初级边有2个高压保险2A/1.2KV；每组次级边有2个空气断路器，～220V为PLC（可编程序控制器）、非本安开关电源（1G2）供电；～42V为本安电源（1G1）供电。隔爆腔内还安装有1个本安电源模块（1G1）。输入为～42V,输出为DC12V,为左右端头站及电流变送器TA1、TA2等的供电。2个JCA300-P/4～20mA电流变送器（TA1、TA2）也安装在该腔，用于采样左、右截割电机电流,采样信号输入PLC模拟两输入输出模块的CH1、CH2通道,通过PLC软件控制完成采煤机截割电机的恒功率保护和截割电机的过载保护。接线腔分为2个，1个为位于老塘侧的主进线接线腔，该接线腔与隔爆腔通过6个1140V/200A高压接线柱和一个12芯过线组来联系，另外还有2个接地线压板。该腔的作用是引入1140V电源。煤壁侧还有一个接线腔，用于向左、右截割电机、调高泵电机和牵引变压器提供电源。2.4.5变频器箱KXJT-110/380C(参见附图2)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。接线腔通过2个9x25mm2的过线组(GXB1、GXB2)和3个21芯过线组(GXB3、GXB4、GXB5)与隔爆腔相连,2个9x25mm2的过线组的主要作用是引入变频器的进线和引出变频器的出线。其中GXB1的有6根线为主变频器1bA1的输入、输出；GXB2中有6根为从变频器1bA2的输入和输出。21芯过线组GXB3和GXB4是非本安控制的过线组，GXB5是本安控制的过线组；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。隔爆腔内安装有2台拆装后水冷式ABB变频器(1bA1和1bA2,包括电容、电抗及变频器等)，可编程序控制器(PLC)1台，开关电源1台，热电阻温度变送器模块MK1-3,8个继电器模块(1bR1～1bR8)及分线盘等。该箱体正面有2个盖板，左面盖板上安装有15个操作按钮，用于控制采煤机的动作，右面盖板上安装有中文显示窗，可实时显示采煤机的工作参数，工作状态及信息；2台变频器的参数显示窗也安装在该盖板上，显示变频器的工作状态及故障信息。变频器箱完成采煤机电气系统的主要控制功能,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,由两台牵引电机共同驱动完成采煤机的行走。从变压器次边出来的～400V/50Hz供电电源经六个快速熔断器分两路分别进入两台变频器,通过变频器整流、逆变输出频率和电压可变的交流电源作为牵引电机的供电电源。2.4.6变压器箱KXBY-90/1140C(图3)变压器箱由前面的一个隔爆腔和后面的一个接线腔组成。隔爆腔正面有一个大盖板,底面有冷却水槽,变压器安装在隔爆腔内。隔爆腔和接线腔隔墙上有2个穿墙过线组。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～1140V电源引入,并变成～400V经6个快速熔断器(1F6～1F11)向两个变频器提供电源3采煤机控制和保护3.1采煤机的控制（线路图如图4）3.1.1采煤机的启动和停机采煤机启动和停机,借用动力电缆一根控制芯线,使采煤机的控制回路与磁力启动器先导回路相接,组成远地控制回路,采煤机主电缆是一根UCPQ3x95+1x25+4x10的矿用电缆。采煤机启动只有一处1S1（总起按钮在变频器箱盖板上），采煤机送电后左截割电机运行，泵电机运行，牵引变压器也带电；延时几秒后，右截割电机开始运行。停机有三处：分别为左右端头站的总停、1S2（总停按钮在变频器箱盖板上）。在启动回路里串进了两台截割电机的温度接点（4MB1和5MB1）。瓦斯接点（WS）接进PLC中与其它故障一起通过自保继电器接点（K1）接进启动回路里。无论哪台电机的温度超限或瓦斯浓度超限,均可通过这些接点断开启动回路，从而切断采煤机的电源。