1、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，再将旋转机械能转变为电能。2水头和流量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就集中落差形成水头的措施而言，水能资源的开发方式可分为坝式、引水式和混合式三种基本方式，此外，还有开发利用海洋潮汐水能的潮汐开发方式。4坝式水电站较常采用的是河床式水电站和坝后式水电站。5引水式水电站据引水建筑物的不同又可分为无压引水式水电站和有压引水式水电站两种类型。6根据水能开发方式的不同，水电站有坝式水电站、引水式水电站、混合式水电站、潮汐水电站和抽水蓄能电站种类型。7水电站枢纽的组
2、成建筑物有：挡水建筑物、泄水建筑物和进水建筑物、输水建筑物、平水建筑物、厂房枢纽建筑物六种。8我国具有丰富的水能资源，理论蕴藏量为 6.94 亿 kW ，技术开发量为 5.42 亿 kW 。二、简答题1水力发电的特点是什么？水力发电供应电能区别于其他能源，具有以下特点：1.水能的再生；2.水资源可综合利用；3.水能的调节；4.水力发电的可逆性；5.机组工作的灵活性；6.水力发电生产成本低、效率高；7.有利于改善生态环境。2水能资源的开发方式有哪些？就集中落差形成水头的措施而言，水能资源的开发方式可分为坝式、引水式和混合式三种基本方式，此外，还有开发利用海洋潮汐水能的潮汐开发方式。3我国水能资源
3、的特点？从我国水能资源蕴藏分布及开发利用的现状来看，我国水能资源具有以下特点：（一）蕴藏丰富，分布不均（二）开发率低，发展迅速（三）前景宏伟4水电站有哪些基本类型？各类水电站的组成建筑物有哪些？这些建筑物的主要功能是什么？根据水能开发方式的不同，水电站有不同的类型：（一）坝式水电站：采用坝式开发修建的水电站称为坝式水电站。坝式水电站按大坝和水电站厂房相对位置的不同又可分为河床式、闸墩式、坝后式、坝内式、溢流式等，在实际工程中，较常采用的坝式水电站是河床式水电站和坝后式水电站。（二）引水式水电站：在河道上游坡度较陡的河段上，不宜修建较高的拦河坝，用坡度比河道坡度缓的渠道集中水头，此外，当遇有大河
4、湾时，可通过渠道或隧洞将河湾截直获得水头，所修建的水电站称为引水式水电站。引水式水电站据引水建筑物的不同又可分为无压引水式水电站和有压引水式水电站两种类型。（三）混合式水电站：混合式水电站常建造在上游具有优良库址，适宜建库，而紧接水库以下河道坡度突然变陡，或有大河弯的河段上，水电站的水头一部分由坝集中，一部分由引水建筑物集中，因而具有坝式水电站和引水式水电站两个方面的特点。（四）潮汐水电站：潮汐水电站是利用大海涨潮和退潮时所形成的水头进行发电的。（五）抽水蓄能电站：抽水蓄能电站是装设具有抽水和发电两种功能的机组，利用电力低谷负荷期间的剩余电能向上水库抽水储蓄水能，然后在系统高峰负荷期间从上水库
5、放水发电的水电站。水电站枢纽的组成建筑物有以下几种：（一）挡水建筑物:用以截断水流，集中落差，形成水库的拦河坝、闸或河床式水电站的厂房等水工建筑物。（二）泄水建筑物：用以宣泄洪水或放空水库的建筑物。（三）进水建筑物：用来从河道或水库按发电要求引进发电流量。（四）输水建筑物：用来向水电站输送发电流量。（五）平水建筑物：在水电站负荷变化时用以平稳引水建筑物中流量和压力的变化，保证水电站调节稳定的建筑物。（六）厂房枢纽建筑物：是发电、变电、配电、送电的中心，是电能生产的中枢。第二章一、填空题1水轮机是将水能转变为旋转机械能的动力设备。根据水能转换的特征，可将水轮机分为反击式和冲击式两大类。2反击式水
6、轮机根据水流流经转轮的方式不同分为轴流式、混流式、斜流式、贯流式几种。3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：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冲击式水轮机按射流冲击转轮的方式不同可分为水斗式（切击式） 、斜击式和双击式三种。5混流式水轮机的转轮直径是指转轮叶片进口边的最大直径；轴流式水轮机的转轮直径是指转轮叶片轴线相交处的转轮室内径。6冲击式水轮机的主要过流部件有转轮、喷嘴、折流板、机壳。7水轮机的引水室有开敞式与封闭式两大类。8封闭式进水室中水流不具有自由水面，常见的有：压力槽式、罐式、蜗壳式三种。9水轮机的主要工作
