LS78型旋杯式低流速仪讲课教案.docx

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LS78型旋杯式低流速仪讲课教案

LS78型旋杯式低流速仪

地址：

重庆市北碚区龙凤桥

电话：

（023）68264337

邮政编码：

400700

LS78型

旋杯式低流速仪

说明书

重庆华正水文仪器有限公司

（原重庆水文仪器厂）

一、用途及使用范围

LS78型旋杯式低流速仪是一种江河水文测验仪器，用于测定一般河流、渠道、水库、湖泊等过水断面中预定测点的平均流速，从而确定该断面的流量。

流速的测量范围为0.02～0.5m/s。

二、技术数据

1、仪器的起转速：

V0≤0.018m/s

2、旋杯的回转直径φ＝128mm

3、每二次信号间旋杯的转数：

1转

4、检定公式的均方差m≤±2%

三、仪器工作原理及流速测量和计算方法

1、工作原理

当水流作用到仪器的感应元件——旋杯时，由于左右两边的杯子具有凹凸形状的差异，因此压力将不等，其压力差即形成了一转动力矩并促使旋杯旋转。

水流的速度越快，旋杯的转速也越快；它们之间存在着一定的函数关系，此关系是通过检定水槽的实验而确定的。

每架仪器检定的结果均附有检定公式，其形式如下：

V＝Kn+C

式中V—流速（m/s）；

n—旋杯转率，等于旋杯总转数“N”与相应的测速历时“T”之比，即n＝

（1/S）

K—水力螺距（m）;

C—仪器常数（m/s）。

K和C是表征仪器性能的系数，与旋杯的大小、形状、旋轴的轴向间隙，顶针与宝石轴承的圆弧、光洁度等因素有关。

因此，对该部分的配合关系必须严格地遵照技术要求进行检查和调整。

2、流速的测量和计算方法

用流速仪测量水流速度，实际上乃是测量在预定时间内旋杯被水流冲击时所产生的转数。

旋杯的转数借助于仪器的接触机构转换为电脉冲信号，并经由电线传递到水面部分的计数器。

旋杯每转1转，接触机构接通电路一次，计数器即发出一次信号。

测量者统计此信号数“N”和相应的测速历时“T”，据此，即可按上式计算水流速度。

四、仪器结构

本仪器按工作原理可分为：

感应部件、传讯机构、尾翼、转轴、测探锤等五部分，详见图1和图2。

1、感应部件为本仪器最重要的部分，它接受水流的能量并转换为旋杯的旋转运动。

旋杯

（1）是由六个锥形杯子按一致方向用固定圈相互胶合而成。

固定圈中间有一孔，装有旋轴

（2），二者借旋盘固定帽（22）并紧，使其成一转动体。

旋轴

（2）为旋转机构的中枢，上端插进传讯座（13）内，并与顶上之玛瑙轴承相接触；下端镶有宝石轴承（15），其坚硬而光滑的窝眼支承在顶针（20）的尖端上，构成一精密的支承系统。

