水輪機(jī)、水泵及輔助設(shè)備課程考核說明及期末復(fù)習(xí)指導(dǎo)

1、水輪機(jī)、水泵及輔助設(shè)備課程考核說明及期末復(fù)習(xí)指導(dǎo)(水利水電工程專業(yè)?？?中 央 廣 播 電 視 大 學(xué)2003.5一、關(guān)于課程考核的有關(guān)說明水輪機(jī)、水泵及輔助設(shè)備是中央廣播電視大學(xué)水利水電工程專業(yè)專科限修的一門專業(yè)課。本教材針對(duì)水利水電工程專業(yè)的各不同專業(yè)方向所編寫，適合于水利水電動(dòng)力工程、水利建筑工程與農(nóng)業(yè)水利工程方向，各專業(yè)方向根據(jù)要求選學(xué)不同的內(nèi)容。具體要求參考文字教材的使用說明。1. 考核對(duì)象中央廣播電視大學(xué)高等?？扑姽こ虒I(yè)開放教育試點(diǎn)的學(xué)生。 2. 考核方式本課程采用平時(shí)作業(yè)考核和期末考試相結(jié)合的考核方式，滿分為100分，及格為60分。其中期末考試成績占考核總成績的80%；平

2、時(shí)作業(yè)考核成績占考核總成績的20%。平時(shí)作業(yè)以各章的自我檢測(cè)題和習(xí)題為主，由輔導(dǎo)教師按完成作業(yè)的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分。學(xué)員平時(shí)作業(yè)的完成、閱改情況由中央電大和省電大分階段進(jìn)行檢查。期未考試由中央電大統(tǒng)一命題，統(tǒng)一組織考試。3. 命題依據(jù)本課命題依據(jù)1999年6月審定通過的開放教育試點(diǎn)水利水電工程專業(yè)(?？?水輪機(jī)、水泵及輔助設(shè)備課程教學(xué)大綱和為本專業(yè)編寫的多種媒體教材，包括：文字教材：由陳德新、楊建設(shè)主編的水輪機(jī)、水泵及輔助設(shè)備；錄像教材：由楊建設(shè)主講的錄像教材，共20講，10學(xué)時(shí)；CAI課件(光盤)：水輪機(jī)、水泵及輔助設(shè)備輔助教學(xué)課件。本考核說明是考試命題的基本依據(jù)。4. 考試要求本課程考核的要求與

3、課程教學(xué)總體要求相一致。即：牢固掌握基本概念，充分理解基本工作原理，正確掌握基本計(jì)算方法。本考核說明對(duì)各章內(nèi)容規(guī)定了考核知識(shí)點(diǎn)和考核要求，考試按了解、理解和掌握三個(gè)層次提出學(xué)生應(yīng)達(dá)到的考核標(biāo)準(zhǔn)。5. 命題原則(1) 命題范圍：在本課程教學(xué)大綱和考核說明所規(guī)定的內(nèi)容及要求范圍內(nèi)命題，不得任意擴(kuò)大和縮小考試范圍。(2) 各專業(yè)方向采用不同的考題，或在同一試卷中規(guī)定各專業(yè)方向的選做范圍。命題應(yīng)注意知識(shí)的系統(tǒng)性，同時(shí)要突出重點(diǎn)。試題可分容易、中等和較難三個(gè)層次，其組成比例約為30：50：20。(3) 試題中各種能力層次的試題題量比例為：了解10%，理解2030%，掌握6070%。6. 試題類型和結(jié)構(gòu)試

4、題類型可分4種基本題型，（1）判斷題，（2）填空題或選擇題，（3）簡答題，（4）計(jì)算題。各類題目分?jǐn)?shù)組成比例為15：30：15：40或15：15：30：40兩類。7. 答題時(shí)限：期末考試筆試時(shí)間為120分鐘。8. 其它說明：本課程采用閉卷考試，學(xué)員參加考試允許帶計(jì)算器與作圖工具。二、課程考核的內(nèi)容和要求l 第1章 緒 論考核知識(shí)點(diǎn)：1水輪機(jī)在水能轉(zhuǎn)換為電能中的作用及水輪機(jī)的概念；2水輪機(jī)的工作參數(shù)、定義、單位、水頭的計(jì)算；3水輪機(jī)的類型，各類水輪機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍；4水輪機(jī)的牌號(hào)；5水輪機(jī)的主要構(gòu)件及轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑的規(guī)定。考核要求：1了解水電站中有哪些動(dòng)力設(shè)備以及各設(shè)備的作用；2熟悉水輪機(jī)的五個(gè)

