LJ12-1A型旋桨式流速仪

1  用途

本系列旋桨式流速仪造型小，重量轻，携带方便，适用于小河、渠道、径流实验站、水利调查和环保污水监测等场合，用以测定过水断面中预定测点时段平均流速。配用CBL-1型泵站流速仪测杆，可测中、小型泵站单机流量。与积时式悬移质采样器配套，供测流速。安装悬索转轴部件可在深水中测流。

2  旋桨式流速仪型号

本系列仪器按测流安装方式和信号减速传动部分结构分：

LJ12-1A型——安装测杆直径Φ16mm，每一信号转数：20转；

3  旋桨式流速仪主要技术指标

⑴ 旋桨结构：             螺旋曲面三叶片，左旋，PC工程塑料

⑵ 旋桨回转直径D：       60mm

⑶ 旋桨水力螺距b：        120mm

⑷ 仪器起转速V0：         ≤0.06m/s

⑸ 流速测量范围V：        0.07～7m/s

⑹ 信号部件结构：          磁敏干簧管电子开关

⑺ 检定曲线相对误差E：    V≥0.2m/s时，E≤&plu***n;1.5%；

V<0.2m/s时，E≤&plu***n;5%

⑻ 开关触点容量：          电流≤50mA，电压≤6V

⑼ 干簧管工作次数：        7000万次

⑽ 仪器连续工作时间：       2小时（含沙量≤0.5kg/m3，水深≤1m/s时）

⑾ 仪器安装测杆规格：       CG16-1型    

⑿ 悬索转轴部件转角：      LJ12-2A/C型—水平360°，垂直20°

⒀ 仪器工作水流条件

   水深范围：         配用测杆时，下限为0.1m，上限据测杆长度而定；

配悬索转轴部件测流时，0.5～40m

   水体水温：              0～40℃

   悬移质含沙量：          ≤10kg/m3

4 流速仪工作原理及流速测量和计算方法

4.1流速仪工作原理

流速仪工作原理是基于：水流作用到旋桨时，旋桨产生回转运动，其转速,与流速V之间存在着一定的函数关系：V=f(n)。通过流速仪检定水槽实验，建立检定公式，在临界流速VK以上，近似一直线，用经验公式表示：

            V=a+bn                             (1)

式中V为流速：a为附加常数，旋桨结构参数确定后，主要取决于主机内摩阻力矩M；b为旋桨水力螺矩，当M值小而稳定时，主要取决于旋桨结构参数，如旋桨机械导程，形状阻力，表面阻力等；n为旋桨转速，为测速历时T内旋桨转数N，即n=N/T，转数N为仪器输出的信号数R与每一个信号数代表旋桨转数Z乘积，即N-ZR。

VK以下低速区，水流动力矩ML很小，只能勉***服仪器内摩阻，推动旋桨旋转。因此，旋桨运转过程中受阻产生滑转运行，故低速V-f(n)关系呈曲线形式。检定成果提供V～n 关系曲线图，或近似的直线公式。

4.2 流速测量方法

旋桨流速仪测量流速、流量应遵照水文测验规范规定的方法进行。测验断面、渠道位置的选择、测线的布设、垂线测点数目及流量计算方法详见***水文司编《水文测验规范》第四卷、第二册流量测验。流速仪测量安装应根据水流条件，见图1～4。把仪器施放到预定测点位置，并固定。测量历时一般流速为100秒，低速为200秒，根据测速历时T内流速仪输出的信号数R，可计算出仪器实际转数N，进而计算流速。

4.3 流速计算方法

例：LJ12-2A型旋桨式流速仪，检定公式：V=0.120n+0.010，信号部件结构为每一信号20转，实际转数N=ZR，即N=20×R。在测速历时T=100秒，测得信号数R=50个。据此，即可计算出流速。首先计算实际转数N=20×50=1000转，代入公式（1）：

                V=0.120×1000/100+0.010=1.21m/s

5 仪器结构

LJ12-2A/C型旋桨式流速仪外貌如图5所示，可分为仪器主机和尾翼两部分。图6为LJ12-2A/C型旋桨流速仪主机结构，按其工组原理可分为：旋桨，旋转支承系统，信号转换发生部分和仪器座等四部分。A、C型仪器结构差别仅是旋转支承系统2A/C中信号减速传动部分，其余完全相同。

5.1 旋桨

旋桨结构包括：三个螺旋曲面叶片（左旋）、桨柱和导流帽。桨柱内腔是一***的圆柱孔，孔口为***×1螺纹，供与旋转支承系统配合；导流帽为***线型桨头，旋桨旋转外廓具有较好的流线型，水阻较小。旋桨叶片正投影面积较大，增大了水动力矩，因而具有较好的低速性能。旋桨材料选用PC优质工程塑料具有良好的抗冲击强度、耐大气老化和热稳定性特点。

5.2  LJ12-2A型旋桨式流速仪支承系统

旋转支承系统（组件）为本系列旋桨流速仪的机芯，LJ12-2A型仪器结构如图7所示。

旋转支承系统包括：旋转部分、旋转轴动态密封部分、旋转支承部分、信号转换发生部分。

5.2.1 旋转部分（球轴承支部件）

由旋桨轴，旋桨轴密封圈，前、后球轴承，内隔套和轴承内圈并帽-螺丝套等组成。前、后球轴承中间用内隔套***，安装在旋转轴上，后端用轴承内圈并帽-螺丝套拧紧，固定，构成旋转部分基体。如图7所示。从总体看，旋转部分还应包括旋桨转套和  齿式密封装置中的动套等，见图6。前、后球轴承为不锈钢精密仪表单列向心球轴承：8系列20000086MX、9系列1000096MX，启动摩擦力矩为0.5～1.0g.cm；旋转轴为Φ6×85mm,9Cr18不锈钢，具有良好的结构刚度，制造精度高，同心度小于0.01mm，从而为本系列仪器支承系统提供高精度、稳定可靠的旋转支承基础，具有低而稳定的摩阻力矩和防锈能力。

