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摘要：近年来，我国的水文测量工作有了很大进展，水文测量在防汛抗旱过程中起到了十分重要的作用，近年来，转子式流速仪的配备的数量出现了井喷式的发展，但是在实际使用中存在一定的误区。论文主要针对不同类型的流速仪的性能和测流的区域性差别进行了分析，提出了在测流过程中搭配流速仪的方法。
关键词：转子式流速仪；维修保养；使用环境；搭配使用
引言
转子式流速仪必须经过实验室检定后才能使用，其检定技术、方法在不断发展，但基本原理没有变化，国内外都在直线静水水槽中进行检定。在发展过程中形成的国内外具体检定方法、要求有所不同。本文叙述了目前国内外转子式流速仪检定标准、实际应用方法规定的一些差别，以及国内检定方法中一些可改进之处。
1转子式流速仪的工作原理及数据分析处理
当水流作用到流速测量仪器的感应部件旋浆时，旋浆即产生旋转运动，水流越快，旋浆转动越快，转子式流速仪的转速和水流速度有一定的关系，即V=f（n）。转子式流速仪检定时，根据采集到的流速仪转数n和水流速度V数据，建立一个数学模型确定转数n和水流速度V之间的关系。根据水利部颁布《直线明槽中转子式流速仪的检定方法》标准，在处理数据时，可分为低速和中高速两部分。低速和中高速两部分之间的交点称为临界点，临界点以下为低速部分，以上为中高速部分。一般低速部分为曲线，中高速部分为直线，两部分在临界点相交。流速仪的计量检测主要是率定常数K和C值，并绘制流速与转速关系图，为此中南水文仪器设备检测中心开发了流速仪检测数据分析管理系统，转子式流速仪检定流速与转速曲线拟合是针对本系统数据专业特点构造的应用模型。
2转子式流速仪的维修养护
①在转子式流速仪使用之前，必须确保仪器不存在污损、旋转灵活、接触丝与信号活动正常以及任何零件都未变形。在使用过程中移动仪器时要避免过分撞击和震动，要确定流速仪零件螺丝旋紧，避免测速途中仪器掉落水中。使用过后要保证仪器的干净、无水渍，并按仪器使用说明书规定的方法拆洗干净，并加仪器润滑油，以避免仪器后期生锈。长期储藏备用的流速仪，易锈部件应涂黄油保护。流速仪装入仪器箱内时，转子部分应悬空搁置。②转子式流速仪在使用过程中要注意进行定期测试和养护。常用流速仪应在实际使用50~80h时应比测一次，日常比测中，如果比测条件差在5%以内，比测结果偏差保持在3%以内、系统偏差在±1%之间的流速仪属于正常，可继续用于实际测量。通常是两年以内，就要进行检定。
3转子式流速仪流速与转速关系数学模型的建立
本文探讨根据以上基本原则，构建合适的机械式转子流速仪流速与转速（V～n）之间的数学关系方程式数学模型，绘制临界点上下的V～n曲线关系。在转子的旋浆通道里，从旋浆叶片流出的水流，有着特定的流速大小和方向，水流从天然流体进入转子旋浆叶片后，遇到转子叶片组成的空间流道约束，水流点会改变原有的运动状态，转子旋浆叶片给予水流质点一定的作用力，改变水流质点运动的状态，而水流质点改变状态的同时，也给转子旋浆叶片同样的反作用力，从而使转子旋浆叶片得到旋转的动能。按动量守恒定律，流动的水体和转子旋浆叶片的流道相互作用的动量变化，等于该水体作用在叶片上的冲量。要推动转子旋浆叶片的转动，只有水流圆周切线方向的动能变化产生的作用力。而流速仪检定车在有效检测段是匀速行驶，理论上转子旋浆叶片的转速是稳定的，所以水流质点对转子旋浆叶片的圆周切线方向的推力即为叶片克服旋转的阻力。
4使用环境
