JN93-LJ12-1A旋桨式流速仪技术资料--吾爱海洋

1 用途 2 G) x4 E. G9 B8 J# Z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 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&amphi;16mm，每一信号转数：20转； LJ12-1C型——安装测杆直径&amphi;16mm，每一信号转数：1转； 8 c1 b4 k2 ?6 S5 `0 l$ T& N两种型号仪器结构基本相同，仅介绍A型。 3 主要技术指标   u: o1 N8 B. K/ q⑴ 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 $ ]2 z# A) y0 _& J⑶ 旋桨水力螺距b： 120mm 1 Z5 l$ r  g# {. H! e⑷ 仪器起转速V0： ≤0.06m/s 9 ]4 \* ?' Q: N8 O7 H3 J( [$ b⑸ 流速测量范围V： 0.07～7m/s 8 S2 M) Z. e/ C: I& _1 \- f' N7 z⑹ 信号部件结构： 磁敏干簧管电子开关 / R5 O+ {; @, J⑺ 检定曲线相对误差E： V≥0.2m/s时，E≤±1.5%； . j! M6 w+ i5 M: p) E$ R2 ~3 CV<0.2m/s时，E≤±5% ( _9 Z3 ?" w: }9 N$ \⑻ 开关触点容量： 电流≤50mA，电压≤6V 6 c2 ~7 h2 k& F! c8 @$ W⑼ 干簧管工作次数： 7000万次 $ O) @" X7 p; r1 y) p) `1 @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° 9 e3 q) d9 J& Z4 _% a⒀ 仪器工作水流条件 * o5 r1 Q  o6 k  e% p$ G水深范围： 配用测杆时，下限为0.1m，上限据测杆长度而定； , j% [# r/ v8 z- `  h) [配悬索转轴部件测流时，0.5～40m & ^- N5 r: l: C! Y2 v. A水体水温： 0～40℃ % \& s. f0 F7 h( R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 e5 j( z3 n4 R6 i$ g4.1流速仪工作原理 ( }2 R1 g7 Z$ V0 L0 S" O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： 4 o( ?8 q. E& h9 v) r  XV=a+bn (1) ) O$ b2 ~; t, G8 T0 A( Z* G4 H6 A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。 6 ?8 w0 r- X3 c' d% [# I6 V/ ~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。 4 ?' y. {0 ~6 C3 u" Y0 R; y& B4.2 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。 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）： ; Z$ J+ j/ x- l) N7 LV=0.120×1000/100+0.010=1.21m/s * a6 l& ^+ `4 y6 V1 b) z% Y5 仪器结构 1 u$ f& e2 D( B3 l: k: I6 V- ^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*相同。 ; A5 O+ O  K% G  @' A. D8 g, V5.1 旋桨 6 l+ X: F5 v2 D  q& o1 W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M9×1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&amphi;6×85mm,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。 6 [: S4 t' i& Z4 c8 x9 Q5.2.2 旋转轴动态密封部分 9 W* s+ c. w. O: s& v  S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 ' ]3 y( z: q' R8 g; D* O4 f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）。 + ~4 T* F$ b. Y7 K+ w5.2.4 信号转换、发生部分   `! L# K+ c! {8 {9 c( N4 ^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。 8 C, G# S/ r- A( Z4 ~8 s& M5.2.4.1 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。 . l$ y- W9 d: ]5 n$ h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。 