掘进机司机课件课件

掘进机司机培训课件 参加培训须知 上课时需共同遵守的小小规则 提问题和积极回答问题 遵守时间 手机无声 用心感悟 跟上思路 开放心态 积极参与 享受培训 快乐学习 上课时间欢迎 随时指出授课内容的不当之处 谢谢合作 理解与支持 给您一分钟 手机调振动对您是自重 对我是感动 CompanyLogo 目录 掘进机液压系统 掘进机电气系统 掘进机机械部分 掘进机的结构及工作原理 掘进机概论 发展历程及方向 1951年 在匈牙利形成了现代掘进机的雏形 20世纪60年代后 掘进机获得了飞速发展 我国在1962年以后 定型生产了几种掘进机 1979年大量引进 共100台 近年来掘进机发展有以下几个特点 向重型化发展 向半煤硬岩型和全岩型方向发展 主辅机一体化 实行紧凑化设计 自动控制及远程遥控 适应大坡度 增强除尘效果 掘进机概论 掘进机是用来掘进矿山巷道 工程隧道 城市地下工程的机械设备 掘进机必须同时具备破碎 装运 自走三个功能 缺一不可 否则不能称其为掘进机 掘进机概论 产品型号的意义例 EBZ200AE 掘进机B 悬臂式 部分断面 Z 纵轴式 H 横轴式 200 切割电机额定功率 KW A 修改顺序号 掘进机概论之掘进机分类 掘进机概论 截割头型式纵轴式 单截割头横轴式 双截割头装载机构型式小环形刮板大环形刮板耙爪 有副爪 无副爪 星轮 三星 六星 掘进机概论 刮板链型式中单链中双链双边链三链履带链型式工程机械履带链 套筒滚子链 整体履带板 悬臂式掘进机整机构成及各部功能 悬臂式掘进机由十个部分组成 即 五部一机四个系统 截割部铲板部本体部行走部后支承部第一运输机电气系统液压系统水系统润滑系统一 截割部 截割部的最主要功能是直接对煤岩进行破碎 第二是可以辅助支护 在架棚子支护时挖柱窝 用托梁器托起横梁 锚杆支护时 截割部处于水平状态 工人可以站在上面作业 第三是可以协助装货 第四是在特殊情况下可以参与自救 第五是有伸缩功能的掘进机在坡度较大的下山巷道后退时可以用伸缩来协助 功能一 二 铲板部 铲板部有三个功能 第一是装货 第二是当截割头钻进后即将进行摆动之前 铲板与支承器落地 有利于机组的稳定 截割臂左右摆动时机组不摆尾 第三是与支承器配合可以进行自救 三 第一运输机 第一运输机只有一个功能 就是将铲板部装上来的货转运给第二运输机 四 本体部 本体部是机器的主机架 其他部分都与其相联接固定 回转架在回转油缸的推动下能带动截割部左右摆动 功能二 五 行走部 行走部的功能是带动机器前进 后退或转弯 六 后支承部 后支承部有三个功能 第一是牵引第二运输机随主机一起前进或后退 另外两个功能与铲板部的后两个功能相同 七 电气系统 八 液压系统 液压系统在掘进机上非常重要 大多数机型除截割头旋转单独由一个截割电机驱动外 其余动作都是靠液压来实现的 这种掘进机定义为 全液压掘进机 功能三 九 水系统 水在掘进机上有两个功能 一是冷却 冷却液压油和截割电机 二是喷雾 喷雾有三个作用 灭尘 冷却截齿 消灭火花 十 润滑系统 掘进机的运动环节多 所以润滑点就多 润滑对于掘进机同样非常重要 液压传动的特点 与电气及机械传动方式比较 液压传动有以下特点 1 在同样功率的条件下 液压传动装置的重量轻 体积紧凑 惯性小 2 能在很大调整范围内 实现无级调速 3 运动平稳 便于实现频繁及平稳的换向 易于吸收冲击力 能自动防止过载 特点二 4 与电气或压缩空气相配合 可以实现多种自动化 5 系统内全部机构都在油内工作 能自行润滑 可以经久耐用 6 液压元件易于实现通用化 系列化和标准化 液压传动的缺点 1 不适用于要求较高的定比传动 2 油液温度及黏度的变化 会影响传动机构的工作性能 在低温及高温条件下 采用液压传动均有较大的困难 3 液压元件的制造及系统的调整均需特殊的装备及较高的技术水平 4 故障判断比较困难 液压传动系统的构成 液压传动系统由四种元件构成 一动力元件二执行元件三控制元件四辅助元件 动力元件也就是液压油泵 液压油泵分很多种 掘进机采用最多的是齿轮泵 也有定量轴向柱塞泵和变量轴向柱塞泵 有的生产厂家采用过叶片泵 齿轮泵是典型的单向定量泵 齿轮泵型号中的数字表示该泵的排量是毫升 转 定量泵的每转排量是固定的 但可以通过改变泵的转数的方法从而改变泵在单位时间内的排量 一 动力元件 二 执行元件 执行元件分两大类 即液压油缸和液压马达 液压油缸是将液压油提供的动力变成活塞杆的直线往复运动 液压马达是将液压油提供的动力变成马达输出轴的旋转 液压油缸种类很多 掘进机采用的只有两种 即单作用油缸和双作用油缸 单作用油缸多用于履带张紧 液压马达也有多种型式 掘进机采用的有轴向柱塞马达 径向柱塞马达 齿轮马达 日本 和叶片马达 前苏联 径向柱塞马达的显著特性是低速大扭矩 在掘进机上 径向柱塞马达多用于一运和星轮 轴向柱塞马达多用于行走和喷雾 液压马达型号中的数字表示的意义与泵相同 也叫排量 径向柱塞马达又称星型马达 常见的是5星 也有少量7星的 优点是活塞数目少 零件数量少 加工制造容易 耐冲击 润滑好 寿命长 缺点是转速及扭矩的均匀性较差 在低于5 20转 分时会产生爬行现象 轴向柱塞马达又称斜轴马达 有9柱塞和11柱塞 优点是转动平稳 噪音小 扭矩较大 多为中高速马达 三 控制元件 控制元件就是各种阀 用以控制和调节液流的压力 