一、用途及使用說明

    LS68型旋杯式流速儀是一種江河水文測驗(yàn)儀器，用于測定一般河流、渠道、水庫、湖泊等過水?dāng)嗝嬷蓄A(yù)定測點(diǎn)的平均流速，從而確定該斷面的流量。

流速的測量范圍為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、每二次信號間旋杯的轉(zhuǎn)數(shù)：  5轉(zhuǎn)

三、儀器工作原理及流速測量和計(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)的測速歷時(shí)“T”之比，即n＝N/T（1/S）；

    b —水力螺矩（對應(yīng)于原標(biāo)準(zhǔn)的K），單位是（m）;

    a—儀器常數(shù)（對應(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、流速的測量和計(jì)算方法

    用流速儀測量水流速度，實(shí)際上是測量在預(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，經(jīng)由信號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，測量者統(tǒng)計(jì)此信號數(shù)（乘以5即為旋杯的總轉(zhuǎn)數(shù)“N”）和相應(yīng)的測速歷時(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。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上組成。旋盤的中間有一孔，裝有旋軸（2），二者借旋盤固定帽（13）并緊，使其成一轉(zhuǎn)動體。

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，注以儀器油（以防頂針生銹）放在儀器箱中，同時(shí)，拿出旋盤固定器（9）代替頂頭安裝在軛架下部的孔中，旋盤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，測量者聽見相鄰的二次信號，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)備用于測流時(shí)計(jì)量旋杯的轉(zhuǎn)數(shù)和其相應(yīng)的測速歷時(shí)。

計(jì)數(shù)器：供計(jì)量旋杯轉(zhuǎn)數(shù)用。

信號線：為雙股膠質(zhì)線，供測量時(shí)聯(lián)接電路、傳輸信號之用。由于各河流的水深不一，因此用戶在訂購時(shí)，可按下列規(guī)格訂購：15、30、40米。

停表：用于記錄旋杯轉(zhuǎn)數(shù)相應(yīng)的測速歷時(shí)。此表在一般市場上

均可購到，故本儀器不另附。

2、懸掛設(shè)備是供測量時(shí)懸吊儀器至預(yù)定的測點(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。

鉛魚（包括懸桿）：供測量時(shí)穩(wěn)定儀器于測點(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、流速儀施測前的準(zhǔn)備

測流前應(yīng)該檢查：旋軸的間隙、旋杯轉(zhuǎn)動的錄敏度、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范圍稱為旋軸的間隙。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，插入原裝旋盤固定器的軛架孔內(nèi)并小心壓緊，使它們之間沒有空隙，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，感覺其間隙大小，如覺得有輕微的松動，此間隙已達(dá)0.03～0.05毫米；如覺得有顯著的松動，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，直至覺出只有輕微的松動為止。

記住下列數(shù)據(jù)，對調(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，一般以能覺出彈簧的彈性為準(zhǔn)。

zui后可以試驗(yàn)旋杯轉(zhuǎn)動的靈敏度：

將儀器持平，用嘴吹氣觀察旋杯轉(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。

    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)，即水文測驗(yàn)成果的精度。因此，在測流之前，必須耐心地進(jìn)行試驗(yàn)和調(diào)整。

試驗(yàn)接觸裝置

打開側(cè)蓋，轉(zhuǎn)動旋杯，觀察齒輪轉(zhuǎn)動時(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落下時(shí)，應(yīng)很和緩，沒有跳動現(xiàn)象；用嘴輕輕地吹動杯子，旋杯轉(zhuǎn)動應(yīng)靈活，沒有阻滯現(xiàn)象，在這種情況下，觀察信號延續(xù)的時(shí)間約為旋杯轉(zhuǎn)動4～6個(gè)杯子所經(jīng)歷的時(shí)間。這樣即可保證接觸良好、信號清晰穩(wěn)定，同時(shí)又保證了旋杯轉(zhuǎn)動靈敏度。

接裝計(jì)數(shù)器，轉(zhuǎn)動旋杯，此時(shí)，計(jì)數(shù)器應(yīng)每5轉(zhuǎn)發(fā)出一次信號，信號應(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）因電流過強(qiáng)、通電的時(shí)間過長，或存放、使用時(shí)間過久，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)間過久，接觸絲產(chǎn)生殘余變形，致使接觸不良，信號不穩(wěn)，可用鑷子調(diào)整。

（3）因接觸絲壓得過緊，而使信號時(shí)間過長和旋轉(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，使接觸絲轉(zhuǎn)動而扭彎，可拆下調(diào)整，并重新安裝。

修復(fù)的步驟為：

• 松開上部的軛架頂螺絲，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。

（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)器使用說明書進(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，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)正確無誤后，即可下水開始工作。

2、儀器的拆洗

（1）儀器測流完畢后，須立即在當(dāng)?shù)赜酶擅聿羶羲帧?/span>

（2）打開側(cè)蓋，松開上部軛架頂螺絲，取下偏心筒，用鑷子裹住棉花球，擦試偏心筒孔內(nèi)及旋軸周圍的污水，在鋼珠、齒輪和旋軸螺紋處注以儀器油。

（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，周圍用干毛巾擦凈，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，注以儀器油。

（6）將偏心筒裝回，并用軛架頂螺絲固定。

（7）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(yùn)輸和攜帶過程中由于振動而斷裂。

在測流條件比較惡劣——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)針方向擰下旋盤固定帽。

（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)動方向?yàn)榉磿r(shí)針方向（從上往下看），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，必須通曉儀器的結(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。旋杯式流量流速監(jiān)測儀

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)。旋杯式流量流速監(jiān)測儀

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?、含沙量和水深）試?yàn)決定。

6、儀器油采用8號儀表油（GB487）。代用油類為25號或10