旋 杯 式 低 流 速 儀

說 明 書

北京恒奧德科技有限公司

一、用途及使用范圍

   旋杯式低流速儀是一種江河水文測驗儀器，用于測定一般河流、渠道、水庫、湖泊等過水斷面中預(yù)定測點的平均流速，從而確定該斷面的流量。

流速的測量范圍為0.02～0.5m/s。

二、數(shù)據(jù)

    1、儀器的起轉(zhuǎn)速：            V0≤0.018m/s

    2、旋杯的回轉(zhuǎn)直徑            f＝128mm

    3、每二次信號間旋杯的轉(zhuǎn)數(shù)：  1轉(zhuǎn)

    4、檢定公式的均方差          m≤±2%

三、儀器工作原理及流速測量和計算方法

    1、工作原理

    當水流作用到儀器的感應(yīng)元件——旋杯時，由于左右兩邊的杯子具有凹凸形狀的差異，因此壓力將不等，其壓力差即形成了一轉(zhuǎn)動力矩并促使旋杯旋轉(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)系是通過檢定水槽的實驗而確定的。每架儀器檢定的結(jié)果均附有檢定公式，其形式如下：

            V＝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)的測速歷時“T”之比，即n＝T（N）（1/S）

    K —水力螺距（m）;

    C—儀器常數(shù)（m/s）。

    K和C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，頂針與寶石軸承的圓弧、光潔度等因素有關(guān)。因此，對該部分的配合關(guān)系嚴格地遵照要求進行檢查和調(diào)整。

    2、流速的測量和計算方法

    用流速儀測量水流速度，實際上乃是測量在預(yù)定時間內(nèi)旋杯被水流沖擊時所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)數(shù)。旋杯的轉(zhuǎn)數(shù)借助于儀器的接觸機構(gòu)轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，并經(jīng)由電線傳遞到水面部分的計數(shù)器。旋杯每轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)，接觸機構(gòu)接通電路一次，計數(shù)器即發(fā)出一次信號。測量者統(tǒng)計此信號數(shù)“N”和相應(yīng)的測速歷時“T”，據(jù)此，即可按上式計算水流速度。

四、儀器結(jié)構(gòu)

本儀器按工作原理可分為：感應(yīng)部件、傳訊機構(gòu)、尾翼、轉(zhuǎn)軸、測探錘等五部分，詳見圖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)換為旋杯的旋轉(zhuǎn)運動。

旋杯（1）是由六個錐形杯子按一致方向用固定圈相互膠合而成。固定圈中間有一孔，裝有旋軸（2），二者借旋盤固定帽（22）并緊，使其成一轉(zhuǎn)動體。

旋軸（2）為旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的中樞，上端插進傳訊座（13）內(nèi)，并與頂上之瑪瑙軸承相接觸；下端鑲有寶石軸承（15），其堅硬而光滑的窩眼支承在頂針（20）的上，構(gòu)成一的支承系統(tǒng)。

頂針（20）上端呈錐體，針尖為十分光滑的球面，裝在頂頭（19）中間，當調(diào)整好軸向間隙以后，用并帽（17）并緊使成一體。使用時安裝在軛架的下部孔中，頂住寶石軸承，支承著旋轉(zhuǎn)部分的全部負荷。頂頭的外徑被旋軸上的鐘形罩套住，構(gòu)成一迷宮，以防河水的侵入。工作完畢后，將頂針、頂頭清洗干凈，注以儀器油以防頂針生銹。同時，拿出旋盤固定器代替頂頭安裝在軛架下部孔中，旋盤固定器的油室裝有棉花并加儀器油。

頂頭上部有一油室，在使用時應(yīng)加滿儀器油，使頂針與寶石軸承在油浴中工作。這樣，既保證了儀器的靈敏度；同時又減少了頂針與寶石軸承的磨損，從而也延長了儀器的使用壽命。

2、傳訊機構(gòu)的作用是把旋杯的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，它由舌簧管（10）和磁鋼（4）等所組成。

工作原理：舌簧管內(nèi)的一對動合觸點具有導(dǎo)磁又導(dǎo)電的雙重作用。當旋軸上磁鋼轉(zhuǎn)動至舌簧管一側(cè)時，舌簧片被磁化，當磁場足夠強時，磁力便克服簧片的彈力而互相吸引，使二簧片接通。當磁鋼轉(zhuǎn)至另一個側(cè)時，磁場減弱，簧片便借本身之彈力而斷開。因此，旋杯每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，二舌簧片接通一次，計數(shù)器即發(fā)出一個信號。