5、主要工作參數(shù)，其定義、單位及表達(dá)式，應(yīng)會(huì)計(jì)算水輪機(jī)的水頭、出力及效率；3掌握水輪機(jī)工作水頭的表達(dá)式，在給定水輪機(jī)進(jìn)出口的必要參數(shù)時(shí)會(huì)計(jì)算水輪機(jī)的工作水頭；4了解水輪機(jī)的分類、各類型水輪機(jī)的特點(diǎn)與應(yīng)用范圍，重點(diǎn)掌握反擊式水輪機(jī)與沖擊式水輪機(jī)的區(qū)別；5熟悉水輪機(jī)的牌號(hào)及各部分符合所代表的意義；6了解各類型水輪機(jī)主要構(gòu)件的作用；7了解水輪機(jī)的布置型式。l 水輪機(jī)的工作原理 考核知識(shí)點(diǎn)：1水輪機(jī)中水流運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)、速度矢量的合成與分解；2水輪機(jī)速度三角形；3水輪機(jī)基本方程式的導(dǎo)出、表達(dá)式及意義；4水輪機(jī)工況的概念、不同工況運(yùn)行的特性?？己艘螅?了解水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪中水流運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)、速度矢量在各觀察面上的合成

6、與分解；2掌握水輪機(jī)進(jìn)、出口速度三角形參數(shù)的計(jì)算與進(jìn)、出口速度三角形的繪制；3掌握水輪機(jī)基本方程式的幾種表達(dá)形式，理解基本方程式的意義及進(jìn)、出口環(huán)量的概念；4理解最優(yōu)工況及無撞擊進(jìn)口、法向出口的概念；5理解非最優(yōu)工況下水輪機(jī)效率下降的原因及工況變化時(shí)轉(zhuǎn)輪進(jìn)出口狀態(tài)的變化；6掌握用基本方程式與法向出口概念計(jì)算水輪機(jī)進(jìn)、出口速度三角形的方法。l 第3章 水輪機(jī)的空化考核知識(shí)點(diǎn)：1水力機(jī)械中的空化現(xiàn)象（內(nèi)部、外部特征）；2空化的機(jī)理（空化的內(nèi)因與外因）；3空蝕的機(jī)理、水輪機(jī)中空化的類型及空蝕發(fā)生區(qū)；4空化系數(shù)的概念；5吸出高的確定；6防空化措施；7水力機(jī)械的泥沙磨損。考核要求：1了解水力機(jī)械中所發(fā)生

7、的空化現(xiàn)象；2了解液體空化的機(jī)理、空化核的概念及液體中低壓的成因；3了解空蝕的成因，包括沖擊壓的形成與空蝕破壞的機(jī)制；4理解水力機(jī)械中常發(fā)生的幾種空化類型及空蝕易發(fā)區(qū)；5熟悉空化系數(shù)概念、裝置空化系數(shù)的概念與表達(dá)式；6掌握吸出高計(jì)算公式及各項(xiàng)的物理意義，會(huì)計(jì)算水輪機(jī)的吸出高及安裝高程；7了解水力機(jī)械防止空化的措施；8了解水輪機(jī)機(jī)抗磨蝕的措施；9了解水力機(jī)械空蝕的特征；10掌握用吸出高度及裝置空化系數(shù)判斷水輪機(jī)是否會(huì)空化的方法。l 第4章 水輪機(jī)的相似原理考核知識(shí)點(diǎn)：1水輪機(jī)相似的條件；2水輪機(jī)的相似準(zhǔn)則及單位參數(shù)；3水輪機(jī)比轉(zhuǎn)速的概念；4水輪機(jī)的相似換算與效率修正。考核要求： 1了解水輪機(jī)相似