3.1.2运输机控制按下1S13(停运按钮在变频器箱盖板上),即可在采煤机上控制运输机的停机(只控制停机,不控制启动)。采煤机检修时运输机应闭锁。3.1.3电磁阀控制采煤机上有两个三位四通电磁阀控制采煤机左、右摇臂的升降,还有一个二位四通的电磁阀控制牵引电机制动闸的松闸和抱闸。通过左右端头站和左右遥控器上的上行、下行或手动可实现左右摇臂的升降。通过PLC中的程序控制制动闸松闸或抱闸。电磁阀控制电压为DC24V。3.1.4电源采煤机控制电源由一台控制变压器1T1提供。1T1将～1140V电源变为～220V、42V分别提供给相应的控制回路。12V本安电源由本安电源模块1G1提供；开关电源1G2将～220V变为24V提供给电磁阀。3.1.5采煤机的操作方式可以在左、右端头站及电控箱上对采煤机进行操作。也可以手动操作左右摇臂的升降。左右端头站上各自有8个按钮，分别为总停、牵停、左行、右行、上升、下降及两个备用按钮。左端头站可以操作采煤机左行、右行、总停、牵停及左摇臂的上升、下降。右端头站可以操作采煤机左行、右行、总停、牵停及右摇臂的上升、下降。补充说明：1、左右端头站的操作信号通过12V继电器模块转换隔离之后进入PLC。2、端头站有左右之分：1为左端头站,2为右端头站,与之对应的遥控器也分左右,1号遥控器对1号端头站,2号遥控器对2号端头站。否则遥控器不起作用。3.1.6牵引控制2台变频器分为主、从变频器。主变频器设置为速度给定,从变频器设置为转矩给定。主变频器由PLC给出速度给定,从变频器以主变频器的转矩输出作为其转矩给定。即主变频器由速度和转矩环控制,从变频器仅由转矩环控制。从变频器跟随主变频器动作。注意：外部控制信号只与主变频器连接，主变频器由光纤通信控制从变频器。注意小心处理光纤。由于光纤对尘土极端敏感，不要用手触摸光纤的末端，不要硬折光纤，否则易损坏光纤。变频器箱内装水冷装置的专用变频器2台,PLC一套，中文显示示一台以及其它一些辅助元件,当按下“左牵（或右牵）”按钮后,变频器得电，整流部分工作，整个变频器将开始运行,采煤机则按所选择的方向以一定的速度牵引。按按钮的时间越长,则采煤机的牵引速度越大。如果采煤机已在左牵引，如果需要减速,则按下右牵引按钮,采煤机牵引速度将会逐渐降低直至到零(反之亦然)。此时抱闸亦会动作。当需要停止牵引时,则按下电控箱上或左、右端头站的牵停按钮,则采煤机停止牵引。危险电压警告：当变频器工作时，不允许打开电控箱盖板，因为变频器的储能元件有高压电，触其后会发生人身伤害﹗注意：采煤机断电五分钟后方可打开电控箱盖板﹗3.2采煤机的保护MG300/700-WD采煤机具有下列保护:3.2.1截割电机恒功率自动控制用2个电流互感器分别检测左、右截割电机的单相电流,将截割电流信号转变为4～20mA的信号送入PLC进行比较,得到欠载、超载信号。当两台电机都欠载(P≤90％Pe)时，发出加速信号，牵引速度增加(最大至给定速度);当任一台电机超载(P110％Pe)时，发出减速信号，牵引速度自动减小，直到退出超载区域。3.2.2采煤机过零保护当采煤机已在左牵引时，按下“右牵”按钮，此时采煤机将会减速;如果一直按下“右牵”按钮，则采煤机速度将会减小到零速。但是采煤机到零速后不会继续向右牵引，只有松开“右牵”按钮重新选择“左牵”或“右牵”，则采煤机将沿着所选的方向行走，反之亦然。3.2.3截割电机温度保护在左、右截割电机绕组内埋有温度接点，将其串在启动回路中，当任意一台电机的温度超过155℃时，接点断开，从而断开启动回路，使采煤机整机断电。同时左、右截割电机绕组内埋有Pt100热电阻，Pt100经热电阻温度变送模块MK1（MK2）将电阻值转换成4～20mA的电流信号接入PLC的模拟量输入特殊功能模块,当任意一台电机温度达到155℃极限时,PLC输出停牵引信号，采煤机停止牵引并显示相应故障画面。3.2.4瓦斯保护当采煤机工作环境中瓦斯浓度超限时,瓦斯断电仪将报警并动作,将瓦