水轮机结构动态特性与振动控制技术考核试卷

水轮机结构动态特性与振动控制技术考核试卷考生姓名：答题日期：得分：判卷人：

本次考核旨在检验考生对水轮机结构动态特性与振动控制技术的掌握程度，重点评估考生在理论知识和实际应用方面的能力。

一、单项选择题（本题共30小题，每小题0.5分，共15分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）

1.水轮机转动部件的固有频率应避开工作频率的（）倍。

A.1

B.2

C.3

D.4

2.水轮机振动的主要原因不包括（）。

A.轴承损坏

B.调速系统故障

C.水力脉动

D.电网频率波动

3.水轮机振动响应分析中，常用的线性系统理论是（）。

A.传递函数法

B.状态空间法

C.零点增益法

D.傅里叶变换法

4.水轮机振动控制中，使用阻尼器的主要目的是（）。

A.增加系统的惯性

B.降低系统的固有频率

C.提高系统的阻尼比

D.减少系统的振动幅值

5.水轮机振动监测中，常用的振动传感器是（）。

A.电涡流传感器

B.电容式传感器

C.速度传感器

D.加速度传感器

6.水轮机振动控制中，被动控制策略包括（）。

A.阻尼器

B.调速系统优化

C.水力系统优化

D.以上都是

7.水轮机振动控制中，主动控制策略包括（）。

A.反馈控制

B.前馈控制

C.自适应控制

D.以上都是

8.水轮机振动传递函数的极点位置对系统稳定性的影响，以下说法正确的是（）。

A.极点越接近虚轴，系统越稳定

B.极点越接近实轴，系统越稳定

C.极点越接近原点，系统越稳定

D.极点越远离虚轴，系统越稳定

9.水轮机振动控制中，反馈控制系统的稳定性主要取决于（）。

A.控制器的传递函数

B.被控对象的传递函数

C.控制器和被控对象的传递函数

D.以上都不对

10.水轮机振动控制中，前馈控制系统的主要优点是（）。

A.系统响应速度快

B.对干扰有较强的抑制作用

C.系统鲁棒性好

D.以上都是

11.水轮机振动控制中，自适应控制系统的特点不包括（）。

A.自适应性强

B.系统参数易于调整

C.系统鲁棒性好

D.系统响应速度快

12.水轮机振动控制中，阻尼器的主要作用是（）。

A.减小振动幅值

B.增加系统阻尼

C.改变系统固有频率

D.以上都是

13.水轮机振动控制中，增加系统阻尼的方法不包括（）。

A.增加阻尼器

B.改变系统结构

C.优化控制系统

D.调整系统参数

14.水轮机振动控制中，改变系统固有频率的方法不包括（）。

A.改变系统质量

B.改变系统刚度

C.优化控制系统

D.调整系统参数

15.水轮机振动控制中，常用的振动隔离方法有（）。

A.气垫轴承

B.橡胶隔振

C.金属弹簧

D.以上都是

16.水轮机振动控制中，水力脉动的主要原因是（）。

A.水流不均匀

B.轴承损坏

C.调速系统故障

D.电网频率波动

17.水轮机振动控制中，水力脉动的影响主要表现为（）。

A.振动幅值增大

B.振动频率改变

C.振动相位改变

D.以上都是

18.水轮机振动控制中，为了减小水力脉动的影响，通常采取的措施是（）。

A.增加水轮机叶片数量

B.优化水力设计

C.调整系统参数

D.以上都是

19.水轮机振动控制中，为了减小水轮机转动部件的振动，通常采取的措施是（）。

A.增加轴承刚度

B.优化轴承设计

C.调整系统参数

D.以上都是

20.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的运行稳定性，通常采取的措施是（）。

A.增加水轮机叶片数量

B.优化水力设计

C.调整系统参数

D.以上都是

21.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的效率，通常采取的措施是（）。

A.增加水轮机叶片数量

B.优化水力设计

C.调整系统参数

D.以上都是

22.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的使用寿命，通常采取的措施是（）。

A.增加水轮机叶片数量

B.优化水力设计

C.调整系统参数

D.以上都是

23.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的运行可靠性，通常采取的措施是（）。

A.增加水轮机叶片数量

B.优化水力设计

C.调整系统参数

D.以上都是

24.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的经济效益，通常采取的措施是（）。

A.增加水轮机叶片数量

B.优化水力设计

C.调整系统参数

D.以上都是

25.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的环境适应性，通常采取的措施是（）。

A.增加水轮机叶片数量

B.优化水力设计

C.调整系统参数

D.以上都是

26.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的安全性，通常采取的措施是（）。

A.增加水轮机叶片数量

B.优化水力设计

C.调整系统参数

D.以上都是

27.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的可维护性，通常采取的措施是（）。

A.增加水轮机叶片数量

B.优化水力设计

C.调整系统参数

D.以上都是

28.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的自动化水平，通常采取的措施是（）。

A.增加水轮机叶片数量

B.优化水力设计

C.调整系统参数

D.以上都是

29.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的智能化水平，通常采取的措施是（）。

A.增加水轮机叶片数量

B.优化水力设计

C.调整系统参数

D.以上都是

30.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的整体性能，通常采取的措施是（）。

A.增加水轮机叶片数量

B.优化水力设计

C.调整系统参数

D.以上都是

