冶金行业蒸汽热量计量仪的研究.pdf
《冶金行业蒸汽热量计量仪的研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《冶金行业蒸汽热量计量仪的研究.pdf(60页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、长春工业大学硕士学位论文冶金行业蒸汽热量计量仪的研究姓名:李忠健申请学位级别:硕士专业:检测技术与自动化装置指导教师:姜长泓20070301长春工业大学硕士学位论文摘要冶金行业是中国重要的基础产业部门之一,能源费用是生产成本的重要组成部分。因此,有必要对能源数据进行有效准确的测量,以便于在能量传输过程中供需系统的能源管理,达到及时准确地计量各供需系统所消耗能量的多少。在能量计量方面,水、电、燃气、燃煤的热量计量已经比较成熟,而在蒸汽热量计量方面还停留在单一表的检测、抄送、巡检、维护的阶段,无计算机通讯接口,不能进行联网通讯,无法实现网络化管理,由于计量数据不能及时准确的上报,实时性差,给生产调
2、度、生产指挥、指标核算及正常的管理和决策带来不便。而且蒸汽的热量计量方式不尽合理,现有的计量方式是仅计流量,而没有考虑到蒸汽类型(饱和蒸汽、过热蒸汽1 以及温度和压力的补偿和蒸汽热焓值对实际热能造成的影响。如今,在市场上所供应的计量蒸汽热量的产品也相对较少,往往也是只计量蒸汽流量,不计实际热量的计量方式。而且在计量流量时,所采用温度、压力补偿的数学模型也相对简单,所适用的温度、压力范围很小,当蒸汽温度过高或压力过大时,就会造成计量数据的不准确。因此,本文针对冶金行业中蒸汽热量计量的现状及发展趋势,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的、能够准确测量能源数据的、并具有数
3、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,且采用的温度、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,充分体现了热量仪的科学化、合理化、测量范围宽、精度高的发展趋势。其中,重点在于温度传感器、涡街流量传感器的设计。在蒸汽热量计量的理论基础上,选用最新的、具有丰富片上资源的控制芯片M S P 4 3 0 系列单片机和外围器件。在硬件电路的设计和软件编制过程中提高了仪表的测量精度,使蒸汽热量计量具有较高的可靠性,为冶金行业中蒸汽热量的消耗提供了准确的依据。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
4、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。关键词:热量仪M S P 4 3 0 单片机温度传感器流量传感器长春工业大学硕士学位论文M e t a l l u r g yi n d u s t r yi so n eo fi m p o r t a n tb a s i ci n d u s t r i e so fC h i n e s eb r a n c h,t h eS O U r C e
5、so fe n e r g yc o s ti st h ei m p o r t a n tc o m p o n e n to ft h ep r o d u c t i o nc o s t T h e r e f o r e,i ti sn e c e s s a r yf o re f f e c t i v ea n da c c u r a t em e a s u r e m e n to fe n e r g yd a t a w h i c hi se a s yt oc o n t r o le n e r g yo fs u p p l ya n dd e m a n
6、ds y s t e mi nt h et r a n s f e rp r o c e s s,a n dm e a s u r ea c c u r a t e l yt h ee n e r g yc o n s u m e de v e r ys u p p l ya n dd e m a n ds y s t e mi nt i m e A m o n gt h e m,h e a tm e t e r a g eo fw a t e r,e l e c t r i c i t y,t h eg a s,a n dt h ef i r ec o a la r ea l r e a d
7、 yr e l a t i v e l ym a t u r e B u th e a tm e t e r a g eo fs t e a ms t i l lh a v em u c hd e f i c i e n c y,a n ds t a yi nu n i t a rf o r md e t e c t i n g,c o p Y,c h e c ku pr o u n d,h a sn ot h ec o m p u t e rc o m m u n i c a t i o ni n t e r f a c e,c a nn o tc a r r yo u tn e t w o
8、 r k e dc o m m u n i c a t i o n,a n dh a sn ow a yt or e a l i z en e t w o r ka d m i n i s t r a t i o n B e c a u s et h em e a s u r i n gd a t a 啪tb er e p o r t e dt i m e l ya n da c c u r a t e l y,i tc a U S ei n c o n v e n i e n c et op r o d u c t i o nm a n a g e m e n t,p r o d u c t