7、参数有水头、流量、出力、转速、效率等。二、名词解释1HL240LJ250：表示混流式水轮机，转轮型号为 240，立轴，金属蜗壳，转轮标称直径为 250cm。22QJ30W ：表示一根主轴上有两个转轮的切击式水轮机，转轮型号为 30，卧轴，转轮标称直径为 150cm，每个转轮有 2 个喷嘴，设计射流直径为 15cm。3设计水头：水轮机发出额定出力的最小净水头。4包角 ：自蜗壳鼻端（尾端）断面为起点到蜗壳进口断面（垂直于压力管道轴线的断面）之间的夹角 e称为蜗壳的包角。5尾水管高度：自水轮机导水机构下环顶面至尾水管底板平面之间的垂直距离。6水轮机出力：指水轮机主轴输出的功率，以 N表示，单位 KW
8、。 N=9.81 QH。10*57水轮机效率：主轴输出功率 N与输入功率 sN的比值称为水轮机的效率，用 表示。三、简答题1反击式水轮机主要过流部件各有何作用？转轮是水轮机的核心部件，作用是将水能转变为旋转机械能。导水部件的主要作用是根据机组负荷变化来调节进入水轮机转轮的流量，以达到改变水轮机输出功率与外界负荷平衡之目的，并引导水流按必须的方向进入转轮，形成一定的速度矩。水轮机的引水部件由称为引水室，其功用是将水流均匀平顺轴对称地引向水轮机的导水机构，进入转轮。泄水部件尾水管的作用为：将通过水轮机的水流泄向下游；转轮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 H2；回收利用转轮出
9、口的大部分动能（ gv2552h） 。2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？金属蜗壳：由铸铁、铸钢或钢板焊成，材料强度大，但造价高，故适用于较高水头（ H40m）小流量的水电站和小型卧式机组。混凝土蜗壳一般适用于水头在 40m 以下大流量的水电站，因水头较大时，只用混凝土材料不满足强度要求，需要在混凝土中加设大量钢筋和金属衬板，则造价高，不经济。3水轮机的尾水管有哪些作用？尾水管的作用为：将通过水轮机的水流泄向下游；转轮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 H2；回收利用转轮出口的大部分动能（ gv2552h） 。4当水头 H，流量 Q
10、不同时，为什么反击式水轮机转轮的外型不相同？混流式水轮机转轮为适应不同水头和流量的要求，其形状不同，以 1D表示转轮进水口边最大直径， 2D表示出口边最大直径，进口边高度用 0b表示。高水头，流速大，流量较小，所需进水和出水断面均较小，故，所需用转轮的 0b、 2均较小；低水头，流量大，所需进水和出水断面较大，则所用转轮的 0b、2大。5蜗壳水力计算有哪些假定原则，各种计算方法的精度如何？为简化蜗壳断面设计，常采用下列两种假定；一假定蜗壳各断面的平均流速不变，即 V为常数；二假定蜗壳中水流速度矩不变，即 uVr=常数， u为水流速度的切向分速， r为计算点处水流质点与转轴的距离。这两个假定计算
11、精度均能符合工程设计要求，实际上常用的是第二个假定，第一个假定用的较少。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 ev=4m3/s，试计算蜗壳进口断面的断面半径 e。解： e= eV036= 436510=0.874m第三章一、填空题1水轮机工作过程中的能量损失主要包括水力损失、容积损失、机械损失三部分。2根据水轮机汽蚀发生的条件和部位，汽蚀可分为：叶型汽蚀、间隙汽蚀、空腔汽蚀三种主要类型。3气蚀现象产生的根本原因是水轮机中局部压力下降到该温度下水的汽化压力以下.4水轮机的总效率 包括水力效率 s、容积效率 v、机械效率j
