第一章水轮机概述
1、说出ZD600—LH—600中各字母和数字的含义P29
轴流定桨式水轮机，比转速600，立轴，混凝土蜗壳，转轮直径为600cm。
2、说出HL240—LJ—550中各字母和数字的含义P29
混流式水轮机，比转速240，立轴，金属蜗壳，转轮直径为550cm。
3、说出ZZ560—LH—1130中各字母和数字的含义P29
轴流转桨式水轮机，比转速560，立轴，混凝土蜗壳，转轮直径为1130cm。
4、分析在实际应用中通过调整水轮机的那些工作参数才能有效调节水轮机的出力?
调整其他工作参数为什么不现实?
水轮机的出力Nd=Nηd=9.81QHηηd，H、η及ηd分别为水轮机的工作水头、水轮机的效率和发电机的效率。在实际应用中，通过调节水轮机的流量可以有效调节水轮机的出力，其他的参数都是不可以人为控制的。
5、什么是水轮机的工作水头?P28
水轮机的工作水头是指作用于水轮机的单位水体所具有的能量。水轮机的工作水头还等于水电站毛水头扣除引水系统中水头损失后的值。
6按水流通过水轮机的过流顺序说出反击式水轮机的主要过流部件并简述其功用.
从水电站的压力水管或直接由水电进水口引入发电流量进入水轮机的引水室，即蜗壳，然后通过座环、导水机构引入水轮机转轮，将水能转化为水轮机的机械能输出，发电尾水通过水轮机的泄水部件即尾水管泄往下游河道。引水室的作用是将压力水管或直接从电站进水口引入的水流平顺、均匀、轴对称地引入水轮机的导水机构，并在进入转轮前形成一定的环量，减少水利损失，提高水轮机的能量转换效率。导水机构根据机组负荷变化来调节进入轮机的水流环量。水轮机的转轮是将水能转换为机械能的部件。尾水管的作用是将水轮机转轮的水流顺畅排向下游的尾水池并回收转轮出口水流的剩余能量。
7、反击式水轮机和冲击式水轮的分类原则是什么?
反击式水轮机是主要利用水流的压力能转换为机械能的水轮机。冲击式水轮机是将水流的动能转化为机械能的水轮机。
8、举出几个常用水轮机的名称.
轴流式水轮机，混流式水轮机，水斗式水轮机，斜击式水轮机。
9、导水机构的主要作用是什么?P18
导水机构能形成和改变进入转轮的水流环量，根据机组所带负荷的变化情况随时调节水轮机的引用流量，以改变机组出力，并进行开机和停机操作。在机组甩负荷工况时，可迅速关闭导水叶，防止飞逸事故的发生。
10、尾水管的主要功用是什么?
作用：（1）将水轮机转轮的水流顺畅排向下游的尾水池。（2）回收转轮出口水流的剩余能量。
11、反击式水轮机和冲击式水轮机的分类特点是什么？其主要类型各有哪些？P13
反击式水轮机根据水流流经转轮的方式不同，可分为轴流式、混流式、斜流式和贯流式四种类型的水轮机。
按射流是否在转轮旋转平面内，冲击式水轮机可分为水斗式水轮机、斜击式水轮机和双击式水轮机三种不同类型。
12、在选择水轮机时，水电站的水头范围和水轮机的水头范围如何协调？
水轮机的水头范围应涵盖水电站的水头范围。
15、水轮机的最大水头和最小水头受什么因素限制?
水轮机的最大水头是使用水头的上限，主要受机组的强度、刚度、振动、效率、空蚀性等因素控制。水轮机的最小水头是使用水头的下限，主要受机组的刚度、振动、效率、空蚀性等因素控制。
16、反击式水轮机和冲击式水轮机在工作时水流和转轮相互作用有什么不同?
反击式水轮机的特点是水流在压力流的状态下流经转轮，而且水流充满整个过水流道。冲击式水轮机是指通过喷嘴将水流能量全部转换成高速射流的动能，冲击安装在转轮外周转盘上的部分勺斗使转轮转动，从而将水能转化成机械能的水轮机。
19、常用的反击式水轮机有哪几种?至少说出两种机型的过流特征
轴流式水轮机水流在进入水轮机前，流向已经变得和水轮机轴平行，因为水流在通过转轮室沿轴向进入而又依轴向流出。混流式水轮机水流沿转轮径向流入转轮而沿轴向流出转轮。斜流式水轮机的转轮叶片轴线与水轮机轴线有一定夹角，水流斜向流经转轮。
20、水电站的最大、最小毛水头通常该如何确定
水电站最大毛水头是指水电站上游水位和下游水位可能的对应组合并扣除相应引水系统损失的最大值。水电站最小毛水头是指水电站上游水位和下游水位可能的对应组合并扣除相应引水系统损失的最小值。
22、混流式水轮机的标称直径指的是转轮那个部位的直径？P30
标称直径为转轮进口边最大直径。
23、轴流式水轮机的标称直径指的是转轮那个部位的直径？P30
标称直径为转轮叶片中心线与转轮室交点处转轮室直径。
24、对于不同类型的电站，设计水头的大致范围如何确定?
坝式水电站的水头一般为中、高水头，目前最大水头已接近300米。河床式水电站的水头一般低于30-40米。引水式水电站可以集中很高的落差，目前最大水头已达2000米以上，但发电引用流量一般比较小。
25、飞逸转速是指什么而言？P29
当机组空转速度达到某一稳定的最高转速时，此空转转速称为飞逸转速。
第二章水轮机的工作原理
1、水轮机的最优工况条件是什么? P40
只有进、出口获得最佳的水流条件，水轮机的损失才最小，才有可能是所谓的最优工况。
2、水轮机的尾水管为什么能够回收能量?P43
因为尾水管能汇集转轮出口的水流，并引导水流排至下游。当Hs>0时，以静力真空的方式使水轮机完全利用了这一高度所具有的势能，并且以动力真空的方式使水轮机回收了转轮出口水流的大部分动能。
3、水轮机速度三角形中各是什么速度?为什么要引入速度三角形? P33
水轮机速度三角形包括相对速度、牵连速度和绝对速度。因为水流质点进入转轮后，一方面沿叶片运动，另一方面又随着转轮的转动而旋转，是一种复合运动。引入速度三角形后，对实际水电站水轮机的工作状态进行分析时更方便。
4、为什么水轮机在最优工况工作时效率较高? P40
因为在最优工作时进、出口获得最佳的水流条件，水轮机的损失最小，水轮机的效率最高。
5、简述水轮机基本方程式的物理意义. P37
水轮机基本方程式是反映水能转变为水轮机转轮旋转机械能的一个能量平衡方程式，从理论上揭示了水轮机利用水能作功的原理。水流通过水轮机时，水流和转轮叶片相互作用，转轮的叶片迫使水流动量矩发生变化，水流在其动量矩改变的同时，以反作用力作用于叶片，是转轮产生旋转的力矩。
6、在水轮机中为什么会发生空化和空蚀? P44
水之所以发生空化，有外部原因，也有内部原因。空化发生的外部原因是流体中压力的降低，内部原因是水体内部存在的能诱发空化的空化核。人们把在水轮机过流道内从气跑的形成到溃灭以及对流道表面产生作用的这一系列过程，称为水轮机的空蚀。
7、水轮机的安装高程是指水轮机那个地方的高程? P54
对立轴反击式水轮机是指导叶中心高程，对卧轴混流式水轮机和贯流式水轮机是指主轴中心线高程。
8、水轮机的损失有哪几种?P37
水轮机的能量损失有三种：水力损失、容积损失和机械损失。
9、水轮机空蚀的类型有哪几种?各是由什么原因引起的?P47
（1）翼型空蚀：由于水轮机的翼形设计不合理或者水轮机的安装高程不合适，形成绝对值较大的负压，当背面的负压降低到空化压力以下时，便产生了空蚀。还有当水轮机偏离最优工况运行时，混流式水轮机因入流冲角太大，造成脱流，在叶片头部也会发生空蚀。
（2）间隙空蚀：当水流通过某些间隙或较小的通道时，因局部速度的升高而形成了压力降低，当压力降低到空化压力以下时会发生间隙空蚀。
（3）空腔空蚀：当水轮机偏离最优工况运行时，转轮出口形成一种周期性摆动的真空涡带，有可能冲击到过流表面，使叶片出口下环处及尾水管进口等处产生空蚀破坏。
（4）局部空蚀：由于水轮机的过流表面在某些地方凹凸不平，诱发水流出现旋涡、脱流而产生空蚀。
10、水轮机的空蚀防护可从哪几个方面入手?P48
（1）在水轮机的设计制造方面（2）在工程措施方面（3）在运行管理方面
11、水轮机的安装高程是指什么而言? P53
水轮机的安装高程是水电站非常重要的一个特征高程，在进行水电站厂房设计时，该高程是计算水电站厂房其他高程的基准值。对于不同型式和不同装置方式的水轮机，它们的安装高程在工程上也都分别作了规定：对轴立反击式水轮机是指导叶中心高程；对卧轴混流式水轮机和贯流式水轮机是指主轴中心线高程。
12、简述水轮机尾水管通过什么原理回收水流的能量？P43
水轮机多利用的能量是有势能落差Hs和大部分转轮出口动能所组成的。由于这部分动量在尾水管进口处形成压力降低，出现真空，于是便增大了转轮进、出口的压力差，因而也增加了转轮可利用的能量。
13水轮机吸出高Hs的上下起算点如何确定？P52
对立轴混流式水轮机，Hs是从导叶下部底环上平面到下游水面的垂直高度。对卧轴混流式和贯流式水轮机，Hs是从转轮叶片最高点到下游水面的垂直高度。对立轴轴流式水轮机，Hs是从转轮叶片轴线到下游水面的垂直高度。
14、水轮机在工作过程中影响效率的损失有哪些?各是由什么引起的?P37
（1）水轮机的进口撞击损失：在某个工况下，由于水轮机的进口相对速度方向与叶片进口骨线方向不一致而发生撞击，水流撞击后速度改变，产生的撞击损失。
（2）摩擦阻力损失：水流在流过流道时，水流和叶片表面产生摩擦而形成摩擦阻力损失。（3）出口动能损失：水流通过转轮作功以后，仍有一部分动量从转轮出口流出。这部分动能虽经尾水管进行能量回收，但尾水管出口的水流仍以一定的速度流出，但这部分就完全损失在下游，称为出口动能损失。
15、水轮机发生空蚀会引起什么样的后果?P45
水轮机空蚀破坏的后果：1.发生振动和噪音2.影响水轮机的效率和出力3.影响水轮机的寿命
16速度三角形中各是什么速度?分量Vm和Vu各表示什么含义?