8、的三條件； 2了解水輪機(jī)的相似準(zhǔn)則，熟練掌握單位轉(zhuǎn)速、單位流量、單位出力的表達(dá)式及其應(yīng)用； 3掌握比轉(zhuǎn)速公式、并了解水輪機(jī)比轉(zhuǎn)速與輪機(jī)幾何形狀與特性之間的關(guān)系； 4熟練運(yùn)用水輪機(jī)的相似公式進(jìn)行模型與原型、原型之間的相似換算； 5了解水輪機(jī)效率修正的原因，正確使用效率修正公式進(jìn)行計(jì)算； 6掌握模型到原型水輪機(jī)之間的相似換算及原型水輪機(jī)之間的相似換算。l 第5章 水輪機(jī)的特性曲線考核知識(shí)點(diǎn)： 1水輪機(jī)特性曲線的意義； 2各類型水輪機(jī)模型綜合特性曲線的構(gòu)成與特點(diǎn)； 3模型綜合特性曲線的繪制原理； 4運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線的換算與繪制原理； 5水輪機(jī)的飛逸特性與軸向水推力?？己艘螅?1了解水輪機(jī)模型特性曲

9、線的意義與表示方法； 2了解構(gòu)成模型特性曲線的等效率線、等開度線、等空化系數(shù)線、等葉片轉(zhuǎn)角線（轉(zhuǎn)槳式），出力限制線的意義； 3掌握從模型特性曲線換算為原型運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線的原理、方法與步驟； 4可運(yùn)用模型綜合特性曲線分析水輪機(jī)不同工況的性能，例如效率、空化、過流等方面的性能； 5了解水輪機(jī)的飛逸特性，掌握水輪機(jī)飛逸轉(zhuǎn)速的計(jì)算； 6理解水輪機(jī)的類型、比轉(zhuǎn)速與特性曲線特點(diǎn)之間的關(guān)系，尤其是水輪機(jī)的過流特性。l 第6章 水輪機(jī)的選型設(shè)計(jì)考核知識(shí)點(diǎn)： 1水輪機(jī)選型的任務(wù)，程序與原理； 2水輪機(jī)選型方法； 3影響水輪機(jī)選型的因素，原始資料在選型中的應(yīng)用； 4水輪機(jī)類型選擇，型號(hào)選擇與參數(shù)選擇?？己艘螅?/p>

10、1了解水輪機(jī)選型的任務(wù)與一般原則；2熟悉水輪機(jī)選型的幾種常用方法及適用性；3掌握水輪機(jī)臺(tái)數(shù)選擇、機(jī)型選擇的原則與影響因素；4掌握水輪機(jī)設(shè)計(jì)工況點(diǎn)的確定及工作參數(shù)的計(jì)算，重點(diǎn)是轉(zhuǎn)輪直徑、轉(zhuǎn)速的計(jì)算；5掌握根據(jù)水電站水頭估算水輪機(jī)比轉(zhuǎn)速的方法。l 第7章 考核知識(shí)點(diǎn)：1水輪機(jī)過流部件的作用；2水輪機(jī)引水室的型式、應(yīng)用范圍；3蝸殼中水流運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)；4蝸殼水力計(jì)算公式的理論依據(jù)；5導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的功能與種類；6水輪機(jī)流量調(diào)節(jié)方程式的意義；7尾水管回收轉(zhuǎn)輪出口動(dòng)能的原理；8尾水管中的水力損失；9尾水管參數(shù)選擇的原則?？己艘螅?了解引水室的類型特點(diǎn)與應(yīng)用范圍；2了解蝸殼中水流運(yùn)動(dòng)的規(guī)律；3了解蝸殼包角、蝸殼斷

