二、主要技術(shù)指標(biāo)
1.測速范圍:V=0.06~7.0m/s
2.工作水深:一般不大于24m;
3.工作水溫:0~40℃;
4.工作水質(zhì):淡水(含有不過分的礦物質(zhì))或含有泥沙的渾水;
5.連續(xù)工作的累計時間:8h;
6.儀器的起轉(zhuǎn)速度:V0≤0.05m/s
7.檢定公式的均方差:m≤1.5%
8.槳葉螺距:250mm;
9.每二次信號間槳葉的轉(zhuǎn)數(shù):20轉(zhuǎn)
三、工作原理及計算方法
LS25-1型旋槳式流速儀的工作原理是:當(dāng)水流作用到儀器的感應(yīng)元件——槳葉時,槳葉即產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動,水流越快,槳葉轉(zhuǎn)動越快,轉(zhuǎn)速與流速之間存在著一定的函數(shù)關(guān)系,即V=f(n)。所以說,確定水的流速,實際上只要準(zhǔn)確的測出儀器槳葉的轉(zhuǎn)數(shù)及相應(yīng)的時間就行了。假定儀器的臨界速度為Vk,實驗表明,在Vk以下至起轉(zhuǎn)速V0之間,函數(shù)是曲線形式,Vk以上則是線性關(guān)系。
每架儀器檢定結(jié)果,均附有曲線圖和如下的檢定公式:
V=bn+a
式中:V——流速(m/s);
n——槳葉回轉(zhuǎn)率(轉(zhuǎn)速),等于槳葉總轉(zhuǎn)數(shù)“N”
與相應(yīng)的測速歷時“T”之比,即n=N/T;
b——水力螺距(對應(yīng)于原標(biāo)準(zhǔn)的K),單位是m;
a——儀器常數(shù)(對應(yīng)于原標(biāo)準(zhǔn)的C),單是m/s;
b值和a值與槳葉的螺距和支承系統(tǒng)的摩擦阻力等因素有關(guān),因此對該部分的零件務(wù)必小心地使用和仔細的養(yǎng)護,否則將會影響到流速測驗的準(zhǔn)確度。
水流速度的測定,實際上乃是測量在預(yù)定時間內(nèi)流速儀的槳葉被水流沖動時所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)數(shù)。槳葉的轉(zhuǎn)數(shù)是利用儀器的接觸機構(gòu)轉(zhuǎn)換為電脈沖信號,經(jīng)由導(dǎo)線傳遞到水面部分的計數(shù)儀器來計算的。槳葉每轉(zhuǎn)20轉(zhuǎn),接觸機構(gòu)接觸一次,計數(shù)儀器即發(fā)計一次信號,測量者統(tǒng)計此信號數(shù),并乘上20倍數(shù),即得流速儀槳葉的實際轉(zhuǎn)數(shù)。用停表記錄該轉(zhuǎn)數(shù)相應(yīng)的測速歷時“T”,并以歷時“T”除轉(zhuǎn)數(shù)“N”,即得旋槳的回轉(zhuǎn)率“n”。zui后,把此回轉(zhuǎn)率“n”乘以水力螺距“b”,并加上儀器常數(shù)“a”,即得實測流速。
如果流速小于臨界流速Vk,則可在放大的曲線圖上直接根據(jù)旋槳轉(zhuǎn)速“n”查得流速。
為了避免流速脈動對測速成果的影響,因此,測速歷時一般不得小于100秒,是根據(jù)各河流的特性,通過試驗,進行分析,予以確定。
四、儀器結(jié)構(gòu)
LS25-1型旋槳式流速儀的主體結(jié)構(gòu)可分為旋轉(zhuǎn)部件、身架部件和尾翼部件等三個部件。詳見儀器結(jié)構(gòu)圖。
(一)旋轉(zhuǎn)部件按其工作原理分為感應(yīng)和接觸機構(gòu)兩支部件。
1.感應(yīng)支部件:由感應(yīng)元件——槳葉(1)及其支承系統(tǒng)——軸套(2)、右旋螺絲套(8)、壓帽(32)、球軸承(31)、外隔套(30)、內(nèi)隔套(29)和旋槳軸(28)等所組成。
槳葉是由PC工程塑料制成,為一雙葉的螺旋槳。
支承系統(tǒng)乃是一個精密的機械結(jié)構(gòu)。支承系統(tǒng)的重要元件是一對單列向心推力球軸承,安裝在固定不動的旋槳軸的前部。球軸承之間用內(nèi)隔套和外隔套分開,其內(nèi)圈及內(nèi)隔套借壓帽固緊在旋槳軸上,其外圈及外隔套則套在軸套的圓柱孔內(nèi),這樣,便構(gòu)成了一個完善的支承系統(tǒng)。
