水电站复习资料.doc

第一章 绪论
1。简述水力发电的基本原理。
通过水轮机将水的势能转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能
2. 坝式水电站有哪些常用类型，它们的适用条件是怎样的？
河床式 坝后式 联合式水电站
水头不大，安装有水轮发电机组的厂房本身能承受上游水压力,成为挡水建筑物的一个组成部分，称为河床式水电站
水头较大时，机组及厂房的尺寸相对较小，厂房难于独立承受上游水压力,将厂房置于坝后，称为坝后式水电站
下游洪水位很高,厂房稳定不易保证或挡水坝需要厂房共同承受坝的荷载时，厂坝可以全部或部分联接在一起。
3.地面式厂房有哪些常用类型？
河床式厂房 坝后式厂房 坝内式厂房 岸边式厂房
第二章 进水口及引水道建筑物
1、有压进水口有哪些主要型式？有何特点？
坝式 混凝土坝的坝式水电站(闸门布置布置在坝体中）
岸式 适用进口处地址条件较好或案坡陡峻(闸门紧靠山体布置）
塔式 进口处地质条件较差或岸坡坡度平缓(闸门布置在一塔形结构中)
2、 水电站进水口应该满足哪些基本要求？ P9—P14
（1)要有必需的进水能力（2）水质符合发电要求(3）水头损失要小（4）流量可按要求控制（5)施工，安装,运行和检修方便
3、为什么要设沉沙池？其原理是怎样的？P14
原因：有害泥沙沉积在引水道中而减小其过水能力，磨损引水道壁增加其粗糙度,甚至影响衬砌强度，加速气蚀,影响水轮机寿命，引起水轮机磨损
原理：沉沙池原理是降低水流速度从而减小其挟沙能力，使泥沙在池中逐渐沉积。
4、压力前池的功用主要有哪些？
（1）平衡水压,水量（2)均匀分配流量（3）宣泄多余水量（4)拦阻污物和泥沙（5）反射水锤波，减少水锤压力
第三章 压力管道总论及明钢管
1。压力管道的功用、特点是什么？
压力管道是从水库或引水道末端的前池或调压室，将水在有压的状态下引入水轮机的输水管
特点：(1）坡度陡（2）承受水电站的最大水头，且受水锤动水压力(3)靠近厂房（4）主要荷载是内水压力
2. 压力管道的类型有几种？
明管 地下埋管 混凝土坝身管道
3. 压力管道的供水方式有哪几种？适用条件是什么？ P22
单元供水 （1)混凝土坝身管道 （2）单管流量很大或长度较短的地下埋管或明管
联合供水 广泛用于地下埋管和明管,机组数较少时，单机流量较小,引水道较长时
分组供水 广泛用于地下埋管和明管，机组数多,单机流量不大,引水道较长时
4. 明钢管线路选择的布置原则是什么?
（1）管道线路尽可能短而直 （2）良好的地址条件，使钢管支撑在坚固的地基上 （3）尽量减少管道线路的起伏波折
5。明钢管引近厂房有哪三种方式？如何区分？ P26
正向引近 多在中低水头水电站中采用
纵向引近 适应于高中水头水电站
斜向引近 介于两者之间，多用于分组供水和联合供水的水电站
6. 明钢管的支承方式通常有哪两种？分别起什么作用？ P27
镇墩 将管段的一端固定在地基上，防止位移
支墩 支撑管身，使管身可以在支墩的支座上移动
7. 简述明钢管的外压失稳现象。
钢管在管外大气压力作用下可能丧失稳定，管壁被压扁
8.在压力管道中设置加劲环有何作用?
（1）节省压力钢管的钢材，提高压力钢管管壁的抗外压能力（2）改变压力钢管的径向自振频率，消除钢管的径向振动(3)提高压力钢管的刚度 设计规范中要求压力钢管管壁厚度必须满足结构的刚度校核
9.在明钢管中设置伸缩节有何作用？
在温度升高或降低时使钢管沿轴线方向可以收缩从而消除或减少温度应力。在水轮机前闸门处的伸缩节还可以适应微量的不均匀沉陷引起的钢管角变位，同时为闸门拆装提供方便
第四章 地下埋管
1。与明管相比，地下埋管有何优缺点? P48
(1）布置灵活方便(2）利用围岩承担内水压力，减少钢衬壁厚（3）运行安全
2.地下埋管的布置应该注意什么？
埋管应尽量与岩层构造面垂直，避开地下水压力和涌水量很大而又不易采取有效排水措施的地段
3. 地下埋管的施工程序包括哪四个主要步骤？
开挖，钢衬安装，混凝土回填,灌浆
4. 地下埋管在内水压力作用下受力的基本原理是怎样的？ P50
埋管承受内压后，钢衬发生径向位移,钢衬和混凝土衬圈间的缝隙消失后，继续向混凝土衬圈传递内压，混凝土内产生环向拉应力产生径向裂缝;内压通过混凝土楔块继续向围岩传递,围岩产生向外的径向位移并形成围岩抗力,使埋管在内压下得到平衡（钢衬-—混凝土衬圈-—围岩）
5. 地下埋管钢衬有哪些主要的外压荷载？ P54
地下水压力,钢衬与混凝土之间的接缝灌浆压力，回填混凝土时流态混凝土的压力
6. 简述地下埋管钢衬在外压下失稳的特征？
随着外力的增加,先发生屈曲，变形不再发展并保持新的稳定状态，钢衬发生更多波形的屈曲，钢衬发生塑性流动而导致大变形。
7。为什么地下埋管也常需设加劲环?
