水电站(含水力机械)B(附答案)

名姓线号学封级班密2010年秋季学期《水电站（含水力机械）》试卷B本试卷共4页；满分100分；考试时间:120分钟一、单项选择题(本大题共15小题，每小题1分，共15分)在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题前括号内。错选、多选或未选均无分。（A）1、在反击式水轮机中应用水头最高是A、混流式B、斜流式C、轴流式D、贯流式（C）2、在水轮机中能够进行能量转换的部件是A、蜗壳B、导水机构C、转轮D、尾水管（B）3、水轮机调节的实质是A、流量的调节B、转速的调节C、效率的调节D、水头的调节（B）4、某天然河流的一段河床，平均坡降15‰，仅8km峡谷就有落差120m，对这种坡降较陡的河段，最适宜采用的开发方式是A、坝式B、引水式C、河床式D、混合式（C）6、已判定某水电站在一定的初始开度范围内发生极限水击，在此范围内，当初始开度τ0增大时，会使水击压力()。A、增大B、减小C、不变D、无法确定(C)7、水电站厂房的控制性高程是A、发电机层楼板高程B、水轮机层楼板高程C、水轮机安装高程D、发电机装置高程（B）8、厂房靠近进水口，引水管道比尾水隧洞短得多，常可不需设置引水调压室的地下厂房布置形式为A、尾部式B、首部式C、中部式D、引水式（B）9、压力前池应尽可能靠近厂房，其上游端连接的建筑物为A、压力管道B、引水道C、调压室D、水库（C）10、为了防止由于温度变化，热胀冷缩造成的厂房墙壁和楼板开裂而在主厂房设置的永久变形缝称为A、沉降缝B、施工缝C、伸缩缝D、纵缝（A)11、下列几种岔管中，内部可以不设置导流板的是A、三梁岔管B、月牙肋岔管C、无梁岔管D、球形岔管（A)12、求调压室最高涌浪时,上游库水位取()。A、最高水位B、设计水位C、正常蓄水位D、死水位（D）13、河床式电站一般适用于A、高水头，大流量情况B、低水头，小流量情况C、高水头，小流量情况D、低水头，大流量情况（B）14、水电站供气系统中的高压气系统主要用于A、机组刹车B、调速器C、机组调相运行D、风动工具（B）15、下列几种坝型中，压力管道不适宜采用坝内埋管型式的是A、重力坝B、土石坝C、拱坝D、重力拱坝二、多项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分）在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选、少选或未选均无分。（ABCE）1、下列属于反击式水轮机的水轮机类型为A、混流式B、轴流转浆式C、斜流式D、双击式E、贯流式（ABD）2、下列措施中，能减少水锤压力的有A、缩短压力管道的长度B、延长有效关闭时间C、减小压力管道断面积D、改变调速器调节程序E、调节水轮机的转速（ABE）3、有压进水口的型式包括A、坝式进水口B、岸式进水口C、河床式进水口D、隧洞式进水口E、塔式进水口（BC）4、水电站有压进水口检修闸门和工作闸门的运行状态要求包括A、检修闸门在动水中关闭，静水中开启B、检修闸门在静水中关闭，静水中开启C、工作闸门在动水中关闭，静水中开启D、工作闸门在静水中关闭，静水中开启E、工作闸门在动水中关闭，动水中开启（ABCD）5、水电站厂房二期混凝土包括的部位和构件有A、发电机机墩B、蜗壳外围混凝土C、部分发电机楼板D、尾水管直锥段E、尾水管弯管段总分题号一二三四五核分人复查人得分评卷人得分评卷人名姓线号学封级班密三．填空题(本大题共8小题，每空1分，共10分)请在每小题的空格中填上正确答案。填错、不填均无分。1、按水流流经混流式水轮机的方向，其过流部件的名称依次是蜗壳、座环、活动导叶、转轮、尾水管。