综采机电气控制部分设计.doc

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1、永城职业学院毕业设计 综采机电气控制部分设计 摘要 煤矿井下电气系统的发展与掘采技术的进步息息相关,随着我国煤矿井下采掘方式由简单机采发展到综采机械化采煤,煤矿井下对电气控制系统的要求越来越高。电气控制系统作为掘采设备的主要组成部分,其现场运行的可靠性直接影响煤矿的生产效率,而技术的先进性将有助于降低工人劳动强度,提高设备的使用寿命。当前,现场总线技术已经渗透到各个行业,运行的稳定性越来越高传感器技术得到了突飞猛进的发展,使用的可靠性获得了很大的提高;控制器已经具有高的集成度和多种功能。电气技术的发展为研制高性能的智能化控制系统提供了可能,本文以掘采设备多回路负荷的控制保护为基础,结合适用于煤

2、矿井下掘采设备的功能控制要求,利用新的现场总线,传感器,周期性电量的交流采样技术,以及运用新的控制器技术,设计了应用于煤矿井下掘采设备的智能电气控制系统,实现了掘采设备的自动控制、遥控、自动截割、组网通讯、故障诊断功能等。综采电气控制主要内容包括煤矿采掘运机械的电气控制方示与技术、启动控制设备、采煤机电气控制系统、掘进机电气控制秕、连续采煤机配套设备电控系统、胶带输送机电控系统。无论是从电气性能还是机械安装的角度均无法满足极薄煤层采煤机的性能要求,为此,需要研究开发一套专用的电气控制系统。 在详细分析了极薄煤层采煤机电气控制系统需求的基础上,结合了现代电子技术和工业控制先进技术,并且充分考虑后

3、续技术发展的要求,研究实现了这套全新的电控系统。论文主要进行了以下二个方面的研究和实现工作: 1.提出了采用分布式总线结构,将控制系统划分为若干模块,以CAN总线进行连接,结构灵活、可扩展性强、可以方便地更替或增加功能模块扩展采煤机性能。 2.首次在采煤机控制领域使用ARM芯片控制技术,同时部分模块使用了性能优异的DSP控制器作为核心。结合ARM和DSP技术,为日后实现无人工作面、故障自诊断等,奠定了强大的硬件平台。实现了新兴电子技术和控制技术与传统工业控制设备的融合,大幅提升了薄煤层采煤机电控系统的性能。 【关键词】：采煤机 电气控制 连续采煤机控制系统 目 录引言9第一章 采煤机的分类与应

4、用111.1 采煤机的分类111.1.1 锯削式采煤机111.1.2刨削式采煤机111.1.3钻削式采煤机111.1.4铣削式采煤机121.2 综采机的选型151.2.1 选型原则151.2.2 掘进机的技术要求151.2.3 综掘机效率161.3 综采设备配套使用中出现的问题及改进建议。161.3.1 设备使用情况161.3.2 原因分析161.3.3 改进措施171.4 本章小结18第二章 煤矿采掘机械电气控制方法与技术192.1 电源系统原理192.2 电牵引采煤机控制系统192.2.1 采煤机高压箱192.2.2高压箱内部元件功能及参数202.3 MG650_1620_D型电牵引采煤机

5、232.3.1 概述232.3.2 采煤机电气系统组成242.3.3 采煤机电控系统控制原理272.3.4 高压控制282.3.5 计算机控制部分原理30第三章 采煤机电气系统概述343.1 采煤机电气系统操作343.1.1 高压部分的使用、操作和显示343.1.2 安全警示363.2 电气控制原理图373.3 电气系统故障分析及处理403.3.1 电控系统常见故障的分析及处理403.4 变频器的常见故障分析及维修42参考文献43致谢44 引言采电气控制主要内容包括煤矿采掘运机械的电气控制方示与技术、启动控制设备、采煤机电气控制系统、掘进机电气控制秕、连续采煤机配套设备电控系统、胶带输送机电控

6、系统。综采电气控制可作为高等职业院校采矿、电气、机电类及相近专业综采电气控制课程的教材，也可作为高校教师和现场工程技术人员的参考用书。长壁采煤法综采工艺，涉及井工采煤，适于煤层稳定、顶板坚硬、无断层缓倾中厚煤层及厚煤层分层长壁法开采。在长壁综采工作面布置液压支架、刮板输送机、滚筒采煤机，在运输巷布置顺槽转载机、可伸缩带式输送机等。综采工作面采用超长布置，即面长按两个综采面长度布置。采煤机用两台，骑在同一部刮板输送机上，分别截割上半个面和下半个面的煤壁。也可在超长综采面中部布置中间巷作运输巷；在综采面的上半和下半工作面各布置一部刮板输送机相向运输，形成对拉综采工作面。本发明进一步挖掘长壁综采面生