（1）埋管所受外压往往很大。光面钢衬常常难于满足抗外压失稳要求
（2)用加大壁厚或提高钢材强度的办法是不经济不合理的
（3）有利于运输和施工时增加钢衬的刚性
8.防止埋管钢衬受外压失稳的主要措施有哪些？
排水廊道结合排水孔以及钢衬外围设排水措施,精心施工并作钢衬与混凝土之间的接缝灌浆，减少缝隙。
第五章 混凝土坝体压力管道
1。混凝土坝体压力管道有哪三种基本类型?有何优缺点？ P65
坝内埋管 管道全部埋在坝体内
坝上游管道 管道的大部分位于上游坝面坝体外，仅厂房前较短的一段穿过坝体
坝下游面管道 除进水口后一小段管道穿过坝体外，主要部分沿坝下游面铺设
2。坝内埋管有哪些基本的布置原则?
尽量缩短管道的长度;减少管道空腔对坝体应力的不利影响,特别要减少因管道引起的坝体内拉应力区的范围和拉应力值;还应减少管道对坝体施工的干扰并有利于管道的本身的安装、施工
3.坝内埋管所受的主要荷载有哪些？ P71
（1）内水压力（2）坝体荷载或坝体应力（3）温度变化引起的力（4)坝体渗流水压力（5）施工荷载
4。简述坝内埋管的工作原理。
P71
5. 坝内埋管结构设计的基本要求有哪些？
(1）钢衬和钢筋的应力小于钢材允许值（2）坝体混凝土不开裂，至少裂缝的规模和范围受到限制，不伸展到坝面；（3)钢衬在外压作用下不失稳
6.在坝内钢管管身设置软垫层有什么作用？
软垫层可以吸收钢管在内压作用下的径向变位而使内压只有一部分或很小部分传至坝体。
7. 混凝土坝下游面管道与坝内埋管相比，有何优缺点? P83
优点：（1）管道结构简单、受力明确；(2）施工简便，现场安装工作量小，进度快，与坝体施工干扰小。
缺点：(1）但当钢管直径和水头很大时，用钢量大，可能引起钢管材料和工艺上的技术困难。（2）敷设在下游坝面上的明钢管一旦失事,水流直冲厂房，后果严重。 适用于大型坝后式水电站
8.混凝土坝下游面管道有哪两种结构型式?有什么优缺点？
坝下游面明钢管 现场安装量小、进度快，与坝体施工干扰小.但是当钢管直径和水头很大时,会引起钢管材料和工艺上的技术难度。钢管还应具有极高的安全可靠性
坝下游面钢衬钢筋混凝土管 工程量增加，管道结构复杂，施工安装工序多。但是合理安排不会干扰坝体施工，也不会有增加额外工期。
第六章 分岔管
1.分岔管的功用是什么？有什么要求？ P89
分配水流，使水流的方向和流态有较大变化（1)水流平顺水头损失小,避免涡流和振动（2）结构合理简单，受力条件好,不产生过大的应力集中和变形(3）制作、运输、安装方便
2。岔管的布置主要有哪些形式？P89-P90
卜形布置 对称Y形布置 三岔形布置
3。明钢岔管有哪些主要的结构形式? P91-P92
三梁岔管 内加强月牙肋岔管 贴边岔管 无梁岔管 球形岔管 隔壁岔管
第七章 有压引水系统非恒定流的物理现象基本方程
1. 水轮机导叶快速关闭或开启时，会引起哪两种现象？ P101
引起机组转速的较大变化、在有压管道中出现水锤现象。
2. 水锤计算的目的是什么？ P101
决定管道内的最大内水压力,作为设计或校核压力管道、蜗壳和水轮机强度的依据；决定管道内最小内水压力,作为管线布置，防止压力管道中产生负压和校核尾水管内真空度的依据;研究水锤与机组运行的关系，如对机组转速变化的影响等。
