南昌工程水電站與水力機(jī)械

1、A、水輪機(jī)的主要類型一反擊式水輪機(jī) ： 利用水流的勢(shì)能和動(dòng)能做功的水輪機(jī) 特征：轉(zhuǎn)輪的葉片為空間扭曲面，流過(guò)轉(zhuǎn)輪的水流是連續(xù)的，而且在同一時(shí)間內(nèi)，所有轉(zhuǎn)輪葉片之間的流道都有水流通過(guò)，水流充滿轉(zhuǎn)輪室。1.混流式：中、高水頭（30-700m） 水流徑入軸出 穩(wěn)定，效率高（最大可達(dá)94%），高水頭低流量。三峽、龍羊峽、劉家峽。2.軸流式：中、低水頭 (3 - 80m) 水流軸入軸出(始終平行于主軸) （分 定槳式 和 轉(zhuǎn)槳式） 低水頭、高流量 。 軸流定漿式：(3-50m)葉片不能隨工況的變化而轉(zhuǎn)動(dòng)。高效率區(qū)較小，適用于水頭變化不大的小型電站。 軸流轉(zhuǎn)漿式：(3-80m)葉片能隨工況的變化而轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)

2、行雙重調(diào)節(jié)（導(dǎo)葉開度、葉片角度)。適用于大型水電站。3.斜流式：中向高水頭發(fā)展（40-200m）水流斜進(jìn)。 轉(zhuǎn)輪葉片隨工況變化而轉(zhuǎn)動(dòng)， 效率高。 (8-12片) 密云水庫(kù)。4.貫流式：低、超低水頭 （ H<20m）， 水流由管道進(jìn)口到尾水管出口都是軸向的 ， 水輪機(jī)的主軸裝置成水平或傾斜 不設(shè)蝸殼,水流直貫轉(zhuǎn)輪,適用小型河床電站 分全貫流式和半貫流式。半貫流式又分：燈泡式、軸伸式、豎井式。 燈泡式貫流式：發(fā)電機(jī)組安裝在密閉的燈泡體內(nèi)，使用較廣泛，機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊，流道形狀平直，水力效率高。 軸伸式貫流式：發(fā)電機(jī)安裝在外面，水輪機(jī)軸伸出到尾水管外面。水頭低、效率低、小型水電站。 豎井式貫流式：

3、發(fā)電機(jī)安裝在豎井內(nèi)。 水頭低、效率低、小型水電站。二 沖擊式水輪機(jī) （水斗式、斜擊式、雙擊式） ：利用水流的動(dòng)能來(lái)做功的水輪機(jī) 特征：由噴管和轉(zhuǎn)輪組成。 1.水斗式: 特點(diǎn)是由噴嘴出來(lái)的射流沿圓周切線方向沖擊轉(zhuǎn)輪上的水斗作功。 (100-2000m) 效率高、常用 分 臥軸（中、小型） 和 立軸（大型） 兩種， 湖北天湖水電站。 2.斜擊式：由噴嘴出來(lái)的射流沿圓周斜向沖擊轉(zhuǎn)輪上的水斗。(約為22.5，25-300m)效率低、小型水電站 3.雙擊式：水流兩次沖擊轉(zhuǎn)輪。 （5-80m ） 構(gòu)造簡(jiǎn)單 ，效率低 ， 小型電站三、類型代號(hào)反擊式：混流式 HL 中、高（30-700m）徑入軸出 穩(wěn)定，效率

4、高，高水頭低流量：三峽、龍羊峽、劉家峽軸流式 定槳 ZD 中、低 (3-50m) 軸入軸出 ,低水頭高流量、葉片不可轉(zhuǎn)，高效率區(qū)較小，小型水電站 轉(zhuǎn)槳 ZZ 中、低 (3-80m) 軸入軸出 ,低水頭高流量（雙調(diào)）葉片可轉(zhuǎn)（4-8片）：大型、湖北葛洲壩 斜流式 XL 中向高（40-200m） 斜進(jìn)、效率高、葉片可轉(zhuǎn)，（8-12片）： 密云水電站 貫流式：全貫流式 GD 半貫流式 GZ （ 燈泡式 P 、軸伸式 Z 、豎井式 S ）沖擊式：水斗式 CJ（切擊式）(100-2000m) 效率高、常用 。分臥軸（中小型）和立軸（大型）兩種，湖北天湖水電站。 斜擊式 XJ (約為22.5，25-300

5、m) 效率低 ， 小型電站 雙擊式 SJ （5-80m ）效率低 ， 小型電站B、水輪機(jī)的基本構(gòu)造1.反擊式水輪的四大部件，各部件的重要零件及其作用。進(jìn)水部件-蝸 殼、座環(huán)：將水流引入轉(zhuǎn)輪前的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)并形成一定的旋轉(zhuǎn)量導(dǎo)水部件-導(dǎo) 葉 作用：引水流進(jìn)入轉(zhuǎn)輪，改變導(dǎo)葉開度來(lái)改變流量調(diào)整出力，還用來(lái)截?cái)嗨?檢修 調(diào)相運(yùn)行 開停機(jī)。核心部件-轉(zhuǎn) 輪 作用：將水流能量轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機(jī)械能。出水部件-尾水管 作用：排水至下游、回收轉(zhuǎn)輪出口水流中的剩余能量。2.沖擊式水輪機(jī)的主要部件 ： 噴管，轉(zhuǎn)輪，折流器，機(jī)殼，射流制動(dòng)器等組成。3座環(huán)包括：上冠 、葉片（14-19片） 、下環(huán)。4水輪機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，用橡皮

6、條密封間隙。C、水輪機(jī)的型號(hào)及標(biāo)稱直徑1. HL240 LJ 410 混流式水輪機(jī)，型號(hào)240（比轉(zhuǎn)速)，立軸，金屬蝸殼，轉(zhuǎn)輪直徑為410cm ZZ440 LH 430 軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)，型號(hào)440，立軸，混凝土蝸殼，轉(zhuǎn)輪直徑430cm 2. GZ440WP750：表示貫流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)，轉(zhuǎn)輪型號(hào)440，臥軸，燈泡式機(jī)組，轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑750cm。 SJ40W50/40：表示雙擊式水輪機(jī)， 轉(zhuǎn)輪型號(hào)40，臥軸布置，轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑50cm，轉(zhuǎn)輪軸向長(zhǎng)度40cm。 XLNLJ300 ：表示斜流可逆式水泵水輪機(jī)，轉(zhuǎn)輪型號(hào)200，立軸布置，金屬蝸殼，轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑300cm。 2CJ30W 120/2