7、产潜力，提高产量和工效，使生产集中化；在实现高产高效的同时，降低巷道掘进率，减少煤柱损失，提高资源回收率；充分采动有利于地表下沉。 综采是煤矿综合机械化采煤的简称;一般指机械化率达到95%以上.采煤机是实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一。机械化采煤可以减轻体力劳动、提高安全性，达到高产量、高效率、低消耗的目的。采煤机分锯削式、刨削式、钻削式和铣削式四种：采煤机是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统，工作环境恶劣，如果出现故障将会导致整个采煤工作的中断，造成巨大的经济损失.随着煤炭工业的发展，采煤机的功能越来越多，其自身的结构、组成愈加复杂，因而发生故障的原因也随之复杂。双滚筒采煤机

8、综合了国内外薄煤层采煤机的成功经验，长壁采煤法综采工艺，涉及井工采煤，适于煤层稳定、顶板坚硬、无断层缓倾中厚煤层及厚煤层分层长壁法开采。在长壁综采工作面布置液压支架、刮板输送机、滚筒采煤机，在运输巷布置顺槽转载机、可伸缩带式输送机等。综采工作面采用超长布置，即面长按两个综采面长度布置。采煤机用两台，骑在同一部刮板输送机上，分别截割上半个面和下半个面的煤壁。也可在超长综采面中部布置中间巷作运输巷；在综采面的上半和下半工作面各布置一部刮板输送机相向运输，形成对拉综采工作面。本发明进一步挖掘长壁综采面生产潜力，提高产量和工效，使生产集中化；在实现高产高效的同时，降低巷道掘进率，减少煤柱损失，提高资源

9、回收率；充分采动有利于地表下沉。掘进机的的检修方面，防止液压油的污染，给液压系统造成堵塞、泄露，加油方式改为吸式。装载机构用三爪转盘，单独逐个马达带动。为解决液压油的起热现象，在掘进机的油箱内加装冷却器。各油缸的外露部分及液压件应加防护装置。第一章 采煤机的分类与应用1.1 采煤机的分类1.1.1 锯削式采煤机即截煤机，靠安装在循环运动的截链上的截齿深入煤壁截煤。1.1.2刨削式采煤机即刨煤机，靠刨刀的往复运动刨削破煤。 1.1.3钻削式采煤机 钻头边缘的刀齿钻入煤体，由钻头中部的破煤刀齿将中部的煤体破碎。 链式采煤机割煤机，截煤机，链式割煤机，链式截煤机，掏槽机，小型煤机用途本机使用于一般中

10、、小型矿井下缓倾薄煤层极薄复合煤层采煤工作面开切底槽，达到掏槽落煤的作用。适用范围本机可在周围环境空气的甲烷、煤灰、硫化氢、二氧化碳等含量不超过煤矿安全规程所规定的安全含量的矿井中使用。本机使用于复杂煤层的开采，可在采高0.30米以上工作面开切底槽之用。 适宜截煤层硬度f4工作面。适宜沿煤壁底板倾斜角度a25工作面。特点体积小、重量轻，噪音小、防尘效果好，使用安全可靠。 电器部分具有一定的防爆性能，电机冷却方式为水冷。 本机比较手工采煤能提高煤块率，节省开采时间，是开采极薄复合煤层代人工掏槽落煤的设备。基本参数调整方式 手动、脉动、无极调速 工作方式 沿煤壁来回、左右作业 牵引方式 刚丝绳内牵

11、引 电机型号 ybk2160l4 牵引速度 0920mm/min 电机功率 15kw 截槽深度 800900 mm 额定电压 380v/660v 截链线速度 1900mm/s 外型尺寸 1800390280mm 绳筒容量 20000mm 钢丝绳规格 637（10.5mm） 牵引力 15.33kn 整机重量 7502kg 牵引功率 5kw 截割功率 10kw 冷却方式 水冷 空载下放速度 4018mm/min 冷却方式 螺旋水道内冷 工作方式 沿煤壁来回，左右工作 防尘方式 冷却水截煤部防尘 润滑方式 连续无压润滑1.1.4铣削式采煤机靠滚筒上的截齿旋转铣削破煤。20世纪初开始应用截煤机；40年

12、代出现了深截式联合采煤机；50年代初期出现了浅截式滚筒采煤机，生产能力和对顶板的适应性都有很大提高，60年代研制成双滚筒采煤机，使生产情况得到进一步改善。中国在1949年以前很少用机械采煤。50年代开始使用截煤机和深截式联合采煤机，60年代开始使用浅截式滚筒采煤机，70年代初在一些矿区开始使用浅截式双滚筒采煤机，机采产量不断提高。70年代以来，采煤机不断改进，如采用大功率水冷电机来提高生产能力，开采厚度较大的坚硬煤层；采用粗齿滚筒提高块煤率；采用无链牵引减少机械事故并适应长工作面多台采煤机同时作业等。编辑本段采煤机常见故障与维修，由于采煤机是以旋转工作机构破煤，运行环境较为恶劣，受力较大，常会