速度和方向 以满足机器的工作性能要求和实现各种不同的工作循环 掘进机上常用的有手动换向阀 电磁换向阀 溢流阀 平衡阀 旋阀 转阀 选择阀 此外还有闭锁阀 减压阀 高压截止阀 三通球阀等 四 辅助元件 辅助元件是指除上述三种元件以外的所有其他元件 例如 油箱 管路 接头 压力表 冷却器 过滤器等 液压三要素 第一要素 液压系统内部的清洁是至关重要的 因为液压元件都很精密 很多重要部位靠间隙密封 间隙很小 容不得任何杂质混入 液压阀有些孔直径很小 很容易被杂质堵塞 杂质可以通过很多渠道混入液压系统内部 为此要把好以下几道关口 1 解体关 掘进机解体时液压系统很多接口要打开 凡是打开的接口都要采取防尘措施 不允许裸露 三要素 二 2 组装关 组装每个接口前 要检查解体时采取的防尘措施是否完好 若被破坏或丢失 该接口有被污染的可能 必须认真检查并清洗 3 加油关 给油箱加油前要保证加油器具 包括油桶 清洁无污 不许拿掉滤芯 4 检修换件关 生产液压元部件的厂家 在产品出厂时对裸露油口都采取了防尘措施 加堵或盖 组装前要仔细检查 若堵或盖损坏或丢失 要对该元部件进行清洗 自己压扣的高压胶管更要认真清洗 否则 残余的碎橡胶片 线头 钢丝头将堵塞冷却器芯 造成回油不畅 三要素 三 第二要素 液压油要严格防水 如果水混入液压油 液压油被乳化 液压油的润滑 防腐等多项性能被破坏 不能继续使用 造成很大浪费 水混入液压油有两条渠道 一是油桶里有水 二是进入冷却器的水压高 将冷却器芯压漏 第三要素 液压油温度过高会使油的黏度降低 造成泄露 也会使橡胶密封件长期在高温下工作加快老化 因此 当液压油的温度达到70 时要停机 停机的目的不是简单地让油温自然冷却降低 而重要的要是查找造成油温过高的原因 三要素 四 造成液压系统油温过高的原因主要是冷却水流量不足 可能一是外来水流量小 二是球阀没有完全打开 三是过滤器堵塞 要认真查找 如果是第三个原因就要清洗或更换水过滤器滤网 如果油箱里油量不足 会使油的循环次数加快 也能促使液压油温升过快 掘进机解体的注意事项 一 拆下来的大销子 在部件分解后要装回原处 并装好挡板和挡板螺栓 以防销子串出 二 拆下来的螺栓 在部件分解后也要装回原处 包括螺母和垫圈 一件也不能少 起吊时防止将螺栓撞弯 三 拆胶管时不能两端都拆 必要时只拆一端 保留一端 尽量不要在操作台这一端拆 注意事项二 四 胶管拆开的裸露端必须有防尘措施 可以对接 堵或者包 五 联接在操作台上的胶管经捆绑后盘在操作台上 方便起吊 六 零件的电镀表面不许挂钢丝绳 七 严防零部件表面磕碰 八 注意保管 不得丢件 日常维护保养 1 检查各油标的油位 按润滑周期的规定注油 2 检查各部螺栓是否松动 3 检查大销子挡板是否齐全 销子有无轴向串动 重点检查铲板与本体的连接销 4 检查履带链和刮板链的松紧度是否合适 履带链环 履带板 履带销和弹性圆柱销有无损坏 5 检查 更换截齿 检查齿座有无开焊和损坏 润滑 三定 一定 指定专人 二定 每天在固定的时间段按润滑周期加油 三定 按使用说明书中规定牌号的油脂注油 降低截齿消耗 截齿是掘进机工作时直接对煤岩进行破碎的重要零件 截齿是消耗品 只要掘进机工作就必定要消耗截齿 截齿消耗在掘进机使用成本中占很大比重 因此 如何降低截齿消耗就成为我们要研究的重要课题 目前我国生产的各种机型的掘进机采用的都是镐型截齿 是由齿体和硬质合金头经钎焊后热处理而成 镐型截齿的优点是在切割过程中 截齿可以在齿座孔中随机转动 从而使截齿在整个圆周上均匀磨损 延长使用寿命 如果截齿被煤 或岩 粉卡住 或被泥岩包住不能随机转动 齿体必然被磨偏 从而导致合金头早期脱落 寿命大大降低 因此 保证截齿始终能够灵活转动是延长截齿寿命的一大关键 截齿的非正常损坏有下述几种现象 合金头崩 裂 合金头脱落 齿体磨偏引起合金头倒伏 由于齿体断裂造成截齿丢失等 凡损坏的截齿都要及时更换 截齿丢失更要及时补充 保证截齿齐全 一个也不能少 截齿的正常损坏形式是 齿体前端圆周方向均匀磨损出很深的圆弧沟 直到合金头脱落 降低截齿消耗 延长截齿寿命的办法可以简单归纳为三个字 即 转 换 全 掘进机是具有截割 装载 转载煤岩 并能自己行走 具有喷雾降尘等功能 以机械方式破落煤岩的掘进设备 有的还具有支护功能 根据所掘断面的形状分全断面掘进机和部分断面掘进机 掘进机概况 续 悬臂式掘进机按截割头布置方式分纵轴式和横轴式 按掘进对象分煤巷 半煤岩巷和全岩巷悬臂式掘进机 掘进机概况 续 续 续 部分断面掘进机 一 组成和工作原理悬臂式掘进机组成 截割机构 装运机构 行走机构 液压系统 电控系统和喷雾降尘系统等 1 截割臂2 回转台3 装载机构4 转载机构5 行走机构6 电控箱7 运输机构8 液压系统 1 纵轴式纵轴式掘进机的截割头轴线和悬臂轴线相重合 外廓呈截锥体工作时 先将截割头钻进煤壁掏槽 然后按一定方式摆动悬臂 直至掘出所需要的断面 部分断面掘进机 截割运动 截割头旋转和悬臂摆动的合成运动 截齿齿尖运动轨迹近似为平面摆线 工作时 截割头受截割反力和用来使截齿保持截割状态的进给力 掏槽 行走机构或推进液压缸产生沿悬臂轴线方向的进给力 横摆截割时 回转液压缸产生与摆动方向相同的进给力 两者近乎保持垂直关系 需要进给力较小 当悬臂摆动力过大时 进给力大 截齿摩擦增大 若截割力不足 