一、用途及使用說(shuō)明
LS68型旋杯式流速儀是一種江河水文測(cè)驗(yàn)儀器,用于測(cè)定一般河流、渠道、水庫(kù)、湖泊等過(guò)水?dāng)嗝嬷蓄A(yù)定測(cè)點(diǎn)的平均流速,從而確定該斷面的流量。
流速的測(cè)量范圍為0.2~3.5m/s。
姓名:楊 亞
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二、技術(shù)數(shù)據(jù)
1、儀器的起轉(zhuǎn)速: V0≤0.08m/s
2、檢定公式的均方差: m≤±1.5%
3、旋杯的回轉(zhuǎn)直徑: f=128mm
4、每二次信號(hào)間旋杯的轉(zhuǎn)數(shù): 5轉(zhuǎn)
三、儀器工作原理及流速測(cè)量和計(jì)算方法
1、工作原理
當(dāng)水流作用到儀器的感應(yīng)元件——旋杯時(shí),由于左右二邊的杯子具有凹凸形狀的差異,因此壓力不等,其壓力差即形成了一轉(zhuǎn)動(dòng)力矩,促使旋杯旋轉(zhuǎn)。水流的速度越快,旋杯的轉(zhuǎn)速也越快,它們之間存在著一定的函數(shù)關(guān)系,此關(guān)系是通過(guò)檢定水槽的實(shí)驗(yàn)而確定的。每架儀器檢定的結(jié)果均附有檢定公式,其形式如下:
V=bn+a(對(duì)應(yīng)于原公式V=Kn+C)
式中V—流速(m/s);
n—旋杯轉(zhuǎn)率,等于旋杯總轉(zhuǎn)數(shù)“N”與相應(yīng)的測(cè)速歷時(shí)“T”之比,即n=N/T(1/S);
b —水力螺矩(對(duì)應(yīng)于原標(biāo)準(zhǔn)的K),單位是(m);
a—儀器常數(shù)(對(duì)應(yīng)于原標(biāo)準(zhǔn)的C),單位是(m/s)。
b和a是表征儀器性能的系數(shù),與旋杯的大小、形狀,旋軸的軸向間隙,頂針與頂窩的園弧及其光潔度,接觸絲的松緊度等因素有關(guān)。因此,對(duì)該部分的配合關(guān)系必須嚴(yán)格地遵照技術(shù)要求進(jìn)行檢查和調(diào)整。
2、流速的測(cè)量和計(jì)算方法
用流速儀測(cè)量水流速度,實(shí)際上是測(cè)量在預(yù)定時(shí)間內(nèi)旋杯被水流沖擊時(shí)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)數(shù)。旋杯的轉(zhuǎn)數(shù)系借助于儀器的接觸機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào),經(jīng)由信號(hào)線傳遞到水面部分的計(jì)數(shù)設(shè)備讀出。旋杯每轉(zhuǎn)5轉(zhuǎn),接觸機(jī)構(gòu)接通電路一次,計(jì)數(shù)設(shè)備即接收到一個(gè)信號(hào),測(cè)量者統(tǒng)計(jì)此信號(hào)數(shù)(乘以5即為旋杯的總轉(zhuǎn)數(shù)“N”)和相應(yīng)的測(cè)速歷時(shí)“T”,據(jù)此,即可按上式計(jì)算水流速度。
四、儀器結(jié)構(gòu)
本儀器按作用原理可分為:感應(yīng)部件、傳訊盒部件及尾翼部件。詳見(jiàn)圖1和圖2。
1、感應(yīng)部件 為本儀器zui重要的部分,它接受水流的能量并轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其主要零件及作用為:
