水利資料答案

水利資料答案第一章一、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(dòng)水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，再將旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?．水頭和流量是構(gòu)成水能的兩個(gè)基本要素，是水電站動(dòng)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。vN8Be。4．壩式水電站較常采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(guó)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(jiǎn)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)利用海洋潮汐水能的潮汐開發(fā)方式。3．我國(guó)水能資源的特點(diǎn)？從我國(guó)水能資源蘊(yùn)藏分布及開發(fā)利用的現(xiàn)狀來看，我國(guó)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(duì)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(shí)，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(gè)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(shí)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(chǔ)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?cái)嗨?，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(shí)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)的中樞。第二章一、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(dòng)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），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．水輪機(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(hào)為240，立軸，金屬蝸殼，轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑為250cm。2．2QJ30—W—：表示一根主軸上有兩個(gè)轉(zhuǎn)輪的切擊式水輪機(jī)，轉(zhuǎn)輪型號(hào)為30，臥軸，轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑為150cm，每個(gè)轉(zhuǎn)輪有2個(gè)噴嘴，設(shè)計(jì)射流直徑為15cm。3．設(shè)計(jì)水頭：水輪機(jī)發(fā)出額定出力的最小凈水頭。4．包角φ：自蝸殼鼻端（尾端）斷面為起點(diǎn)到蝸殼進(jìn)口斷面（垂直于壓力管道軸線的斷面）之間的夾角eΦ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=9.81ηQH。7．水輪機(jī)效率：主軸輸出功率N與輸入功率sN的比值稱為水輪機(jī)的效率，用η表示。三、簡(jiǎn)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)10*2150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，其功用是將水流均勻平順軸對(duì)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：①將通過水輪機(jī)的水流泄向下游；②轉(zhuǎn)輪裝置在下游水位之上時(shí)，能利用轉(zhuǎn)輪出口與下游水位之間的勢(shì)能H2；③回收利用轉(zhuǎn)輪出口的大部分動(dòng)能（gvv2255222αα-52-?-h）。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(jià)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。混凝土蝸殼一般適用于水頭在40m以下大流量的水電站，因水頭較大時(shí)，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，則造價(jià)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：①將通過水輪機(jī)的水流泄向下游；②轉(zhuǎn)輪裝置在下游水位之上時(shí)，能利用轉(zhuǎn)輪出口與下游水位之間的勢(shì)能H2；③回收利用轉(zhuǎn)輪出口的大部分動(dòng)能（gvv2255222αα-52-?-h）。4．當(dāng)水頭H，流量Q不同時(shí)，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1D表示轉(zhuǎn)輪進(jìn)水口邊最大直徑，2D表示出口邊最大直徑，進(jìn)口邊高度用0b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0b、2D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0b、2D大。5．蝸殼水力計(jì)算有哪些假定原則，各種計(jì)算方法的精度如何？為簡(jiǎn)化蝸殼斷面設(shè)計(jì)，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uVr=常數(shù)，uV為水流速度的切向分速，r為計(jì)算點(diǎn)處水流質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)軸的距離。這兩個(gè)假定計(jì)算精度均能符合工程設(shè)計(jì)要求，實(shí)際上常用的是第二個(gè)假定，第一個(gè)假定用的較少。四、計(jì)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(jì)流量Q○=10m3/s，蝸殼進(jìn)口斷面平均流速ev=4m3/s，試計(jì)算蝸殼進(jìn)口斷面的斷面半徑eρ。解：eρ=eeVQπ00360Φ=43603451000???π=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、容積損失、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：葉型汽蝕、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度下水的汽化壓力以下.4．水輪機(jī)的總效率η包括水力效率sη、容積效率vη、機(jī)械效率jη，其關(guān)系是svjηηηη??=。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(gè)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(dòng)力真空的相對(duì)值來表示，此相對(duì)值稱為汽蝕系數(shù)。三、問答題1．汽蝕有哪些危害？汽蝕對(duì)水輪機(jī)的運(yùn)行主要有下列危害：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(dòng)，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(duì)水輪機(jī)的危害，需從多方面采取措施：1．水輪機(jī)設(shè)計(jì)制造方面：合理設(shè)計(jì)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)生汽蝕的工況下運(yùn)行，出現(xiàn)真空低壓區(qū)時(shí)補(bǔ)氣增壓，及時(shí)對(duì)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：（1）立軸混流式水輪機(jī)：20bHZZsas++=（2）立軸軸流式和斜流式水輪機(jī)：1XDHZZsas++=（3）臥軸混流式和貫流式水輪機(jī)：21DHZZsas-+=2．沖擊式水輪機(jī)：pashZZ+=max四、計(jì)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(jì)水頭為100米時(shí)的汽蝕系數(shù)為0.22，汽蝕系數(shù)修正值為0.03，試計(jì)算設(shè)計(jì)水頭下水輪機(jī)的最大吸出高度HS。解：sH=H)(9000.10σσ?+-?-=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(dòng)相似和動(dòng)力相似三個(gè)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'1n，縱坐標(biāo)是'1Q，該曲線中一般包括等效率線η=),('1'1Qnf、等導(dǎo)葉開度線=0a),('1'1Qnf、等汽蝕系數(shù)線σ=),('1'1Qnf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(hào)）水輪機(jī)。