水电站复习指导
一、名词解释
1、水力发电: 水力发电是将水的位能转变成机械能，再转变成电能的过程。
2、反击式水轮机的最优工况：即反击式水轮机撞击损失和涡流损失均最小的工况。
3、蜗壳包角 ：从蜗壳鼻端到蜗壳进口断面之间的夹角，常用fai0表示
4、水轮机的空蚀：是指水轮机流道内流动水体中的微小气泡在形成、发展、溃裂过程中对水轮机过流件表面所产生的物理化学侵蚀作用。
5、水轮机系列：具有几何相似、尺寸不同的水轮机所形成的系列称为水轮机系列，简称系列或轮系。
6、水轮机相似工况：同一系列水轮机保持运动相似的工作状况简称为水轮机的相似工况。
7、水轮机特性：水轮机在各种工况下运行的特性可用水头H 、流量Q 、转速n 、出力N 、效率η以及气蚀系数σ等参数以及这些参数之间的关系称为水轮机特性。
8、水轮机相似定律：水轮机在相似工况下运行时，其各工作参数之间的固定关系称为水轮机的相似定律，或称相似律、相似公式。
9、单位参数：将任一模型试验所得到的参数按照相似定律换算成D1m=1.0m和Hm=1.0m的标准条件下的参数，并把这些参数统称为单位参数。
10、最优单位参数：水轮机在最优工况下的单位参数称为最优单位参数，常分别
′′以n′10、Q10、N10表示。
′11、水轮机的比转速：对同一系列的水轮机，在相似工况下其n′1和N1均为常数因
此，n′1√1=常数，这个常数就称为水轮机的比转速，常用ns表示。它是一个和D1无关的综合参数，表示同一系列水轮机在H=1m、N=1KW时的转速。
12、水轮机调节：根据系统的要求和水轮发电机组出力变化灵活的特点，水轮发电机组的出力需要进行调节，其基本任务是根据负荷的变化不断调节水轮发电机组的出力并维持机组转速在规定范围内。
13、水轮机自动调节系统的动特性：在调节系统的过渡过程中，各参数随时间的
变化情况，以及在经过一段时间以后是否能达到新的平衡（即稳定工况），与调节系统的特性有关，这种特性称为调节系统的动特性。
14、水轮机自动调节系统的静特性：在调节过程中，若在经过一段时间以后能达到新的平衡，那么新平衡状态与与原平衡状态的关系，即各参数是否能回复到初始状态，亦与调节系统的特性有关，这种特性称为调节系统的静特性。
15、气锤：又称气浪，是压力水道中剧烈波动的压缩气体由进水口通道冲出而发出的喷水现象。
16、极限水锤：水锤的最大值ζmax称为极限水锤，他是低水头水电站的特征。
17、第一相水锤：最大水锤压力值出现在第一相末的水锤称为第一相水锤。
18、河床式厂房：厂房位于河床中，本身也起挡水作用。
19、闸墩式厂房：水轮发电机组设置在溢流坝段闸墩内的厂房。
20、冲击式水轮机的排出高度：使水轮机安全稳定运行、避开变负荷时的涌浪、保证通风和防止尾水渠中的水流飞溅及涡流而造成转轮能量损失所必须的高度。
21、理想差动式调压室：经过合理设计的调压室，应使大井和升管具有相同的最高水位和相同的最低水位，这种调压室称为理想差动式调压室。
22、托马稳定断面：保证调压室波动稳定衰减的最小临界断面，称为托马断面。
23、调节保证计算：协调水锤和机组转速变化的计算一般称为调节保证计算。
24、直接水锤：若水轮开度的调节时间Ts
二、简答题
1、水电站分类、特点、适用条件
①坝式水电站，靠坝来集中水头，水电站厂房位于非溢流坝坝址处。常建于河流中上游的高山峡谷中，集中的落差为中、高水头
②河床式水电站，位于河床内的水电站厂房本身起挡水作用，从而成为集中水头的挡水建筑物之一，常建于河流中下游，水头较低，流量较大。
③引水式水电站，引水道较长，并用来集中水电站的全部或相当大一部分水头。常建于流量小、坡降大的河流中、上游或跨流域开发方案。
2、如何确定水电的可开发量？与哪些因素有关？
①②③④⑤⑥
3、水利机械包括哪三类，组成及功能
①②③④⑤⑥
4、尾水管的工作原理及其作用
作用：①汇集并引导转轮出口水流排往下游
②当H 2>0时，利用这一高度水流所具有的位能
③回收转轮出口水流的部分动能
