《水电站》试题库.docx

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《水电站》试题库

问答题

1.水电站有哪些基本类型？

答：

根据水能开发方式的不同，水电站有不同的类型：

（1）坝式水电站

（2）引水式水电站（3）混合式水电站（4）潮汐水电站（5）抽水蓄能电站

2、明渠的设计流量如何确定，为什么？

（3）

答：

设计流量Qd一般采用水电站的最大引用流量Qmax。

1）使渠道经常处于涌水状态工作，以增加发电水头；2）避免因流量增加不多而水头显著减少的现象；3）使渠道的过水能力留有余地，以防止渠道淤积、长草或实际糙率大于设计采用值时，水电站出力受阻（即发不出额定出力）。

3、拦污栅的主要作用？

如何确定其面积？

（3）

答：

主要作用：

防止漂木、树枝树叶、杂草、垃圾、浮冰等漂浮物随水流进入进水口，同时不让这些漂浮物堵塞进水口，以免影响机组正常运行。

确定面积：

1）先求其净面积=过栅流量/过栅流速：

2）净面积与挡水的面积之和即为拦污栅的面积。

6.作用在明钢管上的荷载有哪几类？

计算应力时应选取哪几个断面？

简述明钢管的结构设计步骤。

（4）

答：

1）作用在明钢管上的荷载有：

轴向力，径向力，法向力。

2）地面压力钢管的应力计算选取四个断面，

跨中断面：

支承环旁膜应力区边缘断面：

加劲环及其旁管壁：

支承环及其旁管壁

9、进水建筑物各类进水口的布置特点和使用条件？

（3）

答：

水电站的进水口分为有压进水口和无压式进水口两大类。

有压进水口大主要特征是，进水口位于水库死水位以下一定深度，在一定的水压之下工作，以引进深层水为主，适用于从水位变化幅度较大的水库中取水。

它可以单独布置，也可以和挡水建筑物结合在一起，进水口后接有压隧洞或管道。

有压引水式水电站、坝后式水电站的进水口大都属于这种类型。

开敞式进水口的主要特征是，进水口的水流具有自由水面，处于无压状态，进水口以引进表层水为主，适用于从天然河道或水位变化不大的水库中取水。

进水口后一般接无压引水建筑物。

开敞式进水口一般用于无压引水式水电站。

10.有压进水口的型式及适用条件（3）

答：

有压进水口的主要类型可分为隧洞式、压力墙式、塔式和坝式四种。

（1）隧洞式进水口：

坡度适中，地质好

（2）压力墙式进水口：

地形陡，地质差（3）塔式进水口：

地形缓，地质差（4）坝式进水口：

混凝土混凝土重力坝坝后式厂房，坝内式厂房和河床式厂房。

11.如何确定有压进水口的位置、高程及轮廓尺寸？

（3）

答：

运行时应能保证流向进水口的水流平顺、对称、不产生回流和漩涡、不产生淤积和聚集污物等，泄洪时仍能正常进水。

有压进水口顶部高程低于最低死水位，并有一定的淹没深度，底部应高于水库的设计淤积高程0、5~1、0m以上。

有压进水口沿水流方向可分为进口段、闸门段、渐变段三部分。

这三部分的尺寸及形状，主要与拦污栅断面、闸门尺寸和引水道断面有关。

进水口的轮廓就是使这三个断面能平顺的连接起来。

在保证引进发电所需流量的前提下，尽可能使水流平顺的进入引水道，使水头损失小、避免因水流脱壁而产生负压，降低工程造价和设备费用。

12.沉沙池的基本原理是什么？

有哪些排沙方式？

（3）

答：

沉沙池的基本原理是，加大过水断面，减小水流的流速及其挟沙能力，使有害泥沙沉淀在沉沙池内，而将清水引入引水道。

沉沙池中所沉淀泥沙的排沙方式可分为人工清沙、机械排沙和水力冲沙三种。

水力冲沙又可分为连续冲沙和定期冲沙。

13.动力渠道按其水力特性可分为哪些类型？

各有何特点？

分别适用于何种情况？

（3）

答：

根据其水力特性，可分为自动调节渠道和非自动调节渠道两种类型。

（1）自动调节渠道：

特征，渠道首部与尾部高程基本相同并高出上有最高水位，渠道断面向下游不断加大，渠末不设泄水建筑物；适用于渠道不长，底坡较缓上游水位变化不大的情况。

（2）非自动调节渠道：

特征，渠顶大致平行渠道底，渠道深沿程不变，末端的压力前池中设溢流堰；适用于渠道较长，坡度较陡的地形

14.引水渠道路线选择原则？

（3）

答：

1）渠线应尽量短而直，以减少水头损失、降低造价。

（2）渠线尽可能高，以获得较大的落差（3）渠线应选择在地质较好的地段

15.水电站压力前池的作用（3）

答：

（1）平衡水压，平衡水量

（2）均匀分配流量（3）渲泄多余水量（4）阻拦污物及泥沙

16、伸缩节在压力管道中起什么作用？

（4）

答：

（1）钢管能够沿着管轴线方向自由伸长或缩短。

（2）钢管产生轴向位移时，伸缩节处的摩擦阻力很小。

（3）伸缩节不但对轴向位移起到伸缩作用，还能适应管段产生的横向位移

17.明钢管的支撑方式有几种类型？

各有何作用？

（4）

答：

明钢管的墩座分为镇墩和支墩。

镇墩（封闭式，开敞式）用来固定钢管，承受压力管道轴向不平衡力；支墩（滑动式支座、滚动式支座、摇摆式支座）布置的镇墩之间，承受水中和管重的法向应力，允许钢管沿支承面作轴向位移。

