單片機過熱蒸汽流量表

1、摘要：熱力發電廠的主蒸汽流量是廠內好主要的經濟性、安全性參數之一，該參數的檢測是節能及系統控制的重要檢測環節，目前大多采用標準化節流裝置測量。在測量系統的設計中數是以額定運行工況下的介質參為準。由于過熱蒸汽的密度值受溫度、壓力參數影響較大，且在運行中這兩大參數又不可能保證絕對額定值，將給檢測結果帶來較大的誤差。特別是高參數機組滑參數啟動和調峰等變參數工況下，簡單的測量系統是不適用的。
單片機過熱蒸汽流量表
    為了提高測量精度，常采用幾臺模擬儀表組成補償環節。由于一般只能采用單一的補償公式，在現有的密度模型下很難全面補償參數變化造成的誤差。計算機技術的發展使我們能夠利用單片機對過熱蒸汽流量測量進行智能化、小型化，并引入更復雜的補償形式，大大提高了測量精度及可靠性，為節能及提高系統控制效果提供保證。
    我們使用MCS-48系列單片機、ADC0809, DC0832等組成新型檢測儀表，并  引入通過回歸分析擬合的分段補償公式。設  計中的管道參數來自某電廠的HG-67 0/  14 0-6型的200MW機組的電站鍋爐。
  2、回歸分析與曲線擬合：
  2.1、回歸分析方法：
      回歸分析方法是處理變量的相關關系 的一種數理統計方法，是應用數學的方法  對大量的觀測數據進行處理，從而得出比較符合事物內部規律的數學表達式。在現代化 工程檢測、自動控制領域，特別是對于電站鍋爐、汽輪機及其工質等機理理論不完善復雜對象，其某一方面的特性可用大量數據進行回歸分析的方法進行建模。在建立模型的過程中，應用已有的理論作指導選擇好合理的模型形式是十分重要的。過熱蒸汽密度與壓力、溫度相關關系為
        Y=f(z;，ax)(I)
    由二元線性回歸法求解，得出回歸方程為
y.=Y+b,(z，一x})+b2(x:一az)(2)
    只要將觀測數組經過適當變形，以隱函數形式進行回歸分析，得出如式(2)的平面方程，再將隱函數復為原函數，就可以得到回歸分析的曲面擬合公式。
2.2、曲面擬合：
    對觀測的P, T. P數據作簡單的平面擬合不能達到要求的精度.應用曲面擬合方法，使我們得出的模型與實型的吻合程度大大提高。通過資料檢索，我們獲得了一些曲面補償公式形式，其中比較完善的有
1/p=K·T/ Y
P==P/ A+BP+ct
(3)
(4)
    式(4)是南京工學院推出的半經驗公式形式，并由西安熱工所作過現場在線應用，是目前能找到的非常好的模型之一。通過對兩式分別作實際擬合比較，也證明式(4)大大優于式(3)。
    我們選擇了從0--17.5MPa壓力，過熱度為120^-220℃的范圍，每隔100，1-1.3MPa內每O.1MPa,  1.5---17.5MPa內每0.5MPa取一個密度點作數據區供擬合用?？紤]到整機精度和實現可能，限定擬合公式補償的相對誤差應小于0.5%.
    式(4)是‘一個曲面模型，為了便于擬合，變形為隱函數平面型
        1/p二B+，、’P+C·tj P(s)對應于式(2)則
    杏一(i)=1， 'P(i)，x,(i)=1/P(i)，
      xz(i)=、(i)/p(i)
    通過框圖(如圖1)的程序，我們很方便地在計算機上運算出擬合結果，并得到擬合公式在各數據點的相對誤差。采用壓力向分段，在給定數據區內，可用8段擬合公式滿足精度。其中在1~16.5MPa的常用范圍內只需6段即可實現。從打印結果統計相對誤差看出，有5J%的點誤差小于泣0,1%,80%左右的點誤差小于0.2腸，在整機中補償的基本誤差將更小。隨著分段的增加，可進一步提高模型的精度。
圖1

    由此擬合出來的結果，需要變形成is進制數據格式以供單片機進行處理。選定規格化數據為4位is進制數，進行擬合公式的系數處理。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)
 

    小結：
    本儀表作為本科生畢業設計，在兩個月時間內基本完成。儀表在實驗室運行正常。尚留下流量系數補償、量程選擇、累積等項目可供以后作設計時完善，在這次設計中也考慮了后續項目的內存需要并作了部分項目的初步探討。
    本設計的大量工作的完成，是筆者與同課題組李金濤同學分工協作的結果，取得的一點成績是指導教師程大亭副教授悉心指導的結晶。