5、水轮机空蚀破坏的机理
水开始汽化→汽泡（水蒸气+空气）→进入高压区（汽泡由蒸气变成水，出现强大真空，汽泡外面的水流质点在内外压差的作用下急速向汽泡中心压缩、冲击）在汽泡内形成很大的微观水击压力；汽泡产生反作用力向外膨胀，压力升高，水流质点向外冲击。
6、防止空蚀的措施
①设计制造方面，合理选型，叶型流线设计，表面光滑，抗汽蚀钢衬。
②运行维护方面，拟定合理运行方式，避免在气蚀严重工况区运行，已受损的叶片，采用非金属涂层作为保护层。
③工程措施，选择合理水轮机安装高程，确保叶片流道内压力不低于汽化压力，设置沉沙排沙设施，防止沙粒进入水轮机。
7、调速柜的各大部分组成及其作用：
①调速器：离心摆（测量和指令元件）；②主配压阀（放大机构）；③接力器（和配压阀构成放大和执行机构）；④反馈机构。
8、压力管道引进厂房的方式及其供水方式
①单元供水，一管一机。结构简单，工作可靠、灵活性好，适用于单机流量大或压力管道较短；
②集中供水，全部机组由一根管道供水。省材料，适用于单机流量不大，管道较长的情况。
③分组供水，每根管道向几台机组供水。适用于压力管道较长、机组台数较多和容量较大的情况。
9、进水口闸门分类，作用及运用要求：
①工作闸门，可在动水中开启或关闭，用于流量调节；
②事故闸门，动水中关闭静水中开启，当水电站发生事故是用来紧急截断水流、防止事故扩大；
③检修闸门，静水中启闭，检修门在事故门前，当检修事故门时，作为临时挡水用的，多口共用一门，要求在静水中启用。
10、冲沙廊道设计要点：
①
②
③
④⑤⑥
11、描述水锤波在水库及阀门间的压力管道中一个周期内的变化情况（升压降压波的传播方向、水流方向、反射特征）
①第一状态：水锤波从阀门端A 以速度a 向上游传播，为逆行升压波，经过t=L/a时间，水锤升压波到达水库端D 时管道全长产生水锤压强升高ΔP （水头升高ΔH ），全管水流流速为零
②第二状态：水锤波以顺行降压波的形式从水库端D 以速度a 向阀门端传播。在t=2L/a时刻，降压波到达阀门端A 。全管压强恢复为P0，水体密度和管径恢复为原状，压力管道内水流流速为反向流速V0（从管道流向水库）。
③第三状态：水锤波以逆行降压波的形式从阀门端A 以速度a 向上游传播。在t=3L/a时刻到达水库端D 。全管压强降低ΔP ，全管水流流速为零。
④第四状态水锤波：顺行升压波以速度a 从水库端D 向下游传播，当t=4L/a时传到阀门端A ，全管水流恢复至初始状态。
若管内无摩阻存在，水锤波将重复上述四个传播过程。
12、说明开度变化规律对水锤压力的影响，并分析高水头及低水头水电站适合采取哪种非直线关闭规律。
13、水锤的危害是什么，可采取哪些措施减小水锤危害？
危害：压强升高过大→水管强度不够而破裂；尾水管中负压过大→尾水管汽蚀；水轮机运行时产生振动；压强波动→机组运行稳定性和供电质量下降。
措施：①缩短压力管道长度。在较长的引水系统中，通过设置调压室；
②减小压力管道中的流速。可减小压力管道中单位水体的动量，从而减小水锤压力。设计流量一定，减小流速需扩大断面，增加管道造价；
③采用合理的阀门开度调节规律；
④减小压力管道中流速的变化梯度。装置减压阀或设置水阻器。
14、压力钢管末端的水锤压强相对升高值，若不满足要求，可采取哪些措施？ ①②③④⑤⑥
15、调压室的功用可归纳为：
①反射水锤波，基本上避免（或减小）压力管道中的水锤波进入有压引水道； ②缩短压力管道的长度，从而减小压力管道及厂房过流部分中的水锤压力； ③改善机组在负荷变化时的运行条件及系统供电质量。
16、调压室的基本类型
①简单式调压室，一般用于低水头或小流量的水电站；
②阻抗式调压室，用断面较小的短管或孔口与隧洞和压力管道连接起来，即为阻抗式调压室；
③水室式调压室，调压室容积较小，一般适用于水头较高和水库工作深度较大的水电站；
④溢流式调压室，顶部有溢流堰，有利于机组稳定运行；
⑤差动式调压室，综合的吸收了阻抗式和溢流式调压室的优点，结构较复杂。