旋杯(1)由六個(gè)錐形杯子按*方向固定在星狀的旋盤(pán)上組成。旋盤(pán)的中間有一孔,裝有旋軸(2),二者借旋盤(pán)固定帽(13)并緊,使其成一轉(zhuǎn)動(dòng)體。
旋軸(2)為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的中樞,上端插進(jìn)偏心筒(14)之軸套座(19)內(nèi),與頂上的鋼珠(20)相接觸;具有螺紋的一段與齒輪(17)相嚙合,下端鑲有鋼質(zhì)頂窩(11),堅(jiān)硬而光滑的窩眼支承在頂針(5)的*上,構(gòu)成一精密的支承系統(tǒng)。
頂針(5)上端呈錐體,針尖為十分光滑的球面,裝在頂頭(6)的中間,當(dāng)調(diào)整好軸向間隙以后,用并帽(8)并緊使成一體。使用時(shí)安裝在軛架的下部孔中,頂住頂窩,支承著旋轉(zhuǎn)部分的全部負(fù)荷。頂頭的外緣套在旋軸下端的鐘形罩內(nèi),構(gòu)成一迷宮,以防河水的侵入。工作完畢后,必須用汽油清洗干凈,注以?xún)x器油(以防頂針生銹)放在儀器箱中,同時(shí),拿出旋盤(pán)固定器(9)代替頂頭安裝在軛架下部的孔中,旋盤(pán)固定器的油室必須裝有棉花并加儀器油,以防頂窩生銹。
頂頭上部有一油室,在使用時(shí)應(yīng)加滿儀器油,使頂針與頂窩在油浴中工作。這樣,既保證了儀器的靈敏度;同時(shí)又減少了頂針與頂窩的磨損,從而也增加了儀器的使用壽命。
2、傳訊盒部件 能把旋杯的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)的機(jī)構(gòu),其主要零件及作用為:
偏心筒(14)為傳訊機(jī)構(gòu)的外殼,裝在軛架上端的孔中,用軛架頂螺絲固定。擰開(kāi)上端頂蓋(23)可以調(diào)整旋軸的軸向間隙,取下側(cè)蓋(15),可以調(diào)整接觸絲(18)以及對(duì)內(nèi)部進(jìn)行清洗和加油。
齒輪(17)借齒輪軸螺絲(16)安裝在偏心筒內(nèi),底部墊以墊圈,使齒輪正好與旋軸的螺紋相嚙合。齒輪有20個(gè)齒,側(cè)面有四個(gè)等分的凸出爪子,旋軸(即旋杯)旋轉(zhuǎn)20轉(zhuǎn),齒輪旋轉(zhuǎn)一周,
齒輪上的四個(gè)爪子即與上方的接觸絲(18)斷續(xù)地接觸四次。即旋杯每五轉(zhuǎn),接觸絲與爪子接觸一次,電路即接通一次。因此,測(cè)量者聽(tīng)見(jiàn)相鄰的二次信號(hào),其間旋杯旋轉(zhuǎn)五轉(zhuǎn)。
接觸絲(18)為一富有彈性的合金絲,根部用固定螺絲(25)固定在接線螺絲(30)上;懸空端的彎曲部分在齒輪凸出爪子的上方,并與爪子斷續(xù)接觸。
傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)由接線螺絲及其上面的尼龍部分、緊壓螺帽(27)、絕緣墊圈(28)、小六角螺帽(29)以及壓線螺帽等組成,作為聯(lián)接電路及必要的絕緣之用。
3、尾翼部件 為儀器的平衡部分,可保證測(cè)流時(shí)迎合流向。由十字交叉的尾翼(35)和平衡錘(36)等所組成。在使用前應(yīng)調(diào)整下翼槽中的平衡錘,使整個(gè)儀器在靜水中保持水平的平衡。
五、儀器的附屬設(shè)備
LS68型旋杯式流速儀的附屬設(shè)備包括:計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)設(shè)備、懸掛設(shè)備和裝卸工具等。
1、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)設(shè)備用于測(cè)流時(shí)計(jì)量旋杯的轉(zhuǎn)數(shù)和其相應(yīng)的測(cè)速歷時(shí)。
