《水电站》复习内容(4)

11.水电站电能产生过程：有压水流通过水轮机，将水能转变为旋转机械能，水轮机又带动水轮发电机转动，再将转动机械能转变为电能。2.水电站理论出力：00081.9/QHQHtVHNt实际出力：QHhHQNTT81.9)(81.90静水头：水电站上、下游水位差；工作水头：水电站静水头0H扣除水轮机前引水系统的水头损失h后的水头第二章水轮机的类型和构造1.水轮机的基本类型：反击型水轮机和冲击型水轮机2.（特点）反击式水轮机：a.水流流经转轮时，充满整个转轮叶片通道，利用水流对叶片的反作用力，即叶片正反面的压力差使转轮旋转；b.同时利用水流的势能和动能，主要利用水流的势能；c.水轮机在工作过程中，转轮完全浸没在水中。冲击式水轮机：a.转轮在工作过程中，喷嘴射流冲击部分斗页，转轮的一部分接触水流；b.转轮在大气压下工作；c.水轮机依靠喷嘴的射流冲击力使转轮转动，利用的是水流的动能。3.反击式水轮机过流部件：引水部件（蜗壳）；导水部件（座环与导叶）；工作部件（转轮）；泄水部件（尾水管）；4.金属蜗壳适用水头：H40m；混凝土蜗壳适用水头：H40m。5.尾水管的类型：直锥形、弯曲直锥形、弯曲型；作用：a.将通过水轮机的水流泄下下游；b.轮转装置在下游水位之上时，能利用转轮出口与下游水位之间的势能；c.回收利用转轮出口的大部分动能。6.水轮机的规格：2CJ30-W-120/2×10第三章水轮机能量损失及气蚀1.水轮机能量损失的类型：水力损失（水力效率）、容积损失（容积效率），机械损失（机械效率）。2.气蚀对水轮机运行的主要危害：a.降低水轮机效率，减小出力；b.破坏水轮机的过流部件，影响机组寿命；c.产生强烈的噪声和振动，恶化工作环境。3.气蚀的类型：叶型汽蚀（翼型）、间隙汽蚀、空腔汽蚀。4.计算水轮机吸出高度及安装高程。(49P页）5.第四章水轮机的特性曲线与选型1.水轮机的三个相似条件：几何相似、运动相似、动力相似。2.比转速：当工作水头H=1m，发出功率N=1kW时，sn在数值上等于水轮机所具有的转速n，故称sn为水轮机的比转速（比转速在水轮机标牌中表示的意义：水轮机比转速的整数值代表水轮机转轮型号）。3.比转速与水轮机选型的关系：a.在相同水头和相同出力条件下工作的水轮机，比转速越大则转速越高，机组尺寸较小，故厂房尺寸也小，可较低水电站投资；b.在水头一定的情况下，水轮机转速相同时，比转速大的水轮机出力也大，其动能效益可增大。但比转速大的水轮机，其汽蚀系数也大，这就限制了比转速的提高。因此，在满足汽蚀性能的要求下，应尽可能选比转速较高的水轮机。第五章水轮机调速设备1.水轮机调节的定义：通过调节流入水轮机流量的大小，使机组出力与外界负荷相适应，保证机组在额定转速下运行，从而保证机组发出的电流频率满足电力系统的要求。水轮机调节的实质：转速调节（其所用的调节装置称为水轮机调速器）2.水轮机调速设备的组成部分：调速柜、接力器、油压装置第六章水电站进水、引水建筑物布置1.潜没式进水口的类型：岸式进水口（分为竖井式进水口、岸坡式进水口、岸塔式进水口）、塔式进水口、坝式进水口。2.适用条件：竖井式进水口（进口段地质条件较好，扩大断面和开挖闸门竖井均不会引起塌方时）；岸坡式进2水口（地质差，条件好，山坡陡，不易挖井时）；岸塔式进水口（因地形条件限制，不宜开挖竖井和采用岸坡式进水口，或电站为引水式水电站，在引水渠道末端设置压力前池时，压力前池中所设的压力水管进水口一般采用此种形式）；塔式进水口（水库岸边地质条件差或地形平缓，不宜在岸坡上修建进水口时）；坝式进水口（当采用坝后式或坝内式厂房时，压力水管埋设在坝体内，只有采用坝式进水口）3.