旋杯式流速仪在灌区的应用

张晓梦

（河北省水务中心石津灌区事务中心 河北 石家庄 050051）

旋杯式流速仪是石津灌区常用测流工具，每年春灌期间一二级测站及部分三级测站均使用旋杯式流速仪进行测流。本文主要介绍了旋杯式流速仪在石津灌区的应用、常见故障解决方法以及维护保养技术。

1 灌区基本情况

石津灌区位于河北省中南部，是河北省唯一省属灌区，主要以农业灌溉为主，兼生活、工业、生态、环境供水和水力发电的综合型灌区。灌区于1949 年6月正式开灌，灌溉水源为岗南和黄壁庄两座大型水库，两库总库容为27.8 亿m3，兴利库容12.4 亿m3，农业灌溉范围包括石家庄、衡水、邢台、辛集4 个市的14 个县(市、区)；骨干工程控制面积达4 144 km2，耕地面积435 万亩，设计灌溉面积200 万亩；主要灌溉作物为冬小麦、棉花等，多年平均农业用水量4.4亿m3，有效灌溉面积173 万亩。石津总干渠和两条干渠作为南水北调配套工程，为石家庄、衡水、沧州、邢台市的25 个县(市、区)的36 个水厂、水库等供水目标供水，设计年引水量10.5 亿m 。

石津灌区工程渠系包括总干渠、干渠、分干渠、支渠、斗渠5 级固定渠道，共计1.5 万余条，总长约1.08 万km。其中，总干渠1 条，全长约134 km；干渠6 条，长度约161km；分干渠33 条，长度约431km；骨干支渠141 条，总长度约549 km；斗渠3 321 条，总长度约2 443 km。

2 旋杯式流速仪在灌区的应用

旋杯式流速仪是适用于低流速测量的测流仪器，对于流速较低的渠道、河流等都较为适用，是石津灌区灌溉期间常用的测流工具。旋杯式流速仪是通过测定渠道过水断面中布置的各条测线中测点的水流速度，从而计算出过水断面的流量。

灌区测站分为三级，其中一级测站18 个，为各管理处分水点，均布置在石津总干渠上；二级测站230 个，为各灌溉站的分水点，主要布置在干渠及分干渠上；三级测站2 300 余个，为各收益村分水点，主要布置在支渠及斗渠上，每年春灌期间一二级测站及部分三级测站均使用旋杯式流速仪进行测流。

石津灌区测流断面的选择，以军干渠为例，军干渠为T 型断面，测流断面应规则、平整且流速均匀，测流断面一般设置在水闸下游100 ～150 m 平稳处，避免因上游闸门操作水流剧烈变化产生的影响，且测流断面附近没有影响水流的障碍物，同时要保持测流断面与水流方向的垂直。

3 旋杯式流速仪的工作原理

旋杯式流速仪由转子部分、接触部分、尾翼三部分构成。转子部分包括旋杯、旋盘、旋轴、顶针及轴套座等部分，位于仪器头部，当水流冲击旋杯使其转动，通过旋盘、旋轴将转速传递到接触部分，以此来测出水流的速度；接触部分包括偏心轴、齿轮、接触销、接触丝等部件，这些称为传讯机构，当转子部分的旋轴与齿轮接触，并带动齿轮一起旋转，转轴旋转20 转，齿轮旋转一周，齿轮侧面有4 个接触销，故当接触丝与之接触时，则旋轴每转5 转时响铃1 次；尾翼位于仪器尾部，是使仪器在水流中保持平衡的的机构。

当水流接触到旋杯时，水流的冲力会带动旋杯转动，水的流动速度越快，旋杯的转动速度也越快，二者之间存在着一定的函数关系，每台仪器有相应的检定公式：V=Kn+C。式中V—流速(m/s)；n—旋杯转率，等于旋杯总转数“N”与相应的测速历时“T”之比，n=N/T(1/S)；K—水利螺距(m)；C—仪器常熟(m/s)。

4 旋杯式流速仪的使用

4.1 每年春灌前对流速仪进行检查，查看仪器是否损坏，检定证书是否到期，如发现问题，必须在维修或重新检定后使用。

4.2 每次进行测流前用嘴轻吹旋杯，查看旋杯是否转动灵敏，有没有卡顿或突然停止的现象，查看定头外部是否有污物，查看顶针松紧情况，若顶针正常，则查看顶针内部是否生锈或缺少机油。如有上述问题必须修复后使用。

4.3 检查计数器工作状态。轻轻转动旋杯查看信号传输是否正常，若出现故障，必须维修后使用。

4.4 测流前应查看水面波动情况，若出现水面波动起伏较大或天气恶劣可暂停测流，防止出现较大误差，待水面平稳后进行施测。

4.5 查看上游水面是否存在杂草、树枝等漂浮物，若发现漂浮物应暂停施测，待水面平稳后重新施测。

4.6 测完每个测点时，需检查仪器上是否缠有水草、树枝、垃圾等杂物，如有杂物需及时进行清理，并重新对该点流速进行测量，从而保证测量准确性。

4.7 使用旋杯式流速仪的时候需要轻拿轻放，避免撞击、跌落等情况出现，从而影响到仪器的正常工作状态。

4.8 测流时使用测杆观测水位要减去雍水高度，用水尺观测水深时，若水面波动较大应加长观测时间，确保观测数据准确。

5 常见故障及排除方法

如旋杯式流速仪进入水中测流时发现信号时长时短或时有时无，应将仪器从水中取出，查看是否有水草等杂物缠绕旋轴，若无杂物，需检查信号线是否连接正常，若接触丝产生变形、过紧、扭弯，致使接触不良，信号不稳，可用镊子调整。若由于通电的时间过长造成接触丝上产生烧黑或断折的现象，可及时更换新的接触丝。

若旋杯转动不灵或出现跳动或突然停止的现象，首先查看旋杯外部是否有泥沙等污物，发现污物及时清理，然后查看顶针松紧情况，若顶针正常，则拧开顶针查看内部是否存在缺油的情况，如有缺油需加入仪器油。

6 维护与保养

旋杯式流速仪是一种精密的测流仪器，正确的维护和保养，可以保证测流的准确性，从而提供真实可靠的测流数据，所以需对仪器进行维护和保养，方法如下：

6.1 使用仪器前必须学习仪器的结构和拆卸方法，不了解仪器的结构及拆洗方法，不得随意拆卸仪器，仪器进行拆卸、清洗及安装时应严格按照说明书上的步骤进行。

6.2 使用仪器后需用清水进行冲洗，取下顶部配件，将仪器擦拭干净，并放入仪器箱保存。

6.3 随时注意保养仪器，需经常使用仪器油对旋轴尖、顶针、轴承等处进行保养。

6.4 顶针等零部件存放时应使用仪器油和黄油进行保养并在上层覆盖棉花，避免因长时间存放导致仪器油挥发造成零部件生锈。

6.5 当灌溉期结束，仪器需要长期放置时，仪器的全部部件应在保养后稳妥放置到仪器箱中保存，并且仪器箱应放置在干燥、通风的地方，防止仪器受潮生锈，影响使用。

6.6 必须小心关闭仪器箱盖，防止用力过猛，造成仪器损坏。

6.7 当计数器长期放置不使用时，要记得定时充电，以免造成亏电。

6.8 流速仪在正常使用一段时间以后，就需要重新检测检定系数，以免因检定系数发生变化而导致测流数据产生误差。