LJ12-1A型旋槳式流速儀
1 用途
本系列旋槳式流速儀造型小，重量輕，攜帶方便，適用于小河、渠道、徑流實驗站、水利調(diào)查和環(huán)保污水監(jiān)測等場合，用以測定過水?dāng)嗝嬷蓄A(yù)定測點時段平均流速。配用CBL-1型泵站流速儀測桿，可測中、小型泵站單機流量。與積時式懸移質(zhì)采樣器配套，供測流速。安裝懸索轉(zhuǎn)軸部件可在深水中測流。
2 旋槳式流速儀型號
本系列儀器按測流安裝方式和信號減速傳動部分結(jié)構(gòu)分：
LJ12-1A型——安裝測桿直徑Φ16mm，每一信號轉(zhuǎn)數(shù)：20轉(zhuǎn)；
3 旋槳式流速儀主要技術(shù)指標(biāo)
⑴ 旋槳結(jié)構(gòu)： 螺旋曲面三葉片，左旋，PC工程塑料
⑵ 旋槳回轉(zhuǎn)直徑D： 60mm
⑶ 旋槳水力螺距b： 120mm
⑷ 儀器起轉(zhuǎn)速V0： ≤0.06m/s
⑸ 流速測量范圍V： 0.05～7m/s
⑹ 信號部件結(jié)構(gòu)： 磁敏干簧管電子開關(guān)
⑺ 檢定曲線相對誤差E： V≥0.2m/s時，E≤±1.5%；
V<0.2m/s時，E≤±5%
⑻ 開關(guān)觸點容量： 電流≤50mA，電壓≤6V
⑼ 干簧管工作次數(shù)： 7000萬次
⑽ 儀器連續(xù)工作時間： 2小時（含沙量≤0.5kg/m3，水深≤1m/s時）
⑾ 儀器安裝測桿規(guī)格： CG16-1型
⑿ 懸索轉(zhuǎn)軸部件轉(zhuǎn)角： LJ12-2A/C型—水平360°，垂直20°
⒀ 儀器工作水流條件
水深范圍： 配用測桿時，下限為0.1m，上限據(jù)測桿長度而定；
配懸索轉(zhuǎn)軸部件測流時，0.5～40m
水體水溫： 0～40℃
懸移質(zhì)含沙量： ≤10kg/m3
4 流速儀工作原理及流速測量和計算方法
4.1流速儀工作原理
流速儀工作原理是基于：水流作用到旋槳時，旋槳產(chǎn)生回轉(zhuǎn)運動，其轉(zhuǎn)速,與流速V之間存在著一定的函數(shù)關(guān)系：V=f(n)。通過流速儀檢定水槽實驗，建立檢定公式，在臨界流速VK以上，近似一直線，用經(jīng)驗公式表示：
V=a+bn (1)
式中V為流速：a為附加常數(shù)，旋槳結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后，主要取決于主機內(nèi)摩阻力矩M；b為旋槳水力螺矩，當(dāng)M值小而穩(wěn)定時，主要取決于旋槳結(jié)構(gòu)參數(shù)，如旋槳機械導(dǎo)程，形狀阻力，表面阻力等；n為旋槳轉(zhuǎn)速，為測速歷時T內(nèi)旋槳轉(zhuǎn)數(shù)N，即n=N/T，轉(zhuǎn)數(shù)N為儀器輸出的信號數(shù)R與每一個信號數(shù)代表旋槳轉(zhuǎn)數(shù)Z乘積，即N-ZR。
VK以下低速區(qū)，水流動力矩ML很小，只能勉強克服儀器內(nèi)摩阻，推動旋槳旋轉(zhuǎn)。因此，旋槳運轉(zhuǎn)過程中受阻產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)運行，故低速V-f(n)關(guān)系呈曲線形式。檢定成果提供V～n 關(guān)系曲線圖，或近似的直線公式。
4.2 流速測量方法
