《礦山電控》PPT課件.ppt

情景八煤礦井下采掘設(shè)備電氣控制任務(wù)二電牽引采煤機(jī)的電氣控制 礦山機(jī)電專(zhuān)業(yè)系列教材理工分社 出版社 知識(shí)點(diǎn)及目標(biāo)電氣系統(tǒng)組成 功能 控制原理 性能特點(diǎn) 電牽引與液壓牽引的主要區(qū)別 能力點(diǎn)及目標(biāo)電牽引采煤機(jī)使用調(diào)節(jié)操作方法和維護(hù)方法 任務(wù)描述電牽引采煤機(jī)以其優(yōu)越的性能在綜合機(jī)械化采煤系統(tǒng)中得到推廣應(yīng)用 是目前綜采采煤機(jī)的主流設(shè)備 通過(guò)學(xué)習(xí)掌握其結(jié)構(gòu) 性能和使用方法 對(duì)工作面生產(chǎn)管理具有及其重要的意義 任務(wù)分析本任務(wù)介紹電牽引采煤機(jī)的結(jié)構(gòu) 功能 控制原理 使用方法和維護(hù)檢修管理方法等知識(shí)和技能 一 采煤機(jī)電牽引概述 一 采煤機(jī)要求的牽引特性1 牽引電動(dòng)機(jī)的恒牽引力 恒功率特性采煤機(jī)在割煤中由牽引系統(tǒng)驅(qū)動(dòng) 在傾斜的工作面上行時(shí) 牽引力須克服采煤機(jī)與刮板輸送機(jī)之間的摩擦阻力 工作面傾斜時(shí)采煤機(jī)自身重量產(chǎn)生的下滑力和采煤機(jī)滾筒割煤時(shí)的阻力等三個(gè)阻力 在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中 三個(gè)阻力將隨著設(shè)備安裝 巷道傾角 煤質(zhì)硬度等條件變化 要求采煤機(jī)的牽引力隨之變化 使采煤機(jī)既能充分利用 又不至于過(guò)載損壞 采煤機(jī)的牽引特性一般按牽引速度范圍分為恒牽引力矩和恒功率兩個(gè)階段 1 恒牽引力矩階段采煤機(jī)在割煤階段 滾筒與煤壁接觸 阻力較大 牽引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n從零到額定轉(zhuǎn)速ne 為充分發(fā)揮采煤機(jī)的牽引力但又不致?lián)p壞 要求采煤機(jī)恒定在允許的最大牽引力矩M下工作 故稱(chēng)為恒牽引力矩階段 電動(dòng)機(jī)的力矩M與功率P的關(guān)系為 M 9550P n牽引力矩M一定時(shí) 功率P與轉(zhuǎn)速n成正比 為一條斜線 如圖8 5所示 圖8 5轉(zhuǎn)矩 功率 轉(zhuǎn)速關(guān)系曲線 2 恒功率階段在調(diào)動(dòng)階段 滾筒與煤壁不接觸 此時(shí)沒(méi)有切割阻力 所需牽引力較小 要求牽引速度較高 牽引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)膎e至最大轉(zhuǎn)速nm 調(diào)動(dòng)轉(zhuǎn)速 為了充分利用電動(dòng)機(jī)的功率 采煤機(jī)恒定在允許的最大輸出功率Pm下工作 故稱(chēng)為恒功率階段 由公式M 9550P n可知 功率Pm一定時(shí) 牽引力矩M與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n成反比 為一條雙曲線 如圖8 5所示 2 牽引電動(dòng)機(jī)的四象限特性采煤機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中需要兩個(gè)方向運(yùn)行 以一個(gè)方向的速度為正 相反方向則為負(fù) 一般采煤機(jī)是在牽引力作用下才能前進(jìn) 當(dāng)采煤機(jī)沿傾斜工作面向下坡方向調(diào)動(dòng)時(shí) 由于滾筒不與煤壁和底板接觸 截割阻力為零 且下滑力與采煤機(jī)運(yùn)行方向相同 由阻力變?yōu)闋恳?