截割头会被卡住 当摆动力过小 截齿无法切入煤岩壁足够深度 只能在煤壁表面上切削而产生粉尘 并使截齿磨损加剧 部分断面掘进机 2 横轴式截割头轴线与悬臂轴线相垂直 部分断面掘进机 工作时先进行掏槽截割 掏槽进给力来自行走机构 最大掏槽深度为截割头直径的2 3 掏槽时 截割头需做短幅摆动 以截割位于两半截割头中间部分的煤岩 操作较复杂 掏槽可在工作面上部或下部进行 但截割硬岩时应尽可能在工作面上部掏槽 截齿齿尖运动轨迹近似为空间螺旋线 部分断面掘进机 部分断面掘进机 横摆截割时 截割力方向近乎沿着悬臂轴线 进给力方向和截割力方向近乎一致 与摆动方向近乎垂直 摆动力不作用在进给方向上 进给力主要取决于截割力 掏槽截割时所需要的进给力 推进力 较大 横摆截割时所需要的摆动力较小 进给力来自行走履带 行走机构需要较大驱动力 且需频繁开动 磨损加剧 部分断面掘进机 二 截割机构由截割头 悬臂和回转座组成悬臂工作机构按悬臂长度是否可变分伸缩式和不可伸缩式两种 部分断面掘进机 1 截割头直接截割破碎煤岩的旋转部件 其形状 尺寸和截齿的排列方式对掘进机的工作性能影响重大 截割头组成 截割头体 螺旋叶片和截齿座等 在齿座里装有截齿 叶片 或头体 上焊有安装内喷雾喷嘴用的喷嘴座 纵轴式截割头结构1 截割头体 2 截齿座3 喷嘴座 4 截齿 横轴式截割头结构l 截割头体 2 迷宫环3 O型密封圈 4 涨套联轴器5 防尘圈 6 截割头端盘7 连接键 8 螺钉 9 注油嘴 横轴式截割头头体多为厚钢板组焊结构或联接结构 由左右对称的两个半体组成 头体上焊齿座和喷嘴座 头体内开内喷雾水道 装配水装置 截割头体通过涨套式联轴器同减速器输出轴相连 起过载保护作用 部分断面掘进机 部分断面掘进机 2 截割减速器截割减速器作用 将电动机运动和动力传递到截割头 截割头工作时承受冲击载荷较大 减速器可靠性高 过载能力大 箱体作为悬臂一部分 应有较大刚性 联接螺栓防松装置可靠 减速器最好能实现变速 以适应煤岩硬度变化 增强掘进机适应能力 常用传动型式 圆锥 圆柱齿轮传动 圆柱齿轮传动和二级行星齿轮传动 部分断面掘进机 AM50型掘进机三级圆锥 圆柱齿轮减速器 部分断面掘进机 3 电动机为实现较强的连续过载能力 适应复杂多变的截割载荷 并利用喷雾水加强冷却效果 悬臂式掘进机多采用防爆水冷式电动机来驱动截割头 为满足悬臂长度需要和减小电动机的径向尺寸 采用串联双转子电动机 为满足截割不同硬度煤岩需要 避免在减速箱中变速 采用双速电动机 4 悬臂伸缩装置掘进机掘进时 截割头切入煤壁方式 利用行走机构向前推进 使截割头切入 截割头悬臂不伸缩 结构比较简单 但行走机构移动频繁截割头悬臂伸缩 利用液压缸的推力使截割头沿悬臂上的导轨移动 使截割头切入煤壁 履带不需移动 伸缩悬臂有内伸缩和外伸缩两种 部分断面掘进机 内伸缩悬臂 部分断面掘进机 5 回转台悬臂支撑机构中主要部件 连接履带架 支承悬臂 实现悬臂回转 升降运动 承受交变冲击载荷 AM50掘进机回转台l 十字构件 2 盘形支座3 圆盘止推轴承4 球面滚子轴承5 涨套联轴器 6 回转齿轮7 悬臂基座 8 升降液压缸9 支承法兰10 回转液压缸活塞11 齿条 12 长轴 部分断面掘进机 三 装运机构装载机构和中间输送机组成 装载机构由电动机 液压马达 传动齿轮箱 安全联轴器 集料装置 铲装板等组成 部分断面掘进机 四 行走机构悬臂式掘进机采用履带行走机构 五 液压系统工作机构采用电动机单独驱动 其他机构用液压泵 液压马达 缸 系统驱动 部分断面掘进机 1 轴向柱塞泵2 三位六通多路换向阀3 压力表4 过滤器5 双联液控单向阀6 单向节流阀7 液控单向阀8 安全阀 全断面掘进机 工作机构通过旋转和连续推进 将巷道整个断面的岩石 煤 破碎 按掘进断面的形状和尺寸将刀具布置在截割机构 刀盘 上 通过刀具破岩并实现装岩 转载 支护等工序平行连续作业 掘进煤矿岩石干巷 水电水利隧洞 铁路公路隧道 掘进煤矿斜井井巷 掘进断面一般为圆形 如加设截割底角机构 掘进断面可近似拱形 56 掘进机机械部分 品质改变世界 57 序言 以三一重工EBZ为例 悬臂式巷道掘进机是一种综合掘进设备 集切割 行走 装运 喷雾灭尘于一体 包含多种机构 具有多重功能 悬臂式掘进机作业线主要由主机与后配套设备组成 主机把岩石切割破落下来 转运机构把破碎的岩渣转运至机器尾部卸下 由后配套转载机 运输机运走 悬臂式掘进机的切割臂可以上下 左右自由摆动 能切割任意形状的巷道断面 切割出的表面精确 平整 便于支护 履带式行走机构使机器调动灵活 便于转弯 爬坡 对复杂地质条件适应性强 该系列掘进机主要用于采煤准备巷道的掘进 适用于掘进破碎煤岩硬度f4 12 断面6 50m2的煤或半煤岩巷道 也可用于其他巷道施工 断面形状任意 一般来说 这类悬臂式掘进机的重量为20 120t 最大切割功率已达300kW 能切割岩石的最大单向抗压强度可达170MPa 品质改变世界 58 品质改变世界 59 1 总体结构 品质改变世界 60 2 截割部 截割部由截割头 伸缩部 截割减速机 截割电机组成 截割头为园锥台形 截割头最大外径为1120 1000 mm 长925 950 mm 在其圆周分布42 40 把镐形截齿 截割头通过花键套和2个M30 M24 的高强度螺栓与花键轴相联 