1新疆灌溉旋杯流速儀水速水流水量儀概述

1.1新疆灌溉旋杯流速儀水速水流水量儀主要用途及適用范圍

LB70系列旋杯式流速儀是一種傳統(tǒng)型、垂直軸轉(zhuǎn)子式流速儀器，用于測量某一過水?dāng)嗝嬷蓄A(yù)定測點(diǎn)的時(shí)段平均流速。

LB70系列旋杯式流速儀符合GB/T11826-2002《轉(zhuǎn)子式流速儀》等相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。

LB70系列旋杯式流速儀一般適用于低流速（如小型灌渠）的測量，亦可用于徑流實(shí)驗(yàn)、水工實(shí)驗(yàn)等。

1.2型號的組成及其代表意義

LB 70-× ×

2主要技術(shù)性能及參數(shù)

1）旋杯回轉(zhuǎn)直徑：Φ130mm

2）旋杯水力螺距b：70mm（理論值）

3）起轉(zhuǎn)速度v0：0.016m/s（LB70-1C）

0.06m/s（LB70-2C、LB70-2D）

4）臨界速度vk：約0.13m/s

（以實(shí)際檢定值為準(zhǔn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，vk遠(yuǎn)小于上述值。）

5）測速范圍：0.02m/s～2m/s（LB70-1C）

0.1m/s～4m/s

（LB70-2C、LB70-2D）

6）輸出信號：開關(guān)接點(diǎn)通斷信號

7）信號數(shù)/轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)：1/1（LB70-1C、LB70-2C）

（每1轉(zhuǎn)1個(gè)信號）

1/5（LB70-2D）

（每5轉(zhuǎn)1個(gè)信號）

8）開關(guān)接點(diǎn)容量：DCU≤24V

I≤120mA

9）接點(diǎn)工作次數(shù)：1×107

10）全線相對均方差m：|m|≤1.5% （用于v≥vk時(shí)）

11）相對誤差δ：|δ|≤5%（用于v＜vk時(shí)）

12）工作水體環(huán)境：水溫0℃～＋40℃

水深0.1m～100m

懸移質(zhì)含沙量≤1kg/m3

13）貯存環(huán)境：溫度－25℃～＋55℃

濕度≤90%

3結(jié)構(gòu)特征與工作原理

LB70系列旋杯式流速儀由旋杯部件（轉(zhuǎn)子部件）、軛架部件、支承部件、干簧管部件、（減速）齒輪部件及尾翼部件等組成（參見圖1）。

旋杯用于被動(dòng)感受水流，在水流驅(qū)動(dòng)作用力下，繞垂直支承軸旋轉(zhuǎn)。其回轉(zhuǎn)直徑為Φ130mm，理論水力螺距為70mm。

軛架作為轉(zhuǎn)子的支撐框架，并用于流速儀工作時(shí)的安裝和固定，其安裝孔徑為Φ20mm。

支承部件安裝于軛架上，對轉(zhuǎn)子提供支承作用力。

干簧管部件用于接受來自轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的磁激勵(lì)，對外提供流速儀信號。

尾翼部件在流速工作時(shí)起定向和平衡作用。

流速儀工作時(shí)，旋杯受水流驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生回轉(zhuǎn)。安裝在旋杯部件上端的磁鋼與其同步旋轉(zhuǎn)，激勵(lì)干簧管產(chǎn)生輸出信號。對于LB70-2D型，其磁鋼安裝于齒輪部件內(nèi)，旋杯轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)5轉(zhuǎn)，流速儀產(chǎn)生1個(gè)通斷輸出信號。

4安裝、使用及維護(hù)

4.1安裝

（1）測桿安裝

LB70系列旋杯式流速儀在淺水測流時(shí)，一般選用測桿安裝方式。測桿直徑Φ20mm，每節(jié)長度1m（用戶可根據(jù)實(shí)際需要確定測桿總長，選定節(jié)數(shù)）；測桿每10cm有數(shù)字標(biāo)識(shí)，作為測深和流速儀安裝位置的標(biāo)志；測桿上方有指針（方向標(biāo)）以使流速儀對準(zhǔn)流向。流速較高時(shí)，應(yīng)安裝尾翼部件，以確保流速儀準(zhǔn)確定向和穩(wěn)定。

注建議測桿總長不超過4m。

（2）懸桿、懸索安裝

測點(diǎn)相對較深時(shí)，一般采用懸吊法測流，流速儀安裝于懸桿、懸索或鉛魚上。水深、流速相對較小時(shí)，多采用懸桿安裝；反之則采用懸索安裝。采用固定式懸桿時(shí)，應(yīng)使流速儀對準(zhǔn)流向。

4.2使用及注意事項(xiàng)

流速儀的使用應(yīng)嚴(yán)格按照SL443-2009《水文纜道測驗(yàn)規(guī)范》、GB50179-93《河流流量測驗(yàn)規(guī)范》及其它相關(guān)水文測驗(yàn)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

入水使用前，應(yīng)進(jìn)行以下工作：

（1）靈敏度測試

1）對準(zhǔn)旋杯輕緩而均勻地吹氣，旋杯應(yīng)能輕松起轉(zhuǎn)，無卡頓現(xiàn)象；

注該項(xiàng)測試在很大程度上取決于使用者的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)反復(fù)測試，熟練掌握，以便今后有所比較。

