ZBC24煤矿用柴油机车保护装置说明书2012

1、ZBC24煤矿用柴油机车保护装置使 用 说 明 书 天地（常州）自动化股份有限公司中煤科工集团常州自动化研究院2012年 11月第2.0版目 录1 产品概述2 技术参数3 主要结构特征和工作原理4安装、接线、操作与调试5 使用注意事项6 故障处理与维修7 运输与储存8 附件及资料9 定货须知10执行标准11受控部件* 安装、使用前应阅读本说明书。* 检修时不得修改本安电路及关联电路中元器件的型号、规格及电气参数。* 本安关联产品不得随意与其它未经联检的设备连接。* 维修时应先断电压、电流信号输入，防止“失爆”，维修后紧固件应拧紧且引入装置里的橡胶密封圈应保持密封。* 保护装置组成的各个设备、单

2、元为受控件，不得随意更换，否则后果自负。1 产品概述 ZBC24煤矿用柴油机车保护装置（以下简称装置）适用于含有爆炸性气体（甲烷）和煤尘的煤矿井下场所，但周围环境中不得含有破坏金属或绝缘的活动性化学物质。主要用来对柴油机车的排温、转速等行车参数进行监测显示以及车身电气控制，当相关参数超过允许范围时，提供声光报警功能，而且可以将保护装置的开关量输出接至柴油机车油路上的电磁阀，以此来控制电磁阀的开合。1.1 防爆型式保护装置由浇封兼本质安全型、本质安全型、及本安兼隔爆型设备组成；1.1 ZBC24-D电源控制器防爆型式为矿用浇封兼本质安全型，防爆标志为：“Exmbib”；1.2 ZBC24-X显示

3、器防爆型式为矿用本质安全型，防爆标志为“Exib”；1.3 ZBC24-K控制器防爆型式为矿用隔爆兼本安型，防爆标志为“Exd ib”；1.4 ZBC24-C信号采集器防爆型式为矿用本质安全型，防爆标志为“Exib”；1.2 型号意义1.3 使用环境1.3.1 环境温度 040；1.3.2 相对湿度 95%（25）；1.3.3 大气压力 80kPa106kPa；1.3.4 无剧烈振动与冲击；1.3.5 煤矿井下有甲烷煤尘爆炸性混合物，但无破坏绝缘的腐蚀性气体的场合；1.3.6 环境噪声不大于50dB。1.4 产品组成保护装置主要由ZBC24-D电源控制器、ZBC24-X显示器、ZBC24-K控

4、制器、ZBC24-C信号采集器及YE0.3/2.4.3甲烷变送器五个设备组成，它们之间的相互连接采用长度不超过20米的MHYVR14(0.28)型本安电缆（组成框图见图1-1）；ZBC24煤矿用柴油机车保护装置外围简单主要包括：WZPY-420水位元件、YE0.3/24.5油压元件、YE0.3/24.4转速元件(2个)和WZPK-241温度元件(3个)组成，它们之间的相互连接采用长度不超过7米的MHYVR14(0.28)型本安电缆。ZBC24煤矿用柴油机车保护保护装置电源控制器由DC24V和DC28V非安电源供电(由ZBC24-Y电池箱提供)，对外连接电缆采用长度不超过8米的MYQ型橡套电缆。

5、图1保护装置产品组成图2 技术参数2.1 电气性能2.1.1 ZBC24-D电源控制器2.1.1.1 非安输入电源a) 额定工作电压：DC24V；b) 工作电流：3A。2.1.1.2内部2路本安DC12V电源参数a) 输出电压：10V14V；b) 额定输出电流：800mA；c) 最高开路电压：14V；d) 过流保护动作值：1.5A 。2.1.1.3 内部2路本安DC5V电源参数a) 输出电压：4.5V5.5V；b) 额定输出电流：250mA；c) 最高开路电压：5.5V；d) 最大短路电流：750mA 。2.1.1.4与总线通讯接口参数内部1路CAN通讯参数a）接口数量：1路；b）传输方式：C

