國家開放大學(xué)水輪機(jī)、水泵及輔助設(shè)備

1、 8960水輪機(jī)、水泵及輔助設(shè)備期末復(fù)習(xí)指導(dǎo)(一)判斷題(15分)(對(duì)打心錯(cuò)打X)水輪機(jī)的工作水頭是水電站上、下游的水頭差。(X)尾水管是反擊式水輪機(jī)的必要部件。(V)水輪機(jī)的進(jìn)口環(huán)量必須大于零才能正常工作。(X)液壓裝置中的油容積占60%70%，壓縮空氣容積占30%40%(X)水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)是水電站的心臟。(V)可逆式水輪機(jī)即是水泵，又是水輪機(jī)。(V)貫流式水輪機(jī)用于高水頭電站。(X)噴嘴是沖擊式水輪機(jī)的必要部件。(V)轉(zhuǎn)輪中水流的軸面速度就是軸向速度。(X)6輪機(jī)尺寸越大，其效率越低。(X)7.高水頭電站的水輪機(jī)一般用金屬蝸殼。(V)&尾水管的損失越大，其恢復(fù)系數(shù)越小。(V)9水輪機(jī)導(dǎo)葉開

2、度越大，其空化系數(shù)越大。(X)10.轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)模型綜合特性曲線上都不繪制出力限制線。(V)(F)1、水輪機(jī)額定出力是在最大水頭、最大流量、額定轉(zhuǎn)速下水輪機(jī)主軸輸出的功率。(F)2、軸流定槳式水輪機(jī)適用于工作水頭不穩(wěn)定負(fù)荷變化大的水電站。(F)3、對(duì)水頭小于25m的電站，應(yīng)優(yōu)先考慮選擇軸流式水輪機(jī)。(T)4、斜流式水輪機(jī)的應(yīng)用水頭介于軸流式與混流式水輪機(jī)之間。(T)5、水輪機(jī)的動(dòng)態(tài)真空值與水輪機(jī)本體無關(guān)，它與水輪機(jī)的尾水管、運(yùn)行工況有關(guān)。(F)6、對(duì)于軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)，當(dāng)水頭低于水輪機(jī)的設(shè)計(jì)水頭時(shí)，水輪機(jī)的出力受發(fā)電機(jī)的額定出力的限制。(F)7、水斗式水輪機(jī)的尾水槽與尾水管的功用相同。(F)8

3、、比轉(zhuǎn)速愈高的水輪機(jī)，應(yīng)用水頭高、單位流量就愈大。(T)9、在水輪機(jī)選型計(jì)算中，在單機(jī)容量不變的情況下，若所選機(jī)型的比速愈高，過流能力愈強(qiáng)，有利于減小轉(zhuǎn)輪直徑。(T)10、對(duì)于流量較小的中高水頭電站，為了滿足強(qiáng)度要求和獲得較好的水力有關(guān)系，采用包角較小的金屬蝸殼。(T)11、筒式導(dǎo)軸承回轉(zhuǎn)油箱蓋板的內(nèi)緣有迷宮式密封環(huán)，以防止油霧外溢。(T)12、水輪機(jī)運(yùn)行在極限出力點(diǎn)時(shí)，隨著導(dǎo)葉開度增大其出力下降。(F)13、在選擇配套同步發(fā)電機(jī)時(shí),要求水輪機(jī)的最大逸速大于配套發(fā)電機(jī)的允許最大逸速。(T)14、混流式水輪機(jī)增加葉片數(shù)目的目的是提高轉(zhuǎn)輪的強(qiáng)度,但會(huì)使水輪機(jī)的過流量相應(yīng)減少。(T)15、隨著發(fā)電機(jī)