3。 调节保证计算的目的是什么？P101
通过调节保证计算和分析，正确合理地解决导叶启闭时间、水锤压力和机组转速上升值三者之间的关系,最后选择适当的导叶启闭时间和方式，使水锤压力和转速上升值均在经济合理的允许范围内。
4. 什么是水锤波?有何特性？
水锤压力不是在阀门关死的同一瞬间就在全管道出现的,而是以“波”的形式自阀门处沿管道逐渐向上游传播，这就是水锤波。水锤波同其他弹性波一样,发生反射，反射特性决定于边界处的物理特性
5。 压力管道水锤过程与引水道－调压室系统中的水位波动现象的特点是什么？
调压室的水位波动主要是由于水体的往复运动引起,特点是振幅小、变化满、周期长。
压力管道的水位波动振幅大、变化快,往往几秒钟内消失。
第九章 水锤及调节保证计算的解析法
1.如何利用水轮机开度变化规律对水锤压力进行调节? P134
通过调速器或针阀等设备，采取比较合理的启闭规律，可以作为减小水锤压力和解决调节保证问题的措施之一
2. 复杂管道通常有哪三种类型?进行相应的水锤计算的主要思路是什么？
（1) 管壁厚度随水头增加而逐渐加厚，而直径随水头增加而逐渐减小，这种复杂管有时称为串联管(2）分岔管，在分组供水和联合供水中常遇到。无论是串联管还是分岔管，水锤波在水管特性变化外都将会发生反射和透射,使水锤现象和计算大为复杂（3）装有反击式水轮机的管道系统，应考虑蜗壳和尾水管的影响，而且其过水特性与孔口出流不一样，流量不仅与作用水头有关，而且与水轮机的机型和转速有关.
3。减小水锤压力的常用措施有哪些？ P141
(1）缩短压力管道的长度（2）延长有效的关闭时间(3）减小压力管道中的流速（4）改变调速器的调节程序（5）设置水阻器
第十章 调压室
1.调压室的功用是什么？P105
可如水库一样造成水锤波的反射，从而限制了水锤压力继续向引水道传播，使引水道基本避免了水锤压力的影响。
2. 调压室有哪些基本要求？
(1）调压室的位置应尽量靠近厂房，以缩短压力管道的长度。(2） 能较充分地反射压力管道传来的水锤波。（3） 调压室的工作必须是稳定的.在负荷变化时，引水道及调压室水体的波动应该迅速衰减，达到新的恒定状态。（4） 正常运行时,水头损失要小。（5） 工程安全可靠，施工简单方便，造价经济合理。
3. 调压室位置的选择应该注意什么？
(1）需根据压力管道的地形地质条件与厂房的位置统一考虑。（2）位置宜设在地下（3）距厂房较近，以减少水锤压力。避开不利地质条件
4. 调压室有哪些基本的布置方式？ P146
（1）上游调压室（2)下游调压室（3）上、下游双调压室系统（4）上游双调压室系统
5. 调压室有哪些基本类型？
1）简单圆筒调压室 2）阻抗式调压室 3）水室式调压室 4）溢流式调压室 5）差动式调压室 6）气垫式或半气垫式调压室
6. 调压室水位波动计算的目的和内容是什么？
目的：决定调压室的尺寸和水位波动周期及衰减程度。
内容：计算最高涌水波水位。确定调压室高程；计算最低涌水波水位，确定调压室底部和压力管道进口的高程；求得水位波动的全过程
7. 为什么要研究调压室水位波动的稳定问题？
水轮机调速器在调节过程中不是保持流量不变，而是保证出力不变。导叶将继续关闭，流量进一步减小，但出力却不断加大，水位波动就逐渐加强出现不稳定现象，所以，需要研究.
