LJ12-1A型旋槳式流速儀

1  .LJ12-1A型旋槳式流速儀用途 
本系列旋槳式流速儀造型小，重量輕，攜帶方便，適用于小河、渠道、徑流實(shí)驗(yàn)站、水利調(diào)查和環(huán)保污水監(jiān)測(cè)等場(chǎng)合，用以測(cè)定過水?dāng)嗝嬷蓄A(yù)定測(cè)點(diǎn)時(shí)段平均流速。配用CBL-1型泵站流速儀測(cè)桿，可測(cè)中、小型泵站單機(jī)流量。與積時(shí)式懸移質(zhì)采樣器配套，供測(cè)流速。安裝懸索轉(zhuǎn)軸部件可在深水中測(cè)流。 
2  旋槳式流速儀型號(hào) 
本系列儀器按測(cè)流安裝方式和信號(hào)減速傳動(dòng)部分結(jié)構(gòu)分： 
LJ12-1A型旋槳式流速儀型——安裝測(cè)桿直徑Φ16mm，每一信號(hào)轉(zhuǎn)數(shù)：20轉(zhuǎn)； 
3  旋槳式流速儀主要技術(shù)指標(biāo) 
⑴ 旋槳結(jié)構(gòu)：             螺旋曲面三葉片，**，PC工程塑料 
⑵ 旋槳回轉(zhuǎn)直徑D：       60mm 
⑶ 旋槳水力螺距b：        120mm 
⑷ 儀器起轉(zhuǎn)速V0：         ≤0.06m/s 
⑸ 流速測(cè)量范圍V：        0.05～7m/s 
⑹ 信號(hào)部件結(jié)構(gòu)：          磁敏干簧管電子開關(guān) 
⑺ 檢定曲線相對(duì)誤差E：    V≥0.2m/s時(shí)，E≤±1.5％； 
V<0.2m/s時(shí)，E≤±5％ 
⑻ 開關(guān)觸點(diǎn)容量：          電流≤50mA，電壓≤6V 
⑼ 干簧管工作次數(shù)：        7000萬次 
⑽ 儀器連續(xù)工作時(shí)間：       2小時(shí)（含沙量≤0.5kg/m3，水深≤1m/s時(shí)） 
⑾ 儀器安裝測(cè)桿規(guī)格：       CG16-1型      
⑿ 懸索轉(zhuǎn)軸部件轉(zhuǎn)角：      LJ12-2A/C型—水平360°，垂直20° 
⒀ 儀器工作水流條件 
   水深范圍：         配用測(cè)桿時(shí)，下限為0.1m，上限據(jù)測(cè)桿長度而定； 
配懸索轉(zhuǎn)軸部件測(cè)流時(shí)，0.5～40m 
   水體水溫：              0～40℃ 
   懸移質(zhì)含沙量：          ≤10kg/m3 
4 LJ12-1A型旋槳式流速儀工作原理及流速測(cè)量和計(jì)算方法 
4.1流速儀工作原理 
流速儀工作原理是基于：水流作用到旋槳時(shí)，旋槳產(chǎn)生回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速,與流速V之間存在著一定的函數(shù)關(guān)系：V=f(n)。通過流速儀檢定水槽實(shí)驗(yàn)，建立檢定公式，在臨界流速VK以上，近似一直線，用經(jīng)驗(yàn)公式表示： 
            V=a+bn                             (1) 
