旋杯式流速儀在灌區的應用

張曉夢

（河北省水務中心石津灌區事務中心 河北 石家莊 050051）

旋杯式流速儀是石津灌區常用測流工具，每年春灌期間一二級測站及部分三級測站均使用旋杯式流速儀進行測流。本文主要介紹了旋杯式流速儀在石津灌區的應用、常見故障解決方法以及維護保養技術。

1 灌區基本情況

石津灌區位于河北省中南部，是河北省唯一省屬灌區，主要以農業灌溉為主，兼生活、工業、生態、環境供水和水力發電的綜合型灌區。灌區于1949 年6月正式開灌，灌溉水源為崗南和黃壁莊兩座大型水庫，兩庫總庫容為27.8 億m3，興利庫容12.4 億m3，農業灌溉范圍包括石家莊、衡水、邢臺、辛集4 個市的14 個縣(市、區)；骨干工程控制面積達4 144 km2，耕地面積435 萬畝，設計灌溉面積200 萬畝；主要灌溉作物為冬小麥、棉花等，多年平均農業用水量4.4億m3，有效灌溉面積173 萬畝。石津總干渠和兩條干渠作為南水北調配套工程，為石家莊、衡水、滄州、邢臺市的25 個縣(市、區)的36 個水廠、水庫等供水目標供水，設計年引水量10.5 億m 。

石津灌區工程渠系包括總干渠、干渠、分干渠、支渠、斗渠5 級固定渠道，共計1.5 萬余條，總長約1.08 萬km。其中，總干渠1 條，全長約134 km；干渠6 條，長度約161km；分干渠33 條，長度約431km；骨干支渠141 條，總長度約549 km；斗渠3 321 條，總長度約2 443 km。

2 旋杯式流速儀在灌區的應用

旋杯式流速儀是適用于低流速測量的測流儀器，對于流速較低的渠道、河流等都較為適用，是石津灌區灌溉期間常用的測流工具。旋杯式流速儀是通過測定渠道過水斷面中布置的各條測線中測點的水流速度，從而計算出過水斷面的流量。

灌區測站分為三級，其中一級測站18 個，為各管理處分水點，均布置在石津總干渠上；二級測站230 個，為各灌溉站的分水點，主要布置在干渠及分干渠上；三級測站2 300 余個，為各收益村分水點，主要布置在支渠及斗渠上，每年春灌期間一二級測站及部分三級測站均使用旋杯式流速儀進行測流。

石津灌區測流斷面的選擇，以軍干渠為例，軍干渠為T 型斷面，測流斷面應規則、平整且流速均勻，測流斷面一般設置在水閘下游100 ～150 m 平穩處，避免因上游閘門操作水流劇烈變化產生的影響，且測流斷面附近沒有影響水流的障礙物，同時要保持測流斷面與水流方向的垂直。

3 旋杯式流速儀的工作原理

旋杯式流速儀由轉子部分、接觸部分、尾翼三部分構成。轉子部分包括旋杯、旋盤、旋軸、頂針及軸套座等部分，位于儀器頭部，當水流沖擊旋杯使其轉動，通過旋盤、旋軸將轉速傳遞到接觸部分，以此來測出水流的速度；接觸部分包括偏心軸、齒輪、接觸銷、接觸絲等部件，這些稱為傳訊機構，當轉子部分的旋軸與齒輪接觸，并帶動齒輪一起旋轉，轉軸旋轉20 轉，齒輪旋轉一周，齒輪側面有4 個接觸銷，故當接觸絲與之接觸時，則旋軸每轉5 轉時響鈴1 次；尾翼位于儀器尾部，是使儀器在水流中保持平衡的的機構。

當水流接觸到旋杯時，水流的沖力會帶動旋杯轉動，水的流動速度越快，旋杯的轉動速度也越快，二者之間存在著一定的函數關系，每臺儀器有相應的檢定公式：V=Kn+C。式中V—流速(m/s)；n—旋杯轉率，等于旋杯總轉數“N”與相應的測速歷時“T”之比，n=N/T(1/S)；K—水利螺距(m)；C—儀器常熟(m/s)。

