中央广播电视大学人才培养模式改革与开放教育试点

水轮机水泵及辅助设备形成性考核册学生姓名：学生学号：分校班级：中央广播电视大学编制中央广播电视大学人才培养模式改革与开放教育试点★水轮机水泵及辅助设备★··2使用说明本作业册是中央广播电视大学水利水电工程专业（专科）阶段水轮机水泵及辅助设备课程形成性考核的依据，与《水轮机水泵及辅助设备教材》（主编陈德新，副主编扬建设，中央电大出版社）配套使用。形成性考核是课程考核的主要组成部分，是强化和调节教学过程管理，提高教学质量，反馈学习信息，提高学习者综合素质和能力的重要保证。“水轮机水泵及辅助设备”课程是水利水电工程专业三个不同专业方向（水工，水动，农水）的共同限选课，对不同专业方向规定了不同的选学章节，使用本考核册时，所做作业应与教材使用说明中规定的章节相一致。“水轮机水泵及辅助设备”课程的特点是综合性强，内容繁杂，学科覆盖面宽，学习本课程要抓住三个基本点：清楚基本概念，理解基本原理，掌握基本计算。本考核册根据三个基本点，以章单位，设计了十次作业，学生每学完一章后，应完成该章一次作业。为了便于考核和记分，各专业方向可均以第1~5次作业作为记分作业，教师对作业进行评定时，每次作业以100分计。第6~10次作业作为自测作业，供学生复习及自测时参考。本课程的形成性考核成绩占课程总成绩的20%（终结性考试成绩占总成绩的80%，课程成绩以百分制记分，60分为及格）。2003年5月10日★水轮机水泵及辅助设备★··3水轮机水泵及辅助设备作业一说明：本次作业对应于文字教材第1章，应按相应教学进度完成。一、单项选择题（30分，每题6分）1．水轮机的工作水头是（）。（A）水电站上、下游水位差（B）水轮机进口断面和出口断面单位重量水流的能量差2．水轮机的效率是（）。（A）水轮发电机出力与水流出力之比（B）水轮机出力与水流出力之比3．反击式水轮机是靠（）做功的。（A）水流的动能（B）水流的动能与势能4，冲击式水轮机转轮是（）。（A）整周进水的（B）部分圆周进水的5．喷嘴是（）水轮机的部件。（A）反击式（B）冲击式二、填空题（30分，每题6分）1．水电站中通过把水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、和三种。三、计算题（40分，每题20分）1．某水轮机的水头为18.6m，流量为1130m3/s，水轮机的出力为180MW，若发姓名：学号：得分：教师签名：★水轮机水泵及辅助设备★··4电机效率97.0g，求水轮机的效率和机组的出力gP。2．某水轮机蜗壳进口压力表的读数为aP310650，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=290m3/s，若水轮机的效率%92，求水轮机的工作水头与出力。＊解题指导：参考教材第1章例1－2，注意压力与水头的换算关系。★水轮机水泵及辅助设备★··5水轮机水泵及辅助设备作业二说明：本次作业对应于文字教材第2章，应按相应教学进度完成。一、单项选择题（20分，每题4分）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zv（B）轴面分量mv2．水轮机中水流的轴面分量mv与相对速度的轴面分量mw（）。（A）相等（B）不相等3．水轮机输出有效功率的必要条件是（）。（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（20分，每题4分）1．水轮机转轮中的水流运动是和的合成。2．水轮机轴面上所观察到的水流速度分量是和。3．转轮中水流质点的绝对速度v可分解为和。4．绘制转轮进口速度三角形需、和三个参数。5．绘制转轮进口速度三角形需、和三个参数。三、简答题（30分，每题10分）1．水轮机基本方程式的物理意义是什么？姓名：学号：得分：教师签名：★水轮机水泵及辅助设备★··62．什么是水轮机的最优工况？3．偏离最优工况时水轮机效率下降的原因是什么？四、计算题（30分，每题15分）1．某混流式水轮机的参数为：mD11，mb1.00，smQ316，H=256m，n=1000r/min，若水轮机的水力效率%95h，试按法向出口条件计算进口速度三角形的参数1111,,,wvvvum与1，并绘出进口速度三角形。＊解题指导：参考例2－5（1）法向出口条件下水轮机的基本方程式为：111uhvugH，由此得11uHgvhu，由此式可求1uv。（2）101.01.0Dmb的水轮机属低比转速水轮机，转轮进口断面面积101DbF，在给出流量Q时，可求出1mv。（3）由1,uvu与1mv三个参数可绘出进口速度三角形。★水轮机水泵及辅助设备★··72．某轴流式水轮机的参数为：mD0.61，14.0Ddh，smQ3160，mH18min1.107rn，假定水力效率94.0h，在mD5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。＊解题指导：参考例2－2与计算题1的解题指导。★水轮机水泵及辅助设备★··8水轮机水泵及辅助设备作业三说明：本次作业对应于文字教材第3章，应按相应教学进度完成。一、单项选择题（30分，每题6分）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（）。（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（）。（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（）。（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高度二、说明下列术语（30分，每题6分）1．