4、負(fù)荷增加的同時(shí),水輪機(jī)必須相應(yīng)地將導(dǎo)水時(shí)開度增大。二，單項(xiàng)選擇題(4)1、按水輪機(jī)基本技術(shù)條件規(guī)定，沖擊式水輪機(jī)允許負(fù)荷范圍是：40100%(2)70100%(3)30100%(4)25100%。(4)2、水斗式水輪機(jī)與混流式水輪機(jī)相比較，其特點(diǎn)是()。適用高水頭，大流量；(2)平均效率高；(3)應(yīng)用水頭范圍窄；(4)結(jié)構(gòu)簡單，工程造價(jià)較低。(1)3、水斗式水輪機(jī)噴管相當(dāng)于反擊型水輪機(jī)的()。(1)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)；(2)導(dǎo)葉操作機(jī)構(gòu)；(3)導(dǎo)葉；(4)泄水錐。(2)4、水輪機(jī)線性特性曲線中包括()。(1)主要模型綜合特性曲線；(2)工作特性、水頭特性和轉(zhuǎn)速特性曲線；(3)效率特性曲線；(4)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合

5、特性曲線。(1)5、已知發(fā)電機(jī)效率為0.96，水輪機(jī)效率為0.89，機(jī)組單機(jī)容量為12500kw，則水輪機(jī)出力為。(1)13021kw(2)12000kw(3)14045kw(4)11125kw(3)6、混流式水輪機(jī)基礎(chǔ)環(huán)的作用是()。(1)承受水流軸向推力；(2)承受基礎(chǔ)混凝土重量；(3)座環(huán)基礎(chǔ)，在安裝、檢修時(shí)放置轉(zhuǎn)輪；(4)承受機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量。(1)7、比轉(zhuǎn)速與水輪機(jī)能量特性、空化性能的關(guān)系表述正確的是(1)比轉(zhuǎn)速越高，能量特性越好；(2)比轉(zhuǎn)速越高，空化特性越好；(3)比轉(zhuǎn)速越高，能量特性越差；(4)比轉(zhuǎn)速的上限值主要受能量特性限制的；(2)8、屬于導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是()。(1)

6、接力器；(2)控制環(huán)；(3)導(dǎo)葉；(4)頂蓋。(2)9、混流式水輪機(jī)在轉(zhuǎn)輪直徑值的計(jì)算時(shí),單位流量值是指與對(duì)應(yīng)點(diǎn)值。(1)最高效率,最大單位流量；(2)最優(yōu)單位轉(zhuǎn)速,5%出力限制線；(3)最高效率、最優(yōu)轉(zhuǎn)速。(3)10、中、低水頭混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑D與葉片出水邊的最大直徑D的關(guān)系是。l2(1)DD；(2)D=D；(3)DWD；(4)D2D；12121212(2)11、混流式水輪機(jī)的設(shè)計(jì)水頭是()。(1)水輪機(jī)正常運(yùn)行水頭；(2)水輪機(jī)發(fā)出額定出力的最低水頭；(3)水輪機(jī)發(fā)出最大出力的最低水頭；(4)保證水輪機(jī)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的最低工作水頭。(1)12、混流式水輪機(jī)的端面間隙的調(diào)整是通過部件進(jìn)行

7、調(diào)整。(1)端蓋的調(diào)節(jié)螺釘(2)耳柄式連桿的旋套(3)叉頭式連桿的螺桿(4)15、由于發(fā)電機(jī)層與水輪機(jī)距離較小，為方便輔助設(shè)計(jì)布置應(yīng)考慮選用哪種梯形混凝土蝸殼。(1)上伸式；(2)下伸式；4)16、座環(huán)下環(huán)內(nèi)緣的下部與(1)底環(huán)；(2)頂蓋；2)17、水電站的三大主設(shè)備是指：(1)水輪機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、調(diào)速器；(3)水輪機(jī)、電力變壓器、調(diào)速器；(3)對(duì)稱式；(4)平頂式。)相接。尾水管；(4)基礎(chǔ)環(huán)。)。水輪機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、電力變壓器；水輪發(fā)電機(jī)、調(diào)速器、電力變壓器。4)18、反擊式水輪機(jī)能量損失產(chǎn)生的原因有()。(1)水力損失和容積損失；(2)機(jī)械損失和容積損失；水力損失和機(jī)械損失；(4)水力