顶针（20）上端呈锥体，针尖为十分光滑的球面，装在顶头（19）中间，当调整好轴向间隙以后，用并帽（17）并紧使成一体。

使用时安装在轭架的下部孔中，顶住宝石轴承，支承着旋转部分的全部负荷。

顶头的外径被旋轴上的钟形罩套住，构成一迷宫，以防河水的侵入。

工作完毕后，必须将顶针、顶头清洗干净，注以仪器油以防顶针生锈。

同时，拿出旋盘固定器代替顶头安装在轭架下部孔中，旋盘固定器的油室必须装有棉花并加仪器油。

顶头上部有一油室，在使用时应加满仪器油，使顶针与宝石轴承在油浴中工作。

这样，既保证了仪器的灵敏度；同时又减少了顶针与宝石轴承的磨损，从而也延长了仪器的使用寿命。

2、传讯机构的作用是把旋杯的转数转换为电脉冲信号，它由舌簧管（10）和磁钢（4）等所组成。

工作原理：

舌簧管内的一对动合触点具有导磁又导电的双重作用。

当旋轴上磁钢转动至舌簧管一侧时，舌簧片被磁化，当磁场足够强时，磁力便克服簧片的弹力而互相吸引，使二簧片接通。

当磁钢转至另一个侧时，磁场减弱，簧片便借本身之弹力而断开。

因此，旋杯每转一转，二舌簧片接通一次，计数器即发出一个信号。

可能产生故障和克服、避免办法：

磁钢对着舌簧管时间太长，簧片被磁化并可能产生残余磁力，以至于虽然磁钢转至另一侧时簧片也不脱开。

这时，可将传讯部分拿出，舌簧管脱离磁场后可恢复正常，再装进去即可进行工作。

为避免这种现象产生，仪器装箱时，应把旋杯位置固定。

这位置可用计数器检查，转动旋杯，以不发出信号为准。

舌簧管灵敏度很高，与磁钢的配合关系要求甚严。

出厂时每个舌簧管均非常准确地配予相应的磁钢。

所以，不同仪器的舌簧管和磁钢之间不能互换，舌簧管位置也不应变动。

如舌簧管损坏时，可将旋轴和传讯部件寄厂修理。

旋轴上的永久磁钢不许用铁块（如起子）吸引更不得靠近磁场，清洗时二旋轴也不应放在一起，以免磁力减弱。

舌簧管使用寿命在24V、100mA条件下为107次。

防护罩（3）用以保护传讯机构各零件，应拧紧以防止进水。

3、尾翼为仪器的平衡部件，测流时可使仪器轴向顺着水流。

它由十字交叉的尾翼（24）和平衡锤（26）等所组成。

当流速小于0.1~0.2米/秒时，应卸下平衡锤装上接尾杆（见图1）。

在测量前，应在当地静水中校正好仪器的水平位置，为此可调整平衡锤（平衡圈）。

4、转轴用于悬挂仪器。

转轴部件装有精密球轴承，保证仪器能很灵活地转动。

为避免球轴承因进水而生锈，转轴部件的联接套轴腔中应加满仪器油。

测流完毕，应检查转轴内部是否进水。

如有水珠现象，球轴承等内部各零件应用汽油清洗干净，重新加油。

反牙螺丝套装卸时应注意，与一般正牙螺丝方向相反！

转轴只能悬吊本仪器及所附之测深锤。

5、测深锤在测流时用于测量垂线水深和稳定仪器。

当测深锤碰触河底时，水上计数器即发出信号。

这时钢丝绳下放深度即为水深。

测深锤上杆套的接线柱应该用电线联通传讯机构。

为保证导电良好，下杆和下杆套下面的螺丝（M6×20）也应该用电线联接起来。

测深锤底部至仪器中心距离为0.2米。

五、流速仪施测前的准备

测流前应该检查旋轴的间隙、旋杯转动的灵敏度以及传讯机构和计数器等的工作情况。

旋轴的玛瑙轴承与旋轴尖之间的轴向窜动范围称为旋轴的间隙。

间隙的大小关系到仪器的灵敏度、传动系统的使用寿命以及仪器的检定公式。

因此，必须小心谨慎地进行试验和调整。

1、安装顶针

（1）用起子拧松轭架顶螺丝，取下旋盘固定器。

（2）将油室中塞有棉花的顶针-顶头从仪器箱中取出，拿出棉花，注满仪器油，插入原装旋盘固定器的轭架孔内，小心压紧，使它们之间没有空隙，然后将轭架顶螺丝上紧。

安装时应注意：

如顶头内有黄油，顶头外部及轭架孔中有污物，必须预先擦洗干净。

2、试验旋轴的间隙

左手握住轭架，右手扶住旋杯，轻轻地把旋杯往上、下移动，感觉其间隙大小。

如觉得有轻微的窜动，此间隙已达0.03~0.05毫米；如觉得有显著的窜动，则应进行调整。

新仪器在使用之前，工作者必须试验几次，并记忆其松紧程度，便于以后有所比较。

3、调整旋轴间隙

旋轴的间隙用旋转玛瑙座及顶座调整。

记住下列的数据，对调整工作是有帮助的；

（1）玛瑙座、顶座螺距均为0.5毫米，即每旋转一周，进程为0.5毫米；每10°为0.014毫米。

（2）标准间隙值为0.03~0.05毫米。

故调整时，也可以使间隙近于零（但不准至零），然后旋回20°~30°。

（3）最小间隙值不得小于0.02毫米。

（4）最大的间隙值不得大于0.1毫米。

（5）每次调整量应为10°~5°逐步减少，每调整一次应重复试验间隙一次。