5.2.2 旋转轴动态密封部分

采用非接触式迷宫密封结构，由若干对动、静套相互套合，构成迂回曲折、细小缝隙的途径（图7），对河水的进入产生减压、消能作用，从而可减缓河水进入轴承油室。分前、后二级：前级a为转套式，由旋桨转套和滚花并紧螺帽、篦齿式密封装置后缘的静套构成；后级b为篦齿式（图9为放大图），动、静套采用篦齿式，组装成一整体，具有更佳的密封效应，安装在轴承油室c前。

为确保仪器灵敏度，装配前应测试其轴、径向活动间隙：0.2～0.3mm。

5.2.3 支承部分

由轴承座、轴承座密封圈和仪器座密封圈等组成，用于安装旋转部分、旋转轴动态密封和信号转换部分。轴承座中间柱腔作为轴承油室（图10）。

5.2.4 信号转换、发生部分

信号转换、发生部分包括机械运动的转换、减速和信号发生三个功能。A型仪器减速比为1：20；C型为1：1。

5.2.4.1 减速齿轮支部件

由齿轮、齿轮座、齿轮轴、齿轮盖、磁钢和齿轮轴卡等组成（图11），齿轮20齿，装于齿轮座槽中，用齿轮轴支承。磁钢嵌在齿轮腹中，用齿轮盖密封磁钢N-S极围绕齿轮轴线旋转。

齿轮、齿轮轴等零件均为精密仪表零件，制造精良，具有很高的几何精度和旋转精度（同习度、端面垂直度和径向跳动量）和表面光洁度，以及小而稳定的摩阻力矩（平均0.），运转平衡，磁钢为稀土钐钴（***Co-2），具有很高的磁能积和稳定性。

5.2.4.2 干簧管支部件

作为磁敏干簧管电子开关的信号发生部分。由干簧管、联接套、管座等组成，用环氧树脂密封。

干簧管为超微型常开式结构，触点***大额定功率3W，***大开关电流0.11A，***大初始触点电阻200mΩ，***小绝缘电阻107Ω，电气寿命（阻性负载）7×106（6VDC，20mA）。

干簧管支部件安装在轴承油室之外的仪器座中，它与磁钢参数匹配范围宽，通用性强，无须调整，更换十分方便。

干簧管与电***负载（电铃计数器等）配套，触点在负载电路触点开路时，将加有高感生电压，它会损害干簧管或降低工作寿命。因此，不宜配用这类负载计数器。

仪器信号输出是采用一根导线，另一根以仪器座为地线，通过测杆或钢丝索输出。因此，要求计数器电路入口应有较大的输入阻抗，否则要在接线柱处包裹胶布，使该导线、接线柱与仪器座绝缘，使用很不方便。为此，建议采购计数器配套时，应认准***生产厂。

5.2.5 旋转支承系统总装

（1）安装步骤

a把  齿密封装置安装在支承部分轴承座前方螺孔中；

b旋桨轴（含旋桨轴密封圈）从轴承座后孔装进，端部伸出；

c在旋桨轴前端装上旋桨转套，用圆柱头螺钉、弹簧垫圈固紧；

d在轴承座孔中注满8号仪表油（GB487）；

c装上前球轴承、内隔套、后球轴承，同轴承内圈并帽一螺丝套并紧；

f装上减速齿轮支部件，把仪表油挤满密封装置迷宫缝隙，这时应有少量仪表油从进水缝隙流出，旋转部件和旋转支承系统总装完成，同时轴承油室和迷宫装置也加满油，（图6）。

（2）检测轴向工作游隙

当球轴承支部件安装在轴承孔中时，前球轴承与轴承座底孔平面之间留有一定的间隙，它是后球轴承内套圈（带钢球）轴向的自由度，从而确保：后轴承，也是旋转支承系统应有的自然轴向工作游隙0.05～0.08mm；轴承应有的摩阻力矩0.5～1.0g.cm，即仪器灵敏度。本结构为免调试，可随机更换球轴承等零件，不影响工作游隙值，装配、检修十分方便。旋转、支承系统结构配置合理，旋转轴径向跳动小于0.02mm，高速运转稳定性好。

（3）检测仪器灵敏度

旋桨流速仪灵敏度即仪器内摩阻力矩，可用JBM12-2型旋桨流速仪灵敏度检查仪（力矩仪）较科学、***、快速地测出摩阻力矩值，以及其运转一个周期（LJ12-1A型、LJ12-2A型为20转）摩阻力矩变化情况，摩擦大点分布，准确地说明球轴承清洗，及其装配质量，从而可准确***算出仪器灵敏度，即起转速V0。确保仪器低速测量精度。该仪器可另行订购。目前测站常用的方法是；吹气法，即用嘴对准旋桨迎水面均匀、微微地吹气，观察旋桨启动、运行和停止全过程情况。这个方法优点是简单、易行，***好是在拿到新仪器时多试验几次，取得经验，以便今后有所比较；缺点是各人工作经验和熟练程度不同，且保持气流匀速使旋桨运转一个周期也不容易，准确性差。

5.3仪器座

    供安装上述组、部件，并可以把仪器以各种形式与测杆、悬挂转轴等安装。