水电站思考题Word格式文档下载.docx
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检修闸门作用：
设在工作闸门上游侧，检修事故闸门和其门槽时用以堵水。
运行要求:
在静水中开启和关闭.
特殊情况下进口仅设检修门,而在调压室设事故闸门。
8.有压进水口包括哪些设备？
其作用是什么？
有压进水口包括以下几种设备：
1、拦污栅：
防止漂目、树枝、树叶、杂草、垃圾、浮冰等漂浮物随水流带入进水口，同时不让这些漂浮物堵塞进水口，影响进水能力。
2、闸门及启闭设备：
作用见第7题。
3、通气孔及冲水阀：
通气孔作用见前面.冲水阀作用是开启闸门前向引水道冲水，平衡闸门前后水压,以便闸门在静水中开启。
9.压力前池的作用？
组成?
在进行压力前池布置时，需特别引起注意的是什么问题？
压力前池的作用：
①分配水量:
正常运行时把流量平顺的分配给各压力管道。
②平稳水压：
荷载突然变化时或事故时，能起反射水击波的作用，（与调压室同）。
③防污、防沙、防冰:
保护管道、水轮机。
④电站停机时，渲泄多余水量,保证下游用水。
组成：
①池身及扩散段:
渠道末端加宽、加深的过渡段以满足进水口布置需要。
②压力管道进水口：
其构成与有压进水口同，常采用挡水墙式.
③泄水建筑物:
溢流堰等，在严寒地区可用来排冰。
④排污、排沙、排冰设备：
压力前池布置时,需要注意的问题:
1、前池整体布置时，影视水流平顺,水头损失最小，以提高水电站的出力和电能。
2、前池应尽可能靠近厂房，以缩短压力管道的长度3、前池应建在地基的挖方中,选择压力前池的位置应特别注意地基稳定与渗漏条件。
（简单的说就是水头损失要小,渗漏问题，挖方中稳定问题）
布置要求：
①安全：
地质条件好、地基稳定、一定要置于挖方中。
（由于紧靠陡坡，渗径短，易于失稳、沉陷、滑坡）
②经济：
尽量靠近厂房（缩短压力管道）,开挖工程量少。
③水流平顺:
以减小水头损失.
④便于施工、运行、检修。
10.压力水管的类型及其适用条件是什么？
压力水管的类型：
按布置方式分：
露天式（明管），地下式（地下埋管）,坝身管，回填管.按材料分:
钢管、钢筋混凝土管、钢衬钢筋混凝土管。
适用条件：
1、露天式明钢管由钢材卷制而成,其强度很高，可以承受较大的内水压力,适用于中高水头电站。
多为引水式地面厂房采用。
一般在其上设置镇墩、支墩、加劲环、伸缩节、阀门、进人孔、通气阀等。
2、地下埋管布置在岩体中,钢管与围岩之间用混凝土回填.多为引水式地面厂房或地下厂房采用.地下埋管可以是钢筋混凝土管或钢衬混凝土管。
3、坝身管布置在坝体内部或坝上、下游面，多为坝后式或坝内式厂房采用。
4、钢筋混凝土管具有造价低、可节约钢材、能承受较大外压和经久耐用等优点,通常用于内压不高的中小型水电站.5、在内水压力作用下钢衬与外包钢筋混凝土联合受力,从而可以减小钢衬的厚度，该管适用于大HD值的情况.
11.水电站压力水管的供水方式主要有哪几种方式?
它们优缺点和适用条件如何？
答：
供水方式可归纳为以下三类：
（1）单元供水：
每台机组由一根专用水管供水；
优点:
结构简单,运行灵活，可靠性好缺点：
钢材用量大，经济性较差；
单机流量大，压力管道较短的情况；
（2）集中供水：
全部由一根管道供水；
钢材用量最省，经济性好;
缺点：
运行灵活性和可靠性差，需设置结构复杂的分岔管；
单机流量不大,管道较长的情况；
（3）分组供水：
采用数根管道，每根管道向几台机组供水；
其特点介于单元供水和集中供水之间；
压力管道较长，机组台数较多和容量较大的情况.
