水电站复习资料分析.pdf

1 考试分填空题，简答题和计算题，分别计20 分、 40 分和 40 分。 2 第一章绪论：水电站的分类，不同水电站的特点与适用条件。 3 第二章：反击式水轮机工作原理、主要类型和构造。 4 第三章：水轮机调节任务与原理、调节系统组成。 5 第四章：进水口的防沙、防污和防冰，有压进水口的类型和适用条件。 6 第五章：重点关注第一节渠道。 7 第六章：第一、二节压力钢管的类型和供水方式，第六节应力分析与压力钢管设计，第七节分叉管。 8 第七章：水锤现象与特性，锤解析计算，机组转速变化计算。 9 第八章：调压室要求及设置条件，调压室工作原理，调压室布置方式与类型，调压室水位波动解析计算，调压室稳定性。 10. 水电站厂房：第一节水电站厂房任务、组成和类型，第三节水轮发电机。 填空题 1、水电站进水口的类型包括无压进水口和有压进水口，其中无压进水口包括：表面式进水口和 底部拦污栅式进水口，有压进水口包括：坝式进水口， 岸式进水口、塔式进水口。 2、压力管道的水力计算包括：水头损失计算, 水锤计算。压力管道的供水方式有：单元供 水, 分组供水, 联合供水。 3、岔管布置方式有：卜形布置、对称 Y 形布置、三岔形布置。对于明钢岔管按其所 用的加强方式，其结构型式有： 内加强月牙肋岔管, 三梁岔管, 贴边岔管, 球形岔管, 无 梁岔管, 隔壁岔管。 4、厂区枢纽布置中所组成的综合体包括：主厂房, 副厂房， 引水道,尾水道 ,主变压器场, 高压开关站, 交通道路及行政生活区。 5、地下埋管的施工程序包括：开挖，钢衬安装，混凝土回填，灌浆。 6、水电站的五大类型包括有：坝式水电站，引水式水电站， 混合式水电站，抽水蓄能电 站，潮汐电站。 7、压力管道的特点有：坡度陡 、 承受最大水头且受水锤动水压力、靠近厂房。 8、明钢管引近厂房的方式有：正向引近, 纵向引近, 斜向引近。 9、地下埋管的灌浆分为：回填灌浆，接缝灌浆，固结灌浆。 10、水电站包括枢纽建筑物和发电建筑物，枢纽建筑物包括：挡水建筑物，泄水泄沙建筑物， 过坝建筑物，发电建筑物包括引水建筑物和发电厂房及其附属建筑物。 11、地面式厂房分为河床式、坝后式、坝内式、岸边式。 12、压力管道常用的阀门类型有闸阀、蝴蝶阀、球阀。 13、调压室的类型有简单圆筒式、 阻抗式、双室式 、溢流式 、 差动式 、 气垫式 。 14、调压室水位波动计算的方法有解析法 、列表法、 图解法 、 电算法 。 15、尾水管的主要型式有直锥形、 弯锥形 、 弯曲形。 16、动力渠道分为自动调节渠道和非自动调节渠道。 17、明钢管用镇墩和支墩支承， 镇墩分为： 封闭式、 开敞式。支墩分为： 滑动式支墩、 滚 动式支墩、摇摆式支墩。 19、混凝土坝体压力管道按布置方式分为坝内埋管、坝上游面管道和 坝下游面管道。坝内埋 管布置方式有斜式、平式、 竖井式 。 20、作用在明钢管上的力按作用方向分为轴向力 、 法向力 、 径向力 。 名词解释 1、压力前池： 位于动力渠道末端，是把无压引水道的无压流变为压力管道的有压流的连接建筑物。 2、坝式水电站： 拦河筑坝，坝前壅水，在坝址处形成落差所建的电站。 3、引水式水电站： 在河段上游筑闸或低坝 (或无坝 )取水，经人工引水道引水到河段下游来集中落差所 建的水电站。 4、水电站： 是将水能转变为电能的设备和建筑物的综合体，是生产电能的企业。 5、直接水锤： 阀门关闭时间 Ts等于或小于一个相长，由水库处异号反射回的水锤波尚未到达阀门断 面，阀门已经关完，这种水锤称直接水锤。 6、间接水锤： 当阀门尚未关完，水库异号反射回来的降压波已经到达阀门处，对该处产生的升压波 起抵消作用，使阀门处的水锤升压值小于直接水锤值，这样的水锤叫间接水锤。 7、水锤： 压力管道中随着流速的变化产生附加水头的现象，称为水锤。 