潜没式进水口、孔底高程的确定（计算题或论述题）（92P页）4.通气孔作用：在进水口工作闸门之后，需设置通气孔，用来在关闭闸门时向引水管道输入空气，以填补流走水量形成的空间，从而防止引水管道内出现有害真空；而当引水管道充水时，它又起排气作用。充水阀（旁通管）的作用：在工作闸门开启前向引水管道充水，使闸门上、下游水压力基本平衡后，闸门在静水中开启。5.闸门启闭要求：事故闸门一般要求在动水中能迅速关闭，开启时则为静水中开启；事故闸门通常配用固定卷扬式启闭机或油压启闭机。6.引水渠道的类型及特性：自动调节渠道（渠顶高程沿渠道全长不变，且高出渠内可能的最高水位；渠底按一定坡度逐渐降低，断面也逐渐加大；在渠末压力前池处不设泄水建筑物）；非自动调节渠道（渠顶沿渠道长度有一定的坡度，其坡度一般与渠底坡度相同）。7.压力前池的作用：a.分配水量；b.保证水质；c.限制水位升高，保证下游用水，宣泄多余水量；c.稳定水头，提高机组运行稳定性。日调节池的作用：使水电站具有日调节能力，改善了运行条件，电站可以担任峰荷。第七章水电站压力水管1.压力水管的布置形式：单独供水、联合供水、分组供水。2.压力水管经济直径与水头的关系，壁厚的计算（判断论述）。（129P页）3.明钢管的镇墩及支墩的作用：镇墩用来固定钢管，使钢管在任何方向均不发生位移和转角；支墩布置在镇墩之间，用来支承钢管，允许钢管沿支承面作轴向位移。第八章水电站水击及调压室1.水击现象的定义：由于压力管道中水流流速的突然改变而引起管内压强急剧升高（或急剧降低），并往复波动的水力现象。2.直接水击与间接水击的特点：直接水击压强往往很大，只决定于流速改变的绝对值和水击波速，与阀门开度变化的速度、变化规律及管道长度无关，对电站危害大；间接水击是经常发生的水击现象，最大压强值发生在水管末端，并发生于各相之末。3.调节保证计算：为保证电站运行的经济与安全，选择合适的启闭时间ST及合理的启闭规律，使水击压强及机组转速变化率都控制在允许范围内，所进行的水击计算和转速变化计算称为调节保证计算。4.改善调节保证的措施：a.缩短压力管道的长度；b.减小压力管道的流速；c.采用合理的导叶（阀门）启闭规律。调压室的作用：a.反击水击波；b.缩短压力管道的长度；c.改善机组在负荷变化时的运行条件和供电质量。第九章水电站厂房的基本类型与厂区布置1.按厂房与挡水建筑物的位置关系划分，厂房的类型：地面式厂房（包括河床式厂房、坝后式厂房、坝内式厂房、河岸式厂房）、地下式厂房、抽水蓄能电站厂房和潮汐电站厂房。2.不同类型水电站主厂房布置特点：坝后式水电站（厂房布置在靠近河岸的非溢流坝段下游，厂房与坝直接相连）、河床式水电站（厂房与坝位于同一纵轴上）、引水式水电站（厂房与坝不直接相连，可设在河岸处）第十章立式机组地面厂房布置设计1.发电机类型：悬式发电机（推力轴承位于转子上方，支承在上机架上）、伞式发电机（推力轴承位于转子下方，设在下机架上）；布置方式：开敞式、埋没式、半岛式；机墩类型：圆筒式机墩、平行墙式机墩、环形梁式3机墩、框架式机墩、2.水电站油系统分类及作用：水电站上各种机电设备所用的油主要有两种，各种变压器及油开关等电气设备需要用绝缘油，各种轴承润滑及油压操作用油叫透平油。绝缘油的作用是绝缘、散热及灭弧，透平油的作用是润滑、散热及传递能量。3.排水系统分类：渗漏排水系统和检修排水系统。4.安装间布置基本要求：a.安装间是厂房对外的主要进出口，通常设在靠河岸对外交通方便的厂房一端；b.安装间应于主厂房同宽，以便统一装置吊车轨道；c.