掘进机电气系统说明书160修正

KXJ1-246/1140（660）E-4 矿用隔爆兼本质安全型组合开关箱

使用说明书

上海创力矿山设备有限公司

Shanghai Chuangli Mining Equipment Co.,Ltd.

2008年6月

1．概述

1.1 产品特点：

KXJ4-246/1140（660）E-4矿用隔爆兼本质安全型开关箱（以下简称开关箱）、CX4-4/12矿用本质安全型操作箱（以下简称操作箱）、BAL1-36/127/150矿用隔爆型电铃、BZA1-10/24-1ZS矿用隔爆型压扣控制按钮、DGY35/24B隔爆照明灯、YBUD-160/80-4/8掘进机用隔爆型三相异步电动机（截割电机）、DYB-75A 泵站用隔爆型三相异步电动机（油泵电机）、BYD11-160-8050隔爆型电滚筒（二运电机）、GJC4低浓度甲烷传感器组成S160A型掘进机电气系统。是整机的主要组成部分，与液压系统配合操作可实现整机的各种生产作业。

KXJ4-246/1140E矿用隔爆兼本质安全型开关箱是S160A掘进机电气系统的核心。控制系统将控制和保护功能模块化（主控制器）、有故障记忆功能、有应急遥控功能（遥控器）、操作箱液晶屏与开关箱显示仪表同步显示、开关箱与操作箱之间的通讯采用232串口通讯技术，仅用两芯通讯电缆便可实现，通讯电缆采用快速插头连接方式。整个电气系统具有设计理念新、保护功能全、显示功能强大、内部元件配置高、结构紧凑、安装方便、可靠性高等特点。

1.2主要用途及适用范围：

1.2.1主要用途:

本开关箱主要用于控制S160A掘进机的截割电机、油泵电机、二运电机的起动、停止，所控制电机工作电压AC1140V/660V；对掘进机的电铃、照明灯、总急停、截割急停按钮及瓦斯断电仪提供控制信号，具有低压漏电保护功能；以可编程控制器PLC为核心，对油泵、截割、二运3个电机的过压、欠压、短路、超温、过载、过流、三相不平衡、电机绝缘进行监控和保护，同时显示各电机运行状态、工作电压、截割电机负荷和各种故障信息。

1.2.2适用范围:

1.2.2.1本产品适用于煤矿等具有爆炸性气体的危险场合。

1.2.2.2本产品可使用在具有煤尘和潮湿的恶劣环境中。

KXJ4-246/1140(660)E矿用隔爆兼本质安全型开关箱防爆型式:矿用隔爆兼本质安全型。

防爆标志：Exd［ib］I。

本安元件: 本安电源及配接设备GJC4低浓度甲烷传感器

本安电源参数: U0:DC12.7V I0:350mA C0:4.7μF L0:0

本安元件:本安电源及配接设备CX4-4／12本质安全型操作箱

本安电源参数: U0 :DC12V I0:1A C0:5.7μF L0:0.4μH

执行标准: MT/T661-1997 《煤矿井下用电器设备通用技术条件》

MT/T682-1997 《悬臂式掘进机电控设备系列与参数》

Q/JC-04-2005 《KXJ4-□/□E矿用隔爆兼本质安全型开关箱》

1.3使用环境条件：

a. 运行环境温度为－5℃～＋40℃；

b. 海拔不超过2000m ；

c. 周围空气相对湿度不大于90%(+25℃)；

d. 在无破坏绝缘的气体或蒸气的环境中；

e. 能防止滴水的地方；

f. 有显著振动与冲击的地方；

g. 与水平面的安装倾斜度不超过16°；

h. 在含有瓦斯等爆炸性混合物的矿井中；

i.污染等级 3级。

1.4 型号的组成及其含义

KX J 4—246 / 1140 (660) E

掘进机用

电压（V）

功率（KW）

产品序号

隔爆兼本质安全型

开关箱

2、结构特征：

开关箱是按照GB3836.1-2000《爆炸性气体环境用电气设备第1部分通用要求》、GB3836.2-2000《爆炸性气体环境用电气设备第2部分隔爆型“d”》和GB3836.4-2000《爆炸性气体环境用电气设备第4部分本质安全型“i”》的标准，属隔爆兼本质安全型电气设备。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。