12.地面明钢管的支墩型式有哪几种类型？
支墩的作用：
承受水管和管道自重在法向的分力;
按管身与墩座间相对位移的特征，可将支墩分为滑动式，滚动式和摆动式3种；
滑动式：
鞍形滑动式支座:
将钢管直接支承在一个鞍形的混凝土支座上，包角为90o—120o。
其结构简单，但管身受力不均匀,摩擦力大，适用于直径小于1m的钢管;
有支承环的滑动支墩：
钢管通过支承环放置在支墩上，改善了管壁的受力不均匀现象，适用于直径小于2m的钢管。
滚动式:
特点是在支承环与支承面之间设置圆柱形辊轴，摩擦系数小，常用于垂直荷载较小而管径大于２米的钢管;
摆动式：
支承环和支承面之间设一个可以摆动的短柱，其下端与支承板铰接，上端以圆弧面与支承环的上托板接触，钢管变形时，短柱前后摆动，摩擦力很小,用于管径大于２米的钢管。
13.地面明钢管上镇墩的作用是什么?
镇墩的型式有哪几类？
答:
作用：
将钢管固定在山坡上，主要承受因管道转弯而产生的轴向不平衡力,不允许管道在镇墩处发生任何位移。
型式：
镇墩依靠本身重量固定钢管，一般用混凝土浇制,按钢管在镇墩上的固定方式,分为封闭式和开敞式两种形式；
封闭式:
将弯管段整个埋在混凝土中，固定管道较好，结构简单，镇墩处管道受力均匀。
开敞式:
将弯管段用锚环锚在管道下部的混凝土墩上,镇墩处管道受力不均匀,但易于管道检修。
14.为什么压力水管上要设伸缩节？
设在什么位置?
为什么？
原因：
使钢管可轴向伸缩，消除大部分温度应力，且可适应少量不均匀沉陷；
位置：
装设在两镇墩间或厂房蝶阀前；
用于适应钢管因受温度影响产生轴向位移和因建筑物不均匀沉陷等原因发生的角位移,并便于安装钢管。
有单向套筒伸缩节，双向套筒伸缩节，波纹管伸缩节，波纹密封套筒式伸缩节.
15.地面明钢管承受的最主要荷载是什么？
它主要引起什么应力?
（1）答：
地面明钢管承受的主要荷载：
内水压力（包括静水压力、动水压力、水重等）。
（2）钢管自重。
（3）温度变化引起的力。
（4）镇墩和支墩不均匀沉陷引起的力。
（5）风荷载和雪荷载。
（6）施工荷载.（7）地震荷载。
（8）管道放空时通气设备造成的气压。
地面明钢管承受的最主要荷载是内水压力；
其主要引起：
环向正应力，径向应力.
16.地面明钢管设计时应选择哪几个控制断面？
用图表示各控制断面的位置?
受力特点?
跨中1—1断面：
特点:
支承环附近2—2断面:
特点：
支承环3—3断面:
1。
由水重和管重产生的弯矩和剪力
2.由支承环（加劲环）约束所产生的局部弯矩和局部剪力M’和Q’。
3。
由支承反力R在管壁中所产生的弯矩、剪力和轴力
17.导致地下埋管抗外压失稳的主要原因是什么？
改善地下埋管抗外压稳定的措施有哪些?