二、多选题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的选项中，至少有一项是符合题目要求的）

1.水轮机振动的主要原因包括（）。

A.轴承磨损

B.叶片不平衡

C.电网不稳定

D.调速系统故障

2.水轮机振动传递函数的极点位置对系统稳定性的影响，以下说法正确的是（）。

A.极点在右半平面，系统不稳定

B.极点在虚轴，系统临界稳定

C.极点在左半平面，系统稳定

D.极点越靠近虚轴，系统越稳定

3.水轮机振动控制中，阻尼器的主要作用有（）。

A.减小振动幅值

B.降低系统固有频率

C.增加系统阻尼比

D.改变系统振动频率

4.水轮机振动监测中，常用的振动传感器有（）。

A.电涡流传感器

B.电容式传感器

C.速度传感器

D.加速度传感器

5.水轮机振动控制中，被动控制策略包括（）。

A.阻尼器

B.调速系统优化

C.水力系统优化

D.叶片优化

6.水轮机振动控制中，主动控制策略包括（）。

A.反馈控制

B.前馈控制

C.自适应控制

D.预测控制

7.水轮机振动控制中，前馈控制系统的主要优点有（）。

A.对干扰有较强的抑制作用

B.系统响应速度快

C.系统鲁棒性好

D.系统稳定性高

8.水轮机振动控制中，自适应控制系统的特点有（）。

A.自适应性强

B.系统参数易于调整

C.系统鲁棒性好

D.系统响应速度快

9.水轮机振动控制中，常用的振动隔离方法有（）。

A.气垫轴承

B.橡胶隔振

C.金属弹簧

D.液压隔振

10.水轮机振动控制中，为了减小水力脉动的影响，通常采取的措施有（）。

A.优化水力设计

B.增加水轮机叶片数量

C.调整系统参数

D.优化控制系统

11.水轮机振动控制中，为了减小水轮机转动部件的振动，通常采取的措施有（）。

A.增加轴承刚度

B.优化轴承设计

C.调整系统参数

D.使用高性能材料

12.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的运行稳定性，通常采取的措施有（）。

A.增加水轮机叶片数量

B.优化水力设计

C.调整系统参数

D.优化控制系统

13.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的效率，通常采取的措施有（）。

A.增加水轮机叶片数量

B.优化水力设计

C.调整系统参数

D.优化控制系统

14.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的使用寿命，通常采取的措施有（）。

A.增加水轮机叶片数量

B.优化水力设计

C.调整系统参数

D.使用高性能材料

15.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的运行可靠性，通常采取的措施有（）。

A.增加水轮机叶片数量

B.优化水力设计

C.调整系统参数

D.优化控制系统

16.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的经济效益，通常采取的措施有（）。

A.增加水轮机叶片数量

B.优化水力设计

C.调整系统参数

D.优化控制系统

17.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的环境适应性，通常采取的措施有（）。

A.增加水轮机叶片数量

B.优化水力设计

C.调整系统参数

D.优化控制系统

18.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的安全性，通常采取的措施有（）。

A.增加水轮机叶片数量

B.优化水力设计

C.调整系统参数

D.优化控制系统

19.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的可维护性，通常采取的措施有（）。

A.增加水轮机叶片数量

B.优化水力设计

C.调整系统参数

D.优化控制系统

20.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的自动化水平，通常采取的措施有（）。

A.增加水轮机叶片数量

B.优化水力设计

C.调整系统参数

D.优化控制系统

三、填空题（本题共25小题，每小题1分，共25分，请将正确答案填到题目空白处）

1.水轮机振动的基本形式包括______、______和______。

2.水轮机振动传递函数的极点位置对系统稳定性的影响，极点在______平面，系统不稳定。

3.水轮机振动控制中，阻尼器的主要作用是______。

4.水轮机振动监测中，常用的振动传感器是______。

5.水轮机振动控制中，被动控制策略包括______。

6.水轮机振动控制中，主动控制策略包括______。

7.水轮机振动控制中，前馈控制系统的主要优点是______。

8.水轮机振动控制中，自适应控制系统的特点包括______。

9.水轮机振动控制中，常用的振动隔离方法有______。

10.水轮机振动控制中，为了减小水力脉动的影响，通常采取的措施是______。

11.水轮机振动控制中，为了减小水轮机转动部件的振动，通常采取的措施是______。

12.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的运行稳定性，通常采取的措施是______。

13.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的效率，通常采取的措施是______。

14.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的使用寿命，通常采取的措施是______。

15.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的运行可靠性，通常采取的措施是______。

16.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的经济效益，通常采取的措施是______。

17.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的环境适应性，通常采取的措施是______。