8. 调压室小波动稳定条件的基本假设有哪些？
(1)波动为无限小（2）调速器严格保持出力为常数（3)电站单独运行,机组效率不变(4）调压室与引水道直接连接
9. 为什么要设置尾水调压室?尾水调压室有何特点？
目的：减小尾水管内的水锤,限制水锤压力向尾水隧洞传播及改善机组运行条件，防止尾水管进口产生过大的负水锤以致产生真空，造成“液柱分离"，引起反水锤。
特点:当丢弃负荷时，调压室中水位首先下降，到达最低水位后在上升;增加负荷时,调压室中水位会先上升，到达最高水位后再下降.正常运行时，调压室水位高于下游尾水位，差值等于尾水隧洞内的水头损失。
10。调压室水力计算的主要内容是什么？ P159
由调压室水位波动的稳定条件．确定调压室的断面积;计算调压室最高涌波水位，从而确定调压室的顶部高程；计算调压室最低涌波水位，从而确定调压室底部和压力管道进口的高程。
第十一章 厂房总论
1.水电站厂房设计的主要任务是什么？ P164
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；保证发电的质量；为运行人员创造良好的工作条件;以美观的建筑造型协调与美化自然环境
2. 从设备布置、运行要求的空间划分的角度，水电站厂房分为哪四部分？ P164
(1）主厂房（2)副厂房（3）主变压器场(4）开关站
3.水电站厂房的水机辅助设备主要有哪些? P177
油系统设备、压缩空气系统设备、技术供水系统设备、排水系统设备
第十二章 厂房的布置设计
1。水电站厂房布置设计一般分几个阶段，各个阶段的主要任务是什么？
初步设计阶段 提出设计方案，厂房布置、选定建筑材料和结构方案，分析合理性，提出概算书及厂房各层平面、剖面、立面图和说明书等
技术设计阶段 确定厂房水工机械电气各工种间的技术问题，共同研究和协调。厂房设计设计图纸，编制技术说明书。
施工图设计阶段 满足施工要求，综合水、电、机、建各种工种相互核实校对,将情况做到整套图纸齐全统一.提交全部施工图纸，编制工程说明书、结构计算书和预算书
2. 水电站厂房布置设计需要哪些基本资料？ P180
(1）地形资料（2）工程地质和水文地质资料(3)水文资料(4)气象资料（5）水能规划资料（6）主机组和机电设备资料(7）厂房的设计标准及对厂房的特殊要求(8）建筑材料供应和交通运输情况
3。主厂房下部结构通常包括哪些部分？
（1）水轮机层（2)蜗壳层（3）尾水管层
4.水电站厂区枢纽有哪些主要建筑物组成？ P215
主厂房、副厂房、引水道（可能有调压室或前池）、尾水管、主变压器场、高压开关站、交通道路和行政及生活区建筑
1。水轮机的工作参数:工作水头,出力，效率，工作力矩，转速
2。轴流式水轮机与混流式水轮机的主要区别：
(1）混流式水轮机：水流流经转轮时,以辐向从圆周进入转轮而以轴向流出转轮
轴流式水轮机：水流流经转轮式，沿轴向进入而又依轴向流出
（2） 适用水头范围(3）叶片数目和形状（4）相应的裕兴方式（5）机组构造结构
3.现代水轮机一般是由进水设备，导水机构，转轮和出水设备所组成。水流通过进水设备——蜗壳，流经座环，经过转轮作功后再由转轮下部的出水设备——尾水管排入下游
4。导水机构的主要作用是根据机组负荷变化来调节水轮机的流量，以达到改变水轮机输出功率的目的,并引导水流按必须的方向进入转轮,形成一定的速度矩
5.水轮机效率最高的工况称为水轮机的最优工况
6.尾水管的作用:（1）汇集转轮出口的水流并引导水流排至下游(2）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（3)以动力真空的方式使水轮机回收并利用了转轮出口水流的大部分动能
7。尾水管动能恢复系数ηw：它是尾水管内所形成的动力真空值与转轮出口动能的比值
8.水流在通过水轮机时由于各处的速度和压力不同，在低压区会产生水的汽化,出现气泡,当含气泡水流到高压区时，气泡又会溃灭,气泡在溃灭过程中，由于气泡中心压力发生周期性变化,使周围的水流质点发生巨大的反复冲击，对水轮机过流金属表面产生汽蚀破坏作用的现象,称为水轮机的汽蚀(空蚀）
9.汽蚀对金属表面破坏开始时，一般首先使表面失去光泽而变暗，接着变毛糙而发展成麻点，进一步使金属表面形成十分疏松的海绵蜂窝状,深度从几毫米到几十毫米，严重时还可能将叶片穿出孔洞
10.汽蚀包括:翼型汽蚀，间隙汽蚀，空腔汽蚀,局部汽蚀
11.汽蚀系数σ确定：进行水轮机模型的汽蚀实验,得出模型的汽蚀系数，并认为模型和原型水轮机的汽蚀系数是相等的
12.将水轮机从进口到尾水管出口的水流能量利用的越充分，σ越大,水轮机的汽蚀的危险性就越大，保证良好的能量特性，尽可能的降低汽蚀系数σ值，改善汽蚀情况
13.水轮机的吸出高：从转轮叶片上压力最低点到下游面的垂直高度。降低吸出高，减小水轮机的汽蚀和振动
14.比转速：同一转轮中的水轮机,其工作水头H=1m 出力N=1KN 时所具有的转速，提高ns可减少机组尺寸，减轻机组重量和降低水电站的投资，但必须注意当提高水轮机比转速时，其汽蚀亦随之迅速增大了汽蚀系数，将会增大厂房的开挖深度或减小水轮机的寿命。
15.尾水管的类型：直锥形尾水管,弯锥形尾水管，弯肘形尾水管