6、AN；c) 通讯速率：20kbps；d) 最大通讯距离：20m；e) 信号电压峰峰值：（15）V。2.1.1.5 与甲烷变送器通讯口参数a) 接口数量：1路；b) 传输方式：I2C，主从，半双工通信方式；c) 传输速率：10kbps；d) 最大传输距离：8m（采用MHYVR型电缆，单芯截面积不小于0.75mm2）；e) 信号电压峰峰值：(25)V 。2.1.1.6 与频率型模拟量信号接口a) 频率型模拟量输入信号：200Hz1000Hz，输入高电平时应不小于3V（输出电流为2mA时），输入低电平时不大于0.5V，其正脉冲和负脉冲宽度均不得小于0.3ms；b）最大传输距离：8m（采用MHYVR型

7、电缆，单芯截面积不小于0.75mm2）；c）模拟量转换误差：0.5%。2.1.1.7 开关量控制输出（非安，浇封）两组无源继电器接点输出：继电器接点容量为DC24V,5A（阻性负载）。接点闭合，节点电阻不大于0.5；接点断开，接点电阻应不小于100 k。2.1.2 ZBC24-X显示器2.1.2.1 电源a) 本安输入电压： (1014)V ；b) 工作电流： 400mA ；2.1.2.2 参数显示功能 ZBC24-X显示器接在CAN总线机车保护装置中，具有显示和配置参数功能。2.1.2.3 蜂鸣器报警功能 ZBC24-X显示器接在CAN总线机车保护装置中，保护装置具有蜂鸣器报警报警功能。2.

8、1.2.4 红外遥控接收功能 ZBC24-X显示器接在CAN总线上时，具有红外遥控接收功能。2.1.2.5 具有无线通信功能 ZBC24-X显示器具有无线通信车辆定位功能，通信距离不小于10米。2.1.2.6 具有驾驶员登记功能 ZBC24-X显示器可以对驾驶员进行登记功能。2.1.3 ZBC24-K控制器2.1.3.1 供电电源2.1.3.1.1非安输入电源1a) 额定工作电压：DC28V （调节器）；b) 工作电流： 10A。2.1.3.1.2非安输入电源2（调节器）；a) 额定工作电压：DC24Vb) 工作电流： 15A。2.1.3.1.3本安输入电源a) 额定工作电压：DC12V ；b

9、) 工作电流： 100mA。2.1.3.2 输入输出接口2.1.3.2.1 一路无源开关量输入无源继电器接点输入：继电器接点容量为DC24V,5A（阻性负载）。接点闭合，节点电阻不大于0.5；接点断开，接点电阻应不小于100 k。2.1.3.2.2 一路CAN总线通信接口a）传输方式：CAN2.0；b) 通讯速率：20kbps；c) 最大通讯距离:20m(使用MHYVR型电缆，线横截面积不小于0.5mm2)；d) 信号电压峰峰值：(15)V。2.1.3.2.3 一路本安电源输出a) 输出电压：10V14V；b) 额定输出电流：250mA；2.1.3.2.4 一路非安电源输出a) 输出电压：20

10、V32V；b) 输出电流：5A。2.1.3.2.5七路非安有源继电器输出a) 第一路：接点闭合，电路输出电压不小于21V（拉出电流3A）；接点断开，电路输出电压为0V。这一路输出在接非安备用电源（电池）时才能正常工作。b) 第二路：接点闭合，电路输出电压不小于19V（拉出电流5A）；接点断开，电路输出电压为0V。c) 第三路：接点闭合，电路输出电压不小于19V（拉出电流5A）；接点断开，电路输出电压为0V。d) 第四路：接点闭合，电路输出电压不小于19V（拉出电流5A）；接点断开，电路输出电压为0V。e) 第五路：接点闭合，电路输出电压不小于19V（拉出电流1A）；接点断开，电路输出电压为0V

