水利資料答案

1、第一章一、填空題：1. 水電站生產(chǎn)電能的過程是有壓水流通過水輪機(jī)，將水能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機(jī)械能，水輪機(jī)又帶動水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動， 再將旋轉(zhuǎn)機(jī)械能 轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。?. 水頭和流量是構(gòu)成水能的兩個基本要素，是水電站動力特性 的重要表征。3. 就集中落差形成水頭的措施而言，水能資源的開發(fā)方式可分 為壩式、引水式和混合式三種基本方式，此外，還有開發(fā)利用海 洋潮汐水能的潮汐開發(fā)方式。4. 壩式水電站較常米用的是河床式水電站和壩后式水電站。5. 引水式水電站據(jù)引水建筑物的不同又可分為無壓引水式水電 站和有壓引水式水電站兩種類型。6. 根據(jù)水能開發(fā)方式的不同，水電站有壩式水電站、引水式水 電站、混合式水電站、潮汐水電

2、站和抽水蓄能電站種類型。7. 水電站樞紐的組成建筑物有：擋水建筑物、泄水建筑物和進(jìn) 水建筑物、輸水建筑物、平水建筑物、廠房樞紐建筑物六種。8. 我國具有豐富的水能資源，理論蘊(yùn)藏量為6.94 億kW , 技術(shù)開發(fā)量為 5.42億kW 。二、簡答題1. 水力發(fā)電的特點(diǎn)是什么？水力發(fā)電供應(yīng)電能區(qū)別于其他能源，具有以下特點(diǎn)：1水能的再生；2水資源可綜合利用；3水能的調(diào)節(jié)；4水力發(fā)電的可 逆性；5機(jī)組工作的靈活性；6水力發(fā)電生產(chǎn)成本低、效率高； 7有利于改善生態(tài)環(huán)境。2. 水能資源的開發(fā)方式有哪些？就集中落差形成水頭的措施而言， 水能資源的開發(fā)方式可分 為壩式、引水式和混合式三種基本方式，此外，還有開發(fā)

3、利用海 洋潮汐水能的潮汐開發(fā)方式。3. 我國水能資源的特點(diǎn)？從我國水能資源蘊(yùn)藏分布和開發(fā)利用的現(xiàn)狀來看，我國水能資源具有以下特點(diǎn)：（一）蘊(yùn)藏豐富，分布不均（二）開發(fā)率低，發(fā)展迅速（三） 前景宏偉4. 水電站有哪些基本類型？各類水電站的組成建筑物有哪些？ 這些建筑物的主要功能是什么？根據(jù)水能開發(fā)方式的不同，水電站有不同的類型：（一）壩式水電站： 采用壩式開發(fā)修建的水電站稱為壩式水 電站。壩式水電站按大壩和水電站廠房相對位置的不同又可分為 河床式、閘墩式、壩后式、壩內(nèi)式、溢流式等，在實(shí)際工程中， 較常采用的壩式水電站是河床式水電站和壩后式水電站。（二）引水式水電站：在河道上游坡度較陡的河段上，不宜

4、 修建較高的攔河壩， 用坡度比河道坡度緩的渠道集中水頭， 此外， 當(dāng)遇有大河灣時， 可通過渠道或隧洞將河灣截直獲得水頭， 所修 建的水電站稱為引水式水電站。 引水式水電站據(jù)引水建筑物的不 同又可分為無壓引水式水電站和有壓引水式水電站兩種類型。（三）混合式水電站： 混合式水電站常建造在上游具有優(yōu)良 庫址，適宜建庫，而緊接水庫以下河道坡度突然變陡，或有大河 彎的河段上， 水電站的水頭一部分由壩集中， 一部分由引水建筑 物集中，因而具有壩式水電站和引水式水電站兩個方面的特點(diǎn)。（四）潮汐水電站： 潮汐水電站是利用大海漲潮和退潮時所 形成的水頭進(jìn)行發(fā)電的。（五）抽水蓄能電站： 抽水蓄能電站是裝設(shè)具有抽水

5、和發(fā)電 兩種功能的機(jī)組， 利用電力低谷負(fù)荷期間的剩余電能向上水庫抽 水儲蓄水能， 然后在系統(tǒng)高峰負(fù)荷期間從上水庫放水發(fā)電的水電 站。水電站樞紐的組成建筑物有以下幾種：（一）擋水建筑物 : 用以截斷水流，集中落差，形成水庫的 攔河壩、閘或河床式水電站的廠房等水工建筑物。（二）泄水建筑物：用以宣泄洪水或放空水庫的建筑物。（三）進(jìn)水建筑物：用來從河道或水庫按發(fā)電要求引進(jìn)發(fā)電 流量。（四）輸水建筑物：用來向水電站輸送發(fā)電流量。（五）平水建筑物：在水電站負(fù)荷變化時用以平穩(wěn)引水 建筑物中流量和壓力的變化， 保證水電站調(diào)節(jié)穩(wěn)定的建筑物。（六）廠房樞紐建筑物： 是發(fā)電、 變電、配電、送電的中心， 是電能生產(chǎn)的

6、中樞。第二章、填空題1. 水輪機(jī)是將水能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機(jī)械能的動力設(shè)備。根據(jù)水能轉(zhuǎn) 換的特征，可將水輪機(jī)分為反擊式和沖擊式兩大類。2 .反擊式水輪機(jī)根據(jù)水流流經(jīng)轉(zhuǎn)輪的方式不同分為軸流式、混 流式、斜流式、貫流式幾種。3. 反擊式水輪機(jī)的主要過流部件（沿水流途經(jīng)從進(jìn)口到出口） 有：引水部件（蝸殼），導(dǎo)水部件（座環(huán)與導(dǎo)葉），工作部件（轉(zhuǎn) 輪1，泄水部件（尾水管）。4. 沖擊式水輪機(jī)按射流沖擊轉(zhuǎn)輪的方式不同可分為水斗式（切 擊式）、斜擊式和雙擊式三種。5. 混流式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪直徑是指轉(zhuǎn)輪葉片進(jìn)口邊的最大直徑； 軸流式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪直徑是指轉(zhuǎn)輪葉片軸線相交處的轉(zhuǎn)輪室內(nèi) 徑。6. 沖擊式水輪機(jī)的主要過流部件有

7、轉(zhuǎn)輪、噴嘴、折流板、機(jī)殼_7. 水輪機(jī)的引水室有開敞式與封閉式兩大類。8. 封閉式進(jìn)水室中水流不具有自由水面，常見的有：壓力槽式、 罐式、蝸殼式三種。9輪機(jī)的主要工作參數(shù)有水頭、流量、出力、轉(zhuǎn)速、效率等。二、名詞解釋1. HL240- LJ 250:表示混流式水輪機(jī)，轉(zhuǎn)輪型號為240,立 軸，金屬蝸殼，轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑為 250cm。2. 2QJ30-2:表示一根主軸上有兩個轉(zhuǎn)輪的切擊式水輪 機(jī)，轉(zhuǎn)輪型號為30,臥軸，轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑為150cm，每個轉(zhuǎn)輪 有2個噴嘴，設(shè)計射流直徑為15cmo3. 設(shè)計水頭：水輪機(jī)發(fā)出額定出力的最小凈水頭。4. 包角自蝸殼鼻端（尾端）斷面為起點(diǎn)到蝸殼進(jìn)口斷面 （垂 直