7、5;10 轉(zhuǎn)輪型號(hào)為20，水斗式水輪機(jī)，臥軸，一根軸上裝設(shè)兩個(gè)轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪直徑為120cm, 每個(gè)轉(zhuǎn)輪兩個(gè)噴嘴，設(shè)計(jì)射流直徑為10cm。3.說(shuō)出ZD600LH600中 軸流定槳式水輪機(jī)，比轉(zhuǎn)速600，立軸，混凝土蝸殼，轉(zhuǎn)輪直徑為600cm。說(shuō)出HL240LJ550中 混流式水輪機(jī)， 比轉(zhuǎn)速240，立軸，金屬蝸殼， 轉(zhuǎn)輪直徑為550cm。說(shuō)出ZZ560LH1130中 軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)，比轉(zhuǎn)速560，立軸，混凝土蝸殼，轉(zhuǎn)輪直徑為1130cm。D、水輪機(jī)的效率及最優(yōu)工況 1.水輪機(jī)的總效率是由：水力效率 、流量效率、機(jī)械效率組成 =HVm2. 水力損失及水力效率 H 水力損失：蝸殼、導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪、尾水管

8、 沿程損失 旋渦、 脫流、 撞擊 局部損失 3. 流量損失及流量效率（容積效率） V 水流通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)部分與非轉(zhuǎn)動(dòng)部分間隙直流入尾水管的流量為q，此部分流量不經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)輪作功，稱漏損。4. 機(jī)械損失和機(jī)械效率 m5.提高效率的有效方法是減小水頭損失、流量損失、機(jī)械摩擦。6.水輪機(jī)的最優(yōu)工況的定義： 水輪機(jī)的最優(yōu)工況是指效率最高的工況。 (一般情況下，對(duì)起主要作用的是水力損失，流量損失和機(jī)械損失相對(duì)較小，且基本不變，在水力損失中撞擊和渦流損失最大 )。（無(wú)撞擊無(wú)渦流損失的水輪機(jī)工況，效率最高）E、水輪機(jī)的吸出高： G、水輪機(jī)的安裝高程1）水輪機(jī)的安裝高程是水電站非常重要的一個(gè)特征高程，在進(jìn)行水電站廠房設(shè)

9、計(jì)時(shí)，該高程是計(jì)算水電站廠房其他高程的基準(zhǔn)值。對(duì)于不同型式和不同裝置方式的水輪機(jī)，它們的安裝高程在工程上也都分別作了規(guī)定：對(duì)軸立反擊式水輪機(jī)是指導(dǎo)葉中心高程；對(duì)臥軸混流式水輪機(jī)和貫流式水輪機(jī)是指主軸中心線高程。 2）在確定了吸出高Hs（理論上，指輪葉壓力最低點(diǎn)到下游水位的垂直高度）以后，按下列公式計(jì)算水輪機(jī)安裝高程Za ：立軸混流式水輪機(jī):立軸軸流式水輪機(jī)：臥軸混流式和貫流式水輪機(jī)：3）確定安裝高程的目的：選擇合理的安裝高程，既充分利用轉(zhuǎn)輪出口的能量，又使之氣蝕性能好。4）安裝高程的原則： 保證在Zdmax 條件下，轉(zhuǎn)輪不淹沒(méi) 留有適當(dāng)?shù)陌踩珒?chǔ)備 同時(shí)考慮布置要求5)沖擊式水輪機(jī)是否需要根據(jù)吸

10、出高度Hs確定安裝高程？- 答: 不需要。H、水輪機(jī)汽蝕 產(chǎn)生的重要原因：流速、壓力防護(hù)措施從此入手1）汽蝕現(xiàn)象：表面粗糙無(wú)光澤-麻點(diǎn)，蜂窩狀-破壞 ; 引起機(jī)組強(qiáng)烈震動(dòng)-共振-運(yùn)行不穩(wěn)定2）汽蝕定義-汽泡在潰滅過(guò)程中，由于汽泡中心壓力發(fā)生周期性變化，使周圍的水流質(zhì)點(diǎn)發(fā)生巨大的反復(fù)沖擊， 對(duì)水輪機(jī)過(guò)流金屬表面產(chǎn)生機(jī)械剝蝕和化學(xué)腐蝕破壞的現(xiàn)象，稱水輪機(jī)的汽蝕。 3）汽蝕類型：翼形(葉片)汽蝕(主要汽蝕類型)：由于水輪機(jī)的翼形設(shè)計(jì)不合理或者水輪機(jī)的安裝高程不合適，形成絕對(duì)值較大的負(fù)壓，當(dāng)背面的負(fù)壓降低到汽化壓力以下時(shí)，便產(chǎn)生了汽蝕。是反擊式水輪機(jī)的主要汽蝕形式。還有當(dāng)水輪機(jī)偏離最優(yōu)工況運(yùn)行時(shí)，混流

11、式水輪機(jī)因入流沖角太大，造成脫流，在葉片頭部也會(huì)發(fā)生汽蝕。 破壞降低效率，甚至斷流間隙汽蝕：當(dāng)水流通過(guò)間隙和較小的通道時(shí)，局部流速增大，壓力降低而產(chǎn)生的汽蝕。空腔汽蝕：非最優(yōu)工況時(shí)，尾水管中形成一種對(duì)稱真汽渦帶，在尾水管進(jìn)口處產(chǎn)生汽蝕破壞，可能造成尾水管振動(dòng)（噪音）局部汽蝕： 過(guò)流表面在某些地方凹凸不平，誘發(fā)水流出現(xiàn)旋渦、脫流而產(chǎn)生汽蝕。4）防止汽蝕的措施;(流速和壓力是產(chǎn)生汽蝕最重要的兩個(gè)原因，因此要控制流速和壓力的急劇變化。) 設(shè)計(jì)制造方面： 合理選葉型 工程措施：合理選擇安裝高程，防沙、排沙。 運(yùn)行方面：避開低負(fù)荷、低水頭運(yùn)行，合理調(diào)度，必要時(shí)向尾水管補(bǔ)氣。 5）汽蝕會(huì)引起的后果-1.發(fā)

12、生振動(dòng)和噪音 2.影響水輪機(jī)的效率和出力 3.影響水輪機(jī)的壽命6）對(duì)于水輪機(jī)的不同工況汽蝕系數(shù)是不是一個(gè)確定的值?為什么? 不是一個(gè)確定的值，因?yàn)槠g系數(shù)與k點(diǎn)的相對(duì)速度，轉(zhuǎn)輪出口速度有關(guān)，不同的工況下這兩個(gè)數(shù)是不同的。7)汽蝕系數(shù)的定義： 為確切地反應(yīng)水輪機(jī)的汽蝕特性并便于在不同工況之間和不同水輪機(jī)之間進(jìn)行汽蝕性能的比較，將真空動(dòng)力值除以水輪機(jī)工作水頭H，用一無(wú)因次的相對(duì)系數(shù)來(lái)表示，即 ，稱為水輪機(jī)的汽蝕系數(shù)。性質(zhì)： 為一無(wú)因次的相對(duì)系數(shù)， 當(dāng)K點(diǎn)的相對(duì)速度Wk越大，轉(zhuǎn)輪出口速度V2愈大，則汽蝕系數(shù)值愈大， 尾水管的動(dòng)能恢復(fù)系數(shù)愈大，值亦愈大， 幾何相似的水輪機(jī)，在相似工況下，其值亦是相同的

