第二部分 采煤机电控

e) 牵引变压器：输入电压为 3300V，输出电压为 380V, 额定容量为 120kVA； f) 额定输出功率：2 ×55 kW； g) 额定输出电流：2 ×105 A； h) 输出变频电源为：交流 5～83.4Hz, 电压随频率变 化, 最高为 380V； i) 控制方式：V/F 控制； j) 过载能力：额定输出电流 Ie 的 150%，1 分钟； k) 保护功能：具有过载、过流、过热、过电压、欠电 压、缺相、差速、漏电闭锁和漏电保护； l) 控制电源，原边电压为 380V，副边电压为 6V、 13V、18V、36V 。
e) 重载反牵控制 重载反牵引功能的设置是为了使采煤机避免严重 过载，当任一截割电动机负荷大于 130％Pe时， 通过 PLC 的反牵定时Leabharlann Baidu路使采煤机以给定速度反 牵引一段时间后，再继续向前牵引。 f) 截割电动机热保护 在左、右截割电动机绕组内埋设有 Pt100 热电 阻，热电阻直接接入 PLC 的RTD 模块。当任一 台电动机温度达 135℃时, 电动机降低容量 30％ 运行, 达 155℃时，PLC 输出信号将采煤机控制 回路切断，使整机停电。
二、电气系统具有以下特点 a) 采用高可靠性的可编程序控制器(PLC)为核心控制, 可靠性高； b) 综合了先进的信号传输技术,采煤机控制、操作方便 灵活； c) 安装有较多的传感器，可对系统状况进行较全面的 监测； d) 采用大屏幕液晶显示器，提供全中文显示界面，系 统参数显示全面准确； e) 具有参数记忆功能，有助于分析查找系统故原因； f) 系统具备一定的故障自诊断能力；
i) 端头控制站原理 采用先进的数据编码 技术，将端头控制站 的命令传至电控箱 ， 经过解码后送入 PLC 来控制牵引方向、牵 引加、减速、牵引停 止、采煤机急停和左、 右摇臂的升降。
j) 系统的参数记忆显示 采煤机正常开机后，PLC 将实时采集各种传感器 送来的系统电流、温度和各种接点状态信号，并 对采集信号进行一定的运算处理得出系统的当前 状况。如果系统全部参数均小于额定值的 0.9倍， 则 PLC 每10分钟记录一次采煤机运行参数；若 有任一参数在0.9到1.1倍额定之间时,PLC每2分 钟记录一次;若有参数在 1.1 到 1.3 之间时,PLC 每 5 秒钟记录一次; 如果任一参数在 1.3 到 1.5 之间时,PLC 便每 1 秒钟记录一次;因任何故障引 起停机时,PLC 将立即记录下停机前的状态。按显 示按钮可以查看所有记录。
3
0V
（3）PA2工作原理
接收器电路由电源电路、射频接收电路、解码电 路、单片机电路、继电器驱动电路组成。 射频芯片TDA5211及相关电路，解码电路装于射 频电路板上，一个射频电路板负责一个无线通道，对 应于采煤机两个发射器。两块射频电路板上安装的晶 体频率分别为327.420、316.185MHz。 射频电路板将无线信号转化为数字信号，经过解 码电路解码后，输入单片机IO引脚，经过数据调制处 理后，驱动相应的继电器，并实现与采煤机的数据通 讯。
e) 采用两台机载变频器，对左、右行走部分别拖动 与控制（即“一拖一” 形式），这种方式对行走 部有更好的保护效果，并且当一台变频器出现故 障时，可用另一台变频器实施移动采煤机，使维 护更加方便。
电气控制系统
主回路供电电压 3300V 的设备配置 该配置设备主要 KXJ4-1140/3300C 采煤机用隔爆兼 本质安全型电控箱（以下简称“电控箱”）、 KXBT32×55/3300C 采煤机用隔爆型交流变频调速箱（以下 简称“变频调速箱”）、被控截割电动机（型号： YBCS4-400/3300V、YBCS-450/3300V）、被控调 高电动机（型号：YBRB-20/3300V）、被控行走电动 机（型号：YBQYS-55/380V）、被控隔爆电磁阀、配 套机内电缆等组成。电控箱与变频调速箱配合使用，分 别作为采煤机的截割电动机控制和保护、行走电动机的 控制和保护、调高电动机控制和保护、隔爆电磁阀的控 制，并能显示操作顺序、运行参数及故障信息等。