8、損失、容積損失和機(jī)械損失3)19、尾水管的重要性對(duì)軸流式和混流式水輪機(jī)的影響一般情況下是（1）對(duì)混流式的影響更大（2）影響程度相同（3）對(duì)軸流式影響更大（4）無法斷定。（2）20、對(duì)尾水管內(nèi)的水力損失的敘述，說法正確的是：（）。（1）尾水管出口水流動(dòng)能愈小，則尾水管的回能系數(shù)愈；（2）尾水管出口水流動(dòng)能愈小，則尾水管的回能系數(shù)愈大；（3）尾水管出口水流動(dòng)能愈大，則尾水管的回能系數(shù)愈大；（4）尾水管出口水流動(dòng)能愈大，則尾水管的回能系數(shù)愈小。葉片角度可以調(diào)整的水輪機(jī)有（A）軸流式斜流式與貫流式實(shí)際水電站中運(yùn)行的水輪機(jī)其轉(zhuǎn)速（A）保持不變當(dāng)水輪機(jī)運(yùn)行在大流量時(shí)，出口-與圓周速度方向（B）相反比轉(zhuǎn)速越

9、高的水輪機(jī)，其空化系數(shù)（A）越大計(jì)算水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速直徑D1時(shí)應(yīng)用。（A）額定水頭H混流式水輪機(jī)的效率修正采用（A）等值修正法沖擊式水輪機(jī)的流量與轉(zhuǎn)速（A）有關(guān)當(dāng)需要減少蝸殼的平面尺寸時(shí)蝸殼包角應(yīng)選（A）大一些水輪的流量調(diào)節(jié)的實(shí)質(zhì)是（A）改變導(dǎo)葉出口水流角a10比轉(zhuǎn)速高的水輪機(jī)，其尾水管深度h應(yīng)是（A）大一些（二）填空題（30分，每空1分）水電站是通過（水輪機(jī)）把水能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，再通過（發(fā)電機(jī)）把機(jī)械能變?yōu)殡娔艿?。反擊式水輪機(jī)的過流部件由（導(dǎo)水室）、（導(dǎo)水機(jī)構(gòu)）、（轉(zhuǎn)輪）和（尾水管）所構(gòu)成。水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪中，水流的絕對(duì)速度是（牽連速度）與（相對(duì)速度）的合成。硬反饋的作用時(shí)實(shí)現(xiàn)（有差）調(diào)節(jié)，使并網(wǎng)

10、機(jī)組穩(wěn)定地分配（負(fù)荷）。名詞解釋1、GT800-WP-410答：貫流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)，轉(zhuǎn)輪型號(hào)800，臥軸燈泡式，轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑為410cm。2、HL220LJ250答：混流式水輪機(jī)，轉(zhuǎn)輪型號(hào)220，立軸金屬蝸殼，轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑為250cm。3、蝸殼最大包角答：指蝸殼的進(jìn)口斷面到蝸殼的鼻端所圍角度。4、水輪機(jī)比轉(zhuǎn)速答：水輪機(jī)在水頭為lm，出力為1KW時(shí)所具有的轉(zhuǎn)速。5、空蝕答：當(dāng)流道中水流局部壓力下降到臨界壓力（一般接近汽化壓力）時(shí)，水中氣核成長為氣泡，氣泡的聚積、流動(dòng)、分裂、潰滅現(xiàn)象的總稱。6、單位流量答：水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑為1m，有效水頭為1m時(shí)所具有的流量。三）簡答題（15分，可任選其中三題，每

11、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)是利用水流的功能與壓能工作的。由于能量利用形式的不同，帶來其機(jī)構(gòu)的不同。反擊式水輪機(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)輪坐功。由于利用動(dòng)能做功，其轉(zhuǎn)輪漿片多呈斗葉狀。轉(zhuǎn)輪是部分進(jìn)水，水流在大氣壓狀態(tài)下通過水輪機(jī)。反擊式水輪機(jī)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

12、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)生在過流表面的凹凸不平處；空腔空化發(fā)生在尾水管中。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，即具有超前作用與預(yù)見作用，可以減少調(diào)節(jié)