13、出现传动部位零部件的机械磨损，如采煤机伸缩筒轴承位磨损、采煤机减速机箱体内孔轴承室磨损、采煤机铰接销孔冲击磨损、采煤机滚筒煤截齿齿座内孔磨损等。出现上述问题后，企业传统解决办法是补焊或刷镀后机加工修复，但两者均存在一定弊端：补焊高温产生的热应力无法完全消除，易造成材质损伤，导致部件出现弯曲或断裂；而电刷镀受涂层厚度限制，容易剥落，且以上两种方法都是用金属修复金属，无法改变“硬对硬”的配合关系，在各力综合作用下，仍会造成再次磨损。当代西方国家针对以上问题多使用高分子复合材料的修复方法，而应用较多的有美嘉华技术体系，其具有超强的粘着力，优异的抗压强度等综合性能，可免拆卸免机加工。既无补焊热应力影响

14、，修复厚度也不受限制，同时产品所具有的金属材料不具备的退让性，可吸收设备的冲击震动，避免再次磨损的可能，并大大延长设备部件的使用寿命，为企业节省大量的停机时间。在国内针对采煤机故障的维修中，也逐步取代了传统的维修方法。结构整机由牵引部、电动机、（专用防爆水冷式电机）、截煤部连接组成。效果使用本机完成机械掏槽作业，改变采煤工作面采用手工掏槽作业的落后工艺，减轻工人劳工生产率，与炮采工艺相比改善了采煤工人的劳动安全生产条件，确保采煤工作面正规循环作业，增加块煤率，为薄煤层机械化采煤提供了一种使用装备。靠滚筒上的截齿旋转铣削破煤。20世纪初开始应用截煤机；40年代出现了深截式联合采煤机；50年代初期

15、出现了浅截式滚筒采煤机，生产能力和对顶板的适应性都有很大提高，60年代研制成双滚筒采煤机，使生产情况得到进一步改善。中国在1949年以前很少用机械采煤。50年代开始使用截煤机和深截式联合采煤机，60年代开始使用浅截式滚筒采煤机，70年代初在一些矿区开始使用浅截式双滚筒采煤机，机采产量不断提高。70年代以来，采煤机不断改进，如采用大功率水冷电机来提高生产能力，开采厚度较大的坚硬煤层；采用粗齿滚筒提高块煤率；采用无链牵引减少机械事故并适应长工作面多台采煤机同时作业等。编辑本段采煤机常见故障与维修。由于采煤机是以旋转工作机构破煤，运行环境较为恶劣，受力较大，常会出现传动部位零部件的机械磨损，如采煤机

16、伸缩筒轴承位磨损、采煤机减速机箱体内孔轴承室磨损、采煤机铰接销孔冲击磨损、采煤机滚筒煤截齿齿座内孔磨损等。出现上述问题后，企业传统解决办法是补焊或刷镀后机加工修复，但两者均存在一定弊端：补焊高温产生的热应力无法完全消除，易造成材质损伤，导致部件出现弯曲或断裂；而电刷镀受涂层厚度限制，容易剥落，且以上两种方法都是用金属修复金属，无法改变“硬对硬”的配合关系，在各力综合作用下，仍会造成再次磨损。当代西方国家针对以上问题多使用高分子复合材料的修复方法，而应用较多的有美嘉华技术体系，其具有超强的粘着力，优异的抗压强度等综合性能，可免拆卸免机加工。既无补焊热应力影响，修复厚度也不受限制，同时产品所具有的

17、金属材料不具备的退让性，可吸收设备的冲击震动，避免再次磨损的可能，并大大延长设备部件的使用寿命，为企业节省大量的停机时间。在国内针对采煤机故障的维修中，也逐步取代了传统的维修方法。截煤机机械化掏槽的机器，用以增加爆破自由面，提高爆破效率，有圆盘式、截杆式和截链式三种。钢丝绳两端分别固定在锚柱和截煤机的绳筒上。工作时绳筒转动，将截煤机拉向前进，速度为0.251.1m/min。牵引钢丝绳长25m，每前进2025m需移置锚柱。截煤机不能直接落煤，在工作面上需增加爆破落煤的工序，已被滚筒采煤机代替。编辑本段滚筒采煤机。一种铣削式浅截深采煤机，由截割部分、牵引部分和动力部分组成。截割部分包括工作机构和减