11、。f) 第六路：接点闭合，电路输出电压不小于19V（拉出电流1A）；接点断开，电路输出电压为0V。g) 第七路：接点闭合，电路输出电压不小于19V（拉出电流1A）；接点断开，电路输出电压为0V。2.1.4 ZBC24-C信号采集器2.1.4.1 功能信号采集器具有开关量信号采集功能，并通过CAN总线输出。2.2 报警响应时间 声光报警信号不大于3s；监测参数超标时或者甲烷变送器断线故障时输出控制信号应在30s内。2.3 功能2.3.1 保护装置自动进行数据监测；2.3.2 具有报警功能: a) 在距离ZBC24-X显示器蜂鸣器出声孔0.5m远处，报警声声级强度应不小于70dB；2.3.3 ZB

12、C24-X显示器实时显示监测的状态量及参数；2.3.4 当YE0.3/24.3甲烷变送器发生断线时，7s内电源控制器内继电器常闭接点断开。3 结构特征及工作原理3.1 外形尺寸及重量3.1.1 外形尺寸（长宽高）3.1.1.1 ZBC24-D电源控制器外形尺寸（长宽高）：320mm193mm70mm。图2 电源控制器外形尺寸图3.1.1.2 ZBC24-X显示器外形尺寸:（长宽高） 233mm132mm82mm。图3显示器外形尺寸图3.1.1.3 ZBC24-K控制器外形尺寸:（长宽高） 430mm275mm168mm。图4 控制器尺寸图3.1.1.4 ZBC24-C信号采集器尺寸:（长宽高）

13、 200mm98mm56mm。图5 信号采集器外形尺寸图3.1.2 重量3.1.2.1 ZBC24-D电源控制器重量 约8kg。3.1.2.2 ZBC24-X显示器重量 约1.5kg。3.1.2.4 ZBC24-K控制器重量 约30kg。3.1.2.5 ZBC24-C信号采集器重量 约0.5kg。3.2工作原理图6 保护装置电气原理框图保护装置主要包括显示器、电源控制器、控制器、信号采集器及甲烷变送器，主要处理非安和本安电源变换与控制输出和启车，控制器主要处理开关量输出与继电器控制，如前灯、后灯等控制，信号采集器主要进行开关量信号的采集，如控制开关。保护装置的速度元件通过感应铁质齿盘产生脉冲，

14、通过脉冲计数，来完成车速/转速的监测；通过监测液位开关和油压开关的开关状态完成对水箱水位和机油压力的监测；对于排气管温度、水箱温度和发动机表面温度的测量，均通过测量保护装置自带的铂热电阻的阻值来完成；通过YE0.3/24.3甲烷变送器监测柴油机车周围的甲烷含量，在完成了以上监测后将测量数据传输至ZBC24-X显示器，ZBC24-X显示器对数据进行显示和判断，当有监测量超过规定值时，ZBC24-X显示器上的蜂鸣器发出响声，液晶面板上显示出报警内容，实现声光报警，当排气管温度超过一定值时，可通过保护装置监控单元的继电器输出，控制电磁阀，停止发动机的供油，强行停车。4 安装、接线、操作及调试4.1

15、安装与接线图7 接线示意图4.2 使用按照4.1安装接线完毕，检查接线，确保电源的正负没有接反，接线端子将线头压接牢靠，喇叭嘴旋紧，压线片将线压紧。在启动前，打开转换开关，保护装置即可正常工作。保护装置在使用中，有以下几种过程：图8 显示器显示界面a）上电在调节器输出稳定后，保护装置会显示一个几秒钟的开机等待界面，以确保外围电路处在正常工作状态，开机界面如下图11所示：图9 开机画面在转速较低，甲烷浓度不超限时，允许起车。b）各设备翻页显示在启动完毕转为元件轮询状态，每种元件的显示时间约为3s，每种元件的轮询界面可有三种情况：a.模拟量显示；b开关量显示；c电池状态显示，这三种情况的显示界面分

