水轮机作业.docx

1、水轮机作业（一）选择题 1水轮机的工作水头是（ ）（A）水电站上、下游水位差量水流的能量差 2水轮机的效率是（ 水轮机出力与水流出力之比 3反击式水轮机是靠（ 水流的动能与势能 4冲击式水轮机转轮是（ ）部分圆周进水的 5喷嘴是 （ ）水轮机的部件冲击式（B）水轮机进口断面和出口断面单位重）。（A）水轮发电机出力与水流出力之比）做功的。 （A）水流的动能B)B)（A）整周进水的 （B）（A反击式 （B）（二）填空题1水电站中通过 能转变成旋转机械能，再通过 把旋转机械能转变成电能。2水轮机分为 和 两大类。3轴流式水轮机分为 和 两种。4水轮机主轴的布置形式有 和 两种。5冲击式水轮机有 、

2、和 三种三）问答题1.水轮机有哪些类型 ?划分类型的依据是什么 ?各类水轮机的适用范围是什 么？2.混流式与轴流式水轮机主要不同点有哪些？其适用范围有什么不同？3.简述各类水轮机转轮区水流的流动与转轮的结构特点。4.水轮机的基本工作参数有哪些？有何含义？它们的代表符号和单位是什么？5.反击式与冲击式水轮机各有哪些过流部件 ?各有何作用 ?6.水电站和水轮机的特征水头都有哪些？它们之间有何区别？7冲击式水轮机的特点是什么？类型有哪些？试说明冲击式水轮机适合高水头的原因？8反击式和冲击式水轮机在能量转换上有何区别？ 9贯流式水轮机的特点是什么？类型有哪些？ 10灯泡贯流式水轮机有哪些优点？简述灯泡

3、贯流式水轮机基本组成部分。11灯泡贯流式机组的布置形式有几种，各自的适用条件是什么？12灯泡贯流式机组与立式机组有何区别，相比较其优点是什么？13喷管的作用是什么，其型式有几种？折向器和分流器的作用是什么， 二者有何区别？14. 水轮机的型号如何表示 ?各部分代表什么意义 ?15解释水轮机型号： ?HL160-LJ-520 、 ZZ560-LH-800 、 GD600-WP-250、 2CJ30-W-120/2 X 10。16 了解我国已建及正在建的大型水电站的机组的单机容量和适用水头。（四）计算题1.某水轮机的水头为 18.6m,流量为1130m/s，水轮机的出力为180MWV若发 电机效率

4、 g 0.97 ，求水轮机的效率和机组的出力 Pg。2.某水轮机蜗壳进口压力表的读数为 650 i03Pa，压力表中心高程为 887m,压力表所在钢管内径 D = 6.0m，电站下游水位为884m,水轮机流量Q= 290 ni/s，3.某河床式电站在设计水头下：上游水位 Z上=63m下游水位Z下=44.4m,通2过某台水轮机的流量 m/s,发电机效率,?水轮机效率，如忽略引水建筑物中的水 力损失，试求水流出力、水轮机出力和机组出力。 ？第二章 水轮机的工作原理（一） 选择题1.水轮机中水流的绝对速度在轴面上的投影是（ ）。 （A）轴向分量Vz ； （ B）轴面分量Vm2.水轮机中水流的轴面分量

5、 Vm与相对速度的轴面分量 Wm （ ）。 （A）相等； （B）不相等3. 水轮机输出有效功率的必要条件是 （）0 （A）进口环量必须大于0; （B）进口环量必须大于出口环量4. 无撞击进口是指水流的（ ）与叶片进口骨线的切线方向一致。 （A）绝对速度； （B）相对速度5. 法向出口是指（ ）。（A）出口水流的绝对速度是轴向的； （B）出口水流的绝对速度与圆周方向垂直（二） 填空题1.水轮机转轮中的水流运 的合成。2.水轮机轴面上所观察到的水流速度分 和 o3.转轮中水流质点的绝对速度 V可 一 和 04.绘制转轮进口速度三角 、 和 三个参1.在分析水轮机转轮内的水流运动时，做了哪些假定？2