計(jì)數(shù)器:供計(jì)量旋杯轉(zhuǎn)數(shù)用。
信號(hào)線:為雙股膠質(zhì)線,供測(cè)量時(shí)聯(lián)接電路、傳輸信號(hào)之用。由于各河流的水深不一,因此用戶在訂購(gòu)時(shí),可按下列規(guī)格訂購(gòu):15、30、40米。
停表:用于記錄旋杯轉(zhuǎn)數(shù)相應(yīng)的測(cè)速歷時(shí)。此表在一般市場(chǎng)上
均可購(gòu)到,故本儀器不另附。
2、懸掛設(shè)備是供測(cè)量時(shí)懸吊儀器至預(yù)定的測(cè)點(diǎn)位置所必需的設(shè)備。
繩鉤:本儀器附有1個(gè)繩鉤,用于把儀器聯(lián)掛在鋼絲繩上。使用時(shí),必須把繩鉤的滾花螺帽擰緊,以免負(fù)荷較重時(shí)產(chǎn)生變形。繩鉤允許負(fù)荷重50千克鉛魚(yú)。
鉛魚(yú)(包括懸桿):供測(cè)量時(shí)穩(wěn)定儀器于測(cè)點(diǎn)位置之用。按重量分有下列規(guī)格:8、15、30、50千克等。
鋼絲繩:直徑為3~4毫米,長(zhǎng)度有15、30、40米等三種,頭部編有牛眼,供懸掛儀器之用。
3、裝卸工具為安裝、拆卸儀器所必須的工具。本儀器備有:
三用板手:用于裝卸偏心筒上的側(cè)蓋、頂蓋、小六角螺帽,軛架上的懸桿螺絲,旋盤(pán)固定螺帽以及頂針上的并帽等。
木柄起子(50×φ5):供裝卸軛架頂螺絲和調(diào)節(jié)頂針、鋼珠座等使用。
鐘表起子:供裝卸(接觸絲)固定螺絲使用。
鑷子:供調(diào)整接觸絲使用。
六、流速儀施測(cè)前的準(zhǔn)備
測(cè)流前應(yīng)該檢查:旋軸的間隙、旋杯轉(zhuǎn)動(dòng)的錄敏度、傳訊機(jī)構(gòu)和計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)設(shè)備等的工作情況。
1、旋軸間隙調(diào)整和有關(guān)備用件更換
旋軸在鋼珠與頂針之間的軸向松動(dòng)范圍稱(chēng)為旋軸的間隙。間隙的大小關(guān)系到儀器的靈敏度、頂針的使用壽命以及測(cè)量成果的準(zhǔn)確性。因此,必須小心謹(jǐn)慎地進(jìn)行試驗(yàn)和調(diào)整。
首先安裝頂針:
(1)用起子擰松軛架頂螺絲,取下旋盤(pán)固定器。
(2)將油室中塞有棉花的頂針一頂頭從箱中取出,拿出棉花,注滿儀器油,插入原裝旋盤(pán)固定器的軛架孔內(nèi)并小心壓緊,使它們之間沒(méi)有空隙,然后將軛架頂螺絲上緊。
然后試驗(yàn)旋軸的間隙:
左手握住軛架,右手扶住旋杯:輕輕地把旋杯往上、下移動(dòng),感覺(jué)其間隙大小,如覺(jué)得有輕微的松動(dòng),此間隙已達(dá)0.03~0.05毫米;如覺(jué)得有顯著的松動(dòng),則應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。
新儀器在使用之前,工作者必須試驗(yàn)幾次,并記憶其松緊程度,便于以后有所比較。
如果需要調(diào)整旋軸的間隙,按下面步驟進(jìn)行:
打開(kāi)頂蓋,用起子將鋼珠座微微地旋進(jìn)或旋出,每次約10°,即試驗(yàn)一下旋軸間隙,直至覺(jué)出只有輕微的松動(dòng)為止。
記住下列數(shù)據(jù),對(duì)調(diào)整工作是有幫助的:
(1)鋼珠座螺紋為M5×0.5,即每旋轉(zhuǎn)一周,進(jìn)程為0.5毫米;每10°為0.014毫米。
