自编——《水电站》复习资料

1、水电站作业11、 水电站水能如何转化为电能的？（用框图表示）2、水电站是通过（水轮机）把水能变成旋转机械能，再通过（发电机）把机械能变成电能的。3、水轮机的工作参数有（H）、（Q）、（N t）、（n）、（t）等。4、水轮机的工作水头是水轮机（进口）和（出口）单位重量水流的能量差值。5、水轮机分为（反击式）和（冲击式）两大类。（1）什么叫水轮机？ 答：将水能转变为旋转机械能的水力原动机叫做水轮机。 （2）冲击式水轮机与反击式水轮机的区别。 答：工作原理方面： 利用水流的势能与动能做功的水轮机为反击式水轮机；利用水流的动能做功的水轮机为冲击式水轮机。 流动特征方面： 反击式水轮机转轮流道有压、封闭

2、、全周进水；冲击式水轮机转轮流道无压、开放、部分进水。 结构特征方面：转轮的差别，反击式水轮机转轮叶片的断面呈翼型形状。由蜗壳、导水机构、转轮与尾水管形成封闭的流道；冲击式水轮机转轮叶片多呈斗叶状，有喷嘴。6、反击式水轮机是靠（势能和动能）做功的，冲击式水轮机是靠（动能）做功的。7、反击式水轮机的过流部件由（引水部件）、（导水部件）、（工作部件转轮）和（泄水部件）构成。8、冲击式水轮机的主要部件有（喷嘴）、（折向器）、（转轮）、（机壳）等。9、某水轮机在设计工况下蜗壳进口压力表读数为65104pa，压力表中心高程为887m，压力表所在的钢管直径D=6m，电站下游水位为884m，水轮机流量Q=2

3、90m3/s，发电机功率Ng=180MW，取发电机效率g=0.97，试求水轮机的工作水头H与水轮机效率t。（不计引水系统水头损失）。 解：取水轮机进口断面为蜗壳进口断面，水轮机出口断面为尾水管出口处下游断面。 =74.7m水轮机的出力=185.57（MW）水流出力Nw=9.8QH=9.8129074.7=212.51（MW）水轮机的效率10、我国对水轮机的型号是如何规定的？11、（座环）是水轮机的过流部件，又是水轮机的承重部件。12、导叶开度相邻两导叶之间的最短距离。当导叶的开度为0时，通过水轮机的流量为（ 0 ）。13、（贯流）式水轮机和（冲击）式水轮机没有蜗壳和尾水管。作业21、水轮机转轮

4、中的水流绝对运动是（相对）运动与（圆周）运动的合成。2、水轮机的能量损失有（水力损失）、（容积损失）、（机械损失）三部分。3、根据汽蚀发生的部位和发生情况的不同，水轮机气蚀的主要类型有（翼型气蚀）、（间隙气蚀）、（空腔气蚀）、（局部气蚀）。4、不产生气蚀的条件是（ pi>p汽化 ）。5、水轮机的静力真空决定于（水轮机的安装位置），动力真空是由（转轮和尾水管）产生的。6、用公式形式表示水轮机的气蚀系数，并说明影响水轮机气蚀的因素有哪些？答： ，影响水轮机气蚀的因素有：工作水头、流量、转轮几何形状、尾水管型式及尺寸。7、尾水管动能恢复系数越高，气蚀系数越（大），尾水管性能越（好）；水轮机比转

5、速越大，气蚀系数越（大）。8、发生气蚀破坏时，材料表面呈（蜂窝状组织结构）。 9、蜗壳断面形式主要有（圆）形和（梯）形。金属蜗壳包角采用（345°）。10、尾水管的主要形式有（直锥）形和（弯曲）形两种。11、尾水管的作用有哪些？答：、将转轮出口的水流平顺引向下游河道；、利用下游水面至转轮出口处的几何高度（静力真空）；、利用转轮出口的水流动能（动力真空）。12、尾水管的高度自导叶下平面至尾水管底板间的距离。尾水管的长度水轮机轴线至尾水管出口的距离。 理论吸出高度水轮机尾水位到水轮机转轮叶片压力最低点之间的距离。13、某水轮机转轮出口速度V2=15m/s，尾水管出口流速V5=3m/s，若