如果輸送機(jī)傾斜角度大于某一值 下滑力大于摩擦阻力 采煤機(jī)就可能自行下滑 如果沒(méi)有有效的制動(dòng)力 下滑速度會(huì)越來(lái)越快 造成重大事故 這種情況下要求電牽引系統(tǒng)提供與采煤機(jī)運(yùn)行方向相反的制動(dòng)力 即將電牽引力變?yōu)橹苿?dòng)力 使采煤機(jī)按司機(jī)的愿望以要求的速度安全下放 綜上所述 采煤機(jī)的牽引系統(tǒng)除要求能兩個(gè)方向牽引外 還要做到既能提供與采煤機(jī)運(yùn)行方向一致的牽引力 又能提供與采煤機(jī)運(yùn)行方向相反的制動(dòng)力 這就是四象限牽引特性 如圖8 6所示 第一 二象限v 0 采煤機(jī)正向運(yùn)行 第三 四象限v 0 采煤機(jī)反向運(yùn)行 第一 三象限牽引力F與運(yùn)動(dòng)方向v相同 牽引系統(tǒng)提供牽引力 第二 四象限牽引力F與運(yùn)動(dòng)方向v相反 牽引系統(tǒng)提供制動(dòng)力 圖8 6四象限運(yùn)行特性 3 截割電動(dòng)機(jī)的恒功率調(diào)節(jié)特性采煤機(jī)截割電動(dòng)機(jī)的負(fù)載大小與煤層硬度 煤層夾矸厚度 夾矸硬度 采高和牽引速度等有關(guān) 這些因素對(duì)截割電動(dòng)機(jī)負(fù)載的影響都可通過(guò)調(diào)節(jié)牽引速度來(lái)補(bǔ)償 在割煤過(guò)程中 采煤機(jī)的牽引速度越快 生產(chǎn)率越高 但截割電動(dòng)機(jī)的負(fù)載也越重 如牽引速度過(guò)高 就有可能使截割電動(dòng)機(jī)過(guò)載 因此 需要根據(jù)截割電動(dòng)機(jī)的負(fù)載情況隨時(shí)調(diào)節(jié)牽引速度 這種自動(dòng)調(diào)節(jié)牽引速度 使截割電動(dòng)機(jī)的負(fù)載恒定在額定功率的性能稱(chēng)為恒功率調(diào)節(jié)特性 二 采煤機(jī)電牽引的特點(diǎn)1 具有良好的牽引特性 可以對(duì)采煤機(jī)提供足夠的牽引力 使機(jī)器克服阻力移動(dòng)并能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速和恒功率調(diào)速 滿足采煤機(jī)運(yùn)行的任何速度要求 2 實(shí)現(xiàn)四象限牽引控制 可用于傾角較大的工作面 牽引電動(dòng)機(jī)軸端裝有停機(jī)時(shí)防止采煤機(jī)下滑的制動(dòng)器 其設(shè)計(jì)制動(dòng)力矩為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的1 6 2 0倍 也可以在機(jī)器下滑時(shí)進(jìn)行電氣制動(dòng) 所以電牽引采煤機(jī)可用在40 50 傾角的煤層 而不需要其他防滑裝置 3 采用可編程控制器和傳感器 反應(yīng)靈敏 可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié) 可編程控制系統(tǒng)能將各種信號(hào)快速傳遞到相應(yīng)的調(diào)節(jié)器中 及時(shí)調(diào)整各種參數(shù) 防止采煤機(jī)超載 例如 當(dāng)截割部電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí) 控制系統(tǒng)能立即檢測(cè)并發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào) 降低牽引速度 當(dāng)截割部電動(dòng)機(jī)突然瞬間過(guò)載超過(guò)規(guī)定值時(shí) 