13、。I、 水輪機(jī)的相似原理及特性曲線1.水輪機(jī)的運(yùn)行參數(shù)：水頭H ，流量Q,轉(zhuǎn)數(shù)n，出力N，效率，汽蝕系數(shù)；及參數(shù)之間的關(guān)系，稱為特性。2.水輪機(jī)的相似條件有哪些?具體是指什么而言? （幾何、運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力) 答：水輪機(jī)的相似條件有幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似。 幾何相似：指原型水輪機(jī)和模型水輪機(jī)過(guò)流通道的所有對(duì)應(yīng)角相等，對(duì)應(yīng)尺寸成比例。 運(yùn)動(dòng)相似：指同一輪系的水輪機(jī)，水流在過(guò)流部分同一個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的速度三角形相似， 也就是說(shuō)，對(duì)應(yīng)點(diǎn)上同名速度的方向相同，速度大小成比例。 動(dòng)力相似：指原型水輪機(jī)和模型水輪機(jī)過(guò)流部件對(duì)應(yīng)點(diǎn)作用的同名力方向相同，大小對(duì)應(yīng)成比3.比轉(zhuǎn)數(shù) : 水輪機(jī)特性的的綜合性參數(shù)。一個(gè)與水

14、輪機(jī)直徑無(wú)關(guān)的常數(shù)。4.同一個(gè)系列的水輪機(jī)是指什么而言的-指具有相同的比轉(zhuǎn)速。5.不同比轉(zhuǎn)速的水輪機(jī)之間的差異主要是什么? 答：水輪機(jī)的比轉(zhuǎn)速不同，其過(guò)流通道的幾何形狀也隨之發(fā)生變化，比轉(zhuǎn)速越高，水輪機(jī)過(guò)流能力越大，導(dǎo)葉的相對(duì)高度也越大，要求轉(zhuǎn)輪的過(guò)流通道越開闊，則轉(zhuǎn)輪的葉片數(shù)目就越少。另外，由于空蝕系數(shù)隨著比轉(zhuǎn)速的增大而增大，為了減小轉(zhuǎn)輪出口流速以降低空蝕系數(shù)，對(duì)混流式水輪機(jī)則相對(duì)應(yīng)的是水輪機(jī)的直徑比增大，對(duì)軸流式水輪機(jī)則相應(yīng)使輪轂比減小。7簡(jiǎn)述水輪機(jī)基本方程式的物理意義? 答：水輪機(jī)基本方程式是反映水能轉(zhuǎn)變?yōu)樗啓C(jī)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的一個(gè)能量平衡方程式，從理論上揭示了水輪機(jī)利用水能作功的原理。

15、水流通過(guò)水輪機(jī)時(shí)，水流和轉(zhuǎn)輪葉片相互作用，轉(zhuǎn)輪的葉片迫使水流動(dòng)量矩發(fā)生變化，水流在其動(dòng)量矩改變的同時(shí)，以反作用力作用于葉片，是轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的力矩。8、水輪機(jī)的安裝高程是指什么而言? 答：水輪機(jī)的安裝高程是水電站非常重要的一個(gè)特征高程，在進(jìn)行水電站廠房設(shè)計(jì)時(shí)，該高程是計(jì)算水電站廠房其他高程的基準(zhǔn)值。對(duì)于不同型式和不同裝置方式的水輪機(jī)，它們的安裝高程在工程上也都分別作了規(guī)定：對(duì)軸立反擊式水輪機(jī)是指導(dǎo)葉中心高程；對(duì)臥軸混流式水輪機(jī)和貫流式水輪機(jī)是指主軸中心線高程。G尾水管原理： 作用：（1）將水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的水流順暢排向下游的尾水池。 （2）回收轉(zhuǎn)輪出口水流的剩余能量。 分類：直錐形小 型水輪機(jī) 鋼板

16、彎錐形小 型水輪機(jī) 臥軸 混流水力損失大 彎肘形大中型水輪機(jī)分三部分：進(jìn)口直錐段；肘管；出口擴(kuò)散段。1、簡(jiǎn)述你對(duì)導(dǎo)出水輪機(jī)單位轉(zhuǎn)速和單位流量意義的認(rèn)識(shí). 答：如果原型水輪機(jī)和模型水輪機(jī)的單位參數(shù)（單位轉(zhuǎn)速和單位流量）相等，則原型水輪機(jī)和模型水輪機(jī)工況就相似。2、為什么在混流式水輪機(jī)的主要綜合特性曲線中要有出力限制線? 答：出力限制線是為保證水輪機(jī)能夠穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行而限制水輪機(jī)工作范圍的一條線。水輪機(jī)的正常工作范圍是在該曲線的左側(cè)。3.水輪機(jī)工況相似是指什么而言?要滿足什么樣的條件? 答：我們把水輪機(jī)的運(yùn)動(dòng)相似的工況稱為水輪機(jī)的相似工況。 要滿足水輪機(jī)的相似律，即流量相似律、轉(zhuǎn)速相似律和出力相

17、似律。4、為什么混流式水輪機(jī)的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)要選在5%（或3%）出力限制線上（或附近） 因?yàn)樵O(shè)計(jì)工況點(diǎn)以后，隨著流量的增加，機(jī)組出反而減小；流量再增加，出力再減小，形成惡性循環(huán)，直到使機(jī)組的運(yùn)行遭到破壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)拖垮整個(gè)電網(wǎng)。因此，為了避免這種情況發(fā)生，便采用了限制水輪機(jī)出力的方法。 5、混流式水輪機(jī)的主要綜合特性曲線都由哪些曲線組成? 混流式水輪機(jī)的主要特征曲線有等開度線、等效率線、等汽蝕系數(shù)線和5%出力限制線。6、軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)的主要綜合特性曲線都由那些曲線組成? 軸流式槳式水輪機(jī)的主要特征曲線有等開度線、等效率線、等空蝕系數(shù)線和等轉(zhuǎn)角線。7.反擊式水輪機(jī)和沖擊式水輪的分類原則是什么? 反擊

18、式水輪機(jī)是主要利用水流的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的水輪機(jī)。沖擊式水輪機(jī)是將水流的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的水輪機(jī)。8.反擊式水輪機(jī)和沖擊式水輪機(jī)的分類特點(diǎn)是什么？其主要類型各有哪些？ 反擊式水輪機(jī)根據(jù)水流流經(jīng)轉(zhuǎn)輪的方式不同，可分為軸流式、混流式、斜流式和貫流式四種類型的水輪機(jī)。 按射流是否在轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)，沖擊式水輪機(jī)可分為水斗式水輪機(jī)、斜擊式水輪機(jī)和雙擊式水輪機(jī)三種不同類型。9.反擊式水輪機(jī)和沖擊式水輪機(jī)在工作時(shí)水流和轉(zhuǎn)輪相互作用有什么不同? 反擊式水輪機(jī)的特點(diǎn)是水流在壓力流的狀態(tài)下流經(jīng)轉(zhuǎn)輪，而且水流充滿整個(gè)過(guò)水流道。沖擊式水輪機(jī)是指通過(guò)噴嘴將水流能量全部轉(zhuǎn)換成高速射流的動(dòng)能，沖擊安裝在轉(zhuǎn)輪外周轉(zhuǎn)盤上的部