水轮机速度三角形包括相对速度、牵连速度和绝对速度。在圆柱坐标系中，Vm是轴面速度。对转轮中的整个流体而言，Vu反映了流体的旋转程度。
17、尾水管中动力真空和静力真空是如何形成的? P42
在设置尾水管后，转轮出口形成了压力降低，即出现了真空现象，此真空值由两部分组成：一部分由落差H2形成，称为静力真空，H2也称为吸出高，可用专门的符号Hs表示；另一部分则由尾水管进、出口动能差并扣除水头损失形成，称为动力真空，它是通过圆锥形尾水管对水流的扩散作用而形成的。
18通常对水轮机空蚀的减轻和防护措施有那些?
应注意设计合理的叶形，是叶片具有平滑的线形，尽可能的使叶片背面上的眼里分布均匀。合理确定水轮机的安装高程，在保证尾水管对能量回收有较好效果的同时，兼顾水电站基础开挖深度和水轮机抗空蚀性能之间的关系，限制转轮出口真空度的值，在水轮机的正常运行范围内使水轮机转轮叶片背面低压区的压力不低于常温下水的空化压力。
19在确定水轮机吸出高时如何考虑下游尾水位高程?
当计算得到的Hs为负值时，说明需要将规定的水轮机位置装置在下游水面以下，使转轮出口处不再出现静力真空而产生正压，以抵消由于过大的动力真空而使水轮机发生严重的空蚀。
20、推导水轮机基本方程的三条基本假定什是么？为什么要这样假定?P35
假定：叶片无限多、无限薄且水流进入转轮中是轴对称的，水流运动的恒定流，水流不可压缩. （1）其运动轨迹与叶片表面重合（2）可以取整个转轮来进行分析
21引起水轮机效率降低的原因有哪些？最主要的是什么？
引起水轮机能量损失的表现形式有三种：水力损失、容积损失和机械损失。水轮机的水力损失主要包括进口撞击损失、摩擦阻力损失和出口动能损失。无论何种形式的损失，均是水流能量的损失，最终都影响水轮机的效率。最主要的水力损失。
22、尾水管的恢复性能和什么有关?
尾水管的恢复性能与尾水管出口流速、转轮出口流速和尾水管从进口到出口的水力损失有关。
24、水轮机空蚀的破坏作用大致可分为几个方面?
水轮机空蚀破坏作用分为：（1）机械破坏作用（2）电化学作用（3）化学作用（4）联合作用
25、对于水轮机的不同工况空蚀系数是不是一个确定的值?为什么?P51
不是一个确定的值，因为空蚀系数与k点的相对速度，转轮出口速度有关，不同的工况下这两个数是不同的。
26、证明题：证明尾水管能通过形成静力真空和动力真空回收能量
27、证明题：说出推导水轮机基本方程的假设条件并推导出水轮机的基本方程
第三章水轮机的相似原理及特性曲线
1、简述你对导出水轮机单位转速和单位流量意义的认识.
如果原型水轮机和模型水轮机的单位参数（单位转速和单位流量）相等，则原型水轮机和模型水轮机工况就相似。
2、为什么在混流式水轮机的主要综合特性曲线中要有出力限制线? P66
出力限制线是为保证水轮机能够稳定、可靠地运行而限制水轮机工作范围的一条线。水
轮机的正常工作范围是在该曲线的左侧。
3、同一个系列的水轮机是指什么而言的?P61
同一个系列的水轮机是指具有相同的比转速。
7水轮机的相似条件有哪些?具体是指什么而言?P56
水轮机的相似条件有几何相似、运动相似和动力相似。几何相似是指原型水轮机和模型水轮机过流通道的所有对应角相等，对应尺寸成比例。运动相似是指同一轮系的水轮机，水流在过流部分同一个对应点的速度三角形相似，也就是说，对应点上同名速度的方向相同，速度大小成比例。动力相似是指原型水轮机和模型水轮机过流部件对应点作用的同名力方向相同，大小对应成比例。
8为什么不能认为水轮机模型和原型在工况相似时效率相等? 或者原型水轮机和模型水轮机之间为什么要进行效率换算?P62
在推导水轮机相似工况的单位参数公式时，假定模型水轮机和原型水轮机在相似工况下效率是相等的，而实际上二者之间的效率是有差别的。引起效率不相等的因素有很多种，其主要原因还在于尺寸效应和不能保证绝对的相似。因此需要将试验所得的模型水轮机的效率经过换算以求得原型水轮机的效率。
9、不同比转速的水轮机之间的差异主要是什么?P61
水轮机的比转速不同，其过流通道的几何形状也随之发生变化，比转速越高，水轮机过流能力越大，导叶的相对高度也越大，要求转轮的过流通道越开阔，则转轮的叶片数目就越少。另外，由于空蚀系数随着比转速的增大而增大，为了减小转轮出口流速以降低空蚀系数，对混流式水轮机则相对应的是水轮机的直径比增大，对轴流式水轮机则相应使轮毂比减小。
10在水轮机模型和原型之间参数换算中，单位参数其什么作用?P60
如果原型水轮机和模型水轮机的单位参数相等，则原型水轮机和模型水轮机工况就相似。
11、水轮机工况相似是指什么而言?P57
我们把水轮机的运动相似的工况称为水轮机的相似工况。
12为什么混流式水轮机的设计工况点要选在5%（或3%）出力限制线上（或附近）?P68(参考第四章第9题)
因为设计工况点以后，随着流量的增加，机组出反而减小；流量再增加，出力再减小，形成恶性循环，直到使机组的运行遭到破坏，严重时会拖垮整个电网。因此，为了避免这种情况发生，便采用了限制水轮机出力的方法。
13水轮机的相似条件哪些可以满足哪些不能完全满足?P57
实际上，在考虑原型水轮机和模型水轮机之间的相似问题时，要完全满足三个相似条件是困难的。
14、水轮机的工况相似要满足什么样的条件?P58
要满足水轮机的相似律，即流量相似律、转速相似律和出力相似律。
15、混流式水轮机的主要综合特性曲线都由哪些曲线组成?P66
混流式水轮机的主要特征曲线有等开度线、等效率线、等空蚀系数线和出力限制线。16轴流转桨式水轮机的主要综合特性曲线都由那些曲线组成?P71
轴流式桨式水轮机的主要特征曲线有等开度线、等效率线、等空蚀系数线和等转角线。
17为什么在轴流转桨式水轮机的主要综合特性曲线中不画出出力限制线?P71 对轴流转浆式水轮机，也存在有出力限制线，但在主要综合特征曲线图中并未绘出，这是由于轴流转浆式水轮机具有双重调节功能，转轮叶片可以随着水轮机导叶开度变化而改变其角度，水流基本处于无撞击进口，使水轮机在较高效率区域运行。
第四章水轮机选型：
1、制订水轮机标准系列的意义是什么?P74
一方面，减少和控制水轮机的系列和每个系列的品种，以便于缩短生产周期和降低生产成本；另一方面，也能够使那些常规的、没有特殊要求的水电站按自己的自然条件和要求选到相对合适的水轮机。
2、为什么水轮机的额定转速不能随意取值?和什么有关？P77