伸缩部位于截割头和截割减速机中间 通过伸缩油缸使截割头具有550 500 mm的伸缩行程 截割减速机是两级行星齿轮传动 它和伸缩部用26个M24的高强度螺栓相联 截割电机为双速水冷电机 使截割头获得2种转数 它与截割减速机通过定位销和25个M24的高强度螺栓相联 品质改变世界 61 2 截割部 品质改变世界 62 2 截割部 1 切割头可伸缩 因此有以下四大优点 1 在破碎顶板时巷道中线处的空顶距可控制得很小 从而安全性高 2 只有伸缩才好配置机载锚杆机 3 在掘进机陷入泥中时 可通过切割头的伸缩进行自救 4 底板破碎时不会加剧其泥化 2 突破行业除尘难关 1 专利内喷雾水密封外置 2 专利内置端面密封加自动补偿式水密封 3 专利自动防堵内喷雾喷嘴 4 强雾少水外喷雾喷嘴 5 内喷雾加强四道密封 可靠性高 3 轴承选用FAG进口轴承 密封选用派克进口密封 可靠性高 4 截割头升降回转可同时进行 品质改变世界 63 2 截割部 5 截割电机 截割减速器采用特殊的螺纹连接确保在截割强震动下螺栓不松动 6 减速机齿轮副采用全新的热处理工艺和齿面强化工艺 比现有掘进机减速机齿轮强度提高20 以上 采用磨后表面强化 噪声不高于78分贝 行业标准为不高于85分贝 与强化前相比 齿根弯曲强度提高2倍 齿面疲劳强度提高到130 7 伸缩部主轴承由中载系列改进为重载系列 伸缩部内筒加厚 使其整体寿命提高30 以上8 伸缩筒选用27SiMn 热处理后性能好 品质改变世界 64 2 截割部 伸缩部 品质改变世界 65 2 截割部 减速机 品质改变世界 66 3 铲板部 铲板部是由铲板本体 侧铲板 铲板驱动装置 从动轮装置等组成 通过两个低速大扭矩液压马达直接驱动星轮 把截割下来的物料收集到第一运输机内 铲板部的两个液压马达驱动采用一个液压分流器 使两个液压马达在工作时能够获得均衡的流量 确保星轮平稳一致 铲板宽度2 9 3 0 m 铲板本体 侧铲板用M24高强度螺栓连接 铲板在油缸作用下可向上抬起 向下卧底 品质改变世界 67 3 铲板部 1 驱动部采用低速大扭矩液压马达直接驱动 马达标配为国产马达 根据需要也可选配性能优良的进口马达 2 取消铲板减速机和中间轴装置 降低故障率 3 星轮与马达直联 使维修拆装更为方便 4 铲板镜板采用耐磨板 5 轴承采用德国FAG轴承 经国际权威部门检测 其使用寿命是国产轴承的7 5 7 8倍 6 星轮爪数可根据客户要求自选三爪或六爪 品质改变世界 68 4 第一运输机部 第一运输机采用分体焊接结构 分为前溜槽和后溜槽两部份 采用双边链运输 1 选用18 64煤矿通用圆环链 2 低速大扭矩双 单 液压马达驱动 减少故障点维修方便 液压马达有两种一种为国产马达 另一种为进口马达 3 可选配液压油 脂缸 丝杠张紧 4 一运全部为耐磨钢板 溜槽底板采用进口K400优质耐磨板 5 设计直溜槽 方便运料 品质改变世界 69 4 第一运输机部 品质改变世界 70 5 本体部 本体部位于机体的中部 是以高强厚钢板为主材焊接而成的箱形结构 本体的右侧装有液压系统的泵站 左侧装有操纵台 前面上部回转台装有截割部 下面装有铲板部 中间装有第一运输机 在其左右侧下部装有行走部 后部装有后支承部 回转台是用来垂直和水平移动截割部的 它与本体架用回转轴承相连 在切割工况条件十分不好的条件保证作业时平稳工作 品质改变世界 71 1 采用三柱式回转支承 比单柱式提高承载能力30 以上 2 铰点处轴套全部采用铜套 拆装方便 3 回转台设计时进行CAE分析保证刚强度 5 本体部 品质改变世界 72 6 行走部 行走部包括履带架 马达 驱动轮 张紧轮履带板等部分 是用两台液压马达分别驱动 通过减速机 驱动链轮及履带实现行走 1 可选用液压油 脂缸张紧 设有弹簧减震装置 2 履带架通过键及M24的高强度螺栓固定在本体两侧 在其侧面有盖板 方便张紧油缸的拆卸 3 行走减速机与履带架 行走减速机与驱动链轮采用高强度特殊螺纹连接 在强震动下不松动 4 可选用支重轮和摩擦板式行走部 品质改变世界 73 6 行走部 履带式支重轮结构 品质改变世界 74 6 行走部 整体履带结构摩擦板式 品质改变世界 75 7 后支撑部 后支承用来减少工作时机体的振动 防止机体横向滑动 在两边分别装有升降支承腿油缸 电控箱 泵站电机都固定在后支承上 后部配有与二运连接的旋转托架 品质改变世界 76 7 后支撑部 1 采用箱形焊接结构 整体刚性好 2 与本体采用特殊螺纹连接 在强震动下不松动 3 二运回转角度达到45 品质改变世界 77 8 水系统 润滑系统 水系统由外喷雾和内喷雾两部分组成 内 外喷雾装置安装在截割部 水系统的外来水经过滤器和球阀后分两条路 第一分路经过减压阀 3MPa 进入内喷雾将水直接喷出 第二分路经过减压阀 1 5MPa 后又分两路 一路到油冷却器进入外喷雾 另一路经过切割电机后进入外喷雾 起到灭尘和冷却截齿的作用 润滑系统确保对掘进机的关键部位进行油 脂补充 确保掘进机良好地运转 品质改变世界 78 9 液压系统 液压系统包括液压油箱 变量柱塞泵 多路阀 液压先导操作台 液压马达 油缸 冷却器以及各油管总成 胶管总成 接头 密封件 六点压力表等 其主要部件为国际品牌 力士乐 CompanyLogo 10 电气系统 电气系统相当于人的神经 