三、工作原理 a) 电源部分 电控箱内的控制电源有本安+12V，非本安±12V、 +24V 等。 ★ 非本安±12V 电源容量为±12V、0.8A，由控制变 压器 220V、1A绕组提供，作为电控箱操作、检测电 路及电控盒 CA2及 CA1 的电源。 ★ 非本安+24V 电源由控制变压器 28V、4A 绕组输 出，经整流桥整流后得到，作为供左、右摇臂调高电 磁阀的电源。 ★ 本安电源为+12V、0.8A，由控制变压器 220V、 0.2A 绕组供电，作为电控盒 CA1、CA2 端头控制站 电源，并向变频调速箱本安电路供电。
我公司现承修的采煤机机型有MG-250/571-WD、 MG-300/700-WD、MG-250/700WD、MG-250/600-WD、 MG-400/930-3.3D WD、MGTY-400/930-1.1D、 MGTY-250/600-1.1D、MGTY-300/700-1.1D、MG750/1800、SL750。 这里主要介绍上海创立MG400/930-WD 型交流电 牵引采煤机。
按键
单片机电路
射频发射电 路
提醒：尽量不要强力撞击，有可能 会损坏晶振造成硬件故障。
序号
键一
键二
功能 牵停
1
2
急停
3
向左
4
向右
5
加速
6
减速
采煤机通用操作功能
7
左升
8
右升
9
左降
10
右降
11
运闭
序号
键一
键二
功能
12
总停
13
破碎机升
14
破停
15
破碎机降
16
备用
采煤机特殊操作功能
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左挡煤板左旋
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右挡煤板左旋
d) 恒功率自动控制： 设置恒功率自动控制的目的是为了充分利用截割电动 机的功率，同时也不使电动机超载而损坏。根据功率 P ＝ 3· U· I· cosψ公式，功率 P 正比于电流 I。所以，采 用两个电流互感器分别检测两台截割电动机的单相电流， 就可以知道电动机负荷状况，电流互感器输出信号经处 理后转变为 4～20mA 的信 号，送入 PLC 进行比较， 得到欠载、超载信号。当两台截割电动机都欠载 （P≤90％Pe）时，发出加速信号，牵引速度增加（最 大至给定速度）；当任一台电动机超载（P＞110％Pe） 时，发出减速信号，直至电动机退出超载区域。 其中 P：截割电动机实际功率 Pe：截割电动机额定功率。
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左挡煤板右旋
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右挡煤板右旋
常见故障1：部分遥控器在使用一段时间后会出现控制 失灵现象，具体表现可以是按键红灯亮、按键后灯反 应滞后且绿灯多次闪烁、按键无任何灯亮中的一种；
原因：很多情况下该问题的产生原因是单片机软件跑 飞了，处理办法是把电池取出，用金属物体把遥控器 电源接口短路一下，再次上电即可正常工作。只有进 行这样处理后仍有控制失灵现象的遥控器才是出现了 硬件故障。
电控箱主要组成
a）采煤机用隔爆兼本安型电控箱：该电控箱为独立 防爆箱体，可从采空侧抽出。电气控制系统采用 可编程控制器（PLC ）控制，具有瓦斯报警装置， 各项保护和显示功能齐全，并配套中文液晶显示 屏。 b) 采煤机用隔爆型交流变频调速箱：该变频调速箱 为独立防爆箱体。由三个腔体组成：变压器腔， 变频器腔和接线腔。大盖板上设有电控按钮和显 示窗，箱体上设有冷却水道。
常见故障2：遥控器在使用一段时间后会偶尔出现按任 意健即牵停现象； 原因：在于软件设计时，检测到电池电压过低，认为 遥控器控制即将失灵，自动发出了牵停信号，因此一 旦出现这种情况，应立即更换确保电量充足的电池， 如更换电池后仍有此现象，请检查遥控器电池供电线 路的接触问题。
常见故障3：遥控器在使用过程中发现，没有按下任 何按键时绿色指示灯一直在闪烁； 原因：一般是由于遥控器受潮，个别按键被短路， 一直有指令发出。