11、面形狀對(duì)蝸殼尺寸與水力性能的影響；4了解導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的作用與導(dǎo)葉開度的幾個(gè)基本概念及水輪機(jī)流量調(diào)節(jié)的幾種常用方式；5了解尾水管的類型及應(yīng)用范圍；6了解水輪機(jī)流量調(diào)節(jié)方程的意義；7了解不同曲率導(dǎo)葉對(duì)水流環(huán)量的改變?cè)砑捌溥m用性；8理解尾水管動(dòng)能恢復(fù)的原理；9掌握尾水管相對(duì)水力損失、尾水管效率的理論表達(dá)式及其應(yīng)用；10掌握尾水管參數(shù)選擇的原則及尾水管的相似換算。l 第8章 水泵的工作原理與應(yīng)用考核知識(shí)點(diǎn)：1水泵的類型與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；2水泵的基本工作參數(shù)；3水泵的基本方程式；4水泵的相似律；5水泵的特性曲線；6水泵的選擇計(jì)算?？己艘螅?了解水泵的基本類型及其應(yīng)用；2掌握水泵的基本工作參數(shù)的概念、表達(dá)式及其

12、計(jì)算；3掌握水泵相似律的基本公式，并能用這些公式進(jìn)行水泵的相似換算；4理解各類水泵特性曲線的特點(diǎn),能用這些曲線進(jìn)行水泵工作參數(shù)的選擇與計(jì)算；5掌握水泵吸上真空度及安裝高程的計(jì)算；6了解不同類型水泵的特性，特別是關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程，軸功率及揚(yáng)程流量的關(guān)系；7了解水泵串并聯(lián)運(yùn)行的目的。l 第9章 水電站輔助設(shè)備系統(tǒng)考核知識(shí)點(diǎn)：1水輪機(jī)進(jìn)水閥的作用、類型與設(shè)置條件；2水電站用油的種類、功用；3油系統(tǒng)的作用與油系統(tǒng)的組成；4了解油壓裝置油、氣的比例各占多少；5壓縮空氣系統(tǒng)作用與要求；6壓縮空氣系統(tǒng)的主要設(shè)備及其功用；7了解機(jī)組制動(dòng)的條件；8技術(shù)供水的內(nèi)容(技術(shù)供水的用戶)；9不同用戶對(duì)水量、水溫、水壓、水質(zhì)的

13、要求；10水的凈化與處理的常用方法；11技術(shù)供水的水源類別與供水方式；12技術(shù)供水系統(tǒng)的設(shè)備配置方式；13技術(shù)供水系統(tǒng)的常用設(shè)備。14水電廠排水的內(nèi)容；15檢修排水的方式。考核要求：1了解水輪機(jī)進(jìn)水閥的作用、類型與設(shè)置條件以及主閥的選擇；2了解水電廠用油的種類與功用；3了解壓縮空氣系統(tǒng)的作用與要求；4了解技術(shù)供水的內(nèi)容及用戶對(duì)供水的要求；5了解技術(shù)供水的水源與供水方式以及供水方式與水電站水頭之間關(guān)系；6了解排水的內(nèi)容與檢修排水的方式；7了解供、排水系統(tǒng)常用的設(shè)備；8了解水力監(jiān)測(cè)的內(nèi)容與方法；9理解不同供水方式的適應(yīng)性與優(yōu)、缺點(diǎn)；10理解排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則與要求；11掌握水輪機(jī)漏水量的計(jì)算；12

14、掌握機(jī)組用油量及全廠充油量的計(jì)算；l 第10章 水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)考核知識(shí)點(diǎn)：1水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)與特點(diǎn)；2調(diào)速器的分類；3水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作原理；4機(jī)械液壓調(diào)速器的主要部件及其工作原理；5微機(jī)調(diào)速器的特點(diǎn)、組成；6調(diào)保計(jì)算與調(diào)速功計(jì)算?？己艘螅?了解水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)與特點(diǎn)；2了解調(diào)速器的分類；3理解調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作原理；4掌握調(diào)節(jié)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)與靜態(tài)指標(biāo)的計(jì)算；5掌握調(diào)節(jié)保證計(jì)算的一般計(jì)算方法；6掌握調(diào)速器調(diào)速功能的計(jì)算。三、試題類型及規(guī)范解答舉例本試題范例僅說明主要的考題類型和試題的難易程度，并不構(gòu)組成一套試卷?？荚嚪秶?qǐng)參見前面的有關(guān)說明和內(nèi)容要求。1判斷題(15分) 對(duì)：；錯(cuò)：(1) 水