它同液压系统一起使掘进机各机械部分联动 完成掘进工作 主要由防爆操作箱 防爆电控箱 截割电机 油泵电机 锚杆电机 电动滚筒 矿用隔爆型压扣控制按钮 防爆电铃 照明灯 防爆电缆等组成 EBZ掘进机电气系统 电气系统特点 1 先进的控制器和显示器目前 国内的掘进机电控系统大多采用PLC控制系统 人机界面采用文本显示器 这种系统的优点是可靠性高 编程简单 维修方便 缺点是防护等级低 拆装不便 点对点连线 文本显示器最多只能显示2 4行内容 而国外的掘进机则是采用微电脑加PLC控制系统 人机界面采用CRT显示器 这种系统的优点是控制功能强大 可靠性高 CRT显示器可图文显示 显示容量大 缺点是编程复杂 连线多 系统结构复杂 维修不便 防护等级低 CRT显示器的抗震性差 我公司采用专用运动控制器作为主控器 人机界面采用工业用触摸屏 这种系统的优点是体积小 可靠性高 抗震性好 防护等级达到IP67 适用于长期恶劣工作 功能强大 编程简单 CAN总线通信技术减少大量接线 插接式连接 拆装十分方便 工业用触摸屏可图文显示 显示容量大且可靠性高 2 功能强大的故障报警专家系统在控制软件中设计了故障报警专家诊断系统 集成了控制系统中所有的故障信息及排故指南 系统一旦出现故障 显示器立刻能显示故障内容及其对应的排故步骤 并伴随有报警铃声提醒操作者注意 3 自主研发的防高压侵入低压的光电隔离保护模块光电隔离保护模块即能可靠地监测电机回路的漏电情况 又能将检测回路与主控器安全地隔离 大大地提高了系统的可靠性和安全性 而国内其他厂家所采用的综合保护器可靠性低 4 便捷的可维修性专用运动控制器采用插接式连接 拆装十分方便 非熟练工最多5钟即可完成 且不会出现接线错误 而要更换PLC控制系统 一个熟练工至少需要1个小时以上 且容易出现接线错误 完善的故障报警专家诊断系统 可显示39条故障信息及每一种故障所对应的排故步骤提示 维修人员提供了极大的方便 5 自动煤岩识别功能我公司在控制软件中设计了根据所截煤岩的硬度 可自动进行高低速转换 高速截煤 低速截岩 6 未来的发展趋势掘进机电气控制系统的发展趋势是无线电遥控 智能化 无人驾驶 控制方式 电气系统概图 截割电机 电控箱 隔爆操作箱 前照明灯 截割急停 系统急停 瓦斯报警器 后照明灯 油泵电机 总急停 防爆电铃 电气系统概图 瓦斯报警器 隔爆操作箱 二运电机 电气系统简介 掘进机电控电气系统主要由电控箱 操作箱 矿用隔爆电铃 隔爆型照明灯 隔爆型急停按钮 矿用本安型瓦斯传感器以及各工作机构电机组成 掘进机电气控制系统是整机的重要组成部分 与液压控制系统配合 可自如的实现整机的各种生产作业 同时对截割电机 油泵电机 二运电机的工况及回路的绝缘情况进行监控和保护 电控箱防爆型式 Exd ib 隔爆兼本质安全型 操作箱防爆型式 Exd 隔爆型 矿用防爆设备的防爆型式及含义 Exd ib 防爆等级本质安全型隔爆型防爆标志符号 隔爆型 d 指具有隔爆外壳的电气设备 当外壳内部爆炸时 外壳既能承受爆炸压力 又能使火焰在穿过规定缝隙过程中 受间隙壁的吸热及阻滞作用而显著降低其外传的能量和温度 从而不致引起设备外部爆炸性气体混合物的爆炸 本质安全型 ib 指在正常运行或故障状态下所产生的电火花和热效应 不能点燃爆炸性气体混合物的电气设备 该型电器设备的电路 一般均为低电压小电流 由于我公司掘进机在矿井下使用 所以要求防爆等级为一级 电气控制系统配置 进口 电气控制系统配置 国产 电控系统主要技术参数 技术参数EBZ系列机型系列机型见 附表1 额定电压主回路 AC1140 660V电控箱 控制回路电压为 AC220V AC36V AC24操作箱 控制回路电压 DC24V显示回路电压 DC24V额定电流额定电流见 附表1 额定频率额定频率50Hz 电控系统主要技术参数 额定功率额定功率见 附表1 系统输出主路数输出路数5回路油泵电机控制主回路截割高速电机控制主回路截割低速电机控制主回路二运电机控制主回路锚杆电机控制主回路 本安部分本安电源输入电压 DC24V 输出电压 DC12V瓦斯报警器工作电压 DC12V最大工作电流 130mA 使用条件 1 海拔高度不超过2000米2 周围环境温度 5 40 周围空气相对湿度不大于95 25 3 能承受掘进机的振动 与水平安装倾斜度不超过18 4 适合在有甲烷气体的爆炸性混合物隧道或矿井中 5 无破坏绝缘的气体或蒸汽的环境中6 无长期连续滴水的地方 7 污染等级3级 有导电性污染 或由于凝露使干燥的非导电性污染变为导电性的 工业用电气一般适用于污染等级3的环境 8 安装类别 类 配电电路水平 既该设备的故障不会影响其它配电回路的工作 电控箱的结构 电控箱是按照GB3836 1 2000 爆炸性气体环境用电气设备 通用要求 和GB3836 2 2000 爆炸性气体环境 用电气设备隔爆型 d 的标准设计 为隔爆兼本质安全型电气设备 其隔爆壳体是用钢板焊制而成的两个通过接线端子相互连接的独立腔体 上边为进出线腔 接线腔 下边为主腔 接线腔内设有接线端子和内接地端子 电控箱的结构 主腔的右侧装有隔离开关 隔板上装有主回路熔断器 主盘板占据了主腔大部分空间 其上装有控制变压器 真空接触器 阻容吸收器 中间继电器以及电流 电压变送器等组件 电控箱的门为两扇由销轴支撑 并用螺栓与箱体紧固 左门内侧面设置了装有开 