V锥与孔板信号噪声比的比较

　　1 引言

　　本文讨论比较了 V 锥流量计和普通孔板流量计的相对信号噪声。文中，将一个恒定不变的流量下，差压信号中的波动(起伏)定义为信号噪声。V 锥流量计的用户反映，当用 V 锥取代传统的孔板流量计后，信号噪声明显减小。在有干扰的流动条件下, 更能感受到这种最明显的差别。由于信号噪声减小，用户能对差压变送器使用较少阻尼而获得更好的信号读数。

　　为量化上述信息，McCrometer 公司开展了一系列的测试研究工作，对 V 锥和孔板信号进行了比较。采用空气作为被测介质。在同一管线中，在两个相同的扰流件的下游安装被测试的 V 锥和孔板。这两个相同的扰流件是：一个 90°弯头和一个开度为 10%的闸阀。利用这两个扰流件造成被干扰的流动条件。测试结果表明：如与孔板相比较，V锥具有明显减小的信号噪声。

　　信号噪声对过程控制系统的运行会有明显的影响。实际应用中常利用一个流量计的信号来进行过程控制。对于流量的改变，该信号必须立即作出响应。差压式流量计没有可动部件，对任何流量变化，它都能有及时的响应。遣憾的是孔板、喷嘴和文丘里管等传统的差压式流量计对于管道中的流动干扰也立刻响应。这些流动干扰可由普通管件(如弯头和阀门等)造成。从节流装置(孔板、喷嘴或文丘里管)出来的差压信号将在流量信号上表现出由流动干扰造成波动(起伏)的噪声信号。这种波动(起伏)迫使人们必须对信号求时间平均值(即进行阻尼)。由于在孔板的下游有流动循环区(即大漩涡)，这使得孔板还产生附加的噪声。

　　通常在差压变送器内都设有阻尼机构，它对差压信号进行阻尼(抑制)，从而使这个流量计系统的响应时间加长。在许多重要的使用场合，这是不能接受的。如安装在天然气压缩机之前的“防喘振”流量计，这些流量计用来测量进入压缩机的天然气流量。如果检测出大流量，控制系统必须在数秒内关闭压缩机，以避免气轮机超高速旋转。如果流量计系统需要阻尼，则因响应时间过长会引发相当大的动态误差。

　　在一个动态控制系统中，信号噪声也会造成故障。一个波动(起伏)强烈的差压信号会引发控制系统的“徘徊”，或连续不断地进行调整。一个较平稳的信号则能实现快速响应而同时不失稳定性。

　　2测试

　　2.1 测试程序

　　在首次测试中，采用如下仪器设备，如表 1 所示。

　　每一个测试点为测量差压信号都采用了完全相同的仪表。任何系统波动(起伏)都将由两个流量计同等程度地检测出来。测试时的管道连接状况如图 1 所示。