单片机过热蒸汽流量表

1、摘要：热力发电厂的主蒸汽流量是厂内好主要的经济性、安全性参数之一，该参数的检测是节能及系统控制的重要检测环节，目前大多采用标准化节流装置测量。在测量系统的设计中数是以额定运行工况下的介质参为准。由于过热蒸汽的密度值受温度、压力参数影响较大，且在运行中这两大参数又不可能保证绝对额定值，将给检测结果带来较大的误差。特别是高参数机组滑参数启动和调峰等变参数工况下，简单的测量系统是不适用的。
单片机过热蒸汽流量表
    为了提高测量精度，常采用几台模拟仪表组成补偿环节。由于一般只能采用单一的补偿公式，在现有的密度模型下很难全面补偿参数变化造成的误差。计算机技术的发展使我们能够利用单片机对过热蒸汽流量测量进行智能化、小型化，并引入更复杂的补偿形式，大大提高了测量精度及可靠性，为节能及提高系统控制效果提供保证。
    我们使用MCS-48系列单片机、ADC0809, DC0832等组成新型检测仪表，并  引入通过回归分析拟合的分段补偿公式。设  计中的管道参数来自某电厂的HG-67 0/  14 0-6型的200MW机组的电站锅炉。
  2、回归分析与曲线拟合：
  2.1、回归分析方法：
      回归分析方法是处理变量的相关关系 的一种数理统计方法，是应用数学的方法  对大量的观测数据进行处理，从而得出比较符合事物内部规律的数学表达式。在现代化 工程检测、自动控制领域，特别是对于电站锅炉、汽轮机及其工质等机理理论不完善复杂对象，其某一方面的特性可用大量数据进行回归分析的方法进行建模。在建立模型的过程中，应用已有的理论作指导选择好合理的模型形式是十分重要的。过热蒸汽密度与压力、温度相关关系为
        Y=f(z;，ax)(I)
    由二元线性回归法求解，得出回归方程为
y.=Y+b,(z，一x})+b2(x:一az)(2)
    只要将观测数组经过适当变形，以隐函数形式进行回归分析，得出如式(2)的平面方程，再将隐函数复为原函数，就可以得到回归分析的曲面拟合公式。
2.2、曲面拟合：
    对观测的P, T. P数据作简单的平面拟合不能达到要求的精度.应用曲面拟合方法，使我们得出的模型与实型的吻合程度大大提高。通过资料检索，我们获得了一些曲面补偿公式形式，其中比较完善的有
1/p=K·T/ Y
P==P/ A+BP+ct
(3)
(4)
    式(4)是南京工学院推出的半经验公式形式，并由西安热工所作过现场在线应用，是目前能找到的非常好的模型之一。通过对两式分别作实际拟合比较，也证明式(4)大大优于式(3)。
    我们选择了从0--17.5MPa压力，过热度为120^-220℃的范围，每隔100，1-1.3MPa内每O.1MPa,  1.5---17.5MPa内每0.5MPa取一个密度点作数据区供拟合用?？悸堑秸群褪迪挚赡?，限定拟合公式补偿的相对误差应小于0.5%.
    式(4)是‘一个曲面模型，为了便于拟合，变形为隐函数平面型
        1/p二B+，、’P+C·tj P(s)对应于式(2)则
    杏一(i)=1， 'P(i)，x,(i)=1/P(i)，
      xz(i)=、(i)/p(i)
    通过框图(如图1)的程序，我们很方便地在计算机上运算出拟合结果，并得到拟合公式在各数据点的相对误差。采用压力向分段，在给定数据区内，可用8段拟合公式满足精度。其中在1~16.5MPa的常用范围内只需6段即可实现。从打印结果统计相对误差看出，有5J%的点误差小于泣0,1%,80%左右的点误差小于0.2肠，在整机中补偿的基本误差将更小。随着分段的增加，可进一步提高模型的精度。
图1

    由此拟合出来的结果，需要变形成is进制数据格式以供单片机进行处理。选定规格化数据为4位is进制数，进行拟合公式的系数处理。如第六段:10.5}13.5MPa段
P=10P0,5499一3,141 x10一“Y+6,215 x 10一s
                                  (6)
 

    小结：
    本仪表作为本科生毕业设计，在两个月时间内基本完成。仪表在实验室运行正常。尚留下流量系数补偿、量程选择、累积等项目可供以后作设计时完善，在这次设计中也考虑了后续项目的内存需要并作了部分项目的初步探讨。
    本设计的大量工作的完成，是笔者与同课题组李金涛同学分工协作的结果，取得的一点成绩是指导教师程大亭副教授悉心指导的结晶。