6、.什么叫轴面？什么叫流面？混流式、 轴流式、斜流式水轮机的流面是何形状？3.什么是水轮机的水流速度三角形 ？研究转轮进、出口水流速度三角形的意 义是什么？试绘制混流式与轴流式水轮机的速度三角形示意图。4.轴流式和混流式转轮中水流运动各有什么特点？它们的转轮圆周速度如 何确定？5.研究水轮机基本方程式的目的是什么 ？推导水轮机基本方程式时利用了什 么定理？水轮机基本方程式有哪几种表达形式？水轮机基本方程式的物理意义是什么？6.水轮机在运行中会产生哪几种能量损失 ？这些损失对水轮机总效率的影响 程度如何？7.水轮机最优工况的定义如何？最优工况应满足什么条件？8.偏离最优工况时水轮机效率下降的原因是

7、什么？9.什么叫水轮机的最优工况？什么叫无撞击进口？什么叫法向出口？10.画出混流式水轮机在非最优工况下（水头不变、流量减小；流量不变、 水头减小）叶片进出口速度三角形，并标明各量？11.在水轮机水头和转速不变的情况下如何调节水轮机流量，当流量改变是 混流式水轮机转轮进出口速度三角形将发生什么变化（以流量增加和减少一种 情况为例）（四）计算题1.某混流式水轮机的参数为： D1 1m , b 0.1m , Q 16m3 s, H = 256m, n二1000r/min ,若水轮机的水力效率 h 95%，试按法向出口条件计算进口速度三角 形的参数w,vmi,vui,wi与i，并绘出进口速度三角形。

8、2 .某轴流式水轮机的参数为：Di 6.0m , dh 0.4Di , Q 160m3 s , H 18m n 107.1r min，假定水力效率 h 0.94，在D 5m圆柱面上，按无撞击进口 与法向出口条件计算转轮进、出口速度三角形参数，并绘出进、出口速度三角 形。第三章水轮机空化与空蚀（一） 选择题1. 水轮机的空化系数 是水轮机（ ）的相对值。 （A）动态真空；（B）静态真空2. 水轮机的空化系数与水轮机的（ ）有关。 （A）安装高程（B）工况3. 尾水管补气的主要目的是 （）0 （A）消除和减轻尾水管的空腔空化；（B） 消除和减轻转轮叶片的空化4. 空蚀发生时过流表面的损坏特征是 （

9、 ）o （A）表面组织呈蜂窝状；（B）表面组织呈沟槽状5. 防止翼型空化的条件是（ ）o（A）实际吸出高度大于允许吸出高度； （B）实际吸出高度小于允许吸出咼度（二） 名词解释：1.空化；2 .空蚀；3 .翼型空化；4 .吸出高度；5 .空 化核1.?水轮机的空蚀是怎样形成的？水轮机空蚀有哪几种类型？翼型空蚀和 空腔空蚀是怎样产生的？2.?空蚀对金属材料表面的侵蚀破坏有哪几种作用，并作简要说明。3.?空化和空蚀对水轮机影响包括哪几方面？4.?写出水轮机装置空化系数公式，说明各符号意义。5.?水轮机空化系数的基本意义是什么？说明水轮机的空化系数和哪些因 数有关。6.?什么叫水轮机的吸出高度？写出

10、带有空化安全系数的允许吸出高度计 算公式并说明各符号的意义。7.?为何水电站空化系数大于水轮机空化系数时水轮机不发生翼型空化？8.?水轮机的安装高层是如何确定的？9.?水轮机空蚀破坏通常有哪些主要因素？10.?对于已经投入运行的机组，减轻空蚀破坏通常有哪些措施？11.?尾水管中的旋转涡带是怎样形成的？其运动特点怎样？12.?自然补气的形式有几种，各有什么优缺点？（四）计算题1.某电站安装ZZ560 LH 330水轮机，设计水头H19.5m，水轮机的空化 系数 0.5 （不用修正），电站海拔高程E 600m，求此水头下水轮机的允许吸出 咼度H s。2 .已知某电站安装的水轮机为 HL200- L

11、J 550,在某工况下模型空化系数0.1，水轮机工作水头H 100m，导叶高度b0 0.2D1，水轮机安装高程 270m，尾水位w 300m,取安全系数K 1.2，试判断此工况下水轮机是否产生翼型空化。第四章 水轮机相似理论（一）填空题1. 水轮机相似应符合的条彳 、 和 O2. 水轮机工况相似的判 肝 分别相等。3. 水轮机的比转速越高，其空化系 o4. 轴流转浆式水轮机的效率修正彳 有关。5.水轮机的比转速越高，其应用水头越6.水轮机比转速的常用单位制是（二） 判断题1. 只有几何相似的水轮机才有可能工况相似。 （ ）2. 效率相等的水轮机工况一定是相似工况。 （ ）3. 水轮机的比转速相