9、 i o na d j u s t,r e g u l a ra d m i n i s t r a t i o na n dd e c i s i o n-m a k i n g T h ev a p o u r Se n e r g ym e t e r a g ew a yi sn o tc o m p l e t er e a s o n a b l e,n o wa v a i l a b l em e t e r a g ew a yi so n l yt oc a l c u l a t ef l O W,b u td o e sn o tc o n s i d e rt h e
10、t y p e(s a t u r a t e dv a p o u r,s t e a m g a s)a f f e c t st oa c t u a lh e a te n e r g ya sw e l la st h et e m p e r a t u r ea n dt h ep r e s s u r ec o m p e n s a t i o na n ds t e a mh o te n t h a l p yv a l u e 1 1 R e l a t i v e l Y,t h e r ea r eo n l yaf e wp r o d u c t si nt
11、h em a r k e t,w h i c ha r eu s e dt om e a s u r et h eh e a to fs t r e a m A n dt h em e t h o di su s u a l l yt om e a s u r et h ef l o wo fs t r e a m,n o tt om e a s u r et h er e a lh e a t F u r t h e rm o r e,t h em a t hm o d e lt oc o m p e n s a t et e m p e r a t u r ea n dp r e s s
12、u r ei sa l s or e l a t i v e l ys i m p l ea n dt h eu s e ds l o p ei ss m a l l n e s s S oi tc a nm a k et h em e a s u r e dd a t au n-c o r r e c tw h e nt h es t r e a mt e m p e r a t u r eo rt h ep r e s s u r ei st o oh i【g h T h e r e f o r e,t h i sp a p e rd e s i g nak i n do fs t e a
13、 mh e a tm e t e ra c c o r d i n gt oc u r r e n ts i t u a t i o na n dd e v e l o p i n gt r e n do fs t e a mh e a tm e t e ri nm e t a l l u r g yi n d u s t r y T h i ss y s t e ma d o p t st h es c i e n t i f i ch e a tm e t e r a g ew a y,l e a d sh o te n t h a l p yv a l u ei n t ot h em
14、a t h e m a t i cm o d e lt h a tc a l c u l a t e sh e a tt os t e a m,a d o p t st h ef u n d a m e n t a ld e n s i t ym a t h e m a t i c a lf o r m u l ao ft h et e m p e r a t u r ea n dp r e s s u r ec o m p e n s a t ew h i c hh a sc o v e r e sw i t hi n d u s t r ys t e a mi nc o m m o uu
15、s et e m p e r a t u r ea r e a,t h a te m b o d i e ss u f f i c i e n t l yt h ed e v e l o p i n gt r e n do fs c i e n t i f i c a t i o n,i n t e l l i g e n t i z e d,w i d em e a s u r i n gr a n g e,h i g ha c c u r a c y T h es t e a mh e a tm e t e ri n t r o d u c e db yt h i sp a p e ru
16、s et h es e r i e so f1 6b i t sM S P 4 3 0M C Ua n dp e r i p h e r a lc i r c u i t,i m p r o v et h ep r e c i s i o na n dr e l i a b i l i t yo fm e t e rd u r i n gt h eP C Bd e s i g na n dp r o g r a m m i n g A c c o r d i n gt om o d u l a r i z e dd e s i g np r o c e d u r e s,w ed i v i
17、 d et h eh a r d w a r ei n t os o m ec i r c u i tm o d u l e sa n dt h e nt e s t i n ga n de m u l a t i n gt h ew h o l ec i r c u i t S i m i l a r l y,w ed i v i d et h es o f t w a r ei n t os o m ep r o g r a mm o d u l e s,a n dt h e nd e b u g g i n gt h ep r o g r a mi naw h o l e F i n a
