采煤机电气设备与电气控制技术
日期:2026年03月19日     新闻分类: 技术中心      浏览:49次
1. 电气设备  
1.1 电控箱  
       电控箱的正常工作环境为存在瓦斯或煤尘爆炸危险的矿井中,海拔高度不超过2000米,周围介质温度介于–5℃至40℃之间,空气相对湿度不超过95%(25℃条件下)。电网交流电压为1140V,频率50Hz。  
       电控箱设计为隔爆兼本安型结构,可用于对采煤机进行以下控制与保护功能:采煤机的启动与停止、运输机闭锁、左右截割电机超载控制、采煤机牵引方向控制、左右截割滚筒调高控制、电机温升155℃过热保护,以及牵引过零保护。  
       电控箱由接线腔与隔爆腔两部分构成。接线腔用于电缆引入与接线,隔爆腔用于安装电气元件。两腔之间通过18个1140V单芯穿墙接线端子及四个过线组连接,其中一组专用于本安电路。  
       电控箱下方设有一控制按钮座,用于控制采煤机的启动、停止及运输机闭锁。正面装有集中显示窗,可显示采煤机左、右牵引状态、零位状态,以及左右截割电机的欠载与超载情况。电控箱正面盖板配备隔离开关手柄和采煤机停机按钮,二者通过机械互锁实现联动:未按下停机按钮时,隔离开关手柄无法操作。  
       接线腔共设有18个电缆进出口喇叭口。其中2个位于采空侧,用于1140V电源进线(主电缆W1,另一口为双电缆备用);煤壁侧共16个喇叭口,包括下部左右各一大弯喇叭口,分别用于左右截割电动机电缆W2、W3出线;两喇叭口之间的小口为调高电动机电缆W4出线口;上部右侧小弯喇叭口为变频调速箱进线电缆W5接口。此外,上部另有12个压紧螺母式小喇叭口,自左而右、自上而下依次为:右端头站电缆W12、甲烷传感器电缆W18、天线W17、左端头站电缆W11、分线盒控制电缆W9、天线W20、备用1、备用2、备用3、变频调速箱控制电缆W10、松闸电磁阀电缆W23、本安电源电缆W24。  
       接线腔上部可开盖,内部设有两个接线端子排,用于控制及检测芯线的连接与分线;腔体两端底部各设一接地端子,用于进出电缆接地线的连接。  
       注意:所有控制电缆的屏蔽层须可靠接地。  
       控制腔共设有三个盖板:顶部上盖板、采空侧大盖板与小盖板。上盖板主要用于隔离开关的安装与维修时的接线操作(装入中间框架后不可开启)。电控箱正面集中显示窗可显示牵引方向、零位及截割电机负载状态;正面盖板仍设有隔离开关手柄与机械互锁的停机按钮。  
       采空侧电控箱面板(大盖板)装有两个隔离开关手柄、一个显示器窗口及14个按钮(其中4个带机械闭锁)。按钮功能自左而右、自上而下依次为:  
- 第一排:牵启 SQ、牵停 ST(控制采煤机行走与停止)、向左 SL、向右 SR(控制行走方向)、第二启动 2SBQ;  
- 第二排:主启 1SBQ、显示 SDS、减速 SVD、加速 SVU(控制行走速度)、第二停止 2SBT;  
- 第三排(带机械闭锁):主停 1SAT(控制先导回路通断)、运闭 SBY、紧急第二启动/停止 2SBJ(PLC故障时应急使用)、运行方式 SV。  
       控制腔内部安装有两台隔离开关、一台真空接触器、三套互感器(共9件)、中文显示器、一套电源组件,以及包括端头接收盒(CA1)、遥控接收盒(CA3)和瓦斯及右截割漏电闭锁处理盒(CA4)在内的电控装置。  
隔离开关:  
       容量为1140V/400A,用于控制左截割及泵电动机的主回路通断。转轴侧设有机械联锁装置,联动行程开关接入磁力起动器控制回路,实现隔离开关与磁力起动器之间的电气联锁,确保隔离开关不带电操作(合闸后送电,断电后分闸)。紧急情况下亦可切断主回路。隔离开关合闸后,装置控制电源通电进入工作状态。  
真空接触器:  
       容量为1140V/250A,线圈控制电压36VAC/5A,用于控制右截割电动机和牵引变压器的启停。  
互感器:  
       共9个,其中6个用于检测左右截割电动机的三相电流,另外3个用于检测油泵电动机的三相电流。所有电流互感器工作电源为DC24V,输出4–20mA信号。  
电控盒:  
       共3个,分别为端头控制站接收盒CA1、遥控接收盒CA3,以及瓦斯及右截割漏电闭锁处理盒CA4。CA1处理来自端头控制站的信号,输出对应控制信号;CA3处理无线电遥控信号;CA4处理甲烷传感器信号,实现浓度报警与断电保护,并负责右截割电动机的漏电闭锁功能。  
行程开关:  
       共14个,对应控制面板各按钮,功能如前所述。  