c)操作与显示：多种操作方式，非常方便实用。①机身 中部设有电控操作按钮控制采煤机的启动、停止、牵 引方向、牵引速度；②端头操作站设在机身两端，控 制采煤机的牵引方向、牵引速度以及左、右摇臂的升 降，并设有急停按纽；③液压调高手把操作左、右摇 臂的升降。
d) 电气控制系统采用可编程控制器（PLC ）控制， 各项保护和显示功能齐全，并配套中文液晶显示 屏。
MG400/930-WD 型交流电牵引采煤机，采用多电动 机驱动、横向布置的新型电牵引采煤机，总装机 功率：930 kW，供电电压：3300 V，截割功率：2 ×400 kW，牵引功率：2 ×55 kW，采用机载交流 变频调速、销轨式牵引，适用于 2.0~4.2m，煤层 倾角≤16°，煤质中硬或硬的综采工作面。
四、PLC系统工作原理
（1）遥控器工作原理 （2）端头站与PA1工作原理 （3）PA2工作原理 （4）PA7工作原理
（1）遥控器工作原理
遥控器电路由按键、单片机电路、射频发射芯 片及相应电路组成。 通过单片机的IO口读入按键信息，再由单片机 进行编码运算后驱动射频芯片TDK5101，发出射频 信号。 遥控器的晶体使用327.420MHz与316.185MHz 晶体。
g) 牵引电动机热保护 在左、右牵引电动机绕组内埋设 Pt100 热电阻， Pt100 直接接入 PLC 的RTD 模块。当任一台电动 机温度达 135℃时，电动机降低容量 30％运行， 达 155℃时，PLC 输出信号将使牵引启动回路断 开，停止牵引。
h) 牵引电动机负荷控制 采用两个电流互感器分别检测左、右牵引电动机 的电流，将电流信号转变为 4～20mA 的信号， 送入 PLC 进行比较，得到欠载、超载信号。当二 台电动机都欠载（Ⅰ≤90％Ie）时，发出加速信 号，牵引速度增加（最大至给定速度）；当任一 台电动机超载（I >100％Ie）时，发出减速信号， 直到电动机退出超载区域。
我集团公司目前使用的电牵引采煤机主要是由鸡 西煤机厂、太原矿山煤机厂、上海创立、辽源煤 机、新大地、艾柯夫生产，这几家采煤机牵引电 机的变频控制均采用ABB变频器ACS800系列。 ACS800变频器使用了最先进的控制算法直接转矩 控制（DTC），能够精确的控制功率器件的每一次 开关，相对于矢量和标量控制，可以减少冗余的 开关次数，能效更高，满足高精度的控制要求。 直接转矩控制算法是ABB变频器的核心。
g)采用两个变频器分别拖动两个牵引电动机，即“一 拖一”工作方式，当一台变频器出现故障时可以短 时实现单牵引行走，维护方便； h)牵引能力强，系统起动转矩大，停止平稳； i)变频调速装置具有瞬时过电流保护、过电压保护、 欠电压保护、缺相保护、过热保护、差速保护、漏 电闭锁和漏电保护及电源、运行等工作状态显示； j)设有漏电闭锁和漏电保护试验按钮，可在运行前和 运行中对线路进行漏电试验； k)变频调速装置具有应急运行模式，保证采煤机在可 编程序控制器(PLC)出现故障时，采煤机仍能正常 运行。
b) 采煤机控制回路 主电缆 W1 中控制芯线 W1.5、W1.6 用于采煤 机控制回路。其中远方二极管设在按钮板上， SBQ 为主启按钮，SQT为主停（兼闭锁）按钮， CA1-K1 为主启自保触点， CA1-K3 为端头站急 停及 PLC 保护触点，CA2-K1 为瓦斯保护触点， QS1、QS2为隔离开关辅助触点。 C) 输送机控制回路： 主电缆 W1 中控制芯线 W1.7、W1.8 用于输送 机闭锁回路。其中远方二级管设在按钮板上， SBY 为 停止（兼闭锁）按钮。
常见故障4：遥控器按键按下时红灯快闪； 原因：电源电压低，
（2）端头站与PA1工作原理
左端头操作站
＋12V
左右共用的开关量信号，由同一个继电器输出
1
PA1盒
按键 信号
编码 调制
急停信号
2
左端头站信号 解调
3
0V
右端头操作站
＋12V
信号处理
开关量输出
1
按键 信号
编码 调制
急停信号
2
右端头站信号 解调
一、KXJ4-930/3300C采煤机用隔爆兼本质安全型电 控箱 a)额定工作电压：3300V； b)额定工作电流： 250A； c)额定工作频率：50Hz； d)本安输出端：本安 DC+24V 最大开路电压为 DC+24V；最大短路电流为 0.3A； 本安DC+12V 最大开路电压为 DC+12V; 最大短路电流为 1A；