8、于壓力管道軸線的斷面）之間的夾角e稱為蝸殼的包角。5. 尾水管高度：自水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)下環(huán)頂面至尾水管底板平面 之間的垂直距離。6. 水輪機(jī)出力：指水輪機(jī)主軸輸出的功率，以N表示，單位KW。N =9.81 QH。7 .水輪機(jī)效率：主軸輸出功率 N與輸入功率Ns的比值稱為水輪 機(jī)的效率，用表示。三、簡答題1 .反擊式水輪機(jī)主要過流部件各有何作用？轉(zhuǎn)輪是水輪機(jī)的核心部件，作用是將水能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機(jī)械 能。導(dǎo)水部件的主要作用是根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化來調(diào)節(jié)進(jìn)入水輪機(jī) 轉(zhuǎn)輪的流量，以達(dá)到改變水輪機(jī)輸出功率與外界負(fù)荷平衡之目的，并引導(dǎo)水流按必須的方向進(jìn)入轉(zhuǎn)輪，形成一定的速度矩。水 輪機(jī)的引水部件由稱為引水室， 其功

9、用是將水流均勻平順軸對稱 地引向水輪機(jī)的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，進(jìn)入轉(zhuǎn)輪。泄水部件尾水管的作用為： 將通過水輪機(jī)的水流泄向下游；轉(zhuǎn)輪裝置在下游水位之上 時，能利用轉(zhuǎn)輪出口與下游水位之間的勢能H2；回收利用轉(zhuǎn)2 22V25V5輪出口的大部分動能(2g h2 5 )。2. 為什么高水頭小流量電站一般采用金屬蝸殼，低水頭大流量 電站采用混凝土蝸殼？金屬蝸殼：由鑄鐵、鑄鋼或鋼板焊成，材料強(qiáng)度大，但造價 高，故適用于較高水頭(h >40m。小流量的水電站和小型臥式 機(jī)組?；炷廖仛ひ话氵m用于水頭在 40m以下大流量的水電站， 因水頭較大時，只用混凝土材料不滿足強(qiáng)度要求， 需要在混凝土 中加設(shè)大量鋼筋和金屬襯板，

10、則造價高，不經(jīng)濟(jì)。3. 水輪機(jī)的尾水管有哪些作用？尾水管的作用為：將通過水輪機(jī)的水流泄向下游；轉(zhuǎn)輪裝置在下游水位之上時，能利用轉(zhuǎn)輪出口與下游水位之間的勢能2 22V25V5H 2；回收利用轉(zhuǎn)輪出口的大部分動能(2gh2 5 )。4. 當(dāng)水頭H,流量Q不同時，為什么反擊式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的外型 不相同？混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪為適應(yīng)不同水頭和流量的要求，其形狀不同，以D1表示轉(zhuǎn)輪進(jìn)水口邊最大直徑，D2表示出口邊最大直徑，進(jìn)口邊高度用bo表示。高水頭，流速大，流量較小，所需進(jìn)水和 出水?dāng)嗝婢^小，故，所需用轉(zhuǎn)輪的 bo、D2均較小；低水頭，流 量大，所需進(jìn)水和出水?dāng)嗝孑^大，則所用轉(zhuǎn)輪的bo、D2大。5. 蝸殼水

11、力計算有哪些假定原則，各種計算方法的精度如何？為簡化蝸殼斷面設(shè)計，常采用下列兩種假定；一假定蝸殼各 斷面的平均流速不變，即V為常數(shù)；二假定蝸殼中水流速度矩不 變，即Vur二常數(shù)，Vu為水流速度的切向分速，r為計算點(diǎn)處水流 質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)軸的距離。這兩個假定計算精度均能符合工程設(shè)計要 求，實(shí)際上常用的是第二個假定，第一個假定用的較少。四、計算1 .某水輪機(jī)采用金屬蝸殼，最大包角為 345°,水輪機(jī)設(shè)計流量 Q=10 m3/s，蝸殼進(jìn)口斷面平均流速 ve=4m/s，試計算蝸殼進(jìn)口斷面的斷面半徑 e。Q0 e10 345°解： e = Y 360° Ve 二 V 360

12、76;4 =0.874m第三章一、填空題1. 水輪機(jī)工作過程中的能量損失主要包括水力損失、容積 失、機(jī)械損失三部分。2. 根據(jù)水輪機(jī)汽蝕發(fā)生的條件和部位，汽蝕可分為：葉型 蝕、間隙汽蝕、空腔汽蝕三種主要類型。3. 氣蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的根本原因是水輪機(jī)中局部壓力下降到該溫 下水的汽化壓力以下.4. 水輪機(jī)的總效率 包括水力效率s、容積效率v、機(jī)械效率j ,其關(guān)系是j v S。5. 立式水輪機(jī)的安裝高程是指導(dǎo)葉高度中心面高程，臥式水輪 機(jī)的安裝高程是指水輪機(jī)主軸中心線所在水平面高程。6. 水輪機(jī)的吸出高度是指轉(zhuǎn)輪中壓力最低點(diǎn)（k）到下游水面的 垂直距離。二、名詞解釋1. 汽化壓力：水在某一溫度下開始汽化

13、的臨界壓力稱為該溫度 下的汽化壓力。2. 汽蝕現(xiàn)象：由于水輪機(jī)過流流道中低壓區(qū)的壓力達(dá)到（或低于）該溫度下水的汽化壓力引起的周期性的氣泡產(chǎn)生、破滅而破壞水輪機(jī)過流金屬表面的現(xiàn)象稱為水輪機(jī)的汽蝕現(xiàn)象。3. 水輪機(jī)安裝高程：水輪機(jī)安裝高程指一個基準(zhǔn)面的高程，立軸軸流式和混軸式水輪機(jī)的安裝高程指導(dǎo)葉高度中心面高程，臥式水輪機(jī)的安裝高程是指水輪機(jī)主軸中心線所在水平面高程。4 .吸出高度：水輪機(jī)的吸出高度是指轉(zhuǎn)輪中壓力最低點(diǎn)（ k ）到 下游水面的垂直距離。5. 氣蝕系數(shù)：為了確切表達(dá)水輪機(jī)汽蝕特性，常采用動力真空 的相對值來表示，此相對值稱為汽蝕系數(shù)。三、問答題1. 汽蝕有哪些危害？汽蝕對水輪機(jī)的運(yùn)行

14、主要有下列危害：1. 降低低水輪機(jī)效率，減小出力。2. 破壞水輪機(jī)過流部件，影響機(jī)組壽命。3. 產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪音和振動，惡化工作環(huán)境，從而影響水 輪機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。2. 防止和減輕汽蝕的措施一般有哪些？為防止和減輕汽蝕對水輪機(jī)的危害，需從多方面采取措 施：1. 水輪機(jī)設(shè)計制造方面：合理設(shè)計葉片形狀、數(shù)目使葉 片具有平滑流線；盡可能使葉片背面壓力分布均勻，減小低 壓區(qū)；提高加工工藝水平，減小葉片表面粗糙度；采用耐氣 蝕性較好的材料。2、工程措施方面：合理確定水輪機(jī)安裝高程；使轉(zhuǎn)輪出 口處壓力高于汽化壓力；多沙河流上設(shè)除沙措施；防止粗粒 徑泥沙進(jìn)入水輪機(jī)造成過多壓力下降。3、運(yùn)行方面：避免在易于產(chǎn)