18、速器，牵引部分包括行走机构（链轮、牵引链及其拉紧装置）和液压传动装置，动力部分包括电动机和电气控制箱。另外，还有辅助装置，包括底托架、电缆架、喷雾装置和信号照明等设备。滚筒采煤机适于在煤层厚度变化小、无夹石、地质构造简单、煤层倾角 15以下、顶板易于管理的条件下使用。倾角较大时，需装防滑装置。滚筒采煤机骑在可弯曲刮板输送机上工作，沿工作面往返运行。螺旋式滚筒上装有按一定规律排列的截齿。滚筒转动时，截齿按一定顺序在煤体上先后截出很多沟槽，使沟槽之间的煤体破落，通过滚筒旋叶和弧形挡煤板装入输送机。滚筒直径为测量到截齿齿尖的截割直径，各制造厂有各种不同的系列，根据采高选定。滚筒宽度相当于截深，有0.

19、6、0.8、1.0、1.2m等几种规格。 滚筒采煤机分单滚筒和双滚筒两种：1) 单滚筒采煤机进刀方式有三种：先进刀后移机头，一般采用斜切进刀，这种方式简单易行，进刀时间长；先移机头后进刀，能充分利用工时，但开缺口工作量大；进刀同时移机头，进刀简单，时间短，但需强力推移输送机的设备。 割煤方式有两种：单向采煤，采煤机上行进一刀割煤，下行装煤。优点是能充分利用机器装煤，效率高，但工作面割一刀时间长，顶板悬露时间长，一般适用于顶板稳定、采高较大、装余煤量大的煤层。双向采煤，往返各进一刀。优点是能提高工时利用率，工作面生产能力大，支护顶板及时，工序紧凑，但采高大时清浮煤工作量大。2) 双滚筒采煤机一次

20、采全厚，采煤机两端各有一个滚筒。前滚筒在上割顶煤，后滚筒在下割底煤。两滚筒一般相背旋转，司机左侧滚筒用左螺旋，司机右侧滚筒用右螺旋。也可相向旋转，司机左侧滚筒用右螺旋，司机右侧滚筒用左螺旋。一般采用双向采煤，先进刀后移机头的斜切进刀方式；也可采用进刀同时移机头的正切进刀方式。编辑本段刨煤机。一种刨削式浅截深采煤机。刨煤机有两种：动力刨煤机，靠刨刀对煤体冲击破煤，存在问题较多，至今仍在研究中；静力刨煤机，靠刨刀对煤体静压力破煤，分拖钩式、刮斗式和滑行式三种。中国目前多用拖钩式刨煤机，习称煤刨，由安装刀架的刨体和左右撑板组成，刨刀对称地分布在刨体上。为保证刨煤时煤刨稳定，应将煤刨底盘压在输送机溜槽

21、下面。煤刨用锚链牵引，沿工作面往复运动落煤，一次刨深50125mm。刨速大于输送机链速的刨煤机，叫快速刨煤机。刨煤机宜用于顶底板稳定、煤质较软、地质构造简单的薄煤层和中厚煤层。编辑本段行业情况发展企业近年来，我国采煤机械产业发展迅猛，截止2010年全国采煤机械生产企业已多达24家，产销量约800多台，产能达到1500台左右。从国内煤机竞争态势来看，我国煤机制造企业受计划经济时代影响发展缓慢，不仅技术水平较低，而且产品单一。虽然近年技术提升很快，但是与国外煤机巨头相比，我国煤机装备整机的可靠性和稳定性仍然不强，缺乏行业的顶尖品牌，在资金实力和技术研发能力上与国际先进水平还有一段差距，在露天煤矿采

22、掘设备的生产方面与国外差距较大，大而不强是我国煤机行业当前的真实写照。1.2 综采机的选型1.2.1 选型原则 综掘机械各配套设备，必须适应与满足快速掘进的需要，综掘设备的协调性以保证工作面快速推进的需求，参照国内外高产高效工作面辅助系统生产能力的设计，应以工作面生产能力的1.2倍为基数。综掘机械的研制与选型，以提高设备的可行性为主，但也要注意其技术的先进性。总体设备应考虑现有的定型设备。综掘机就成套设备应满足快速掘进工艺的要求。1.2.2 掘进机的技术要求 掘进机的支护系统与切割系统互不干涉。刮扳机与装载机构分开控制，避免装载机构和刮板运输负荷过大造成死机现象，锚杆动力源与主油泵电源，实现单

23、元设计。装载机载液压锚杆机，掘出顶板即可及时支护，实现既打顶锚杆又能打帮锚杆，迎头最小支护间距为200mm的综合掘进机械。相互干涉。各抗磨液压油污染造成操纵阀堵塞，调锚杆动力源与高和牵引系统易出故障。 掘进机的的检修方面，防止液压油的污染，给液压系统造成堵塞、泄露，加油方式改为吸式。装载机构用三爪转盘，单独逐个马达带动。为解决液压油的起热现象，在掘进机的油箱内加装冷却器。各油缸的外露部分及液压件应加防护装置。电器方面，具有回路多，控制容量大，易维护。保护和显示融为一体，全自动故障诊断和作检测、过流、过载、断相、互不平衡、漏电、闭锁、过压和先导误动作的控制系统， 可显示控制电机负荷、运行状态、故