明管失稳的原因：
管道放空时通气孔失灵在管内形成负压，而管外为大气压造成的。
地下埋管抗外压失稳的主要原因是承受：
1,外部地下水压力；
2,浇筑混凝土垫层时未凝固混凝土的压力；
3，灌浆压力的作用；
措施：
1，多采用排水管，降低外水压力；
2，在钢衬外壁加加劲环,或用锚件将钢衬固定在混凝土上（增加管壁厚度或加劲措施）；
3，减小初始缝隙,精心施工和接缝灌浆。
18.地下埋管现行设计理论主要存在哪些问题？
有哪些改进措施？
存在问题：
①由上面分析可知，围岩承担内水压力q的大小与单位抗力系数K0、缝隙Δ关系密切，但K0、Δ不易确定。
单位抗力系数K0：
与岩石弹模，岩体的节理、裂缝等结构面有关。
只能通过现场试验，根据经验慎重选用。
公式一般不宜采用。
②上述设计理论只考虑了围岩抗力（计算出的围岩所分担的内水压力），与其承载力无必然联系。
一旦实际承载力超过计算中它所分担的内水压力时，围岩的承载力没有得到充分利用。
③对于高HD值埋管,所需钢衬厚度δ仍太大,加工困难，质量难于保证。
④限制钢衬在弹性范围内工作，没有利用材料塑性。
⑤目前的灌浆技术还很难适应各种各样的围岩地质条件。
灌浆代价高,费工期，可能造成钢衬质量问题.采用灌浆措施来减少钢材用量在技术经济上不一定合理。
改进途径:
由于以上问题，埋管现行设计理论很难适应水电工程发展的需要，急需改进，改进途径也是我们值得进一步研究的问题有两方面：
1、提高钢衬承载能力：
①研究高强度钢--在保证塑性、韧性、冷加工性、可焊性基础上提高强度。
②新的结构型式：
双层管、箍管（用箍给管壁施加预应力）。
2、改进设计思想、设计理论：
充分利用围岩承载，在围岩条件较好时，少衬或不衬，已成为国内外的一种趋势。
①塑性设计理论：
利用材料塑性，按明管计算；
②柔性管：
由围岩承担全部内水压力。
柔性钢衬（或其他防渗材料）起防渗作用。
③预应力混凝土衬砌：
压力灌浆—围岩承载
高强钢丝—钢丝承载
④完全取消衬砌，需围岩有足够承载力及抗渗性能。
指导思想：
当围岩有较好的防渗性能时，而且有足够的初始应力可以防止围岩在内水压力下发生水力劈裂,则可不作衬砌。
19.坝内埋管主要有哪几种结构型式？
其受力特点有什么不同？
倾斜式，平斜式，竖直式；
倾斜式其轴线与下游坝坡平行，基本上与坝体最大主应力的方向一致,这样可以减少坝体荷载在孔口边缘引起的应力。
20.与坝内埋管相比，坝下游面管有什么优缺点？
其适用条件如何?
（1）管道结构简单、受力明确；
（2）施工简便，现场安装工作量小，进度快，与坝体施工干扰小.
缺点:
（1）但当钢管直径和水头很大时，用钢量大,可能引起钢管材料和工艺上的技术困难。
（2）敷设在下游坝面上的明钢管一旦失事，水流直冲厂房，后果严重.
适用于大型坝后式水电站。
21.采用的岔管结构形式有哪些？
各有什么特点?
分岔管的功用、特点和要求：
功用：
采用联合供水或分组供水时，即一根管道需要向两台或更多机组供水时，需要设置分岔管，岔管一般位于厂房上游侧。
要求:
（1）水流平顺，水头损失小，避免涡流和振动。
（2）结构合理简单，受力条件好，不产生过大的应力集中和变形。
（3）制作、运输、安装方便。
1）岔管用以分配水流，水流的方向和流态有较大改变，因此水头损失较大。
2）岔管处动、静水压力最大，又靠近厂房，故其安全性十分重要。
岔管水力学条件、结构要求往往互相矛盾.
Ø
对于低水头电站,应更多考虑水头损失;
对高水头电站，有时为了使结构合理简单，可以容许水头损失稍大一些。
结构形式：
贴边岔管:
构造：
它由在主、支管（直径相差大）的相贯线二侧一定范围内与管壳紧密贴合的补强板而成。
多用于卜形布置,管壁切割处不平衡力由管壁和沿相贯线加焊的补强板承担。
a.补强板刚度小,在内水压力作用下，产生较大的径向位移；
b。
用于埋管时,有利于发挥围岩作用，开挖量小;
c。
结构简单，易于制作。
中、低HD值的卜型埋管,特别是d/D小于0。
6的情况。
50年代采用了不少贴边岔管，最大的为南水电站HD=715m2。
最大尺寸是密云水电站,D=8m,d=4。
2m。
三梁岔管:
它为在主、支管的相贯线外侧，设置U梁和腰梁，组成薄壳和空间梁系的组合结构。
它的典型布置有Y形、卜形和三岔形。
a.梁主要受弯，材料强度得不到充分发挥（梁的截面尺寸大）。
b。
当HD值较大时，加强梁尺寸可能很大，引起选材、制造和运输上的困难.
c..埋管时增加开挖.
