第9章12CM15型连续采煤机电气系统我的野蛮女友主题曲
9.1 概述
9.1.1 技术特征
美国久益（JOY）公司12CM15型连续采煤机供电电压为1050V，整机功率为554kW，机器共有八台电机，它们分别为截割部﹑装运机构﹑液压机构（油泵）﹑牵引部及除尘系统提供动力，以实现落煤﹑装运﹑除尘以及机器行走等功能。除两台牵引电动机为晶闸管整流供电的直流串激式电机外，其余电机均为三相交流异步电机。所有这些电机均采用外水冷方式，并且其内部绕组中都设有热敏检测器件（可等效为温控常闭开关），用于电机过热检测，因而可以实现电机过热保护。这些电机的类型及主要技术参数见表9.1所示。 表9.1 电机类型及主要技术参数
机器的所有电源电路提供软件控制并对由微处理器构成晶闸管脉冲触发单元进行驱动控制，监测开关位置并提供所有机器诊断的软件控制。机器整个系统不仅能可靠完成采煤机正常工作所要求的各种控制任务，而且具有完善保护﹑状态监测﹑故障诊断及机器运行状况显示等功能。正常工作时，司机可根据显示屏提供的信息进行正确有序的操作，发生故障后，借助显示屏所提供的故障诊断信息，实现快速﹑准确地查除和排除故障。 9.1.2 结构特点
12CM15型采煤机电气控制系统的基本构成情况如图9.1所示，电气原理见图9.2所示。电气控制系统的作用在于对上述八台电机以及其它电磁机构实施控制，同时实现对电机设备系统以及安全等方面的电气保护。主要装备有：
（1）八台电机（见表9.1）。
（2）四个电控箱，它们分别是：
1）操作台（主控台）：位于机器左侧的司机室内。其中，用于电机控制的所有操作开关安装在箱体的盖板上；供司机观察的指示仪表指示灯装在仪表盘上；24V直流电源，监视继电器﹑本安继电器和接线排等装置安装在箱内。
2）控制器（箱）：位于机器左后方。其中，箱盖（内侧）上安装有装运机主回路上的器件；箱体内为截割机主回路控制器件﹑截割电机计时器及断路器2CB等；
3）牵引控制器（箱）：这是一个装在机器左后方的一个水冷电控箱，含有牵引﹑油泵﹑风机主回路控制器件，PLC等。内部安装分为几个部分：
①FRONT PANEL（前板）为一个不锈钢机箱，内装PLC；
②REAR PANEL（后板）为一接线板；
③SWINGOUT PANEL（右转动板），正面主要是油泵和风机主回路控制器件，背面主要有牵引速度选择开关箱。
④PANEL（板），正面主要有牵引回路正反换向接触器，背面有牵引回路的直流电压﹑直流电流传感器；
⑤其余装置均固定在箱体上，左壁上固定电源断路器3CB和熔断器等，后壁为功率
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变压器和可硅整流器。
4）断路器箱：这是动力电缆进线箱，内部的主要装置为主断路器1CB 。此外，履带行走安全开关（脚踏开关）也位于该箱内。
（3）一个电磁阀：用于冷却及喷雾水控制。 （4）油温油位开关（本质安全型）：用于监视油温﹑油位状态，起到保护液压系统的作用。
（5）流量压力开关：用于监视水压，流量状况，保障冷却及降尘。
（6）一台文字显示器：显示机器运行状况，提示状态信息以及故障信息等。
东海县海陵路小学（7）一个起/停开关：连接在先导回路中，通过先导控制实现对采煤机的供电控制。这里的“供电控制”所控制的是机器的前级供电开关（磁力起动器），即实现连采机远距离控制。
（8）多个急停按钮：位于机器的前﹑后﹑操作台以及控制器﹑牵引控制器箱门等处，用于紧急停机。这些急停按钮都连接在先导回路中，因此，当紧急情况下按下急停按钮时，先导回路被切断，从而使前级供电开关断电。
（9）照明灯。
在上述基本构成的基础上，还可以根据具体实际需求，增加其它装置或设备，比如遥控装置等，从而提高系统的功能。
图9.1 系统的基本构成
图9.2 12CM15型采煤机电气原理图