旋槳流速儀測量流速、流量應(yīng)遵照水文測驗規(guī)范規(guī)定的方法進行。測驗斷面、渠道位置的選擇、測線的布設(shè)、垂線測點數(shù)目及流量計算方法詳見水利部水文司編《水文測驗規(guī)范》第四卷、第二冊流量測驗。流速儀測量安裝應(yīng)根據(jù)水流條件，見圖1～4。把儀器施放到預(yù)定測點位置，并固定。測量歷時一般流速為100秒，低速為200秒，根據(jù)測速歷時T內(nèi)流速儀輸出的信號數(shù)R，可計算出儀器實際轉(zhuǎn)數(shù)N，進而計算流速。
4.3 流速計算方法
例：LJ12-2A型旋槳式流速儀，檢定公式：V=0.120n+0.010，信號部件結(jié)構(gòu)為每一信號20轉(zhuǎn)，實際轉(zhuǎn)數(shù)N=ZR，即N=20×R。在測速歷時T=100秒，測得信號數(shù)R=50個。據(jù)此，即可計算出流速。首先計算實際轉(zhuǎn)數(shù)N=20×50=1000轉(zhuǎn)，代入公式（1）：
V=0.120×1000/100+0.010=1.21m/s
5 儀器結(jié)構(gòu)
LJ12-2A/C型旋槳式流速儀外貌如圖5所示，可分為儀器主機和尾翼兩部分。圖6為LJ12-2A/C型旋槳流速儀主機結(jié)構(gòu)，按其工組原理可分為：旋槳，旋轉(zhuǎn)支承系統(tǒng)，信號轉(zhuǎn)換發(fā)生部分和儀器座等四部分。A、C型儀器結(jié)構(gòu)差別僅是旋轉(zhuǎn)支承系統(tǒng)2A/C中信號減速傳動部分，其余完全相同。
5.1 旋槳
旋槳結(jié)構(gòu)包括：三個螺旋曲面葉片（左旋）、槳柱和導(dǎo)流帽。槳柱內(nèi)腔是一精確的圓柱孔，孔口為M9×1螺紋，供與旋轉(zhuǎn)支承系統(tǒng)配合；導(dǎo)流帽為一流線型槳頭，旋槳旋轉(zhuǎn)外廓具有較好的流線型，水阻較小。旋槳葉片正投影面積較大，增大了水動力矩，因而具有較好的低速性能。旋槳材料選用PC優(yōu)質(zhì)工程塑料具有良好的抗沖擊強度、耐大氣老化和熱穩(wěn)定性特點。
5.2 LJ12-2A型旋槳式流速儀支承系統(tǒng)
旋轉(zhuǎn)支承系統(tǒng)（組件）為本系列旋槳流速儀的機芯，LJ12-2A型儀器結(jié)構(gòu)如圖7所示。
旋轉(zhuǎn)支承系統(tǒng)包括：旋轉(zhuǎn)部分、旋轉(zhuǎn)軸動態(tài)密封部分、旋轉(zhuǎn)支承部分、信號轉(zhuǎn)換發(fā)生部分。
5.2.1 旋轉(zhuǎn)部分（球軸承支部件）
由旋槳軸，旋槳軸密封圈，前、后球軸承，內(nèi)隔套和軸承內(nèi)圈并帽-螺絲套等組成。前、后球軸承中間用內(nèi)隔套定位，安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，后端用軸承內(nèi)圈并帽-螺絲套擰緊，固定，構(gòu)成旋轉(zhuǎn)部分基體。如圖7所示。從總體看，旋轉(zhuǎn)部分還應(yīng)包括旋槳轉(zhuǎn)套和 齒式密封裝置中的動套等，見圖6。前、后球軸承為不銹鋼精密儀表單列向心球軸承：8系列20000086MX、9系列1000096MX，啟動摩擦力矩為0.5～1.0g.cm；旋轉(zhuǎn)軸為Φ6×85mm,9Cr18不銹鋼，具有良好的結(jié)構(gòu)剛度，制造精度高，同心度小于0.01mm，從而為本系列儀器支承系統(tǒng)提供高精度、穩(wěn)定可靠的旋轉(zhuǎn)支承基礎(chǔ)，具有低而穩(wěn)定的摩阻力矩和防銹能力。