安装间的基础最好坐落在基岩上。5.发电机层及安装间地面高程的确定及注意事项：a.当机组选定后，发电机层高程=水轮机安装高程+安装高程至发电机定子壳基础安装高程之间的主轴长度+定子高度。b.水轮机层净空高度必须满足发电机出线、布置机墩进入孔（孔高一般为2~2.5m，孔顶上机墩厚底不小于1m）和运行管理要求，一般需3~4m。c.发电机层地面高程最好高于下游最高洪水位，以便进厂公路（或铁路）在洪水期也能畅通，并使厂房上部结构保持干燥，有利于电气设备的运行和维护。6.厂房长度的确定（计算题，水建班）。211P7.厂房结构分缝的类型：沉陷缝、伸缩缝（温度缝）、施工缝。作用：施工缝是为了便于施工；沉陷缝为解决不均匀沉陷使厂房结构产生很大的附加应力问题；伸缩缝是为了防止因气候温度变化使结构产生裂缝和破坏。8.主厂房一、二期混凝土划分及分层分块：在机组安装前浇筑的混凝土称为一期混凝土，在机组安装时才浇筑的称为二期混凝土；作用：防止出现温度裂缝。分块的基本要求：浇筑层的厚度，基础块一般为1~2m，底板厚度不大时，可直接取板厚为浇筑厚度；在基础约束范围外，一般采用3~6m，尾水闸墩和上、下游墙体可放宽到6~8m；浇筑块的平面尺寸，除基础外，其边长一般不大于15~20m，或面积不超过3002m。第十一章地下厂房1.地下厂房布置型式：首部式布置、尾部式布置、中部式布置。2.地下厂房纵轴线方向确定的要点：a.厂房洞室轴线与大断裂系统的方向不能一致；b.轴线应与岩层走向尽可能垂直，否则，开挖时地下挖空后会影响上层岩体的稳定；c.地应力的大小和方向与洞室围岩的稳定性密切相关。3.地下厂房洞室埋深、洞室群间岩体厚度要求：保持厂房顶部有不小于2~3倍厂房开挖宽度的覆盖厚度较为适宜，厚度不宜小于相邻洞室的平向开挖宽度的1~1.5倍。1、已知水轮机为HL240—LJ—120，水电站的Hmax=37m,HP=31m,Hmin=25m,尾水位为180m，各水头对应的气蚀系数为：Hmax时，22.0，HP=31m时，23.0，Hmin=25m时，24.0。坐环高度b0=0.365D1，确定水轮机的安装高层。（20分）解：1）计算吸出高度90010sH可得吸出高度分别为0.18，1.43，2.8。2）计算安装稿酬4.18020bHZsa取吸出高度为179.4米2、已知水管直径D=1.8m,管长L=120m,流速V=5m/s,静水头H0=60m,波速a=990m/s,阀们的关闭时间Ts=5s,计算从全开到全关的水锤压强。（20分）解：1）直接与间接判断4Ts=2L/a=0.24s5s为间接水锤2）第一相与末相判断204.021.4200sTgHLVgHaV属末相水锤。3）227.0221△H=13.63m考虑水锤时的总水头为73.63米。3、已知水管直径D=1.8m,静水头H0=60m,水锤的动水压力△H=13.63m，钢管aMP4.129，焊缝系数95.0，计算压力水管管壁厚度。（20分）解：计算内压：H=60+13.63=73.63mP=γH=0.722MPa管壁厚度mmt6.828.0Pr取t=10mmtD25.6480tmmD.5.131301不满足抗外压稳定，需设置刚性环。4、已知水轮机为HL240—LJ—120，水电站的Hmax=37m，HP=31m,Hmin=25m，尾水位为180m，设计流量为9.2m3/s，坐环直径为2.06m，确定水轮机的蜗壳尺寸。（10分）解：（1）流速3.7m/s（2）最大包角3450（3）iii0022.07.33602.9（4）iiR0022.0203.1