(2)標(biāo)準(zhǔn)間隙值為0.03~0.05毫米。故調(diào)整時(shí),也可以使間隙近于零(但不準(zhǔn)至零),然后旋回20°~30°。
(3)zui小間隙值不得小于0.02毫米。
(4)zui大的間隙不得大于0.10毫米。
(5)每次調(diào)整量應(yīng)為10°至5°逐步減少,每調(diào)整一次應(yīng)重復(fù)試驗(yàn)一次。
調(diào)整時(shí)應(yīng)注意:
每次旋進(jìn)應(yīng)小心謹(jǐn)慎,不得過(guò)猛,以免使間隙為負(fù)值,這樣,頂針容易斷裂。
如果鋼珠座旋到底尚無(wú)法調(diào)整時(shí),可以調(diào)整頂針。
儀器使用日久,頂針尖有顯著磨損或頂針斷裂、生銹時(shí),應(yīng)更換備用的頂針。在其他結(jié)構(gòu)均無(wú)變化時(shí),不必重新檢定,但所備用的頂針只能適用于原裝儀器。
備用頂針日久磨損,仍可以按原代號(hào)重配。新頂針安裝步驟如下:
(1)將儀器置于并帽朝上的位置,然后扳松并帽,松開(kāi)軛架頂螺絲,將頂頭—頂針從軛架上取下。
(2)旋出壞頂針,換上新頂針,先上淺些,不要旋得過(guò)多。
(3)上回并帽,但暫不并緊。
(4)將頂頭—頂針裝上軛架,并用軛架頂螺絲固緊。
(5)將頂針微微地旋進(jìn),至頂針觸及頂窩位置為止。
(6)用起子穩(wěn)定頂針,同時(shí)借助于板手旋緊并帽,使頂針的位置固定。
(7)將儀器置于偏心筒朝上的正常工作位置,沿著鋼珠座的起子口方向,在偏心筒的頂面上作標(biāo)志。
(8)將鋼珠座按反時(shí)針的方向旋回20°~30°,此間隙即為0.03~0.05毫米。
如何更換彈簧墊圈:
彈簧墊圈安裝在鋼珠座的肩部,用以鎖閉鋼珠座由于旋杯急速地轉(zhuǎn)動(dòng)而可能產(chǎn)生回松。如彈簧墊圈在使用后,有破損或彈性失靈的現(xiàn)象,可以更換備用件,步驟如下:
- 旋下鋼珠座,取下壞的彈簧墊圈。
- 換上新的彈簧墊圈,注意凸面應(yīng)朝上。
(3)旋進(jìn)鋼珠座,至感覺(jué)壓住彈簧墊圈,然后再旋進(jìn)半圈到1圈即可,墊圈凸起高度為0.7~1.2毫米,本身厚度為0.3毫米,因此旋進(jìn)距離應(yīng)視每個(gè)彈簧墊圈實(shí)際凸起厚度而定,一般以能覺(jué)出彈簧的彈性為準(zhǔn)。
zui后可以試驗(yàn)旋杯轉(zhuǎn)動(dòng)的靈敏度:
將儀器持平,用嘴吹氣觀察旋杯轉(zhuǎn)動(dòng)的情況,如轉(zhuǎn)動(dòng)靈活,停止徐緩,沒(méi)有跳動(dòng)或突然停止的現(xiàn)象,即表示旋轉(zhuǎn)部分工作是正常的。
2、接觸絲的調(diào)整與更換
傳訊盒部件中接觸絲安裝的正確性不僅影響測(cè)流工作能否順利進(jìn)行,而更重要的是影響到儀器檢定公式的常數(shù),即水文測(cè)驗(yàn)成果的精度。因此,在測(cè)流之前,必須耐心地進(jìn)行試驗(yàn)和調(diào)整。
試驗(yàn)接觸裝置
打開(kāi)側(cè)蓋,轉(zhuǎn)動(dòng)旋杯,觀察齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其四接觸爪與接觸絲接觸的情況,在正常的情況下,接觸絲應(yīng)該處于接觸爪的正上方,當(dāng)爪子轉(zhuǎn)至頂點(diǎn)時(shí),應(yīng)該能把接觸絲抬高0.2mm(相當(dāng)于3根頭發(fā)粗細(xì))的高度。