5.2.2 旋轉(zhuǎn)軸動態(tài)密封部分
采用非接觸式迷宮密封結(jié)構(gòu)，由若干對動、靜套相互套合，構(gòu)成迂回曲折、細小縫隙的途徑（圖7），對河水的進入產(chǎn)生減壓、消能作用，從而可減緩河水進入軸承油室。分前、后二級：前級a為轉(zhuǎn)套式，由旋槳轉(zhuǎn)套和滾花并緊螺帽、篦齒式密封裝置后緣的靜套構(gòu)成；后級b為篦齒式（圖9為放大圖），動、靜套采用篦齒式，組裝成一整體，具有更佳的密封效應(yīng)，安裝在軸承油室c前。
為確保儀器靈敏度，裝配前應(yīng)測試其軸、徑向活動間隙：0.2～0.3mm。
5.2.3 支承部分
由軸承座、軸承座密封圈和儀器座密封圈等組成，用于安裝旋轉(zhuǎn)部分、旋轉(zhuǎn)軸動態(tài)密封和信號轉(zhuǎn)換部分。軸承座中間柱腔作為軸承油室（圖10）。
5.2.4 信號轉(zhuǎn)換、發(fā)生部分
信號轉(zhuǎn)換、發(fā)生部分包括機械運動的轉(zhuǎn)換、減速和信號發(fā)生三個功能。A型儀器減速比為1：20；C型為1：1。
5.2.4.1 減速齒輪支部件
由齒輪、齒輪座、齒輪軸、齒輪蓋、磁鋼和齒輪軸卡等組成（圖11），齒輪20齒，裝于齒輪座槽中，用齒輪軸支承。磁鋼嵌在齒輪腹中，用齒輪蓋密封磁鋼N-S極圍繞齒輪軸線旋轉(zhuǎn)。
齒輪、齒輪軸等零件均為精密儀表零件，制造精良，具有很高的幾何精度和旋轉(zhuǎn)精度（同習(xí)度、端面垂直度和徑向跳動量）和表面光潔度，以及小而穩(wěn)定的摩阻力矩（平均0.10g.cm），運轉(zhuǎn)平衡，磁鋼為稀土釤鈷（SmCo-2），具有很高的磁能積和穩(wěn)定性。
5.2.4.2 干簧管支部件
作為磁敏干簧管電子開關(guān)的信號發(fā)生部分。由干簧管、聯(lián)接套、管座等組成，用環(huán)氧樹脂密封。
干簧管為超微型常開式結(jié)構(gòu)，觸點最大額定功率3W，最大開關(guān)電流0.11A，最大初始觸點電阻200mΩ，最小絕緣電阻107Ω，電氣壽命（阻性負載）7×106（6VDC，20mA）。
干簧管支部件安裝在軸承油室之外的儀器座中，它與磁鋼參數(shù)匹配范圍寬，通用性強，無須調(diào)整，更換十分方便。
干簧管與電感性負載（電鈴計數(shù)器等）配套，觸點在負載電路觸點開路時，將加有高感生電壓，它會損害干簧管或降低工作壽命。因此，不宜配用這類負載計數(shù)器。
儀器信號輸出是采用一根導(dǎo)線，另一根以儀器座為地線，通過測桿或鋼絲索輸出。因此，要求計數(shù)器電路入口應(yīng)有較大的輸入阻抗，否則要在接線柱處包裹膠布，使該導(dǎo)線、接線柱與儀器座絕緣，使用很不方便。為此，建議采購計數(shù)器配套時，應(yīng)認準(zhǔn)專業(yè)生產(chǎn)廠。
5.2.5 旋轉(zhuǎn)支承系統(tǒng)總裝
（1）安裝步驟
a把 齒密封裝置安裝在支承部分軸承座前方螺孔中；
b旋槳軸（含旋槳軸密封圈）從軸承座后孔裝進，端部伸出；
c在旋槳軸前端裝上旋槳轉(zhuǎn)套，用圓柱頭螺釘、彈簧墊圈固緊；
d在軸承座孔中注滿8號儀表油（GB487）；
c裝上前球軸承、內(nèi)隔套、后球軸承，同軸承內(nèi)圈并帽一螺絲套并緊；
f裝上減速齒輪支部件，把儀表油擠滿密封裝置迷宮縫隙，這時應(yīng)有少量儀表油從進水縫隙流出，旋轉(zhuǎn)部件和旋轉(zhuǎn)支承系統(tǒng)總裝完成，同時軸承油室和迷宮裝置也加滿油，（圖6）。
（2）檢測軸向工作游隙