式中V為流速：a為附加常數(shù)，旋槳結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，主要取決于主機(jī)內(nèi)摩阻力矩M；b為旋槳水力螺矩，當(dāng)M值小而穩(wěn)定時(shí)，主要取決于旋槳結(jié)構(gòu)參數(shù)，如旋槳機(jī)械導(dǎo)程，形狀阻力，表面阻力等；n為旋槳轉(zhuǎn)速，為測(cè)速歷時(shí)T內(nèi)旋槳轉(zhuǎn)數(shù)N，即n=N/T，轉(zhuǎn)數(shù)N為儀器輸出的信號(hào)數(shù)R與每一個(gè)信號(hào)數(shù)代表旋槳轉(zhuǎn)數(shù)Z乘積，即N-ZR。 
VK以下低速區(qū)，水流動(dòng)力矩ML很小，只能勉強(qiáng)克服儀器內(nèi)摩阻，推動(dòng)旋槳旋轉(zhuǎn)。因此，旋槳運(yùn)轉(zhuǎn)過程中受阻產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)運(yùn)行，故低速V-f(n)關(guān)系呈曲線形式。檢定成果提供V～n 關(guān)系曲線圖，或近似的直線公式。 
4.2 流速測(cè)量方法 
旋槳流速儀測(cè)量流速、流量應(yīng)遵照水文測(cè)驗(yàn)規(guī)范規(guī)定的方法進(jìn)行。測(cè)驗(yàn)斷面、渠道位置的選擇、測(cè)線的布設(shè)、垂線測(cè)點(diǎn)數(shù)目及流量計(jì)算方法詳見水利部水文司編《水文測(cè)驗(yàn)規(guī)范》第四卷、**冊(cè)流量測(cè)驗(yàn)。流速儀測(cè)量安裝應(yīng)根據(jù)水流條件，見圖1～4。把儀器施放到預(yù)定測(cè)點(diǎn)位置，并固定。測(cè)量歷時(shí)一般流速為100秒，低速為200秒，根據(jù)測(cè)速歷時(shí)T內(nèi)流速儀輸出的信號(hào)數(shù)R，可計(jì)算出儀器實(shí)際轉(zhuǎn)數(shù)N，進(jìn)而計(jì)算流速。 
4.3 流速計(jì)算方法 
例：LJ12-2A型旋槳式流速儀，檢定公式：V=0.120n+0.010，信號(hào)部件結(jié)構(gòu)為每一信號(hào)20轉(zhuǎn)，實(shí)際轉(zhuǎn)數(shù)N=ZR，即N=20×R。在測(cè)速歷時(shí)T=100秒，測(cè)得信號(hào)數(shù)R=50個(gè)。據(jù)此，即可計(jì)算出流速。首先計(jì)算實(shí)際轉(zhuǎn)數(shù)N=20×50=1000轉(zhuǎn)，代入公式（1）： 
                V=0.120×1000/100+0.010=1.21m/s 
5LJ12-1A型旋槳式流速儀 儀器結(jié)構(gòu) 
LJ12-2A/C型旋槳式流速儀外貌如圖5所示，可分為儀器主機(jī)和尾翼兩部分。圖6為LJ12-2A/C型旋槳流速儀主機(jī)結(jié)構(gòu)，按其工組原理可分為：旋槳，旋轉(zhuǎn)支承系統(tǒng)，信號(hào)轉(zhuǎn)換發(fā)生部分和儀器座等四部分。A、C型儀器結(jié)構(gòu)差別僅是旋轉(zhuǎn)支承系統(tǒng)2A/C中信號(hào)減速傳動(dòng)部分，其余完全相同。 
5.1 旋槳 
旋槳結(jié)構(gòu)包括：三個(gè)螺旋曲面葉片（**）、槳柱和導(dǎo)流帽。槳柱內(nèi)腔是一**的圓柱孔，孔口為M9×1螺紋，供與旋轉(zhuǎn)支承系統(tǒng)配合；導(dǎo)流帽為**線型槳頭，旋槳旋轉(zhuǎn)外廓具有較好的流線型，水阻較小。旋槳葉片正投影面積較大，增大了水動(dòng)力矩，因而具有較好的低速性能。旋槳材料選用PC上等工程塑料具有良好的抗沖擊強(qiáng)度、耐大氣老化和熱穩(wěn)定性特點(diǎn)。 
