摘要：采用雙區(qū)加熱法在線監(jiān)測汽輪機(jī)排汽濕度，由于各溫度、壓力傳感器受位置,、自身差異,、環(huán)境等不可測因素的影響，使得其測量數(shù)據(jù)不能完全反映汽輪機(jī)的排汽濕度的真實狀態(tài),。為此,，利用改進(jìn)的硬件和軟件測量相結(jié)合的多傳感器數(shù)據(jù)融合算法對測得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，解決了過多的不確定因

在濕度監(jiān)測系統(tǒng)中,，由于各溫度,、壓力傳感器所處的方位不同以及受傳感器自身在實際環(huán)境中一些無法控制的隨機(jī)因素影響，使得測量數(shù)據(jù)不能完全反映汽輪機(jī)排汽濕度的真實狀態(tài),。對此,，需要汽輪機(jī)排汽濕度監(jiān)測系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)融合對不同時間、空間所測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,、處理,，使得所測信息能夠準(zhǔn)確反映過熱蒸汽的濕度。
數(shù)據(jù)融合(即多傳感器信息融合)[l,2]是對不同時間與空間的多傳感器測量數(shù)據(jù)采用計算機(jī)技術(shù)在一定準(zhǔn)則下加以自動分析,、綜合,、支配和使用，對被測對象的一致性進(jìn)行解釋與描述,，其所得數(shù)據(jù)優(yōu)于單個傳感器數(shù)據(jù),。
采用雙區(qū)加熱法測量蒸汽濕度[3]，其中蒸汽在經(jīng)過蒸發(fā)區(qū),、過熱區(qū)[4-7]加熱后,，部分蒸汽并不能達(dá)到過熱狀態(tài)，并且由于在蒸發(fā)段,、過熱段對于蒸汽吸熱量的計算不準(zhǔn)等諸多因素,，使得基于溫度、壓力傳感器測得并通過數(shù)值計算得到的濕度值[8]產(chǎn)生誤差,。為減小計算誤差,，通常多采用硬測量的方式，如增加更多的傳感器,，對蒸汽濕度的狀態(tài)進(jìn)行更加精細(xì)的描述,。這樣不但增加了整個系統(tǒng)的成本，而且由于傳感器測量數(shù)據(jù)過多會產(chǎn)生更多的不確定因素,，使得蒸汽濕度的計算值更加不準(zhǔn)確,。對此，本文利用硬件和軟件測量相結(jié)合的方式,，在不同方位布置溫度,、壓力,、風(fēng)速儀等多個傳感器對蒸汽狀態(tài)進(jìn)行跟蹤，并采用最小二乘法對多個傳感器所測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,、綜合,，最大限度地模擬出較為準(zhǔn)確的蒸汽濕度。
1 濕度在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件
汽輪機(jī)排汽濕度在線監(jiān)控系統(tǒng)由熱敏電阻,、壓力傳感器,、I7015(用于采集溫度信號，每個 I7015可驅(qū)動8路TTL電路),、I7024(通過控制電壓傳感器的電壓從而達(dá)到控制加熱棒的功率來改變工況的目的),、I7017R(用于采集0～5V電壓信號，可驅(qū)8路TTL電路),、I7044(可驅(qū)動4路TTL電平開關(guān)量輸入,，8路TTL電平開關(guān)量輸出)、I7052(用于將各 17000 系列信號送至計算機(jī)),、電流傳感器,、電壓傳感器等硬件組成。

圖1為汽輪機(jī)排汽濕度在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu),。將I7015和I7017R采集的溫度信號和壓力信號送入I17052,，通過串行接口實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的輸入；計算機(jī)對于外部電壓,、電流的控制由I17024 控制調(diào)壓模塊(EUV)電量傳感器實現(xiàn),；對于整個系統(tǒng)的蒸汽流通閥門的控制以及實際質(zhì)量流量的測量均由I7044實現(xiàn)。
2 濕度在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件
汽輪機(jī)排汽濕度在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計及其功能為：(1)對在加熱區(qū),、過熱區(qū)2個加熱段的進(jìn)汽口和出汽口以及加熱段中段布置的Ptl000鉑電阻和陶瓷壓力傳感器分別編號為T1,，T2，… ,，T16，p1, p2,，… ,， p6; (2)分別按不同的時間段采集相應(yīng)的溫度、壓力數(shù)據(jù),；(3)進(jìn)行濕度計算,；(4)利用最小二乘法對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析；(5)假設(shè)飽和過熱蒸汽狀態(tài)下的溫度和壓力值,，并對照當(dāng)前所測溫度和壓力值進(jìn)行校驗,；(6)利用校驗結(jié)果及誤差分析結(jié)果近似模擬當(dāng)前狀態(tài)下蒸汽濕度值。汽輪機(jī)排汽濕度在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件工作流程見圖2,。

在Delphi7.0軟件環(huán)境下,，編譯該軟件程序,，由上述方法得出的結(jié)果圖，明顯地改善了濕度測量結(jié)果,。
3 最小二乘法數(shù)學(xué)模型
采用最小二乘法[l0]的設(shè)時不變單輸入單輸出(SI-SO)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為：
A(z-1) z(k)=B(z-1)u(k)+e(k) (l)
式中：u(k),、z(k)為系統(tǒng)輸入、輸出量,；e(k)為均值為零的隨機(jī)噪聲,；A(z-1)=1+a1 z-1+a2Z-2+…+aaz-a;B(z-1)=b1z-1+b2z-2+…+bbz-b。
首先,，將系統(tǒng)模型寫成最小二乘格式：z(k)=hT(k)θ+e(k) (2)
式中：h為樣本集合,；θ為辨識的參數(shù)集合。
h(k)＝[-z(k-1),，…,，-z(k-na), u(k-1)，…,，u(k-nb)]T (3)
θ＝[a1,a2,，…，aa,，b1, b2,，…，bb]T (4)
然后,，取準(zhǔn)則函數(shù)：

使J(θ)=min(θ)的估計值記作θLs,，則有

且J(θ)的二階導(dǎo)數(shù)大于零，所以滿足式(7)的θLs使J(θ)|θLs為唯一的最小值,。
4 試驗數(shù)據(jù)處理
表1為探針進(jìn)口蒸發(fā)段,、過熱段蒸汽吸熱量計算失準(zhǔn)對濕度測量值的影響。

對在不同工況下的蒸汽濕度計算值進(jìn)行分析,，并利用最小二乘法進(jìn)行誤差處理可以得到在過熱段蒸汽吸熱量的計算失準(zhǔn)對濕度測量值的影響,，將該變化量進(jìn)行程序計算，從而得出蒸汽質(zhì)量流量與蒸汽濕度的對應(yīng)關(guān)系(圖3),。

5 結(jié)論
以獲取的試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),，利用數(shù)據(jù)融合技術(shù)對汽輪機(jī)排汽濕度在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，并利用最小二乘法數(shù)學(xué)模型對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,。通過計算機(jī)運(yùn)算,，近似模擬出測量結(jié)果，提高了該在線監(jiān)測系統(tǒng)的整體試驗性能,。