镇墩、支墩、伸缩节的作用是什么？

（4）

答：

镇墩：

固定钢管，承受因水管改变方向而产生的轴向不平衡力。

水管在此处不产生任何位移。

支墩：

承受管重和水重的法向分力。

相当于连续梁的滚动支承，允许水管在轴向自由移动。

伸缩节：

消除温度应力，且适应少量的不均匀沉降。

18.压力水管的供水方式及其适用条件？

（4）

答：

1）单元供水：

适用于单机流量大、长度短的地下埋管或明管，混凝土坝内管道和明管

2）联合供水：

适用于机组少，单机流量少，引水道长的地下埋管和明管。

3）分组供水：

。

适用于管道较长、机组台数较多、单机流量较小的情况。

多为地下埋管和明管。

19、明管线路的布置原则和管道与主厂房的布置关系。

答：

原则尽可能选短而至的路线，转弯半径不小于3倍洞泾，尽可能选良好的地质条件，尽可能减少管道的起伏波折，避免出现反坡。

压力水管的轴线与厂房的相对方向可以采用正向、侧向或斜向的布置。

正向布置的优点是管线较短，水头损失也较小：

缺点是当水管失事破裂时，水流直泄而下，危及厂房安全。

这种方式一般适用于水头较低水管较短的水电站。

侧向或斜向布置时，当水管破裂后，泄流可从排水渠排走，不致直冲厂房，但管材用量增加，水头损失也较大。

19.露天（明）钢管有哪些敷设形式？

比较它们的优点及适用条件。

（4）

答：

明钢管的敷设方式有以下两种：

1）分段式。

在相邻两镇墩之间设置伸缩接头，当温度变化时，管段可沿管轴线方向移动，因而消除了管壁中的温度应力。

明钢管大都采用此种敷设方式。

2）连续式。

两镇墩间的管身连续敷设，中间不设伸缩节。

由于钢管两端固定，不能移动，温度变化时，管身将产生很大的轴向温度应力。

为减小管身的温度应力，在管身的适当位置设置一些可自由转动的转角接头。

这种方式在一定条件下可能是经济合理的。

20.压力钢管的经济直径如何确定？

（4）

答：

动能经济比较法、经验公式法、经济流速法。

21.明管上有哪些管件（附件）？

各起什么作用？

（4）

答；1）接缝与接头：

用来将钢板焊接成管段并连结各管段。

2）弯管和渐缩管：

钢管在水平面内或竖直面内改变方向时，需要装置弯管；不同直径钢管段连接时，需设置渐缩管。

3）刚性环（加劲环）：

当薄壁钢管不能抵抗外压和满足不了运输或安装的要求时，单纯增加管壁厚度来满足刚度要求往往是不经济的，可以考虑加设刚性环。

4）分岔管：

当水电站采用联合供水或分组供水时，必须设置分岔管。

22.明钢管外压失稳的概念、原因及失稳现象？

如不满足应采取哪些措施？

（4）

答：

概念：

机组运行过程中，由于负荷变化产生负水锤，而是管道内产生负压，或者管道放空时通气孔失灵，而在管道内产生真空。

管道内部产生负压或真空时，管壁在外部的大气压力下可能丧失稳定，管壁被压瘪。

原因：

机组运行时应付荷变化产生负水击，管道放空时通气孔失灵在管道内产生真空。

现象：

内部产生真空，在外部大气压的作用下可能丧失稳定管壁被压瘪

措施：

当薄壁钢管不能抵抗外压和满足不了运输或安装的要求时，可采用增加管壁或增设加劲环环、锚筋与锁体等来解决。

23.当调节保证计算不能满足时，通常是采取措施减小水锤压强。

那么减小水锤压强有哪些措施呢？

（5）

答：

当水锤压强超过容许最大值时，一般采用下列措施加以降低：

（1）缩短管道长度；

（2）加大管道断面，减少管内流速；（3）设置调压室；（4）采用合理的导叶（阀门）启闭规律；（5）装置调压阀（空放阀）；（6）设置水阻器。

24.机组调节保证计算的任务？

（5）

答：