當(dāng)球軸承支部件安裝在軸承孔中時，前球軸承與軸承座底孔平面之間留有一定的間隙，它是后球軸承內(nèi)套圈（帶鋼球）軸向的自由度，從而確保：后軸承，也是旋轉(zhuǎn)支承系統(tǒng)應(yīng)有的自然軸向工作游隙0.05～0.08mm；軸承應(yīng)有的摩阻力矩0.5～1.0g.cm，即儀器靈敏度。本結(jié)構(gòu)為免調(diào)試，可隨機更換球軸承等零件，不影響工作游隙值，裝配、檢修十分方便。旋轉(zhuǎn)、支承系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置合理，旋轉(zhuǎn)軸徑向跳動小于0.02mm，高速運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性好。
（3）檢測儀器靈敏度
旋槳流速儀靈敏度即儀器內(nèi)摩阻力矩，可用JBM12-2型旋槳流速儀靈敏度檢查儀（力矩儀）較科學(xué)、精確、快速地測出摩阻力矩值，以及其運轉(zhuǎn)一個周期（LJ12-1A型、LJ12-2A型為20轉(zhuǎn)）摩阻力矩變化情況，摩擦大點分布，準(zhǔn)確地說明球軸承清洗，及其裝配質(zhì)量，從而可準(zhǔn)確地推算出儀器靈敏度，即起轉(zhuǎn)速V0。確保儀器低速測量精度。該儀器可另行訂購。目前測站常用的方法是；吹氣法，即用嘴對準(zhǔn)旋槳迎水面均勻、微微地吹氣，觀察旋槳啟動、運行和停止全過程情況。這個方法優(yōu)點是簡單、易行，最好是在拿到新儀器時多試驗幾次，取得經(jīng)驗，以便今后有所比較；缺點是各人工作經(jīng)驗和熟練程度不同，且保持氣流勻速使旋槳運轉(zhuǎn)一個周期也不容易，準(zhǔn)確性差。
5.3儀器座
供安裝上述組、部件，并可以把儀器以各種形式與測桿、懸掛轉(zhuǎn)軸等安裝。
5.4儀器總裝
5.4.1旋轉(zhuǎn)支承系統(tǒng)
旋轉(zhuǎn)支承系統(tǒng)之軸承座上有兩紅色窩點，它標(biāo)明減速齒輪支部件中的磁鋼磁極N-S方向，當(dāng)旋轉(zhuǎn)支承系統(tǒng)擰進儀器座時，應(yīng)注意其方向與信號部件（即干簧管）平行，偏差不大于20°。
5.4.2旋槳
在旋槳柱孔中加儀表油（約1/2高），然后，右手食、拇指捏住旋轉(zhuǎn)套的滾花外圓，左手拿住旋槳按順時針方向（常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)正螺旋）旋進旋槳轉(zhuǎn)套螺紋，直至槳旋槳密封圈壓緊。
6 維護
保持旋槳完好，儀器靈敏度、信號正常，以確保測流精度。為此，對儀器應(yīng)正確使用和及時維護、清洗、加油，并隨時檢測儀器靈敏度。
6.1 一般維護
⑴使用過程中應(yīng)注意儀器不能遭受碰撞，以免旋槳、旋槳軸等精密零件受損。
⑵測流時應(yīng)小心從儀器箱中取出儀器主機，裝上尾翼，檢查儀器靈敏度、信號。
⑶把儀器安裝在測流設(shè)備上應(yīng)注意正確、牢固。特別是進行高速測流時。
⑷一般測流完畢，儀器提出水面應(yīng)及時用毛巾拭干儀器表面污水。檢查儀器靈敏度合格后，立即小心地將儀器裝妥在儀器箱原位，無須拆洗儀器內(nèi)部。
⑸儀器長期在高速、高含沙量河流中工作，密封裝置可能沉沙，影響儀器靈敏度，這時應(yīng)進行拆洗，或送儀檢站維修。
⑹球軸承及油室清洗、加油間隔時間，應(yīng)根據(jù)儀器工作的水流條件、累計測次和時間，以及儀器油在高溫下?lián)]發(fā)情況，通過實踐確定。