4 旋杯式流速儀的使用

4.1 每年春灌前對流速儀進行檢查，查看儀器是否損壞，檢定證書是否到期，如發現問題，必須在維修或重新檢定后使用。

4.2 每次進行測流前用嘴輕吹旋杯，查看旋杯是否轉動靈敏，有沒有卡頓或突然停止的現象，查看定頭外部是否有污物，查看頂針松緊情況，若頂針正常，則查看頂針內部是否生銹或缺少機油。如有上述問題必須修復后使用。

4.3 檢查計數器工作狀態。輕輕轉動旋杯查看信號傳輸是否正常，若出現故障，必須維修后使用。

4.4 測流前應查看水面波動情況，若出現水面波動起伏較大或天氣惡劣可暫停測流，防止出現較大誤差，待水面平穩后進行施測。

4.5 查看上游水面是否存在雜草、樹枝等漂浮物，若發現漂浮物應暫停施測，待水面平穩后重新施測。

4.6 測完每個測點時，需檢查儀器上是否纏有水草、樹枝、垃圾等雜物，如有雜物需及時進行清理，并重新對該點流速進行測量，從而保證測量準確性。

4.7 使用旋杯式流速儀的時候需要輕拿輕放，避免撞擊、跌落等情況出現，從而影響到儀器的正常工作狀態。

4.8 測流時使用測桿觀測水位要減去雍水高度，用水尺觀測水深時，若水面波動較大應加長觀測時間，確保觀測數據準確。

5 常見故障及排除方法

如旋杯式流速儀進入水中測流時發現信號時長時短或時有時無，應將儀器從水中取出，查看是否有水草等雜物纏繞旋軸，若無雜物，需檢查信號線是否連接正常，若接觸絲產生變形、過緊、扭彎，致使接觸不良，信號不穩，可用鑷子調整。若由于通電的時間過長造成接觸絲上產生燒黑或斷折的現象，可及時更換新的接觸絲。

若旋杯轉動不靈或出現跳動或突然停止的現象，首先查看旋杯外部是否有泥沙等污物，發現污物及時清理，然后查看頂針松緊情況，若頂針正常，則擰開頂針查看內部是否存在缺油的情況，如有缺油需加入儀器油。

6 維護與保養

旋杯式流速儀是一種精密的測流儀器，正確的維護和保養，可以保證測流的準確性，從而提供真實可靠的測流數據，所以需對儀器進行維護和保養，方法如下：

6.1 使用儀器前必須學習儀器的結構和拆卸方法，不了解儀器的結構及拆洗方法，不得隨意拆卸儀器，儀器進行拆卸、清洗及安裝時應嚴格按照說明書上的步驟進行。

6.2 使用儀器后需用清水進行沖洗，取下頂部配件，將儀器擦拭干凈，并放入儀器箱保存。

6.3 隨時注意保養儀器，需經常使用儀器油對旋軸尖、頂針、軸承等處進行保養。

6.4 頂針等零部件存放時應使用儀器油和黃油進行保養并在上層覆蓋棉花，避免因長時間存放導致儀器油揮發造成零部件生銹。

6.5 當灌溉期結束，儀器需要長期放置時，儀器的全部部件應在保養后穩妥放置到儀器箱中保存，并且儀器箱應放置在干燥、通風的地方，防止儀器受潮生銹，影響使用。

6.6 必須小心關閉儀器箱蓋，防止用力過猛，造成儀器損壞。

6.7 當計數器長期放置不使用時，要記得定時充電，以免造成虧電。

6.8 流速儀在正常使用一段時間以后，就需要重新檢測檢定系數，以免因檢定系數發生變化而導致測流數據產生誤差。