除特别小的水电站外，水轮机和发电机是同轴连接的，所以水轮机的转速必须和发电机的同步转速一致。而水轮发电机的标准同步转速与磁极对数有关。
3、水轮机选型设计的基本工作内容是什么?P72
（1）根据水能规划推荐的电站总容量确定机组的台数和单机容量
（2）选择水轮机的型号及装置方式
（3）确定水轮机的转轮直径、额定出力、同步转速、安装高程等基本参数
（4）绘制水轮机的运转特性曲线
（5）确定蜗壳、尾水管的型式及它们的主要尺寸，以及估算水轮机的重量和价格
（6）选择调速设备
（7）结合水电站运行方式和水轮机的技术标准，拟定设备定购技术条件
4、水轮机选型设计的基本要求由哪些?P72
（1）水轮机有较好的能量特性，在额定水头能保证发出额定出力，额定水头以下的机组受阻容量小，水电站全厂机组平均效率高。
（2）水电站性能要与水电站的整体运行方式和谐一致，运行稳定，可靠灵活。有良好的抗空蚀性能和抗磨损性能，对多泥沙河流上的电站更应如此。
（3）水轮机的结构设计合理，便于安装、操作、检修和维护。
（4）选择生产实力强、制造技术水平高、合作信誉好的制造厂商，使机组制造、供货、设备的技术要求能得到可靠保证。
（5）考虑适度合理的经济节省原则。
5、水轮机选型设计时需要收集和整理的基本资料包括哪些?P72
（一）枢纽工程资料（二）电力系统资料（三）水轮机产品技术资料（四）运输及安装条件（五）其他：工程投资意向及一些其他特殊要求。
6、确定水电站机组台数和单机容量时要考虑那些因素?P73
（一）机组台数与工程建设费用的关系（二）机组台数与设备制造、运输、安装及枢纽布置的关系（三）机组台数与水电站运行效率的关系（四）机组台数与水电占运行维护的关系（五）机组台数与电气主接线的关系
7、确定水轮机型号和基本参数的基本方法有哪些?P77
（一）用系列型谱（或标准系列）结合主要综合特性曲线法（二）专题研究法（三）查系列应用范围法（四）套用法（五）直接查产品样本法（六）统计分析法
8、不同的水轮机型号和参数确定方法各适用于什么情况?P78
（一）用系列型谱（或标准系列）结合主要综合特性曲线法：该方法普遍用于大、中型水电站的水轮机选型设计，（二）专题研究法：对于特别重要的工程或特大型水力发电工程，如我国的葛洲坝、小浪底、三峡水电站等（三）查系列应用范围法：多用于河流梯级规划、任务书及工程的可行性研究阶段（四）套用法：该法多用于小型水电站的设计或工程设计的前期阶段（五）直接查产品样本法：用于小型水电站，特别是小(2)型水电站（六）统计分析法
9、在做混流式水轮机选型设计时为什么要将设计工况点定在出力限制线附近?P68
如果对机组的最大出力不进行限制，就有可能出现当机组出力已经达到了可能的最大值，而外界需要的负荷仍在增加，这时机组的反应就是再增大流量。其结果是流量增加，机组出力反而减小；流量再增加，出力再减小，形成恶性循环，直到使机组的运行遭到破坏，严重时会拖垮整个电网。因此，为了避免这种情况发生，便采用了限制水轮机出力的方法。
10、为什么要将水轮机的模型主要综合特性曲线转换为运转特性曲线?P88
水轮机模型综合特性曲线是同一轮系水轮机主要工作参数进行换算的基础，通过它可以将模型水轮机的工作参数换算为原型水轮机的工作参数。但在水电站实际运行中，有时为了实时分析水电站的动力指标、拟定机组的运行方式、考察机组的动力特性或判定机组工况点在工作范围中所处的位置等，若使用模型综合特性曲线就不够直观、不太准确、也不方便。因此要将水轮机的模型主要综合特性曲线转换为运转特性曲线。
11水轮机的运转特性曲线有哪些基本曲线组成?P88
等效率曲线、出力限制线和等吸出高曲线。
12常用的水轮机蜗壳形式有哪两种?各有何特点、适用于什么场合? P93
金属蜗壳的特点：适用水头高、水力性能好、但由于其包角较大，平面外形尺寸相对也较大。混凝土蜗壳的特点：适用于低水头、大流量的场合，水力性能比金属蜗壳差，但混凝土蜗壳的断面在一定范围内可以沿轴向向上或向下延伸，做成窄长形的。在断面相等的情况下，比圆形断面有较小的径向尺寸，另外包角小，其平面外轮廓尺寸也相对较小，在一定程度上可以减小水电站厂房的平面尺寸。
金属蜗壳：多用于中高水头的混流式水轮机
混凝土蜗壳：适用于低水头、大流量的场合。
13用简化方法确定蜗壳的轮廓尺寸适用于什么样的情况?哪种假定最接近实际？P95
在水电站设计的前期资料不全的情况下，可按简化方法来确定蜗壳的外轮廓尺寸，以满足初步确定水电站厂房平面尺寸的需要。
最接近实际的假定：水流在蜗壳中的运动是一种有势流动。假定水流的黏性很小，可忽略其内在的摩擦损失；假定蜗壳内壁光滑且无异物，水流自身不旋转，在蜗壳内不作功；假定水流的运动是轴对称运动。
14在什么样的情况下可以变动水轮机尾水管的原有尺寸?通常改变的方式有哪些? P101 （1）尾水管出口宽度B5较大（如大于10m）时，可在扩散段内加单支墩或多支墩（多支墩会引起较大的水头损失，最好不用）。
（2）扩散段的底板一般是水平的，但有时机组的安装高程过低或尾水管过长，为了减小厂房基础的开挖量，可将尾水管的扩散段整体向上倾斜，倾角可采用6°~12°。
（3）有时由于厂房布置上的需要（如副厂房设在下游侧等），可人为加长扩散段的长度，扩散规律不变。
（4）对于大中型反击式水轮机，尾水管往往采用不对称的布置，使其向蜗壳进口侧的一面偏移。
（5）对于地下式厂房的水电站，为了保持岩石的稳定，尾水管常采用窄而深的断面，即加大深度减小宽度。
15、对于不同类型的电站,设计水头(Hr)和加权平均水头(Hav)的大致关系是什么?
对河床式水电站Hr=0.90Hav,对坝后式水电站Hr=0.95Hav,对引水式水电站Hr=Hav.
16.在设计水电站时水轮机的尾水管是否可以缩短？为什么？
17为什么水轮机的转速要用标准系列的转速?
一方面，减少和控制水轮机的系列和每个系列的品种，以便于缩短生产周期和降低生产成本；另一方面，也能够使那些常规的、没有特殊要求的水电站按自己的自然条件和要求选到合适或相对合适的水轮机。
18水轮机的尾水管是否能够加长，对水轮机的性能会产生什么样的影响？P101
有时由于厂房布置上的需要（如副厂房设在下游侧等），可人为加长水平扩散段的长度，扩散规律不变，这样不仅增加了h5,也相应增加了出口段宽度B5。试验表明，水轮机效率会有所增加。
19、如果尾水管的宽度过宽导致机组段宽度过宽，应采取什么措施?