6、尾水管的水力损失hw2-5=1m，求尾水管的恢复系数d=？ 解： 14、弯曲形尾水管的动能恢复系数一般较直锥形尾水管（低）。因为：水流由垂直向转为水平向，出口水流不均匀，增加了水力损失。15、蜗壳的包角从蜗壳鼻端到蜗壳进口断面之间的圆心角。16、水轮机安装高程立轴水轮机为导叶中心线高程；卧轴水轮机为主轴中心线高程。17、水轮发电机的主要型式有（伞式）和（悬式）两种。18、什么是水轮机的调节？ 答：随着机组负荷的变化，水轮机相应地改变导叶开度（针阀行程）使机组转速恢复并保持额定值的过程，称为水轮机的调节。水轮机调节的实质是（转速调节），水轮机调节的途径是（流量调节），进行这种调节的装置称为（水轮

7、机调速器）。19、水轮机调速系统一般由（调速柜）、（接力器）和（油压装置）三部分组成。20、发电机的支承结构是（机墩）。21、压力前池的组成建筑物有哪些？ 答：前室，进水口，泄水建筑物，冲沙、拦冰及排水建筑物。22、前室的作用是什么？ 答：前室的作用是把动力渠道断面尺寸扩大并过渡到进水室的高度和深度，减缓流速，便于沉积泥沙和清污，形成一定容积，以便于调节水量与平稳水位。23、压力前池的进水口采用的什么形式？ 答：墙式进水口。24、引水隧洞的特点有哪些？ 答：、可采用较短的线路，并避开沿线地表不利的地形、地质条件；、有压隧洞能适应水库的水位大幅度变化，对电站引水流量的变化灵敏；、可以利用岩石抗力

8、承受部分内水压力，降低造价；、避免沿途水质的污染；运行安全可靠；、施工不受地面气候等外界因素干扰和影响。25、隧洞线路选择应考虑哪些因素？ 答：隧洞选择与地形、地质条件、水流条件、施工条件等因素有关。26、什么是压力管道？ 答：将发电流量从水库、前池或调压室直接引入水轮机的管道叫压力管道。27、简述反击式水轮机中发生的汽蚀类型与易发生部位。答：反击式水轮机中易发生翼型汽蚀、间隙汽蚀、局部汽蚀与空腔汽蚀。翼型汽蚀：发生在转轮叶片上，尤其是叶片背面出口边附近；间隙汽蚀：发生在导叶的端面间隙处及止漏环处，轴流式水轮机叶片外缘，水斗式水轮机喷嘴和喷针之间等间隙和较小通道；局部汽蚀：发生在过流表面的凸凹

9、不平处；空腔汽蚀：发生在转轮下环和尾水管中。作业31、有压进水口主要有（隧洞式）、（墙式）、（塔式）、（坝式）四种类型。2、试述工作闸门、事故闸门和检修闸门的作用及工作特性。答：工作闸门的作用是：控制调节进水口流量。其工作特性是动水关闭，动水开启。事故闸门的作用是：当引水道或机组发生事故时进行紧急关闭，防止事故扩大。其工作特性是动水关闭，静水开启。 检修闸门的作用是：检修工作闸门、事故闸门及其门槽时堵水。其工作特性是静水启、闭。3、沉沙池的作用和工作原理。答：作用：防止有害泥沙进入引水道。工作原理：加大过水断面，减少流速，使水流挟沙能力降低，让泥沙在沉沙池中沉淀。4、为什么开敞式进水口应布置在

10、河道的凹岸？ 答：弯道处水流受重力和离心惯性力，在二力的共同作用下产生横向环流，使凹岸不断冲刷，凸岸不断淤积，漂浮物、泥沙不易淤积在凹岸，故将进水口选在稳定河道凹岸，有利于引进河流表层清水，有利于建筑物正常运行。5、拦污的主要设备是（拦污栅）。6、引水建筑物的功用是什么？答：、集中落差； 、按水质、水量要求输水、排水。7、何谓自动调节渠道？答：渠道断面从渠首到渠尾沿程扩大，在电站流量变化时可以存蓄或提供部分水量，在一定程度上起到自动调节的作用，这种渠道称为自动调节渠道。8、开敞式进水口的组成建筑物有（进水闸）、（冲沙闸）、（拦河坝）、（沉沙池）等。9、隧洞式进水口沿水流方向分为三段，即（进口段