18.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的安全性，通常采取的措施是______。

19.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的可维护性，通常采取的措施是______。

20.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的自动化水平，通常采取的措施是______。

21.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的智能化水平，通常采取的措施是______。

22.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的整体性能，通常采取的措施是______。

23.水轮机振动传递函数的零点位置对系统响应的影响，零点在______平面，系统响应速度快。

24.水轮机振动控制中，为了减小系统对干扰的敏感性，通常采取的措施是______。

25.水轮机振动控制中，为了提高系统的鲁棒性，通常采取的措施是______。

四、判断题（本题共20小题，每题0.5分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）

1.水轮机振动分析中，固有频率是指系统在无外界激励作用下的自由振动频率。（）

2.水轮机振动传递函数的极点在虚轴上时，系统是稳定的。（）

3.水轮机振动控制中，阻尼器的作用是增加系统的阻尼比。（）

4.水轮机振动监测中，电涡流传感器主要用于测量振动速度。（）

5.水轮机振动控制中，被动控制策略主要通过改变系统结构来降低振动。（）

6.水轮机振动控制中，主动控制策略主要通过反馈控制来抑制振动。（）

7.水轮机振动控制中，前馈控制系统对预测到的干扰有更强的抑制作用。（）

8.水轮机振动控制中，自适应控制系统可以根据振动情况进行实时调整。（）

9.水轮机振动控制中，增加系统阻尼可以减小振动幅值。（）

10.水轮机振动控制中，叶片优化可以减少水力脉动的影响。（）

11.水轮机振动控制中，为了提高系统的鲁棒性，应尽量减少系统参数的调整。（）

12.水轮机振动控制中，水力脉动的影响主要表现为振动频率的改变。（）

13.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的效率，应增加水轮机叶片数量。（）

14.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的使用寿命，应使用高性能材料。（）

15.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的运行可靠性，应优化控制系统。（）

16.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的经济效益，应优化水力设计。（）

17.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的环境适应性，应增加水轮机叶片数量。（）

18.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的安全性，应优化控制系统。（）

19.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的可维护性，应使用高性能材料。（）

20.水轮机振动控制中，为了提高水轮机的自动化水平，应增加水轮机叶片数量。（）

五、主观题（本题共4小题，每题5分，共20分）

1.请简要阐述水轮机振动对水轮机运行的影响，并说明振动控制的重要性。

2.论述水轮机振动控制中被动控制与主动控制技术的区别，并举例说明各自的应用场景。

3.请详细说明水轮机振动传递函数中极点与零点对系统动态特性的影响。

4.结合实际案例，分析水轮机振动控制方案的设计步骤，并探讨如何评估振动控制效果。

六、案例题（本题共2小题，每题5分，共10分）

1.案例题：某水电站的一台水轮机在运行过程中，监测到振动幅值超过规定标准。经分析，发现振动主要来源于叶片不平衡。请根据以下信息，设计一个振动控制方案，并简要说明实施步骤。

案例信息：

-水轮机型式：混流式

-叶片数量：15片

-振动幅值：0.5mm

-允许振动幅值：0.3mm

-环境条件：水温15℃，大气压力1个大气压

2.案例题：某水电站的一台水轮机在运行过程中，出现明显的振动和噪声。经过现场检查，发现振动主要来源于水力脉动。请根据以下信息，提出一种振动控制方法，并说明其预期效果。

案例信息：

-水轮机型式：轴流式

-叶片数量：12片

-振动频率：150Hz

-允许振动频率：100Hz

-环境条件：水温20℃，大气压力1个大气压

-水力条件：流量变化较大

标准答案

一、单项选择题

1.A

2.D

3.A

4.C

5.D

6.D

7.A

8.A

9.D

10.A

11.D

12.D

13.A

14.C

15.D

16.A

17.D

18.D

19.D

20.D

二、多选题

1.A,B,D

2.A,B,C

3.A,C,D

4.A,B,C,D

5.A,B,C

6.A,B,C,D

7.A,B,C,D

8.A,B,C,D

9.A,B,C,D

10.A,B,C,D

11.A,B,C,D

12.A,B,C

13.A,B,C

14.A,B,C

15.A,B,C

16.A,B,C

17.A,B,C

18.A,B,C

19.A,B,C

20.A,B,C

三、填空题

1.自由振动、受迫振动、自激振动

2.右半

3.增加系统的阻尼

4.电涡流传感器

5.阻尼器、调速系统优化、水力系统优化

6.反馈控制、前馈控制、自适应控制、预测控制

7.对干扰有较强的抑制作用

8.自适应性强、系统参数易于调整、系统鲁棒性好、系统响应速度快

9.气垫轴承、橡胶隔振、金属弹簧、液压隔振

10.优化水力设计

11.增加轴承刚度、优化轴承设计、调整系统参数、使用高性能材料

12.增加水轮机叶片数量、优化水力设计、调整系统参数

13.增加水轮机叶片数量、优化水力设计、调整系统参数

14.增加水轮机叶片数量、优化水力设计、调整系统参数、使用高性能材料

15.增加水轮机叶片数量、优化水力设计、调整系统参数

16