⑺各“O”型橡膠圈是軸承油室密封關(guān)鍵件，應(yīng)注意其老化變硬、皸裂變質(zhì)，及時更換備件。
⑻信號發(fā)生部件可靠性測試：把旋轉(zhuǎn)支承系統(tǒng)從儀器座孔中旋出2mm（2圈），轉(zhuǎn)動旋槳，信號應(yīng)正常，否則應(yīng)更換干簧管備用件，或送儀檢站修理。
⑼安放儀器的房間應(yīng)清潔、干燥、通風(fēng)，氣溫：5～25℃，日溫差小（以免儀器油室的儀表油揮發(fā)），相對濕度小于90%，儀器附近不應(yīng)有化學(xué)藥品、酸性、堿性及揮發(fā)性物品。
6.2 清洗
6.2.1 儀器外表清洗
儀器在高含沙量河流中測量后，附著在其表面的泥沙、污濁物應(yīng)及時用清水洗凈，毛巾擦干，檢查儀器靈敏度合格后立即裝箱；如靈敏度差，應(yīng)在工藝衛(wèi)生條件較好的室內(nèi)拆洗，加油，再不行則送生產(chǎn)廠檢查。
6.2.2 轉(zhuǎn)套式密封裝置拆洗
儀器在高速、高含沙量河流中長期工作后，轉(zhuǎn)套式密封裝置迷宮細縫中可能沉積泥沙，影響儀器靈敏度，則應(yīng)及時清洗。其法是取下旋槳和旋槳轉(zhuǎn)套，用汽油（或用清水）清洗旋槳轉(zhuǎn)套內(nèi)孔、旋轉(zhuǎn)軸等外表面沉沙后，在旋轉(zhuǎn)軸套中加滿儀表油，按拆卸相反工序裝妥，再檢查儀器靈敏度。
6.2.3 篦齒式密封裝置拆洗
如篦齒式密封裝置迷宮細縫中沉積泥沙，清洗較麻煩，可細心逐件拆下清洗干凈后，再裝回。
6.2.4 軸承油室清洗
用手蒙住軸承座前孔，從后孔倒入適量汽油（120號，SY-1207，下同），上、下晃動數(shù)次后，把臟油倒進貯油瓶（過濾后作為粗洗）。上述清洗工藝重復(fù)清洗3次，晾干。
6.2.5 球軸承清洗
6.2.5.1 手工清洗（測站）
球軸承清洗分：粗洗、半精洗和精洗。清洗工具：有蓋的中號鋁制飯盒（洗凈）3個，距盒底15mm處設(shè)置一層銅絲網(wǎng)（65目/25.4mm），每盒盛汽油約1/2高。清洗工藝：左手食、姆兩指捏住球軸承內(nèi)套圈，右手食指快速撥轉(zhuǎn)其外套圈（帶鋼球），使其不斷旋轉(zhuǎn)、滾洗，然后，按同法進行半精洗和精洗。洗凈后球軸承放在口朝上放置在桌上的盒蓋里面（精洗盒），晾干。這是清洗外圈分離型球軸承傳統(tǒng)的方法，不僅清洗效率低，費油，費時，且不易清洗干凈，特別是不可分離型球軸承。
6.2.5.2 半自動清洗（檢修站）
如圖12所示為球軸承半自動清洗機，清洗頭主軸以1400轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速帶動球軸承高速旋轉(zhuǎn)，球軸承中的泥沙、異雜物很快被甩離出，清洗效率高，且干凈，省油，省時。
6.2.6 旋轉(zhuǎn)部件有關(guān)零件清洗
把旋轉(zhuǎn)軸、內(nèi)隔套、軸承內(nèi)圈并帽-螺絲套、減速齒輪支部件等依次在上述3個汽油盒中浸洗后，放在口朝上的盒蓋里面（半精洗盒、粗洗盒），晾干。
6.2.7 裝配、加油
按5.2.5節(jié)進行
6.2.8油質(zhì)
本系列儀器軸承油室加EccoLube ME18系列含油軸承潤滑油（?？茲櫥?。最后裝上減速齒輪支部件。
6.2.9 清洗工藝衛(wèi)生
