LS68型旋杯式流速儀應(yīng)用探析

張云

（遼寧省農(nóng)村水利建設(shè)管理局，遼寧沈陽110003）

LS68型旋杯式流速儀是一種江河水文測驗儀器，用以測定一般河流、渠道、水庫、湖泊等過水?dāng)嗝嬷蓄A(yù)定測點的平均流速，從而確定該斷面的流量。LS68型旋杯式流速儀的測量范圍為0.2～3.5 m/s。

1 工作原理

當(dāng)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：

式中：v——流速，m/s；n——旋杯轉(zhuǎn)率（即旋杯的平均轉(zhuǎn)速），等于旋杯總轉(zhuǎn)數(shù)“N”與相應(yīng)的測速歷時“T”之比，即n=N/T，1/s；K——儀器的水利螺距；C——儀器常數(shù)。

常數(shù)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，頂針與頂窩的圓弧、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。

水流速度的測定，實際上是測量在預(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)系借助于儀器的接觸機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為電脈沖訊號，經(jīng)由電線，傳遞到水面部分的電訊設(shè)備。旋杯每轉(zhuǎn)5轉(zhuǎn)，接觸機(jī)構(gòu)接通電路1次，電訊設(shè)備即發(fā)送1次訊號（鈴響或燈亮）。測量者統(tǒng)計此訊號數(shù)（乘以5即為旋杯的總轉(zhuǎn)數(shù)“ N”）和相應(yīng)的測速歷時“T”，據(jù)此，即可按式（1）計算水流速度。

2 常見故障排除

1）旋杯轉(zhuǎn)動不靈活，旋杯在即將停止轉(zhuǎn)動時有跳動或轉(zhuǎn)動過程中突然停止。

原因1：接觸絲與爪子接觸過緊。這時需要重新調(diào)整接觸絲高度：打開側(cè)蓋，觀察齒輪轉(zhuǎn)動時其四個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)接觸爪轉(zhuǎn)至頂點上時，就該能把接觸線抬高0.2 mm的高度，如果超過這個高度說明接觸絲壓得過緊，這時應(yīng)用鑷子調(diào)整接觸絲。調(diào)整完接觸絲用嘴輕輕地吹動杯子，如果旋杯轉(zhuǎn)動靈活，沒有阻滯現(xiàn)象，說明旋杯轉(zhuǎn)動的靈敏度合格。

原因2：旋軸間隙未調(diào)好。這時需要重新調(diào)整旋軸的間隙，間隙大小應(yīng)盡量控制在0.03～0.05 mm范圍內(nèi)。打開頂蓋，用螺絲刀將鋼珠微微地旋進(jìn)（或選出），每次約10°，即試驗一下旋軸間隙，直至感覺出只有輕微松動為止，此間隙為旋軸的標(biāo)準(zhǔn)間隙（0.03～0.05 mm）。調(diào)整完間隙后將儀器持平，用嘴吹氣驗看旋杯轉(zhuǎn)動的情況，如果轉(zhuǎn)動靈活，停止徐緩，無跳動或突然停止的現(xiàn)象，說明旋轉(zhuǎn)部分工作正常。調(diào)整時應(yīng)注意每次旋進(jìn)應(yīng)小心謹(jǐn)慎，不應(yīng)過猛，以免使間隙為負(fù)值，容易使頂針斷裂。如果鋼珠旋轉(zhuǎn)到底無法調(diào)整時，可以調(diào)整頂針。

原因3：頂針尖嚴(yán)重磨損或斷裂、生銹。這時需要更換新頂針。

原因4：頂窩發(fā)黑、生銹或磨損。頂窩發(fā)黑用脫脂棉沾汽油擦洗至發(fā)亮為止。頂窩生銹和磨損需要更換新頂窩。

原因5：鋼珠生銹。連鋼珠座一起在煤油中浸泡0.5 h左右后，在木板上來回滾動除銹并加油。

原因6：旋軸蝸桿或齒輪上有油污、泥沙或其他異物。這時需要用汽油清洗干凈。

2）信號不穩(wěn)定忽長忽短、忽有忽無。

原因1：使用時間過久，接觸絲產(chǎn)生殘余變形，致使接觸不良。這時需要用鑷子對接觸絲進(jìn)行調(diào)整和整形。

原因2：使用時間過久，4個接觸爪磨損嚴(yán)重，致使高度不一致。用什錦銼或油石修磨4個接觸爪的高度，使其表面光滑，高度一致。

3）信號過長或過短，單個信號長度大于6個杯子或小于4個杯子。

原因：接觸絲高度位置不合適，與爪子接觸過緊或過松。這時需要重新調(diào)整接觸絲。用鑷子調(diào)整接觸絲處于接觸爪的正上方，當(dāng)爪子轉(zhuǎn)至頂點上時，就該能把接觸線抬高0.2 mm的高度，在這種情況下，觀察訊號延續(xù)的時間約為旋杯轉(zhuǎn)動4～6個杯子所經(jīng)歷的時間。這樣可保證接觸良好，訊號清晰穩(wěn)定。

4）無信號輸出，轉(zhuǎn)動旋杯，計數(shù)設(shè)備無音響。

原因1：流速儀與計數(shù)器之間連線未接好。檢查接線處壓線螺絲是否壓緊。

原因2：接觸絲與齒輪上的凸爪未接觸上。重新調(diào)整接觸絲，使其與凸爪呈斷續(xù)接觸狀態(tài)。

原因3：接觸絲損壞或氧化。用小刀或細(xì)砂紙去除接觸絲的氧化層或銅綠，換新接觸絲。

3 注意事項

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)按下列規(guī)定進(jìn)行操作：

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)房間中。

2）儀器各部分均不能任意碰撞，旋杯、旋軸，軛架等尤須注意。

3）頂針、頂窩、鋼珠等容易生銹零件，必須經(jīng)常加儀器油保護(hù)。

4）頂頭油室，在使用前必須注滿儀器油。在連續(xù)使用一定時間后，必須檢查其中貯油情況。

5）旋軸的間隙應(yīng)經(jīng)常試驗，以保證控制在0.03～0.05 mm范圍內(nèi)。

6）儀器裝箱時，必須將頂針取下，換上加過油的旋盤固定器。

7）關(guān)閉箱時，務(wù)必小心，不宜過猛。

8）當(dāng)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，以免油揮發(fā)，頂針生銹。