11、）、（闸门段）、（渐变段）。10、压力管道的供水方式有（单独供水）、（联合供水）、（分组供水）三种。11、伸缩节的位置设在（管段上镇墩的下游侧）。 12、压力管道常用的主阀形式有（闸阀）、（蝶阀）、（球阀）。13、明钢管的敷设方式有（连续式）、（分段式）两种，它们的区别在于（是否在两镇墩间设伸缩节）。14、按固定水管的方式不同，镇墩可分为（开敞式）和（封闭式）两种。15、镇墩和支墩的作用各是什么？答：镇墩的作用：固定压力管道，承受不平衡的轴向力、法向力、弯矩。 支墩的作用: 承受压力管道的法向力，减少管道挠度。16、分岔管一般位于（压力管道末端），靠近（厂房），内水压力较大，水流情况和受力情况

12、都较复杂。作业41、什么是水击现象？它是以什么形式传播的？答：压力管道中由于流量改变引起额外压强剧烈升降的现象称为水击现象，它是以压力波的形式传播的。2、水击相长水击波在管道中传播一个来回的时间。直接水击阀门操作时间较短，从水库反射回来的第一个水击波未影响到阀门处的水击压强变化值，阀门处的这种水击称为直接水击。间接水击阀门操作时间较长，从水库反射回来的第一个水击波在阀门尚未完成操作时已经到达阀门处，使阀门处的水击压强变化值受到反射波影响，阀门处的这种水击称为间接水击。3、直接水击和间接水击如何判别？直接水击如何计算？答：Ts2L/C 时为直接水击； Ts2L/C时为间接水击。4、高水头电站可能

13、出现（第一相）水击；低水头电站可能出现（末相）水击。 5、什么是地下埋置钢管？钢管和砼衬砌各起什么作用？答：地下埋置钢管：指埋设于岩层中，并在管道与岩层间充填混凝土的钢管。钢管的作用是：承担部分内水压力，防止渗漏。混凝土衬砌的作用是：将部分内水压力传给围岩。6、地下埋置钢管在施工中有哪几种灌浆？各起什么作用？ 答：有四种：、回填灌浆：填充砼衬砌与围岩间的间隙，利于传载。、接触灌浆：加强钢管与混凝土衬砌的结合，利于传载。、接缝灌浆：消除混凝土衬砌的施工分缝，使混凝土衬砌形成整体。、固结灌浆：使破碎围岩胶结成整体，提高其承载力。7、调压室的作用是什么？ 答：、利用自由水面反射由压力管道传来的水击波

14、，从而避免或减小引水道中的水击压力。、调压室离厂房较近，利用一定容积能迅速补充或存蓄一定水量，有利于机组运行稳定。8、试对比说明调压室水位波动现象和水击现象。答：相同点：二者同属于非恒定流，都有水流惯性的作用。不同点：水击现象开始于阀门调节的瞬时，管内压力急剧变化，以波的形式在管内往复传播，振幅大，变化快，周期短，迅速衰减消失。调压室水位波动现象开始于阀门调节引起的水击波到达调压室的瞬时，室内水位波动，即大量水体来回运动，伴有不大的和缓慢的压力变化，振幅小，变化慢，周期长，衰减缓慢。9、水管特性常数 ，。（与措施结合，与例题计算结合）10、水击压力沿管长的分布特征如何？答：直接水击为直线分布；

15、极限正、负水击为直线分布；一相正水击为上凸曲线分布，一相负水击为下凹曲线分布。11、机组调节保证计算的内容包括（水击压强计算）和（机组转速变化率计算）。12、减少水击压强的措施。答：、缩短压力管道长度；、减小压力管道中流速；、采用合理的阀门开度调节规律；、减小阀门调节过程中压力管道内流速变化的梯度，可设减压阀和水阻器。13、无压引水式水电站的平水建筑物是（压力前池），有压引水式水电站的平水建筑物是（调压室）。14、简述差动式调压室的工作原理。答：正常运行时，大室与升管水位齐平。电站弃荷或增荷时，由于阻力孔的影响，升管水位先于大室水位产生升、降，即在水位波动过程中，升管与大室经常保持水位差，由于

16、升管水位升、降较快，能较快平稳引水道两端压力差和引水道内流速，从而减小进、出调压室水量，减小调压室所需容积。15、调压室水位波动必须是（稳定）和（衰减）的，波动稳定的条件是什么？答：、F>FK 、16、某水电站H0=250m，管长L=500m，正常运行时的速度v0=4m/s，水击波在该管中的传播速度C=1000m/s。若压力管道后接冲击式水轮机，阀门依线性开度规律丢弃满负荷，阀门操作时间Ts = 4s，试求阀门处的最大水击压力H。（ ， ， ， ）解：Ts = 4s，产生间接水击。丢弃满负荷，0=1，为正水击。 ，0=0.821，为一相水击。阀门处的最大水击压力H=1H0=0.252&#