5.2.4.2 干簧管支部件 " \5 |1 X9 g& m3 _  V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。 ; ]! O. O$ @6 F0 V8 E干簧管为超微型常开式结构，触点zui大额定功率3W，zui大开关电流0.11A，zui大初始触点电阻200mΩ，zui小绝缘电阻107Ω，电气寿命（阻性负载）7×106（6VDC，20mA）。 * N; Q  \) r5 p" G  b- z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。 干簧管与电感性负载（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，应认准专业生产厂。 5.2.5 旋转支承系统总装 （1）安装步骤 ' ]: @7 }9 }6 n7 Ca把 齿密封装置安装在支承部分轴承座前方螺孔中； ; q) b& ^; N9 y( \9 Ub旋桨轴（含旋桨轴密封圈）从轴承座后孔装进，端部伸出； ; z  _* L2 w( r0 R& |, x6 vc在旋桨轴前端装上旋桨转套，用圆柱头螺钉、弹簧垫圈固紧； 3 w) u$ ]& z3 l. P( f. Fd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 # V% p' l7 N( |* y# I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。 + a8 r% q& ?5 M; _4 n（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，从而可准确地推算出仪器灵敏度，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，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。 ' O  h/ K1 C3 L/ n5.3仪器座 + h; h  f7 x8 e. Z0 X1 N! o( m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。 5.4仪器总装 5.4.1旋转支承系统 旋转支承系统之轴承座上有两红色窝点，它标明减速齿轮支部件中的磁钢磁极N-S方向，当旋转支承系统拧进仪器座时，应注意其方向与信号部件（即干簧管）平行，偏差不大于20°。 * s7 P9 w1 P0 f+ ^3 T  X5.4.2旋桨 * S0 r" d0 S# i2 Y2 |* h: i在旋桨柱孔中加仪表油（约1/2高），然后，右手食、拇指捏住旋转套的滚花外圆，左手拿住旋桨按顺时针方向（常规标准正螺旋）旋进旋桨转套螺纹，直至桨旋桨密封圈压紧。 6 维护 0 w) V! t) I- _保持旋桨完好，仪器灵敏度、信号正常，以确保测流精度。为此，对仪器应正确使用和及时维护、清洗、加油，并随时检测仪器灵敏度。 6.1 一般维护 2 w& X: A' `! D⑴使用过程中应注意仪器不能遭受碰撞，以免旋桨、旋桨轴等精密零件受损。 . N4 H* v5 [8 ]- w⑵测流时应小心从仪器箱中取出仪器主机，装上尾翼，检查仪器灵敏度、信号。 . p' |9 m% P; m3 u; v$ z1 @' s⑶把仪器安装在测流设备上应注意正确、牢固。特别是进行高速测流时。 ⑷一般测流完毕，仪器提出水面应及时用毛巾拭干仪器表面污水。检查仪器灵敏度合格后，立即小心地将仪器装妥在仪器箱原位，无须拆洗仪器内部。 8 J/ M. u+ `% j5 Z5 ^⑸仪器长期在高速、高含沙量河流中工作，密封装置可能沉沙，影响仪器灵敏度，这时应进行拆洗，或送仪检站维修。 ⑹球轴承及油室清洗、加油间隔时间，应根据仪器工作的水流条件、累计测次和时间，以及仪器油在高温下挥发情况，通过实践确定。 + B# X4 v  b, d/ o$ F# r6 F⑺各“O”型橡胶圈是轴承油室密封关键件，应注意其老化变硬、皲裂变质，及时更换备件。 ⑻信号发生部件可靠性测试：把旋转支承系统从仪器座孔中旋出2mm（2圈），转动旋桨，信号应正常，否则应更换干簧管备用件，或送仪检站修理。 ( C' }1 t2 {; L, f9 U2 h: w⑼安放仪器的房间应清洁、干燥、通风，气温：5～25℃，日温差小（以免仪器油室的仪表油挥发），相对湿度小于90%，仪器附近不应有化学药品、酸性、碱性及挥发性物品。 ' v2 v6 H2 M! A# O. v6.2 清洗 6.2.1 仪器外表清洗 $ c- T' v. U6 H! K" k仪器在高含沙量河流中测量后，附着在其表面的泥沙、污浊物应及时用清水洗净，毛巾擦干，检查仪器灵敏度合格后立即装箱；如灵敏度差，应在工艺卫生条件较好的室内拆洗，加油，再不行则送生产厂检查。 6.2.2 转套式密封装置拆洗 . S1 d* F- f! B( Y仪器在高速、高含沙量河流中长期工作后，转套式密封装置迷宫细缝中可能沉积泥沙，影响仪器灵敏度，则应及时清洗。其法是取下旋桨和旋桨转套，用汽油（或用清水）清洗旋桨转套内孔、旋转轴等外表面沉沙后，在旋转轴套中加满仪表油，按拆卸相反工序装妥，再检查仪器灵敏度。 7 d5 I" s6 [# c' b" S6.2.3 篦齿式密封装置拆洗 ( n7 @$ m0 W/ Y5 M( [0 L如篦齿式密封装置迷宫细缝中沉积泥沙，清洗较麻烦，可细心逐件拆下清洗干净后，再装回。 ; `- e& `1 K* H  E; m# h, Q6.2.4 轴承油室清洗 用手蒙住轴承座前孔，从后孔倒入适量汽油（120号，SY-1207，下同），上、下晃动数次后，把脏油倒进贮油瓶（过滤后作为粗洗）。