觀察接觸絲,當(dāng)它被齒輪的爪子抬起以及自動(dòng)落下時(shí),應(yīng)很和緩,沒(méi)有跳動(dòng)現(xiàn)象;用嘴輕輕地吹動(dòng)杯子,旋杯轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)靈活,沒(méi)有阻滯現(xiàn)象,在這種情況下,觀察信號(hào)延續(xù)的時(shí)間約為旋杯轉(zhuǎn)動(dòng)4~6個(gè)杯子所經(jīng)歷的時(shí)間。這樣即可保證接觸良好、信號(hào)清晰穩(wěn)定,同時(shí)又保證了旋杯轉(zhuǎn)動(dòng)靈敏度。
接裝計(jì)數(shù)器,轉(zhuǎn)動(dòng)旋杯,此時(shí),計(jì)數(shù)器應(yīng)每5轉(zhuǎn)發(fā)出一次信號(hào),信號(hào)應(yīng)均勻、清晰和穩(wěn)定。
產(chǎn)生故障的原因有下面幾種情況:
(1)因電流過(guò)強(qiáng)、通電的時(shí)間過(guò)長(zhǎng),或存放、使用時(shí)間過(guò)久,接觸絲上產(chǎn)生氧化層(燒黑)、銅綠或斷折等現(xiàn)象。前者可用鋒利的小刀或細(xì)砂紙去除氧化層或銅綠,后者應(yīng)更換新的。
(2)因使用時(shí)間過(guò)久,接觸絲產(chǎn)生殘余變形,致使接觸不良,信號(hào)不穩(wěn),可用鑷子調(diào)整。
(3)因接觸絲壓得過(guò)緊,而使信號(hào)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)和旋轉(zhuǎn)靈敏度差,可用鑷子調(diào)整。
(4)因傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng),使接觸絲轉(zhuǎn)動(dòng)而扭彎,可拆下調(diào)整,并重新安裝。
修復(fù)的步驟為:
- 松開(kāi)上部的軛架頂螺絲,取下偏心筒。
(2)將偏心筒平放于桌上,打開(kāi)側(cè)蓋旋出齒輪軸螺絲,取出齒輪和墊圈。
(3)旋出防脫螺絲。
(4)旋出壓線螺帽。
(5)用三用扳手將小六角螺帽和壓緊螺帽松開(kāi)。
(6)將傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)從偏心筒拔出。
(7)用鐘表起子旋下壓住接觸絲的固定螺絲。
(8)按上述故障的原因修復(fù),如無(wú)法修復(fù),可從指瓶中取出新的接觸絲更換。
(9)用固定螺絲固定接觸絲,并在固定螺絲的頭部涂以黃油。
(10)按上述相應(yīng)的次序[(6)至(3)]將這組零件裝回偏心筒。安裝時(shí)應(yīng)注意接觸絲應(yīng)位于齒輪接觸爪的正上方,如位置不正確應(yīng)拆下重新安裝。
(11)裝回墊圈、齒輪和齒輪螺絲。
(12)按前述技術(shù)要求試驗(yàn),并調(diào)整接觸絲接觸情況。
(13)上回側(cè)蓋,并旋緊。
3、計(jì)數(shù)設(shè)備 按計(jì)數(shù)器使用說(shuō)明書(shū)進(jìn)行檢查。
經(jīng)以上試驗(yàn),證實(shí)各部分工作確實(shí)可靠以后,室內(nèi)的準(zhǔn)備工作即告結(jié)束。
七、儀器的安裝和拆洗
1、儀器的安裝
(1)打開(kāi)儀器箱,手握軛架,將儀器輕輕地提起。
(2)卸下旋盤(pán)固定器,裝上頂頭一頂針,固緊軛架頂螺絲。
(3)把儀器安裝在懸桿中間的孔中,并上緊懸桿螺絲。
(4)懸桿的底孔裝上鉛魚(yú),用固定螺絲固緊。
(5)懸桿的上孔借助繩鉤聯(lián)掛在鋼絲繩的牛眼中,并上緊滾花螺帽。