采用不对称布置，使其向蜗壳进口侧的一面偏移。
20、标准弯肘型尾水管水平段的长度是否能加长和缩短?为什么?P101
有时由于厂房布置上的需要（如副厂房设在下游侧等），可人为加长水平扩散段的长度，扩散规律不变，这样不仅增加了h5,也相应增加了出口段宽度B5。试验表明，水轮机效率会有所增加。
第五章水轮机调速器
1、水轮机调节的主要任务是什么?P102
水轮机调节的主要任务是迅速改变机组出力使之适应于外界负荷的变化，以保证机组的转速
即供电频率恢复或保持在允许范围以内。
2、什么是有差调节?P107
机组从一个稳定状态过渡到另一个新的稳定状态，机组的出力不同，对应的转速也不同，这种调节称为有差调节。
3什么是无差调节?P107
不管负荷如何变化，在调节前后的稳定状态，机组转速均保持为额定转速n0不变，这种调节称为无差调节。
4、有差调节适用于什么情况?P107
用于并列运行的机组。
5、无差调节适用于什么情况?P107
只能用于单台机组运行的情况。
6、有差调节和无差调节各有何特点?P107
无差调节的特点：不管负荷如何变化，在调节前后的稳定状态，机组转速均保持为额定转速n0不变，只能用于单台机组运行的情况。
有差调节的特点：机组从一个稳定状态过渡到另一个新的稳定状态，机组的出力不同，对应的转速也不同。并列运行的机组，必须用有差调节。
7、一般调速器的附加功能都有哪些?P103
一般调速器的附加功能有快速自动同期、网络通信、遥控、负荷分配及参与水电站经济运行。
8、水轮机调速设备的主要部件有哪些?P108
调速器的主要设备包括调速柜、油压设备和接力器三部分。
9调速器的主要类型有哪些?P104
水轮机调速器大致可分为机械液压调速器、电气液压调速器和微机调速器三种类型。
水电站课程设计——水轮机选型设计说明书 学校： 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导老师：
第一节基本资料 (3) 第二节机组台数与单机容量的选择 (4) 第三节水轮机型号、装置方式、转轮直径、转速、及吸出高度与安装高程的确定 (5) 第四节水轮机运转特性曲线的绘制 (11) 第五节蜗壳设计 (13) 第六节尾水管设计 (16) 第七节发电机选择 (18) 第八节调速设备的选择 (19) 参考资料 (20)
第一节基本资料 一、水轮机选型设计的基本内容 水轮机选型设计包括以下基本内容： （1）根据水能规划推荐的电站总容量确定机组的台数和单机容量； （2）选择水轮机的型号及装置方式； （3）确定水轮机的轮转直径、额定出力、同步转速、安装高程等基本参数； （4）绘制水轮机的运转特性曲线； （5）确定蜗壳、尾水管的型式及它们的主要尺寸，以及估算水轮机的重量和价格；（6）选择调速设备； （7）结合水电站运行方式和水轮机的技术标准，拟定设备订购技术条件。 二、基本设计资料 某梯级开发电站，电站的主要任务是发电，并结合水库特性、地区要求可发挥水产养殖等综合效益。电站建成后投入东北主网，担任系统调峰、调相及少量的事故备用容量，同时兼向周边地区供电。该电站水库库容小不担任下游防洪任务。经比较分析，该电站坝型采用混凝土重力坝，厂房型式为河床式。经水工模型试验，采用消力戽消能型式。 经水能分析，该电站有关动能指标为： 水库调节性能日调节 保证出力 4万kw 装机容量 16万kw 多年平均发电量 44350 kwh 最大工作水头 39.0 m 加权平均水头 37.0 m 设计水头 37.0 m 最小工作水头 35.0 m 平均尾水位 202.0 m 设计尾水位 200.5 m 发电机效率 98.0%
第一章 一、填空题： 1．水电站生产电能的过程是有压水流通过水轮机，将转变为，水轮机又带动水轮发电机转动， 再将转变为。 2．和是构成水能的两个基本要素，是水电站动力特性的重要表征。 3．我国具有丰富的水能资源，理论蕴藏量为kW，技术开发量为kW。 4．水轮机是将转变为的动力设备。根据水能转换的特征，可将水轮机分为和 两大类。 5．反击式水轮机根据水流流经转轮的方式不同分为、、、几种。 6．反击式水轮机的主要过流部件（沿水流途经从进口到出口）有：，，， ，。 7．冲击式水轮机按射流冲击转轮的方式不同可分为、和三种。 8．混流式水轮机的转轮直径是指；轴流式水轮机的转轮直径是 指。 9．冲击式水轮机的主要过流部件有、、、。 10．水轮机的主要工作参数有、、、、等。 包括、、，其关系是。11．水轮机的总效率 12．水轮机工作过程中的能量损失主要包括、、三部分。 二、简答题 1．水力发电的特点是什么？ 2．我国水能资源的特点？ 3．反击式水轮机主要过流部件有哪些？各有何作用？ 4．当水头H，流量Q不同时，为什么反击式水轮机转轮的外型不相同？ 5．水轮机是根据什么分类的？分成哪些类型？。 6．反击式水轮机有哪几种？根据什么来区分？ 7．冲击式水轮机有哪几种？根据什么来区分？ 三、名词解释 1．HL240—LJ—250： 2．2CJ30—W—150/2×10： 3．设计水头： 4．水轮机出力： 5．水轮机效率： 6．最优工况： 7．水头： 8．转轮的标称直径
第二章 一、填空题 1．水轮机工作过程中的能量损失主要包括、、三部分。 2．根据水轮机汽蚀发生的条件和部位，汽蚀可分为：、、三种主要类型。3．气蚀现象产生的根本原因是水轮机中局部压力下降到以下. 4．水轮机的总效率 包括、、，其关系是。 5．立式水轮机的安装高程是指高程，卧式水轮机的安装高程是指。 6．水轮机的吸出高度是指转轮中到的垂直距离。 7．蜗壳根据材料可分为蜗壳和蜗壳两种。 8．金属蜗壳的断面形状为形，混凝土蜗壳的断面形状为形。 二、名词解释 1．汽化压力： 2．汽蚀现象： 3．水轮机安装高程： 4．吸出高度： 5．气蚀系数： 4．包角φ： 5．尾水管高度： 三、简答题 1．为什么高水头小流量电站一般采用金属蜗壳，低水头大流量电站采用混凝土蜗壳？ 2．水轮机的尾水管有哪些作用？ 3．蜗壳水力计算有哪些假定原则，各种计算方法的精度如何？ 4．汽蚀有哪些危害？ 5．防止和减轻汽蚀的措施一般有哪些？ 6．水轮机安装高程确定的高低各有什么优缺点？ 7．各类水轮机的安装高程如何确定？特别是要注意到哪些因素？ 8．尾水管的作用、工作原理是什么？尾水管有哪几种类型？ 四、计算 1．某水轮机采用金属蜗壳，最大包角为345○，水轮机设计流量Q○=10 m3/s，蜗壳进口断面平均流速v e=4m3/s，试计算蜗壳进口断面的断面半径ρe。 2．某水电站采用混流式水轮机，所在地海拔高程为450.00米，设计水头为100米时的汽蚀系数为0.22，汽蚀系数修正值为0.03，试计算设计水头下水轮机的最大吸出高度H S。
工程概况和基本资料 一、工程概况 密云水库库区跨越潮、白两河，地处密云县城以北20km，两条河在密云县城以南约10km 处汇合成潮白河。 潮河和白河的最低分水岭在金沟，高程为130m，潮河水库和白河水库在金沟连通，库水位在130m高程以上合成一个水库——密云水库。河流多年平均流量50.5m3/s。 密云水库是以防洪及工农业供水为主要任务，兼有发电效益的综合利用水利工程。 水库各特征水位如下： 死水位：▽126.0m 正常高水位：▽157.50m 设计洪水位：▽158.20m 校核洪水位：▽159.50m 坝顶高程：▽160.00m 主要建筑物包括： （1）挡水建筑物 有白河、潮河主坝两座及副坝五处，为碾压式粘土斜墙土坝，最大坝高为白河主坝，高66.4m，潮河主坝高56m，各副坝高15.7m～39m不等。 （2）泄水建筑物 ①溢洪道： 有潮河左岸第一、第二溢洪道。第一溢洪道为正常溢洪道，底部高程▽140m，宣泄超过100年一遇的洪水，为5孔带胸墙式河岸溢洪道。第二溢洪道为非常溢洪道，与第一溢洪道配合，宣泄1000年洪水，底部高程▽148.5m，为5孔开敞式河岸溢洪道。 ②隧洞： a.白河左岸发电隧洞，用作发电供水和下游工农业供水，并在调压井上游设泄水支洞，用以宣泄10000年一遇特大洪水。进水塔进口底部高程为▽116.0m，洞径6m，洞长416m，底坡i=1/400，调压室为圆筒式，内径17.14m，调压室后接2根埋藏式压力管道，管径5.5m，管长125m。 b.潮河发电泄水隧洞，任务是施工导流，发电、灌溉、供水和泄水。 c.走马庄放空隧洞，只有在1000年一遇洪水时参加泄洪，平时不用，主要任务是紧急放空。 ③坝下廊道：
课程设计：水电站厂房设计 专业班级：12级水利水电工程卓越班姓名： 学号： 指导教师： 南昌工程学院水利与生态工程学院印制 2015——2016学年第一学期