19、分勺斗使轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將水能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的水輪機(jī)。10.對(duì)于不同類型的電站，設(shè)計(jì)水頭的大致范圍如何確定? 壩式水電站的水頭一般為中、高水頭，目前最大水頭已接近300米。 河床式水電站的水頭一般低于30-40米。 引水式水電站可以集中很高的落差，目前最大水頭已達(dá)2000米以上，但發(fā)電引用流量一般比較小。11.水輪機(jī)的水頭范圍-應(yīng)涵蓋水電站的水頭范圍。 水電站的裝機(jī)容量-裝機(jī)容量是指水電站內(nèi)全部機(jī)組額定出力的總和。12.為什么水輪機(jī)在最優(yōu)工況工作時(shí)效率較高? 答 :因?yàn)樵谧顑?yōu)工作時(shí)進(jìn)、出口獲得最佳的水流條件，水輪機(jī)的損失最小，水輪機(jī)的效率最高。13.速度三角形中各是什么速度?分量Vm和Vu各表示什

20、么含義?為什么要引入速度三角形? 水輪機(jī)速度三角形包括相對(duì)速度、牽連速度和絕對(duì)速度。在圓柱坐標(biāo)系中，Vm是軸面速度。對(duì)轉(zhuǎn)輪中的整個(gè)流體而言，Vu反映了流體的旋轉(zhuǎn)程度。因?yàn)樗髻|(zhì)點(diǎn)進(jìn)入轉(zhuǎn)輪后，一方面沿葉片運(yùn)動(dòng)，另一方面又隨著轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，是一種復(fù)合運(yùn)動(dòng)。引入速度三角形后，對(duì)實(shí)際水電站水輪機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行分析時(shí)更方便。14.、尾水管中動(dòng)力真空和靜力真空是如何形成的? 答 ：在設(shè)置尾水管后，轉(zhuǎn)輪出口形成了壓力降低，即出現(xiàn)了真空現(xiàn)象，此真空值由兩部分組成：一部分由落差H2形成，稱為靜力真空，H2也稱為吸出高，可用專門的符號(hào)Hs表示；另一部分則由尾水管進(jìn)、出口動(dòng)能差并扣除水頭損失形成，稱為動(dòng)力真空，

21、它是通過(guò)圓錐形尾水管對(duì)水流的擴(kuò)散作用而形成的。15.水輪機(jī)吸出高Hs的上下起算點(diǎn)如何確定？對(duì)立軸混流式水輪機(jī)，Hs是從導(dǎo)葉下部底環(huán)上平面到下游水面的垂直高度。對(duì)臥軸混流式和貫流式水輪機(jī)，Hs是從轉(zhuǎn)輪葉片最高點(diǎn)到下游水面的垂直高度。對(duì)立軸軸流式水輪機(jī)，Hs是從轉(zhuǎn)輪葉片軸線到下游水面的垂直高度。16.在確定水輪機(jī)吸出高時(shí)如何考慮下游尾水位高程? 答： 當(dāng)計(jì)算得到的Hs為負(fù)值時(shí)，說(shuō)明需要將規(guī)定的水輪機(jī)位置裝置在下游水面以下，使轉(zhuǎn)輪出口處不再出現(xiàn)靜力真空而產(chǎn)生正壓，以抵消由于過(guò)大的動(dòng)力真空而使水輪機(jī)發(fā)生嚴(yán)重的空蝕。17.引起水輪機(jī)效率降低的原因有哪些？最主要的是什么？ 引起水輪機(jī)能量損失的表現(xiàn)形式有三

22、種：水力損失、容積損失和機(jī)械損失。水輪機(jī)的水力損失主要包括進(jìn)口撞擊損失、摩擦阻力損失和出口動(dòng)能損失。無(wú)論何種形式的損失，均是水流能量的損失，最終都影響水輪機(jī)的效率。最主要的水力損失。第一章 緒論1.水力發(fā)電的幾個(gè)要素： N 水電站裝機(jī)容量或水輪機(jī)的功率 Q 通過(guò)水輪機(jī)的流量 H 水輪機(jī)的水頭 水輪機(jī)的效率2.水力發(fā)電特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)： 不耗燃料，成本低廉 水火互濟(jì)，調(diào)峰靈活 綜合利用，多方得益 取之不盡，用之不竭 環(huán)境優(yōu)美，能源潔凈 缺點(diǎn)： 受自然條件限制； 一次性投資大，移民多，工期長(zhǎng)； 事故后果嚴(yán)重； 大型工程對(duì)環(huán)境、生態(tài)影響較大。 3水電站的類型 ： 按河段落差水頭的方式分為三類： 1)壩式

23、水電站 2)引水式水電站 3)混合式水電站（抽水蓄能電站、潮汐電站）按調(diào)節(jié)能力分成： 1)無(wú)調(diào)節(jié)水電站 2) 有調(diào)節(jié)水電站按水電站的組成建筑物及特征分為： 壩式 河床式 引水式電站4、 壩式水電站其特點(diǎn)：水頭取決于壩高。 引用流量較大，電站的規(guī)模也大，水能利用較充分，綜合利用效益高。投資大，工期長(zhǎng)。 適用：河道坡降較緩，流量較大，并有筑壩建庫(kù)的條件。5、河床式電站特點(diǎn) ：一般修建在河道中下游河道縱坡平緩的河段上，為避免大量淹沒(méi)，建低壩或閘。 適用水頭：大中型：25米以下，小型：810米以下。 廠房和擋水壩并排建在河床中，共同擋水，故廠房也有抗滑穩(wěn)定問(wèn)題； 廠房高度取決于水頭的高低。 引用流量大

24、、水頭低。 注：廠房本身起擋水作用是河床式電站的主要特征。6、引水式水電站特點(diǎn)：用引水道集中水頭的電站稱為引水式水電站 水頭相對(duì)較高，目前最大水頭已達(dá)2000米以上。 引用流量較小，沒(méi)有水庫(kù)調(diào)節(jié)徑流，水量利用率較低，綜合利用價(jià)值較差。 電站庫(kù)容很小，基本無(wú)水庫(kù)淹沒(méi)損失，工程量較小，單位造價(jià)較低。 適用條件：適合河道坡降較陡，流量較小的山區(qū)性河段。7.水電站建筑物的組成:擋水建筑物 、 引水建筑物 、 調(diào)水建筑物 、 發(fā)電建筑物8.潮汐電站使用的機(jī)組 貫流式水輪機(jī) 9.抽水蓄能電站： 1）抽水蓄能 ：系統(tǒng)負(fù)荷低時(shí)，利用系統(tǒng)多余的電能帶動(dòng)泵站機(jī)組將下庫(kù)的水抽到上庫(kù)(電動(dòng)機(jī)+水泵)， 以水的勢(shì)能形式

