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水电站试题及答案
一、选择题(10分，每小题1分，在选项下画横线)
1. 地下埋管钢衬破坏大都是由于（内压较大且钢衬强度不足，外压失稳），防止破坏的有效措施是（加厚钢衬，加钢性环）
2. 混流式水轮机运转特性曲线包括（等效率线、等开度线，等吸出高度线，等气蚀系数线，等转角线、水轮机出力限制线）
3. 工作闸门的工作条件为（动水，静水）开启，（动水，静水）关闭，检修闸门的工作条件为（动水，静水）开启，（动水，静水）关闭。
4. 为减小机组转速上升率, 应(设调压室,设放空阀,减小Ts)。
5. 水电站厂房枢纽一般包括（进水口，引水道，主厂房、副厂房、变压器场、高压开关站）。
6. 反击式水轮机的组成部件有（进水部件，导水机构，喷管，转轮，泄水部件，喷嘴）
7. 地面高压管道的经济直径选择与明渠经济断面选择的原则和方法相同,但钢管要考虑(水击,结构形式,流速)。
8. 水轮机的最优工况是指（效率最高，出力最大，撞击和涡流损失最小，流量最大）。
9．水击计算中，串联管道简化应满足（管长不变，流速不变，相长不变，管径不变，动能不变）原则。
10．调压室的类型有（洞式，圆筒式，塔式 ，墙式，阻抗式，环梁柱式）等。
二、判断题(10分，每小题1分)
1、调压室底部流速对调压室的稳定有利。(T)
2、抽水蓄能电站抽水所消耗的电能多于生产的电能，因此经济上不合理。(F )
3、无压引水进水口，一般应选在河流弯曲段的凹岸。(T )
4、对低水头电站，一般可采用先快后慢的机组关闭规律，以达到降低水击的目的。(T )
5、冲击式水轮机利用了水流的动能、势能、压能。 (F )
6、管径、管厚沿程不变的管道为简单管。（F）
7、机组的中心线与厂房的中心线往往不重合。（T）
8、水击波速a与管道的支承方式无关。（T）
9、“水锤穿室”是指水击波穿过调压室进入压力管的现象。（F ）
10、水击过程、调压室水位波动及机组转速变化三者之间是相互独立、互不干扰的。（F）
三、填空(33分，每空1分)
1、水轮机的主要的特征水头有__设计水头____、__平均水头____、__最大水头__、__最小水头____。
2、有压引水式水电站由_有压进水口_、有压引水道_、_调压室_、__压力管道、厂房等几部分组成；而无压引水式水电站由无压进水口_、__无压引水道_、压力前池、_压力管道_、_厂房等组成。
3、水电站的有压进水口类型有 塔式、洞式_、_坝式、_墙式_。
4、水电站的引水渠道称为_动力渠道，分_自动调节 渠道和_非自动调节_渠道。
5、压力钢管的供水方式有___单元供水、_分组供水_、_联合供水_三种，其中地下埋管多采用___联合供水方式。6、水电站厂房水系统有供水系统和排水系统；其中供水系统包括_技术供水__、_生活供水_ 、 消防供水；排水系统包括 渗漏排水 、 检修排水 。
7、尾水管主要有 __直锥型_、_弯肘型_、_弯锥型_三种型式。
四、 简答题(30分，每小题6分)
1、水轮机是根据什么分类的？分成哪些类型？
根据水流能量转换特征分为反击式和冲击式；反击式根据水流进出转轮的方向分为混流式、轴流式、斜流式、贯流式；冲击式根据射流与转流的接触方式分为水斗式、斜击式、双击式。
2、调压室水力计算内容与目的是什么?其计算条件如何选取?
最高涌浪——确定调压室高度——上游最高水位、丢弃全部负荷，引水道糙率取可能最小值；
最低涌浪——确定高压管道进口高程——上游水位取最低水位（死水位），增加负荷或丢弃负荷第二振幅，引水道糙率取可能最大值。
稳定断面——确保水位波动稳定——游水位取最低水位（死水位），机组满负荷运行，引水道糙率取可能最小值，高压管道糙率取可能最大值
3、安装间的作用是什么?如何确定安装间面积及高程？
安装间的作用是安装检修机组时放置主要部件，其面积应满足安装检修需要，一般要满足检修一台机组时放置发电机转子、上机架（或下机架）、水轮机转轮、顶盖四大件的需要。其高程应尽量与发电机层、对外交通同高，以方便运行，并尽量高于下游洪水位。
4、简述露天式高压管道的设计步骤
初估管壁厚度；分析计算管道上所受的各种力；外压稳定稳定校核；基本断面应力分析，强度校核。
5、试述水电站厂房各层高程确定的顺序，并说明确定水轮机安装高程应考虑哪些因素？
水电站厂房各层高程确定的顺序为，首先确定水轮机的安装高程，然后向上依次确定水轮机层地板高程、发电机层地板高程、吊车轨顶高程、厂房天花板及屋顶高程，向下依次确定尾水管底板高程、开挖高程。
确定水轮机的安装高程时主要考虑了水轮机的类型、水头、安装位置的海拔高程、气蚀系数和下游尾水位等因素
五、计算题(17分)
1、（7分）某水电站采用金属蜗壳，v=6.0m/s，Q=8，座环直径Da=1.5m，包角φ0=345 °，试计算φ1=60°时金属蜗壳的断面中心距a1和外围轮廓尺寸R1。
[解答]（1）（3分）断面半径： 
（2）（2分）断面外半径：
（3）（2分）断面中心距： 
2、（10分）某水电站设计最大静水头Ｈ0＝150ｍ，采用露天式压力钢管，长度Ｌ＝500ｍ，直径D=2ｍ，水击波传播速度c＝1000ｍ／ｓ。机组全开时管道中最大流速Ｖmax＝5ｍ／ｓ，假定管道末端装有冲击式水轮机，并且阀门按直线规律关闭，由全开至全关所需的时间为4ｓ。用解析方法求解：
（1）水轮机上游200ｍ处的最大水击压力升高；
（2）设管壁允许应力[σ]=130MPa, 试确定管壁的结构厚度；
解：一. 判断水击类型（4分）
（1）直接水击与间接判别(2分)
∵2L/c=2*500/1000=1<Ts=4s,? ∴ 为间接水击
（2）第一相水击与极限水击的判别(2分)
∵τ0=1，ρ=cVmax/2gH0=1000*5/2/10/150=1.67
ρτ0=1.67>1.5 ∴为极限水击
二． 计算水击压力（4分）
（1）计算管道末端水击压力
σ=LVmax/g/H0/Ts=500*5/10/150/4=0.42
ξm=2σ/(2-σ)=0.54
?? 则管道末端水击压力△H=ξm* H0 =0.54*150=81ｍ(2分)
（2）计算水轮机上游200ｍ处的水击压力
△H =(500-200)*81/500=48.6ｍ(2分)
三． 估算管壁厚度（2分）
δ=γHD/（2[σ]φ）=9.8*(81+150)*2/2/130/0.9/1000=0.019ｍ
考虑2ｍｍ锈蚀厚度，并取偶数值，则管壁厚度为22ｍｍ