中国水文地理条件地域差异较大，不同区域的水文特点可以说是完全不同的。①东北地区降水时段比较集中，汛期分为主汛期（6~10月份）和凌汛期（12月份至来年3月份），水文监测主要为河流汇入水库过程中的流量监测和凌汛对河道的影响，特点是平原区水库库容量较小，易造成水库水位的陡涨陡落，对库区周围产生危害；②华北及华东地区降水量偏少，全年只有主汛期（6~10月份）为主要的水文监测时段，观测重点为河流中流量对于所经过的人口或产业密集区域的影响，特点是瞬时流量极大，过程较短，容易产生较大的危害；③华南及西南地区汛期分为梅雨汛期（3~4月份）和主汛期（6~10月份），梅雨汛期降雨量不大，但是持续时间长，容易造成城市内涝，水文监测的重点为城市区域降水与排水之间的关系，预防内涝的产生，主汛期降雨量巨大，经常出现24小时降雨超150mm的降雨过程，且区域广大，河网密集，多条支流同时产生的洪峰流量容易同时作用产生较大洪峰，对沿河区域产生较大影响。④西北及内蒙、新疆、西藏区域，水资源较为匮乏，不存在汛期的时间段，降水时段短，降雨量不大，主要集中在水资源的有效控制上，河流的流速都不大。
5传讯感测机件调整要点
流速仪在检定前或使用过程中需要更换传讯感测机构配件时，应注意检查流速仪信号长度，则应调整信号传讯感测机构配件，调整要点如下。（1）LS25－1型流速仪。要求接触丝和齿轮上的接触销表面光洁，呈银白色，无锈蚀，无磨损。接触丝应平直不弯曲，工作高度h≈0．4mm，处于最高位置时应与旋桨轴平行。接触丝处于悬空位置时应略向下倾斜，且不接触齿轮侧面的绝缘轮。（2）LS68型流速仪。要求接触丝和齿轮上的4个棱角表面光洁，接触丝呈银白色，棱角呈亮铜色，无锈蚀，无磨损。4个棱角与接触丝的接触面宽度相等，为0．3～0．5mm。接触丝应平直，工作高度h≈0．4mm。接触丝处于最高位置时应与旋轴垂直。接触丝处于悬空位置时，应略向下倾斜。（3）LS78型流速仪。要求对磁钢和干簧管进行选配，使其信号长度为2杯。必要时可将小弹簧由接触顶盖改为接触传讯座，通过改变小弹簧的位置来调整干簧管内两个导电簧触点与磁钢的相对位置，使其信号长度符合要求。小弹簧应与干簧管一端的铜顶头焊接在一起，避免虚接造成信号不稳定。建议选用导电簧触点位置不在干簧管中间的特殊干簧管，可采用颠倒安装干簧管的方法来改变导电簧触点与磁钢的相对位置，使其信号长度符合要求。
6转子式流速仪流速与转速关系处理实例
中南水文仪器检测中心建有转子式流速仪检定水槽，满足多种型号的转子式流速仪检定工作。在以前的流速仪检定时，低速曲线部分的流速和转速关系全部采用坐标纸和曲线板手工拟合的方法，效率低且精度差。根据麦夸特算法公式，中心采用VS2005编程软件实现了转子式流速仪低速曲线部分的自动拟合，自动拟合软件从2018年10月投入使用以来，到目前为止共检测转子式流速仪500余架次，涉及到的型号2种，其拟合结果基本满意，大大提高了检测效率。
结语
综上所述，转子流速仪是明渠流量测量中最基本的流速测量仪器，其它流速流量仪器都以它作为野外比测基准。从计量要求考虑，转子式流速仪在静水槽中的检定具有国内国际标准依据，也编制了计量检定规程，检定设备基本符合计量溯源要求，转子式流速仪可以成为流速流量计量仪器。流量计量对水资源监控极为重要，转子式流速仪的检定方法、检定结果、检定误差对流量监控准确性的影响很大。
参考文献：
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［2］张石娃，杜军，司风林．LS25-1A型与LS25-1型流速仪对比试验［J］．气象水文海洋仪器，2004（02）．
［3］张石娃，杜军，刘志宏．最小二乘法在转子流速仪检定中的应用探讨［J］．气象水文海洋仪器，2003（04）．