17、215;250=63m作业51、厂房的功用是什么？ 答：通过一系列工程措施将水流平顺地引入引出水轮机，并为厂房内机电设备的安装、检修、运行、管理提供良好的工作环境，保证按需要安全、经济、可靠地生产电能。2、厂区枢纽主要包括（主厂房）、（副厂房）、（主变场）、（高压开关站）四个部分。 3、水电站厂房按结构特征可分为（引水）式、（坝后）式、（河床）式。 4、坝后式厂房与河床式厂房的区别是（厂房是否挡水）。5、主厂房以（发电机层地板）为界，分为水上和水下两个部分。 6、厂房结构砼为何要分两期进行施工？哪些结构砼属一期砼？哪些结构砼属于二期砼？ 答：分期进行施工是为了减少砼浇筑与金属结构安装的干扰，影

18、响工程进度；同时利用一期砼先安装吊车，可对厂内安装设备、施工进行吊运，从而加快施工速度，提高施工质量。二期砼：发电机机墩、风罩墙、发电机层楼板、金属蜗壳外围、尾水管直锥段外围、尾水管顶板面至水轮机层地面之间。一期砼：尾水管弯管段、扩散段底板和顶板，进水阀门廊道底板及上、下游水下墙。7、尾水平台高程尽量与（主机房地面）同高，便于交通联系。8、调速器的（接力器）布置在水轮机层，（油压装置和操作柜）布置在发电机层。9、厂房内机电设备用油有（绝缘油）和（透平油）两种。10、厂房内排水系统有（渗漏排水）和（检修排水）两种。11、厂房内压缩空气用户主要有哪些？答：厂房内压缩空气用户主要有：机组停机制动用气

19、，机组调相运行压低尾水管中水位向转轮室充气用气，机组检修吹扫及风动工具用气，寒冷地区防冻吹气，蝴蝶阀关闭时围带密封用气，调速器油压装置压力容器充气以及高压空气断路器操作灭弧用气等。12、电流系统设备和油、气、水系统管路应在机墩上、下游分侧布置，通常（电流系统设备）布置在上游侧，（油、气、水管路）布置在下游侧。13、发电机的布置型式主要有（埋设式）、（开敞式）两种。14、桥吊起重量决定于（吊运的最重要部件）。 15、什么是吊钩工作范围？ 答：桥吊主、副钩极限位置所包围的全部面积，称为吊钩的工作范围。16、（安装间）是机组安装及解体、检修的场所，可设在主厂房发电机层端部或中部，与主机房用（永久缝）

20、分开。17、安装间面积按一台机组扩大性检修面积确定，需考虑布置下（发电机转子）、（水轮机转轮）、（发电机上机架）、（水轮机顶盖）四大件。18、地面厂房尽可能采用（自然）采光和（自然）通风。19、厂房防潮的措施有哪些？防渗、防漏、排水、通风和局部烘烤。20、根据厂房保安防火的要求，所有房间的门都应朝（外）开。21、立轴机组厂房各高程中的控制性高程是（水轮机的安装高程）。作业61、如何确定发电机定子安装高程？答：可以从以下三个方面综合考虑：、在水轮机层地面高程以上考虑机墩进人孔高度、孔顶梁高； 、水轮机安装高程加上厂家提供的机组轴长； 、考虑水轮机层设备高度要求及发电机层地板高程是否高于下游最高洪

21、水位，2、中低水头电站厂房平面尺寸主要受（下部块体结构）控制。高水头电站厂房平面尺寸主要受（发电机层布置）控制。3、沉降缝和横向伸缩缝均为（永久）变形缝。4、简述主厂房结构系统的传力过程。屋顶荷载 屋面板 屋顶大梁起吊重物 吊车 吊车梁 构架立柱 砖墙 过梁 下部块体结构发电机层楼板 次梁 主梁 及地基 蜗壳外围砼 发电机+水轮机转动部分 机墩 座环 5、主厂房构架的结构型式有（整体式）及（装配式）两种。6、主厂房构架立柱布置的原则主要有哪些？答：、厂房下部结构一期砼完成后，应能进行构架立柱施工； 、构架立柱布置应满足机电设备安装、检修要求，并与主厂房分缝相适应，分缝处宜双柱布置； 、立柱间距