12、等时，其工况一定相似。 （ ）4.水轮机的nn和Qu分别相等时，其比转速一定相等。 （ ）5. 同一水轮机在工况相似条件下，其转速与水头成正比。 （ ）6. 同一水轮机在工况相似条件下，其流量与水头成正比。 （ ）（三） 简答题1.什么是水轮机的几何相似与运动相似？水轮机的相似条件是什么？主要内容有哪些？2 分别写出水轮机单位参数 nii和Qii的一次近似式与二次近似式。3相似换算时，对水轮机效率进行修正的原因是什么？4.什么叫水轮机的相似定律？什么叫水轮机的单位流量、单位转速和单位 出力？5.什么叫水轮机系列？相似水轮机的单位参数是如何换算的？6.什么叫水轮机的比转速？说明水轮机比转速的意义

13、？7.为什么说比转速是一个重要的相似判别数？比转速的大小和转轮的形状 变化有什么关系？8.为什么说比转速越高，能量性能越好，空化性能越差，并说明高比转速 的水轮机适用低水头的理由？14.某轴流转桨式水利的设计最大允许吸出高度 =-2.8m，现在水轮机运行在H=0 m的某工况点上，那么该工况点的水轮机空化状况怎样？为什么？（四） 计算题1.已知两同系列的水轮机 A、B的参数分别为：Dia 5.2m ,nA 150r.mi n,HA 100m,QA 200ml s, a 0.9，Dib 1.2m,nB 300r min,HB 21.5m,QB 5m3 s, b 0.89，试用相似判据判断两水轮机是

14、否工况相似。2 . 水轮机 HL220 LJ 550 的工作参数为：H 49m,n 88.2r min ,Q 240m3 s,P 110MW，后大坝加高，水头H增至64m，求相似工况下同一水轮机的转速 n、流量Q与出力P。第五章 水轮机特性曲线（一） 选择题1.水轮机模型综合特性曲线以（ ）作为坐标参数。 （A）单位转速与单位流量；（B）水头与出力2 .水轮机运转综合特性曲线以（ ）作为坐标参数。 （A） nn和Qu ;（B） H 和 P3等叶片转角线是（ ）水轮机模型综合曲线的组成部分。 （A）轴流转浆式； （B）混流式4. 转浆式水轮机协联保持时的飞逸转速比协联破坏时 （ ）0 （A）高;

15、（B） 低5. 低比转速混流式水轮机的流量随转速的升高而（ ）o （A）增大； （B）减小（二） 简答题1.转浆式水轮机模型综合曲线由哪几种曲线所构成？2.出力限制线的意义何在？3.不同比转速水轮机的等幵度线有何不同？绘简图说明4.什么叫水轮机的特性曲线？它有哪些类型？5.什么叫水轮机模型综合特性曲线？什么叫水轮机的运转综合特性曲线？ 它们之间有何关系？6.水轮机运转综合特性曲线上的出力限制线有何意义？7.水轮机选型的原则是什么，基本过程是怎样的？8 .试叙述混流式水轮机模型主要综合特性曲线上 5%出力限制线的绘制方法。（三）计算题1 混流式水轮机 HL160 LJ 520 的参数为 Hmax

16、 150m, Hr 120m,n 150r min ,设计工况模型导叶幵度a0M 24mm，求水轮机的最高飞逸转速nR ？兴解题指导：根据模型导叶幵度，查飞逸特性曲线（见附图 1 11 15）找出单位飞逸转速nhr，用最高水头计算出对应飞逸转速 门罔；在飞逸特性曲线。2.某混流式水轮机 HL240 LJ 410 的参数为：Hmax 45m,Hr 39m,Hmin 26m，水轮机的额定转速n 107.1r min，求水轮机各水头下的最大出力。第六章水轮机选型设计（一）判断题1.在同样水头与压力条件下，冲击式水轮机的尺寸比混流式大。（ ）2. 计算水轮机转速直径时应使用额定水头。 （ ）3. 计算

17、水轮机额定转速时应使用额定水头。 （ ）4 .水轮机的最大容许吸出高度应选择各水头下吸出高度的最大值。（ ）5.水头变幅较大的低水头水电站应选择轴流转桨式水轮机。 （ ）（二）简答题1.水轮机选型的基本内容有哪些?2比转速高的水轮机为什么不适用于高水头？ 3选型计算中如何确定水轮机的单位转速与单位流量？(以混合式和转桨式为例说明)(3)计算题1.某水电站 Hna=150m H=120m Hv=130m HU=90m 单机水轮机出力 220MW 电站选用HL160型水轮机。使用模型综合特性曲性计算水轮机的转轮直径 Di ,转速n和过流量q o2.某水电站装置 HL220-LJ-550 水轮机。水

