广西大学《水电站》考试详细复习提纲适用刘启钊主编《水电站》第四版.docx

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广西大学《水电站》考试详细复习提纲适用刘启钊主编《水电站》第四版

1.水轮机分类：

（1）反击式①混流：

水头范围广，结构简单，运行稳定效率高②轴流：

中低水头，大流量③斜流：

中水头④贯流：

低水头大流量

（2）冲击式：

①水斗：

高水头，小流量②斜击：

中低水头，大流量③双击：

单机出力小于1000kw低水头

2.水轮机工参：

①水头：

单位重量水体通过水轮机时的能量减小值。

最大（允许水轮机运行的最大净水头，结构强度设计）最小（保证水轮机安全稳定运行）平均（一定期间所有可能出现水轮机水头加权平均）设计（额定出力需要的最小净水头）②流量③转速：

单位时间内转轮旋转周数④输入功率：

单位时间内通过水轮机水流总能量9.81QH。

输出功率/出力：

水轮机主轴传递给发电机的功率9.81QHη

3.蜗壳：

使水流产生圆周运动引导水流均匀轴对称进入座环。

座环：

支承水轮发电机组重量及蜗壳上部部分砼重将此荷载通过支柱传给厂房基础。

导水机构：

形成与改变进入水轮的水流速度矩按照电力系统所需的功率调节流量在关键位置能切断水流停止运行。

转轮。

尾水管：

将通过转轮的水流排入下游当H2（静力真空）＞0时，利用这一高度水流所具有的位能并回收转轮出口水流部分能量。

4.水轮机能量损失：

水力、容积、机械。

最优工况：

撞击损失和涡流损失均最小的工况（无撞击进口：

进口水流相对速度方向与叶片骨线在进口处的切线方向一致。

法向出口：

水流在出口处的绝对速度方向角为90度）

5.蜗壳：

使水流圆周运动引水均匀轴对称进入座环。

①过水表面光滑平顺②保证水均匀轴对称进入导水机构③进入导水机构前有一定环量④合理断面形状和尺寸⑤必要强度合适材料。

金属：

水头大40，345°,砼：

小40大中型低水头，180-270°包角：

蜗壳鼻端至蜗壳进口断面之间的夹角。

6.气蚀：

水轮机流道内流动水体中的微小气泡在形成发展溃裂过程中对水轮机过流部件表面所产生的物理化学侵蚀作用。

翼型、间隙、空腔、局部。

气蚀系数：

转轮中最易发生翼型空化K点处的相对动力真空值hkv/H，σ越大，愈易发生气蚀，其实性能愈差。

7.吸出高度：

从叶片背面压力最低点K到下游水面的垂直高度Hs≤10-▽/900-（σm+Δσ）H。

安装高程：

LHZs=▽m+Hs+b0/2.▽m设计尾水位b0导叶高。

直接影响水电站的土建工程开挖量和水轮机运行的气蚀性能。

8.单位参数：

将任一模型试验所得到的参数按照相似定律换算成D1m=1和Hm=1的标准条件下的参数比转速：

同一系列水轮机在H=1m和N=1KN时的转速ns=n*N1/2/H5/4。

n、H一定，提高ns出力提高；H、N一定，提高ns外形尺寸减小。

总之提高机组动能效益降低机组造价和厂房土建投资。

9.水轮机调节：

根据负荷的变化不断调节水轮发电机组的出力并维持机组转速在规定范围内。

本质：

调节导叶-调节流量-调节转速任务：

（1）根据负荷图的安排。

随着负荷的变化迅速改变机组的出力，以满足系统的要求

（2）担负系统短周期的不可预见的负荷波动，调整系统频率。

（3）机组的启动，并网和停机等。

10.水电站型式：

坝（坝集中水头）：

坝后（河流中，上游的高山峡谷中，中高水头）挑越+溢流（河谷窄机组多溢流坝和厂房并排布置困难）坝内（坝体大）河床（厂房本身挡水，河流中下游，低水头大流量）：

闸墩、混合。

引水（引水道较长集中全部或相当大水头，流量小，坡降大的河流中上游，跨流域）有压、无压组成：

挡水（坝闸）、泄水（溢洪道）、进水、引水及尾水（渠道隧洞管道、渡槽涵洞倒虹吸）、平水（调压室压力前池）、发电变电配电、其他

11.进水口：

按负荷要求引进发电用水。

①足够进水能力②水质符合③水头损失小④可控制流量⑤强度刚度稳定性等。

有压、开敞、抽水蓄能进出水口。

有压：

进口段闸门段渐变段，闸门竖井式（洞）塔式岸坡（墙）式坝式河床式分层取水式。