15、生汽蝕的工況下運(yùn)行，出現(xiàn) 真空低壓區(qū)時補(bǔ)氣增壓，和時對產(chǎn)生汽蝕破壞的部件進(jìn)行維 護(hù)。3. 水輪機(jī)安裝高程確定的高低各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？水輪機(jī)安裝高程確定的高，則水下開挖量小，但水輪機(jī)容易 發(fā)生汽蝕；水輪機(jī)安裝高程確定的低則相反。4 .各類水輪機(jī)的安裝高程如何確定？特別是要注意到哪些因 素？1. 反擊式水輪機(jī)安裝高程確定：Z Z H boHsXD1(1) 立軸混流式水輪機(jī)：S a S 2(2) 立軸軸流式和斜流式水輪機(jī)：Zs Za(3)臥軸混流式和貫流式水輪機(jī):Zs Za Hs2.沖擊式水輪機(jī):ZsZ a maxhp四、計算1. 某水電站采用混流式水輪機(jī)，所在地海拔高程為450.00米，設(shè)計水頭為1

16、00米時的汽蝕系數(shù)為 0.22，汽蝕系數(shù)修正值 為0.03，試計算設(shè)計水頭下水輪機(jī)的最大吸出高度 HS。Hs10.0900()H =10.0-450/900- ( 0.22+0.03 )*100=-15.5m第四章一、填空題1. 模型與原型水輪機(jī)相似，必須滿足幾何相似、運(yùn)動相似和動 _ 力相似三個相似條件。2. 水輪機(jī)選型遵循的原則是：在滿足水電站出力要求和與水電 站工作參數(shù)相適應(yīng)的條件下，應(yīng)選用性能好和尺寸小的水輪機(jī)。3. 水輪機(jī)的綜合特性曲線有主要（或轉(zhuǎn)輪）綜合特性曲線和運(yùn) _ 轉(zhuǎn)（或運(yùn)行）綜合特性曲線兩種。4. 反擊式水輪機(jī)主要綜合特性曲線的橫坐標(biāo)是 n1，縱坐標(biāo)是Q1 , 該曲線中一般

17、包括等效率線 =f（n1，Q1）、等導(dǎo)葉開度線 a0=f（n1，Q1）、等汽蝕系數(shù)線 =f（n1，Q1）和出力限制線。5. 水輪機(jī)的特性曲線可分為線性特性曲線和綜合特性曲線兩類。二、名詞解釋1. 同輪系水輪機(jī)：滿足幾何相似的一系列大小不同的水輪機(jī)， 稱為同輪系（或同型號）水輪機(jī)。2. 等角工作狀態(tài)：同輪系兩水輪機(jī)運(yùn)動相似就稱此兩水輪機(jī)為 等角工作狀態(tài)。n nt'N3. 比轉(zhuǎn)速：s H；4 ;當(dāng)工作水頭H=1m發(fā)出功率N=1kW時， 水輪機(jī)所具有的轉(zhuǎn)速n稱為水輪機(jī)的比轉(zhuǎn)速。4. 單位流量：Q = Q1D12 - H ；當(dāng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑D1 =1m水頭h = 1 m 時，水輪機(jī)的流量稱為單

18、位流量。5. 單位轉(zhuǎn)速：n = n1 "D"當(dāng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑 D1=1m水頭h =1m 時，水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速稱為單位轉(zhuǎn)速。6. 空轉(zhuǎn)開度：使水輪機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，但不能發(fā)出有效功率時 的導(dǎo)葉開度ax稱為空轉(zhuǎn)開度。三、簡答題1. 選擇水輪機(jī)時，水輪機(jī)選型原則在主要綜合特性曲線上如何 體現(xiàn)？水輪機(jī)選擇遵循的原則是：在滿足水電站出力要求和與 水電站參數(shù)（水頭和流量）相適應(yīng)的條件下，選用性能好和 尺寸小的水輪機(jī)。所謂性能好， 包括能量性能好和耐汽蝕性能好兩個方面。 能量性能好是要求水輪機(jī)的效率高， 不僅水輪機(jī)最高效率高， 而且在水頭和負(fù)荷變化的情況下，其平均效率也高。為此應(yīng) 盡可能在水電

19、站水頭變化范圍內(nèi)選擇 = f （N） 曲線變化平緩的 水輪機(jī)。耐汽蝕性能好，就是說所選水輪機(jī)的汽蝕系數(shù)要小， 能保證機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定可靠。要使水輪機(jī)尺寸小， 就應(yīng)盡可能選用比轉(zhuǎn)速高的水輪機(jī)， 比轉(zhuǎn)速高的水輪機(jī)轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)輪直徑小。為此，在水輪機(jī)選 擇計算時，應(yīng)采用n1等于或稍高于最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速 ，而Q'值 則應(yīng)采用型譜表中推薦使用的最大單位流量Q1max，以充分利用水輪機(jī)的過水能力，減小水輪機(jī)尺寸。2混流式水輪機(jī)的主要綜合特性曲線上縱橫坐標(biāo)分別為哪些參 數(shù)？有哪些曲線組成？混流式水輪機(jī)主要綜合特性曲線的橫坐標(biāo)是n1' ，縱坐標(biāo)是Q1，該曲線中一般包括等效率線=f （nQ；）、等導(dǎo)葉開度

20、線ao=f（n1，Q）、等汽蝕系數(shù)線 =f（n1，Q）和5%B力限制線。 3水輪機(jī)選擇的內(nèi)容是什么？1選擇機(jī)組臺數(shù)和單機(jī)容量；2選擇水輪機(jī)的型號和裝置方式；3確定水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪直徑和轉(zhuǎn)速； 4確定水輪機(jī)的最大允許吸出高度和安裝高程； 5繪制水輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線， （一般由廠家提供） 6確定蝸殼和尾水管的形式和尺寸； 7選擇調(diào)速器和油壓裝置（在第五章介紹） 。4單位參數(shù)的物理意義是什么？當(dāng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑D；=1m水頭h =im時，水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速、 流量、出力分別稱為稱為單位轉(zhuǎn)速、單位流量和單位出力，統(tǒng)稱 單位參數(shù)。5原、模型水輪機(jī)之間的效率修正值是在什么前提下得出來的？ 在實(shí)際應(yīng)用中采用的近似相

21、似律是在假定原型與模型水輪 機(jī)效率相等的條件下得出的，然而實(shí)際上原型與模型水輪機(jī) 的效率是不等的，其原因是：(1) 原型與模型水輪機(jī)過流部件的加工精度基本相同，糙率不可能按比例加工，因此兩水輪機(jī)的水力損失是不同的，原型水輪機(jī)的水力損失要比模型水輪機(jī)的水力損失小。(2) 通過原型和模型水輪機(jī)的水流，其粘滯力是相等的，但其對水輪機(jī)的相對影響是不同的，對原型的影響要比對模型的應(yīng)響小的多。(3) 由于制造工藝原因，原型與模型水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪與固定部件 的間隙基本相同，但原型水輪機(jī)的相對容積損失和相對機(jī)械損失 要比模型水輪機(jī)小的多。6. 如何運(yùn)用主要綜合特性曲線確定原型水輪機(jī)的主要參數(shù)？/ n 31.計算轉(zhuǎn)輪

22、直徑 D1 : D1 =#9.81Q；Hp2(m)_ n<| v H-2計算轉(zhuǎn)速 n : n = D1(r/min )3. 檢驗(yàn)水輪機(jī)實(shí)際工作范圍4. 計算允許吸出高度Hs并確定安裝高程四、計算1 詳細(xì)敘述用主要綜合特性曲線進(jìn)行水輪機(jī)選型計算的步驟。步驟如下：/ N 31.計算轉(zhuǎn)輪直徑 D1： D1 =9.81Q1'Hp2( m)式中N 水輪機(jī)單機(jī)出力，kW Hp 設(shè)計水頭，m Q' 水輪機(jī)單位流量， m s;對混流式水輪機(jī)：取過最優(yōu)單位轉(zhuǎn) 速的水平線與 5%出力限制線交點(diǎn)所對應(yīng)的單位流量Q；k但不應(yīng)超過型譜表中的推薦值；一原型水輪機(jī)效率，取上述計算點(diǎn)處的模型效率m加效率