2．等角工作狀態(tài)：同輪系兩水輪機(jī)運(yùn)動(dòng)相似就稱此兩水輪機(jī)為等角工作狀態(tài)。3．比轉(zhuǎn)速：45HNnsn=；當(dāng)工作水頭H=1m，發(fā)出功率N=1kW時(shí)，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：HDQQ21'1=；當(dāng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑1D=1m、水頭1=Hm時(shí)，水輪機(jī)的流量稱為單位流量。5．單位轉(zhuǎn)速：1'1DHnn=；當(dāng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑1D=1m、水頭1=Hm時(shí)，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(shí)的導(dǎo)葉開度xa稱為空轉(zhuǎn)開度。三、簡(jiǎn)答題1．選擇水輪機(jī)時(shí)，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(gè)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)盡可能在水電站水頭變化范圍內(nèi)選擇)(Nf=η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(jì)算時(shí)，應(yīng)采用'1n等于或稍高于最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速'10n，而'1Q值則應(yīng)采用型譜表中推薦使用的最大單位流量'max1Q，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'1n，縱坐標(biāo)是'1Q，該曲線中一般包括等效率線η=),('1'1Qnf、等導(dǎo)葉開度線=0a),('1'1Qnf、等汽蝕系數(shù)線σ=),('1'1Qnf和5%出力限制線。3．水輪機(jī)選擇的內(nèi)容是什么？1．選擇機(jī)組臺(tái)數(shù)和單機(jī)容量；2．選擇水輪機(jī)的型號(hào)及裝置方式；3．確定水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪直徑及轉(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及尺寸；7．選擇調(diào)速器及油壓裝置（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1D=1m、水頭1=Hm時(shí)，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(duì)水輪機(jī)的相對(duì)影響是不同的，對(duì)原型的影響要比對(duì)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(duì)容積損失和相對(duì)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)？1．計(jì)算轉(zhuǎn)輪直徑1D：1D=η23'181.9pHQN（m）2．計(jì)算轉(zhuǎn)速n：1'1DHnn=（r/min）3．檢驗(yàn)水輪機(jī)實(shí)際工作范圍4．計(jì)算允許吸出高度sH并確定安裝高程四、計(jì)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(jì)算的步驟。步驟如下：1.計(jì)算轉(zhuǎn)輪直徑1D:1D=η23'181.9pHQN（m）式中N—水輪機(jī)單機(jī)出力，kW；pH—設(shè)計(jì)水頭，m；'1Q—水輪機(jī)單位流量，sm3；對(duì)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(duì)應(yīng)的單位流量'.1kQ但不應(yīng)超過型譜表中的推薦值；η—原型水輪機(jī)效率，取上述計(jì)算點(diǎn)處的模型效率mη加效率修正值η?，初步計(jì)算時(shí)可假定η?=1%～3%，待1D確定后再進(jìn)行效率修正計(jì)算，計(jì)算的效率修正值η?應(yīng)與假定值相符，否則，應(yīng)重新假定η?，重新計(jì)算確定1D。計(jì)算出1D后，應(yīng)選取與計(jì)算值相近的標(biāo)稱直徑，通常取偏大值。2.計(jì)算轉(zhuǎn)速n：1'1DHnn=（r/min）計(jì)算時(shí)：1D—轉(zhuǎn)輪直徑，采用選定的標(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(jì)水頭，m；'1n—單位轉(zhuǎn)速，采用最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速'10n。計(jì)算出轉(zhuǎn)速后，應(yīng)選取與計(jì)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(jì)水頭pH和1D、η，計(jì)算相應(yīng)的單位流量'1Q，即η232181.9'1pHDNQ=（4—44）檢查計(jì)算的'1Q是否接近而不超過原選擇計(jì)算點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的'1Q值。若超過，說明1D太小，不能滿足出力要求；若比原計(jì)算點(diǎn)的'1Q小的多，說明1D偏大，不經(jīng)濟(jì)。(2)據(jù)最大水頭maxH、最小水頭minH和1D、n，計(jì)算相應(yīng)模型水輪機(jī)的最小單位轉(zhuǎn)速'min1mn和最大單位轉(zhuǎn)速'max1mn，即'1'min1-max1nnHnDm?=；'1'max1-min1nnHnDm?=在主要綜合特性曲線上繪出對(duì)應(yīng)于'max1mn和'min1mn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1D和n是合理的。否則，應(yīng)適當(dāng)修改1D和n，重新計(jì)算。只有以上兩方面都能滿足，才說明所選1D和n在設(shè)計(jì)水頭時(shí)能發(fā)出額定出力，且水輪機(jī)效率高，尺寸小。4.計(jì)算允許吸出高度sH并確定安裝高程sH=10-900?-H)(σσ?+；式中汽蝕系數(shù)σ，應(yīng)根據(jù)pH、maxH和minH分別求出的'1n和'1Q，在主要綜合特性曲線上查得，然后代入上式，分別計(jì)算pH、maxH和minH時(shí)的sH，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sH值和所選機(jī)型進(jìn)行計(jì)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(shí)，中小型調(diào)速器以水輪機(jī)所需的調(diào)速功A為依據(jù)，大型調(diào)速器則是以主配壓閥直徑形成標(biāo)準(zhǔn)系列的。4．根據(jù)測(cè)速元件的不同，調(diào)速器可分為機(jī)械液壓型與電氣液壓型兩大類。二、簡(jiǎn)答題1．簡(jiǎn)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、漸變段三部分。4．潛沒式進(jìn)水口的主要設(shè)備有攔污設(shè)備、閘門及啟閉設(shè)備、通氣孔及充水閥等。5．?dāng)r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．?dāng)r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，進(jìn)水閘與沖沙閘的相對(duì)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(jiǎn)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)及適用條件。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(jì)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)水口的型式及其適用條件。潛沒式進(jìn)水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(huì)引起塌方時(shí)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(shí)，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(shí)，可將進(jìn)口段和閘門段布置在山巖之外，形成一個(gè)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(shí)，可采用塔式進(jìn)水口。這時(shí)，進(jìn)水口的進(jìn)口段、閘門段及上部框架組成一個(gè)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(shí)，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、高程及輪廓尺寸？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)水口型式以及其他進(jìn)水口位置等方面來綜合考慮。