随着电力工业的发展,凝汽式汽轮机的低压级、核电站汽轮机和地热电站汽轮机等都是以湿蒸汽为工作介质的设备。蒸汽湿度的存在不但降低透平级的运行效率,而且引起严重的叶片水蚀,使运行中的机组经济性降低,产生安全隐患。因此,准确的湿度测量结果可以确定运行于湿蒸汽区的透平级间的汽流状态、沿透平级径向湿度分布和水滴直径,从而能够确定汽轮机的效率,指导运行操作,为汽轮机的设计和排水措施提供依据。热力学法是在热工学能量守恒的基础上对湿度进行测量的方法。国内外对热力学的湿度测量方法研究较早,其中加热法具有测量原理简单,测量精度较高,使用方便等优点,目前存在的缺点正一一被克服,它虽然不能测量水滴直径,但仍是一种合适的湿度测量方法。本文在仔细分析和查阅了大量汽液两相流和工程热力学的理论研究基础上,对国内外专家提出的各种饱和蒸汽湿度测量方法进行了研究对比,认为双区加热法具有测量原理简单、精度高等优点,适合汽轮机排汽湿度在线测量。本文以汽轮机排汽湿度进行在线测量为目的,分析了双区加热法的测量原理及误差来源,建立了数学模型,推导了湿度计算公式。双区加热法采用蒸发段和过热段对被测蒸汽进行管外加热,将被测蒸汽由饱和蒸汽加热到过热度较大的过热蒸汽,只需要测量蒸发段入口和过热段出口的蒸汽温度和压力,根据热力学原理和计算公式即可求出被测蒸汽湿度。同时,利用过热段代替测量蒸汽流量装置,简化了测量系统。本文对测湿探针的结构及测湿系统进行了分析和设计,为实际探针的制作提供了理论依据。同时,本文将基于算数平均值递推估计和分批估计的数据融合方法应用于双区加热探针的湿度测量中。针对算数平均值与分批估计和算数平均值递推估计数据融合算法,编制了计算机仿真程序,通过仿真程序对两种数据融合算法的正确性进行了验证。