8、月牙肋岔管： 是三梁岔管的一种发展，它是用一个嵌入管体内的月牙形肋板来代替三梁岔管的U 形梁，它由主管扩大段和支管收缩段组成的。 9、地下埋管： 是埋藏于地层岩石之中的钢管，可以是斜的、垂直的隧洞式压力管道。 10、伸缩节： 是分段敷设的明钢管上的必设的管道附件，其功用是在温度升高或降低时候，钢管可以 沿轴线方向自由伸缩，从而消除或减少温度应力。 11、压力管道： 从水库或引水道末端的压力前池或调压室，将水在有压状态下引入水轮机的输水管。 12、涌波现象： 丢弃负荷时，水轮机引用流量突然减小，渠道水位由下游向上游依次逐渐升高，这种 水位升高的现象是由渠末向渠首逐步传递的，称涌波现象。 简答题 1、水力发电引水道的进水口应满足哪些要求？ 1）必需的进水能力。进水口坎顶足够低，过水断面足够大，有一定的淹没深度。 2）水质符合发电要求。防止污物、冰块、有害泥沙进入而造成引水道淤积和建筑物及设备损伤。 3）水头损失要小。进水口形状应平滑渐变，使流态平顺，无突变和漩涡；流速尽量小；要防止堵塞。 4）流量可按要求控制。进水口要设工作闸门(也称事故闸门 )和检修闸门。 5）施工、安装、运行检修方便。 2、试述地下埋管的改进途径和措施。 (1) 改进途径 研制和采用高强度钢材； 改进设计理论； 改进结构形式和工程措施。 (2) 采取的措施 采用高强度钢材； 采用双层钢管作为钢衬； 采用箍管； 采用柔性钢衬； 采用预应力混凝土衬砌； 完全取消衬砌； 不考虑围岩的影响，按明钢管计算，但提高钢材的允许应力。 3、调节保证计算的内容与目的是什么？ (1) 内容： 丢弃负荷时。 、机组转速最大升高值；、压力管道及蜗壳内最大水锤压强值；、尾水管真空度校核，同时应 注意开度变化终了后的反水锤是否超过增加负荷时的水锤值。 增加负荷时。 、机组转速最大降低值：只对单独运行的电站进行，加入系统运行的电站，转速受系统频率制约， 不会有很大的降低；、压力管道和蜗壳内最大压力降低值。 (2) 目的：通过调节保证计算和分析，正确合理地解决导叶启闭时间、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。 4、地下埋管的优点与缺点。 优点： 1）布置灵活方便。地下埋管设在岩体内部，地质条件由于地表，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。减小钢衬壁厚，可以降低造价，制造、焊接、安装等工 作简化，在保证钢衬质量、加快安装速度方面优越性更突出。特大容量、高水头的管道，采用明管技 术上难于实现，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）构造较复杂，施工安装工序多，工艺要求较高，地下施工条件差，这会使造价增加。 2）工程质量不易保证，影响工期，有时是影响电站投产的关键工程。 3）容易造成外压失稳。 5、调压室的设计要求与基本类型。 设计要求： 1）能充分反射水锤波；使传道引水道中的水锤值控制在合理的范围内； 2）要求调压室波动稳定，并且要求波动能迅速衰减。 3）调压室应尽量靠近厂房，缩短压力管道长度，降低水锤值及压力管道造价。 4）波动振幅小，频率低，减小调压室高度，并有利于机组稳定运行。 5）在正常运行时，水流经过调压室与引水道连接处的水头损失应尽量小。 6）工程安全可靠，施工简便，造价经济。 基本类型： 1）圆筒式调压室； 2）阻抗式调压室； 3）水室式调压室； 4）溢流式调压室； 5）差动式 调压室； 6）气垫式调压室。（0.8×4+0.6×8=8分） 6、水电站引水建筑物设计时应满足哪些要求？ 1）有符合要求的输水能力。引水道要有足够的过水面积和流速，并且防止引水道中泥沙沉积；防止 引水道表面被冲蚀、长草，增加糙率从而减小流速；防止岩土坍塌、岸崩等堵塞引水道。 2）要尽量减少从引水道向外漏水。 3）减少水头损失。尽量减小引水道长度，减小表面粗糙度，减少弯道和断面变化。 