2）快速撥轉(zhuǎn)（或急速吹轉(zhuǎn)）旋杯，應(yīng)無急?，F(xiàn)象。

（2）信號測試

使用計(jì)數(shù)器或音響器等進(jìn)行測試，信號應(yīng)準(zhǔn)確、可靠。

對于LB70-2D型，其信號占空比約2/5。

（3）裸露的信號接線處應(yīng)用絕緣膠布或膠帶裹緊，以免水體成為信號介質(zhì)。

（4）流速較大時(shí)，應(yīng)安裝尾翼部件，以利定向和平衡。使用懸索安裝時(shí)，應(yīng)注意流速儀在水下的狀態(tài)，通過調(diào)整尾翼部件內(nèi)部平衡螺釘?shù)奈恢茫ＷC流速儀縱軸線平行于水流方向（在水中處于水平狀態(tài)）。

（5）檢查流速儀安裝各環(huán)節(jié)是否穩(wěn)固。

4.3流速與轉(zhuǎn)子速率的關(guān)系

在臨界速度vk以上，水流速度（通常指某測點(diǎn)的時(shí)段平均流速）與流速儀轉(zhuǎn)子速率之間存在一個(gè)比較穩(wěn)定的線性關(guān)系。在確保精度的前提下，LB70系列旋杯式流速儀在其測速范圍內(nèi)提供以下統(tǒng)一關(guān)系式：

（1）

式中：v—流速（時(shí)段平均流速），m/s

a—流速儀常數(shù)，m/s

b—旋杯水力螺距，m

n—流速儀轉(zhuǎn)子速率，s-1

（2）

式中：R—流速儀轉(zhuǎn)子總轉(zhuǎn)數(shù)

T—測速歷時(shí)，s

為消除水流脈動(dòng)對測量精度的影響，根據(jù)水文測驗(yàn)規(guī)范的要求，一般T≥100s。

對于LB70-1C、LB70-2C型旋杯式流速儀，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，流速儀產(chǎn)生1個(gè)信號，因此公式（1）有如下表述：

（3）

式中：N—測速歷時(shí)內(nèi)總信號數(shù)

對于LB70-2D型旋杯式流速儀，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)5轉(zhuǎn)，流速儀產(chǎn)生1個(gè)信號，因此公式（1）有如下表述：

（4）

式中：N—測速歷時(shí)內(nèi)總信號數(shù)

公式（3）、（4）中a、b值的確定，由專門的流速儀檢定機(jī)構(gòu)通過水槽檢定（參見GB/T 21699-2008《直線明槽中的轉(zhuǎn)子式流速儀檢定/校準(zhǔn)方法》）后給出，并出具檢定證書。對于不同的流速儀個(gè)體，其值各不相同。流速儀出廠前，檢定證書隨機(jī)發(fā)出。用戶在使用流速儀前，可從檢定證書中查出該臺(tái)流速儀的相應(yīng)a、b值。

由上述可知，用戶只需測出總信號數(shù)及對應(yīng)的測速歷時(shí)，便可計(jì)算出該時(shí)段內(nèi)某測點(diǎn)的平均流速。

注使用流速儀計(jì)數(shù)器可自動(dòng)進(jìn)行以上計(jì)算，方便快捷。

4.4維護(hù)、保養(yǎng)及注意事項(xiàng)

（1）每次使用后應(yīng)用清水*沖洗干凈（尤其注意杯內(nèi)、支承孔內(nèi)不得殘留污物或沉沙），并用清潔的軟布（或毛巾）將流速儀表面殘留的水珠擦拭干凈，按原狀裝回儀器箱。

（2）避免流速儀受到碰撞，尤其是旋杯在受到不適當(dāng)?shù)耐饬ψ饔脮r(shí)可能會(huì)產(chǎn)生變形甚至斷裂，從而影響其正常使用。

（3）經(jīng)常性地檢查，特別注意齒輪部件、旋杯轉(zhuǎn)軸、支承部件等的工作狀況，若發(fā)現(xiàn)軸尖、鋼球、（寶石）軸承、齒輪、蝸桿螺紋等有較嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象存在，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整或更換。關(guān)于其結(jié)構(gòu)部分的拆卸（可參見圖1），以D型為例簡述如下：

a．齒輪部件：先后旋下干簧管部件和鎖緊帽后取出；

b．鋼球及（寶石）軸承：上支承處，旋下蓋帽后，再借助起子旋出即可；下支承處，從旋杯轉(zhuǎn)軸的下端孔內(nèi)，借用鑷子（兩腳分別插入兩個(gè)小孔內(nèi)）旋出即可。

c．蝸桿螺紋軸：取出旋杯部件后，先借助扳手?jǐn)Q下固緊螺帽，取下旋杯轉(zhuǎn)軸；再借助小改針旋下即可。

（4）根據(jù)有關(guān)規(guī)定，流速儀在正常使用條件下，公式（1）的穩(wěn)定有效期為1年。使用1年后，或未滿1年但其累計(jì)工作時(shí)間已滿300h的，應(yīng)當(dāng)送流速儀檢定機(jī)構(gòu)重新檢定，核準(zhǔn)a、b值。

注可根據(jù)實(shí)際情況（如：與其它流速儀作現(xiàn)場比測，誤差在規(guī)定范圍）適當(dāng)延長公式（1）的使用期限。但根據(jù)規(guī)定，公式（1）的zui長穩(wěn)定有效期不得超過2年。