开关电源 本安电源 EPEC专用控制器的控制器盒 两扇门均设有 严禁带电开盖 警告牌 MA 及 Exd ib I 标志 左门上有产品铭牌 右门上设置了电源开关 箱体的正面有电压表 光电隔离板 信号转换板 接线腔盖与箱体用螺栓紧固 并设有 严禁带电开盖 警告牌 主控器控制器盒 主控器控制盒内装有EPEC运动控制器 本安电源和开关电源 它是整个电气系统的核心 掘进机每个部件的动作 各个部分工况的检测 各种安全保护功能的实现等都是由它处理后执行的 主控器与其他电器设备的连接通过快速插接头来实现 比PLC控制系统要快捷得多 操作箱的结构 操作箱是按照GB3836 1 2000 爆炸性气体环境用电气设备通用要求 GB3836 2 2000 爆炸性气体环境用电气设备隔爆型 d 的标准设计 为隔爆型电气设备 其隔爆壳体是用钢板焊制的两个通过接线端子相互连接的独立腔体 后面为接线腔 前面为主腔 主腔门用销轴支撑 并用螺栓与箱体紧固 门上装有各电机控制开关 紧急停止按钮及监视电源 截割电机 油泵电机 二运电机 锚杆电机工况的显示屏 门上设有 MA 及 ExdI 标志 箱体左侧设有 严禁带电开盖 警告牌及产品铭牌 接线腔内设有接地螺栓 接线腔盖是用螺栓与箱体紧固 操作箱内部接线图 电路的组成及工作原理 主回路 见附图1 主回路主要是由隔离开关 熔断器 真空接触器 中间继电器 阻容吸收电路以及电压传感器 电流传感器等组成 隔离开关作为电源开关 当其闭合时主回路得电 真空接触器分别控制截割电机高速 截割电机低速 油泵电机 二运电机和锚杆 或水泵 电机的运转 利用阻容吸收电路吸收主回路电动机断电瞬间的反向电势 电流 电压传感器分别采集回路电流及电压信号并输入至EPEC专用控制器 通过编程实现对电机的过流 过载 断相 漏电检测以及电源的过压及欠压等保护作用 主电路中选用元件的参数 隔离开关 我公司现在生产的定型产品中隔离开关选用的是GM2 400型隔离开关 该开关为掘进机的电源开关 适用于交流50Hz 额定电压1140V 额定电流400A的电路中 作为无负载合闸和无负载切断掘进机供电电源之用 切忌带负载通 断 开关的机械寿命在频繁操作时不超过2000次 开关在经受三次动稳定电流 8000A峰值 及一次热稳定电流 3200A有效值 后应进行维修 开关在经受三次事故电流后应进行检修 注 带 的部分只要售后人员掌握即可 以下相同 不再说明 主电路中选用元件的参数 真空接触器我公司生产的通用型掘进机中所采用的交流真空接触器 是由昆山国力真空电器有限公司按国家标准和我公司特殊技术要求生产的 而在高档型掘进机中 则采用西门子或施耐德公司生产的进口交流真空接触器 适用于交流50HZ 主回路额定工作电压1 14KV及以下等级的电力系统中 频繁地起动和停止三相交流电动机 适宜于各种装置组成磁力起动器 广泛用于电力系统 石油 化工 煤矿 冶金和电气化铁道等各个领域 主要控制元器件的参数和特点 专用控制器专用运动控制器是基于长期恶劣环境如高震动 温度变化剧烈和湿度较大等条件下可靠地工作而开发的 是一种集可编程控制器 比例放大器 模拟量输入A D模块 继电器输出等功能于一身的高性能工程机械专用控制器 它给世界工程机械传统的电液控制系统带来了革命性的进步 其优点如下 1 它取代了比例放大器 将4 12片阀的放大器集成在一体 成本上有绝对优势 2 它有大电流输出 0 3A 取代了传统继电器 节省了大量接线特点 故障率大幅降低 3 它的模拟量输入端子每一个针具备了处理不同信号能力 不论是电位计 热敏电阻还是变送器电流 电压信号 都可以接入并使用软件编程进行设定 4 它的逻辑控制功能可以非常轻松的完成以前用各式各样继电器和模块很难解决的问题 主电路中选用元件的参数 5 它内部数个16位高性能微处理器以及超大容量的内存空间使它具有及强的数字处理能力 可以完成很多以前必须用电脑高级语言来编程的复杂算法如直行纠偏多PID控制 发动机液压泵复合控制 姿态模糊控制 自动驾驶等等 6 它是基于CANBUS总线开发的产品 当系统节点较多或信号传输距离较远时可以使用多个控制器组网 节省接线 提高可靠性 并且灵活性和可扩展性大大加强 7 它使用欧洲通用标准IEC1131 1语言编程 多种语言可选 简单易学 可读性强 可现场无数次Flashing下载程序 改变EPROM参数 无须重新下载或修改程序 通常可使用专用车载显示器完成参数修改 非常方便 8 它的硬件可靠性优于同类产品 无论在东北雪原极寒实验 还是在东南亚热带雨林中施工 都不负众望 在国家大型施工项目设备中 在军用车辆上 在出口欧美的大型设备上都有成功的应用 9 它的I O设计独具匠心 一针多能 既可做开关量输入 也可以做模拟量输入 既可做PWM或开关量输出也可以做开关量输入 一个型号便可以有无数种组合满足无数种需要 使用更方便 更经济 10 它具有CANOPEN和CAN2 0两个总线接口 可以与国内外很多标准CANBUS总线产品进行连接 或经门路模拟与其它总线或上位机连接 组建大型系统 11 由于采用专用插头连接 使其拆卸方便 不易出错 电流传感器我公司产品电气系统中的电流传感器采用的是瑞士LEM公司生产的产品 LEM是世界知名传感器制造公司 其产品是按照国际标准设计制造的 产品提供5年质保 采用单24V供电 输出标准信号 频率响应范围宽 