三通道煤粉燃烧器的定量喂煤装置与微机控制系统的学习体会

文献概况与技术定位

本文发表于1989年《水泥》杂志第3期，作者李荣繁来自辽宁小屯水泥厂。文献介绍了应用冲量式流量计配合荷重传感器计量仓的重量信号，通过微机自动标定并校正流量计计量误差，实现回转窑喂煤量自动控制的系统设计与应用体会。虽然该文聚焦于水泥回转窑的喂煤控制系统，但从钢管与管件技术的角度来看，喂煤系统中的管道、阀门、流量计安装座等部件的材料选择、焊接工艺和密封可靠性，直接决定了系统的长期运行稳定性。

系统组成与管道技术要求

定量喂煤系统的核心组成包括：冲量式流量计、荷重传感器、计量仓、微机控制系统以及配套的管道和阀门系统。从钢管与管件技术的角度，该系统涉及以下关键管道部件：

1. 煤粉输送管道：通常采用20#无缝钢管（GB/T 8163），壁厚6~10 mm，用于输送干燥的煤粉。煤粉管道的设计需考虑耐磨性，内壁可采用陶瓷衬里或堆焊耐磨层（如Cr26堆焊层，硬度HRC≥55）。
2. 压缩空气管道：用于流化煤粉和吹扫管道，通常采用20#无缝钢管或20#无缝钢管（GB/T 8163），工作压力0.6~0.8 MPa。
3. 计量仓及连接管道：计量仓通常为碳钢焊接结构，与煤粉管道通过法兰连接（PN16或PN25等级），法兰材质为A105锻钢或Q345R钢板。
4. 传感器安装座：荷重传感器的安装座需采用高精度加工，表面粗糙度Ra≤0.8 μm，确保传感器受力均匀。

焊接工艺与密封可靠性

喂煤系统中的管道焊接是保证系统密封性和结构完整性的关键环节。煤粉管道由于输送介质为可燃性粉尘，焊缝质量直接关系到系统的安全运行。

煤粉管道的焊接需特别注意以下问题：

1. 坡口加工：煤粉管道壁厚较大（6~10 mm），坡口角度建议采用60°+2°间隙，确保根部熔透。
2. 焊接顺序：对于十字形或T形管道交叉处，应先焊内部焊缝，再焊外部焊缝，避免未焊透缺陷。
3. 预热与层间温度：20#钢在环境温度低于5°C时需预热至100~150°C，层间温度控制在250°C以下，防止冷裂纹。
4. 焊后处理：煤粉管道焊后应进行消氢处理（200~250°C×1h），特别是厚壁管道的多层焊。

微机控制系统的工程可靠性考量

文献中提到的微机控制系统是1989年技术条件下的先进方案。从工程可靠性角度，微机控制系统的可靠性取决于硬件选型、软件设计、抗干扰措施和现场安装环境。

在钢管与管道系统的背景下，微机控制系统的可靠性与管道系统的物理状态密切相关：

• 管道振动：煤粉管道在运行中会产生振动（频率通常5~50 Hz），振动通过管道传递至传感器安装座，可能导致荷重传感器信号漂移。解决措施包括在传感器安装座与管道之间设置减振垫（橡胶或硅胶材质），以及采用信号滤波算法。
• 温度影响：煤粉管道表面温度可达80~120°C（取决于煤粉温度和管道保温状况），高温环境对微机控制柜的散热和电子元器件寿命有不利影响。控制柜应安装在远离高温管道的区域，或采用强制风冷/水冷散热措施。
• 粉尘防护：煤粉管道系统存在粉尘泄漏风险，控制柜的防护等级应不低于IP54，电缆接线盒应不低于IP65，防止粉尘进入导致电气短路。

关键工艺参数与标准依据

学习心得与工程启示

这篇文献虽然年代久远，但其提出的"计量仓重量信号校正流量计误差"的思路，体现了工程实践中"冗余校验"的设计哲学。从钢管与管件技术的角度来看，喂煤系统的可靠性不仅取决于控制算法的精妙程度，更取决于管道系统的物理完整性——焊缝质量、密封可靠性、耐磨性能、振动控制等。在实际工程中，我曾见过因煤粉管道焊缝缺陷导致煤粉泄漏，进而引发粉尘爆炸的案例。这提醒我们，控制系统的"软实力"必须建立在管道系统的"硬基础"之上。任何控制系统的设计，都必须同步考虑与之相连的管道系统的物理特性和失效模式，才能真正实现安全可靠运行。