12、，其关系是 svj。5立式水轮机的安装高程是指导叶高度中心面高程，卧式水轮机的安装高程是指水轮机主轴中心线所在水平面高程。6水轮机的吸出高度是指转轮中压力最低点（ k）到下游水面的垂直距离。二、名词解释1汽化压力：水在某一温度下开始汽化的临界压力称为该温度下的汽化压力。2汽蚀现象：由于水轮机过流流道中低压区的压力达到（或低于）该温度下水的汽化压力引起的周期性的气泡产生、破灭而破坏水轮机过流金属表面的现象称为水轮机的汽蚀现象。3水轮机安装高程：水轮机安装高程指一个基准面的高程，立轴轴流式和混轴式水轮机的安装高程指导叶高度中心面高程，卧式水轮机的安装高程是指水轮机主轴中心线所在水平面高程。4吸出高
13、度：水轮机的吸出高度是指转轮中压力最低点（ k）到下游水面的垂直距离。5气蚀系数：为了确切表达水轮机汽蚀特性，常采用动力真空的相对值来表示，此相对值称为汽蚀系数。三、问答题1汽蚀有哪些危害？汽蚀对水轮机的运行主要有下列危害：1降低低水轮机效率，减小出力。2破坏水轮机过流部件，影响机组寿命。3产生强烈的噪音和振动，恶化工作环境，从而影响水轮机的安全稳定运行。2防止和减轻汽蚀的措施一般有哪些？为防止和减轻汽蚀对水轮机的危害，需从多方面采取措施：1水轮机设计制造方面：合理设计叶片形状、数目使叶片具有平滑流线；尽可能使叶片背面压力分布均匀，减小低压区；提高加工工艺水平，减小叶片表面粗糙度；采用耐气蚀性
14、较好的材料。2、工程措施方面：合理确定水轮机安装高程；使转轮出口处压力高于汽化压力；多沙河流上设除沙措施；防止粗粒径泥沙进入水轮机造成过多压力下降。3、运行方面：避免在易于产生汽蚀的工况下运行，出现真空低压区时补气增压，及时对产生汽蚀破坏的部件进行维护。3水轮机安装高程确定的高低各有什么优缺点？水轮机安装高程确定的高，则水下开挖量小，但水轮机容易发生汽蚀；水轮机安装高程确定的低则相反。4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？1反击式水轮机安装高程确定：（1）立轴混流式水轮机： 20bHZsas（2）立轴轴流式和斜流式水轮机： 1XDHZsas（3）卧轴混流式和贯流式水轮机： 2
15、ss2冲击式水轮机： pashZmx四、计算1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 HS。解： sH= H)(90.=10.0-450/900-（0.22+0.03）*100=-15.5m第四章一、填空题1模型与原型水轮机相似，必须满足几何相似、运动相似和动力相似三个相似条件。2水轮机选型遵循的原则是：在满足水电站出力要求和与水电站工作参数相适应的条件下，应选用性能好和尺寸小的水轮机。3水轮机的综合特性曲线有主要（或转轮）综合特性曲线和运转（或运行）综合特性曲
16、线两种。4反击式水轮机主要综合特性曲线的横坐标是 1n，纵坐标是 1Q，该曲线中一般包括等效率线 = ),(1Qnf、等导叶开度线 =0a),(1Qnf、等汽蚀系数线 = 和出力限制线。5水轮机的特性曲线可分为线性特性曲线和综合特性曲线两类。二、名词解释1同轮系水轮机：满足几何相似的一系列大小不同的水轮机，称为同轮系（或同型号）水轮机。2等角工作状态：同轮系两水轮机运动相似就称此两水轮机为等角工作状态。3比转速： 45HNns；当工作水头 H=1m，发出功率 N=1kW 时，水轮机所具有的转速 称为水轮机的比转速。4单位流量： DQ21=；当水轮机转轮直径 1D=1m、水头1=Hm 时，水轮机
17、的流量称为单位流量。5单位转速： 1DHn=；当水轮机转轮直径 1D=1m、水头1=Hm 时，水轮机的转速称为单位转速。6空转开度：使水轮机达到额定转速，但不能发出有效功率时的导叶开度 xa称为空转开度。三、简答题1选择水轮机时，水轮机选型原则在主要综合特性曲线上如何体现？水轮机选择遵循的原则是：在满足水电站出力要求和与水电站参数（水头和流量）相适应的条件下，选用性能好和尺寸小的水轮机。所谓性能好，包括能量性能好和耐汽蚀性能好两个方面。能量性能好是要求水轮机的效率高，不仅水轮机最高效率高，而且在水头和负荷变化的情况下，其平均效率也高。为此应尽可能在水电站水头变化范围内选择 )(Nf=曲线变化平