上述清洗工艺重复清洗3次，晾干。 / C6 a( n1 I. N" H7 d6.2.5 球轴承清洗 1 P6 c: Z; Q: e/ Q6.2.5.1 手工清洗（测站） 球轴承清洗分：粗洗、半精洗和精洗。清洗工具：有盖的中号铝制饭盒（洗净）3个，距盒底15mm处设置一层铜丝网（65目/25.4mm），每盒盛汽油约1/2高。清洗工艺：左手食、姆两指捏住球轴承内套圈，右手食指快速拨转其外套圈（带钢球），使其不断旋转、滚洗，然后，按同法进行半精洗和精洗。洗净后球轴承放在口朝上放置在桌上的盒盖里面（精洗盒），晾干。这是清洗外圈分离型球轴承传统的方法，不仅清洗效率低，费油，费时，且不易清洗干净，特别是不可分离型球轴承。 7 W" c) V3 N2 h3 G% ^/ V5 K6.2.5.2 半自动清洗（检修站） 如图12所示为球轴承半自动清洗机，清洗头主轴以1400转/分转速带动球轴承高速旋转，球轴承中的泥沙、异杂物很快被甩离出，清洗效率高，且干净，省油，省时。 6 b+ ], V5 \7 G/ H3 h- ]5 A6.2.6 旋转部件有关零件清洗 把旋转轴、内隔套、轴承内圈并帽-螺丝套、减速齿轮支部件等依次在上述3个汽油盒中浸洗后，放在口朝上的盒盖里面（半精洗盒、粗洗盒），晾干。 " L" P: y' r& M/ e& L5 [6 R+ v% g5 l6.2.7 装配、加油 按5.2.5节进行   P* H5 ^9 c, W( M; Z& i6.2.8油质 0 o8 v% d% {6 i  i9 e本系列仪器轴承油室加EccoLube ME18系列含油轴承润滑油（埃科润滑脂）。zui后装上减速齿轮支部件。 , r' A- h" U: c5 b* K* i6.2.9 清洗工艺卫生 ; j- T5 ]$ H$ r2 X球轴承是精密仪表元件，制造精度很高，具有低而稳定的摩阻力矩和高速稳定运转的特性，旋桨流速仪配用它，极大地提高了仪器性能。然而，它必须在洁净的油浴中工作，任何污染都会影响其正常工作，直接关系到仪器性能，即测量精度，甚至工作寿命。因此，仪器使用中轴承油室不能进河水（沙），清洗、加油时，不能混入尘埃等异杂物。为此，清洗器具、仪表油、洗涤剂、清洗工作间、操作者等都要严格做好工艺卫生，为防止手汗等污染，可用温水（约40℃）洗手，加洗手液（肥皂）脱脂、去污，严防尘埃污染，有关清洗、加油用具应置于厨中。球轴承清洗工艺要求极其严格，测站条件较差，建议测站配备清洗干净、力矩值达标的球轴承备件，更换十分方便，并可确保仪器性能。 ( i: y  B( K+ o4 O/ a$ Y4 B6.3 检测仪器灵敏度 & G, o/ `) I7 X1 U6 _仪器装配后应按5.2.5（3）要求检测仪器灵敏度。 0 w( f9 z4 B2 h) j7 使用期限 ( W4 ~4 y1 d; a. z" f7 s" l（1）在正常使用情况下，每隔一年，或累计工作300h（按短的计），流速仪应重新进行检定。如仪器内摩阻力矩M值测试达标，旋桨无损，重检时间不超过二年。 , h4 F8 ]- l) h) K9 L3 s（2）仪器按本说明书有关规定正常使用，服役期限10年。 - |* v7 w3 S* [3 v9 v（3）用户从收到仪器之日起，一年内在按说明书有关规定正常使用中，仪器因制造质量不良而发生损坏或不能工作时，制造厂应负责免费修理。 8 流速仪测流安装 根据水文测验场合的实际情况，LJ12系列流速仪配有多种安装测量方式。 （1）水文测杆安装测量，测杆有两程规格（直径×长度）：CG16-2型为&amphi;16mm×1.6m，可拆卸成二节；测杆均有分米刻度，可测量水深。 根据实际需要，测杆长度可另行加长。测量方式可在测桥、岸边或涉水测量。仪器工作水深：下限为0.1m；上限视测杆长度而定，可另行订购所需的长测杆。 （2）铅鱼头部立柱安装测量，LJ1-1A/C型仪器可配备铅鱼立柱悬挂转轴部件安装在铅鱼头部立柱上进行测量，水深1～40m，流速0.5～7m/s，测量方式可在水文测船或水文缆道上测量。铅鱼重量50～700Kg。 （3在积时式悬移质采样器头部立柱上安装，配合测量悬移质含沙量的同时，测量流速，以计算悬移质输沙率。 3 m- m8 V# l6 e9 L% N8 r; T) ]（4）CBL-1型泵站流速仪测杆安装，测量中、小型泵站单机流量。 9 仪器全套设备 , X% H& f1 h$ m# Q. ]9.1 仪器本身 仪器主机（上装有干簧管支部件） 1套 9.2 附件、备用件 , E& g7 H" U! z+ J8 {7 e% g6 N- z（1） 干簧管管支部件 1套 : A: E& m2 L- c6 ]5 {9 h; V% z: D（2） 弹簧垫圈ф4 1套 （3） 圆柱头螺钉（M4×10mm ） 1件 - q, ^7 w+ c) A  m8 I5 B（4） 各种“O”型橡胶圈 各2件 * h" Y5 R( j! g* h) v% W( H) d（ф16×2mm、ф10×ф1.5mm、ф6×ф1.5mm） 1 A( _% f1 J4 {8 A8 z; {; a（5） 油瓶（内装含油轴承润滑油 ） 1件 （6） 十字起子（2&amprime;） 1件 （7） 一字型钟表起子（起子口0.2×1.4mm；长85mm） 1件 ; N1 [# l2 R; n7 R, G" I9 T$ u& E7 Q（8） 改针 1份 （9） 说明书 1份 7 P, D% A; w3 D2 f2 f" P- I. c（10） 检定证书 1份 （11） 合格证 1份 （12） 仪器箱 1件 - i5 @7 Z* p" j+ z/ ]) }

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