一般用起子旋转玛瑙座调整间隙，如调整范围较大时，可先对顶针作初步调整，然后再用玛瑙座仔细调整。

调整时应注意：

每次旋进应非常小心谨慎不应过猛，以免顶针尖、旋轴尖顶秃，玛瑙、宝石轴承顶毛。

4、换用新顶针

日久，顶针尖有显著磨损、断裂或生锈时，应更换备用的顶针。

在其它结构均无变化时，不必重新检定。

备用顶针磨损，仍可以重配，安装步骤如下：

（1）板松并帽，松开轭架螺丝，将顶头–顶针从轭架上取下。

（2）旋出坏顶针，换上新顶针，先上浅些，不得旋得过多。

（3）上回并帽，但暂不并紧。

（4）将顶头–顶针装上轭架，并用轭架顶螺丝固紧。

（5）将顶针微微地旋进，至顶针尖端接近宝石，然后回转180°。

（6）用起子稳定顶针，同时借助于板手旋紧并帽，使顶针的位置固定。

注意勿使顶针跟着并帽一起转动，致使顶针顶坏。

（7）旋转玛瑙座，调整间隙至达到要求。

5、换用新宝石轴承

宝石轴承如有磨损或碎裂，应更换新的。

更换时，用镊子二尖端插进宝石座二孔中，压紧（勿使滑出），按反时针方向用力回转。

把宝石座拿出来。

将新宝石座（内装有宝石轴承）装上，应拧紧以免使用时松脱。

6、试验旋杯转动的灵敏度

将仪器持平，用嘴微吹，验看旋杯转动的情况，如转动灵活、停止徐缓，没有跳动或突然停止的现象，即表示旋转部分工作是正常的。

六、仪器的安装和拆洗

仪器的安装

1、打开仪器箱，手握轭架，将仪器轻轻地提起。

2、卸下旋盘固定器，装上顶头–顶针，固紧轭架顶螺丝。

3、把仪器安装到转轴上，并上紧悬杆螺丝。

4、转油的底孔装上测深锤，用半圆头螺钉固紧。

5、转轴的上孔借绳钩联挂到钢丝绳的牛眼中，并上紧滚花螺帽。

6、把仪器挂起，用平衡锤调整仪器平衡，然后固紧。

这一试验应在当地静水中进行。

7、把双股胶质线一端的两线头分别接到仪器的传讯机构和轭架的接线柱上；而另一端的两线头接计数器的两个接线柱。

8、转动旋杯，检查计数器的工作情况。

9、最后，对各部分的紧固螺丝、螺帽和联接机构的可靠性再作一次周密的检查。

证实正确无误后，即可下水开始工作。

仪器的拆洗

1、仪器测流完毕后，须立即在当地用干毛巾擦净水分。

2、松开上部轭架顶螺丝，取下传讯机构，用镊子裹上棉花球沾汽油擦洗传讯座孔内及旋轴周围的污水，并在旋轴尖及玛瑙中注以仪器油。

3、将顶头–顶针取下，用干毛巾擦净，油室中如含有水分或泥沙，可先用汽油（或煤油）晃洗几次，然后，再用镊子捏住小棉花球擦拭干净，注入仪器油，放回箱内指定的位置。

4、宝石轴承用小棉花球擦拭干净，注入仪器油。

5、将传讯机构装回，并用轭架顶螺丝固定。

6、用旋盘固定器代替顶头–顶针装于轭架下部孔中，以防顶针尖在运输和携带过程中由于振动而断裂。

七、使用仪器注意事项

小心地使用和仔细地养护，可保证流速仪正常工作，并且获得可靠的水文资料。

为此应注意执行下列规定：

1、仪器及全部附件应完全良好和清洁地安放在仪器箱中，并且收藏在干燥、通风房间的木柜中。

2、拆卸、清洗及安装仪器以前，必须通晓仪器的结构和拆洗方法。

否则不准随便拆卸。

3、仪器各部分均不能任意碰撞、挤压、轭架、旋杯、旋轴、顶针等零件尤须注意。

4、仪器应随时注意保护，旋轴尖、顶针、宝石轴承等处必须常加仪器油以资保护。

5、顶头油室，在使用前必须注满仪器油。

在连续使用一定时间后，必须检查其中贮油情况。

具体时间可根据当地河流特性（流速、含沙量和水深）试验决定。

6、仪器油采用8号仪表油（GB487）。

代用油为25号或10号变压器油，不得任意改用其它粘度的油类。

仪器油用后必须将瓶盖盖严。

7、旋轴的间隙应经常加以试验，尽量控制在0.03～0.05毫米范围内，否则，当间隙过大时，顶针尖将因旋杯一旋盘受水流的冲击、振动而断裂；间隙过小时，灵敏度差，并影响流速仪检定公式，即测验精度。

8、仪器装箱时，必须将顶头—顶针取下，换上加过油的旋盘固定器。

9、使用三用扳手和起子时，必须注意以适当的压力按紧，然后旋动，以免工具滑出时，将槽口刮坏。

10、关闭箱盖时，务必小心，不宜过猛。

如遇关闭不平服时，应立即检查内部安放情况，绝不可硬压！

11、当仪器长期储藏不用或长途运输时，顶头的油室须加仪器油并复以棉花和黄油，以免油分挥发，顶针生锈。

12、另购顶针时，须说明仪器型号。

13、流速仪使用一段时间后，检定系数发生变化，需重新检定。

其具体时间应根据测流时的流速和含沙量等因素来判定。

一般在下列情况下应重新检定：

（1）旋杯碰伤产生变形，顶针生锈或明显磨损时；

（2）与常用仪器的比测中，发现具有系统性的偏差或累积频率75%以上的测次的