空化2．空蚀3．翼型空化姓名：学号：得分：教师签名：★水轮机水泵及辅助设备★··94．吸出高度5．空化核三、计算题（40分，每题20分）1．某电站安装ZZ560－LH－330水轮机，设计水头mHr5.19，水轮机的空化系数5.0（不用修正），电站海拔高程mE600，求此水头下水轮机的允许吸出高度sH。★水轮机水泵及辅助设备★··102．已知某电站安装的水轮机为HL200－LJ－550，在某工况下模型空化系数1.0，水轮机工作水头mH100，导叶高度102.0Db，水轮机安装高程m270，尾水位mw300,取安全系数2.1K，试判断此工况下水轮机是否产生翼型空化。＊解题指导：参考第3章例3－2根据水轮机安装高程与尾水位求出水轮机的吸出高度sH，再根据装置空化系数p求出对应的p，并求出水轮机的原型空化系数，最后二者相比，判断空化是否发生。★水轮机水泵及辅助设备★··11水轮机水泵及辅助设备作业四说明：本次作业对应于文字教材第4章，应按相应教学进度完成。一、填空题（20分，每题4分）1．水轮机相似应符合的条件为、和。2．水轮机工况相似的判据是和分别相等。3．水轮机的比转速越高，其空化系数越。4．轴流转浆式水轮机的效率修正值与有关。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和。二、判断题（对：√，错：×）（20分，每题4分）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．水轮机的比转速相等时，其工况一定相似。（）4．水轮机的11n和11Q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（30分，每题10分）1．什么是水轮机的几何相似与运动相似？2．分别写出水轮机单位参数11n和11Q的一次近似式与二次近似式。姓名：学号：得分：教师签名：★水轮机水泵及辅助设备★··123．相似换算时，对水轮机效率进行修正的原因是什么？四、计算题（30分，每题15分）1．已知两同系列的水轮机A、B的参数分别为：9.0,200,100,min150,2.531AAAAAsmQmHrnmD；89.0,5,5.21,min300,2.131BBBBBsmQmHrnmD，试用相似判据判断两水轮机是否工况相似。★水轮机水泵及辅助设备★··132．水轮机HL220－LJ－550的工作参数为：MWPsmQrnmH110,240,min2.88,493，后大坝加高，水头H增至m64，求相似工况下同一水轮机的转速n、流量Q与出力P。＊解题指导：转速、流量与出力均可用一次相似公式计算。★水轮机水泵及辅助设备★··14水轮机水泵及辅助设备作业五说明：本次作业对应于文字教材第5章，应按相应教学进度完成。一、单项选择题(30分，每题6分)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）11n和11Q（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（）。（A）高（B）低5．低比转速混流式水轮机的流量随转速的升高而（）。（A）增大（B）减小二、简答题（30分，每题10分）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？姓名：学号：得分：教师签名：★水轮机水泵及辅助设备★··153．不同比转速水轮机的等开度线有何不同？绘简图说明。三、计算题（40分，每题20分）1．混流式水轮机HL160－LJ－520的参数为min150,120,150maxrnmHmHr，设计工况模型导叶开度mmaM240，求水轮机的最高飞逸转速Rn？＊解题指导：①根据模型导叶开度，查飞逸特性曲线（见附图1－1～1－15）找出单位飞逸转速Rn11，用最高水头计算出对应飞逸转速1Rn；②在飞逸特性曲线上查出最大飞逸转速max11n，用设计水头计算出对应的飞逸转速2Rn；③在1Rn与2Rn中取最大者作为水轮机最高飞逸转速Rn。★水轮机水泵及辅助设备★··162．某混流式水轮机HL240－LJ－410的参数为：mHmHmHr26,39,45minmax，水轮机的额定转速min1.107rn，求水轮机各水头下的最大出力。＊解题指导：首先计算出各水头对应当单位转速11n，在HL240模型综合特性曲线上查出各11n与出力限制线交点处的MQ,11，再将各M换算成，M（取%2）；最后由公式115.12181.9QHDP计算出各点出力，即各水头下的最大出力。★水轮机水泵及辅助设备★··17水轮机水泵及辅助设备作业六说明：本次作业对应于文字教材第6章，应按相应教学进度完成。一、判断题(对：√，错：×)（30分，每题6分）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（30分每题10分）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？姓名：学号：得分：教师签名：★水轮机水泵及辅助设备★··183．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）三、计算题（40分，每题20分）1．某水电站Hmax=134m，Hr=120m，Hav=123m，Hmin=90m，单机水轮机出力215MW，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1D，转速n和过流量Q。＊解题指导：参考教材6.4水轮机选型算例，查HL160模型综合特性曲线确定11n，11Q等参数。★水