25、貯存起來(lái)； 放水發(fā)電：系統(tǒng)負(fù)荷高時(shí)，將上庫(kù)的水放下來(lái)推動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組(水輪機(jī)+發(fā)電機(jī))發(fā)電，以補(bǔ)充系統(tǒng)中電能的不足。 2）抽水蓄能電站與常規(guī)電站的區(qū)別 功能不同：同時(shí)具有發(fā)電和抽水的功能； 機(jī)組不同：同時(shí)具有發(fā)電機(jī)和水泵； 結(jié)構(gòu)組成不同：上下都有水庫(kù)，進(jìn)水口和出水口互為功能。第二章 進(jìn)水口及引水道建筑物1進(jìn)水口的類型 A無(wú)壓進(jìn)水口 類似于水閘，明流，引表層水為主適用于無(wú)壓引水式電站 分類： 1）表面式進(jìn)水口 常設(shè)于凹岸（凹岸取水） 2）底部攔污柵式進(jìn)水口 B有壓進(jìn)水口 洞式進(jìn)水口（閘門布置在山體的豎井中） 適用條件：地質(zhì)條件好，山坡坡度適宜，易于開挖平洞和豎井。 墻式進(jìn)水口（閘門緊靠山體布置）

26、 適用條件：進(jìn)口處地質(zhì)條件較好，或岸坡陡峻。 塔式進(jìn)水口（閘門段布置一塔形結(jié)構(gòu)中） 適用條件：進(jìn)口處地質(zhì)條件較差或岸坡坡度平緩。 壩式進(jìn)水口（閘門布置在壩體中） 適用條件：混凝土壩的壩式水電站 （有壓進(jìn)水口的高程:頂部高程應(yīng)低于最低死水位，并有一定的埋深，不出現(xiàn)吸氣漩渦） （無(wú)壓進(jìn)水口的位置:河道彎曲段的凹岸,避免漂浮物聚集,防止泥沙淤積以及便于引進(jìn)清水）2有壓進(jìn)水口的基本要求：要有必要的進(jìn)水能力(為什么有壓進(jìn)水口要有一定淹沒(méi)深度？為了防止產(chǎn)生漩渦。 吸氣漩渦會(huì)使空氣及漂浮物被吸入壓力水道內(nèi)，并引起噪音、振動(dòng)，減少流量。)水質(zhì)符合發(fā)電要求 水頭損失要小 流量可按要求控制 施工、安裝、運(yùn)行和檢修

27、方便3沉沙池的原理：加大過(guò)水?dāng)嗝?，減小水流的流速及其挾沙能力，使有害泥沙沉淀在沉沙池內(nèi)，將清水引入引水道 沉砂池的位置：無(wú)壓進(jìn)水口之后，引水道之前 沉砂池的作用：1、防止泥沙進(jìn)入引水道； 2、減少引水道泥沙淤積，減輕對(duì)水輪機(jī)的磨損 -沖沙室（流速大些）排沙方式：水力沖沙、水力機(jī)械沖沙、機(jī)械排沙-4.引水道類型：無(wú)壓引水道 和 有壓引水道。無(wú)壓引水道 特點(diǎn)：具有自由水面，引水道承受的水壓不大 適用：從河道或水庫(kù)水位變化不大的場(chǎng)合引水，否則會(huì)在進(jìn)水口造成較大水頭損失 常用結(jié)構(gòu)型式：無(wú)壓隧洞 渠道（常沿山坡等高線布置）有壓引水道特點(diǎn)： 引水道內(nèi)為壓力流，承受的水頭可以很大 適用： 可適應(yīng)河道或水庫(kù)水

28、位的大幅度變化 常用結(jié)構(gòu)形式： 有壓隧洞 明管 明鋼管 引水道要求： 符合要求的輸水能力 減少水頭損失 保證水質(zhì)5閘門及啟閉設(shè)備工作閘門（即事故閘門）作用：緊急事故關(guān)閉，快速切斷水流，以防事故擴(kuò)大，也可用以關(guān)閉進(jìn)水口一檢修引水系統(tǒng)適用要求：動(dòng)水中快速關(guān)閉，靜水中開啟檢修閘門作用：設(shè)在工作閘門前，檢修工作閘門及門槽適用要求：靜水中啟閉6.通氣孔位置：有壓進(jìn)水口的工作閘門之后 作用：工作閘門開啟時(shí)，引水道充水后用以排氣；工作閘門緊急關(guān)閉放空引水道時(shí)，用以補(bǔ)氣以防出現(xiàn)有害真空7.壓力前池： 是把無(wú)壓引水道的無(wú)壓流變?yōu)閴毫艿赖挠袎毫鞯倪B接建筑物。 組成：前室、壓力管道的進(jìn)水口及設(shè)備、泄水和排沙建筑物

29、 作用：從水庫(kù)、壓力前池或調(diào)壓室，將水在有壓狀態(tài)下引入水輪機(jī) （1）平穩(wěn)水壓，平衡水量；（2）均勻分配流量；（3）宣泄多余水量； （4）攔阻污物和泥沙8.渠道的分類（自動(dòng)調(diào)節(jié)、非自動(dòng)調(diào)節(jié)） 非自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道 ： 渠頂大致平行渠底，渠道的深度沿途不變，在渠道末端的壓力前池中設(shè)溢流堰。 自 動(dòng) 調(diào) 節(jié) 渠 道： 渠道首部堤頂和尾部堤頂?shù)母叱袒鞠嗤?，并高出上游最高水位?渠道斷面向下游逐漸加大，渠末不設(shè)泄水建筑物。9.隧洞布置的總原則： 洞線短、彎道少，沿線的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件要好，并便于布置施工平洞。 (1) 地形條件好 (2) 地質(zhì)條件好 (3) 施工條件好 (4) 水力條件好10.設(shè)置日調(diào)

30、節(jié)池的條件:當(dāng)引水渠道較長(zhǎng)，且水電站擔(dān)任峰荷的水電站。第三章壓力管道總論與明鋼管1.壓力管道的定義、特點(diǎn)及分類 定義：壓力管道是從水庫(kù)或引水道末端的前池或調(diào)壓室，將水在有壓狀態(tài)下引入水輪機(jī)的輸水管。 特點(diǎn)：1、坡度陡；2、承受電站的最大水頭；3、靠近廠房 分類：根據(jù)布置形式，分為1）明管 暴露在空氣中(無(wú)壓引水式電站) 2）地下埋管 埋入巖體中(有壓引水電站) 3）混凝土壩身管道 依附于壩身(混凝土重力壩及重力拱壩) 按材料分:鋼管(大中型水電站) 鋼筋混凝土管(小型電站) 鋼襯鋼筋混凝土管 不襯砌、錨噴或混凝土襯砌、聚酯材料管、木管等2壓力管道的供水方式 單元供水： 集中供水： 分組供水：

31、管道水力計(jì)算包括： 水頭損失 和 水錘計(jì)算 管道敷設(shè)方式：（1）連續(xù)式：兩鎮(zhèn)墩間不設(shè)伸縮節(jié) （2）分段式：兩鎮(zhèn)墩設(shè)伸縮節(jié)3.露天鋼管附件的名稱及作用（鎮(zhèn)墩、支墩、伸縮節(jié)） 鎮(zhèn)墩：防止鋼管位移 （1）作用：承受軸向不平衡力，固定鋼管 （2）類型：封閉式，開廠式 C布置：鋼管轉(zhuǎn)彎處，直線段長(zhǎng)度超過(guò)150m時(shí) 支墩：支承鋼管（管身在其上可移動(dòng)） (1) 作用：承受水重和管身自重在法向分力，同時(shí)使管道離開地面有一定距離，允許管道在軸向自由移動(dòng) （2）類型：滑動(dòng)式支墩，滾動(dòng)式支墩，搖擺式支墩 伸縮節(jié)： (1)作用：減小管身溫度應(yīng)力（可自由伸縮；適應(yīng)少量不均勻變形，同時(shí)為閥門拆裝提供方便） （2）類型：?jiǎn)?/p>