2、水轮机汽蚀的种类主要有翼型汽蚀、间隙汽蚀、空腔汽蚀、局部汽蚀四种。3、蜗壳按制作材料的不同，可分为金属蜗壳、混凝土蜗壳两种形式。4、在一个河段上，同时采用筑坝和有压引水道共同集中落差的开发方式，称为混合式。5、埋管钢衬在外压下的屈曲，都是以钢衬的最大纤维应力达到屈服强度作为钢衬失稳的判据。6、厂区枢纽包括水电站主厂房、副厂房、引水道、尾水道、主变压器场、高压开关站、交通道路和行政及生活区建筑等组成的综合体。7、压力管道向多台机组供水的方式有单元供水、联合供水、分组供水三种方式。8、极限水锤沿管道的分布规律为直线分布，第一相水锤的分布规律为曲线分布。四．名词解释(本大题共5小题，每小题3分，共15分)1、水轮机最优工况：指水轮机运行中，转轮进口无撞击，出口无涡流的条件同时满足η最高的工况。2、调保计算：协调水锤压力变化和转速升高值的计算并使之在规范允许的范围内，一般统称为调保计算。3、托马稳定断面：保证调压室水位波动稳定所需要的最小断面。4、三梁岔管：对于分岔管，沿主、支管管壁的相贯线处用腰梁加强，沿两支管的相贯线用U梁加强，将U形梁和腰梁端部连接点焊接在一起，这样的分岔管称为三梁岔管。5、溢流式厂房：厂房位于溢流坝坝趾处，厂房顶兼作溢洪道的水电站厂房为溢流式厂房。五．问答题(本大题共5小题，每小题5分，共25分)1、尾水管的作用是什么？（从尾水管原理来说明）为什么尾水管有回能作用？答：尾水管是水轮机的重要组成部分，其好坏影响水轮机效率及开挖量，若尺寸选用不当，会引起机组振动。因装置了尾水管使转轮出口处形成真空，故尾水管的作用是：（1）将水轮机的水流平顺的泄向下游。（2）当转轮装于下游尾水位之上时，在转轮出口处形成静力真空，利用转轮出口至下游的水头H2。B2页（3）可利用转轮出口动能的相当大一部分，即利用了转轮出口处形成的附加动力真空。从（2）、（3）可说明尾水管的回能作用。2、有压进水口有哪些设备？其功用是什么？对它们有什么要求？答：拦污栅：拦截污物。过栅流速小于1m/s。检修闸门：检修工作闸门及门槽时用以挡水。静水启闭。工作闸门：当管道发生事故时或检修引水道时用以挡水。动水关闭，静水开启。通气孔：管道充水时排气，放空时补气。充水阀：向闸门后充水，实现平压。3、请简要叙述防止埋管钢衬受外压失稳的措施。答：①降低地下水压力，是防止钢衬失稳的根本办法。②精心施工并做好钢衬与混凝土之间的接缝灌浆，减小缝隙，有利于抗外压失稳。③流态混凝土外压下的钢衬稳定，可以用控制浇筑层高度和采用临时支撑等措施解决。4、如何确定安装间的面积和高程？答：水电站装配场的面积主要取决于1台机组解体大修时安放发电机转子、水轮机转轮、水轮机顶盖和发电机下机架四大件场地的要求。宽度和主厂房同宽，长度由布置四大件确定，并在桥机起吊范围之内。高程在考虑方便对外交通及保证下游洪水不倒灌进入厂房的前提下尽可能与发电机层同高。5、一般来说，渗漏集水井与检修集水井为什么不能共用？在什么情况下，二者可以共用？为什么？答：（1）渗漏集水井是无压井，检修集水井是有压井，二者共用会由于误操作发生检修排水倒灌入厂房而淹没厂房，所以二者一般情况下不能共用。（2）在中小型水电站厂房中，二者可以共用。（3）在中小型水电站厂房中，由于厂房不大，流道积水不多，渗漏水与检修水总量不多，分别设置集水井，占地面积大，结构过于复杂，二者共用，可以避免出现这些不足，但必须设置为有压渗漏检修集水井，通过严格规范操作，可以避免出现水淹厂房的事故发生。得分评卷人得分评卷人得分评卷人名姓线号学封级班密六、论述题(本大题共1小题，第小题10分，共10分)1、如图所示的简单管中，管长为L，正常运行时上游水位为H0，管道中的水流速度为V0,管道直径为D0，水的密度为ρ0。