南 昌 工 程 学 院 课程设计（论文）任务书 I 、课程设计(论文)题目：某水电站厂房课程设计 II 、课程设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求： 一、设计原始资料 （一）工程概况 图1为某水电站的厂房布置图，它是一座以发电为主兼有防洪、灌溉、过木、供水等综合效益的县办骨干电站。采用钢筋混凝土堆石坝，最大坝高74m ，坝址以上控制流域面积564k ㎡，占全流域面积的75.3%，多年平均流量为s m /6.173水库总库容为3 810783.2m ?，属多年调节。 图1 厂房为坝后式，安装3台8000KW 机组，总装机容量KW 4104.2?，保证出力5500KW ，多年平均发电量h KW ??4107260，年利用小时3025h ，在系统中（地方电网）担任调峰、调相任务，并可对下游梯级进行调节，经济效益显著。 在枢纽布置上，为避免厂房、溢洪道、筏道的相互干扰，将岸坡式溢洪道布置在坝左岸的一鼻形山脊上，用钢筋混凝土挡土墙与堆石坝衔接，出口消能采用挑流形式。过木干筏道布置在坝左岸的山坡上。隧洞布置在坝右岸的山体中，具有导流、发电引水和放空等
多种功能，即施工期用隧洞导流，并在导流洞口上的山岩中另开一洞口，与隧洞相连成为“龙抬头”形式，采用塔式进水口作为发电引水和放空隧洞的首部，水库蓄水时将导流洞口封赌。隧洞直径为5.2m 。隧洞出口设有放空水库用的闸门。在放空闸门上游另凿发电引水岔洞，洞径4.6m ，然后以三根m 2Φ的钢支管与机组相连。 本工程规模属大（2）型，枢纽为二等工程，电站厂房按3级建筑物设计。 （二）水电站厂房主要设备 1、水轮机和发电机 电站最大水头m H 3.64max =，加权平均水头m H cp 63.59=，最小水头m H 02.38min =。按水头范围及装机容量，套用3台现有机组。水轮机型号为140220--LJ HL ，单机额定 出力为KW 8333，该机组适用m H 65max =，m H 38min =m H p 58=，额定流量35.16m /s ， 和电站水头范围比较匹配。发电机型号为3300/168000-SF ，单机额定出力KW 8000（悬式），采用密封式通风，可控硅励磁。水轮机导叶0b 为0.35m 。水轮机带轴长3.74m ，发电机转子带轴长4.785m.。一台机组在设计水头、额定出力下运行的尾水位为100.1 m 。 2、调速器：选用3500-YDT 型电气液压式 3、主阀：采用卧式液压型摇摆式接力器双平板偏心蝴蝶阀 4、桥式起重机：本电站的最重部件为发电机转子带轴重37.5t ，结合厂房布置要求。选用起重机跨度m L k 12=，主副钩最大起升高度分别为20m 和22m ，主钩最高位置至轨顶距离为0.911m ，小车高度2.723m 。厂房屋顶结构厚度为2.456 m 。 二、设计技术要求 厂房课程设计重点是主厂房内部主要设备和结构的布置，以及轮廓尺寸的决定。设计图应符合工程图纸的要求，说明书应能说明设计内容，文字通顺、整洁。 III 、课程设计(论文)工作内容及完成时间： 一、工作内容 水电站厂房课程设计要求学生根据所给任务书，利用所给的资料，完成下列工作： 1、用简略的方法选择厂房的主要和辅助设备。 2、进行厂区和厂房内部布置，决定厂房的轮廓尺寸。 3、绘制设计图纸(至少要有一平一立两张图纸)和编写设计计算书和说明书。 二、完成时间 本课程设计2周，具体安排大致如下（供参考）： 1、设计布置，了解设计任务书及熟悉原始资料 1天 2、进行厂房布置设计，并布置草图 6天 3、绘厂房布置图（可用计算机绘制）及整理编写计算书和说明书 3天 Ⅳ 主 要参考资料： 《水电站厂房设计规范 SL 266-2014 替代SL266-2001 中华人民共和国水利部 编 中国水利水电出版社 2014》 《DLT5186-2004水力发电厂机电设计规范》 《水力机械（第2版）金钟元 编 中国水利水电出版社 1992》
1.城市地下空间已是一种宝贵的空间资源，有人把它称为城市第四维空间。 2.城市地下物流系统是指城市内部及城市间通过地下管道、隧道等运输固体货物的一种全新概念的 运输和供应系统。 在交通密集的市中心，由于土地紧张，以拓宽人行道来确保行人的办法难以实现，而且行人通过交叉路口时也比较危险，地下人行通道能很好地解决了这个问题？ 3.地下街的类型的分类依据？ 1）按规模分类，根据建筑面积的大小和其中商店数量的多少，可分为小型、中型、大型。 2）按形态分类，根据地下街所在位置和平面形态，可分为街道型、广场型、复合型。 3）按在城市中的作用，分为通路型、商业型、副中心型和主中心型。 4）按功能分类，可分为地下商业街、地下娱乐街、地下步行街、地下展览街及地下工厂街。 4.同类型同规模的公共建筑，建在地下时（不含土地费）耗费的资金与建在地面上之比？3-5 5.地下商业空间灾害的封闭性特点给防灾救灾造成困难有哪些？ 首先，在封闭的室内空间中，容易使人失去方向感，特别是那些大量进入地下商业空间但对内部布置情况不太熟悉的人群，迷路是常有发生的； 其次，在封闭空间中保持空气质量要比有窗空间困难得多，进、排风只能通过少量风口，在机械通风系统发生故障时很难依靠自然通风的补救。 此外，封闭的环境使物质不容易充分燃烧，在发生火灾后可燃物的发烟量很大，对烟的控制和排除相当复杂，对内部人员的疏散和外部人员进入救灾都是不利的。 6.地下空间内部灾害的发生和扩大的最主要的原因？设备问题、管理问题和设计问题等三个方面有关 7.在地下空间内部灾害时的人员的安全疏散与避难中，正常的人从听到火灾警报到完全脱离火场，一 般要经过几个阶段？ 正常的人从听到火灾警报到完全脱离火场，一般要经过三个阶段： 第一个阶段，从听到警报到采取避难行动，有一个感知和反应过程，大约需要1min时间；然后，从发火点附近疏散到安全地点，这一阶段应在2min内完成，否则可能由于烟的浓度加大而无法找到出口。 第二个阶段是人沿通道系统到达安全出口，这一距离包括水平和垂直两个方向，应分别计算，因为人沿楼梯步行的速度比水平步行要慢。 第三个阶段是通过安全出口，到达开敞的室外环境中，这就要求出口有足够的宽度，保证所需的通过能力。 8.从总体上看，城市停车问题主要表现？ 1）停车需求与停车空间不足的矛盾；2）停车空间扩展与城市用地不足的矛盾。 9.地下汽车库的局限性有造价高和工期长 10.附建式地下汽车库优缺点？ 附建式地下汽车库使用方便，布置灵活，节省用地，较适合于做专用停车库，但设计中最大的困难在于选择合适的柱网尺寸，使之能同时满足地下停车和地面建筑使用功能的要求。 11.城市郊区山体中的地下汽车库，出入口的高程应该满足什么要求？ 出入口高程至少应满足防当地50年一遇的洪水的要求，且避免洞口朝向排洪的山沟。 12.地下综合体在城市中的位置和作用分类？ 地下综合体有多种分类方法，按在城市中的位置和作用，大致可分为以下三种类型。 1）新建城镇的地下综合体： 2）与高层建筑群结合的地下综合体3）城市广场和街道下的地下综合体 从水封贮油原理可以看出，建造岩洞水封油库，必须具备的基本条件？ 必须具备三个基本条件：第一，岩石完整，坚硬，岩性均一，地质构造简单，节理裂隙不发育，第二，在适当的深度存在稳定的地下水位，但水量又不很大，第三，所贮油品的比重小于1，不溶于
课程设计报告 （理工类） 课程名称: 水电站建筑物课程设计 课程代码: 8511961 学院(直属系): 能源与环境学院 年级/专业/班: 2010级/水利水电工程/2班 学生姓名: 学号: 332010********* 实验总成绩: 任课教师: 杨耀 开课学院: 能源与环境学院
水电站厂房课程设计任务书 西华大学能源与环境学院 2012年5月 一、课程设计的目的
课程设计是以工程实例为题，由学生独立思考，灵活应用有关的布置原则和要点，自己动手布置厂房，从而巩固和加深厂房部分的理论知识，并进一步培养学生的计算、制图和应用技术资料的技能。 二、课程设计的内容与要求 设计的内容概括地说，就是在给定工程枢纽布置和厂区位置的前提下，利用现有资料进行厂房布置设计。 具体内容包括： 1．确定主厂房的轮廓尺寸； 确定厂房轮廓尺寸时有关机组和设备的尺寸可由给定的基本数据查找或查阅有关的工具书。 2．绘出蜗壳与尾水管单线图，拟定转轮流道、座环等尺寸； 3．选择厂房起重设备； 4．进行厂区布置； 厂区布置可在地形图上绘出，要求至少拟定两个方案进行比较后，确定一个方案。 5．进行厂房布置； 厂房布置的具体内容包括主、副厂房的布置和对厂房结构布置的考虑，说明如下： ①在布置主、副厂房的同时，对厂房的结构布置一定要有考虑，包括： a．主厂房的分缝 b．一、二期混凝土的划分 c．止水的设置 d．下部块体结构的布置，包括机墩、蜗壳混凝土、尾水管的结构型式、尾水闸墩、上下游墙等的结构布置，在下部块体中要设哪些工作孔道，在什么位置等。 e．上部结构布置，包括主厂房构架、屋顶结构、吊车梁、发电机层板梁柱等。 ②厂房机电设备的布置，主要包括以下五个方面的布置： a．电站主接线图规定的一次回路系统线路怎么走，发电机引出线，引出后如何经低压配电装置进主变，是否设置母线道？ b．水轮机调速系统布置在上游还是下游？相应的操作柜和机旁盘怎么布置？ c. 主厂房内各层都布置那些设备？ d. 厂内起重设备如何布置？如机组检修、主变检修，蝶阀吊装等。 e. 厂内交通如何安排？ 主机间和主厂房各层的通道，发电机层至水轮机层的楼梯，主副厂房之间如何相通？如何上吊车操作室？下部块体结构的各工作孔道如何与厂内交通相连？ ③副厂房的布置及参考面积（m2）
水电站厂房课程设计西 华精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-