32、作用伸縮節(jié)，雙作用伸縮節(jié)4. 明鋼管的抗外壓失穩(wěn) 當(dāng)管徑和管壁厚度一定時(shí)，加勁環(huán)的間距越小，管壁在外壓下屈曲的波數(shù)便愈多，臨界壓力值便愈大； 設(shè)置加勁環(huán)的明鋼管在外力作用下，需滿足兩個(gè)要求： a、加勁環(huán)不能失穩(wěn)屈曲 ；b、加勁環(huán)不失穩(wěn)時(shí)，其橫截面的壓應(yīng)力小于材料允許值。5.明壓力鋼管的加勁環(huán)(又稱剛性環(huán))的主要作用是: 節(jié)省壓力鋼管的鋼材,提高壓力鋼管管壁的抗外壓能力。 改變壓力鋼管的徑向自振頻率,消除鋼管的徑向振動(dòng)。 提高壓力鋼管的剛度,防止運(yùn)輸、安裝中變形。 設(shè)計(jì)規(guī)范要求壓力鋼管管壁厚度,必須滿足結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度校核6.明鋼管外壓失穩(wěn)的原因及失穩(wěn)現(xiàn)象： 機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中由于負(fù)荷變化產(chǎn)生負(fù)水錘，而使

33、管道內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓； 管道放空時(shí)通氣孔失靈，而在管道內(nèi)產(chǎn)生真空； 管道在外部的大氣壓力作用下，可能喪失穩(wěn)定，管壁被壓扁； 必須根據(jù)鋼管處于真空狀態(tài)時(shí)不產(chǎn)生不穩(wěn)定變形的條件來(lái)校核管壁厚度。7.壓力管道的主要荷載是內(nèi)水壓力，管道內(nèi)徑D（m）和水壓H（m）及其乘積HD值 是標(biāo)志壓力管道規(guī)模及其技術(shù)難度的最重要特征值。8.強(qiáng)度校核和剛度校核：光滑管(即無(wú)剛性環(huán)的明鋼管)先校核強(qiáng)度，強(qiáng)度不滿足則增加管壁厚度；強(qiáng)度滿足后校核剛度 , 剛度不滿足加加勁環(huán)。 加勁環(huán)的存在限制了其旁側(cè)管壁在內(nèi)水壓力和管重作用下的徑向變形，因而產(chǎn)生局部應(yīng)力，需重新校核其影響范圍內(nèi)的管壁強(qiáng)度。（即加了加勁環(huán)要重新校核強(qiáng)度）第四章 地下

34、埋管1.地下埋管定義及施工工序？ 定義：地下埋管是埋藏于地層巖石中的鋼管，可以是斜的、垂直的，故也稱作斜井、豎井， 或稱為隧洞式壓力管道。 施工工序：巖洞開挖鋼襯安裝混凝土回填和灌漿 灌漿種類：回填灌漿、接觸灌漿和固結(jié)灌漿2.和明管相比簡(jiǎn)述地下埋管的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：1、布置靈活方便，不受地面地形地質(zhì)限制； 2、鋼管與圍巖共同承擔(dān)內(nèi)水壓力，減小鋼襯厚度 3、運(yùn)行安全，超載能力強(qiáng) 缺點(diǎn) 1構(gòu)造比較復(fù)雜，施工安裝工序多，工藝要求較高，施工條件較差，會(huì)增加造價(jià)；且影響工期。 2外壓穩(wěn)定問(wèn)題突出。易外壓失穩(wěn)。3.防止埋管鋼襯受外壓失穩(wěn)的根本方法: 答：降低地下水水壓力是防止鋼襯失穩(wěn)的根本方法， 措施是排水

35、廊道結(jié)合排水孔；4.地下埋管和明管抗外壓失穩(wěn)的外荷載區(qū)別 答： 地下埋管的外壓荷載主要為地下水壓力，施工期還有鋼襯與混凝土之間接縫灌漿壓力和 回填混凝土?xí)r流態(tài)混凝土的壓力。 而明管的外壓為大氣壓力（0.1MPa） 第五章 混凝土壓力管道1.混凝土壩體壓力管道：是依附于混凝土壩身，即埋設(shè)在壩體內(nèi)或固定在壩面上，并與壩體稱為一體的壓力輸水管道。2.混凝土壩體壓力管道特點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單 （2）引水道長(zhǎng)度短，水頭損失小，機(jī)組條件保證條件好 （3）造價(jià)低 （4）運(yùn)行集中方便 （5）壩內(nèi)埋管的空腔削弱壩體 混凝土壩體壓力管道按其布置方式可分為： 壩內(nèi)埋管 、 壩上游面管道 、 壩下游面管道3.為了減

36、少壩體承擔(dān)的內(nèi)水壓力，可以在鋼管外設(shè)置軟墊層，將鋼管與壩體隔開。 軟墊層可以吸收鋼管在內(nèi)壓作用下的徑向變位，而使內(nèi)壓只有一部分或很小部分傳至壩體。4.壩內(nèi)埋管： A布置原則：（1）盡量縮短管長(zhǎng) （2）減少管道空腔對(duì)壩體的不利影響 （3）減少管道對(duì)壩體施工的干擾 B立面上的布置：（1）傾斜式 （2）平式和平斜式 （3）豎直式 C平面上的布置：（1）廠壩橫縫錯(cuò)開 （2）廠壩橫縫一致 D結(jié)構(gòu)形式：（1）聯(lián)合受力管：鋼管和壩體混凝土澆筑在一起，兩者聯(lián)合承載， 可充分發(fā)揮鋼管外圍鋼筋混凝土的承載作用，減小鋼管管壁厚度 （2）墊層管：鋼管外鋪設(shè)墊層，將壩體與管道隔開第六章 分叉管1、分岔管的功能:分流，匯

37、流2、分岔管的布置形式： 卜形布置, 對(duì)稱Y形布置， 三岔形布置3、分岔管結(jié)構(gòu)形式， A、 明鋼岔管 ：三梁岔管 月牙肋岔管 貼邊式岔管 無(wú)梁岔管 球形岔管 隔壁岔管 B、 地下埋藏式岔管 C、鋼襯鋼筋混凝土岔管第九章 水錘及調(diào)保計(jì)算1.減小水錘壓力的常用措施有哪些？1）縮短壓力管道的長(zhǎng)度2）延長(zhǎng)有效的關(guān)閉時(shí)間反擊式水輪機(jī)設(shè)置減壓閥（空放閥）沖擊式水輪機(jī)的機(jī)組裝置偏流器（折流器）3）減小壓力管道中的流速4）改變調(diào)速器調(diào)節(jié)程序中低水頭電站：采取先快后慢的關(guān)閉規(guī)律，高水頭電站：采取先慢后快的關(guān)閉規(guī)律注：水錘的危害： 壓強(qiáng)升高過(guò)大水管強(qiáng)度不夠而破裂； 尾水管中負(fù)壓過(guò)大尾水管空蝕，水輪機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)