16、别如图10所示。c）故障报警如出现采集信号报警或发出控制命令时，右边左部液晶出现相应设备的报警信息，蜂鸣器发生报警提示。4.3 操作与调试4.3.1 操作图12 KJS7通用遥控器按键面板布置图通过KJS7通用红外遥控发射器来实现对保护装置的状态查看，参数设置等功能。KJS7通用红外遥控发射器的图面示意图如下：在遥控器中，上部数字键部分实现密码输入，具体参数设置的输入等功能；中部“+”“-”功能键实现遥控器操作过程中的菜单上下选择，参数设置位的左右选择等功能；下部的“设置/退出”和“确认”键实现各菜单项或菜单界面的进入/退出，参数设置的进入/退出等功能。保护装置操作界面的层次关系拓扑如图13所

17、示。图13 显示器操作界面的层次关系拓扑图根据此显示界面拓扑层次关系，进入到我们要设置或查看的界面。在保护装置的显示器进行正常的参数轮显界面时，按下遥控器左下端的“设置/退出”按钮使保护装置开始进入遥控器操作设置状态，在保护装置的显示器上显示人机对话界面（遥控器“+”，“-”实现菜单上下滚动功能）：模式显示查看用户设置图14 用户设置/查看界面4.3.1.1用户设置功能用户验证密码000继续按遥控器左下端的“设置/退出”按钮，进入密码输入界面，如图示。 图15 密码输入界面通过遥控器数字键输入密码（默认密码234）后按遥控器左下端确认键登陆并进入保护装置参数设置界面（遥控器“+”，“-”实现菜

18、单上下滚动功能）：菜单02故障查询时间设置钥匙开关参数设置命令下载菜单01设备列表车号设置瓦斯标较柱状设置模式设置 图16 用户设置界面1）运行参数设置按遥控器“设置/退出”按钮，进入运行参数设置界面，如图所示（遥控器“+”，“-”实现菜单上下滚动功能）：运行参数车轮脉冲发动脉冲车轮半径总里程数 图17 运行参数设置界面（a）车轮周脉冲数设置继续按遥控器“设置/退出”按钮，进入车轮周脉冲数设置界面：车轮周脉冲数0000255 图18 车轮周脉冲数设置界面按下遥控器“+”，“-”键来实现菜单中设置对象的个，十，百位选择功能，此时通过按数字键实现对当前设置对象位的设置功能，车轮周脉冲数设置范围是小

19、于255。按遥控器“设置/退出”按钮不保存设置退出，按“确认”按钮后保存设置退出。(b)发动机周脉冲数设置选择发动机周脉冲数设置，按遥控器“设置/退出”按钮，进入发动机周脉冲数设置界面：发动机周脉冲数0000255图19 发动机周脉冲数设置界面按照4.3.1.1中1）内容中的（a）项的设置方法进行参数设置，发动机周脉冲数设置范围是小于255。按遥控器“设置/退出”按钮不保存设置退出，按“确认”按钮后保存设置退出。(c) 车轮半径设置车轮滚动半径00001500选择车轮半径设置项，按遥控器“设置/退出”按钮，进入车轮半径设置界面：图20车轮半径设置界面按照4.3.1.1中1）内容中的（a）项的设

20、置方法进行参数设置，车轮半径设置范围是小于1500。按遥控器“设置/退出”按钮不保存设置退出，按“确认”按钮后保存设置退出。2)甲烷变送器标校设置注意：进行本项设置前，应将主机，显示器及甲烷变送器连接起来，并保证通信正常，否则，将起不到甲烷变送器标校的目的。先给保护装置上电，预热20分钟后方可进行调整，正常调校应具备新鲜空气、2% 左右的标准甲烷-空气混合气体。选择甲烷变送器标校设置项，按遥控器“设置/退出”按钮，进入甲烷变送器标校设置界面（遥控器“+”，“-”实现菜单上下滚动功能）：甲烷调校1 调零点2 调精度3 初始化 图21甲烷变送器标校界面(a) 调零点设置当通入新鲜空气时，按遥控器“