控制系統(tǒng)能夠立即發(fā)出換向指令 使采煤機(jī)自動(dòng)后退 防止?jié)L筒堵轉(zhuǎn)而發(fā)生事故 使?fàn)恳悠椒€(wěn) 安全 4 傳動(dòng)效率高 它直接采用電動(dòng)機(jī)完成采煤機(jī)的牽引 省去了復(fù)雜的液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 具有很高的傳動(dòng)效率 效率可達(dá)95 而液壓牽引要做兩次能量轉(zhuǎn)換 效率僅為65 70 5 牽引部機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 且尺寸小 重量輕 便于維護(hù)檢修 6 各種參數(shù)的檢測(cè) 處理 控制 顯示為單一的電信號(hào) 省去了液壓信號(hào)到機(jī)械信號(hào)再到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié) 系統(tǒng)簡(jiǎn)單 工作可靠 故障率少 維修量小 壽命長(zhǎng) 7 具有完善的控制 檢測(cè) 診斷 顯示系統(tǒng) 能實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)的各種人工控制 遙控及自動(dòng)控制 能對(duì)運(yùn)行中的各種參數(shù)如電流 電壓 速度 溫度 水壓和負(fù)載等情況實(shí)時(shí)檢測(cè) 并控制采煤機(jī)做出相應(yīng)的處理 當(dāng)某些參量超過(guò)允許值時(shí)能發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào) 并進(jìn)行必要的保護(hù) 能對(duì)采煤機(jī)的部件進(jìn)行自檢和故障診斷 能顯示運(yùn)行中各種參量的圖形和數(shù)據(jù) 并可向地面控制中心傳輸 從而為實(shí)現(xiàn)工作面的自動(dòng)化 無(wú)人化控制奠定了基礎(chǔ) 三 電牽引采煤機(jī)的基本電氣結(jié)構(gòu)目前生產(chǎn)電牽引采煤機(jī)的主要國(guó)家有美國(guó) 德國(guó) 英國(guó) 日本 中國(guó)和波蘭等 型號(hào)雖多但電牽引采煤機(jī)的基本電氣結(jié)構(gòu)相同 下面以Electral000系列采煤機(jī)為例分析其電氣系統(tǒng) 圖8 7為Electral000系列電牽引采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1 采煤機(jī)的電機(jī)裝機(jī)數(shù)量及裝機(jī)容量一般電牽引采煤機(jī)裝有2臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī) 分別位于左牽引部和右牽引部的采煤機(jī)機(jī)身內(nèi) 裝有1 2臺(tái)交流液壓泵電動(dòng)機(jī) 為采煤機(jī)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力 對(duì)于雙滾筒采煤機(jī) 裝有2臺(tái)大功率交流截割電動(dòng)機(jī) 分別驅(qū)動(dòng)2個(gè)滾筒 或用1臺(tái)大功率交流截割電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)2個(gè)滾筒 目前國(guó)內(nèi)外使用的電牽引采煤機(jī)一般裝有4 7臺(tái)電動(dòng)機(jī) 裝機(jī)功率500 1965kW 供電等級(jí)分別為950V 1140V 2300V 3300V 2 