罗茨流量计的工作原理
罗茨流量计的工作原理
传感器是利用法拉第电磁感应定律的原理制造的。它能够把流速(流量)这个物理量线性地变换成感应电动势另一个物理量。
我们把在管道内流动的导电液休流动看成导休的运动。当管道置于磁场内，在与磁场方向、管道的中心轴、管道的直径三者相互垂直的管道位置，装两个与液体相接触的电极.如图2一2所示。那么，管道的直径可以看成导体的长度，液体相对于电极流动，这样就可以看成导体在磁场内做切割磁力线运动。显然，这时候两电极能够感应出电动势米。感应电动势大小遵循式(2-2)0如果能够侧量出两电极问的电动势，也就是电压，那么当磁感应强度B一定时，测量的感应电动势与管道内的平均流速成正比。
由式(2一1),流过管道一定断面的体积流量等于该断面的面积与流速的乘积。对于圆形侧量管，流过的体积沉量为式(2一5)表示，感应电动势的大小与电极距离，也就是与传感器测量管内径D成反比，与磁感应强度B成正比。当测量管内径和磁场的磁感应强度B一定时，感应电动势与流量成正比。式(2一6)说明管道内径D一定，但磁感应强度B变动时，流量与感应电动势E和磁感应强度B的比值成正比。从这两个公式可以看到，罗茨流量计的流量测量与其他物理参数的变化无关，这就是罗茨流量计的最大优点。
上述的公式只是粗略地说明罗茨流量计的工作原理。其实，它必须是在一定的条件下才能成立的。这是因为，它假定:
(1)磁场在无限大范围内，磁感应强度B是均匀分布;
(2)流体的速度如同固体导体一样，其内部质点的速度处处相等，与平均流速相同。实际的情况是磁场只能在有限范围内磁感应强度B相对均匀分布。而且对于空间中质点，磁场中的磁感应强度是有方向性的矢量;导电流休内部质点的速度分布并非处处相等，质点运动的速度也是矢量。这样看来，导电流体在磁场内流动产生感应电动势远比一般导体在磁场内作切割磁力线运动，导体两端产生电动势的情况要复杂得多。因此.我们必须从微观上去认识罗茨流量计是如何工作的。问题的解决必须通过微分方程的建立与解析，得出罗茨流量计的工作前提条件，这就是研究罗茨流量计理论问题的必要性。
(1)结构简单，无活动部件和阻碍被测介质流动的扰动件或节流件，不会发生管道堵塞、磨损等问题。因此，罗茨流量计特别适用于测量液、固两相介质，譬如带有悬浮物、固体颗粒、纤维或粘度较大的导电性浆液。可用来测量污水、泥浆、矿浆、纸浆、化学纤维浆等介质的流量。由于测量管是直通管，不会残留介质，并便于清洗和消毒，因此也特别适合于食品和制药工业，用来测量玉米浆、果汁、酒液、药浆和血液等特殊介质的流量。
由于没有节流件.被测介质在传感器测量管内流动时，几乎无压力损失，仅消耗10一20W的电功率，这点与有节流的差压式流量计相比，其节能效果十分突出。以管径d = 1m，流量qv= 6000m3/h的管路为例，当采用文丘里管，配40kPa的差压变送器时，其永久性压力损失造成额外消耗泵的功率约为10kW;当使用孔板流量计，配40kPa的差压变送器，额外消耗泵的功率约为32kW。对于在节能要求越来越迫切的今天，节能被人们重视，节能成为罗茨流量计发展的一大优势。
(2)罗茨流量计是一种测量体积流量的仪表，其测量不受流体的密度、温度、压力、粘度、雷诺数以及在一定范围内电导率变化的影响。罗茨流量计只需用水作为试验介质进行标定，而不需要作附加修正就可用来测量其它导电性液体。这是其他流量计所不具备的优点。
(3)罗茨流量计测量范围很大。同一口径传感器，满量程流速在0.3-15m/。范围内任意设定，即上限范围度(rangeablity)为50: 1;每个量程又可从2%一1(X)%线性测量，范围度(tum down)为50，总的测量范围度可达2500:1。罗茨流量计的测量范围可涵盖紊流和层流状态两种速度分布状态，这是差压式流量计、涡轮式、涡街等流量计也不能与之相比拟的。
(4)测量原理上是线性的，测量精确度高，可达指示值的土0.2%一土0.5%。因此，既用作工业生产过程检测，又可用作贸易结算的计量仪表。完全电信号输出，测量的反映速度快，
可测脉动流量和快速累积总量。具有统一的电流、频率信号和数字通讯信号输出，可供远传、指示、记录和控制。
(5)耐腐蚀性能好。由于传感器具有橡胶、氟塑料或工业陶瓷等材料衬里，其他与被测介质接触部分只有电极和接地环，使用不同的电极和接地环材质，可方便解决腐蚀性流体测量。
(6)原理上是测量过水断面的平均流速，信号按权重分布面积分，对流速分布的要求较低。因此，传感器前后的直管段要求比其他流量计短。传感器的安装可以是水平的、垂直的或任意角度(但流体最好由下向上流动)。
(7)可测正、反两个方向的流动流体。
(8)使用可靠，维护方便，寿命长。
但是，罗茨流量计不能测量气体、蒸汽和含有大量气泡的液体，不能测量石油、石油制品和不导电的有机溶剂等液体。受衬里材料和电气绝缘材料的温度限制，目前工业罗茨流量计还不能测量高温介质。