38、； 壓強(qiáng)波動(dòng)機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性和供電質(zhì)量下降。2.水錘壓力及其特性 水錘定義：當(dāng)管道末端流量急劇變化時(shí)，管道中壓力也隨之變化，亦即發(fā)生所謂“水錘” 水錘特性：水錘壓力實(shí)際上是由于水流速度變化而產(chǎn)生的慣性力； 由于管壁具有彈性和水體的可壓縮性，水錘壓力將以彈性波德形式沿管道傳播； 水錘波同其他彈性波一樣，在傳播過(guò)程中，在外部條件發(fā)生變化處（即邊界處）均要發(fā)生波德反射。3.水錘的分類： 水錘波在管道中傳播一個(gè)來(lái)回的時(shí)間為2L/a（L為管道長(zhǎng)度，a為水錘波波速），稱為“相” 直接水錘：當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)間Ts等于或小于一相時(shí)，即Ts2L/a，也即是由水庫(kù)處反射回來(lái)的水錘波尚未到達(dá)閥門之前， 閥門已經(jīng)關(guān)閉終止，

39、這種水錘稱為直接水錘。 直接水錘產(chǎn)生的壓力升高是相當(dāng)巨大的，應(yīng)采取種種措施避免。 間接水錘（Ts2L/a）：當(dāng)閥門關(guān)閉過(guò)程結(jié)束前，水庫(kù)異號(hào)反射回來(lái)的降壓波已經(jīng)到達(dá)閥門處，降壓波對(duì)該處產(chǎn)生的 升壓波起著抵消作用，使閥門處的水錘升壓值小于直接水錘值，這種水錘稱為間接水錘。 間接水錘是水電站經(jīng)常發(fā)生的水錘現(xiàn)象，也是我們的主要研究對(duì)象。4.間接水錘的兩種類型：對(duì)于閥門直線關(guān)閉情況的水錘，根據(jù)最大壓力出現(xiàn)的時(shí)間可分為：第一相水錘：最大水錘壓力出現(xiàn)在第一相末,即。常發(fā)生在管道較長(zhǎng)的高水頭（250m以上）電站。末相水錘：最大水錘壓力發(fā)生在閥門關(guān)閉終了的相末，又稱為極限水錘,末相水錘常發(fā)生在管道較短的低水頭（

40、200m以下）電站。5.進(jìn)行水錘及調(diào)節(jié)保證計(jì)算（水擊和機(jī)組轉(zhuǎn)速變化的計(jì)算）的目的： 水錘計(jì)算的目的：決定管道內(nèi)的最大內(nèi)水壓力，作為射擊或校核壓力管道、蝸殼和水輪機(jī)強(qiáng)度的依據(jù)； 決定管道內(nèi)最小內(nèi)水壓力，作為管線布置，防止壓力管道中產(chǎn)生負(fù)壓和校核尾水管內(nèi)真空度的依據(jù)； 研究水錘與機(jī)組運(yùn)行的關(guān)系，如對(duì)機(jī)組轉(zhuǎn)速變化的影響等。 調(diào)壓保證計(jì)算的目的：通過(guò)調(diào)節(jié)保證計(jì)算和分析，正確合理地解決導(dǎo)葉啟閉時(shí)間、 水錘壓力和機(jī)組轉(zhuǎn)速上升值三者之間的關(guān)系，最后選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)葉啟閉時(shí)間和方式， 使水錘壓力和轉(zhuǎn)速上升值在經(jīng)濟(jì)合理的允許范圍內(nèi)。1管路的特性系數(shù)： ，2導(dǎo)葉或者閥門全開時(shí)=1，全關(guān)時(shí)=13水錘類型判別：A、當(dāng)時(shí)，

41、經(jīng)常發(fā)生的第一相水錘B、當(dāng)時(shí)，經(jīng)常發(fā)生的末相水錘（極限水錘）4水錘壓力的近似公式A、第一相末水錘壓力值：B、末相水錘（極限水錘）：5開度變化規(guī)律對(duì)水錘壓力的影響A 在高水頭電站中常發(fā)生第一相末水錘，所以可以采取先慢后快的非直線關(guān)閉規(guī)律B 在低水頭電站中常發(fā)生末相水錘，所以可以采取先快后慢的非直線關(guān)閉規(guī)律6極限水錘壓力的分布規(guī)律：理論研究證明，極限水錘無(wú)論正、負(fù)水錘，沿管線水錘壓力均依直線規(guī)律分布7第一相水錘壓力的分布規(guī)律：研究證明。第一相水錘壓力沿管線不依直線規(guī)律分布，正水錘壓力分布曲線都是向上凸的，負(fù)水錘壓力分布曲線是往下凹的。第十章 調(diào)壓室1.調(diào)壓室的定義、工作原理及作用：定 義： 調(diào)壓室

42、是有壓引水系統(tǒng)的平水建筑物， 實(shí)際上是一個(gè)具有自由水面的筒式或井式建筑物設(shè)置在地面以上的成為調(diào)壓塔，地面以下的稱為調(diào)壓井。工作原理： 設(shè)置了調(diào)壓室以后，利用調(diào)壓室擴(kuò)大的斷面積和自由水面，水錘波就會(huì)在調(diào)壓室反射到下游去。這樣就相當(dāng)于 把引水系統(tǒng)分成兩段，調(diào)壓室以前這段引水道，基本可以避免水錘壓力的影響；調(diào)壓室以后這段壓力管道， 由于縮短了水錘波傳遞的路程，從而減少了壓力管道中的水錘值，改善了機(jī)組運(yùn)行條件及供電質(zhì)量。作 用：反射水錘波，限制了水錘壓力繼續(xù)向水引水道傳播，使其基本避免了水錘壓力的影響。 減小了水錘壓力，縮短了壓力管道的長(zhǎng)度。 改善了機(jī)組在負(fù)荷變化時(shí)的運(yùn)行條件。2.調(diào)壓室的設(shè)計(jì)要求與基

43、本類型與布置方式。 設(shè)計(jì)要求：1）能充分反射水錘波；使傳道引水道中的水錘值控制在合理的范圍內(nèi)； 2）要求調(diào)壓室波動(dòng)穩(wěn)定，并且要求波動(dòng)能迅速衰減。 3）調(diào)壓室應(yīng)盡量靠近廠房，縮短壓力管道長(zhǎng)度，降低水錘值及壓力管道造價(jià)。 4）波動(dòng)振幅小，頻率低，減小調(diào)壓室高度，并有利于機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。 5）在正常運(yùn)行時(shí)，水流經(jīng)過(guò)調(diào)壓室與引水道連接處的水頭損失應(yīng)盡量小。 6）工程安全可靠，施工簡(jiǎn)便，造價(jià)經(jīng)濟(jì)。 基本類型：1）圓筒式調(diào)壓室； 2）阻抗式調(diào)壓室； 3）水室式調(diào)壓室； 4）溢流式調(diào)壓室； 5）差動(dòng)式調(diào)壓室； 6）氣墊式調(diào)壓室。 調(diào)壓室的布置方式： 上游調(diào)壓室( 引水調(diào)壓室) 下游調(diào)壓室(尾水調(diào)壓室) 上下游