21、设置/退出”按钮，进入调零点标校界面：甲烷调校1 调零点0.00图22甲烷变送器零点标校界面按照4.3.1.1中1）内容中的（a）项的设置方法将通气值设置成0.00，按下“确认”按钮后，数据将下发至甲烷变送器，若当前值变成0.00，则说明零点标校完成，按“设置/退出”按钮退出标校。若进入本设置界面后，直接按下“设置/退出”，则不能完成零点标校。(b)线性度设置选择调线性度设置项，按遥控器“设置/退出”按钮，进入线性度设置界面，给YE0.3/24.3甲烷变送器通入2.00%左右浓度的标准瓦斯气体，等待显示器上显示的瓦斯值稳定后，就可进行线性度调节。甲烷调校2 调精度1.00 图23甲烷变送器线性

22、度标校界面按照4.3.1.1中1）内容中的（a）项的设置方法将通气值设置成2.00，按下“确认”按钮后，数据将下发至甲烷变送器，若当前值变成2.00，则说明甲烷变送器线性度调节完成，按“设置/退出”按钮退出标校。若进入本设置界面后，直接按下“设置/退出”，则不能完成零点标校。(c)恢复出厂设置甲烷调校3 初始化确定选择恢复出厂标校值项，按遥控器“设置/退出”按钮，进入恢复出厂设置界面： 图24甲烷变送器恢复出厂标校值界面遥控器“+”，“-”实现菜单中的确认和取消项选择。按下遥控器“确认”按钮后，确认当前选择的设置（相关命令将下发至甲烷变送器）并退出当前设置界面。若按下的是“设置”键，则直接退出

23、，不会对本项进行任何操作。一般情况下，操作人员不应对本项进行操作，否则，将导致甲烷变送器监测数据发生异常。3) 报警上限选择报警上限设置项，按遥控器“设置/退出”按钮，进入报警上限设置界面，界面图示如图所示（遥控器“+”，“-”实现菜单上下滚动功能）：转速01地址设置报警设置动作设置零点设置精度设置图25报警上限设置界面报警设置上限报警使能4000下限报警禁止图26报警上限设置界面(a) 发动机转速上限设置按下遥控器“设置/退出”按钮，进入发动机转速设置界面： 按照4.3.1.1中1）内容中的（a）项的设置方法进行参数设置，发动机转速上限设置范围是小于4000，下限禁止，不报警。按遥控器“设置

24、/退出”按钮不保存设置退出，按“确认”按钮后保存设置退出。(b)甲烷设置选择甲烷设置项后，按遥控器“设置/退出”按钮，进入甲烷上限设置界面：报警设置上限报警使能1.00下限报警禁止 图27瓦斯报警上限设置界面动作设置上限动作使能1.50下限动作禁止图28瓦斯上限动作设置界面按照4.3.1.1中1）内容中的（a）项的设置方法进行参数设置。当每个设置项的参数正在设置最高位或最低位时，继续按“+”“-”按钮将实现设置对象的换行，如：从报警值的设置移到停车值的设置。按遥控器“设置/退出”按钮不保存设置退出，按“确认”按钮后保存设置退出。4) 柱状设置 柱状设置油位 35排温 160水位 80表温 16

25、0图29图形显示柱状设置菜单柱状设置主要是设置左部分液晶，油位、排温、水位、表温的满量程参数。如图的设置表述油位量程为35cm，排温量程为160，水位量程为80cm，发动机表温量程为160。 5) 时间设置 时间设置年 10月 07日 20时 09分 20图30时间显示设置菜单进入如图菜单进行时间设置，如图设置表示为：2010年07月20日09时20分。可通过“+”或“”进行选择，通过按“确认”键进行参数调整，最后按“设置/退出”即可保存数据。4.3.1.2用户查看功能选择用户查看项，按遥控器“设置/退出”按钮，选择监测信息项，继续按遥控器“设置/退出”按钮，即进入监测信息数据显示界面（按“确