大、中型水电站，但近年来大型岔管已逐渐被月牙岔取代，特别是埋管。
内加强月牙肋岔管：
构造：
它由主管扩大段（主锥）和支管缩小段（支锥）组成一个切于同一个公切球的圆锥壳,并沿支锥的相贯线，内插一月牙状的肋板，焊接在管壁上作为加强构件。
a。
肋板主要受拉，尺寸小,无腰梁；
b.肋板是内加强，岔管外形尺寸小,对埋管可减少开挖；
外表光滑,有利于发挥围岩作用。
c.在设计工况，水头损失小（顺锥减小流速，肋板起分流作用）。
d。
岔管管壁转折处及管壁与肋板相交处有较大的应力集中,是月牙肋岔管的薄弱环节。
大、中型水电站,特别是埋管。
球形岔管：
它通过球面壳进行分岔，沿主、支管与球壳交接处的相贯线，设置圆环形加强梁，组成球壳和加强梁的组合结构。
它的典型布置有Y形和三分岔。
a、布置灵活,支管可以指向任意方向,平面、立体均可；
b、受力条件好；
c、球壳需模压成型，加工不便,制成后有时需整体退火，直径大时更困难，因此造价最高。
高水头、小直径。
无梁岔管：
它由用主管和支管逐渐扩大的锥壳与中心的球壳比较连续、平顺地联接，不设置任何加固梁。
它的典型布置是Y形和卜形，也可布置为三分岔形.
a、受力比较均匀，省去了加强构件;
b、对埋管可减少开挖；
外表光滑,有利于发挥围岩作用；
c、岔管体型较复杂，球片成型仍较困难，焊缝多.
适用于Y、卜型布置，特别适于大、中型埋管。
隔壁岔管：
它由扩散段、隔壁段、变形段组成,各级皆为完整的封闭壳体，除隔壁外，无其它加强构件.
22.水电站厂房的基本类型有哪些?
按厂房位置分:
（1）坝后式,与坝后式相似的有：
①挑流式②溢流式③坝内式
（2）河床式（3）引水式。
引水式可以是地面式,也可是地下式厂房。
23.电站厂房的作用是什么？
厂房枢纽主要由哪几部分组成？
①按系统要求保质保量的完成发电任务（完成水能机械能电能得转换）。
②满足主、辅设备及线、缆、管道布置的要求.③满足安装、运行、维修的要求。
④为运行人员创造良好的工作环境。
⑤造型美观、协调、美化环境。
主厂房：
主机布置场所。
副厂房:
为主机服务的辅助设备布置场所。
主变场：
主变压器布置场所。
开关站:
高压配电场所
24.在决定主厂房立面尺寸时，应首先决定什么高程？
在决定此高程时应考虑哪些因素？
机组安装高程。
机组安装高程是厂房的一个控制标高。
因为根据转轮蜗壳尾水管尺寸，向下可以定出尾水管底板高程及厂房底部开挖高程,向上可以定出水轮机机层高程，进而再进行其他步骤.
25.装有立轴机组的厂房，在立面上一般分有哪几个高程？
如何确定这些高程？
1，发电机层，水轮机层高程＋进入孔高＋运行孔家＋过梁.
2，水轮机层高程：
满足结构强度要求，水轮机安装高程＋蜗壳进口半径＋蜗壳保护层厚。
3，蜗壳层：
满足蝶阀支承结构布置，满足运行要求，水轮机安装高程—钢管半径—运行高度.