23、修正值，初步計算時可假定=1%- 3%待D1確定后再進(jìn)行效率修正計算， 計算的效率修 正值 應(yīng)與假定值相符，否則，應(yīng)重新假定，重新計算確定D1。計算出D1后，應(yīng)選取與計算值相近的標(biāo)稱直徑，通常取 偏大值。2.計算轉(zhuǎn)速n : nD1(r/mi n )計算時：D1 轉(zhuǎn)輪直徑，米用選定的標(biāo)稱直徑，m h水頭，采用運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)的水頭，可采用加權(quán)平均水頭或 設(shè)計水頭，m厲一單位轉(zhuǎn)速，采用最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速 。計算出轉(zhuǎn)速后，應(yīng)選取與計算值相近的同步轉(zhuǎn)速。3.檢驗(yàn)水輪機(jī)實(shí)際工作范圍(1)據(jù)水輪機(jī)單機(jī)出力N，設(shè)計水頭Hp和Di、，計算相 應(yīng)的單位流量Q1，即Qi'=N9.81D12H；2(4 44)檢查計

24、算的Ql是否接近而不超過原選擇計算點(diǎn)所對應(yīng)的 Q1值。若超過，說明Di太小，不能滿足出力要求；若比原計 算點(diǎn)的Q小的多，說明Di偏大，不經(jīng)濟(jì)。(2)據(jù)最大水頭Hmax、最小水頭Hmin和D1、n，計算相應(yīng) 模型水輪機(jī)的最小單位轉(zhuǎn)速 ni m min和最大單位轉(zhuǎn)速n 1 m max， 即n 1 m minnD 1、H m axn1n 1 m maxnD 1H m in在主要綜合特性曲線上繪出對應(yīng)于nmmax和n1mmin為常數(shù)的兩條直線，若這兩條直線包括了主要綜合特性曲線上的高效 率區(qū)，則說明所選D1和n是合理的。否則，應(yīng)適當(dāng)修改D1和n， 重新計算。只有以上兩方面都能滿足，才說明所選D1和n在

25、設(shè)計水頭 時能發(fā)出額定出力，且水輪機(jī)效率高，尺寸小。4. 計算允許吸出高度Hs并確定安裝高程Hs=10- 900 - (+)H ；式中汽蝕系數(shù) ,應(yīng)根據(jù)Hp、H咧和日伽分別求出的ni和 Qi，在主要綜合特性曲線上查得，然后代入上式，分別計算Hp、 H max和Hmin時的Hs，并取偏于安全的最小值作為采用值。安裝高程根據(jù)確定的H s值和所選機(jī)型進(jìn)行計算確定。第五章一、填空題1 .水輪機(jī)的調(diào)節(jié)是通過水輪機(jī)的調(diào)速設(shè)備改變導(dǎo)葉開度的變化 完成的。2. 水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的組成一般由調(diào)速柜、接力器、油壓裝置 三部分組成。3. 調(diào)速器選擇時，中小型調(diào)速器以水輪機(jī)所需的調(diào)速 A為 依據(jù)，大型調(diào)速器則是以主配壓

26、閥直徑形成標(biāo)準(zhǔn)系列的。4. 根據(jù)測速元件的不同，調(diào)速器可分為機(jī)械液壓型與電氣 壓型兩大類。二、簡答題1. 簡述水輪機(jī)調(diào)節(jié)的任務(wù)。水輪機(jī)隨著機(jī)組負(fù)荷的變化而相應(yīng)地改變導(dǎo)葉開度（或 針閥行程），使機(jī)組轉(zhuǎn)速恢復(fù)并保持為額定值或某一預(yù)定值的 過程稱為水輪機(jī)調(diào)節(jié)。2. YT的含義是什么？表示中小型帶油壓裝置的機(jī)械液壓式單調(diào)節(jié)調(diào)速器，調(diào) 速功為18000N.m，額定油壓為2.5MPa。第六章一、填空題1. 水電站的進(jìn)水口分為潛沒式進(jìn)水口和開敞式進(jìn)水口兩大類。2. 潛沒式進(jìn)水口有隧洞式、壓力墻式、塔式和壩式四種形式。3. 潛沒式進(jìn)水口沿水流方向可分為進(jìn)口段、閘門段、漸變 三部分。4. 潛沒式進(jìn)水口的主要設(shè)備

27、有攔污設(shè)備、閘門和啟閉設(shè)備、 通氣孔和充水閥等。5. 攔污柵在立面上可布置成垂直的或傾斜的，平面形狀可以 是多邊形（或半圓形）的也可以是平面的。6. 攔污柵清污方式有人工清污和機(jī)械清污兩種。7. 開敞式進(jìn)水口可分為兩種：無壩取水和有壩取水。8. 開敞式進(jìn)水口的位置應(yīng)選擇在河道穩(wěn)定河段的凹岸水閘 與沖沙閘的相對位置應(yīng)以正面進(jìn)水，側(cè)面排沙的原則進(jìn)行布置。 二、簡答題1. 進(jìn)水建筑物的作用、基本要求、各類進(jìn)水口的布置特點(diǎn)和適 用條件。水電站進(jìn)水口的功用是引進(jìn)符合發(fā)電要求的用水。進(jìn)水口的設(shè)計應(yīng)滿足下列要求：1 ）足夠的進(jìn)水能力，且水 頭損失小。2）水質(zhì)符合要求。3）可控制流量。4）滿足水工建 筑物的一

28、般要求。水電站的進(jìn)水口分為潛沒式進(jìn)水口和開敞式進(jìn)水口兩大類。 潛沒式進(jìn)水口的主要特征是， 進(jìn)水口位于水庫死水位以下一定深 度，在一定的水壓之下工作，以引進(jìn)深層水為主，適用于從水位 變化幅度較大的水庫中取水。 它可以單獨(dú)布置，也可以和擋水建 筑物結(jié)合在一起，進(jìn)水口后接有壓隧洞或管道。 有壓引水式水電 站、壩后式水電站的進(jìn)水口大都屬于這種類型。開敞式進(jìn)水口的主要特征是，進(jìn)水口的水流具有自由水面，處于無壓狀態(tài)，進(jìn)水 口以引進(jìn)表層水為主，適用于從天然河道或水位變化不大的水庫 中取水。進(jìn)水口后一般接無壓引水建筑物。 開敞式進(jìn)水口一般用 于無壓引水式水電站。2. 潛沒式進(jìn)水口的型式和其適用條件。潛沒式進(jìn)水

29、口的主要類型可分為隧洞式、壓力墻式、塔式和壩式四種。（一）隧洞式進(jìn)水口：隧洞式進(jìn)水口的特征是閘門安裝在從巖體里面開挖出來的豎井中。 當(dāng)隧洞進(jìn)口地質(zhì)條件較好， 擴(kuò)大斷 面和開挖閘門豎井均不會引起塌方時適宜采用此種進(jìn)水口。但當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件不好或地形過于平緩時，不宜采用此種型式進(jìn)水口。（二）壓力墻式進(jìn)水口：如隧洞進(jìn)口處地質(zhì)條件較差，不宜 擴(kuò)大斷面和開挖豎井，或因地形條件不宜采用隧洞式進(jìn)水口時， 可將進(jìn)口段和閘門段布置在山巖之外， 形成一個緊靠山巖的單獨(dú) 墻式建筑物，稱為壓力墻式進(jìn)水口。（三）塔式進(jìn)水口：當(dāng)水庫岸邊地質(zhì)條件差或地形平緩，不 宜在岸坡上修建進(jìn)水口時，可采用塔式進(jìn)水口。這時，進(jìn)水口的 進(jìn)口段、