位置：

入流平顺对称，不发生回流和漩涡，不出现淤积污物，泄洪水仍能进水，凹岸。

低于最低水位并有淹没深度＞0.8d，高于设计淤积高程

12.有压进水口适用条件①闸门竖井式：

隧洞进口加以扩大，开挖成喇叭形，使水流平顺适用于隧洞进口的地形条件较好，便于对外交通，的士坡度适中的情况②塔式：

进口段和闸门段组成一个塔形结构立于水库旁，通过工作桥或水上交通与岸边相连，适用于岸边附近地址地质条件较差或者地形平缓从而不宜采用闸门竖井式进水口的情况③岸坡式：

其结构连同闸门槽、拦污栅贴近倾斜的岸坡布置④坝式：

进口段与闸门段常合二为一依附于坝体上游面，与坝体形成一个整体，适用于各种混凝土坝⑤河床式：

适用于设计水头在40米以下的低水头大流量河床式水电站⑥分层取水：

适用于大中型水电站

13.有压进水口设备：

拦污设备（立面倾斜60-70，过水断面大易于清污，平面直线形便于清污或多边形构成的近似半圆形过水断面大）；工作闸：

动水启闭，运行期间调节流量；检修闸：

静水启闭，检修隧道和工作闸门；事故闸：

动水快闭静水启，发生事故紧急下闸。

通气孔：

事故闸门之后，当引水道充水时排气，事故闸门关闭引水道放空时补气。

充水阀：

开启闸门前向引水道充水，平衡闸门前后水压，以便闸门在静水中开启

14.无压进水口：

控制水量与水质，保证发电所需水量，尽可能减小水头损失位置：

布置在河流弯曲段的凹岸，以避免漂浮物聚集，防止泥沙淤积以便于引进清水沉砂池：

加大过水断面并通过分流墙或者格栅形成均匀的低速区，减少水流携沙能力，使有害泥沙沉积在池内，让清水进入引水道在进水口内。

15.引水渠：

集中落差形成水头向机组输水，尾水渠：

发电过的水排入下游河道。

①足够输水能力②水质符合③运行安全④结构经济合理便于施工，梯形，1.5-2m/s隧洞：

引水和尾水，圆（有压）方圆（无压地质好）马蹄（无压地质不好）高拱（洞顶岩石极不稳定）4m/s

16.压力前池：

①加宽加深渠道平稳水压平衡水量②向各压力管道均匀分配流量并必要控制③清除水中污物泥沙浮冰④宣泄多余水量。

1池身及扩散段2压力水管的进水口3泄水建筑物4排污排沙排冰设备，布置在靠近厂房的陡坡上，以缩短压力水管的长度日调节池：

引用流量大于平均流量补水，小于时注入池水位回升。

适用引水渠道较长，水电站负荷变幅较大，降低造价改善运行，靠近压力前池

17.压力钢管：

坡度陡，内水压力大，水锤动水压力，靠近厂房，明/坝内/地下埋①短而直②地质好③减少起伏波折④避开山崩滑坡⑤首部事故闸门设置排水防冲。

单元（一机一管，单机流量大，道短）集中（多机一管，单机流量小管道长）分组（多管一管多机，管道长机组多容量大）正向/纵向/斜向

18.伸缩节：

消除温度应力且适应少量不均匀沉降。

支墩：

承受水重和管道自重在法向的分力，滑动/滚动/摆动。

镇墩：

转弯处，承受因管道改变方向而产生的的不平衡力。

通气阀：

紧急关闭负压打开进气，充水时空气排出。

人孔：

工作人员观察和检修。

排水管

19.岔管：

y、Y、三岔。

结构形式：

贴边、三梁、月牙肋、，球形、无梁地下埋：

竖井斜井平洞，钢衬：

承担部分内水压力和防止渗透，回填砼：

将部分内水压力传递给围岩，加筋管：

提高抗外压稳定的能力

20.地下埋管优点：

1布置灵活方便。

地下埋管设在岩体内部，地质条件优于地表，管线位置选择比较自由，并且可以缩短管道长度。

2利用围岩承担内水压力，减少钢衬壁厚，可以降低造价，制造、焊接、安装等工作简化。

大容量、高水头的管道，明管技术难于实现，采用地下埋管可能解决。

3运行安全运行不受外界条件影响，维护简单。

管道超载能力很大。

缺点：

1构造复杂，施工工序多，工艺要求高，施工条件差，造价增加。

2工程质量不易保证，影响工期。

3易造成外压失稳。

21.调保步骤：

①初定调节时间和规律②根据增减负荷计算压力钢管正负相对水锤③与相对水锤限制要求比较调整直至满足④根据所选水轮机及其GD2参数等求机组转数变化率⑤与机组转数变化率限制要求比较⑥再次从第一步计算与验算直至水锤和机组转速变化率均满足要求⑦难以满足加设调压室水阻器

