中央广播电视大学人才培养模式改革与开放教育试点.docx

中央广播电视大学人才培养
模式改革与开放教育试点

水轮机水泵及辅助设备
形 成 性 考 核 册

学生姓名：
学生学号：
分校班级：

中央广播电视大学 编制

使 用 说 明
本作业册是中央广播电视大学水利水电工程专业（专科）阶段水轮机水泵及辅助设备课程形成性考核的依据，与《水轮机水泵及辅助设备教材》（主编陈德新，副主编 扬建设，中央电大出版社）配套使用。
形成性考核是课程考核的主要组成部分，是强化和调节教学过程管理，提高教学质量，反馈学习信息，提高学习者综合素质和能力的重要保证。
“水轮机水泵及辅助设备”课程是水利水电工程专业三个不同专业方向（水工，水动，农水）的共同限选课，对不同专业方向规定了不同的选学章节，使用本考核册时，所做作业应与教材使用说明中规定的章节相一致。
“水轮机水泵及辅助设备”课程的特点是综合性强，内容繁杂，学科覆盖面宽，学习本课程要抓住三个基本点：清楚基本概念，理解基本原理，掌握基本计算。本考核册根据三个基本点 ，以章单位，设计了十次作业，学生每学完一章后，应完成该章一次作业。为了便于考核和记分，各专业方向可均以第1~5次作业作为记分作业，教师对作业进行评定时，每次作业以100分计。第6~10次作业作为自测作业，供学生复习及自测时参考。
本课程的形成性考核成绩占课程总成绩的20%（终结性考试成绩占总成绩的80%，课程成绩以百分制记分，60分为及格）。

2003年5月10日

姓 名：
学 号：
得 分：
教师签名：
水轮机水泵及辅助设备
作业一

说明：本次作业对应于文字教材第1章，应按相应教学进度完成。
一、单项选择题（30分，每题6分）
1．水轮机的工作水头是（ ）。
（A）水电站上、下游水位差
（B）水轮机进口断面和出口断面单位重量水流的能量差
2．水轮机的效率是（ ）。
（A）水轮发电机出力与水流出力之比 （B）水轮机出力与水流出力之比
3．反击式水轮机是靠（ ）做功的。
（A）水流的动能 （B）水流的动能与势能
4，冲击式水轮机转轮是（ ）。
（A）整周进水的 （B）部分圆周进水的
5．喷嘴是（ ）水轮机的部件。
（A）反击式 （B）冲击式
二、填空题（30分，每题6分）
1．水电站中通过 把水能转变成旋转机械能，再通过 把旋转机械能转变成电能。
2．水轮机分为 和 两大类。
3．轴流式水轮机分为 和 两种。
4．水轮机主轴的布置形式有 和 两种。
5．冲击式水轮机有 、 和 三种。
三、计算题（40分，每题20分）
1．某水轮机的水头为18.6m，流量为1130m3/s，水轮机的出力为180MW，若发电机效率，求水轮机的效率和机组的出力。

2．某水轮机蜗壳进口压力表的读数为，压力表中心高程为887m，压力表所在钢管内径D = 6.0m，电站下游水位为884m，水轮机流量Q = 290 m3/s，若水轮机的效率，求水轮机的工作水头与出力。
＊解题指导：参考教材第1章例1－2，注意压力与水头的换算关系。
姓 名：
学 号：
得 分：
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水轮机水泵及辅助设备
作业二

说明：本次作业对应于文字教材第2章，应按相应教学进度完成。
一、单项选择题（20分，每题4分）
1．水轮机中水流的绝对速度在轴面上的投影是（ ）。
（A）轴向分量 （B）轴面分量
2．水轮机中水流的轴面分量与相对速度的轴面分量（ ）。
（A）相等 （B）不相等
3．水轮机输出有效功率的必要条件是（ ）。
（A）进口环量必须大于0 （B）进口环量必须大于出口环量
4．无撞击进口是指水流的（ ）与叶片进口骨线的切线方向一致。
（A）绝对速度 （B）相对速度
5．法向出口是指（ ）。
（A）出口水流的绝对速度是轴向的
（B）出口水流的绝对速度与圆周方向垂直
二、填空题（20分，每题4分）
1．水轮机转轮中的水流运动是 和 的合成。
2．水轮机轴面上所观察到的水流速度分量是 和 。
3．转轮中水流质点的绝对速度可分解为 和 。
4．绘制转轮进口速度三角形需 、 和 三个参数。
5．绘制转轮进口速度三角形需 、 和 三个参数。
三、简答题（30分，每题10分）
1． 水轮机基本方程式的物理意义是什么？