30、閘門段和上部框架組成一個塔式結(jié)構(gòu)， 孤立于水庫之中， 通過工作橋與岸邊相連。 當(dāng)?shù)夭牧蠅蔚膲蜗潞芤膊捎盟竭M(jìn)水 口。塔式進(jìn)水口的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，施工也比較困難，在地震劇烈 區(qū)不宜采用。（四）壩式進(jìn)水口： 壩式進(jìn)水口的特點(diǎn)是將進(jìn)水口布置在混 凝土壩的迎水面上， 使進(jìn)水口與壩身合成一體， 其后接壓力管道。 當(dāng)采用壩后式或壩內(nèi)式廠房時， 壓力水管埋設(shè)在壩體內(nèi)， 只有采 用壩式進(jìn)水口。 3如何確定深式進(jìn)水口的位置、高程和輪廓尺寸？潛沒式進(jìn)水口位置的選擇應(yīng)當(dāng)從水庫地形、 地質(zhì)條件、 水位 變幅、引水路線、 進(jìn)水口型式以和其他進(jìn)水口位置等方面來綜合 考慮。運(yùn)行時應(yīng)能保證流向進(jìn)水口的水流平順、對稱、水頭損失

31、 小、不產(chǎn)生回流和漩渦、不產(chǎn)生淤積和聚集漂浮物等現(xiàn)象。同時 在其他進(jìn)水口通過水量或泄洪時不影響該進(jìn)水口的進(jìn)水量。 引水 隧洞的進(jìn)水口則應(yīng)與隧洞路線的選擇協(xié)調(diào)一致， 布置在地形地質(zhì) 和水流條件均合適的地點(diǎn)。有壓進(jìn)水口應(yīng)低于運(yùn)行中可能出現(xiàn)的最低水位， 并有一定的 淹沒深度。有壓進(jìn)水口的底部應(yīng)高于水庫的設(shè)計淤積高程 1.0m 以上。潛沒式進(jìn)水口沿水流方向可分為進(jìn)口段、 閘門段、 漸變段三 部分。這三部分的尺寸和形狀，主要與攔污柵斷面、閘門尺寸和 引水道斷面有關(guān)。 進(jìn)水口的輪廓就是使這三個斷面能平順的連接 起來。在保證引進(jìn)發(fā)電所需流量的前提下， 盡可能使水流平順的 進(jìn)入引水道，使水頭損失小、避免因水流

32、脫壁而產(chǎn)生負(fù)壓，降低 工程造價和設(shè)備費(fèi)用。 4沉砂池的基本原理是什么？都有哪些排沙方式？ 沉沙池的基本原理是，加大過水?dāng)嗝妫瑴p小水流的流速 和其挾沙能力，使有害泥沙沉淀在沉沙池內(nèi)，而將清水引入 引水道。沉沙池中所沉淀泥沙的排沙方式可分為人工清沙、 機(jī)械排沙和水力沖沙三種。水力沖沙又可分為連續(xù)沖沙和定 期沖沙。第七章一、填空題1 .水電站壓力前池的作用主要有 1分配流量;2保證水質(zhì);3限 制水位升高，保證下游供水;4平穩(wěn)水頭，提高機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性。2. 水電站的引水渠道可分為自動調(diào)節(jié)渠道和非自動調(diào)節(jié)渠道兩 種類型。3. 引水建筑物的功用是集中河段落差形成水頭和輸送發(fā)電所需 的流量。4. 引水建筑物

33、可分為無壓引水建筑物和有壓引水建筑物兩大類。5. 壓力前池組成有前室和進(jìn)水室、壓力墻、泄水建筑物和排污排沙、排冰建筑物。6. 壓力前池的布置方式有渠道、壓力前池、壓力水管的軸線相 一致（正向）、渠道軸線垂直于壓力水管軸線（側(cè)向）和渠線與 壓力水管軸線斜交（斜向）三種型式。7. 引水隧洞分為無壓隧洞和有壓隧洞兩種基本類型二、簡答題1. 動力渠道按其水力特性可分為哪些類型？各有何特點(diǎn)？分別 適用于何種情況？水電站的無壓引水渠道又稱為動力渠道。根據(jù)其水力特性，可分為自動調(diào)節(jié)渠道和非自動調(diào)節(jié)渠道兩種類型。（一）自動調(diào)節(jié)渠道：自動調(diào)節(jié)渠道主要特點(diǎn)是渠頂高程沿渠道全長不變，而且高出渠內(nèi)可能的最高水位； 渠

34、底按一定坡度 逐漸降低，斷面也逐漸加大；在渠末壓力前池處不設(shè)泄水建筑物。 自動調(diào)節(jié)渠道無溢流水量損失。 當(dāng)電站引用流量發(fā)生變化時， 不 必運(yùn)用渠首閘門的開度來控制流量。在引用流量較小時，渠末能保持較高的水位，因而可獲得較高的水頭。由于渠道頂部高程沿 渠線相等，故工程量較大。只有在渠線較短，地面縱坡較小，進(jìn) 口水位變化不大，而且下游沒有其他部門用水要求的情況下，采用此種類型的渠道才可能是經(jīng)濟(jì)合理的。（二）非自動調(diào)節(jié)渠道：非自動調(diào)節(jié)渠道主要特點(diǎn)是渠頂沿渠道長度有一定的坡度， 其坡度一般與渠底坡度相同。 在渠末 壓力前池處（或壓力前池附近）設(shè)有泄水建筑物，一般為溢流堰 或虹吸式溢水道，用來控制渠內(nèi)水

35、位的升高和渲泄水量。非自動調(diào)節(jié)渠道有棄水損失，引用流量較小時渠末水位較自動調(diào)節(jié)渠道的水位低，但渠道工程量較小。對于渠道線路較長、地面縱坡較 大的電站或電站停止運(yùn)行后仍需向下游供水時，廣泛采用此種類 型的渠道。2. 弓冰建筑物設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)滿足哪些要求？引水建筑物在設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)滿足下列要求：1）有足夠的輸水能力，并能適應(yīng)發(fā)電流量的變化要求。2）水質(zhì)符合要求。3）運(yùn)行安全可靠。4）整個引水工程應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇經(jīng) 濟(jì)合理的方案，并便于施工和運(yùn)行。3 .渠道的設(shè)計流量QP為什么要采用電站的最大引用流量 Qmax ？渠道的設(shè)計流量Qp 般采用電站的最大引用流量 Qmax。這是 因?yàn)椋海?）這可使渠

36、道經(jīng)常在壅水狀態(tài)下工作，增加發(fā)電水頭。（2）避免出現(xiàn)流量增加不多而水頭顯著減小的降水曲線。（3）使渠道的過水能力留有余地， 以解決當(dāng)渠道出現(xiàn)淤積、 長草或?qū)?際糙率大于采用值時，水電站發(fā)不足額定出力而受阻的情況。4. 引水渠道路線選擇原則？渠道選線在滿足集中落差前提下做到： 1 ）渠線應(yīng)盡量短而 直，以減小水頭損失、降低造價。 2）渠線盡可能高，以獲得較 大的落差，還能照顧到農(nóng)田灌溉。 3）渠線應(yīng)選擇在地質(zhì)較好的 地段，盡量避免與現(xiàn)有建筑物干擾。5.0調(diào)節(jié)池適用于哪類水電站？設(shè)計時要注意哪些因素？對于無壓引水式電站，如果在引水渠道沿線有比較合適的地 形，應(yīng)盡可能地修建日調(diào)節(jié)池。 日調(diào)節(jié)池與壓力