球軸承是精密儀表元件，制造精度很高，具有低而穩(wěn)定的摩阻力矩和高速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的特性，旋槳流速儀配用它，極大地提高了儀器性能。然而，它必須在潔凈的油浴中工作，任何污染都會影響其正常工作，直接關(guān)系到儀器性能，即測量精度，甚至工作壽命。因此，儀器使用中軸承油室不能進河水（沙），清洗、加油時，不能混入塵埃等異雜物。為此，清洗器具、儀表油、洗滌劑、清洗工作間、操作者等都要嚴(yán)格做好工藝衛(wèi)生，為防止手汗等污染，可用溫水（約40℃）洗手，加洗手液（肥皂）脫脂、去污，嚴(yán)防塵埃污染，有關(guān)清洗、加油用具應(yīng)置于廚中。球軸承清洗工藝要求極其嚴(yán)格，測站條件較差，建議測站配備清洗干凈、力矩值達標(biāo)的球軸承備件，更換十分方便，并可確保儀器性能。
6.3 檢測儀器靈敏度
儀器裝配后應(yīng)按5.2.5（3）要求檢測儀器靈敏度。
7 使用期限
（1）在正常使用情況下，每隔一年，或累計工作300h（按短的計），流速儀應(yīng)重新進行檢定。如儀器內(nèi)摩阻力矩M值測試達標(biāo)，旋槳無損，重檢時間不超過二年。
（2）儀器按本說明書有關(guān)規(guī)定正常使用，服役期限10年。
（3）用戶從收到儀器之日起，一年內(nèi)在按說明書有關(guān)規(guī)定正常使用中，儀器因制造質(zhì)量不良而發(fā)生損壞或不能工作時，制造廠應(yīng)負責(zé)免費修理。
8 流速儀測流安裝
根據(jù)水文測驗場合的實際情況，LJ12系列流速儀配有多種安裝測量方式。
（1）水文測桿安裝測量，測桿有兩程規(guī)格（直徑×長度）：CG16-1型為Φ16mm×1.6m，可拆卸成二節(jié)；測桿均有分米刻度，可測量水深。
根據(jù)實際需要，測桿長度可另行加長。測量方式可在測橋、岸邊或涉水測量。儀器工作水深：下限為0.1m；上限視測桿長度而定，可另行訂購所需的長測桿。
（2）鉛魚頭部立柱安裝測量，LJ1-1A/C型儀器可配備鉛魚立柱懸掛轉(zhuǎn)軸部件安裝在鉛魚頭部立柱上進行測量，水深1～40m，流速0.5～7m/s，測量方式可在水文測船或水文纜道上測量。鉛魚重量50～700Kg。
（3在積時式懸移質(zhì)采樣器頭部立柱上安裝，配合測量懸移質(zhì)含沙量的同時，測量流速，以計算懸移質(zhì)輸沙率。
（4）CBL-1型泵站流速儀測桿安裝，測量中、小型泵站單機流量。
9 儀器全套設(shè)備
9.1 儀器本身
儀器主機（上裝有干簧管支部件） 1套
9.2 附件、備用件
（1） 干簧管管支部件 1套
（2） 彈簧墊圈ф4 1套
（3） 圓柱頭螺釘（M4×10mm ） 1件
（4） 各種“O”型橡膠圈 各2件
（ф16×2mm、ф10×ф1.5mm、ф6×ф1.5mm）
（5） 油瓶（內(nèi)裝含油軸承潤滑油 ） 1件
（6） 十字起子（2″） 1件
（7） 一字型鐘表起子（起子口0.2×1.4mm；長85mm） 1件
（8） 改針 1份
（9） 說明書 1份
（10） 檢定證書 1份
（11） 合格證 1份
（12） 儀器箱 1件
9.3 特殊零配件（用戶根據(jù)需要另購）
9.3.1 儀器零部件
（1） 儀器零件、部件、組件
（2） 球軸承（2000086MX、1000096MX）
（3） 易損件
9.3.2 測量安裝備品備件
CG16-1型測桿，ф16mm×1.6mm長（長度、根數(shù)可根據(jù)需要另行訂購）
9.3.3 檢測、清洗設(shè)備
（1） JBM12-2型旋槳流速儀靈敏度檢查儀（力矩儀）
（2） 球軸承半自動清洗機