2． 什么是水轮机的最优工况？

3． 偏离最优工况时水轮机效率下降的原因是什么？

四、计算题（30分，每题15分）
1．某混流式水轮机的参数为：，，，H = 256m，n = 1000r/min，若水轮机的水力效率，试按法向出口条件计算进口速度三角形的参数与，并绘出进口速度三角形。
＊解题指导：参考例2－5
（1）法向出口条件下水轮机的基本方程式为：，由此得，由此式可求。
（2）的水轮机属低比转速水轮机，转轮进口断面面积，在给出流量Q时，可求出。
（3）由与三个参数可绘出进口速度三角形。

2．某轴流式水轮机的参数为：，，，，假定水力效率，在圆柱面上，按无撞击进口与法向出口条件计算转轮进、出口速度三角形参数，并绘出进、出口速度三角形。
＊解题指导：参考例2－2与计算题1的解题指导。

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得 分：
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水轮机水泵及辅助设备
作业三

说明：本次作业对应于文字教材第3章，应按相应教学进度完成。
一、单项选择题（30分，每题6分）
1．水轮机的空化系数是水轮机（ ）的相对值。
（A）动态真空 （B）静态真空
2．水轮机的空化系数与水轮机的（ ）有关。
（A）安装高程 （B）工况
3．尾水管补气的主要目的是（ ）。
（A）消除和减轻尾水管的空腔空化 （B）消除和减轻转轮叶片的空化
4．空蚀发生时过流表面的损坏特征是（ ）。
（A）表面组织呈蜂窝状 （B）表面组织呈沟槽状
5．防止翼型空化的条件是（ ）。
（A）实际吸出高度大于允许吸出高度 （B）实际吸出高度小于允许吸出高度
二、说明下列术语（30分，每题6分）
1．空化

2．空蚀

3．翼型空化

4．吸出高度

5．空化核

三、计算题（40分，每题20分）
1．某电站安装ZZ560－LH－330水轮机，设计水头，水轮机的空化系数（不用修正），电站海拔高程，求此水头下水轮机的允许吸出高度。

2．已知某电站安装的水轮机为HL200－LJ－550，在某工况下模型空化系数，水轮机工作水头，导叶高度，水轮机安装高程，尾水位,取安全系数，试判断此工况下水轮机是否产生翼型空化。
＊解题指导：参考第3章例3－2
根据水轮机安装高程与尾水位求出水轮机的吸出高度，再根据装置空化系数求出对应的，并求出水轮机的原型空化系数，最后二者相比，判断空化是否发生。

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水轮机水泵及辅助设备
作业四

说明：本次作业对应于文字教材第4章，应按相应教学进度完成。
一、填空题（20分，每题4分）
1．水轮机相似应符合的条件为 、 和 。
2．水轮机工况相似的判据是 和 分别相等。
3．水轮机的比转速越高，其空化系数越 。
4．轴流转浆式水轮机的效率修正值与 有关。
5．水轮机的比转速越高，其应用水头越 。
6．水轮机比转速的常用单位制是 和 。
二、判断题（对：√，错：×）（20分，每题4分）
1．只有几何相似的水轮机才有可能工况相似。（ ）
2．效率相等的水轮机工况一定是相似工况。（ ）
3．水轮机的比转速相等时，其工况一定相似。（ ）
4．水轮机的和分别相等时，其比转速一定相等。（ ）
5．同一水轮机在工况相似条件下，其转速与水头成正比。（ ）
6．同一水轮机在工况相似条件下，其流量与水头成正比。（ ）
三、简答题（30分，每题10分）
1．什么是水轮机的几何相似与运动相似？

2．分别写出水轮机单位参数和的一次近似式与二次近似式。

3．相似换算时，对水轮机效率进行修正的原因是什么？

四、计算题（30分，每题15分）
1．已知两同系列的水轮机A、B的参数分别为：
；
，
试用相似判据判断两水轮机是否工况相似。

2．水轮机HL220－LJ－550的工作参数为：
，
后大坝加高，水头增至，求相似工况下同一水轮机的转速、流量与出力。
＊解题指导：转速、流量与出力均可用一次相似公式计算。

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得 分：
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水轮机水泵及辅助设备
作业五

说明：本次作业对应于文字教材第5章，应按相应教学进度完成。
一、单项选择题(30分，每题6分)
1．水轮机模型综合特性曲线以（ ）作为坐标参数。
（A）单位转速与单位流量 （B）水头与出力
2．水轮机运转综合特性曲线以（ ）作为坐标参数。
（A）和 （B）H和P
3．等叶片转角线是（ ）水轮机模型综合曲线的组成部分。
（A）轴流转浆式 （B）混流式
4．转浆式水轮机协联保持时的飞逸转速比协联破坏时（ ）。
（A）高 （B）低
5．低比转速混流式水轮机的流量随转速的升高而（ ）。
（A）增大 （B）减小
二、简答题（30分，每题10分）
1．转浆式水轮机模型综合曲线由哪几种曲线所构成？