18、轮机的参数为： Hmax=55m Hr=48mHnin=40m n 88.2r /min ,水电站尾水位高程 尾=450m试计算水轮机的最大容许吸出高程 HsoHL220模型综合M 值 将 M 修正解题指导：根据各水头与转速计算对应的单位转速 查 特性曲线 找出各单位转速与出力限值点的交点 确定各交点者作为水轮机的最大容许吸出高度。查出最大飞逸转速 niimax ,用额定水头计算出对应的飞逸转速nR2；在nRi与nR2中取最大者作为水轮机最高飞逸转速 nR其他部分： 一、混流式一)单项选择题i .金属蜗壳的断面为 ( )o(A)圆形和椭圆形( B)梯形2.包角越大 蜗壳中的水流越 ()o(A)

19、均匀( B)不均匀3.导水机构调节流量的实质是 ()o(A)改变导叶出口面积；( B)改变导叶出口水流角度4. 可以增大水流环量的导叶是 （ ）。 （A）正曲率导叶 （B）负曲率导叶5. 直锥形尾水管的恢复系数比弯肘形尾水管的恢复系数 （ ）。 （A）大 （B）小（二）说明下述基本概念1.蜗壳包角； 2.导叶开度； 3 .导叶相对开度； 4 .尾水管恢复系数； 5.尾 水管相对损失（三）简答题1.混流式水轮机的引水室有几种型式？各适用于什么类型的水电站？2.导式机构的作用是什么？水轮机流量调节有哪几种方式。3.尾水管的作用是什么？其工作原理是什么？4.? 混流式水轮机的性能如何？混流式水轮机由

20、哪几大部分组成？其工作 过程怎样？6.? 水轮机的类型有几种，各种类型水轮机有何优缺点？7.?转轮的作用是什么？转轮一般由哪几部分组成？8.? 混流式水轮机转轮与轴流式水轮机在结构上有何异同点？9.?止漏环有哪几种类型，其作用范围怎样？10.? 什么叫水轮机的轴向水推力？如何估算？11.? 减压装置有几种类型？它们的工作的原理是怎样的12.? 引水室的作用是什么？它有几种类型？13.金属蜗壳的应用条件、结构类型和一般的受力特点是怎样的？14.导水机构的作用是什么，它有几种类型？一般用来调节流量的方法有几 种？15.导水机构的传动机构有何作用？它有哪几种类型？16.导叶的数目、开度、高度及相对高

21、度、偏心距、进口角和出口角等用什 么符号代表？ ? 基本概念如何？17.说明水轮机顶盖和底环的结构以及其和其它部件的装置关系？18.尾水管的类型有几种，各有何优缺点，其作用是什么？19.试用伯努里推导尾水管回收动能原理。20.减轻尾水管振动的措施通常有几种方法？说明补气装置的作用?21.尾水管的十字架补气和短管补气装置结构怎样？应用范围如何?（四）计算题1.某水电站的导叶相对幵度b0 0.25，水轮机的单位参数：nn 70r/min ,Q11 1.1m3/s ,水轮机水力效率h 95% ,求该工况下导叶出口水流角0二？*解题指导：应用公式b0tg 0 n11Q1160 hg2.某模型水轮机的参

22、数为：Z0M 20, D1M 250mm , 0m 22mm，若原型水轮机Zo 24 , Di 5.0m，求原型水轮机在与模型水轮机相似工况时的导叶幵度0 0兴解题指导：应用原型水轮机幵度换算公式。二、轴流式水轮机（一）单项选择题轮进口环量（三）简答题1与混凝土蜗壳相连接的座环的固定导叶的数目与形状有何特点？2为什么轴流式水轮机采用略带正环量出口？为什么轴流转桨式水轮机有 较宽广的高效区？（四）计算题1某轴流式水轮机的叶片数为 6片，转轮直径D=5m水头H=20m试计算水轮机的轴向水推力 Tz=？2.某轴流式水轮机的总流量 Q=85oms，蜗壳包角为180度，计算蜗壳进口 断面的流量 Qo=？若进口断面的平均流速取为 4.5m/s，蜗壳进口断面的面积应 为多少？