图9.1中标注的一些数字，它们是连接各装置及设备的电缆编号，有关这些电缆的基本情况见表9.2所示。连接电缆的芯线使用了九种不同颜以示区别：RED （红）YEL （黄）BLU （蓝）BLK （黑）GRN （绿）BRN （棕）WHT （白）ORG （橙）和GRA （灰）
。另外，标有记号SHD 表示屏蔽，E 表示接地，SP 表示空余不用。
电气系统中各设备或装置在整个机器上的布局如图9.3所示。其中，操作台位于机器左侧的司机座左方，断路器箱位于司机座前面的下方，控制器（箱）位于左履带前端的上方，牵引控制器（箱）位于机器左侧后端，显示器位于司机正前方，油温油位开关位于油箱中，水压流量开关位于悬臂内，等等。
图9.3 电气设备布置
表9.2 连接电缆
9.2 电气操作
9.2.1 回转控制开关
在12CM15连续采煤机中，使用了多个旋转开关作为司机控制各种电动机的主令操作开关，现以“泵”开关为例，说明其表示方法和原理，如图9.4所示。
图9.4 回转控制开关
（1）端子：用六角形符号表示，内部数字为端子编号，与外部的连接用螺钉固定。
（2）触头：每对端子间都有触头，用靠右侧的两条短竖线表示，该开关带有6对触头。
（3）跨接线：有的端子之间用短接线直接相连。根据使用场合不同，短接线可以在开关内部，也可以在外部。如图9.4中端子4和2﹑2和6﹑3和7及11和9被短接。
（4）开关位置：开关位置由穿过开关的竖线表示。一般有“START”（起动）﹑“RUN”孔业礼
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（运行）和“OFF”（停机）三个位置。
（5）弹簧返回：该开关为弹簧返回式，即当司机将手松开后，开关会返回到某一位置。用箭头表示松开手后开关所回到的位置。如图9-4中的箭头表示将开关旋转到“起动”位置后如果松手，则开关会返回到到“运行”位置。该位置又称非自保持位。
防攻击空间
（6）闭合位置：开关中各触头的开闭取决于手柄的位置，用“×”表示当在某一位置时某两个端子间触头闭合。
（7）保持闭合：把两个或多个“×”连接起来，则表示当开关处于该位置时触头保持闭合。如图9-4中，当开关处于“起动”和“运行”两个位置之间时，端子4和3间的触头也保持闭合状态。
控制系统中除使用了多个回转控制开关外，还设置了四个断路器，断路器不仅能够完成被控线路正常情况下接通或断开外，而且还可实现线路发生短路故障后自动跳闸，切断故障电源。
9.2.2 开机操作顺序
久益公司推荐的机器的操作顺序如下(这里仅给出与电气相关的步骤):
（1）当确定各防爆控制箱门的防爆面符合要求的条件时，先分别采用手动将控制箱中2CB ﹑牵引控制箱中3CB种8CB断路器合上，并按规程将各箱体防爆箱门关好。
（2）由司机将位于断路器箱上的主断路器1CB手动合闸。此时电源指示灯亮。兰州市铁路局
（3）起动油泵。
（4）如果需要时，操作液压系统来调整悬臂或输送机等的位置，或者操作履带行走来调整机身位置等。
（6）开启除尘和冷却水阀，为截割机启动做好准备（截割机启动及运行对水压及流量有一定的要求，如果水压过低或流量过小，截割机将无法启动和运行）。
（7启动截割机。
（8）启动除尘风机（如果把风机设定在“自动运行”方式上，当截割机启动后，风机将会跟着自动启动运行）。
此后的操作，例如，截割机或行走部，将根据实际情况来进行。
应当指出：只有油泵电机启动并运行之后，其它电机才能够启动运行，否则，对这些电机启动操作均无效。此外，一旦油泵电机停机，其它电机就会随即停止运行。为此称油泵开关是其它电机总开关。