可能產(chǎn)生故障和克服、避免辦法：磁鋼對著舌簧管時間太長，簧片被磁化并可能產(chǎn)生殘余磁力，以至于雖然磁鋼轉(zhuǎn)至另一側(cè)時簧片也不脫開。這時，可將傳訊部分拿出，舌簧管脫離磁場后可恢復(fù)正常，再裝進去即可進行工作。

為避免這種現(xiàn)象產(chǎn)生，儀器裝箱時，應(yīng)把旋杯位置固定。這位置可用計數(shù)器檢查，轉(zhuǎn)動旋杯，以不發(fā)出信號為準。

舌簧管靈敏度很高，與磁鋼的配合關(guān)系要求甚嚴。出廠時每個舌簧管均非常準確地配予相應(yīng)的磁鋼。所以，不同儀器的舌簧管和磁鋼之間不能互換，舌簧管位置也不應(yīng)變動。

如舌簧管損壞時，可將旋軸和傳訊部件寄廠修理。

旋軸上的*磁鋼不許用鐵塊（如起子）吸引更不得靠近磁場，清洗時二旋軸也不應(yīng)放在一起，以免磁力減弱。

舌簧管使用壽命在24V、100mA條件下為107次。

防護罩（3）用以保護傳訊機構(gòu)各零件，應(yīng)擰緊以防止進水。

3、尾翼為儀器的平衡部件，測流時可使儀器軸向順著水流。它由十字交叉的尾翼（24）和平衡錘（26）等所組成。

當流速小于0.1~0.2米/秒時，應(yīng)卸下平衡錘裝上接尾桿（見圖1）。

在測量前，應(yīng)在當?shù)仂o水中校正好儀器的水平位置，為此可調(diào)整平衡錘（平衡圈）。

4、轉(zhuǎn)軸用于懸掛儀器。轉(zhuǎn)軸部件裝有球軸承，保證儀器能很靈活地轉(zhuǎn)動。

為避免球軸承因進水而生銹，轉(zhuǎn)軸部件的聯(lián)接套軸腔中應(yīng)加滿儀器油。

測流完畢，應(yīng)檢查轉(zhuǎn)軸內(nèi)部是否進水。如有水珠現(xiàn)象，球軸承等內(nèi)部各零件應(yīng)用汽油清洗干凈，重新加油。反牙螺絲套裝卸時應(yīng)注意，與一般正牙螺絲方向相反！

轉(zhuǎn)軸只能懸吊本儀器及所附之測深錘。

5、測深錘在測流時用于測量垂線水深和穩(wěn)定儀器。當測深錘碰觸河底時，水上計數(shù)器即發(fā)出信號。這時鋼絲繩下放深度即為水深。

測深錘上桿套的接線柱應(yīng)該用電線聯(lián)通傳訊機構(gòu)。為保證導(dǎo)電良好，下桿和下桿套下面的螺絲（M6×20）也應(yīng)該用電線聯(lián)接起來。

測深錘底部至儀器中心距離為0.2米。

五、流速儀施測前的準備

測流前應(yīng)該檢查旋軸的間隙、旋杯轉(zhuǎn)動的靈敏度以及傳訊機構(gòu)和計數(shù)器等的工作情況。

旋軸的瑪瑙軸承與旋軸尖之間的軸向竄動范圍稱為旋軸的間隙。間隙的大小關(guān)系到儀器的靈敏度、傳動系統(tǒng)的使用壽命以及儀器的檢定公式。因此，小心謹慎地進行試驗和調(diào)整。

1、安裝頂針

（1）用起子擰松軛架頂螺絲，取下旋盤固定器。

（2）將油室中塞有棉花的頂針 - 頂頭從儀器箱中取出，拿出棉花，注滿儀器油，插入原裝旋盤固定器的軛架孔內(nèi)，小心壓緊，使它們之間沒有空隙，然后將軛架頂螺絲上緊。