18、缓的水轮机。耐汽蚀性能好，就是说所选水轮机的汽蚀系数要小，能保证机组运行稳定可靠。要使水轮机尺寸小，就应尽可能选用比转速高的水轮机，比转速高的水轮机转速高，转轮直径小。为此，在水轮机选择计算时，应采用 1n等于或稍高于最优单位转速 10n，而 1Q值则应采用型谱表中推荐使用的最大单位流量 max，以充分利用水轮机的过水能力，减小水轮机尺寸。2混流式水轮机的主要综合特性曲线上纵横坐标分别为哪些参数？有哪些曲线组成？混流式水轮机主要综合特性曲线的横坐标是 1n，纵坐标是1Q，该曲线中一般包括等效率线 = ),(1Qnf、等导叶开度线=0a),(1nf、等汽蚀系数线 = 1和 5%出力限制线。3水轮
19、机选择的内容是什么？1选择机组台数和单机容量；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及转速；4确定水轮机的最大允许吸出高度和安装高程；5绘制水轮机的运转综合特性曲线， （一般由厂家提供）6确定蜗壳和尾水管的形式及尺寸；7选择调速器及油压装置（在第五章介绍） 。4单位参数的物理意义是什么？当水轮机转轮直径 1D=1m、水头 1=Hm 时，水轮机的转速、流量、出力分别称为称为单位转速、单位流量和单位出力，统称单位参数。5原、模型水轮机之间的效率修正值是在什么前提下得出来的？在实际应用中采用的近似相似律是在假定原型与模型水轮机效率相等的条件下得出的，然而实际上原型与模型水轮机的效率是不
20、等的，其原因是：(1)原型与模型水轮机过流部件的加工精度基本相同，糙率不可能按比例加工，因此两水轮机的水力损失是不同的，原型水轮机的水力损失要比模型水轮机的水力损失小。(2)通过原型和模型水轮机的水流，其粘滞力是相等的，但其对水轮机的相对影响是不同的，对原型的影响要比对模型的应响小的多。(3)由于制造工艺原因，原型与模型水轮机转轮与固定部件的间隙基本相同，但原型水轮机的相对容积损失和相对机械损失要比模型水轮机小的多。6如何运用主要综合特性曲线确定原型水轮机的主要参数？1计算转轮直径 1D： = 2318.9pHQN（m）2计算转速 n： 1Hn（r/min）3检验水轮机实际工作范围4计算允许吸
21、出高度 s并确定安装高程四、计算1详细叙述用主要综合特性曲线进行水轮机选型计算的步骤。步骤如下：1.计算转轮直径 1D: = 2318.9pHQN（m）式中 N水轮机单机出力，kW； 设计水头，m；1Q水轮机单位流量， sm3；对混流式水轮机：取过最优单位转速的水平线与 5%出力限制线交点所对应的单位流量.1k但不应超过型谱表中的推荐值； 原型水轮机效率，取上述计算点处的模型效率 m加效率修正值 ，初步计算时可假定 =1%3%，待 1D确定后再进行效率修正计算，计算的效率修正值 应与假定值相符，否则，应重新假定 ，重新计算确定 1。计算出 后，应选取与计算值相近的标称直径，通常取偏大值。2.计
22、算转速 n： 1DHn=（r/min）计算时： 1D转轮直径，采用选定的标称直径，m；H水头，采用运行中经常出现的水头，可采用加权平均水头或设计水头，m； 1n单位转速，采用最优单位转速 10n。计算出转速后，应选取与计算值相近的同步转速。3.检验水轮机实际工作范围(1)据水轮机单机出力 N，设计水头 pH和 1D、 ，计算相应的单位流量 1Q，即2318.9 pHD=（ 444）检查计算的 1是否接近而不超过原选择计算点所对应的1Q值。若超过，说明 太小，不能满足出力要求；若比原计算点的 1小的多，说明 1偏大，不经济。(2)据最大水头 max、最小水头 minH和 1D、 ，计算相应模型水轮机的最小单位转速 i1n和最大单位转速 max1n，即 1min1 -max1HnD=；axin1n在主要综合特性曲线上绘出对应于 max1n和 in1为常数的两条直线，若这两条直线包括了主要综合特性曲线上的高效