37、前池之間的渠道 的設(shè)計流量，應(yīng)采用電站引用的最大流量， 而渠首至日調(diào)節(jié)池的 渠道則可按較小流量設(shè)計， 當(dāng)日調(diào)節(jié)池足夠大時，可取電站的最 大日平均引用流量。日調(diào)節(jié)池愈靠近壓力前池，其作用愈顯著。6.隧洞的功能是什么？其水力計算包括哪些內(nèi)容？引水隧洞是水電站常用的引水建筑物之一，功用是集中河段落差形成水頭和輸送發(fā)電所需的流量。無壓隧洞中的水流具有自由水面，從水力條件來看，其工作情況與明渠相同。有壓引水隧 洞的水力計算包括恒定流計算與非恒定流計算兩部分。前者是研究隧洞斷面、引用流量、水頭損失之間的關(guān)系，用以選擇斷面尺 寸；后者是為了確定最高和最低內(nèi)水壓力線，作為隧洞襯砌強(qiáng)度計算和洞線高程布置的依據(jù)。

38、第八章一、填空題1. 明鋼管根據(jù)其在相鄰兩鎮(zhèn)墩間是否設(shè)置伸縮接頭，有分段式和連續(xù)式兩種敷設(shè)方式2. 水電站壓力水管經(jīng)濟(jì)直徑的選擇，應(yīng)從鋼管基建投資和電能 損失兩方面考慮，通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后確定。3. 壓力水管按其結(jié)構(gòu)布置形式可分為壩內(nèi)埋管、壩后背管、地 _ 面壓力管道、地下埋管和回填管幾種類型。4. 分段式明鋼管進(jìn)行應(yīng)力計算時，應(yīng)考慮以下四個基本斷面： 支墩跨中斷面 1 1、支承環(huán)附近斷面 2 2、加勁環(huán)和其旁管壁 斷面3 3、支承環(huán)和其旁管壁斷面 44。5. 壓力水管上常用的閥門有閘閥、蝴蝶閥和球閥三種。6. 明鋼管的支承結(jié)構(gòu)有鎮(zhèn)墩和支墩。7. 鎮(zhèn)墩可分為封閉式和開敞式兩種。8. 常用的支墩

39、形式有滑動支墩、 滾動式支墩和搖擺式支墩三類。二、簡答題1. 作用于明鋼管上的全部外力可分為哪幾類？分別在管壁中產(chǎn) 生何種內(nèi)力？作用在分段式明鋼管上的力， 按作用方向可分為軸向力、 法 向力和徑向力三種。徑向力使管壁產(chǎn)生環(huán)向拉應(yīng)力；軸向力使管 壁中產(chǎn)生軸向應(yīng)力；法向力使管壁中產(chǎn)生彎矩和剪力。2. 明鋼管的墩座有幾種類型，各有何作用？明鋼管的墩座分為鎮(zhèn)墩和支墩。鎮(zhèn)墩用來固定鋼管，使鋼管 在任何方向均不發(fā)生位移和轉(zhuǎn)角； 支墩布置在鎮(zhèn)墩之間，用來支 承鋼管，允許鋼管沿支承面作軸向位移。3. 壓力水管的布置形式和其適用條件？壓力水管向水輪機(jī)供水的方式可分為以下三種：1）單獨(dú)供水：一根壓力水管只向一臺機(jī)

40、組供水，即單管單 機(jī)供水。這種供水方式結(jié)構(gòu)簡單，水流順暢，水頭損失小，運(yùn)行 靈活可靠，其中一根水管或一臺機(jī)組發(fā)生故障需要檢修時不影響 其它機(jī)組運(yùn)行，但當(dāng)管道較長時，工程量大，造價較高。適用于 水頭不高、流量較大、管長較短的情況。2）聯(lián)合供水：由一根總管在末端分岔后向電站所有機(jī)組供水。這種供水方式的顯著優(yōu)點(diǎn)是可以節(jié)省管材，降低造價。其缺 點(diǎn)是運(yùn)行的靈活性和可靠性較單獨(dú)供水方式差，當(dāng)總管發(fā)生故障或檢修時，將使電站全部機(jī)組停止運(yùn)行，由于增加了分岔管、彎 管等構(gòu)件，結(jié)構(gòu)上較復(fù)雜，且水頭損失也較大。多在高水頭小流 量的水電站中米用。3）分組供水：每根主管在末端分岔后向兩臺或兩臺以上機(jī) 組供水，即多管多機(jī)

41、供水。這種供水方式的優(yōu)缺點(diǎn)同聯(lián)合供水方 式相似，只是當(dāng)一根主管發(fā)生故障或檢修時， 不致造成電站所有 機(jī)組停止運(yùn)行。一般適用于管道較長、機(jī)組臺數(shù)較多、需限制管 徑過大的電站。壓力水管的軸線與廠房的相對方向可以采用正向、 側(cè)向或斜 向的布置。正向布置的優(yōu)點(diǎn)是管線較短，水頭損失也較?。蝗秉c(diǎn) 是當(dāng)水管失事破裂時，水流直瀉而下，危和廠房安全。這種方式 一般適用于水頭較低水管較短的水電站。側(cè)向或斜向布置時，當(dāng)水管破裂后，泄流可從排水渠排走，不致直沖廠房，但管材用量 增加，水頭損失也較大。4. 壓力水管管線的選擇原則？壓力水管路線選擇的一般原則為：1）管線盡量短而直。2） 管路沿線地質(zhì)條件好。3 ）明管路線

42、應(yīng)盡量避開山坡起伏大和其 他危和管道安全的地段。4）避免管道內(nèi)產(chǎn)生局部真空。5）管線 傾角合適。5. 露天（明）鋼管有哪些敷設(shè)形式？比較它們的優(yōu)點(diǎn)和適用條 件。明鋼管的敷設(shè)方式有以下兩種：1）分段式。在相鄰兩鎮(zhèn)墩之間設(shè)置伸縮接頭，當(dāng)溫度變化 時，管段可沿管軸線方向移動，因而消除了管壁中的溫度應(yīng)力。 明鋼管大都采用此種敷設(shè)方式。2）連續(xù)式。兩鎮(zhèn)墩間的管身連續(xù)敷設(shè)，中間不設(shè)伸縮節(jié)。 由于鋼管兩端固定，不能移動，溫度變化時，管身將產(chǎn)生很大的軸向溫度應(yīng)力。為減小管身的溫度應(yīng)力， 在管身的適當(dāng)位置設(shè)置 一些可自由轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)角接頭。 這種方式在一定條件下可能是經(jīng)濟(jì) 合理的。但我國很少采用。6. 壓力鋼管的經(jīng)

43、濟(jì)直徑如何確定？為了確定壓力水管的經(jīng)濟(jì)直徑，可擬定若干不同的管徑方 案，分別計算各方案的系統(tǒng)年費(fèi)用（或總費(fèi)用），然后用系統(tǒng)年費(fèi)用（或總費(fèi)用）最小法進(jìn)行比較確定。對不重要的工程或缺乏： 可靠的技術(shù)經(jīng)濟(jì)資料時，可采用經(jīng)濟(jì)流速的數(shù)據(jù)選擇管徑。即。7. 露天鋼管上有哪些管件（附件）？各起什么作用？露天鋼管上的管件（附件）主要有：1）接縫與接頭：用來將鋼板焊接成管段并連結(jié)各管段。2）彎管和漸縮管：鋼管在水平面內(nèi)或豎直面內(nèi)改變方向時， 需要裝置彎管；不同直徑鋼管段連接時，需設(shè)置漸縮管。3）剛性環(huán)（加勁環(huán)）：當(dāng)薄壁鋼管不能抵抗外壓和滿足不了 運(yùn)輸或安裝的要求時，單純增加管壁厚度來滿足剛度要求往往是 不經(jīng)濟(jì)的