牽引電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型牽引電動(dòng)機(jī)類(lèi)型有直流電動(dòng)機(jī)牽引和交流電動(dòng)機(jī)牽引兩大類(lèi) 目前兩種方式均有運(yùn)用 二 電氣系統(tǒng)的組成如圖8 7所示 采煤機(jī)的電氣控制系統(tǒng)由電氣控制箱內(nèi)的開(kāi)關(guān)室6 變壓器室7和牽引控制室8組成 開(kāi)關(guān)室又分為左室和右室 左室中主要裝有主斷路器 高低壓熔斷器 控制電路變壓器 先導(dǎo)電路的電阻和二極管元件 串行數(shù)據(jù)接口模塊 過(guò)電流保護(hù)模塊 以及破碎機(jī) 液壓泵 左右截割部等電動(dòng)機(jī)的過(guò)電流檢測(cè)器 切斷電動(dòng)機(jī)的三相電流監(jiān)視器 右室中主要裝有無(wú)線控制器底座 發(fā)光二極管指示陣列 過(guò)電流保護(hù)模塊 負(fù)載電阻 截割電動(dòng)機(jī)監(jiān)視單元 可編程控制單元 繼電器接口板 變壓器室中裝有變壓器 三相電抗器 牽引系統(tǒng)電流檢測(cè)器 牽引控制室中主要裝有勵(lì)磁控制模塊 電樞控制模塊 漏電保護(hù)系統(tǒng)功率電阻 電樞連接器 勵(lì)磁連接器 顯示單元及牽引系統(tǒng)交流熔斷器 三 電氣系統(tǒng)的作用采煤機(jī)的電氣控制系統(tǒng)主回路連接如圖8 8所示 用于實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的電源控制 從圖中可看出 來(lái)自工作面平巷饋電開(kāi)關(guān)中的1140v三相交流電源經(jīng)動(dòng)力電纜接至采煤機(jī)主斷路器的線路側(cè) 線路側(cè)接有可編程控制器控制的三相氖燈R S T 在線電源指示 還接有一臺(tái)單相控制變壓器作為控制線路的電源 主斷路器的負(fù)載側(cè)有兩路出線 一路直接供給左 右截割電動(dòng)機(jī) 另一路分別供給液壓泵電動(dòng)機(jī) 破碎機(jī)電動(dòng)機(jī) 牽引主變壓器 牽引主變壓器將1140v變?yōu)?60v 經(jīng)牽引系統(tǒng)變?yōu)橹绷鞴┙o牽引電動(dòng)機(jī) 圖8 8Electral000系列采煤機(jī)電氣控制系統(tǒng)主回路 控制變壓器二次側(cè)引出的輔助回路電源配電系統(tǒng)如圖8 9所示 用來(lái)向各輔助回路供電 該變壓器有A B C三路輸出 A路為交流230v向1 4 直流電源供電 B路是交流230v向5 6 直流電源及本安電源供電 C路是交流15v向漏電保護(hù)電路供電 圖8 9Electral000系列電牽引采煤機(jī)輔助回路電源配電系統(tǒng) 四 電氣控制和保護(hù)1 采煤機(jī)電源的控制和保護(hù)采煤機(jī)的電源來(lái)自工作面平巷的組合開(kāi)關(guān)或電磁啟動(dòng)器 通常采用先導(dǎo)控制 先導(dǎo)控制并不是在前級(jí)的電源開(kāi)關(guān)上進(jìn)行 而是在遠(yuǎn)離電源開(kāi)關(guān)的采煤機(jī)上進(jìn)行 相當(dāng)于電源開(kāi)關(guān)的一種遠(yuǎn)方控制方式 先導(dǎo)回路如圖8 10所示 圖8 10采煤機(jī)的先導(dǎo)控制回路 2 牽引電動(dòng)機(jī)的控制和保護(hù)牽引系統(tǒng)電氣原理框圖如圖8 11所示 牽引電動(dòng)機(jī)為直流他勵(lì)方式 為了功率平衡 2臺(tái)直流牽引電動(dòng)機(jī)的電樞繞組串聯(lián)后 接于電樞控制模塊的輸出端 兩勵(lì)磁繞組串聯(lián)后接于勵(lì)磁控制模塊輸出端 牽引控制電路分為四個(gè)部分 即電樞控制模塊 勵(lì)磁控制模塊 牽引電動(dòng)機(jī)保護(hù)電路和牽引狀態(tài)顯示電路 