安裝時應(yīng)注意：如頂頭內(nèi)有黃油，頂頭外部及軛架孔中有污物，預(yù)先擦洗干凈。

2、試驗旋軸的間隙

左手握住軛架，右手扶住旋杯，輕輕地把旋杯往上、下移動，感覺其間隙大小。

如覺得有輕微的竄動，此間隙已達0.03~0.05毫米；如覺得有顯著的竄動，則應(yīng)進行調(diào)整。

新儀器在使用之前，工作者試驗幾次，并記憶其松緊程度，便于以后有所比較。

3、調(diào)整旋軸間隙

旋軸的間隙用旋轉(zhuǎn)瑪瑙座及頂座調(diào)整。

記住下列的數(shù)據(jù)，對調(diào)整工作是有幫助的；

（1）瑪瑙座、頂座螺距均為0.5毫米，即每旋轉(zhuǎn)一周，進程為0.5毫米；每10°為0.014毫米。

（2）標準間隙值為0.03~0.05毫米。故調(diào)整時，也可以使間隙近于零（但不準至零），然后旋回20°~30°。

（3）zui小間隙值不得小于0.02毫米。

（4）zui大的間隙值不得大于0.1毫米。

（5）每次調(diào)整量應(yīng)為10°~5°逐步減少，每調(diào)整一次應(yīng)重復(fù)試驗間隙一次。

一般用起子旋轉(zhuǎn)瑪瑙座調(diào)整間隙，如調(diào)整范圍較大時，可先對頂針作初步調(diào)整，然后再用瑪瑙座仔細調(diào)整。

調(diào)整時應(yīng)注意：

每次旋進應(yīng)非常小心謹慎不應(yīng)過猛，以免頂針尖、旋軸尖頂禿，瑪瑙、寶石軸承頂毛。

4、換用新頂針

日久，頂針尖有顯著磨損、斷裂或生銹時，應(yīng)更換備用的頂針。在其它結(jié)構(gòu)均無變化時，不必重新檢定。

備用頂針磨損，仍可以重配，安裝步驟如下：

（1）板松并帽，松開軛架螺絲，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，不得旋得過多。

（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，至頂針接近寶石，然后回轉(zhuǎn)180°。

（6）用起子穩(wěn)定頂針，同時借助于板手旋緊并帽，使頂針的位置固定。注意勿使頂針跟著并帽一起轉(zhuǎn)動，致使頂針頂壞。

（7）旋轉(zhuǎn)瑪瑙座，調(diào)整間隙至達到要求。

5、換用新寶石軸承

寶石軸承如有磨損或碎裂，應(yīng)更換新的。

更換時，用鑷子二插進寶石座二孔中，壓緊（勿使滑出），按反時針方向用力回轉(zhuǎn)。把寶石座拿出來。將新寶石座（內(nèi)裝有寶石軸承）裝上，應(yīng)擰緊以免使用時松脫。

6、試驗旋杯轉(zhuǎn)動的靈敏度

將儀器持平，用嘴微吹，驗看旋杯轉(zhuǎn)動的情況，如轉(zhuǎn)動靈活、停止徐緩，沒有跳動或突然停止的現(xiàn)象，即表示旋轉(zhuǎn)部分工作是正常的。

六、儀器的安裝和拆洗

儀器的安裝

1、打開儀器箱，手握軛架，將儀器輕輕地提起。

2、卸下旋盤固定器，裝上頂頭 – 頂針，固緊軛架頂螺絲。

3、把儀器安裝到轉(zhuǎn)軸上，并上緊懸桿螺絲。

4、轉(zhuǎn)油的底孔裝上測深錘，用半圓頭螺釘固緊。

5、轉(zhuǎn)軸的上孔借繩鉤聯(lián)掛到鋼絲繩的牛眼中，并上緊滾花螺帽。

6、把儀器掛起，用平衡錘調(diào)整儀器平衡，然后固緊。這一試驗應(yīng)在當?shù)仂o水中進行。

7、把雙股膠質(zhì)線一端的兩線頭分別接到儀器的傳訊機構(gòu)和軛架的接線柱上；而另一端的兩線頭接計數(shù)器的兩個接線柱。

8、轉(zhuǎn)動旋杯，檢查計數(shù)器的工作情況。

9、zui后，對各部分的緊固螺絲、螺帽和聯(lián)接機構(gòu)的可靠性再作一次周密的檢查。證實正確無誤后，即可下水開始工作。

儀器的拆洗

1、儀器測流完畢后，須立即在當?shù)赜酶擅聿羶羲帧?/span>

2、松開上部軛架頂螺絲，取下傳訊機構(gòu)，用鑷子裹上棉花球沾汽油擦洗傳訊座孔內(nèi)及旋軸周圍的污水，并在旋軸尖及瑪瑙中注以儀器油。

3、將頂頭 – 頂針取下，用干毛巾擦凈，油室中如含有水分或泥沙，可先用汽油（或煤油）晃洗幾次，然后，再用鑷子捏住小棉花球擦拭干凈，注入儀器油，放回箱內(nèi)的位置。