课程设计报告 （理工类） 课程名称: 水电站建筑物课程设计 课程代码: 8511961 学院(直属系): 能源与环境学院 年级/专业/班: 2010级/水利水电工程/2班 学生姓名: 学号: 3320 实验总成绩:
任课教师: 杨耀 开课学院: 能源与环境学院 水电站厂房课程设计任务书 西华大学能源与环境学院 2012年5月 一、课程设计的目的 课程设计是以工程实例为题，由学生独立思考，灵活应用有关的布置原则和要点，自己动手布置厂房，从而巩固和加深厂房部分的理论知识，并进一步培养学生的计算、制图和应用技术资料的技能。 二、课程设计的内容与要求 设计的内容概括地说，就是在给定工程枢纽布置和厂区位置的前提下，利用现有资料进行厂房布置设计。 具体内容包括： 1．确定主厂房的轮廓尺寸；
确定厂房轮廓尺寸时有关机组和设备的尺寸可由给定的基本数据查找或查阅有关的工具书。 2．绘出蜗壳与尾水管单线图，拟定转轮流道、座环等尺寸； 3．选择厂房起重设备； 4．进行厂区布置； 厂区布置可在地形图上绘出，要求至少拟定两个方案进行比较后，确定一个方案。 5．进行厂房布置； 厂房布置的具体内容包括主、副厂房的布置和对厂房结构布置的考虑，说明如下： ①在布置主、副厂房的同时，对厂房的结构布置一定要有考虑，包括： a．主厂房的分缝 b．一、二期混凝土的划分 c．止水的设置 d．下部块体结构的布置，包括机墩、蜗壳混凝土、尾水管的结构型式、尾水闸墩、上下游墙等的结构布置，在下部块体中要设哪些工作孔道，在什么位置等。
填空题 1、水电站进水口的类型包括无压进水口和有压进水口，其中无压进水口包括：表面式进水口和底部拦污栅式进水口，有压进水口包括：坝式进水口，岸式进水口、塔式进水口。 2、压力管道的水力计算包括：水头损失计算, 水锤计算。压力管道的供水方式有：单元供水, 分组供水, 联合供水。 3、岔管布置方式有：卜形布置、对称Y形布置、三岔形布置。对于明钢岔管按其所用的加强方式，其结构型式有：内加强月牙肋岔管, 三梁岔管, 贴边岔管, 球形岔管, 无梁岔管, 隔壁岔管。 4、厂区枢纽布置中所组成的综合体包括：主厂房, 副厂房，引水道,尾水道,主变压器场, 高压开关站, 交通道路及行政生活区。 5、地下埋管的施工程序包括：开挖，钢衬安装，混凝土回填，灌浆。 6、水电站的五大类型包括有：坝式水电站，引水式水电站，混合式水电站，抽水蓄能电站，潮汐电站。 7、压力管道的特点有：坡度陡、承受最大水头且受水锤动水压力、靠近厂房。 8、明钢管引近厂房的方式有：正向引近, 纵向引近, 斜向引近。 9、地下埋管的灌浆分为：回填灌浆，接缝灌浆，固结灌浆。 10、水电站包括枢纽建筑物和发电建筑物，枢纽建筑物包括：挡水建筑物，泄水泄沙建筑物，过坝建筑物，发电建筑物包括引水建筑物和发电厂房及其附属建筑物。 11、地面式厂房分为河床式、坝后式、坝内式、岸边式。 12、压力管道常用的阀门类型有闸阀、蝴蝶阀、球阀。 13、调压室的类型有简单圆筒式、阻抗式、双室式、溢流式、差动式、气垫式。 14、调压室水位波动计算的方法有解析法、列表法、图解法、电算法。 15、尾水管的主要型式有直锥形、弯锥形、弯曲形。 16、动力渠道分为自动调节渠道和非自动调节渠道。 17、明钢管用镇墩和支墩支承，镇墩分为：封闭式、开敞式。支墩分为：滑动式支墩、滚动式支墩、摇摆式支墩。 19、混凝土坝体压力管道按布置方式分为坝内埋管、坝上游面管道和坝下游面管道。坝内埋管布置方式有斜式、平式、竖井式。 20、作用在明钢管上的力按作用方向分为轴向力、法向力、径向力。
目录 摘要 (3) 第一章工程概况及基本资料 (4) 第二章厂区枢纽平面布置 (5) 第三章主厂房设计 主厂房的平面设计 (6) 主厂房的平面布置 (6) 主厂房立面设计 (6) 主厂房剖面 (6) 第四章副厂房设计 副厂房的布置设计 (8) 副厂房长度和度 (8) 第五章交通设计 (8) 附录一参考资料 (9)
摘要： 随着仁怀白酒产业的不断壮大，电力供应已经跟不上企业日愈增长的需要。需要大量的电能延续仁怀的持续高速发展。修建火电厂，对坏境影响大，且仁怀境内煤炭资源少；仁怀位于赤水河中游，水能资源丰富，且水电站对环境的影响相对较小，特在仁怀境内五马河上修筑水电站。 水电站厂房是水电站主要建筑物之一，是将水能转化为电能的综合场所，厂房中安装水轮机、水轮发电机和各种辅助设备。通过能量转换，水轮发电机发出电能，经变压器、开关站到呢个输入电网，送往用户。所以说，水电站厂房是水（水工）、机（机械）、电（电气）的综合体，又是运行人员进行生产活动的场所，其任务是满足主、辅设备及其联络的线、缆和管道布置的要求与安装、运行、维护的需要，保证发电质量；为运行人员创造良好的工作条件；以美观的建筑物造型协调与美化自然环境。 水电站厂房的布置设计包括平面布置、剖面设计、立面设计三个部分。本次布置设计是针对五马河第五级电站，属于小型电站。设计中，根据当地的工程概况和基本资料，进行了水电站厂区枢纽的合理布置；确定出了厂房的各项主要高程和主要尺寸；对主厂房进行了剖面设计、平面设计及立面设计；并且绘制出沿机组中心线的主副厂房横剖面图、主机间和安装间以及副厂房的综合平面图、下游立面图、厂区枢纽布置简图。
. . 水电站课程设计 ——水轮机选型设计说明书 学校： 专业： 班级： ： 学号： 指导老师：
第一节基本资料 (3) 第二节机组台数与单机容量的选择 (4) 第三节水轮机型号、装置方式、转轮直径、转速、及吸出高度与安装高程的确定 (5) 第四节水轮机运转特性曲线的绘制 (11) 第五节蜗壳设计 (13) 第六节尾水管设计 (16) 第七节发电机选择 (18) 第八节调速设备的选择 (19) 参考资料 (20)
第一节基本资料 一、水轮机选型设计的基本内容 水轮机选型设计包括以下基本内容： （1）根据水能规划推荐的电站总容量确定机组的台数和单机容量； （2）选择水轮机的型号及装置方式； （3）确定水轮机的轮转直径、额定出力、同步转速、安装高程等基本参数； （4）绘制水轮机的运转特性曲线； （5）确定蜗壳、尾水管的型式及它们的主要尺寸，以及估算水轮机的重量和价格；（6）选择调速设备； （7）结合水电站运行方式和水轮机的技术标准，拟定设备订购技术条件。 二、基本设计资料 某梯级开发电站，电站的主要任务是发电，并结合水库特性、地区要求可发挥水产养殖等综合效益。电站建成后投入东北主网，担任系统调峰、调相及少量的事故备用容量，同时兼向周边地区供电。该电站水库库容小不担任下游防洪任务。经比较分析，该电站坝型采用混凝土重力坝，厂房型式为河床式。经水工模型试验，采用消力戽消能型式。 经水能分析，该电站有关动能指标为： 水库调节性能日调节 保证出力 4万kw 装机容量 16万kw 多年平均发电量 44350 kwh 最大工作水头 39.0 m 加权平均水头 37.0 m 设计水头 37.0 m 最小工作水头 35.0 m 平均尾水位 202.0 m 设计尾水位 200.5 m 发电机效率 98.0%
水电站建筑物,有压引水水力计算
《水电站建筑物》课程设计有压引水系统水力计算 设 计 计 算 书 姓名 专业 学号 指导教师 时间
目录 第一部分设计课题 (3) 1.设计内容 (3) 2.设计目的 (3) 第二部分设计资料及要求 (4) 1.设计资料 (4) 2.设计要求 (5) 第三部分调压井稳定断面计算 (6) 1.引水系统水头损失 (6) 2.引水道有效断面 (8) 3.稳定断面计算 (8) 第四部分调压井水位波动计算 (10) 1.最高涌波水位 (10) 2.最低涌波水位 (13) 第五部分调节保证计算 (15) 1.水锤计算 (15) 2.转速相对升高值 (19) 第六部分附录 (21) 1.附图 (21) 2.参考文献 (21)
第一部分设计课题 1.1 课程设计内容 对某水电站有压引水系统水力计算 1.2 课程设计目的 通过课程设计进一步巩固所学的理论知识，使理论与工程实际紧密结合。提高学生分析问题和解决实际问题的能力，计算能力和绘图能力。