电源组件:  
       包括控制变压器、熔断器、整流桥、非本安电源模块、本安电源模块及接线排。  
控制变压器1:  
       - 原边:1140V,经两个高压熔断器接入隔离开关输入侧;  
       - 副边:  
       - 28V/4A,经整流后输出+24V,供隔爆电磁阀及先导自保电路;  
       - 0–160V–220V/0.5A,其中0–160V为PLC供电,0–220V输入非本安电源模块,输出+12V/1A与+24V/1A,分别为CA1、CA3、CA4及显示器供电;  
       - 36V/0.5A,专供CA4;  
        - 190V/0.2A,供本安电源模块生成本安+12V。  
控制变压器2:  
      原边1140V,副边36V/5A。  
      非本安电源模块输出:12V/1A、24V/1A;  
      本安电源模块输出:+12V/1A;  
      电源整流桥:QL-5A-400V;  
      接线排用于控制电源引出。  
      可编程控制器(PLC):  
      PLC组件安装于电控箱右底部,配备防震垫,包括电源模块、数字量输入/输出模块、模拟量输入模块(2件)及模拟量输出模块,具备高可靠性与高性能。  
1.2 电动机  
      该型电动机专用于具有甲烷与爆炸性煤尘的矿井中驱动采煤机,适用于海拔不超过1000米、环境温度不高于40℃、冷却水温不超30℃的矿井连续运行。电动机符合GB3836.2-83《爆炸性环境用防爆电气设备 隔爆型电气设备“d”》标准,型号编制符合GB3184《电机产品型号编制方法》。  
配套设备参数:  
       本系统配接截割电动机2台、牵引电动机2台、调高电动机1台,。  
1.3 电磁阀腔  
       采煤机的制动电磁阀、功控电磁阀与调速电磁阀安装于泵箱内的电磁腔中,为矿用隔爆型电磁换向阀,机能包括二位四通与三位四通。电磁阀通过阀座连接块与液压传动箱内的油管连接。  
       电磁阀工作原理为:电控系统发出信号,电磁铁通电吸合衔铁,推动阀芯移动实现换向。失电后,阀芯在弹簧力作用下恢复中立位。所有电磁阀均为直流湿式电磁铁,其结构可减小摩擦阻力与温升,提高工作可靠性。调速电磁阀用于操纵机构遥控油缸的进油控制,中立位时遥控油缸两端与油池相通,避免手动操作时的困油现象。  
2. 电气控制  
2.1 采煤机控制  
       采煤机的启动与停止通过动力电缆中的一根控制芯线,将采煤机控制回路与磁力起动器先导回路相连,构成远方控制回路。主电缆为两条UCPQ3×50+1×16+3×4,顺槽中使用两台磁力起动器,通过延时触点实现两台截割电机的分时启动。  
       控制回路中设有四个停机按钮,启动回路中串联三台电机的温度保护热敏接点。任一电机温超限将切断电源,须待温度恢复至允许值后方可重新运行。  
       启动回路连接顺序为:  
主电缆控制芯线→1.1×1.18→4S1→左指令盒停钮→5S1→右指令盒停钮→2MB1→温度元件→4MB1→热敏接点→1S1→电控箱停→1S2→电控箱停钮→1S3→启动按钮→1E1终端元件。  
2.2 运输机控制  
       采煤机仅控制运输机停机,主要用于检修时闭锁运输机以确保安全。控制原理与采煤机相同,闭锁按钮1S4安装于电控箱上。  
2.3 使用与维护  
       使用前须熟悉电气系统性能与原理。长途运输可能导致紧固件与插接件松动,试车前应检查并紧固所有连接部位,确保良好接触。  
       在主电缆与磁力起动器接妥后,可按以下步骤试验电气系统:  
      - 将两台GM2250型隔离开关置于通风位,互锁按钮1S1、1S2置于闭锁状态;  
      - 启动采煤机至运行位置,通过集中显示窗观察状态指示:  
      - V2(绿色):+12V电源正常;  
      - V19:采煤机零位显示;  
      - V24(黄色):零位抱闸状态;  
      - V13、V27:左右截割电机欠载指示。  
       以上试验正常后,可投入生产运行。在采煤机正常运行时,应注意消除腔 内的潮气,保持部件可靠接触。检修人员开盖 检修时应严格保护防爆面,盖板扣盖时密封圈 一定要镶在槽内,避免出槽压坏,防止井下潮 气侵入电控箱内,应保持电控箱清洁、干燥。

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