请说出当不计管道摩阻损失时，突然关闭阀门A后管道内的水锤现象。(水锤波速用符号c表示，重点说明水体和管道的状态变化过程)答案：当阀门突然关闭后，阀门处的流速瞬时变为零，管道中的水体由于惯性作用，仍以流速V0流向阀门，首先使靠近阀门dx长的一段水体受到压缩，在该段长度内，流速减为零，水头增至H0+△H，水的密度增至ρ0+△ρ，管径增至D0+△d。由于dx上游水体未受到阀门关闭的影响，仍以流速V0流向下游，使靠近dx上游的另一段水体又受到压缩，其结果使流速、压强、水的密度和管径变化与dx段相同。这样，整个压力管道中的水体便逐步被压缩。水头变化△H称水锤压强，其前峰的传播速度称水锤波速。当时间t=L/c时，水锤波传到B点。B点的左边为水库，压强不变，右边的压强比左边高△H，不能平衡，管道中的水体被挤向水库，其流速为V0，使管道进口的压强恢复到初始状态H0，水的密度和管径也恢复到初始状态ρ0和D0.可以看出，水锤波在B点发生了反射，反射波的绝对值与入射波相同，均为△H，但符号相反，即由升压波反射为降压波，故B点的反射规律为异号等值反射，这是水库对水锤波反射的特点。B点的反射波以速度c向下游传播，反射波所到之处，消除了升压波的影响，使管道中水的压强、密度和管径都恢复到初始状态，但流速方向与初始状态相反。当t=2L/c时，管道中的压强虽恢复正常，但其中的水体仍以流速V0向上游流动，由于阀门是关闭的，要求流速为零，故此向上游的流速V0必然在阀门处引起一个压降△H，可以看出，水库反射波在阀门处再一次发生反射，其数值和符号均不变，即降压波仍反射为降压波，故A点的反射规律为同号等值反射，这是阀门完全关闭状态下的反射特点。阀门处的反射波仍以速度V0向上游传播，所到之处，管道内压强降为H0-△H，管径减为D0-△d，水的密度变为ρ0-△ρ，流速变为零。当t=3L/c时，阀门的反射波到达B点，B点右边管道中的压强比左边水库低△H，压强仍不能平衡，水库中的水体必然以流速V0挤人水管，使水管的压强逐步恢复正常。可见，水库将阀门反射回来的降压波又反射成升压波，以速度c传播回去，其值仍为△H，这是符合水库的“异号等值”反射规律的。当t=4L/c时，水库第二次的反射波又到达A点，此时整个压力管道中的压强和流速都恢复到初始状态。因此，时间t=4L/c称为水锤波的“周期”。此后水锤现象又重复以上过程。七、计算题(本大题共1小题，第小题10分，共20分)要求写出主要步骤及结果。1、由D1M=0.46的混流式水轮机模型试验数据求得，在最优工况时（n10‘）M=70r/min，（Q’10）M=1m3/s，ηM0=0.92；试求D1T=1.4m的同系列原型水轮机，在HT=63.5m时最优工况的效率相似工况的效率ηT0、转速nT0、流量QT0和出力NT0。（15maxmax11(1)MMTDD；''max1010maxMMnn）解：根据原模型效率换算公式得：1550010.461(1)1(10.92)0.9481.4MTMTDD设原、模型水轮机得单位流量相等，则Q’10=（Q’10）M所以：'223010114.163.5133.95/TTTQQDHms因为：''max1010max0.9487071.057/min0.92MMnnr又因为：'''10101''101071.057700.01511.5%3%70mmmnnnnn所以单位转速可以不进行修正，即''1010Mnn所以：'10017063.5136.054.1TTTnHnD根据水轮机出力公式得：09.819.81133.9563.50.94879103.15TNQHKwB4页得分评卷人得分评卷人