第二部分 设计资料及要求 2.1 设计资料 某电站是MT 河梯级电站的第四级。坝址以上控制流域面积23622Km ，多年平均流量44.9s m /3，由于河流坡降较大，电站采用跨河修建基础拱桥，在桥上再建双曲拱坝的形式，坝高(包括基础拱桥)54.8m 。水库为日调节，校核洪水位1097.35m ，相应尾水位1041.32m ；正常蓄水位1092.0m ，相应尾水位1028.5m ；死水位1082.0m ，最低尾水位1026.6m 。总库容m H m p 58,1070734=?，m H m H 4.53,4.65,min max ==。装机容量kw 4105.13??，保证出力kw 41007.1?，多年平均发电量h kw .1061.18?。 该电站引水系统由进水口、隧洞、调压井及压力管道四部分组成，电站平面布置及纵断面图如图所示（指导书图1，图2） 隧洞断面采用直径为5.5 m 的圆形，隧洞末端设一锥形管段，直径由5.5 m 渐变至5 .0m ，锥管段长5.0m ，下接压力钢管。隧洞底坡取0.005,全长500.3m ，其中进水口部分长25.7m,进口转弯段长25.595m, 锥管段长为5 m 。 水轮机型号为HL211—LJ —225，阀门从全开到全关的时间为7s ，其中有效关闭时间s T s 68.4=。机组额定转速m in /3.2140r n =，飞轮力矩22.10124m KN GD =。蜗壳长度s m L m L /66.165V .40.202==蜗蜗蜗，，尾水管长度s m L m L /697.3V .16.22 ==尾尾尾，。转轮出口直径 m m 94.1H 2.44D s 2-==，。经核算，当上游为正常蓄水位，下游为正常尾水位，三台机满发电，糙率n 取平均值，则通过水轮机的流量为96.9s m /3，当上游为死水位，下游为正常尾水位，三台机满发，饮水道糙率区最小值，压力管道糙率取最大值，则通过水轮机的流量为102s m /3。当上游为校核洪水位,下游为相应尾水位，电站丢弃两台机时，若丢荷幅度为30000—0KW,则流量为63.6—0s m /3；丢荷幅度为45000—15000KW,则流量变幅为96.5—31.0s m /3。当上游为死水位，下游为正常尾水位时，若增荷幅度为30000—45000KW,则 流量变化为68.5—102.5s m /3；若丢荷幅度为30000—0KW,则 流量变化为67.5—0s m /3。 采用联合供水方式，两个卜形分岔管布置，主管直径5m ，支管直径3.4m,分岔角、2729?。从调压井中心至蝴蝶阀中心，全长
《水电站》课程设计水轮机的选型设计 专业：XXX 班级: XX 姓名：XXX 学号：XXX 指导教师：XXX
【摘要】 本说明书共七个章节，主要介绍了大江水电站水轮机选型，水轮机运转综合特性曲线的绘制，蜗壳、尾水管的设计方案和工作原理以及调速设备和油压装置的选择。主要内容包括水电站水轮机、排水装置、油压装置所满足的设计方案及控制要求和设计所需求的相关辅助图和设计图。系统的阐明了水电站相关应用设备和辅助设备的设计方案的步骤和图形绘制的方法。 【关键词】 水轮机、综合运转特性曲线图、蜗壳、尾水管、调速器、油压装置。
【Abstract】 Curriculum project of hydro station is a important course and practical process in curriculum provision of water-power engineering major . There are more contents and specialized knowledge in the curriculum project , which make students not to adapt themselves quickly to complete the design . In this paper , characteristic of the curriculum project is analyzed , causes of in adaptation to the curriculum project in students are found , rational guarding method are proposed , and a example of applying the guarding method is given . The results show that using provided method to guard student design is a good method, when teaching mode and time chart are given , students are guarded from mode of thinking and methodology , and design step are discussed and given . After the curriculum project of hydro station, the capability of students to solve practical engineering problems is improved , and the confidence to engage in design is strengthened . 【Keyword】 Curriculum project of hydro station; guarding method ; mode of thinking ; methodology; design step.
第0章绪论 1、水利工程：指对自然界的地表水和地下水进行控制和调配，以达到除害兴利目的而修建的工程。 水利工程的根本任务是：除水害兴水利。 2、水工建筑物：为了达到防洪、灌溉、发电、供水等目的，需要修建各种不同类型的水工建筑物，用来 控制和支配水流。这些建筑物统称为水工建筑物。 3、水利枢纽：集中建造的几种水工建筑物配合使用，形成一个有机的综合体，称为水利枢纽。 水利枢纽分为蓄水枢纽（水库）和取水枢纽。其中水库枢纽包括挡水、泄水、输水（或引水）三类建筑物，称为水库三大件。 4、水工建筑物的分类： 挡水建筑物：用以拦截江河，形成水库或壅高水位。如拦河坝、拦河闸。 泄水建筑物：用以宣泄多余水量，排放泥沙和冰凌，或为人防、检修而放空水库等，以保证坝和其他建筑物的安全。如溢流坝、溢洪道、隧洞。 输水建筑物：为灌溉、发电和供水的需要，从上游向下游输水用的建筑物。如：引水隧洞、渠道、渡槽、倒虹吸等。 取（进）水建筑物：是输水建筑物的首部建筑物，如引水隧洞的进口段、进水闸等。 整治建筑物 专门建筑物 5、水工建筑物的特点：（1）工作条件的复杂性；（2）设计选型的独特性； （3）施工建造的艰巨性；（4）工程效益的显著性；（5）环境影响的多面性；（6）失事后果的严重性； 6、分等分级的目的：为使工程的安全可靠性与其造价的经济合理性恰当地统一起来，水利枢纽及其组成 的建筑物要进行分等分级。 水利枢纽按其规模、效益和在国民经济中的重要性分为五等。 水工建筑物按其所属枢纽工程的等别及其在工程中的作用和重要性分为五级。
第一章重力坝 1、重力坝的工作原理：在水压力及其他荷载的作用下，主要依靠坝体自身重量产生的抗滑力来满足稳定 的要求。其基本剖面为上游面近于垂直的三角形剖面。 2、重力坝的特点： （1）泄洪和施工导流比较容易解决；（2）安全可靠，结构简单，施工技术比较容易解决； （3）对地形、地质条件适应性强；（4）受扬压力影响较大；（5）温度控制要求严格。 3、重力坝的类型：其结构形式为：实体重力坝、空腹重力坝、宽缝重力坝。 宽缝重力坝是将相邻坝段间的横缝部分地拓宽的重力坝。 在实体重力坝坝底沿坝轴线方向设置大尺寸的空腔，即为空腹重力坝。 碾压砼重力坝是用水泥含量比较低的超干硬性砼经碾压而成的砼坝。 4、扬压力是由上、下游水位差产生的渗透水压力和下游水深产生的浮托力两部分组成。 波浪要素：波浪高度、波浪长度、波浪中心线超出静水面的高度。 5、基本烈度：是指该地区今后50年期限内，可能遭遇超越概率P50为0.10的地震烈度。 6、重力坝抗滑稳定分析： 目的是核算坝体沿坝基面或沿地基深层软弱结构面抗滑稳定的安全性能。 应按抗剪强度公式和抗剪断强度公式计算坝基面的抗滑稳定安全系数。 7、提高坝体抗滑稳定性的工程措施 （1）利用水重。（2）将坝基面开挖成倾向上游的斜面，借以增加抗滑力，提高稳定性。 （3）设置齿增。（4）抽水措施。（5）加固地基。（6）横缝溉浆。（7）预应力锚固措施。 8、应力分析的目的：检验大坝在施工期间和运用期是否满足强度要求；根据应力分布情况进行坝体砼标 号分区；为研究坝体某些部位应力集中和配筋等提供依据。分析方法：材料力学法 9、重力坝消能形式及适用条件： 挑流消能适用于基岩比较坚固的高坝或中坝。 底流消能适用于中、低坝或基岩较软弱的河道。 面流消能适用于水头较小的中、低坝，要求下游水位稳定，尾水较深，河道顺直，河床和河岸在一定范围内有较高抗冲能力，可排漂和排冰。 10、坝体混凝土分区的目的：为了满足坝体各部位的不同要求，节省水泥用量及工程费用，把安全与经济 统一起来，通常将坝体混凝土按不同工作条件进行分区，选用不同的强度等级和性能指标。一般可分为6个区。 11、坝体分缝的目的：由于地基不均匀沉降和温度变化、施工时期的温度应力以及施工浇筑能力等原因， 一般要对坝体进行分缝。按其作用可把缝分为沉降缝、伸缩缝、工作缝；按其位置分为横缝、纵缝及水平缝。 12、重力坝地基处理主要包含：防渗、提高基岩强度。 固结灌浆：在重力坝中采用浅孔低压灌注水泥浆的方法对地基进行加固处理，称为固结灌浆。 固结灌浆的目的是提高基岩的整体性和强度，降低地基的透水性。 帷幕灌浆：目的是降低坝底渗透压力，防止坝基内产生机械或化学管涌，减少坝基和绕坝渗透流量。