24、障情况、启动器系统自控和主控箱温度等，便于检修和查找处理问题。掘进机的使用，带伸缩切割头，便于挑顶、刷帮和挖柱窝，在同样的条件下可以多进一个循环，提高调动机器的灵活性。随机配套的铲煤板宽度一般为2.8m、2.5m，为适应掘进巷道宽度2.8m、3.2m、3.6m、3.8m、4.2m的一次性全断面掘进，加装副铲板，有利于减少移机次数。为保证工作面综合防尘效果，配置除尘风机。安全方面：必须有预警报信装置和照明，可安装机载式瓦斯断电仪，具有内外喷雾，掘进机两侧必须有急停按钮等安全设施。1.2.3 综掘机效率根据以上分析及资料提供的数据，掘进断面为9-15m2左右，综掘机械的配套实现了双动力源（风动工具

25、、液压工具），运输采用双面运输胶带机，可以减少工人的劳动强度，支护材料可以机械运输，购置半煤岩掘进机，以至于工作面的夹矸和遇到小构造而影响掘进。可以实现支护、掘进 一体化，一次性全断面快速掘进，提高工效。如果实现掘进机械钻井、截割、装运、降尘、支护一体化，就能够加快掘进进尺，实现快速掘进的目的，已达到矿井安全生产的需要，确保全矿各项经济技术指标的完成，实现高产高效。1.3 综采设备配套使用中出现的问题及改进建议。1.3.1 设备使用情况由于 设计和使用方面的原因，在实际应用中常出现以下方面的问题ZY3600-15.5/3.5液压支架护帮千斤顶耳座开焊；护帮连杆销弯曲、切断；没有底侧护，支架调向

26、和倾斜彩面排架困难，运输机上窜下滑难控制，推移连杆磨损严重；三角煤不能得到有效解决，采面两端不能自开切口；ZY3600-15.5/3.5液压支架的前梁+收回护帮后的整体厚度与采煤机星头（1.6m滚筒时）相互干涉；采煤机行星头与运输机铲煤板（高276mm）相互干涉；抗磨液压油污染造成操纵阀堵塞，调高和牵引系统易出故障；运输机过渡槽过二节的连接螺栓断，连接耳座开焊。1.3.2 原因分析（1） 设计方面运输机。运输机的机头架与过渡槽的过一过二是用螺栓连接，形成一个钢性整体。运输机中的部槽与底板有一定的空间，机头的卸载高度为850mm，留有三角煤，中部槽+煤机导轨整体高度为276mm。液压支架。ZY3

27、600-15.5/3.5液压支架的大立柱及各千斤顶的工作阻力均是36.69Mpa（即安全阀的开启压力），没有底侧护，前梁和护帮（全部收回）的总厚度太厚，护帮板、伸缩前梁与推移千斤顶没有实现连动。采煤机 MG-360W采煤机的行星头太大，煤机的加油方式是人工加油。（2） 配套方面 ZY3600-155 5液压支架的前梁与采煤机行星头 (1.6m 滚筒) 相互干涉，滞后支架不能实现超前移架。机头卸载高度过高（850mm），过度槽不落底采煤机的滚筒切不透三角煤，造成采面两端不能自开切口。MC-360W采煤机配套的原RYBNIK-80P运输机的中部槽宽度是750mm，该设备与SGZ-764/320运输

28、机配套，煤机行星头与运输机的铲煤板间隙过小，跟机推溜时，煤机的行星头与运输机的铲煤板相互干涉，造成煤机行星头磨损和割铲煤板。（3） 使用方面采煤机用的是镐型截齿（U92）割底板，底板出现凸凹状态，铲煤板和挡煤板将其抬起，使铲煤板扎底，造成中部槽变形。ZY3600-15.5/3.5液压支架进回液高压胶管长（2.2m），移架时常挤断。煤机的加油、检修措施不力，造成抗磨液压油污染，操纵阀堵塞，牵引力系统出故障。护帮千斤顶的拉力146KN（工作阻力36.69Mpa）和推力288KN（工作阻力36.69Mpa），支架操作工在移架时，护帮板收不到位或忘记收回，造成连杆销弯曲、断裂。机头（尾）架和过渡槽是一