2.接觸機構(gòu)支部件:乃是一個閉合開關(guān)裝置。
接觸機構(gòu)包括:螺絲套(27)、齒輪(26)、接觸絲(25)、圓柱頭螺釘(24)、接觸銷(3)、接觸輪(4)、齒輪軸(5)、接觸軸套(6)、絕緣座(7)、導(dǎo)電桿(3)、和襯管甲(11)。
(二)身架部件由下列零件所組成:身架(12)、固軸螺絲(13)、墊圈(14)、插孔(15)、插孔套(16)、接線柱乙(23)、襯管(22)、接線柱甲(21)、壓線螺絲(20)和固定螺絲(19)等。
(三)尾翼部件尾翼(18)為一長形平面舵,用以平衡儀器和迎合流向之用。安裝于身架尾部的圓柱孔中,并用固尾螺絲(17)固定。
五、儀器附屬設(shè)備
LS25-1型旋槳式流速儀的附屬設(shè)備是測量所必需的,它包括計數(shù)裝置、懸掛設(shè)備和儀器的裝卸工具。
(一)計數(shù)、計時裝置供測速時記錄槳葉的轉(zhuǎn)數(shù)和其相應(yīng)歷時。包括:
1.計數(shù)器:可選用本廠生產(chǎn)的各種計數(shù)器,如流速儀計數(shù)器、音響器、通用測算儀等。
2.電線:為雙股膠質(zhì)線,供測量時連接電路、傳遞信號之用。按長度分為15、30、40m三種,根據(jù)用戶的需要,在訂貨時另行訂購。
3.停表:記錄測速時槳葉轉(zhuǎn)動所經(jīng)歷的時間。此表在一般市場上均可購到,故本儀器出廠時不另附。停表的誤差為每10分鐘≤±5秒。
(二)懸掛設(shè)備為測量時安裝和懸掛儀器所必需的設(shè)備。根據(jù)水深不同,可選用:
1.CG28型測桿、適用于淺水河流,測桿有兩根,可裝合為一,長為3米。
2.懸索設(shè)備:適用于深水河流。LS25-1型旋槳式流速儀備有轉(zhuǎn)軸、懸桿和兩個繩鉤,作為懸掛時聯(lián)接之用。本儀器所附的繩鉤允許懸吊50kg重量的鉛魚。
(1)水文絞車:供測量時懸掛并操作儀器至預(yù)定的測點位置使用。同時也可在測量時打水深。本設(shè)備我廠不生產(chǎn)。
(2)鉛魚:供在測量時穩(wěn)定儀器于測點位置使用。我廠備有下列重量的鉛魚供選用:8、15、30、50、75、100、150、200kg。
(3)鋼絲繩:為懸吊儀器使用。如果用戶自備有絞車,則可按水深選用15、30、40m其中的一種鋼絲繩,其直徑為3-4mm。
六、儀器的使用
1.每次施測前,應(yīng)對以下部分進行檢查:
(1)旋轉(zhuǎn)部件:手拿槳軸,用嘴輕吹槳葉,槳葉應(yīng)轉(zhuǎn)動靈活,無磨擦或卡阻現(xiàn)象,否則應(yīng)重新拆洗。
(2)計數(shù)器:檢查音響或計數(shù)是否正常。
(3)接觸機構(gòu):用雙股膠質(zhì)線將流速儀信號輸出端和計數(shù)器信號輸入端聯(lián)接好,轉(zhuǎn)動槳葉,一個信號長度為三轉(zhuǎn)左右,否則應(yīng)重新調(diào)整接觸絲。
(4)停表:檢查各撳鍵是否正常。
2.以上各部分經(jīng)檢查正常后,即可準(zhǔn)備實施測流。
(1)將儀器身架內(nèi)腔注入儀器油(油量約1/2孔高),用相應(yīng)的緊固件將旋轉(zhuǎn)部件、身架、尾翼進行組裝(注意右旋螺絲套與身架之間應(yīng)有0.4mm間隙)。
(2)安裝儀器:
a.用測桿工作時,先把測桿裝配成套,把儀器套在桿上預(yù)定的水深位置上,并用二個固定螺絲固緊。桿的上部安裝與儀器軸向*的指針。
b.用懸索工作時,取出轉(zhuǎn)軸,把轉(zhuǎn)軸套進身架孔中。用身架上的固定螺絲固緊。取出繩構(gòu)和懸桿,把儀器掛在絞車的鋼絲繩上,而下部接裝適重的鉛魚。
(3)聯(lián)接電路:把電線一端的二線頭分別接到流速儀身架的接線柱上,未穿進接線柱孔眼中以前,在鋼絲繩上先打一結(jié),以免被水流沖脫;電線的另一端頭,則分別接到計數(shù)器輸入端。
(4)轉(zhuǎn)動槳葉,確認信號系統(tǒng)工作正常后,即可下水開始測流。
(5)工作完畢儀器出水以后,應(yīng)立即在當(dāng)?shù)赜酶擅聿粮伤?,如儀器上沾有污物或泥沙,則應(yīng)先用干凈的水洗凈,然后再擦干,卸成原來的各部件,妥善地安裝到儀器箱的位置。