15、輪機(jī)的工作水頭是水站上、下游的水位差。（）(2) 尾水管是反擊式水輪機(jī)的必要部件。（）(3) 水輪機(jī)進(jìn)口水流的環(huán)量必須大于零才能正常工作。（）(4) 效率相等的水輪機(jī)工況一定是相似工況。（）(5) 只有幾何相似的水輪機(jī)才有可能工況相似。（）(6) 水輪機(jī)的空化系數(shù)與水輪機(jī)的工況有關(guān)。（）(7) 水輪機(jī)的裝置空化系數(shù)與水輪機(jī)的工況有關(guān)。（）(8) 尾水管補(bǔ)氣的目的是為了減輕空腔空化。（）(9) 水輪機(jī)選型設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)把最優(yōu)工況作為水輪機(jī)的額定工況。（）(10) 比轉(zhuǎn)速低的水輪機(jī)適應(yīng)于高水頭。（）(11) 水泵的揚(yáng)程是水泵系統(tǒng)上、下游水面的水位差。（）(12) 軸流泵關(guān)死點(diǎn)的軸功率最大。（）(13)

16、同一水泵，其流量與轉(zhuǎn)速成正比。（）(14) 調(diào)速器中使用的油品為絕緣油。（）(15) 油壓裝置中的油容積占6070%，壓縮空氣容積占3040%。（）2填空題（30分，每空1分）(1) 水電站是通過( )把水能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機(jī)械能，再通過（ ）把旋轉(zhuǎn)機(jī)械能變成電能的。答案：水輪機(jī)，發(fā)電機(jī)。(2) 反擊式水輪機(jī)的過流部件由( )、( )、（ ）和（ ）所構(gòu)成。答案：引水室，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)輪，尾水管。(3) 水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪中，水流的絕對(duì)速度是( )與（ ）的合成。答案：牽連速度，相對(duì)速度。(4) 水輪機(jī)的軸面速度在軸面上可分解為( )和（ ）。答案：徑向速度，軸向速度。(5) 水輪機(jī)相似的條件是（ ）、（ ）

17、和（ ）。答案：幾何相似，運(yùn)動(dòng)相似，動(dòng)力相似。(6) 水輪機(jī)工況相似的判據(jù)是( )和( )分別相等。答案：單位轉(zhuǎn)速，單位流量。(7) 水輪機(jī)比轉(zhuǎn)速常用的單位制是( )和（ ）。答案：m·kW，m·HP。(8) 導(dǎo)水葉的相對(duì)開度是( )與( )的比值。答案：某位置時(shí)的開度ao，徑向開度aor。(9) 軸流式水輪機(jī)的軸向水推力在葉片處于（ ）位置時(shí)最大。答案：關(guān)閉。(10) 水輪機(jī)進(jìn)水閥的常用型式有（ ）、（ ）和（ ）。答案：蝶閥，球閥，閘閥。(11) 水頭在200m以上的水電站宜采用( )作進(jìn)水閥。答案：球閥。(12) 絕緣油作用是( )、( )和（ ）。答案：絕緣、散熱、

18、滅弧。(13) 水的凈化為( )和( )兩類。答案：清除污物，清除泥沙。(14) 離心擺是機(jī)械液壓調(diào)速器的( )元件。答案：測(cè)速。(15) 硬反饋的作用是實(shí)現(xiàn)( )調(diào)節(jié)，使并網(wǎng)機(jī)組穩(wěn)定地分配( )答案：有差，負(fù)荷。3簡答題（15分，可任選其中三題，每題5分）(1) 從能量利用與結(jié)構(gòu)角度說明沖擊式水輪機(jī)與反擊式水輪機(jī)的區(qū)別。答案：沖擊式水輪機(jī)是利用水流的動(dòng)能工作的，反擊式水輪機(jī)是利用水流的的動(dòng)能與壓能工作的。由于能量利用形式的不同，帶來其結(jié)構(gòu)的不同。沖擊式水輪機(jī)是具有噴嘴，有壓水流通過噴嘴后變成動(dòng)能(高速射流)，沖動(dòng)轉(zhuǎn)輪做功。由于利用動(dòng)能做功，其轉(zhuǎn)輪葉片多呈斗葉狀。轉(zhuǎn)輪是部分進(jìn)水，水流在大氣壓狀