26、认”键退出）：4.3.2调试 本保护装置在安装完毕后，用户可根据具体安装的车型，利用配置器对一些参数(如车轮半径，报警间隔时间及转速上限等)进行配置。按照4.1的要求，保证接线正确即可正常启动运行。按照煤矿安全规程的要求，甲烷变送器每个10天需要进行标校一次。对于YE0.3/24.3甲烷变送器的标校有三种方法：1）利用调校工装进行调校；2）借助配置器进行标校，此方式要求甲烷变送器接入保护装置中；3）利用KJS7通用遥控器进行标校，此方式要求甲烷变送器接入保护装置中。现将这三种方式进行分别介绍。4.3.2.1利用KJS7通用红外遥控发射器调校 KJS7通用红外遥控发射器调教具体步骤和方法如4.3

27、.1.1中2）项所表述。4.3.2.2利用显示器和配置器调校先给保护装置上电，预热20分钟后方可进行调整，正常调校应具备新鲜空气、2% 左右的标准甲烷-空气混合气体。首先用配置器（配置器的使用方法见其使用说明书）下发瓦斯开始调校命令，此时显示器上的对应的显示界面如图37所示，其中，右上角的数字是进行倒计时，计时结束就退出瓦斯调校，若要继续调校，则要重新进入此界面；然后按照下述的顺序开始调校。调校的顺序应该是先调零点，再调精度。调校步骤如下：调零：当通入新鲜空气时，进入配置器的瓦斯调零界面，设置要将甲烷变送器调成的零点的值，设置完成后，按下配置器上的ENT键下发，此时YE0.3/24.2显示器上

28、显示正在进行数据下发，数据下发完成后，显示器又回到如图20所示的显示界面，此时若显示的瓦斯的值就是在配置器上设置的零点的值则说明调零成功，若不是，则继续用配置器下发零点值调整。调精度：给YE0.3/24.3甲烷变送器通入1.00%或2.00%左右浓度的标准瓦斯气体，等待显示器上显示的瓦斯值稳定后，就可以进行甲烷变送器的监测精度调节。首先，进入显示器瓦斯调校界面，然后再设置配置器进入配置器的瓦斯调校界面并设置通气值，设置好以后按下ENT键下发。若显示器上显示的值就是下发的值则说明YE0.3/24.3甲烷变送器的精度调节完成；若不是，则继续下发调整甲烷变送器的精度，直至显示器上显示的值和下发的通气

29、值相当。4.3.2.3 利用调校工装进行调校预热20分钟后方可进行调整，正常调整应具备新鲜空气、2%左右的标准甲烷-空气混合气体。调整顺序应该是先调零点，再调精度。变送器通电后，调校工装依次显示软件版本、电压值“3 .”、初始化显示完成后显示测得的浓度值。传感器的调整通过遥控器来操作，调校显示器进入调整状态时第一位红色数码管显示功能号，后三位显示测量数值，调整内容及对应的数码管显示如下：正常显示 “ . ”零点： “ 1 . ”精度： “ 2 . ”变送器电压值: “ 3 . ”图31遥控器的面板布置图如图31。变送器通电预热20分钟后，将遥控器对准显示窗口，先按“瓦斯”键后才能进入调整状态。当按“功能+”键时，功能号依次增加（过最大值后至最小），而按“功能-”则功能号减小并循环。当用户调整完毕必须按“退出”键退出遥控调整状态 ，否则所调的参数不会保存。调试步骤如下：调零：当通入新鲜空气时，按遥控器面板上“瓦斯”键，进入功能1，数码管显示数为“1 .”。再按 “参数+”或“参数-”时，调整变送器零点（当功能号1后显示小数点即“1 . .”时，表示数值为“- .” ），使数码管显示“1