水电站作业题答案汇总.docx

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水电站作业题答案汇总

《水电站》课程思考练习题

一．绪论

1.水电站课的研究对象是什么？

2.我国有哪些水电开发基地？

3.水电站由哪三部分内容构成？

4.水电站系统由哪几个系统构成？

各系统的主要作用是什么？

二．水力发电原理

1.试阐述水能利用原理。

2.什么是水电站的出力和保证出力?

3.按照集中落差方式的不同，水电站的开发可分为几种基本方式?

何为坝式水电站、引水式水电站和混合式水电站?

4.坝式水电站水利枢纽和引水式水电站水利枢纽各有哪些主要特点?

5.坝后式和河床式水电站枢纽的特点是什么?

其组成建筑物有哪些?

6.无压引水式和有压引水式水电站枢纽的特点是什么?

其组成建筑物有哪些?

7.水电站有哪些组成建筑物?

*8.规划设计阶段如何简单估算水电站的出力及年发电量？

什么是设计保证率、年平均发电量？

用什么方法确定N保和Ē年？

*9.小型水电站装机容量的组成、确定Ny的简化方法有哪些？

三．水力机械

1.什么是反击式水轮机？

什么是冲击式水轮机？

2.反击式水轮机分为哪几种？

冲击式水轮机分为哪几种？

❑定义：

利用水流的动能来做功的水轮机为冲击式水轮机。

❑特征：

由喷管和转轮组成。

水流以自由水流的形式（P=Pa）冲击转轮，利用水流动能（V方向、大小改变）产生旋转力矩使转轮转动。

在同一时刻内，水流只冲击着转轮的一部分，而不是全部。

水斗式

v特点是由喷嘴出来的射流沿圆周切线方向冲击转轮上的水斗作功。

v水斗式水轮机是冲击式水轮机中目前应用最广泛的一种机型。

❑斜击式：

射流中心线与转轮转动平面呈斜射角度。

❑双击式：

水流穿过转轮两次作用到转轮叶片上。

v斜击、双击水轮机构造简单，效率低，用于小型电站。

3.解释下列水轮机型号的含义？

（1）HL220-WJ-71

（2）ZZ560-LH-1130

（3）GD600-WP-250

（4）2CJ22-W-120/2×10

（5）SJ40-W-50/40

（1）HL220-WJ-71

（2）ZZ560-LH-1130

（3）GD600-WP-250

（4）2CJ22-W-120/2×10

（5）SJ40-W-50/40

❑1.混流式水轮机，转轮型号是220，卧轴，金属蜗壳，转轮直径为71cm

❑2.表示轴流转浆式水轮机，转轮型号560，立轴，混凝土蜗壳，转轮标称直径为1130cm

❑3.贯流定桨式水轮机，转轮型号为600，卧轴，灯泡式水轮机室，转轮标称直径250cm

❑4.表示水斗式（冲击式）水轮机，同一轴上装有2个转轮，卧轴布置，转轮标称直径为120cm，每个转轮有2个喷嘴，喷嘴设计射流直径为10cm

❑5.表示双击式水轮机，转轮型号40，卧轴布置，转轮标称直径为50cm，转轮轴向长度为40cm。

4.反击式水轮机引水道由哪四部分构成？

其作用各是什么？

反击式水轮机的过流部件

（1）进水（引水）部件—蜗壳：

将水流均匀、旋转，以最小水头损失送入转轮。

作用：

引导水流均匀、平顺、轴对称地进入水轮机的导水机构，并使水流在进入导叶前形成一定的环流，以提高水轮机的效率和运行稳定性。

❑

（2）导水机构（导叶及控制设备）：

控制工况作用：

引导水流以一定的方向进入转轮，形成一定的速度矩，并根据机组负荷的变化调节水轮机的流量以达到改变水轮机功率的目的。

（3）工作机构：

转轮（工作核心）：

能量转换，决定水轮机的尺寸、性能、结构。

（4）泄水部件（尾水管）:

回收能量、排水至下游。

尾水管的作用是引导水流进入下游河道，并回收部分动能和势能。

5.蜗壳分为哪两类？

各适应的场合是什么？

6.座环的作用是什么？

7.尾水管分为哪几类？

其作用是什么？

8.反击式水轮机和冲击式水轮机调节流量的方式有什么不同？

9.水轮机基本方程的本质是什么？

10.水轮机的能量损失有哪三种？

其中损失最大的是哪种损失？

11.什么是水轮机的最优工况？

反击式水轮机最优工况的条件是什么？

❑水轮机的总效率

v提高效率的有效方法是减小水头损失、流量损失、机械摩擦损失。

η根据模型试验得到。

v水轮机的最优工况是指η最高的工况。

v最优工况效率η最高的工况起决定作用的是水头损失进口水流的撞击损失和出口涡流损失，则最优工况为撞击损失和涡流损失均最小的工况。

v

12.提高水轮机效率的途径有哪些?