12CM15型连续采煤机的基本操作为手动操作方式（如果装备了遥控装置后，方可进行遥控操作）。手动操作是通过主控台上的回转控制开关来进行，这些开关有：控制总开关（CONTROL），漏电试验/复位开关（E/L TEST/RESET），风机开关（FAN），运输机开关（CONVEYOR），油泵开关（PUMP），截割机开关（CUTTER）及左右行走操作杆（LH/R.H TRACTION），如图9.5所示。在手动操作之前，首先将控制总开关旋转到手动（MANUAL）位上。
12CM15型连续采煤机对启动操作有一些特殊要求，除行走操作外，其余电机的启动操作均有一个共同特点：“两次操作”，即在司机用操作开关对电机进行启动操作时，必须按特定的要求扳动开关两次。对于不同的电机还有一些具体的要求。下面逐一进行说明：
图9.5 主控操作台
1. 油泵启动
油泵的操作开关有三个位置：停机（OFF）﹑运行（RUN）和启动（START），见图9.6
阿伐斯汀229
所示。其中OFF和RUN为自保持位，即将开关扳到这两个位置后松手，开关仍然会保持在这两个位置不动；而START则是一个返回到RUN位上的非自保持位。如果将开关扳到该
位上。
图9.6 操作开关
a)油泵开关（截割机开关）b)运输机开关c) 风机开关
油泵电机启动的“两次操作”步骤如下：
1）第一次操作：将油泵开关从OFF位直接扳到START位，然后松手（开关将自动返回到RUN位），这时，显示器显示信息：
“PUMP E/L CHECK”（油泵回路漏电检查）
此时，在PLC的控制下将对该回路进行漏电检查。约1S后，漏电检查自动结束，若未发现漏电故障，显示器将给出提示信息：
“PUMP READY”（油泵准备好）
2）第二次操作：在提示信息“PUMP READY”出现后的一个规定时间内（约3S）再次将开关扳到START位上，直到油泵启动后再松手，之后开关将自动返回到RUN位上。
正常的启动过程如上所述，但应注意以下情况：
（1）如果在第一次操作后电网发现漏电故障，显示器将会显示信息为：
“6 PUMP E/L LOCKOUT”（6号故障油泵回路漏电闭锁）并禁止油泵电机启动（实施闭锁）。
（2）如果在提示信息“PUMP READY”出现后的规定时间内未及时进行第二次操作，那么，显示器将会显示：
“PUMP START ABOBT”（油泵启动终止）
这实际上是宣告本次启动过程作废。在这种情况下，油泵将被锁定在禁止启动运行状态上。一旦进入了这一状态，无论你把开关扳到START位上多少次，油泵也不会启动。只有将开关重新扳回到OFF位上时，这一状态才能被解除。
（3）如果在启动过程中发生了其它故障，油泵也将会拒绝启动。这时，显示器会提示相应的故障信息。
在油泵运行过程中如果发生了故障，油泵同样也会停止运行，并且显示相应的故障。
2. 截割机启动
截割机的启动需要具备以下两个条件：
1）油泵已启动运行；
2）只有在冷却喷雾水的压力及流量均满足要求（大于1MP a，大于21L/min）的条件下截割机才能启动起来。
截割机操作开关与油泵开关一样，都有三个位置：OFF﹑RUN﹑START，同样，OFF ﹑RUN为自保持位，START为自动返回到RUN位上的非自保持位。
截割机启动为“两次操作+两手操作”，两次操作同油泵所述，两手操作是指同时扳动截割机开关和油泵开关，具体操作步骤如下：
(1)第一次操作：用两只手同时扳动截割机开关和油泵开关，截割机开关由OFF位直接扳到START位，而油泵开关是由RUN位扳到START位。然后，只松开截割机开关（自动返回到RUN位）而不要松开油泵开关，让油泵开关一直保持在START位上（直到第二次操作使截割机启动起来之后再松手）。此时，显示器给出信息：
“CUTTER E/L CHECK”（截割回路漏电检查）
这时，在PLC控制下将会执行漏电检查。大约1S后漏电检查完毕，若未发现漏电故障，
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