它們是采用微處理器為控制核心的自動(dòng)控制系統(tǒng) 以實(shí)現(xiàn)恒牽引力矩特性 恒功率特性 四象限特性 恒功率調(diào)節(jié)特性 圖8 11牽引系統(tǒng)電氣原理框圖 1 牽引系統(tǒng)的控制 3 電動(dòng)機(jī)的保護(hù)1 過(guò)流保護(hù)各電動(dòng)機(jī)都設(shè)有電流檢測(cè)器 檢測(cè)到的電流信號(hào)均送往過(guò)電流保護(hù)模塊 這個(gè)模塊中有兩個(gè)可編程控制器的輸入觸點(diǎn) 一個(gè)為短路電流信號(hào) 另一個(gè)為持續(xù)過(guò)載信號(hào) 當(dāng)其中之一動(dòng)作時(shí) 可編程控制器將斷開(kāi)先導(dǎo)電路 使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn) 還可將檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)饋送到電動(dòng)機(jī)顯示單元 按額定電流百分比顯示電動(dòng)機(jī)實(shí)際電流 2 溫度保護(hù)每個(gè)電動(dòng)機(jī)都設(shè)有溫度檢測(cè)器 溫度檢測(cè)由4個(gè)電阻式溫度檢測(cè)器和2套固定溫度檢測(cè)器組成 4個(gè)電阻式溫度檢測(cè)器分別檢測(cè)電動(dòng)機(jī)定子繞組 冷卻水和2個(gè)軸承的溫度 把檢測(cè)到的信號(hào)不斷地送到電動(dòng)機(jī)顯示單元中 順序顯示出各溫度值 電動(dòng)機(jī)檢測(cè)單元中裝有對(duì)應(yīng)的4個(gè)溫度繼電器 當(dāng)這些信號(hào)值超過(guò)警戒值時(shí) 電動(dòng)機(jī)自動(dòng)降低轉(zhuǎn)速并發(fā)出報(bào)警信號(hào) 超過(guò)最大限制值時(shí) 將自動(dòng)切斷電動(dòng)機(jī)的電源 這就構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的一級(jí)溫度保護(hù) 2套固定溫度檢測(cè)器用來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)定子繞組和冷卻水的溫度 由可編程控制器實(shí)時(shí)處理 當(dāng)溫度超限時(shí)自動(dòng)切斷電源 構(gòu)成了電動(dòng)機(jī)的二級(jí)溫度保護(hù) 能力體現(xiàn)一 采煤機(jī)的操作1 采煤機(jī)電源的合閘與分閘采煤機(jī)電源的合閘與分閘是通過(guò)采煤機(jī)上的主回路斷路器手柄完成的 斷路器手柄以下有三個(gè)位置 1 試驗(yàn)位置斷路器手柄處于試驗(yàn)位置時(shí) 采煤機(jī)不能運(yùn)行 但可以通過(guò)監(jiān)視單元模擬采煤機(jī)的運(yùn)行 各種模擬運(yùn)行狀態(tài)可以在顯示單元上顯示 一般在采煤機(jī)首次運(yùn)行前或發(fā)生故障修復(fù)后 都應(yīng)將斷路器手柄置于試驗(yàn)位置 進(jìn)行采煤機(jī)運(yùn)行狀況的試驗(yàn)和檢查 2 運(yùn)行位置斷路器手柄處于運(yùn)行位置時(shí) 先導(dǎo)回路中的輔助接點(diǎn)1QF閉合 按下采煤機(jī)的啟動(dòng)按鈕 接通工作面平巷開(kāi)關(guān)上的先導(dǎo)回路 接通采煤機(jī)電源 可編程控制器單元上的三相電源指示燈點(diǎn)亮 采煤機(jī)上的所有交流電動(dòng)機(jī) 牽引部和各種液壓功能均處于待工作狀態(tài) 此時(shí)操作人員可選擇操作控制方式 然后進(jìn)行運(yùn)行操作 3 斷開(kāi)位置停止采煤機(jī)時(shí) 如