4，尾水管层：
由水轮机安装高程确定。
26.怎样确定安装场的位置、高程、面积？
进厂交通对安装场的布置有什么影响？
一般均匀布置在主厂房有对外道路的一端。
高程：
安装场高程取决于对外道路和发电机层楼板的高程。
一方面装配场最好与对外交通同高且均高于下游最高水位,以保证对外交通在洪水期畅通无阻，另一方面，装配场最好也与发电机层楼板等高，以充分利用场面，工作方便.
进厂交通:
大中型水电的部件大而重，运输量大，常设专用铁路,中小型水电站多采用公路，对外交通通道必须直达装配场以便车辆开进装配场,利用吊桥卸货.
27.水电站厂房内的三供一排是指什么？
供水系统，供油系统，压气系统，排水系统
28.发电机常见的支承结构（机墩）形式有哪几种?
并简述各种形式的特点和使用条件。
型式:
圆筒式、块体式（矮机墩）、环梁式、平行墙式、钢机墩等。
1圆筒式：
优点是：
受压及受扭的性能均较好,刚性大,一般为少筋混凝土,用钢较省.其缺点是水轮机井内狭小，水轮机的安装、检修、维护较不方便。
适用于中型机组
2块体式：
优点是强度及刚度均很大，缺点是混凝土方量大，混凝土未充分得到利用。
大型机组常采用这种机墩
3环梁式:
优点是混凝土方量少，水轮机顶盖处比较宽敞，设备的布置、安装、维护检修都比较方便。
缺点是受扭的性能比圆筒式差,刚性也较小.适用中型机组
4平行墙式:
优点是水轮机顶盖处宽敞，工作方便,而且可以在不拆除发电机的情况下将水轮机转轮在两平行墙之间吊出。
这种机墩适用于大型机组。
5钢机墩:
优点是发电机与水轮机直接配套,结构紧凑，安装方便迅速，减少了复杂的钢筋混凝土工程,缺点是耗钢材较多，我国尚未采用.
29.对混流式水轮发电机组,安装场面积应按布置哪几大部件来确定？
悬式混流：
布置四大件—-转子和上支架,转轮和顶盖
悬式轴流：
四大件+水轮机支持盖
伞式混流:
四大件+推力轴承支架
伞式轴流：
全部零件，即四大件+支持盖+推力轴承
30.水电站厂房机组间距常由什么尺寸控制?
一般在高水头电站，常由什么尺寸来控制?
而在低水头、大流量的电站中,常由什么尺寸来控制？
由蜗壳层（蜗壳外包线尺寸以及蜗壳外二期混凝土厚度）和发电机层尺寸控制。
机组段长度：
对于低水头大流量电站一般取决于蜗壳或尾水管尺寸及周围的二期混凝土厚度，对于高水头电站一般取决于发电机风罩尺寸及发电机层设备布置。
31.如何确定厂房的机组段长度和宽度?
用简图表示.
1、机组段长度：
L=L+x+L-x两机组中心线距离
（1）蜗壳层:
蜗壳外包线尺寸
以及蜗壳外二期混凝土厚度。
（2）发电机层：
:
发电机风罩内径;
发电机风罩壁厚，一般可取0.3~0.4m；
：
两机组之间风罩外壁净距，一般可取1.5～2。
0m,
如两机组之间设楼梯时取3~4m。
32.水电站厂房枢纽由哪几部分组成？
水电站厂房枢纽包括：
主厂房、副厂房、主变、开关站、进场交通及引水、尾水建筑物.
33.水电站厂房内排水系统分为哪几种？
它们的作用分别是什么?
类型：
1渗漏排水系统：
排走厂房各处不能自流排往下游的渗漏水，包括厂房技术用水生活用水和伸缩缝沉降缝的渗漏水
2检修排水系统：
机组检修时,蜗壳、尾水管、钢管中的水.
1集水井：
分渗漏和检修水井,有时两者可以合二为一,是否合一应根据具体情况论证,防止检修排水时倒灌.
