蒸汽热量计量仪在冶金行业中的应用研究

摘要

目前蒸汽热量计量的功能单一，仅仅能测量流量，而没有考虑到蒸汽类型(饱和蒸汽、过热蒸汽)、温度和压力的补偿以及蒸汽热焓值对实际热能造成的影响。本文作者在原有的研究基础之上，借鉴了大量的研究方法，针对冶金行业中蒸汽热量计量的现状及发展趋势，并在阅读了大量的文献及资料的基础上，设计、调试了一套用于冶金行业、能够准确测量能源数据、并具有数据传输功能的蒸汽热量计量仪。该系统采用了科学的热量计量方式，把蒸汽的热焓值引入到蒸汽热量计算的数学模型中，采用温度、压力补偿的数学公式所适用的温度范围基本涵盖了工业中常用的蒸汽温度区域，体现了热量仪的科学化、合理化、测量范围大、精度高的发展趋势。 本系统选用控制芯片MSP430系列单片机和外国器件。按照模块化的设计方法，将系统硬件部分分为不同的电子电路模块来分别进行设计，并对整个电子电路进行测试仿真；将软件部分分为不同的功能模块分别编制，进而组合起来进行调试；最后对整个系统的性能进行了调试和试验。通过试验，本系统初步达到了蒸汽热量计量的目的，系统的结构合理，硬件和软件设计基本达到了预期要求。

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第一章 绪论

1.1蒸汽热量仪概述

1.2蒸汽热量表的国内外发展状况

1.3开发冶金行业蒸汽热量仪的来源与现实意义

第二章 蒸汽热量计量仪的原理和结构

2.1硬件电路的构成

2.2蒸汽热量计量的补偿算法及热量计算模型的建立

2.2.1饱和蒸汽和过热蒸汽计量的补偿

2.2.2蒸汽热量的计算模型

2.3单片机的选择

2.4CPU最小系统的设计

2.5本章小结

第三章 蒸汽热量计量仪的测量电路设计

3.1蒸汽热量对温度测量的要求

3.2温度传感器的选择及测量电路设计

3.3流量信号的检测

3.3.1测量蒸汽流量仪表的分类及选择

3.3.2涡街流量计的原理及分类

3.3.3漩涡发生体

3.3.4漩涡分离频率检测方法和检测元件

3.3.5信号处理的原则和方法

3.4压力传感器的选择及测量电路设计

3.5实时时钟芯片的应用

3.6按键与显示模块设计

3.7本章小结

第四章 数据通信设计

4.1M-bus通讯接口电路设计

4.1.1M-bus的接口芯片功能

4.1.2TSS721A的通讯原理

4.2本章小结

第五章 蒸汽热量计量仪的软件设计

5.1MSP430编程语言与开发环境

5.2软件系统概述

5.3存储空间分配

5.4程序初始化

5.5热量计算子程序

5.6数据采样处理程序

5.6.1流量采样程序

5.6.2温度、压力采集程序设计

5.7FLASH型信息存储器读写程序设计

5.8液晶显示子程序

5.9实时时钟程序的设计

5.10M-bus串行通讯子程序

5.11本章小结

第六章 实验数据

6.1温度测量实验结果

6.2蒸汽流量测量实验

6.3本章小结

结论

参考文献

附录

致谢