44、雙調(diào)壓室系統(tǒng) 上游雙調(diào)壓室系統(tǒng) 3.調(diào)壓室的基本尺寸是由水力計(jì)算來(lái)確定的，其內(nèi)容應(yīng)包括（1）由調(diào)壓室水位波動(dòng)的穩(wěn)定條件，確定調(diào)壓室的斷面積；（2）計(jì)算調(diào)壓室最高涌波水位 ，從而確定調(diào)壓室的頂部高程（3）計(jì)算調(diào)壓室最低涌波水位 ，從而確定調(diào)壓室底部和壓力管道進(jìn)口的高程。4、調(diào)壓室水位波動(dòng)的穩(wěn)定問(wèn)題計(jì)算： 調(diào)壓室水位波動(dòng)穩(wěn)定的條件： （1）m>0，即, ， ，取可能最大值 （2），即+<（引水道水力損失，壓力管道水頭損失） 例題：某露天式壓力鋼管，管徑D3m，跨中斷面最大靜水頭=62m。水錘壓力，鋼管允許應(yīng)力MPa，焊縫系數(shù)，若將允許應(yīng)力降低20。試確定管壁厚度，并驗(yàn)算是否應(yīng)設(shè)加勁環(huán)？

45、若其鋼管軸向傾角，求徑向水壓力在此非加勁環(huán)斷面的管壁頂點(diǎn)()和水平軸線()處的環(huán)向應(yīng)力？解：(1) 構(gòu)造要求：(a) (b) 6mm最后取管壁厚度(2)是否應(yīng)設(shè)加勁環(huán)？ 故需設(shè)加勁環(huán)。(3) 環(huán)向應(yīng)力(1-1斷面)作業(yè)(要求抄題)：某電站采用露天式壓力鋼管，跨中斷面最大作用水頭為80.6m(包括水錘壓力)，鋼管直徑D=3m，管厚,若其管軸線與地面夾角，法向均布力(垂直管軸線)，支墩間距L=10m。求（1） 是否需設(shè)加勁環(huán)？（2） 管截面頂點(diǎn)由徑向水壓力產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力？（3） 由法向力在管壁頂點(diǎn)產(chǎn)生的軸向應(yīng)力？解：(1) 故需設(shè)加勁環(huán)。(2) 管截面頂點(diǎn)由徑向水壓力產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力 (3) 由法向

46、力在管壁頂點(diǎn)產(chǎn)生的軸向應(yīng)力例題：某引水式水電站設(shè)有三臺(tái)沖擊式水輪機(jī)，單管單機(jī)供水，=3200kW，試根據(jù)下面資料對(duì)機(jī)組丟棄全部負(fù)荷時(shí)進(jìn)行水錘計(jì)算(判斷水錘類型并計(jì)算其值)。已知管長(zhǎng)500m，直徑0.85m，管壁厚度=14mm，管末端中心線設(shè)計(jì)水頭250m，設(shè)計(jì)流量1.6m3/s，機(jī)組總的關(guān)閉時(shí)間5.3秒,采用明鋼管，=0.3，=2.1×105N/cm2，=2.1×105N/mm2。思路：(1)判斷是直接水錘還是間接水錘？(2)若是間接水錘，繼續(xù)判斷是第一相水錘還是末相水錘？水錘計(jì)算直接水錘間接水錘第一相水錘末相水錘解：(1)計(jì)算水錘波速(2)判斷水錘類型 因?yàn)?，故發(fā)生間接水

47、錘。(3)判斷間接水錘類型 故產(chǎn)生第一相水錘。(4)計(jì)算第一相水錘值作業(yè)(要求抄題)：某水電站裝有沖擊式水輪機(jī)，靜水頭，采用簡(jiǎn)單管，管長(zhǎng)L=400m，閥門全開時(shí)，管道流速，水錘波速a=1000m/s，(1)閥門有效關(guān)閉時(shí)間，求最大水錘壓力；(2)如果閥門的有效關(guān)閉時(shí)間延長(zhǎng)到，求閥門由全開到全關(guān)的最大水錘壓力；（3）閥門有效關(guān)閉時(shí)間，求閥門由部分開啟()到全關(guān)的最大水錘壓力。(開度依直線規(guī)律變化，用近似公式)。解：(1)(a)判斷水錘類型 因?yàn)椋拾l(fā)生直接水錘。 (b)計(jì)算最大水錘值 m(2)(a)判斷水錘類型 因?yàn)?，故發(fā)生間接水錘。 (b)判斷是第一相水錘還是末相水錘 故產(chǎn)生末相水錘。(c)計(jì)

48、算末相水錘值 (3)(a)判斷水錘類型因?yàn)殚y門按線性規(guī)律關(guān)閉，關(guān)閉時(shí)間，故發(fā)生間接水錘。(b)判斷是第一相水錘還是末相水錘 故產(chǎn)生第一相水錘。(c)計(jì)算第一相水錘值啟示：（1）由前兩問(wèn)可知，直接水錘壓力一般很大，發(fā)生間接水錘比發(fā)生直接水錘的水錘壓力小，電站設(shè)計(jì)要避免發(fā)生直接水錘；（2）由后兩問(wèn)可知，管道特性系數(shù)和的值沒(méi)有變化，它們的取值與初始開度無(wú)關(guān)；（3）由后兩問(wèn)可知，水錘壓力的最大值未必發(fā)生在丟棄全負(fù)荷的情況，可能發(fā)生在丟棄部分負(fù)荷的情況，設(shè)計(jì)電站與電站運(yùn)行時(shí)要注意這一點(diǎn)（參考P133圖9-5）。（4）第二問(wèn)與第三問(wèn)的水錘壓力相對(duì)值計(jì)算結(jié)果偏大(參考教材P102的標(biāo)準(zhǔn))，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)還宜延長(zhǎng)閥門的有效關(guān)閉時(shí)間。與啟示（3）相似的情況：消力池的尺寸設(shè)計(jì)時(shí)未必由通過(guò)正常設(shè)計(jì)流量時(shí)控制，也有可能是由較小的流量控制，設(shè)計(jì)時(shí)要假設(shè)閘門逐漸開啟，流量從小到大先找到最不利的情況，然后根據(jù)最不利的情況設(shè)計(jì)消力池尺寸。例題：D總=2m,D岔=1.2m，a=1000m/s，Ts=5s，H0=62m,Q=3×4.5m3/s，求閥門末端水錘壓力值。思路：岔管串聯(lián)管簡(jiǎn)單管解：(1)簡(jiǎn)化成串聯(lián)管(2)換算