2排水廊道：
排水量较大，通过排水廊道排往集水井,下游，或用水泵直接抽排。
3水泵：
在集水井上部一般设水泵抽水排往下游。
34.装有立轴机组的主厂房内，吊车的起重量、跨度怎样确定？
吊车的起重量取决于需要由它吊运的重要部件，一般为发电机转子。
吊车的跨度：
指桥吊大梁两端轮子的中心距离。
要考虑下列因素：
1，吊车跨度要与主厂房下部块体结构尺寸相适应，使厂房构架直接坐落在下部结构的一期混凝土上。
2，尽量采用起重机厂家规定的标准跨度。
3，满足发电机及装配场布置要求，使主机房内主要机电设备均在主副吊钩工作范围内。
35.决定发电机层地面高程时，应考虑哪些因素？
1，采用套用机组时，其发电机和水轮机之间尺寸是给定的。
2，发电机的埋入方式。
3，水轮机层地面至发电机楼板下层,净空高度不小于3.5-——4m。
4，发电机层楼板最好与安装场同高,并高于下游设计洪水位.若不能兼顾时，应考虑其他的防洪措施.
36.水电站厂房结构为什么要分缝？
结构缝有哪几种类型?
各种缝的作用和设置要求是什么?
目的:
调整结构应力，满足施工要求。
分为永久缝（伸缩缝减小温度应力，沉降缝防止不均匀沉降造成结构破坏）和施工缝。
３、永久缝设置要求：
（1）永久性的缝不能设在机组段中间.
（2）温度缝可以只设在水上部分，不必须贯通至基础。
（3）沉降缝必须贯通至基础。
（4）永久性的贯穿缝必须设止水。
（5）缝距与缝宽应综合考虑、气候、温度、结构型式和地基特性等因素。
37.水电站厂房结构为什么要分期和分块？
如何进行分期和分块？
应考虑哪些因素？
1、分期：
根据机组安装要求，按浇筑先后分一期和二期砼。
一期砼：
底板，尾水管,上、下游边墙，厂房构架、吊车梁。
二期砼：
机组预埋件部位，尾管直段，蜗壳、机座、发电机风罩外壁及相联的楼板
2、分块：
（1）原因:
内因—砼本身的干缩、温度、容易使结构产生裂缝,浇筑块不适太大.外因:
施工浇筑能力确定一次浇筑块不宜太大。
3）分块要求：
一般根据浇筑能和结构特点进行分。
（2）因素：
结构特点，施工进度，浇筑能力，温控措施等.
38.说明地面厂房的受力和传力系统？
并绘图表示.
39.根据金属蜗壳外围混凝土结构的受力情况，金属蜗壳的埋入方式主要有哪几种型式？
各有什么特点？
1、弹性垫层结构
工作特点：
（1）钢蜗壳承担全部内水压力、能自由变形、钢板较厚。
（2）外围砼只承受自重和上部结构传来的荷载，不承担内压。
2、预留空隙结构——充水打压
（1）蜗壳承担大部分内水压（预压内力——设计静水压力）
（2）小部分水压力（水击压力）由蜗壳和砼联合承担.（3）运行时能保证蜗壳与砼紧密贴合，减少振动。
3、联合受力.工作特点：
1蜗壳与砼联合受力。
2钢板可以减薄，便于保证钢板的焊接和施工。
3砼结受力加大,需配受力钢筋。
40.尾水管扩散段根据墩子与底板的连接方式可分为哪几种形型？
形式:
有分离式和整体式两种：
（1）分离式底板：
板和墩之间设有永久缝,板独立承担荷载.
受力特点：
尾水管不承受地基反力和扬压力.
适应条件：
岩基-—可将底板锚在岩基上。
（2）整体式底板：
底板和墩为整体框架。
受力特点:
底板和墩整体受力,承受有扬压力和地基反力.
软基—-防止不均匀沉陷。
41.与地面厂房相比，地下厂房有哪些优缺点？
有哪几种典型布置形式？
地下厂房
（1）地下厂房便于枢纽总体布置,没有在峡谷地区的山崩、雪崩危险。
（2）可以缩短高压管道及竖井，有可能取消调压室，投资小，经济。
（3）与河床大坝施工无干扰,厂房可以不受外界气候影响,可常年施工，有利于快速施工。
（4）采用地下厂房可改善水轮
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