29、个刚性整体，三架液压支架推移，不能够保证同步，产生过渡槽连接耳座开焊、螺栓剪断。支架工操作时，没有按照正规程序操作，支架出现了支护之大忌，高射炮、拉弓，出现构造时，前梁顶梁不能与顶板保持平行支护，造成整架受力不均，加上各千斤顶安全阀的开启压力都是36.69Mpa千斤顶窜液、结构件疲劳。跟机推溜造成采煤机摇臂行星头磨损严重及铲煤板割坏。1.3.3 改进措施（1） 设备改进煤机的加油方式改为自吸式加油，增加一套1.5KW自吸泵；护帮板、伸缩前梁与推移千斤顶实现互动。移架时，护帮板、伸缩前梁收回，推溜时，护帮板、伸缩梁打开；ZY3600-15.5/3.5液压支架护帮千斤顶安全阀开启压力重新核定为31

30、.5Mpa，改为钢性较强的护帮连杆销轴更换使用；运输机的过渡槽有两节改成一节，连接方式改为哑铃销连接，最佳方案是过渡槽落底，卸载高度在726mm；液压支架四联杆底部增加一套侧推装置。（2）采取措施煤机的加油搭成布棚，增加虑网；煤机滚筒不割底板，减轻铲煤板的负荷，推溜困难时，停止工作查看原因，解决问题后推溜；液压支架进回液高压胶管适当吊起加以保护，移架时，无特殊情况采取滞后支护，煤机后18m推溜；机头（尾）架和过渡槽是一个刚性整体，三架液压支架保证同步推溜；加强培训，煤机司机、支架操作工尽快掌握“四懂四会”熟练操作规程。1.4 本章小结综采、综掘是现代化高效矿井的标志，可行性强、高性能的综机设备

31、是安全生产、经营管理、提高经济效益的根本，综机设备的选型、设计、配套、使用和科学的管理是顺利完成各项经济指标的保证。新设备ZY360D-15.5/3.5液压支架、SGZ-7641/320运输机、MG-360W采煤机投入使用，要善于发现问题，积极分析问题, 提出解决问题的办法和改进意见，采取有效的措施, 就可避免制约安全生产的现象，以发挥综采设备之潜能，实现综采工作面的高产高效。第二章 煤矿采掘机械电气控制方法与技术2.1 电源系统原理700系列电牵引采煤机采用双回路供电，供电电压为1140V。1回路给左截割电机，油泵电机和控制变压器供电；回路给右截割电机，牵引变压器和辅控变压器供电。牵引系统由

32、牵引变压器供电（1T）控制电源由控制变压器供电（2T）辅助电源由辅助变压器供电（3T）1.牵引系统是由2顺槽开关经1T变压器，把1140V变成400V。从高压箱送出经牵电装置作为变频器的电源。2.控制电源控制电源是由1顺槽开关，经2T变压器把1140V变成220V和100V。由高压箱送出到控制箱的控制电源单元，由控制电源单元变换成各种控制电压。24V直流开关电源，供给摇臂升降电磁阀；同时把24V开关电源电压换成12V，5V电源，供继电气，检测用电源以及工控机电源。本安电源装置获得220V输入电压，变换成5V本安电源，供给端头站用。3辅助电源辅助电源由400V的牵引电源经3T变压器变换成220V

33、电源，供给除湿装置和风机，同时还作为牵电装置控制电源。先导控制回路和运输闭锁回路如图1.4所示。1W，2W分别是顺槽开关箱送来的供电电缆，其中控制芯线，1E，1P及2E，2P是采煤机先导控制回路。B1，B2是运输机在采煤机的闭锁回路。SB1是顺槽开关的先导启动按钮，KA1是控制系统自保继电器（兼故障跳闸），SB3是采煤机主回路供电停止按钮SD2是2顺槽开关先导启动按钮，KA2是控制系统，自保继电器（兼故障跳闸）。SB4是采煤机先导试验按钮，SB5是采煤机对运输机闭锁按钮2.2 电牵引采煤机控制系统2.2.1 采煤机高压箱高压箱位置位于主机架中央，它可以在采空侧方便的推入和抽出。主要功能是完成采

34、煤机的电源引入和电源分配。高压箱内设有两个高压隔离开关，牵引变压器，控制变压器，霍尔电流互感器，及一些辅助器件。高压箱电气控制系统如图2.1所示。 结构高压箱分为两个腔体，从采空侧看，箱体左边连线的腔，右边的是隔爆腔。它们之间通过十八个1140V单芯过墙端线及两个十三芯过线组来联系。在接线腔中用于进出线的喇叭口共有十个，进线的两个大喇叭口在采空侧，分别引人1W，2W电缆。出线的四个大喇叭口和四个小喇叭口在煤壁侧，分别引出W1，W2，W3，W6，W7电缆。接线腔上部开盖，腔内设有一个接线端子排用于控制和监测电缆的接线；腔内底部有一接地螺栓，用于进出线电缆的接地连接。隔爆腔共有两个盖板，上盖板主要