13、時(shí)間和提高調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。小型反擊式水輪機(jī)有幾種引水型式？答：小型反擊式水輪機(jī)除了用蝸殼引水外，還常用明槽引水，罐式引水，小型流式水輪機(jī)還用豎井式和軸仲式裝置型式。定槳式水輪機(jī)與轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)有什么區(qū)別？答：定槳式水輪機(jī)的葉片不能改變角度，工況變化時(shí)效率變化大，高效率區(qū)窄，轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)葉片可以改變角度，工況變化時(shí)效率下降慢，高效率區(qū)寬廣。高比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)用于高水頭水電站有什么問題？答：高比轉(zhuǎn)速水輪機(jī)一般葉片數(shù)目少，過流量大，因此，轉(zhuǎn)輪強(qiáng)度低，空化系數(shù)大，用于高水頭時(shí)，轉(zhuǎn)輪強(qiáng)度不夠，容易發(fā)生空化。1、常用的補(bǔ)氣方式有哪些？其各適用于什么情況？答：有自然補(bǔ)氣和強(qiáng)迫補(bǔ)氣兩種方式。當(dāng)下游水位變化不大且吸出高

14、度為正值時(shí)，采用自然補(bǔ)氣。當(dāng)下游水位變化的幅度大且Hs0.5s，故發(fā)生直接水擊r壓力上升值為：AH=且口=850X(3-0)=260如)9.8g9.8壓力上升率為：=260.2x100%=578.2%H045L臬水電站上游k=iOOOD,下游水-位.=疏5,水屜機(jī)的單位流量“冷八心，別水管損2=T假定水輅機(jī)肘效率燈=Mi發(fā)電機(jī)対效和=山沁，試求該術(shù)輪機(jī)妁出力F與發(fā)電機(jī)的出力P注：水輪機(jī)的作水久H=Hr-ih.H.為毛水頭L解:朋輅機(jī)的工作水頭為：11=氣一占h=VT-Ab=1U誠-疝U-)=y.K1Q117=aix20 x4S0.9F=晞丸xQ.2某水電站裂置一臺(tái)小機(jī)組，水輪機(jī)旳號(hào)為HL240

15、-LJ-14O,水輪機(jī)M力為艙OOkM水輪機(jī)型號(hào)HL240-U-2SO.科兩水輪機(jī)T況柑似，求大機(jī)的水輪機(jī)川力是多少。注；叮用一次近似式訃第解：根據(jù)水輪機(jī)的相似率，在同樣水頭條件下，水輪機(jī)的出力與轉(zhuǎn)輪直徑的平方成正比，故大機(jī)組的出力為：P=3200 x(280/140)=12800CkW)1、某小型水電站裝機(jī)容量4X2500KW，設(shè)計(jì)水頭32m，選用HL240LJ120型水輪機(jī),單機(jī)引用流量9.8m3/s,模型氣蝕系數(shù)o=0.21,導(dǎo)葉相對(duì)高度b=0.365，電站海拔高程122m，下游最低0尾水位118m，求水輪機(jī)安裝高程。(8分)水電站下游水位和流量關(guān)系曲線如下：Z(m)600.1600.5

16、601.0601.3601.5601.8Q(m3/s)81520253040E122解：H=10-KgH=10-1.3x0.21x32=1.13(m)s900g900本電站為4臺(tái)機(jī)，由1臺(tái)機(jī)額定流量Q=9.8m3/s查上表得下游水位600.3mbDZ=Z+H+1aws2Z=600.3+1.13+0.365x1.2/2=601.649(m)a2、某混流水輪機(jī)D1=2.5m，H=35m。已知模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)：D1M=0.46m，HM=4m，在效率最高時(shí)nM=300r/min,Qm=0.32m3/s，PM=11.0kW。試求原型機(jī)在效率最高時(shí)的n、Q、P和nmax。(8%)解：計(jì)算模型的單位參數(shù)：nD300 x0.46n=m1m=69(r/min)11尹4mQ=一Q=032=0.756(m