2．出力限制线的意义何在？

3．不同比转速水轮机的等开度线有何不同？绘简图说明。

三、计算题（40分，每题20分）
1．混流式水轮机HL160－LJ－520的参数为，设计工况模型导叶开度，求水轮机的最高飞逸转速 ？
＊解题指导：①根据模型导叶开度，查飞逸特性曲线（见附图1－1～1－15）找出单位飞逸转速，用最高水头计算出对应飞逸转速；②在飞逸特性曲线上查出最大飞逸转速，用设计水头计算出对应的飞逸转速；③在与中取最大者作为水轮机最高飞逸转速。

2．某混流式水轮机HL240－LJ－410的参数为：，水轮机的额定转速，求水轮机各水头下的最大出力。
＊解题指导：首先计算出各水头对应当单位转速，在HL240模型综合特性曲线上查出各与出力限制线交点处的，再将各换算成，（取）；最后由公式计算出各点出力，即各水头下的最大出力。

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水轮机水泵及辅助设备
作业六

说明：本次作业对应于文字教材第6章，应按相应教学进度完成。
一、判断题 (对：√，错：×)（30分，每题6分）
1．在同样水头与压力条件下,冲击式水轮机的尺寸比混流式大。（ ）
2．计算水轮机转速直径时应使用额定水头。（ ）
3．计算水轮机额定转速时应使用额定水头。（ ）
4．水轮机的最大容许吸出高度应选择各水头下吸出高度的最大值。（ ）
5．水头变幅较大的低水头水电站应选择轴流转桨式水轮机。（ ）
二、简答题（30分每题10分）
1．水轮机选型的基本内容有哪些？

2．比转速高的水轮机为什么不适用于高水头？

3．选型计算中如何确定水轮机的单位转速与单位流量？（以混合式和转桨式为例说明）

三、计算题（40分，每题20分）
1．某水电站Hmax=134m，Hr=120m，Hav=123m，Hmin=90m，单机水轮机出力215MW，电站选用HL160型水轮机。使用模型综合特性曲性计算水轮机的转轮直径，转速和过流量。
＊解题指导：参考教材6.4水轮机选型算例，查HL160模型综合特性曲线确定，等参数。

2．某水电站装置HL220-LJ-550水轮机。水轮机的参数为：Hmax=55m，Hr=48m，Hmin=40m，，水电站尾水位高程尾=450m，试计算水轮机的最大容许吸出高程Hs。
＊解题指导：根据各水头与转速计算对应的单位转速，查HL220模型综合特性曲线，找出个单位转速与压力限值点的交点，确定各交点值，将修正为原型空化系数，再用吸出高计算式计算出各水头对应的Hs值，取其中最小者作为水轮机的最大容许吸出高度。

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水轮机水泵及辅助设备
作业七

说明：本次作业对应于文字教材第7章，应按相应教学进度完成。
一、单项选择题（20分，每题4分）
1．金属蜗壳的断面为（ ）。
（A）圆形和椭圆形 （B）梯形
2．包角越大，蜗壳中的水流越（ ）。
（A）均匀 （B）不均匀
3．导水机构调节流量的实质是（ ）。
（A）改变导叶出口面积 （B）改变导叶出口水流角度
4．可以增大水流环量的导叶是（ ）。
（A）正曲率导叶 （B）负曲率导叶
5．高比转速水轮机尾水管的相对水力损失比低比速水轮机（ ）。
（A）大 （B）小
二、说明下述基本概念（20分，每题4分）
1．蜗壳包角

2．导叶开度

3．导叶相对开度

4．尾水管恢复系数

5．尾水管相对损失

三、简答题（30分，每题10分）
1．引水室有几种型式？各适用于什么类型的水电站？

2．导式机构的作用是什么？水轮机流量调节有哪几种方式。

3．尾水管的作用是什么？其工作原理是什么？

四、计算题（30分，每题15分）
1．某水电站的导叶相对开度，水轮机的单位参数：，，水轮机水力效率，求该工况下导叶出口水流角=？
＊解题指导：应用公式

2．某模型水轮机的参数为：，，，若原型水轮机，，求原型水轮机在与模型水轮机相似工况时的导叶开度。
＊解题指导：应用原型水轮机开度换算公式。

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水轮机水泵及辅助设备
作业八

说明：本次作业对应于文字教材第8章，应按相应教学进度完成。
一、填空题（30分，每题6分）
1．水泵按流动方向分为 ， 和 三种类型。
2．水泵 是指水泵单位时间内输送的水量。
3．水泵扬程是水泵 与 单位总能量的差值。
4．保证水泵内压力最低点不发生空化而允许的进口处最大真空度称为水泵的 。
5．当一台水泵的扬程不能满足要求时，可以水用两台水泵 运行。
二、选择题（30分，每题6分）