（1）计算有压引水系统的最大和最小内水压力。

最大内水压力作为设计或校核压力管道、蜗壳和水轮机强度的依据；最小内水压力作为压力管道线路布置，防止压力管道中产生负压和校核尾水管内真空度的依据；

（2）计算丢弃负荷和增加负荷时转速变化率，并检验其是否在允许的范围内；

（3）选择调速器合理的调节时间和调节规律，保证压力和转速变化不超过规定的允许值；

（4）研究减小水锤压强及机组转速变化的措施。

25.简述水锤一个周期的传播过程？

（5）

答：

水锤波传播过程如下：

1）第一状态：

水锤波从阀门端A以速度a向上游传播，为逆行升压波，经过t=L/a时间，水锤升压波到达水库端D时管道全长产生水锤压强升高ΔP（水头升高ΔH），全管水流流速为零。

2）第二状态：

水锤波以顺行降压波的形式从水库端D以速度a向阀门端传播。

在t=2L/a时刻，降压波到达阀门端A。

全管压强恢复为P0，水体密度和管径恢复为原状，压力管道内水流流速为反向流速V0（从管道流向水库）。

3）第三状态：

水锤波以逆行降压波的形式从阀门端A以速度a向上游传播。

在t=3L/a时刻到达水库端D。

全管压强降低ΔP，全管水流流速为零。

4）第四状态水锤波：

顺行升压波以速度a从水库端D向下游传播，当t=4L/a时传到阀门端A，全管水流恢复至初始状态。

若管内无摩阻存在，水锤波将重复上述四个传播过程。

26.什么是直接水锤和间接水锤？

（5）

答：

若

，阀门处的最大水锤压强不会受到降压顺行波的影响，故其大小与阀门瞬时关闭（Ts=0）的情况相同。

这种水锤称为直接水锤。

若

，阀门处的水锤压强在尚未达到最大值时就受到降压顺行波的影响而减小。

阀门处的这种水锤称为间接水锤。

27.调压室的功用？

（6）

答：

（1）调压室具有自由水面，能反射由压力管道传来的水锤波，从而避免或减小了引水道中的水锤压力。

由于缩短了封闭管道的长度，也大大降低了管道中水锤压力。

（2）调压室有一定容积，离厂房较近，机组负荷变化时能迅速补充或存储一定水量，有利于机组的稳定运行。

28.研究调压室水位波动的目的？

（6）

答：

研究调压室水位波动的目的主要是：

（1）求出调压室中可能出现的最高、最低涌波水位及变化过程，从而决定调压室的高度和引水道的设计内水压力及布置高程。

（2）根据波动稳定的要求，确定调压室所需要的最小断面积。

29.简单圆筒式和阻抗式调压室的特点如何？

（6）

答：

简单圆筒式调压室的特点是：

自上而下具有相同的断面，结构形式简单，反射水锤波的效果好，但在正常运行时隧洞与调压室的联接处水头损失大。

与简单圆筒式调压室相比，阻抗式调压室的特点是：

波动幅度小，衰减快，在同等条件下所需断面较小；正常运行时的底部水头损失小，但由于阻抗的存在使反射水锤波的效果较差，引水道可能受水锤的影响。

30.双室式、溢流式、差动式调压室各有什么特点？

（6）

答：

双室式调压室由一断面较小的垂直或倾斜的竖井和断面扩大的上下贮水室组成。

正常运行时，水位在上下室之间，弃荷时竖井水位迅速上升，使上室充水；增荷时水位下降由下室补充水体。

上下室限制了水位波动振幅，且室水位波动快，衰减快，所需容积较小，反射水锤波的效果较好。

溢流式调压室的顶部有溢流堰，当丢弃负荷时，水位开始迅速上升，达到溢流堰后开始溢流，限制了水位的进一步升高，有利于机组的稳定运行。

溢出的水量，可以设上室加以存储，也可以排至下游。

差动式调压室由两个直径不同的同心圆组成，外筒称为大室，内筒直径较小，上有溢流口，通常称为升管，其底部以阻力孔口与大室相通，它综合地吸取了阻抗式和溢流式调压室的优点