35、是安装牵引变压器时打开，便于接线和安装。前盖板主要是安装和调整隔离开关及一些电气附件方便所用。高压箱在采煤机上，只能打开前盖板，上盖板由机身框架所盖不能打开。2.2.2高压箱内部元件功能及参数1、隔离开关（1QF，2QF）高压箱内设有两台隔离开关，一台给左截割电机，油泵电机以及控制变压器供电；另一台给右截割电机和牵引变压器供电。隔离开关的触头装有消弧装置，在特殊情况下，可带负荷切断电源。一般情况下，需检查故障或检修采煤机时，应打开隔离开关，以防误动作。设备在井下闲置几天不用时，应拉下隔离开关。型号 YBC400额定电压 1140V额定电流 400A分断能力 2000A电气寿命 300次机械寿命

36、 2500次2、牵引变压器（1T）高压箱内设有一台牵引变压器，是给控制箱中变频器及辅助设备供电源。其参数如下。型号 特制专用额定容量 110KVA额定输入 AC1140V/50HZ额定输出 AC400V/50HZ绝缘等级 F级相数 三相连接方式 Y/Y10结构特征 干式真空环氧树脂浇铸冷却方式 型号 采用高压箱底板水套冷却3、控制变压器（2T）高压箱内设有控制变压器一台，是给采煤机监控系统提供交流控制电压，参数如下：特制专用额定容量 500VA额定输入 AC1140V/50HZ额定输出 AC220V/100V/50HZ绝缘等级 F级结构特征 干式真空环氧树脂浇铸4、霍尔电流互感器（T1,T2）

37、高压箱内设有霍尔电流互感器两个，是为检测左右截割机电而设置的。其参数如下：型号额定电流 300A测量范围 0300A线性度 1绝缘电压 2.5KV电源电压 15V输出电压 05V5、双极自动开关（3QF）高压箱内设有双极自动开关，是控制变压器输出的电压经自动开关送到控制箱起过流和短路保护作用。型号额定电压 500V额定电流 5A脱扣电流 40 A绝缘电压 2.5KV电气寿命 2000次6、冷却风机高压箱内设有一台冷却风机，是给高压箱内提供循环风，而达到箱内热空气的冷却，风机参数如下。型号 LS101A额定电压 AC 200V额定电流 0.2A工作方式 连续7、高压熔断器（FU1,FU2）高压箱

38、内设有两个高压熔断器，是控制变压器初级进线保护而设置的。 采煤机控制箱 控制箱位于主机架中央，它可以在采空侧方便的推入和抽出，主要功能是完成采煤机的控制和监测。控制箱内设有控制装置，牵电装置，变频装置及一些辅助设备。从高压箱送来的400V电源（W6），通过控制箱的牵引装置在送给变频器，实现采煤机的牵引；同时把400V经辅控变频器（3T）供给控制箱内的辅助用电设备。从高压箱送来的220V控制电源经自动开关（4QF）送给直流电源装置和本安电源装置，产生24V开关电源和5V本安电源。监测信号，由有关设备进入到控制箱，实现整机控制。 控制箱结构 控制箱分为两个腔体，从采空侧看箱体左边连接线的是接线腔，

39、右边是安装各种控制设备的防暴控制腔。它们之间通过六个400V单芯过墙端线和五个过线组为联系，其中一个过线组用于本安回路。 在接线腔中用于进出线的喇叭口共有九个，三个大喇叭，六个小喇叭口。一个大喇叭口引入W6电缆，作为左，右牵引电机电缆。六个小喇叭口中，其一引入W7作为高压箱送过来的各种信号电缆；其二是两个小喇叭口引出W8,W9电缆，到左右端头站；其三是一个喇叭口引出W10电缆到防暴分线盒。 接线腔上部开盖，腔内设有两个接线端子排用于控制和监测电缆的接线；腔内底部有一接地螺栓，用于进出线电缆的接地连接。 隔爆腔共有三个盖板，上盖板主要是为安装牵电装置，除湿装置和变频设备方便之用。前盖板有两块，分

40、为左前盖板和右前盖板，如图2.5所示。左前装板上有十六个操作按钮机构，其中一个是自锁机构，作为运输机闭锁之用。其余都为自复位方式，这些按钮的功能见图2.5中的说明。右前盖板上有四个显示窗口，分别是监控系统显示、功能指示、温控指示和变频装置运行状态指示。2.3 MG650_1620_D型电牵引采煤机2.3.1 概述MG650/1620-WD型交流电牵引采煤机是为实现煤矿高产高效而开发研制的新型双滚筒采煤机。该机电气系统主要特点有： 电牵引系统采用主从式的“一拖一”结构，即两台变频器分别拖动两台牵引电机的工作方式； 采用以DSP为核心的专用计算机控制系统和模块化的设计，体现了先进的设计理念； 系统