18、 l l y,w et e s tt h eh e a tm e t e ra saw h o l es y s t e mi nt h ef u n c t i o n A c c o r d i n gt ot h eI l长春工业大学硕士学位论文e x p e r i m e n t,t h i ss y s t e mg e t st h ep u r p o s eo fm e a s u r eh e a t,t h es t r u c t u r ei sr e a s o n l a b l e,t h eb a s i ch a r d w a r ea n dt h es
19、 o f t w a r ed e s i g n e dh a sb e e nr e a c h e de x p e c t a n td e m a n d K e y w o r d s:h e a tm e t e rM S P 4 3 0 M C Ut e m p r a t u r es e n s o rf l o wS e l l s o rl I I长春工业大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是在本人导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的
20、个人和集体,均在文中以明确方式表明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名:孪忠位日期:阳7 年弓月矽f i l长春工业大学硕士学位论文第一章绪论我国自1 9 9 8 年节能法实施以来,冶金工业企业不断推进技术进步、强化节能管理、强化能源的准确计量,并且已经取得了一定的成绩。但应该看到,近年来,由于国内需求的拉动和世界经济的影响,冶金工业(如钢铁)进入了高速发展时期,在产量快速增长的同时,自然资源的日益紧缺和能源消耗的过多损失,使各级企业均面临着严重的考验。根据我国的实际情况,国家提出了“能源开发与节约并举,把节约放在首位”的指导方针,各冶金工业企业日益重视节能技术的推广应用和节能产品的
21、研制开发,从提高资源(能源)的综合利用入手,积极探索具有中国特色、适合企业实际的节能途径和能源计量的管理方式。目前在冶金行业中节能途径主要有自然资源的合理利用和节能产品的开发,以及对能源消耗的准确的估值与计算,其中在能量计量方面,水、电,燃气、燃煤的热量计量已经比较成熟,然而在蒸汽热量计量方面还有很多不足,因此设计并制造一种用于冶金行业的、以节约能源为目的的蒸汽热量计量仪势在必行。1 1 蒸汽热量仪概述目前蒸汽热量计量仪主要应用于冶金、化工、电力、石油等工业领域,便于在蒸汽的传输过程中供需系统的能源管理。以达到到能够及时准确地计量各供需系统所消耗的蒸汽热量值。蒸汽热量仪是以单片机为核心,配以流
22、量传感器、温度传感器和压力传感器,实时采集流量、温度、压力几个参数并结合热量的计算公式在单片机中计算热量的消耗情况。蒸汽能量的大小是蒸汽的质量流量与蒸汽焓值的乘积,因此在一段时间内就有瞬时流量(累计流量)和瞬时热量(累计热量)的概念。然而蒸汽的焓值和蒸汽温度、压力之间有一定的关系,而蒸汽的质量流量却又是蒸汽在其温度和压力下的密度值与其体积流量的乘积,因此说温度、流量、压力、是计算蒸汽热量不可缺少的三要素1 2 J,只要知道这三个要素才能按照蒸汽的热力学计算公式来计算热量的多少,因此说一个好的热量计量仪要能真实、准确地采集蒸汽的流量、温度及压力的数值,利用计量精度较高的数学公式和优良的单片机系统
23、来计算。目前应用较广泛的是户用热量表,主要应用于我国北方地区城镇居民在冬季供暖时按所使用热量的多少计费,而不是按户用面积的大小计费。此类热量表计量技术相对工业热量计量已经比较成熟。它和蒸汽热量计算仪的计量原理大致相同,主要不同是所测量的介质不同:所用的热量学公式不同;在户用热量表中不需要进行压力的补偿。蒸汽热量仪是在工业应用所需的基础上发展起来的,应用范围不是很广泛,因此长春工业大学硕士学位论文对此类热量仪的研究和试验也相对较少,技术也相对落后【3 l。1 2 蒸汽热量表的国内外发展状况在前文中已有所述,我国的蒸汽热量仪表是在工业生产的需要上发展起来的,其中也借鉴了许多户用热量表的开发和生产经
24、验。因此,有必要先介绍一下户用热量表的发展情况。中国的户用热量计量仪表的自主研制开始于上个世纪9 0 年代初,在这十几年的研发、生产中,学习和借鉴了外国的先进技术和经验,同时也针对中国的国情做出了许多自主研发的努力。1 9 9 7 年,欧洲(热量表)标准(E N 一1 4 3 4)州成立,此后,这个标准逐渐被一些企业单位所了解和重视,包括中国科学院、清华大学、航天部、兵器部等直属的科研院所、高等学校,先后都以多种形式,积极参与到热计量仪表装置的研制开发工作中来;或者在深入研究的基础上与企业合作,或者自己投资开发。一些军工企业也将“热量表”作为“军转民”的重点项目。中国热能表的研制开发真正走上了
25、正轨。“世纪之交”也成为中国热能表技术发展的历史转折点。现在,中国生产、经营热量表的企业已超过了6 3 家(2 0 0 2 年6 月不完全统计)5 1。其中发展规模最大的是沈阳航发热计量技术有限公司。他们开发生产的航发捷德热计量表是国家科技型中小企业科技创新基金项目、国防科工委军转民项目和中国航空工业第一集团公司重点发展民品项目。2 0 0 2 年被建设部确定为“建设总科技成果转化指南项目”。然而,这些都是在户用住宅供暖方面计算热量所取得的成绩,在工业生产方面对蒸汽热量的计量还很落后,没有对热量数据进行有效和精确的测量,在一定程度上造成了能源的浪费。目前在国内对蒸汽的热量进行计量的试验和开发的
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 冶金 行业 蒸汽 热量 量仪 研究
限制150内