4、寶石軸承用小棉花球擦拭干凈，注入儀器油。

5、將傳訊機構(gòu)裝回，并用軛架頂螺絲固定。

6、用旋盤固定器代替頂頭–頂針裝于軛架下部孔中，以防頂針尖在運輸和攜帶過程中由于振動而斷裂。

七、使用儀器注意事項

小心地使用和仔細地養(yǎng)護，可保證流速儀正常工作，并且獲得可靠的水文資料。為此應(yīng)注意執(zhí)行下列規(guī)定：

1、儀器及全部附件應(yīng)良好和清潔地安放在儀器箱中，并且收藏在干燥、通風(fēng)房間的木柜中。

2、拆卸、清洗及安裝儀器以前，通曉儀器的結(jié)構(gòu)和拆洗方法。否則不準隨便拆卸。

3、儀器各部分均不能任意碰撞、擠壓、軛架、旋杯、旋軸、頂針等零件尤須注意。

4、儀器應(yīng)隨時注意保護，旋軸尖、頂針、寶石軸承等處常加儀器油以資保護。

5、頂頭油室，在使用前注滿儀器油。在連續(xù)使用一定時間后，檢查其中貯油情況。具體時間可根據(jù)當?shù)睾恿魈匦裕魉佟⒑沉亢退睿┰囼灈Q定。

6、儀器油采用8號儀表油（GB487）。代用油為25號或10號變壓器油，不得任意改用其它粘度的油類。儀器油用后將瓶蓋蓋嚴。

7、旋軸的間隙應(yīng)經(jīng)常加以試驗，盡量控制在0.03～0.05毫米范圍內(nèi)，否則，當間隙過大時，頂針尖將因旋杯一旋盤受水流的沖擊、振動而斷裂；間隙過小時，靈敏度差，并影響流速儀檢定公式，即測驗精度。

8、儀器裝箱時，將頂頭—頂針取下，換上加過油的旋盤固定器。

9、使用三用扳手和起子時，注意以適當?shù)膲毫Π淳o，然后旋動，以免工具滑出時，將槽口刮壞。

10、關(guān)閉箱蓋時，務(wù)必小心，不宜過猛。如遇關(guān)閉不平服時，應(yīng)立即檢查內(nèi)部安放情況，絕不可硬壓！

11、當儀器長期儲藏不用或長途運輸時，頂頭的油室須加儀器油并復(fù)以棉花和黃油，以免油分揮發(fā)，頂針生銹。

12、另購頂針時，須說明儀器型號。

13、流速儀使用一段時間后，檢定系數(shù)發(fā)生變化，需重新檢定。其具體時間應(yīng)根據(jù)測流時的流速和含沙量等因素來判定。一般在下列情況下應(yīng)重新檢定：

（1）旋杯碰傷產(chǎn)生變形，頂針生銹或明顯磨損時；

（2）與常用儀器的比測中，發(fā)現(xiàn)具有系統(tǒng)性的偏差或累積頻率75%以上的測次的相對偶然性誤差超過2～3%時。

八、儀器的全套設(shè)備

    1、儀器本身及附件

（1）旋杯式低流速儀 1架

（2）轉(zhuǎn)軸部件 1件

（3）測深錘部件 1套

（4）接尾桿 1件

（5）固尾螺絲（裝于接尾桿上） 1件

（6）半圓頭螺釘（M6×20裝于轉(zhuǎn)軸上） 1件

（7）旋盤固定器 1件

（8）繩鉤 1件

（9）三用板手 1件

（10）木柄起子（2”） 1件

（11）鑷子 1件

（12）油瓶（內(nèi)裝儀器油，約100毫升） 1件

（13）小油壺 1件

（14）儀器使用說明書 1份

（15）儀器檢定證 1張

（16）履歷表 1份

2、儀器備用件

（1）頂頭一頂針 1件

（2）軛架頂螺絲 1件

（3）開口銷 1件

（4）止動墊圈 1件

3、附件（用戶可根據(jù)需要和使用環(huán)境另行訂購）：

（1）雙股膠質(zhì)線（長度為：15、30、40米幾種）。

（2）鋼絲繩（直徑為3～4毫米，長度分：15、30、40米幾種，頭部帶有牛眼）

（3）計數(shù)器（不得使用電鈴計數(shù)器）或通用流速測算儀。

九、使用期限

1、在遵守儀器使用和保養(yǎng)規(guī)則的情況下，本儀器的使用期限為10年。

2、流速儀檢定公式在正常的使用下，穩(wěn)定期一般為一年或200小時，逾期應(yīng)送檢定單位重新檢定。

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