开关箱位于掘进机本体的左后方，掘进机的主要电器元件都安装在此开关箱内,开关箱的主腔和接线腔均为隔爆型结构,接线腔和壳体上均设有接地螺栓。

开关箱箱体为长方形，箱门和上盖用螺栓和箱体紧固，箱门只有在电源开关处于停止的位置才允许打开，电器元件均装在主腔内，分别安装在主盘、主控制器盘和变压器安装盘上。主腔的右侧装有隔离开关、保护隔板，主盘安装在壳体后壁上，为螺栓固定式结构，主电路的电气元器件大部分都安装在该盘板上，主盘板占据了主腔大部分空间，其上装有控制回路断路器QF1～QF4、漏电检测元件霍尔传感器HEC1～HEC2和NL、交流真空接触器KM1～KM4、电流互感器TA1～TA9等元件。主控制器盘上装有由PLC、2个8路模数转换及继电器板等组成的主控制器，采用螺栓加减振垫的方式固定在箱体底板上。变压器安装盘上有控制变压器和主回路熔断器，也是采用螺栓加减振垫的方式固定在箱体底板上。

开关箱的左门面上有产品铭牌，右门上设置了电源开关、煤安“MA”和防爆标志“Exd［ib］I”。两扇门均设有“严禁带电开盖”警示牌。在两门中间安有仪表盘，上有油泵计时表、截割计时表、2个显示仪表。

开关箱与电源、电机、电铃等元件的电气连接是通过电缆、开关箱进线嘴、开关箱接线腔来实现的。接线腔内装有1组电源接线端子、5组电机接线端子、9个九芯低压端子和3个接地端子。在其左右后三个壁上共设置了17个进线嘴，右壁上的1个进线嘴可穿入95mm2电缆与电源相连；左壁上的2个进线嘴可穿入35mm2电缆与截割电机、油泵电机接线端子及热敏电阻相连；后壁上的14个进线嘴通过电缆分别与操作箱、二运电机、3个照明灯、2

个急停控

制按钮、1个瓦斯传感器及1个电铃相连。

接线腔盖与箱体用螺栓紧固，并设有“严禁带电开盖”警示牌。接线腔和主腔内电源线端子均设有绝缘保护板和隔板，防止误操作危害人身安全。

开关箱外壳焊有接地螺栓，通过专用接地导线将壳体与机架相连。

KXJ4-246/1140E矿用隔爆兼本质安全型开关箱的壳体为Q235-A钢外壳。

3、工作原理

电控系统各回路组成及工作原理分述如下(详见KXJ4-246/1140E矿用隔爆兼本质安全型开关箱电气原理图)：

3.1主回路：

主回路主要是由隔离开关QS、真空接触器KM1-KM4、阻容吸收电路RC1-RC4以及电流互感器TA1-TA12组成。

隔离开关作为电源开关，当其闭合时主回路各接触器上端得电。通过控制回路分别闭合真空接触器KM1-KM4，油泵、截割低速、截割高速、二运电机便可运转。各回路利用阻容吸收电路RC1-RC4吸收主回路过电压。电流互感器

TA1-TA12检测各回路电流，转换成电压信号送可编程控制器，通过PLC对电机进行保护，并通过显示窗和液晶屏显示故障原因。

3.2控制电源：

控制电源主要是提供电控系统各等级工作电压。

控制电源主要由电源变压器KB、熔断器FU1-FU4、断路器QF1～QF4、整流单元、本安电源、霍尔传感器HEC1-HEC2、接触器KM5～KM8共同组成对220V、120V和24V回路漏电检测并断电保护，通过按复位按钮可以重新供电。电源变压器为1140V和660V通用。

注意：本机型适用AC1140或660V。

3.3控制回路：

3.3.1控制回路的组成:

控制回路是以可编程控制器（简称PLC）为核心，通过RS485通讯接受

CX4-4/12操作箱的控制信号，通过内部程序运算控制继电器输出，实现各电机的启动和停止。同时PLC接受电流互感器的信号、瓦斯传感器信号、漏电检测

信号、KM1-KM4反馈信号、电机温度保护信号，通过程序实现整个电控系统的保护功能。SB1-SB3为紧急停止按钮，

SB3装在操作箱上，和设在整机油箱前侧的紧急停止按钮SB1一样为总急停按钮,拔出总急停KA2、KA3吸合，KM5断电，切断220V供电，各电机将不能启动。截割紧急停止按钮SB2设在整机左侧，司机席前部，拔出SB2并自锁,截割电机将不能启动。

3.3.2控制回路的工作原理:

系统送电后，液晶屏显示“上海创力矿山设备有限公司”信息，同时开关箱视窗内的指示灯齐亮并闪烁，检查指示灯有无损坏，稍后熄灭，同时PLC控制漏电闭锁继电器KA11、漏电闭锁接触器KM7吸合，进行各回路漏电检测，如系统正常则按顺序进行以下操作。

3.3.2.1信号

油泵启动前应给信号，按下开机键，PLC输出点DO1.A6控制警铃继电器KA10闭合，KA10.1吸合,电铃鸣响，5秒后电铃停止鸣响，此时松开按键，液晶屏画面自动切换至电机启动画面，此时才允许启动油泵电机。油泵未启动再次按开机键，液晶屏画面又返回至前级画面。

3.3.2.2油泵启动、停止:

进入电机启动画面后，液晶屏仅显示油泵电机的状态信息“油泵停止”。瞬时按油泵按键，PLC输出点DO1.B7无输出，断开漏电闭锁检测KM7，3s后DO1.A2控制的继电器KA6吸合，其常开点KA6.1闭合,接触器KM1吸合，其常开触点KM1.3闭合，接通油泵计时表T1,油泵电机开始计时。触点KM1.1闭合，输入至PLC的DI1.B0,PLC检测到此信号认为油泵启动，否则将发出油泵启动失败的故障信息，按复位键复位。油泵启动后状态信息将变为“油泵运行”，液晶屏右列第一个指示灯（第一为油泵，第二为截割低速，第三为截割高速，第四个为二运）由空心变为实心，同时液晶屏上依次显示“油泵运行”、“截低停止”、“截高停止”、“二运停止”，此时三台电机才允许启动。再次瞬时按“油泵”按键，主控器发出指令控制接触器KM1断开，KM1.1断开，主控器检测到输入信号DI1.B0断开，认为电机已正常停止，否则PLC认为接触器KM1主触头粘合，发出“油泵粘连”故障信息。油泵电机正常停止后，液晶屏再次显示油泵启动前的画面信息。

3.3.2.3截割启动、停止:

油泵电机启动后，瞬时按“截低”按键，主控器启动5s的定时，同时输出点DO1.A6控制KA10吸合，电铃鸣响，截割开始启动前预警。液晶屏上截割状态信息变为“截低预警”。定时时间到，DO1.A6断开KA10.1，电铃停止，PLC 输出DO1.A3控制继电器KA7闭合,其常开点KA7.1闭合,接触器KM2吸合，常开触点KM2.3闭合，接通截割计时表T2，截割开始计时。常开触点KM2.1闭合，输入至PLC的DI1.B1，PLC检测到此信号认为截割低速已启动，否则发出截低启动失败的故障信息，按复位键复位。截割启动后状态信息将变为“截低运行”，右列对应的指示灯由空心变为实心，同时截割高速指示显示“截高互锁”。再次瞬时按“截低”按键，PLC输出DO1.A3控制继电器KA7断开,控制接触器KM2断开，KM2.1断开，PLC检测到输入信号DI1.B1断开，认为电机已正常停止，否则PLC认为接触器KM2主触头粘合，发出“截低粘连”故障信息。截割停止后状态信息显示“截低停止”，同时截割高速处指示显示“截高停止”。按下位于机器左侧的截割急停按钮，截割将不能启动或运行中立即停止，截割状态显示为“按复位键复位”，再次启动截割须按复位键复位。截割高速同理，只是显示时有一点点差别。

3.3.2.4 二运启动、停止:

油泵电机启动后，瞬时按“二运”按键，PLC输出点DO1.A5控制KA9吸合，其常开点KA9.1闭合,接触器KM4吸合，常开触点KM4.1闭合，输入至PLC 的DI1.B3，PLC检测到此信号认为二运电机已启动，否则发出二运启动失败的故障信息，按复位键复位。二运启动后状态信息变为“二运运行”，右列对应的指示灯由空心变为实心。再次瞬时按“二运”按键，PLC控制接触器KM4断开，KM4.1断开，PLC检测到输入信号DI1.B3断开，认为二运电机已正常停止，否则PLC认为接触器KM4主触头粘合，发出“二运粘连”故障信息。二运停止后状态信息显示“二运停止”。

3.3.2.5总急停和截割急停:

机器运转过程中,拔出总急停按钮SB1或SB2,输入PLC信号DI1.A0,PLC 停止所有的输出,使运行中的各电机立即停止。并显示总急停的报警信息，再次启动需按复位键。SB3为截割急停,拔出截割急停按钮，输入PLC信号