44、，可考慮加設(shè)剛性環(huán)。4）分岔管：當(dāng)水電站采用聯(lián)合供水或分組供水時，必須設(shè) 置分岔管。8. 露天鋼管如何檢驗(yàn)穩(wěn)定性？如不滿足應(yīng)采取哪些措施？鋼管是一種薄壁結(jié)構(gòu)，能承受較大的內(nèi)水壓力，但當(dāng)通氣孔 （或通氣閥）發(fā)生故障不能和時補(bǔ)氣，或鋼管內(nèi)發(fā)生負(fù)水擊時， 管內(nèi)均將產(chǎn)生真空，鋼管在內(nèi)外壓差作用下，容易喪失穩(wěn)定而被 壓癟。使鋼管失穩(wěn)的最小外壓力稱為臨界外壓力?？梢酝ㄟ^計算臨界外壓力來檢驗(yàn)露天鋼管的穩(wěn)定性。 當(dāng)薄壁鋼管不能抵抗外壓 和滿足不了運(yùn)輸或安裝的要求時， 可采用增加管壁厚度或加設(shè)剛 性環(huán)來解決。第九章一、填空題1. 水擊壓強(qiáng)沿管線的分布規(guī)律是：末相水擊無論是正水擊或負(fù) 水擊均為直線規(guī)律分布，第一相

45、水擊：正水擊為上凸曲線，負(fù)水 擊為下凹曲線。2. 水擊波從t 0至t 4L a完成兩個往返傳播過程后壓力管道內(nèi) 水流恢復(fù)到初始狀態(tài)，t 4La稱為水擊波的周期；水擊波在管 道中傳播一個往返的時間t 2L a稱為“相”，兩相為一個周期'3. 水擊可分為直接水擊和間接水擊。4. 水擊計算常選用比較符合實(shí)際的合理的邊界條件有閥門端、 封閉端、水庫、調(diào)壓室或壓力前池端和管徑變化點(diǎn)、分岔點(diǎn) TS 2L片、亠5. 當(dāng)a時，壓力水管中的水擊為直接水擊，其最大值將在 導(dǎo)葉（或噴嘴）開度調(diào)節(jié)終了時首先發(fā)生在水管末端。6.當(dāng) Ts2LT時，壓力水管中的水擊為間接水擊，其值小于直接水擊。7 .水庫端與完全關(guān)

46、閉的閥門端對水擊波的反射特性分別為異號 等值和同號等值二、名詞解釋1. 水擊現(xiàn)象：水輪機(jī)引用流量在某種特殊情況下，發(fā)生突然改變，隨著壓力管道末端閥門或?qū)~的突然關(guān)閉（或突然開啟），伴隨著壓力管道內(nèi)水流流速的突然改變而產(chǎn)生壓強(qiáng)升高（或降 低）的現(xiàn)象稱為水擊現(xiàn)象。2 .調(diào)節(jié)保證計算：為了選擇合適的 Ts，使水擊壓強(qiáng)和機(jī)組轉(zhuǎn)速 變化率都控制在允許范圍內(nèi)而進(jìn)行的水擊計算和轉(zhuǎn)速變化率計 算，稱為機(jī)組調(diào)節(jié)保證計算。2L3. 直接水擊和間接水擊：若 Ts 石，閥門處的最大水擊壓強(qiáng) 不會受到降壓順行波的影響，故其大小與閥門瞬時關(guān)閉2L（Ts=0 ）的情況相同。這種水擊稱為直接水擊。若Ts 石,閥門處的水擊壓

47、強(qiáng)在尚未達(dá)到最大值時就受到降壓順行波的 影響而減小。閥門處的這種水擊稱為間接水擊。三、簡答題1 .當(dāng)調(diào)節(jié)保證計算不能滿足時， 通常是采取措施減小水擊壓強(qiáng)。 那么減小水擊壓強(qiáng)有哪些措施呢？當(dāng)水擊壓強(qiáng)超過容許最大值時，一般采用下列措施加以降 低：1）縮短管道長度；2）加大管道斷面：3）設(shè)置調(diào)壓室；4） 采用合理的導(dǎo)葉（閥門）啟閉規(guī)律；5）裝置調(diào)壓閥（空放閥）6） 設(shè)置水阻器。2. 機(jī)組調(diào)節(jié)保證計算的任務(wù)？為保證電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)與安全， 需選擇合適的Ts ,使水擊壓 強(qiáng)和機(jī)組轉(zhuǎn)速變化率都控制在允許范圍內(nèi)，這就是機(jī)組調(diào)節(jié)保證 計算的任務(wù)。具體包括：1）站有壓引水系統(tǒng)和水輪發(fā)電機(jī)組特 性，合理選擇機(jī)組調(diào)節(jié)

48、時間 和變化規(guī)律，使轉(zhuǎn)速變化率和水擊 壓強(qiáng)均控制在允許范圍內(nèi)， 盡可能減少有壓水道的水擊壓強(qiáng)。2） 據(jù)選定的調(diào)節(jié)時間Ts和機(jī)組轉(zhuǎn)動慣量 GD，計算轉(zhuǎn)速變化率, 檢驗(yàn)是否在允許范圍內(nèi)。3）根據(jù)選定的Ts和開度變化規(guī)律進(jìn)行 水擊計算，檢驗(yàn)水擊壓強(qiáng)是否超過允許值。4 ）驗(yàn)算有壓引水系統(tǒng)是否必需設(shè)置調(diào)壓室或采取其他調(diào)節(jié)保證措施。3. 簡述水擊一個周期的傳播過程？水擊波傳播過程如下：1、第一狀態(tài)：從閥門端 A以速度a向上游傳播，為逆行升壓波，經(jīng)過t L a時間，水擊升壓波到達(dá)水庫端 D時管道全長產(chǎn)生 水擊壓強(qiáng)升高 P （水頭升高 H ），全管水流流速為零。2、第二狀態(tài)：以順行降壓波的形式從水庫端 D以速

49、度a向閥 門端傳播。在t 2L a時刻，降壓波到達(dá)閥門端 A。全管壓強(qiáng)恢 復(fù)為P。，水體密度和管徑全部恢復(fù)原狀， 壓力管道內(nèi)水流流速為 反向流速V。（從管道流向水庫）。3、第三狀態(tài)：以逆行降壓波的形式從閥門端 A以速度a向上 游傳播。在t 3La時到達(dá)水庫端D。全管壓強(qiáng)降低 P，全管水 流流速為零。4、第四狀態(tài)：順行升壓波以速度 a從水庫端D向下游傳播， 當(dāng)t 4L a時傳到閥門端A，全管水流恢復(fù)至初始狀態(tài)。若管內(nèi)無摩阻存在，水擊波將重復(fù)上述四個傳播過程。4. 水電站水擊產(chǎn)生的原因有哪些？水擊連鎖方程如何表示？水 擊波的傳播速度如何計算？水電站水擊產(chǎn)生的根本原因是水體的慣性以和管壁的彈性作 用