1．课程设计目的 水电站厂房课程设计是《水电站》课程的重要教学环节之一，通过水电站厂房设计可以进一步巩固和加深厂房部分的理论知识，培养学生运用理论知识解决实际问题的能力，提高学生制图和使用技术资料的能力。为今后从事水电站厂房设计打下基础。 2．课程设计题目描述和要求 2.1工程基本概况 本电站是一座引水式径流开发的水电站。 拦河坝的坝型为5.5米高的砌石滚水坝，在河流右岸开挖一条356米长的引水渠道，获得平均静水头57.0米，最小水头50m，最大水头65m。电站设计引用流量7.2立方米每秒，渠道采用梯形断面，边坡为1：1，底宽3.5米，水深1.8米，纵坡1：2500，糙率0.275，渠流速按0.755米每秒设计，渠道超高0.5米。在渠末建一压力前池，按地形和地质条件，将前池布置成略呈曲线形。池底纵坡为1：10。通过计算得压力前池有效容积约320立方米。大约可以满足一台机组启动运行三分钟以上，压力前池设有工作闸门、拦污栅、沉砂池和溢水堰等。 本电站采用两根直径1.2米的主压力钢管，钢管由压力前池引出直至下镇墩各长约110米，在厂房前的下镇墩经分叉引入四台机组，支管直径经计算采用直径0.9米。钢管露天敷设，支墩采用混凝土支墩。支承包角120度，电站厂房采用地面式厂房。 2.2设计条件及数据 1.厂区地形和地质条件： 水电站厂址及附近经地质工作后，认为山坡坡度约30度左右，下部较缓。沿山坡为坡积粘土和崩积滚石覆盖，厚度约1.5米。并夹有风化未透的碎块石，山脚可能较厚，估计深度约2～2.5米。以下为强风化和半风化石英班岩，厂房基础开挖至设计高程可能有弱风化岩石，作为小型水电站的厂址地质条件还是可以的。 2.水电站尾水位： 厂址一般水位12.0米。 厂址调查洪水痕迹水位18.42米。 3.对外交通： 厂房主要对外交通道为河流右岸的简易公路，然后进入国家主要交通道。4.地震烈度： 本地区地震烈度为六度，故设计时不考虑地震影响。 2.3课程设计成果要求
四.分析题（8+12=20分） 1.指出图1所示的：重力坝整体、土坝坝坡滑移体受水平地震影响时，地震惯性力的不利组合方向。（2+2+2+2）分 （滑移体 ） （滑移体）（完建期） 挡水期） 图1 2 水力学法计算均质土坝单宽渗流量，其基本公式为：ω??=J k q 。说出式中各参数的意义。（2+2+2）分；根据图2中所示参数，写出J 、ω的具体表达式。（3+3）分 图2 三. 简答题（4×7=28） 1.写出图1所示重力坝水平地震惯性力大小和不利组合方向。
图 1 2.绘出图2所示重力坝上、下游地震动水压力的分布图形，并表明指向。 图 2 3.写出图3所示土石坝中A点孔隙压力的大小，并在图中表示出其方向。 图 3 4.写出图4所示土坝坝坡滑移体上惯性力的大小，并在图中表示出其方向。 挡水期） 坍滑体 图 4 三. 简答题（24分，解题所需变量，要求标示在相应图中）
1.绘出图1所示坝体中A、B两点的主应力单元体、其上主应力方向及其中一个主应力的大小。（2+2+2分） 图 1 2.确定图2所示溢流坝的定型设计水头Hs，并确定其相应最大负压水头值和最大流量系数与设计流量系数的比值。（2+2+2分） 校核水位） 图 2 3.对于图3所示河岸溢洪道，确定其定型设计水头Hs及上下游堰高P1和P2。（2+2+2分） 校核水位） 图 3 4.指出图4中所示水闸中地下轮廓线起讫点的位置，并判断该闸基土的岩性（是黏性土还是砂性土）。（2+2+2分）
图 4 四.看图分析简答题（30分） 1.对如图1所示的重力坝，分别绘出施工完期（坝前无水）和蓄水期坝底AB面上垂直正应力σy的分布图，并表明最大、最小应力的位置。（3+3=6分） 图 1 图1 重力坝剖面 2.图2所示土石坝为黏土心墙防渗、砂砾石坝身、黏性土地基。分别指出图中1、2、3、4所指的部位可能发生的渗透变形的形式（提示：流土、管涌、接触冲刷、接触流土）。（2+2+2+2=8分） 图2 土石坝剖面
《水电站建筑物》课程设计BL电站计算说明书 姓名: 学号: 指导教师: 年月日
一、基本资料 1．1工程概况 根据某市供水和灌溉的需求，于X河的Y河口坝址修建BL水电站。该电站水库控制流域面积2085km2，坝址处多年平均径流量7.21×108m3。 水库属大(2)型，工程等别为Ⅱ等，主要建筑物为2级，次要建筑物为3级。采用混合坝型，拟建一座坝后式水电站。电站尾水泄入灌溉渠道，结合工农业用水进行发电。 水电站厂房按3级建筑物设计，厂房经右岸坝下公路对外联系。 1．2设计的目的与任务 目的：通过本次课程设计，使学生将所学水电站基本知识加以系统化，能够运用基本理论知识解决实际工程问题，使学生在分析问题、理论计算、制图、编写说明书与计算书等方面得到锻炼，初步掌握水电站的设计步骤、方法、基本理论，为参加工作打下基础。 任务：进行水轮机选型与厂房布置设计。 1．3BL电站设计资料 气象资料： 该地区多年平均气温9.3℃，最低气温－35.8℃。最大风速北风21m/s。最大冰厚0.37m。地面冻结深度一般在1.1m左右。 水文资料： (1)水库特征水位与溢洪道泄量特征： （2 电站尾水渠出口即为灌溉渠道的渠首，渠底高程40.35m，渠顶高程45.90m，渠
道设计流量48.0m 3/s 。渠道加大流量53.0m 3/s 。 电站尾水渠水位流量关系表(Z ~Q )： (3)厂房地质资料 水库坝址系由变质岩、沙岩、熔岩及花岗岩类组成，坝址有一组北北西向断层，在厂房范围内有一小断层通过。 本地区地震基本烈度为Ⅶ度。厂房设计烈度为7度。 (4)水轮机选型的基本资料： 经水能计算，最终确定： １．电站最大水头H max ＝27.8m ； ２．加权平均水头H a ＝22.1m ； ３．设计水头H r ＝21.3m ； ４．电站正常运转时的最小水头H min ＝14.0m 。 ５．水电站总装机容量N f ＝6400kW ，考虑水电站运行及用水量变化规律，经方案比较，决定选用两台机组。发电机效率ηf ＝0.91。 二、 水轮机的选型 本水电站的最大水头H max =27.8m ，正常运转时最小水头H min =14.0m ，加权平均水头H a =22.1m ，设计水头H r =21.3m 。水电站总装机容量N f =6400kW ，设计装机台数2台，单机容量N y1=3200kW 。 2.1水轮机型号选择 根据该水电站的水头变化范围14.0~27.8m ，查《水电站（第三版）》，河海大学，刘启钊主编P 73表3-4水轮机系列型谱中查出合适的机型有HL240、HL310。选择HL240。 2.2 转轮直径的计算 转轮直径D 1按下式计算： m H H Q N D r 63.1%6.893.213.2140.181.93200 81.9r '1r 1=????= =η （2-1） 式中 N r ——水轮机的额定出力，3200kW ； H r ——水轮机的设计水头，21.3m ； '1Q ——原型水轮机单位流量，初步假定s /40.13'1'1m Q Q M ==； η ——与'1Q 相应的原型效率，假设为89.6%。 根据计算结果，D 1=1.63m ，应选择与之相近且偏大的轮转标称直径，但D 1=1.8m 相差太大，可近似取为D 1=1.6m 。
水利工程施工复习题 （课程代码252265） 一、名词解释 1、围堰：导流工程中，用来围护施工基坑，保证水工建筑物能在干地施工的临时挡水建筑物。 2、截流：在水利施工导流中，截断原河床水流，把河水引向导流泄水建筑物以向下排泄，为在河床中全面开展主体建筑物的施工提供干地的场地的工作。 3、立堵法截流：是将截流材料从龙口一端向另一端或从两端向中间抛投进占逐渐束窄龙口，直至全部拦断河流。 4、截流平堵法：先在龙口架设浮桥或栈桥，用自卸汽车在龙口范围内全线从浮桥或栈桥上均匀地抛填截流材料，直到戗堤高出水面为止。 5、爆破：就是利用炸药爆炸时释放的能量对爆炸点周围的岩石、混凝土或土等介质进行破碎、抛掷或压缩，达到预定的开挖、填筑或处理等工程目的的技术。 6、爆破漏斗：当爆破在有临空面的半无限介质表面附近进行时，若药包的爆破作用具有使部分破碎介质具有抛向临空面的能量时，往往形成一个倒立圆锥形的爆破坑，形如漏斗。 7、岩基灌浆：将某种具有流动性和胶凝性的浆液，按一定的配比要求，通过钻孔用灌浆设备压入岩层的空隙中，经过硬化胶结以后，形成结石，以达到改善基岩物理力学性能的目的。 8、岩基锚固：将经过加工制作的锚束，放入预先钻好的锚孔中，将锚固段用胶凝材料或其他方式锚固在孔的底部，待其锚固段固结生根后，再对锚束施加预应力，最后将锚束锁定到基头上，用预应力锚束对岩基施加主动预应力而达到加固岩基。 9、防渗墙：是修建在挡水建筑物和透水地层中防止渗透的地下连续墙。 二填空题 1．施工导流的基本方法大体上可以分为__________和___________两类。(分段围堰 法全段围堰法) 2．围堰按与水流方向的相对位置，可以分为_________和_________。(横向围堰纵向围堰) 3．导流时段的划分与_________、_________、_________与_________等相关。(河流的水文特征水工建筑物的布置何形式导流方式施工进度) 4．截流的施工过程包括________、_________、_________与_________等有关。(戗堤的进占龙口范围的加固合龙闭气)