(6)把儀器掛起,用平衡錘調(diào)整儀器的平衡,然后用三用扳手固緊。這一試驗(yàn)應(yīng)當(dāng)在當(dāng)?shù)氐撵o水中進(jìn)行。
(7)把雙股膠質(zhì)線一端的兩線頭分別接到儀器的偏心筒和軛架的接線柱上,而另一端的兩線頭接計(jì)數(shù)器。
(8)轉(zhuǎn)動(dòng)旋杯,再一次試驗(yàn)計(jì)數(shù)設(shè)備能否正常工作。
(9)zui后,對(duì)各部分的緊固螺絲、螺帽和聯(lián)接機(jī)構(gòu)等的可靠性再作一次周密的檢查,證實(shí)正確無(wú)誤后,即可下水開(kāi)始工作。
2、儀器的拆洗
(1)儀器測(cè)流完畢后,須立即在當(dāng)?shù)赜酶擅聿羶羲帧?/span>
(2)打開(kāi)側(cè)蓋,松開(kāi)上部軛架頂螺絲,取下偏心筒,用鑷子裹住棉花球,擦試偏心筒孔內(nèi)及旋軸周?chē)奈鬯?,在鋼珠、齒輪和旋軸螺紋處注以?xún)x器油。
(3)傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)如有銅綠時(shí),應(yīng)立即擦凈,并涂一薄層的黃油。
(4)將頂頭—頂針取下,周?chē)酶擅聿羶?,油室中如含有水份或泥沙,可先用汽油(煤油)晃洗幾次,然后,再用鑷子夾住小棉球擦試干凈,注入儀器油,放回箱內(nèi)的位置。
(5)將頂窩用小棉球擦試干凈,注以?xún)x器油。
(6)將偏心筒裝回,并用軛架頂螺絲固定。
(7)用旋盤(pán)固定器代替頂頭—頂針裝于軛架下部孔中,以防頂針尖在運(yùn)輸和攜帶過(guò)程中由于振動(dòng)而斷裂。
在測(cè)流條件比較惡劣——多沙、多水草的情況下,旋軸必須進(jìn)行拆洗,方法如下:
(1)左手握住旋杯,右手拿住三用扳手按反時(shí)針?lè)较驍Q下旋盤(pán)固定帽。
(2)左手扶住旋杯,并使其略為傾斜,右手拿住旋軸下部輕輕地往外抽,旋軸和旋杯即可分離。
(3)用干毛巾擦拭旋軸和旋杯的各細(xì)部的污物、泥沙、水草
等,然后在旋軸的螺紋處注入儀器油。
(4)按上述(2)、(1)的相反動(dòng)作把旋軸和旋杯裝進(jìn)軛架。安裝時(shí),必須注意旋杯的上、下方向不要搞錯(cuò),其正確的方向?yàn)椋盒D(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)榉磿r(shí)針?lè)较颍◤纳贤驴矗?,如圖2所示。
3、儀器的裝箱
(1)手握軛架,將尾翼插入儀器箱的小槽中;旋盤(pán)固定器(或頂頭)放進(jìn)頂頭座中,然后將整個(gè)儀器裝妥。
(2)檢查儀器及其附件,裝妥并無(wú)缺少后,即可蓋上箱蓋。
八、使用儀器注意事項(xiàng)
小心地使用和仔細(xì)地養(yǎng)護(hù),可保證流速儀正常地工作,并且獲得可靠的水文資料。為此,應(yīng)注意下列規(guī)定:
1、儀器及全部附件應(yīng)安放在儀器箱中,并且收藏在干燥、通風(fēng)房間的木柜中。
2、拆洗儀器以前,必須通曉?xún)x器的結(jié)構(gòu)和拆洗方法。
3、儀器各部分均不能任意碰撞,旋杯、旋軸、軛架等尤須注意。供應(yīng)旋杯式流速監(jiān)測(cè)儀
4、頂針、頂窩、鋼珠等容易生銹另件,必須經(jīng)常加儀器油,以資保護(hù)。供應(yīng)旋杯式流速監(jiān)測(cè)儀
5、頂頭油室,在使用前必須注滿儀器油。在連續(xù)使用一定時(shí)間后,必須檢查其中貯油情況。具體時(shí)間可根據(jù)當(dāng)?shù)睾恿魈匦裕魉佟⒑沉亢退睿┰囼?yàn)決定。
6、儀器油采用8號(hào)儀表油(GB487)。代用油類(lèi)為25號(hào)或10