50、。水擊連鎖方程為：HA HtD評（站）；HD HA 評tD站）。,.ADe / AD 連鎖方程的無量綱形式為：逆行波ti t2 2 （ ti tz）；順 DA/DA、行波 t3t4（t3t4）。水擊波速大小主要與壓力水管的直徑D，管壁厚度，管壁（或襯砌）材料的彈性模量 E和水的體積彈性模量 Ew等因素有四、計算題1. 某引水式水電站，壓力水管末端閥門處靜水頭H）=120m壓力 水管長L=500m管徑D=3m設(shè)計引用流量=30m3/s，管壁厚度 =25mm導(dǎo)葉有效調(diào)節(jié)時間Ts=3s, 1）已知管壁鋼材的彈性模量 Es=206*106 kPa，水的體積彈性模量 Ew=2.06*106 kPa，求壓

51、力 水管中水錘波速a值。2）水輪機(jī)由滿負(fù)荷工作丟棄全部負(fù)荷，設(shè)導(dǎo)葉依直線規(guī)律關(guān)閉，求壓力水管末端閥門處 A點(diǎn)和距閥門上游200m處C點(diǎn)的水錘壓 強(qiáng)。2. 某水電站采用單獨(dú)供水，壓力水管的材料、管徑和壁厚沿管 長不變，單機(jī)設(shè)計流量為 10 m3/s，壓力水管斷面積為2.5 m2 ,水管全長L=300m 最大靜水頭 H=60m 水擊波速取a =1000 m/s, 導(dǎo)葉啟閉時間Ts=3s，求導(dǎo)葉由全開到全關(guān)時導(dǎo)葉處的最大水擊 壓強(qiáng)升高值 H。3. 某水電站的壓力鋼管，管徑和管壁厚度全長不變。水管總長 L=300m 最大靜水頭 H）=100m 管中最大流速 Vma=4m/s，已求得 水錘波速a=100

52、0m/s，導(dǎo)葉啟閉時間Ts=3s，不考慮蝸殼和尾水 管的影響，試求（1）機(jī)組丟棄全負(fù)荷時（導(dǎo)葉由全開至全關(guān)）的水錘壓強(qiáng)升高值，并繪制分布圖；（2）增加全負(fù)荷時（導(dǎo)葉由全關(guān)至全開）的最大水錘壓強(qiáng)降低值；（3）設(shè)Z允=0.4，若Z計超過Z允請說出改善措施。（計算略）。第十章一、填空題1. 當(dāng)管道慣性時間常數(shù) Tw?i.56.5s需設(shè)置調(diào)壓室時，調(diào)壓室在壓力水道中的布置方式可分為上游調(diào)壓室（引水調(diào)壓室）、下游調(diào)壓室（尾水調(diào)壓室）、上下游雙調(diào)壓室系統(tǒng)、上游雙調(diào)壓室系統(tǒng) 四種。2. 調(diào)壓室的基本類型有簡單圓筒式調(diào)壓室、阻抗式調(diào)壓室、雙 _ 室式調(diào)壓式、溢流式調(diào)壓式、差動式調(diào)壓室和氣壓式或半氣壓式 調(diào)壓室

53、六類。3 .水位波動計算方法一般有解析法、逐步積分法、電算法幾種。4. 引水道一調(diào)壓室系統(tǒng)波動衰減的條件之一是調(diào)壓室的斷面積 必須大于臨界斷面Fk，通常稱為托馬斷面；其二是引水道和壓力管道的水頭損失之和必須小于靜水頭的1/35.水流的連續(xù)方程是fvdZdt、動力方程是hwL dvg dt、等出力方程為QoEo hw0二、簡答題hwm0(Qo q)(H° hw0 x hwm)1. 調(diào)壓室的功用？ 調(diào)壓室的功用是:1. 調(diào)壓室具有自由水面，能反射由壓力管道傳來的水擊波， 從而避免或減小了引水道中的水擊壓力。由于縮短了封閉管道的 長度，也大大降低了壓力管道中水擊壓力。2. 調(diào)壓室有一定容積

54、，離廠房較近，機(jī)組負(fù)荷變化時能迅 速補(bǔ)充或存蓄一定水量，有利于機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。2. 調(diào)壓室基本要求？調(diào)壓室應(yīng)滿足以下基本要求：1. 調(diào)壓室應(yīng)盡量靠近廠房，以縮短壓力水管的長度。2. 能較充分地反射壓力水管傳來的水擊波。3. 調(diào)壓室的工作必須是穩(wěn)定的。4. 正常運(yùn)行時，水頭損失要小。5. 工程安全可靠、施工簡單、方便、造價經(jīng)濟(jì)合理。3. 調(diào)壓室的設(shè)置條件？作為近似判斷，目前國內(nèi)外傾向于用管道慣性時間常數(shù)TwLM作為判斷設(shè)置上游調(diào)壓室的準(zhǔn)則：= gH°。當(dāng)Tw<1.56.5s時，可不設(shè)調(diào)壓室。4. 簡述調(diào)壓室的工作原理？當(dāng)水電站以某一固定出力運(yùn)行時，水輪機(jī)引用流量Qo不變，引水道通

55、過流量Qo時將產(chǎn)生水頭損失hw，因此調(diào)壓室穩(wěn)定水位 比上游庫水位低。此初始狀態(tài)為恒定流。若水電站丟棄全部負(fù)荷，水輪機(jī)引用流量由Qo變?yōu)榱?，在?究引水道調(diào)壓室的水流變化時， 可認(rèn)為壓力水管中水流是突然 停止的。此時引水道中的水流由于慣性作用仍以原來的流速流向 調(diào)壓室，調(diào)壓室水位開始上升，引水道始末兩端水位差隨之減小， 流速逐漸變緩。當(dāng)室中水位升至庫水位時， 引水道兩端水位差等 于零，引水道中的水流由于慣性作用，仍以逐漸減緩的流速繼續(xù)流向調(diào)壓室，使室水位繼續(xù)升高，直到引水道中流速等于零時為 止，此時調(diào)壓室水位達(dá)到最高點(diǎn)，形成調(diào)壓室水位高于庫水位。 引水道中的水體在此壓力差作用下，以相反的方向流向

56、水庫，調(diào) 壓室水位開始下降。當(dāng)室水位降至庫水位時，水流仍不停止，室 水位繼續(xù)下降，直至反向流速等于零為止，此時，調(diào)壓室水位降 到最低點(diǎn)，此后引水道中的水體又開始流向調(diào)壓室，調(diào)壓室水位又開始上升，并重復(fù)上述過程，隨著引水道中水體的往復(fù)運(yùn)動， 調(diào)壓室水位也不斷上下波動。由于引水道和調(diào)壓室的阻力作用， 運(yùn)動水體的能量逐漸消耗， 波動逐漸衰減，最后調(diào)壓室水位穩(wěn)定 在庫水位。當(dāng)水電站增加負(fù)荷時，水輪機(jī)引用流量增大，由于引水道中 水流的慣性作用，流量不能立即增大以滿足負(fù)荷變化后的需要， 須由調(diào)壓室補(bǔ)充一部分水量。 從而引起調(diào)壓室水位下降， 并形成 調(diào)壓室與水庫間的新的水位差， 使引水道中的水流流速增大。 當(dāng) 引水道中的流量等于水輪機(jī)需要流量時， 調(diào)壓室水位降到最低點(diǎn)（最低涌波水位），此時引水道中流量仍繼續(xù)增加。以致超過水 輪機(jī)的需要，調(diào)壓室水位開始回升。調(diào)壓室水位的回升減小了調(diào) 壓室與水庫的水位差，使引水道的流量逐漸減小。 在調(diào)壓室水位 回升過程 中，達(dá)到應(yīng)有的運(yùn)行水位后并不停止，在引水道中水 體的慣性作用下繼續(xù)上升到某一高度后才下降，這就形成調(diào)壓室水位的波動。由于引水道和調(diào)壓室的阻力作用，