19、態(tài)下通過水輪機(jī)。反擊式水輪機(jī)為充分利用水流的壓能與動(dòng)能的需要，由蝸殼、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪與尾水管而形成封閉的流道，轉(zhuǎn)輪全周進(jìn)水，水流是有壓的。轉(zhuǎn)輪葉片的斷面呈空氣動(dòng)力翼型形狀。(2) 簡述反擊式水輪機(jī)中易發(fā)生的空化類型與易發(fā)生部位。答案：反擊式水輪機(jī)中易發(fā)生翼型空化、間隙空化、局部空化與空腔空化。翼型空化發(fā)生在轉(zhuǎn)輪葉片上，尤其是葉片背面出口邊附近；間隙空化發(fā)生在導(dǎo)水葉的端面間隙處及止漏環(huán)處，軸流式水輪機(jī)葉片外緣是間隙空化發(fā)生最嚴(yán)重的地方；局部空化發(fā)生在過流表面的凸凹不平處；空腔空化發(fā)生在尾水管中。(3) 什么是水泵的工作點(diǎn)?為什么水泵會(huì)穩(wěn)定在工作點(diǎn)?答案：水泵H-Q曲線與水泵裝置揚(yáng)程曲線的交點(diǎn)稱為

20、水泵的工作點(diǎn)。水泵之所以能穩(wěn)定在其工作點(diǎn)運(yùn)行，是因?yàn)樗卯a(chǎn)生的揚(yáng)程與裝置的揚(yáng)程相等，假如水泵運(yùn)行在比M點(diǎn)流量大的A點(diǎn)，這時(shí)，裝置揚(yáng)程大于泵的揚(yáng)程，管路中的水因能量不足而減速，使流量減小，工況點(diǎn)由A向M點(diǎn)移動(dòng)，最終穩(wěn)定在M點(diǎn)。反之，若水頭工作在比M點(diǎn)流量小的B點(diǎn)，則裝置揚(yáng)程小于泵的揚(yáng)程，管路中水的能量有剩余，于是使水流加速，流量增大，工況點(diǎn)由B向M點(diǎn)移動(dòng)，最終穩(wěn)定在M點(diǎn)。(4) 水電廠的技術(shù)供水方式有哪幾種?各應(yīng)用于什么情況?答案：水電廠的供水方式有自流供水、水泵供水與混合供水三種方式。自流供水適用于水頭12-80m的電站。水泵供水適用于水頭高于80m或低于12m的電站。而混合供水是指自流和水泵供水相結(jié)全的方式，適用于水頭在12m上下的水電站，水頭較高時(shí)用自流供水、水頭較低時(shí)切換到水泵供水。(5) 什么是PID調(diào)節(jié)規(guī)律?有何優(yōu)越性?答案：PID調(diào)節(jié)規(guī)律即按比例積分微分規(guī)律進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式，同PI調(diào)節(jié)規(guī)律一樣，PID調(diào)節(jié)規(guī)律具有消除調(diào)節(jié)后轉(zhuǎn)速偏差的特點(diǎn)。此外，在對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)過渡過程影響方面，不僅按轉(zhuǎn)速偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且也按轉(zhuǎn)速的加速度（微分部分）進(jìn)行調(diào)節(jié)。在機(jī)組負(fù)荷突然變化時(shí)，調(diào)速器會(huì)根據(jù)轉(zhuǎn)速偏差的加速度大小迅速調(diào)節(jié)導(dǎo)葉的開度，即具有超前