22、相等，间距大小一般为机组段长度，满足模数要求； 、立柱应避开尾水管顶板，布置在尾水墩上；避开蜗壳顶板，落在蜗壳轮廓线以外0.801.20m的一期砼上；避开钢管及孔洞位置。7、屋顶的作用是（隔热、避阳光、避风雨）。8、主机房楼板的特点是（形状不规则，孔洞多，荷载大，有冲击荷载）。9、安装间荷载大，有冲击荷载，宜采用（整体式）楼板。10、卧式机组厂房的特点是什么？ 答：、水轮机和发电机的主轴水平装置，并位于同一高程； 、下部结构比较简单，仅布置有尾水室、主阀坑、集水井。11、什么是厂区布置？答：厂区布置是指水电站主厂房、副厂房、引水道、尾水渠、变电站、进厂公路等相互位置的安排。12、主厂房布置时应

23、考虑哪些因素？答：、水流条件。水轮机的进出水道应尽可能在一条直线上，采用正向进出水，以减少水头损失；尽量靠近拦河坝或前池、调压室，以缩短压力管道长度，减少水击压力，改善机组运行条件；尾水渠尽可能远离溢洪道或泄洪洞出口，以免下游水位波动对机组运行不利。 、地形地质条件。主厂房应建在较好的地基上，以满足强度和稳定要求。 、交通条件。主厂房应位于有交通公路一岸，公路近厂房应水平，安装间门前有回车场。 、运行条件。主厂房朝向力求东南方向，保证阳光充足，通风良好；高压输电线路进出线方便。13、试沿水流方向依次写出有压（无压）引水式水电站的组成建筑物。 答：挡水建筑 进水建筑 引水建筑 平水建筑（调压室或

24、压力前池） 压力管道 厂房 尾水建筑 下游河道 1判断题(15分) 对：；错：× (1) 水轮机的工作水头是水电站上、下游的水位差。(×)(2) 尾水管是反击式水轮机的必要部件。() (3) 只有几何相似的水轮机才有可能工况相似。()(4) 水轮机的汽蚀系数与水轮机的工况有关。()(5) 尾水管补气的目的是为了减轻空腔汽蚀。()(6) 水轮机选型设计时应把最优工况作为水轮机的额定工况。(×)(7) 比转速低的水轮机适应于高水头。()(8) 水泵的扬程是水泵系统上、下游水面的水位差。(×)(9) 调速器中使用的油品为绝缘油(×)2填空题(30分，

25、每空1分) (1) 水电站是通过(水轮机)把水能转变为旋转机械能，再通过(发电机)把机械能变成电能的。(2) 反击式水轮机的过流部件由(引水室)、(导水机构)、(转轮)和(尾水管)所构成。(3) 水轮机转轮中，水流的绝对速度是(牵连速度)与(相对速度)的合成。(4) 水轮机相似的条件是(几何相似)、(运动相似)和(动力相似)。(5) 水轮机比转速常用的单位制是(m·kw )和(m·hp )。(6) 导水叶的开度是(两导叶之间的最短距离)。(7) 轴流式水轮机的轴向水推力在叶片处于(关闭)位置时最大。(8) 水轮机进水阀的常用型式有(蝶阀)、(球阀)和(闸阀)。(9) 水头在

26、200m以上的水电站宜采用(球阀)作进水阀。(10) 绝缘油作用是(绝缘)、(散热)和(灭弧)。(11) 水的净化为(清除污物)和(清除泥沙)两类。(12) 硬反馈的作用是实现(有差)调节，使并网机组稳定地分配(负荷)。 3简答题(15分，可任选其中三题，每题5分) (1) 从能量利用与结构角度说明冲击式水轮机与反击式水轮机的区别。答案：由于能量利用形式的不同，带来其结构的不同。冲击式水轮机是利用水流的动能工作的，具有喷嘴，有压水流通过喷嘴后变成动能(高速射流)，冲动转轮做功。其转轮叶片多呈斗叶状。转轮部分进水，水流在大气压状态下通过水轮机。反击式水轮机是利用水流的的动能与压能工作的，由蜗壳、导水机构、转轮与尾水管形成封闭的流道，转轮叶片的断面呈空气动力翼型形状。转轮全周进水，水流是有压的。(2) 简述反击式水轮机中易发生的汽蚀类型与易发生部位。答案：反击式水轮机中易发生翼型汽蚀、间隙汽蚀