南水LJ12-1A 便携式旋桨流速仪

    LJ12-1A型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。
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型旋桨式流速仪型——安装测杆直径Φ16mm，每一信号转数：20转；
技术指标
Ø 旋桨结构：螺旋曲面三叶片，左旋，PC工程塑料
Ø 旋桨回转直径D：60mm
Ø 旋桨水力螺距b：120mm
Ø 仪器起转速V0：≤0.06m/s
Ø 流速测量范围V：0.05～7m/s
Ø 信号部件结构：磁敏干簧管电子开关
Ø 检定曲线相对误差E：V≥0.2m/s时，E≤±1.5％； V<0.2m/s时，E≤±5％
Ø 开关触点容量：电流≤50mA，电压≤6V
Ø 干簧管工作次数：7000万次
Ø 仪器连续工作时间：2小时（含沙量≤0.5kg/m3，水深≤1m/s时）
Ø 仪器安装测杆规格：CG16-1型
Ø 悬索转轴部件转角：LJ12-2A/C型—水平360°，垂直20°
Ø 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
流速仪工作原理及流速测量和计算方法
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，只能勉强克服仪器内摩阻，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。
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利部水文司编《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。
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
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。
旋桨
旋桨结构包括：三个螺旋曲面叶片（左旋）、桨柱和导流帽。桨柱内腔是一精确的圆柱孔，孔口为M9×1螺纹，供与旋转支承系统配合；导流帽为一流线型桨头，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。
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。
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定位，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。
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。
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。
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。
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0.10g.cm），运转平衡，磁钢为稀土钐钴（SmCo-2），具有很高的磁能积和稳定性。