0 500kHz 安装简便 接线简单 工作温度范围广 25 85 开关电源我公司控制部分供电才用的是交流220V输入 直流24V输出的开关电源供电 我公司所用的开关电源选择的是朝阳电源公司生产的4NIC Q 192型电源模块 其特点是体积小 重量轻 电压转换效率高 宽电压输入范围 采用零电压 零电流技术 有良好的电磁兼容性 并具有过流保护 短路保护 过热保护和过压保护 主要技术参数如下 显示器我公司的显示系统采用的是日本Digital公司生产的ST400 AG41 24V型显示屏 其特点是 体积小 显示屏幕大 3 8英寸 画面清晰 分辨率高 320 240 运行速度快 功能强大 屏幕颜色醒目 琥珀色 简单实用 通讯口为RS 422方式 电路的组成及工作原理 控制电源控制电源主要为电气控制系统提供所需的工作电源 控制电源主要是由控制变压器 开关电源和本安电源等组成 控制变压器一次侧为AC1140V 660V 二次侧为AC220V AC36V AC24V 分别为电机控制回路 电铃控制回路和照明控制回路提供电源 并为开关提供输入电源 开关电源为DC24V控制回路提供电源 并为EPEC运动控制器和显示器提供工作电源 本安电源主要为瓦斯报警器及本安控制回路提供电源 电路的组成及工作原理 控制电源控制电源主要为电气控制系统提供所需的工作电源 控制电源主要是由控制变压器 开关电源和本安电源等组成 控制变压器一次侧为AC1140V 660V 二次侧为AC220V AC36V AC24V 分别为电机控制回路 电铃控制回路和照明控制回路提供电源 并为开关提供输入电源 开关电源为DC24V控制回路提供电源 并为EPEC运动控制器和显示器提供工作电源 本安电源主要为瓦斯报警器及本安控制回路提供电源 电路的组成及工作原理 工作原理主控器与显示屏的通讯电控箱通电 主控器与显示屏通讯时 本画面以EBZ100为例 显示屏将显示画面如下 此状态为主控器通讯连接中 不应该操作 否则显示开关操作错误 电路的组成及工作原理 数秒之后 主控器与显示屏通讯结束 显示如下画面 此时可以对机器进行操作 电路的组成及工作原理 复位 警报将 复位 警报 开关旋至 警报 位置 警报继电器线圈得电 其常开点闭合 电铃回路接通电源 电铃鸣响 系统发出警报 将 复位 警报 开关旋至 复位 位置 控制系统内各报警故障均复位 注意 截割电机启动前必须先发出报警信号 电机漏电闭锁检测在启动油泵电机时 将 油泵启 停 开关旋至 启动 位置 系统先整体对截割高 低速电机 油泵电机 二运电机 锚杆电机进行漏电闭锁检测 即各回路漏电闭锁检测继电器同时吸合 电路的组成及工作原理 如有漏电发生 则分别对各个电机进行检测 确定漏电的电机 并显示 在此过程中所有电机都不能起动 显示屏显示画面 以油泵漏电闭锁为例 如右图所示 电路的组成及工作原理 油泵电机启动 停止启动 将 油泵启 停 开关旋至 启动 位置 警报运行继电器先得电 电铃鸣响7秒后停止 此时油泵运行继电器得电 其常开点闭合 从而使真空接触器线圈得电 接触器主触点闭合 油泵电机主回路接通电源 电机运行 停止 将 油泵启 停 开关旋至 停止 位置 油泵运行继电器线圈失电 其常开点断开 使真空接触器线圈失电 主触点断开 油泵电机主回路电源被切断 运行中的油泵电机将停止运行 电路的组成及工作原理 启动前 在无故障时 显示屏将显示画面如下 油泵电机的启动 启动后 显示屏将显示如右图所示画面 注 通过此画面能监测油泵电机各相的电流值和故障信息 当油泵电机出现过载 过流 断相等故障时 显示屏将显示相对应的故障画面 电路的组成及工作原理 截割高速的启动 停止启动 油泵运行后 将 高速启 停 开关旋至 启动 位置 警报运行继电器先得电 电铃鸣响5秒后停止 此时高速运行继电器得电 其常开点闭合 使高速真空接触器线圈得电 接触器主触点闭合 使高速电机主回路接通电源 高速电机起动运行 停止 将 高速启 停 开关旋至 停止 位置 截割高速运行继电器线圈失电 其常开点断开 使真空接触器线圈失电 接触器主触点断开 截割高速电机主回路电源被切断 运行中的截割高速电机停止运行 截割高速电机的启动 启动后 显示屏将显示如右图所示画面 注 通过此画面能监测截割高速电机各相的电流值和故障信息 当截割高速电机出现过载 过流 断相等故障时 显示屏将显示相对应的故障画面 电路的组成及工作原理 截割低速的启动 停止启动 油泵运行后 将 低速启 停 开关旋至 启动 位置 警报运行警报运行继电器先得电 电铃鸣响5秒后停止 此时低速运行继电器得电 其常开点闭合 使低速真空接触器线圈得电 接触器主触点闭合 使低速电机主回路接通电源 低速电机起动运行 停止 将 低速启 停 开关旋至 停止 位置 继电器线圈失电 其常开点断开 使低速运行真空接触器线圈失电 接触器主触点断开 低速电机主回路电源被切断 运行中的低速电机停止运行 注意 截割高速与截割低速电机是互锁关系 截割低速电机的启动 启动后 显示屏将显示如右图所示画面 注 通过此画面能监测截割低速电机各相的电流值和故障信息 当截割低速电机出现过载 过流 断相等故障时 显示屏将显示相对应的故障画面 电路的组成及工作原理 二运电机的启动 停止启动 将 二运启 停 开关旋至 启动 位置 二运运行继电器得电 其常开点闭合 使二运真空接触器线圈得电 接触器主触点闭合 