41、采用了先进的信号传输及通讯技术，以网络形式连接，便于扩展系统性能。数字信号的传递方式提高了数据的可靠性和准确性； 安装大量的传感器，可对系统状况进行较全面的监视； 采用大屏幕液晶显示器，人机界面友好，提供全中文显示界面，系统参数显示全面准确； 具有运行状态及参数故障记忆功能，有助于分析查找系统故障原因，电控系统具备较强的故障自诊断能力； 具有开机语音报警及瓦斯超限、故障报警，防止意外事故发生。真人语音提示内容丰富，故障和状态播报准确； 具备远程通讯监控与支架电液控制、三机联动扩展能力（注：该功能组件为非标准配置，用户需要单独订购）； 具备记忆截割功能扩展能力（注：该功能组件为非标准配置，用户需

42、要单独订购）。 执行标准GB3836.14-2000 爆炸性气体环境用防爆电气设备Q/TDS-1-010-2006 MG650/1620-WD型交流电牵引采煤机适应环境：海拔高度不超过2000m；周围环境温度不高于+40，不低于-5；在无破坏绝缘的气体或蒸汽的环境中；在有瓦斯和爆炸性混合物的矿井中；采取防滴水措施的地方；污染等级：3级安装类别：类。主要技术参数输入电源 3300V，50Hz额定电流 350A防爆型式 ExdibI截割电机 2650kW，3300V破碎机电机 100kW，3300V泵电机 40kW，3300V牵引电机 290kW，380V2.3.2 采煤机电气系统组成采煤机电气系

43、统主要由电气控制箱（ZJT-350/3300C）、截割电机、牵引电机、破碎电机、泵电机及各种操作控制装置组成。整个电气系统的操作控制由一套名为TDECS的控制系统实现，它是一种采用网络分布式结构的嵌入式计算机控制系统。电控箱电控箱位于采煤机的中部，是采煤机整体构件的一部分。电控箱内部又分成变压器腔、高压电气腔、计算机控制腔、变频器腔、和接线腔等几部分，用于布置高压电机控制装置、牵引变压器变频器、操作与保护控制、状态监视显示、电源配置及连线、分线等功能。如附图1所示。牵引变压器腔内布置有一台3300V/400V的牵引降压变压器，腔体壁上有冷却水道，用以降低变压器工作温升。变压器腔后部与高压腔直接

44、相通，用于通过内部牵引动力电源。高压电气腔靠采空区侧开前盖，接线腔靠煤壁侧开盖。电气腔内装有3300V输入电源的隔离开关（一般情况下不允许带负荷通断），控制左右截割电机、破碎电机和泵电机用的四个高压真空接触器，检测各电机电流和牵引变压器电流的电流互感器，电机电流保护模块，电机启动控制模块和各电机的漏电闭锁单元等。前盖装有隔离开关手把、各电机控制操作按钮。前盖的上部还装有一块小盖板，其上装有观察窗，打开这块小盖板，就可检查控制回路的保险丝等。计算机控制腔内安装有构成TDECS控制系统的专用的嵌入式控制计算机、大屏幕液晶显示单元、通讯模块、无线电遥控接收模块和各类控制电源等模块。前盖板上有宽大的显

45、示窗和煤机牵引控制操作按钮。变频器腔内安装有两台分别向左右牵引电机供电的变频器、外围控制电路以及四象限回馈单元（或两象限能耗制动用的制动单元和电阻器）等。各腔之间的连线主要在接线腔内完成，高压腔与计算机腔间的隔墙上也有隔爆型过线组可直接相连。接线腔左右两侧共装有25个喇叭口，高压箱送入的3300V电源线、左右牵引电机的连线均由此出入，其余的小喇叭口分别用于连接端头控制站，传感器，分线盒，无线电遥控接收天线等。组合控制箱电气原理图见附图3。 TDECS控制系统的简介TDECS控制系统是天地科技专为采煤机应用开发的一套采用分布式结构的嵌入式电气控制系统。其底层通信网络是以两条CAN总线为骨干，运行多协议的RS485为分支的高度灵活的结构。TDECS控制系统的基本设计思路是采用分布式结构，按功能将控制系统划分为多个相对独立的部分，各部分之间以高性能串行通信线路相连。这种设计方式将各部分传感器信息就近处理后集中传送，大大减少了弱信号的长距离传输，也减少了系统连接电缆的数量。各部分功能大都由专用处理器协助完成或者是独立完成，最后传送给主控制器是运算处理后的结果，这不仅减轻主控制器和其它节点的负担，还有效地减少中间过程数据在通信线路上的传输，减轻了对通信容量的要求。主要的分布式模块均采用专用DSP控制器为核心设计，具有较高性能。下面分