4）保证水质。要防止危害水电站运行的泥沙、污物、冰凌等进入引水道。进水口要采取防范措施， 对于开敞式明渠，取道沿线应采取措施，防止山坡上污物、泥沙和人为垃圾等进入渠道。已进入引水 道的污物应采取措施及时清除。 5）运行安全可靠。 6）引水道应能放空和维护检修 7）结构经济合理，便于施工及运行。 7、水力发电的优点。 1）水电是再生性能源。 2）水力发电具有综合效益。 3）水能可以进行调节。 4）水力发电可以实现可逆。 5）水力发电具有运行上的高度机动性。 6）水力发电成本低，造价不高。 7）水力发电站的能源利用率高。 8）有利于改善生态环境。 8、减小水锤压力的措施。 1）缩短压力管道长度。在较长的引水系统中，通过设置调压室，是缩短压力管 道的常用措施。 2）减小压力管道中的流速。减小流速可减小压力管道中单位水体的动量，从而减小水锤压力。设计 流量一定，减小流速需扩大断面，增加管道造价，这要同设置调压室方案比较后决定。 3）采用合理的阀门开度调节规律。 4）延长有效的关闭时间。反击式水轮机装置减压阀；冲击式水轮机装置折流器； 设置水阻器。 计算题： 1、基本资料： 某电站简单压力管道，设计水头160m，管道中最大流速为4m/s，管道长 600m， 水锤波速 1200m/s，阀门全部开启。试计算： (1) 当阀门在 1 秒中全部关闭，求最大水锤压力。 (2) 当阀门在 8 秒中按直线规律全部关闭，求最大水锤压力值。 解：(1)相长 tr=2L/a=2×600/1200=1s Ts=1s=tr，发生直接水锤 1200 4489.8 9.8 a Hvm g (2) Ts=8str，发生间接水锤 水管特性常数 =(avmax)/(2g H0 ) =(1200×4)/(2 ×9.8 × 160)=1.53 0=1.53 × 1=1.531 判断为极限水锤 管道特性系数 =(Lvmax)/(g H0Ts)=(600 ×4)/(9.8×160× 8)=0.191 最大水锤压力相对值 m=2 /（2- ）=2× 0.191/（2-0.191）=0.211 2、基本资料： 某电站引水管道长600m，管道直径 4m，引用流量 50m 3/s，设计水头 120m，最大 水头 150m，最小水头 60m。 求：(1) 试用水流加速时间公式判断是否需设调压室。(Tw1.56s时可不设 ) (2) 如设，求托马断面 ( =0.19)。 ，压力管道水头损失1.3m。 解：(1) sm DF Q v/4 57.12 50 4 4 50 4 50 22 s gH vL T p ii w 03. 2 1208. 9 4600 介于 1.5s与 6s之间，是否设调压室应根据电站在电力系统中所占的比例 来确定。 (2)调压室托马断面为： 2 2 001 17.38 )3. 13419.060(8. 919.02 57.12600 )3(22 0 m hhHg Lf gH Lf F wTw th 3、基本资料： 某地面压力钢管HP=90m，Vmax=4.5m/s，水锤压力按30%HP计算，求管壁计算厚 度与结构厚度并进行抗外压稳定校核。(用彭德舒公式计算D， =130000kPa， =0.95)。 解：(1)计算管道直径： 7 3 2 max 7 3 max ) 4 (2. 5 2 .5 pp H D V H Q D 33 33 max 33 3.14 5.25.24.5 44 2.547 90 p V Dm H (2)管壁计算厚度： 3 8 (1 30%) 1 109.8 1.3 902.547 2 2 2 1.3 100.95 p H D PD 0 . 0 1 1 8 21 1 . 8 2mm m 1 2 m m 计 (3)管壁结构厚度：212214mm 计结构 (4)抗外压稳定校核： 2.547 120.019619.6 130130 D mmmmm 抗外压稳定校核不满足要求。