使二运电机主回路接通电源 二运电机起动运行 停止 将 二运启 停 开关旋至 停止 位置 二运运行继电器线圈失电 其常开点断开 使真空接触器线圈失电 接触器主触点断开 二运电机主回路电源被切断 运行中的二运电机停止运行 二运电机的启动 启动后 显示屏将显示如右图所示画面 注 通过此画面能监测二运电机各相的电流值和故障信息 当二运电机出现过载 过流 断相等故障时 显示屏将显示相对应的故障画面 电路的组成及工作原理 锚杆电机的启动 停止启动 油泵停止 将 锚杆启 停 开关旋至 启动 位置 警报运行继电器先得电 电铃鸣响5秒后停止 此时锚杆运行继电器得电 其常开点闭合 使锚杆真空接触器线圈得电 接触器主触点闭合 使锚杆电机主回路接通电源 锚杆电机起动运行 停止 将 锚杆启 停 开关旋至 停止 位置 锚杆运行继电器线圈失电 其常开点断开 使真空接触器线圈失电 接触器主触点断开 锚杆电机主回路电源被切断 运行中的锚杆电机停止运行 锚杆电机的启动 启动后 显示屏将显示如右图所示画面 注 通过此画面能监测锚杆电机各相的电流值和故障信息 当锚杆电机出现过载 过流 断相等故障时 显示屏将显示相对应的故障画面 电路的组成及工作原理 上 下翻页将 上 下翻页 开关旋至 上翻页 位置 显示屏向上翻一页 将 上 下翻页 开关旋至 下翻页 位置 显示屏向下翻一页 总急停按下两个紧急停止按钮中的任意一个 并顺时针旋转自锁 使运行中的所有电机立刻停止工作 按下截割急停按钮 并顺时针旋转 截割电机立刻停止 电路的组成及工作原理 电气联锁第一 只有当油泵电机启动后 高速或低速电机 二运电机才能启动 油泵电机停止运行 运行中的高速或低速电机 二运电机也随之停止 第二 截割高 低速电机为互锁关系 第三 油泵电机和锚杆电机不能同时启动 二者之间为互锁关系 电路的组成及工作原理 保护回路电路的组成保护回路主要是由电流 电压传感器 熔断器 漏电断路器 电机内的温度传感器 温度开关 安装在油箱中的油温开关 安装在油箱中的液位开关 瓦斯传感器及漏电闭锁回路等组成 工作原理1 电机综合保护 以油泵电机为例 当出现过流 过载 断相等故障时 控制器将电流传感器取来的信号经过编程计算 一旦出现过流 过载 断相时 控制器通过内部程序控制 使油泵运行的中间继电器线圈失电 真空接触器线圈失电 油泵电机主回路电源被切断 运行中的油泵电机停止 故障处理完毕后 将 复位 警报 开关旋至 复位 位置 油泵异常点复位 电路的组成及工作原理 2 电机过热保护 以截割电机为例 当截割高 低速电机因长时间工作或由于故障引起绕组温度升高超过规定值 埋设在该电机绕组中的温度开关动作 使截割高速 截割低速运行继电器动作 切断对应真空接触器线圈回路 断开截割高速电机 截割低速的主回路 对截割高 低速电机进行保护 在截割电机中预埋了PT100温度传感器 信号送入控制器经过程序处理后 对电机进行起停控制 并在显示屏上即时显示截割电机的温度和超温报警 电路的组成及工作原理 故障信息油箱温度当油箱温度超过规定值时 油箱过温信号送到控制器 经过程序处理 使运行中的所有电机立刻停止 油位过低当油箱液位低于规定值时 油位过低信号送到控制器 经过程序处理 使运行中的所有电机立刻停止 瓦斯报警当瓦斯含量超标时 瓦斯报警信号送到控制器 经过程序处理 使运行中的所有电机立刻停止 电压过低 过高当电压过高 过低时 经过程序处理 使运行中的所有电机停止 电路的组成及工作原理 此掘进机控制系统可检测39种故障信息 显示屏显示如下 注 故障处理完毕后 通过 复位 警报开关 对故障进行复位 操作方法 将电控箱右侧隔离开关手柄扳至 接通 的位置 此时前后照明灯同时点亮 检查显示屏 电压表和机器周围 如果没有异常情况 即可按如下顺序进行开机操作 将 复位 警报 开关旋至 警报 位置 发出开机信号 并观察工作现场 确认不能发生机械和人身事故方可开机 将 油泵启 停 开关旋至 启动 位置 警报先鸣响5秒后 油泵启动运转 将 油泵启 停 开关旋至 停止 位置 运行中的油泵电机停止运行 在试车时应注意油泵电机运转方向 若反转应重新接线 若需截割低速作业 将 低速启 停 开关旋至 启动 位置 警报先鸣响5秒后 截割低速电机运行 将 低速启 停 开关旋 操作方法 至 停止 位置 运行中的截割低速电机停止运行 若需截割高速作业 将 高速启 停 开关旋至 启动 位置 警报先鸣响5秒后 截割高速电机运行 将 高速启 停 开关旋至 停止 位置 运行中的截割高速电机停止运行 试车时应当观察截割电机的旋转方向 若反转需重新接线 若需二运电机作业 将 二运启 停 开关旋至 启动 位置 二运电机运行 将 二运启 停 开关旋至 停止 位置 运行中的二运电机运行停止 试车时应当观察二运电机的旋转方向 若反转需重新接线 若需锚杆电机作业 油泵电机必须停止运行 将 锚杆启 停 开关旋至 启动 位置 警报先鸣响5秒后 锚杆电机运行 将 操作方法 锚杆启 停 开关旋至 停止 位置 运行中的锚杆电机运行停止 试车时应当观察锚杆电机的旋转方向 若反转需重新接线 注意不允许在不需要紧急停止的情况下 利用急停按钮停整机 也不允许利用停油泵电机的方法 停高 低速 二运电机不允许通过直接断开隔离开关的办法来停止整个系统的工作 停机后 切断电源 取下隔离开关手柄 注意事项 当司机离开司机