正确设计水轮机的过流部件的形状

运行接近设计工况（最优

采取有效的止漏措施

减少机械摩擦损失（如轴承、轴封中的摩擦）

13.什么是气蚀？

气蚀的危害有哪些？

水在通过水轮机流道时，由于各处的速度和压力不同，在低压区会产生水的汽化，出现气泡。

当含气泡的水流到高压区时，气泡又会溃灭。

汽泡在溃灭过程中，由于汽泡中心压力发生周期性变化，使周围的水流质点发生巨大的反复冲击，对水轮机过流金属表面产生破坏的现象，称水轮机的汽蚀。

❑汽蚀造成的危害

v使过流部件机械强度降低，严重时整个部件破坏。

v降低机组出力与效率。

增加过流部件的糙率，水头损失加大，效率降低，流量减小，出力下降。

v机组产生振动、噪音及负荷波动，导致机组不能安全稳定运行。

v缩短了机组检修的周期，增加了检修的复杂性。

消耗钢材、延长工期；增加运行成本。

14.怎样确定水轮机的吸出高？

15.水轮机相似条件包括那几方面？

16．水轮机调节的任务是什么？

调节的设备名称叫什么？

❑随外界负荷的变化，迅速改变机组的出力。

❑保持机组转速和频率变化在规定范围内。

❑启动、停机、增减负荷，对并入电网的机组进行成组调节（负荷分配）。

水轮机调节所用的调节装置称为水轮机调速器

17．调速器有哪两种主要类型？

18．油压装置的作用是什么？

❑作用

是供给调速器（蝶阀，球阀，减压阀等）压力油能源设备。

❑组成

v压力油箱：

储存和供应能量。

由30-40%压力油和压缩空气（25kg/cm2,40kg/cm2）

v回油箱:

回收调速器的回油和漏油。

v油泵（2台）：

向压力油箱供油。

v附件：

压力继电器，空气阀，压力表，油位表，油过滤器，温度计等控制元件，球阀及管路系统

19.油压装置分为哪两类？

20.现化水轮机以什么为依据分为两大类（反击式.冲击式）？

反击式水轮机又是以什么为依据分为混流、轴流、斜流、贯流等型式？

21.组成反击式水轮机的五大部件、各部件的重要部件及其作用？

◆引水机构（蜗壳）：

将水流引入转轮前的导水机构并形成一定的旋转量。

◆导水机构（活动导叶及其传动机构）：

引导水流按一定方向进入转轮，并通过改变导叶开度来改变流量，调整出力；此外还可用来截断水流，以便进行检修与调相运行，开、停机.