運(yùn)行時(shí)應(yīng)能保證流向進(jìn)水口的水流平順、對(duì)稱、水頭損失小、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(shí)在其他進(jìn)水口通過水量或泄洪時(shí)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)及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(jì)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。這三部分的尺寸及形狀，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(gè)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、避免因水流脫壁而產(chǎn)生負(fù)壓，降低工程造價(jià)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?，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)，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(dòng)調(diào)節(jié)渠道和非自動(dòng)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(jiǎn)答題1．動(dòng)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(dòng)力渠道。根據(jù)其水力特性，可分為自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道和非自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道兩種類型。（一）自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道：自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道主要特點(diǎn)是渠頂高程沿渠道全長(zhǎng)不變，而且高出渠內(nèi)可能的最高水位；渠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(dòng)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(shí)，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(shí)，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(dòng)調(diào)節(jié)渠道：非自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道主要特點(diǎn)是渠頂沿渠道長(zhǎng)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)水位的升高和渲泄水量。非自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道有棄水損失，引用流量較小時(shí)渠末水位較自動(dòng)調(diào)節(jié)渠道的水位低，但渠道工程量較小。對(duì)于渠道線路較長(zhǎng)、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(shí)，廣泛采用此種類型的渠道。2．引水建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)滿足哪些要求？引水建筑物在設(shè)計(jì)時(shí)，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(gè)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。Q？3．渠道的設(shè)計(jì)流量pQ為什么要采用電站的最大引用流量maxQ。這是渠道的設(shè)計(jì)流量pQ一般采用電站的最大引用流量max因?yàn)椋海?）這可使渠道經(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(zhǎng)草或?qū)嶋H糙率大于采用值時(shí)，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(jià)。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．日調(diào)節(jié)池適用于哪類水電站？設(shè)計(jì)時(shí)要注意哪些因素？對(duì)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)池與壓力前池之間的渠道的設(shè)計(jì)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(jì)，當(dāng)日調(diào)節(jié)池足夠大時(shí)，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(jì)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(jì)算包括恒定流計(jì)算與非恒定流計(jì)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(jì)算和洞線高程布置的依據(jù)。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(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮以下四個(gè)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)及其旁管壁斷面3—3、支承環(huán)及其旁管壁斷面4—4。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．常用的支墩形式有滑動(dòng)支墩、滾動(dòng)式支墩和搖擺式支墩三類。二、簡(jiǎn)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及其適用條件？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(tái)機(jī)組供水，即單管單機(jī)供水。這種供水方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(tái)機(jī)組發(fā)生故障需要檢修時(shí)不影響其它機(jī)組運(yùn)行，但當(dāng)管道較長(zhǎng)時(shí)，工程量大，造價(jià)較高。適用于水頭不高、流量較大、管長(zhǎng)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(jià)。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(shí)，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采用。3）分組供水：每根主管在末端分岔后向兩臺(tái)或兩臺(tái)以上機(jī)組供水，即多管多機(jī)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(shí)，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(zhǎng)、機(jī)組臺(tái)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(duì)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??；缺點(diǎn)是當(dāng)水管失事破裂時(shí)，水流直瀉而下，危及廠房安全。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(shí)，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）明管路線應(yīng)盡量避開山坡起伏大和其他危及管道安全的地段。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)及適用條件。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(shí)，管段可沿管軸線方向移動(dòng)，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(dòng)，溫度變化時(shí)，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(dòng)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(guó)很少采用。6．壓力鋼管的經(jīng)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epvQDπ4=案，分別計(jì)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(duì)不重要的工程或缺乏可靠的技術(shù)經(jīng)濟(jì)資料時(shí)，可采用經(jīng)濟(jì)流速的數(shù)據(jù)選擇管徑。即。7．露天鋼