22.调节保证内容：

1丢弃负荷：

转速的最大升高值，压力管道的蜗壳的最大压力升高值，压力管道和尾水管内的最大压力降低值2增加负荷：

转速的最大降低值，压力管道的最大压力降低值目的：

通过调节保证计算和分析，正确合理的解决导叶启闭时间、水锤压力和机组转速的上升值三者之间的关系，最后选择合适的导叶启闭时间和方式，使水锤压力和机组转速的上升值在允许的范围内。

23.减小水锤：

①缩短压力管道长度。

较长的引水系统，设置调压室②减小压力管道中的流速。

减小流速可以减小压力管道中单位水体的动量，从而减小水锤压力。

③采用合理的调节规律。

④减小压力管道流速的变化梯度。

减压阀；水阻器。

24.调压室：

设计要求：

①位置应尽量靠近厂房，缩短压力管道的长度②能较充分的反射压力管道传来的水锤波③调压室的工作必须是稳定的，负荷变化时，引水道及调压室水体的波动应该迅速衰减。

④正常运行时水头损失要小。

⑤工程安全可靠，施工简单方便。

类型：

简单式；阻抗式；水室式；溢流式；差动式。

作用：

反射水锤波、缩短压力管道的长度、改善机组压负荷变化时运行条件及系统供电质量。

25.明钢管步骤：

1管道线路供水方式进厂方式的方案对比和确定2水力学计算和经济直径确定钢管直径3材料选择和敷设方案4管道结构强度设计抗外压稳定校核5镇墩支墩强度设计和稳定性校核地基承载力校核6管道附属设备设计7安全和经济多方案对比分析

26.钢管强度步骤：

1初步计算参数：

直径跨度厚度2计算模型参数：

几何模型直径跨度荷载类型计算法轴径向力3结构内力分析弯矩轴力径向力4结构应力分析环向轴向径向应力5管道结构强度校核6抗外压稳定校核7其他构造设计

27.各向应力：

切向：

由内水压引起（可看作由均匀水压力与满水压力组成）径向：

机组正常运行时管内动水压力引起轴向：

由水重和管重及其他轴向力引起，轴向力：

A1水管自重轴向分力A5伸缩节变化处内水压力A6水流对管壁摩擦力A7温度变化时伸缩节填料摩擦力A8温度变化时水管与支墩的摩擦力A10水管横向变形引起的力A11温度变化时的管壁的力

28.水电站机电设备系统：

水力系统：

水轮机及其进出水设备。

电流系统：

即电气一次回路系统：

发电机、引出线、母线、发电机电压配电设备、主变压器、高压开关、配电设备。

机械控制设备系统。

电气控制设备系统。

辅助设备系统

29.机座的作用：

将发电机支撑在预定的位置，并给机组的运行、维护、安装创造有利的条件类型：

①圆筒式机座②框架式机座③块体机座④平行墙式机座⑤钢机座

30.主厂房的轮廓尺寸：

机组台数和型号选定后，一般先拟定厂房下部块体结构布置，并估计以上各层的各种要求，定出下部块体结构尺寸，然后再定出主厂房各层及副厂房的高程及布置，协调各种矛盾，逐步修改设计

31.桥吊的跨度：

桥端大梁两端轮子的中心距1与主厂房下部块体结构尺寸适应2采用起重机厂家规定标准跨度3满足发电机层和装配场布置要求，轨顶高程：

吊车轨道两道的轨面高程，最大部件发电机转子或水轮机转轮

32.装配场的位置和高程：

位置：

主厂房有对外路的一侧高程：

取决于对外道路及发电机层楼板的高程，同高，高于下游最高水位尺寸和布置：

宽度=主厂房，长度取决于安装检修要求：

发电机转子，发电机上机架，水轮机转轮，水轮机顶盖

33.厂房用油：

①透平油：

轴承润滑及油压操作采用主要的作用是润滑、散热、传递能量②绝缘油：

各种变压器、油开关主要的作用是绝缘、消弧、散热

34.地下厂房：

①首部式：

不建引水隧洞②尾部式：

引水系统尾部靠近地表。

尾水洞短，厂房的交通、出线级通风等辅助洞室的布置及施工运行比较方便，因而采用较多③中部式：

往往同时具有较长的上游引水道和下游尾水道

35.洞室布置：

1洞顶的最小埋藏深度，可取开挖宽度1.5-3倍2洞室的最小允许间距，不小于相邻洞室大者开挖宽度1-1.5倍3正交4上下层洞空之间的岩石厚度不小于开挖宽度1-2倍5考虑勘测和施工的需要互相结合

36.支护：

喷锚支护为柔性，钢筋混凝土拱肋支护，钢筋混凝土顶拱衬砌，全断面钢筋混凝土整体衬砌为刚性，厂房整体稳定和地基应力计算：

沿地基面抗滑稳定，抗浮稳定，厂基面垂直正应力计算