◆工作机构（转轮）：

将水流能量转变为旋转机械能。

◆泄水机构（尾水管）：

引导水流流至下游,并能回收转轮出口水流中的剩余能量。

◆非过流部件（主轴、润滑、密封等）：

将转轮机械能传递给发电机转子。

22.反击式和冲击式水轮机各是如何调节流量的，调节流量的目的是什么？

23.水轮机的最优工况、限制工况、吸出高的概念，它们各是如何确定的，各型水轮机的安装高程如何确定？

24.水轮机的基本方程式如何表述，方程式说明水轮机作功的原理（能量转换的实质）是什么？

25.什么是单位参数、比转速？

为什么要引入这两种参数？

说明比转速的意义。

P81,85

将任一模型试验所得到的参数按照相似定律换算成D1M=1.0m和HM=1.0m的标准条件下的参数，并把这些参数统称为单位参数。

因为同一系列水轮机在相似工况时上式左边两单位参数均为常数，故右端也为常数，定义为比转速。

比转速

同一轮系水轮机，当其工作水头H=1m，出力N=1kW时，所具有的转速。

26.水轮机的主要综合特性曲线与有什么联系与区别？

p91

水轮机的综合特性曲线是由水轮机模型试验资料整理后绘制而成的，在水轮机有关手册或制造厂产品目录中可获得，每一个轮系都有一套对应的主要综合特性曲线。

运转综合特性曲线

在转轮直径D1和转速n为常数时，原型水轮机主要运行参数（水头、出力、效率、吸出高等）之间关系曲线。

常以水头H和出力N为纵、横坐标绘制而成。

Ø作用

由于它包括了水轮机的整个运行区域，可用于检查所选水轮机是否正确，也可指导水轮机的合理运行。

•运转特性曲线来源

是根据同系列模型水轮机的主要综合特性曲线换算和修正得来。

27.水轮机选择的主要工作内容是什么？

28.画出一个有压引水式水电站示意图，并标明各个主要建筑物、机电设备的名称。

四．进水和引水建筑物

1、简述深式进水口主要型式、各种型式布置特点及适用条件，并说明其位置、高程、轮廓尺寸是如何确定的?

❑无压进水口：

v主要特征是：

表层水无压流

v适用于从天然河道或水位变化不大的水库中取水。

无压引水式水电站的进水口一般为无压进水口。

❑有压进水口：

v主要特征是：

深层水有压流

v适用于从水位变化幅度较大的水库中取水。

有压进水口也称深式进水口或潜没式进水口。

❑河岸式进水口

v洞式进水口

v墙式进水口

v塔式进水口

❑坝式进水口

❑1.洞式进水口

v特征：

在隧洞进口附近的岩体中开挖竖井，井壁一般要进行衬砌，闸门安置在竖井中，竖井的顶部布置启闭机及操纵室，渐变段之后接隧洞洞身。

v适用：

工程地质条件较好，岩体比较完整，山坡坡度适宜，易于开挖平洞和竖井的情况

❑2.墙式进水口

v特征：

进口段、闸门段和闸门竖井均布置在山体之外，形成一个紧靠在山岩上的单独墙式建筑物，承受水压及山岩压力。

要有足够的稳定性和强度。

v适用：

地质条件差，山坡较陡，不易挖井的情况

❑3.塔式进水口

v特征：

进口段、闸门段及其一部框架形成一个塔式结构，耸立在水库中，塔顶设操纵平台和启闭机室，用工作桥与岸边或坝顶相连。

塔式进水口可一边或四周进水。

v适用：

当地材料坝、进口处山岩较差、岸坡又比较平缓

❑1.位置

v原则

❑水流平顺、对称，不发生回流和漩涡，不出现淤积，不聚集污物，泄洪时仍能正常进水。

❑进水口后接压力隧洞，应与洞线布置协调一致，要选择地形、地质及水流条件均较好的位置。

❑2.高程

v1）顶部高程：

进水口顶部高程应低于最低死水位，并有一定的埋深：

●正向对称进水，c=m.55;侧向非对称进水c=0.73.

v2）底部高程：

进水口的底部高程通常在水库设计淤沙高程以上0.5~1.0m，当设有冲沙设备时，应根据排沙情况而定。

3、轮廓尺寸

●组成：

一般由进口段、闸门段、渐变段组成

●进水口的轮廓应使水流平顺，流速变化均匀，水流与四周侧壁之间无负压及涡流。

●进口流速不宜太大，一般控制在1.5m/s左右

v1）进口段

●作用是连接拦污栅与闸门段，矩形断面。

●隧洞进口段为平底，两侧收缩曲线为四分之一圆弧或双曲线，上唇收缩曲线一般为四分之一椭圆，如x2/202+y2/92=1。

●进口段的长度没有一定标准，在满足工程结构布置与水流顺畅的条件下，尽可能紧凑

v2）闸门段

●闸门段是进口段和渐变段的连接段，闸门及启闭设备在此段布置。

●闸门段一般为矩形，事故闸门净过水面积为（1.1~1.25）洞面积；检修闸门孔口与此相等或稍大。

●门宽B等于洞径D，门高略大于洞径D。

v3）渐变段

●矩形闸门段到圆形隧洞的过渡段。

●通常采用圆角过渡，圆角半径r可按直线规律变为隧洞半径R；

●渐变段的长度：

一般为隧洞直径的1.5~2.0倍；侧面收缩角为6˚~8°为宜，一般不超过10°。

2、拦污栅的工作要求?

拦污栅的布置设计如何进行?

3、水电站引水渠道的设计要满足哪些基本要求?

渠