5.2  LJ12-2A型旋槳式流速儀支承系統(tǒng) 
旋轉(zhuǎn)支承系統(tǒng)（組件）為本系列旋槳流速儀的機(jī)芯，LJ12-2A型儀器結(jié)構(gòu)如圖7所示。 
旋轉(zhuǎn)支承系統(tǒng)包括：旋轉(zhuǎn)部分、旋轉(zhuǎn)軸動(dòng)態(tài)密封部分、旋轉(zhuǎn)支承部分、信號(hào)轉(zhuǎn)換發(fā)生部分。 
5.2.1 旋轉(zhuǎn)部分（球軸承支部件） 
由旋槳軸，旋槳軸密封圈，前、后球軸承，內(nèi)隔套和軸承內(nèi)圈并帽-螺絲套等組成。前、后球軸承中間用內(nèi)隔套定位，安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，后端用軸承內(nèi)圈并帽-螺絲套擰緊，固定，構(gòu)成旋轉(zhuǎn)部分基體。如圖7所示。從總體看，旋轉(zhuǎn)部分還應(yīng)包括旋槳轉(zhuǎn)套和  齒式密封裝置中的動(dòng)套等，見圖6。前、后球軸承為不銹鋼精密儀表單列向心球軸承：8系列20000086MX、9系列1000096MX，啟動(dòng)摩擦力矩為0.5～1.0g.cm；旋轉(zhuǎn)軸為Φ6×85mm,9Cr18不銹鋼，具有良好的結(jié)構(gòu)剛度，制造精度高，同心度小于0.01mm，從而為本系列儀器支承系統(tǒng)提供高精度、穩(wěn)定可靠的旋轉(zhuǎn)支承基礎(chǔ)，具有低而穩(wěn)定的摩阻力矩和防銹能力。 
5.2.2 旋轉(zhuǎn)軸動(dòng)態(tài)密封部分 
采用非接觸式迷宮密封結(jié)構(gòu)，由若干對(duì)動(dòng)、靜套相互套合，構(gòu)成迂回曲折、細(xì)小縫隙的途徑（圖7），對(duì)河水的進(jìn)入產(chǎn)生減壓、消能作用，從而可減緩河水進(jìn)入軸承油室。分前、后二級(jí)：前級(jí)a為轉(zhuǎn)套式，由旋槳轉(zhuǎn)套和滾花并緊螺帽、篦齒式密封裝置后緣的靜套構(gòu)成；后級(jí)b為篦齒式（圖9為放大圖），動(dòng)、靜套采用篦齒式，組裝成一整體，具有更佳的密封效應(yīng)，安裝在軸承油室c前。 
為確保儀器靈敏度，裝配前應(yīng)測(cè)試其軸、徑向活動(dòng)間隙：0.2～0.3mm。 
5.2.3 支承部分 
由軸承座、軸承座密封圈和儀器座密封圈等組成，用于安裝旋轉(zhuǎn)部分、旋轉(zhuǎn)軸動(dòng)態(tài)密封和信號(hào)轉(zhuǎn)換部分。軸承座中間柱腔作為軸承油室（圖10）。 
5.2.4 信號(hào)轉(zhuǎn)換、發(fā)生部分 
信號(hào)轉(zhuǎn)換、發(fā)生部分包括機(jī)械運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換、減速和信號(hào)發(fā)生三個(gè)功能。A型儀器減速比為1：20；C型為1：1。 
5.2.4.1 減速齒輪支部件 
由齒輪、齒輪座、齒輪軸、齒輪蓋、磁鋼和齒輪軸卡等組成（圖11），齒輪20齒，裝于齒輪座槽中，用齒輪軸支承。磁鋼嵌在齒輪腹中，用齒輪蓋密封磁鋼N-S極圍繞齒輪軸線旋轉(zhuǎn)。 
齒輪、齒輪軸等零件均為精密儀表零件，制造精良，具有很高的幾何精度和旋轉(zhuǎn)精度（同習(xí)度、端面垂直度和徑向跳動(dòng)量）和表面光潔度，以及小而穩(wěn)定的摩阻力矩（平均0.10g.cm），運(yùn)轉(zhuǎn)平衡，磁鋼為稀土釤鈷（SmCo-2），具有很高的磁能積和穩(wěn)定性。