1．水泵的扬程是指单位重量的水在（ ）。
（A）水泵的出口断面与进口断面的能量差
（B）出水池和进水池的水位差
2．同一台水泵，其流量与（ ）。
（A）转速成正比 （B）转速的平方成正比
3．水泵并联运行的目的是为了（ ）。
（A）增加扬程 （B）增加流量
4．（ ）泵在关死点的轴功率最大。
（A）离心泵 （B）轴流泵
5．水泵的流量越大，允许吸上真空度HS越（ ）。
（A）大 （B）小
三、计算题（40分，每题20分）
1．某水泵的流量，进口侧真空表读数Pa，进口直径；出口侧真空表读数Pa，出口直径，真空表与压力表处于同一高程，试求水泵的扬程H。
＊解题指导：参考例8－1。
用水泵扬程表达式计算，注意当进口真空为时，
压力或真空换算为水头的方法为：（P单位为Pa）

2．某水泵在时的扬程，流量，同一水泵若转速升高至，求水泵的扬程与流量。
＊解题指导：应用水泵相似律公式计算，参考例8－4。

姓 名：
学 号：

得 分：
教师签名：
水轮机水泵及辅助设备
作业九

说明：本次作业对应于文字教材第9章，应按相应教学进度完成。
一、单项选择题(30分，每题6分)
1．水头在200mm以上的引水式水电站在水轮机前设置（ ）。
（A）球闸 （B）蝶阀
2．机组润滑及液压操作用的是（ ）。
（A）绝缘油 （B）适平油
3．水电厂的事故备用油量为最大机组用油量的（ ）。
（A）90% （B）110%
4．机组停机过程中当转速降低到额定转速的（ ）时才进行强迫制动。
（A）30~40% （B）10~20%
5．油压装置中油的容积占（ ）。
（A）60~70% （B）30~40%
二、填空题（30分，每题5分）
1．水轮机的进水阀主要有 ， ， 和 四种类型。
2．透平油在水电厂中的主要作用是 ， 和 。
3．绝缘油在水电厂中的主要作用是 ， 和 。
4．技术供水的净化包括 和 两类。
5．检修排水方式一般采用 和 两种。
6．水电站平均水头为16~80m时，宜采用 供水方式。
7．技术供水的设备配置方式有 ， 和 三种。
8．水电站测流量的方法主要有 测流法， 测流法和 测流法等。
三、计算题（40分，每题20）
1．某水电站装有4台3000KW混流式机组，机组的充油量分别为：推力上导轴承1.25，下导轴承0.2，水导轴承0.2，调速器1.11，油压装置1.65，求全厂总用油量V。
＊解题指导：分别求出设备充油量，事故备用油量与补充油量，最后可求出全厂总用油量V。

2．某水电厂机组检修时的排水容积，尾水闸门一扇，尺寸为，尾水闸门盘根漏水量；进口蝶阀直径，蝶阀盘根漏水量为，若检修排水时间取T = 5h，试计算检修水泵的流量。
＊解题指导：分别求出尾水闸门与蝶阀的漏水量，并考虑机组的排水容积，按公式计算排水泵流量。

姓 名：
学 号：
得 分：
教师签名：

水轮机水泵及辅助设备
作业10

说明：本次作业对应于文字教材第10章，应按相应教学进度完成。
一、填空题（30分，每题6分）
1．水轮机的动力矩取决于水轮机的水头H、 和 。
（参考10.1节）
2．水轮机调节系统由机组与 所构成。
3．水轮机调速器由机械液压式、 和 三种类型。
4．离心摆是调速器的 。
5．缓冲器是调速器的 。
二、简答题（30分，每题10分）
1．水轮机调节的任务是什么？

2．机械液压调速器有哪些主要机构所组成？

3．什么是调速系统的转速死区？绘示意图说明。

三、计算题（40分，每题20分）
1．已知接力器时，；时，，计算调速器的永态转差率。
＊解题指导：调速器静态特征近似为直线，，因此，可按公式计算；另外，转速与频率成正比，公式中的转速可用频率代替。

2．某电站装置的混流式水轮机为HL220－LJ－140，水轮机的最大工作水头，水轮机的导叶高度，设计工况下导叶开度，求该水轮机调速器的调速功A，并选择调速器。
＊ 解题指导
＊ ：参考教材10.5节中小型调速器调速功的估算，按中小型水轮机计算。注意公式中参数的确定，水轮机转轮直径可从水轮机型号中得出。计算出调速功后按本章中常用中小型、特小型调速器主要参数表选择调速器。