17、简述差动式调压室的结构特点及适用情况。
差动式调压室由两个直径不同的圆筒组成，中间的圆筒直径较小，上有溢流孔，通常称为升管，其底部以阻力孔口与外面的大井想通，他综合的吸收了阻抗式和溢流式调压室的优点，但结构较复杂。
18、简述双室式调压室的结构特点及适用情况。
双室式调压室由一断面较小的垂直或倾斜的竖井和断面扩大的上下贮水室组成。正常运行时，水位在上下室之间，弃荷时竖井水位迅速上升，使上室充水；增荷时水位下降由下室补充水体。上下室限制了水位波动振幅，且室水位波动快，衰减快，所需容积较小，反射水锤波的效果较好。
19、高压开关站的布置要点
①高压进出线及低压控制电缆安排方便而且短，出线要避免交叉跨越水跃区、挑流区；
②注意选择地基及边坡稳定的站址，避开冲沟口等不利地形；
③布置在河谷或山口地段时，应特别注意风速和冰冻的影响；
④场地布置要整齐。清晰、紧凑，便于设备的运输、维护、巡视和检修； ⑤土建结构经济合理，符合防火保安等要求。
20、主变压器的布置原则
①尽量靠近厂房；
②尽量与安装间在同一高程；
③变压器的运输和高压侧出线要方便；
④高程应高于下游最高洪水位；
⑤便于维护、巡视、检修，土建结构经济合理等。
21、发电机机座的作用是什么？
机座的作用是将发电机支撑在预定的位置上，并给机组的运行、维护、安装、检修创造有利条件。
22、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？
答：水电站厂房各层高程确定顺序为，首先确定水轮机的安装高程，然后向上依次确定水轮机层底板高程、发电机层底板高程、桥吊轨顶高程、厂房天花板及屋顶高程；向下依次确定尾水管底板高程、开挖高程等。
水轮机安装高程：除根据吸出高度外，还应考虑下游水位以及开挖量的影响，以保证选择的安装高程能保证机组的安全运行，又使电站造价经济合理。
23、简述水电站厂房的结构组成、受力和传力系统？
24、水电站机组前装设阀门的作用、类型及布置形式。
作用：保证一台机组检修时，其他机组可正常运行，若水轮机发生事故，可迅速切断水流，防止事故扩大。
类型：球阀，通常用于高水头；蝴蝶阀，通常用于低水头。
布置形式：蝴蝶阀布置在蝴蝶阀室，设专门水流出口，上下游常设伸缩节，下游设空气阀，上下游均设排水管。
25、闸墩式厂房的特点。
26、水电站主厂房的长度如何确定
主厂房的长度包括机组段长度、安装间长度、边机组段加长：L=nL0+L安+△L
三、计算题
1、拟定压力钢管的内直径和管壁厚度。
2、判断水锤类型并计算水锤大小。
3、计算水电站机组间距
4、水轮机的吸出高度和安装高程
附加：
水电站复习指导
一、名词解释
1、水力发电: 水力发电是将水的位能转变成机械能，再转变成电能的过程。
2、反击式水轮机的最优工况：即反击式水轮机撞击损失和涡流损失均最小的工况。
3、蜗壳包角 ：从蜗壳鼻端到蜗壳进口断面之间的夹角，常用fai0表示
4、水轮机的空蚀：是指水轮机流道内流动水体中的微小气泡在形成、发展、溃裂过程中对水轮机过流件表面所产生的物理化学侵蚀作用。
5、水轮机系列：具有几何相似、尺寸不同的水轮机所形成的系列称为水轮机系列，简称系列或轮系。
6、水轮机相似工况：同一系列水轮机保持运动相似的工作状况简称为水轮机的相似工况。
7、水轮机特性：水轮机在各种工况下运行的特性可用水头H 、流量Q 、转速n 、出力N 、效率η以及气蚀系数σ等参数以及这些参数之间的关系称为水轮机特性。
8、水轮机相似定律：水轮机在相似工况下运行时，其各工作参数之间的固定关系称为水轮机的相似定律，或称相似律、相似公式。
9、单位参数：将任一模型试验所得到的参数按照相似定律换算成D1m=1.0m和Hm=1.0m的标准条件下的参数，并把这些参数统称为单位参数。
10、最优单位参数：水轮机在最优工况下的单位参数称为最优单位参数，常分别
′′以n′10、Q10、N10表示。
′11、水轮机的比转速：对同一系列的水轮机，在相似工况下其n′1和N1均为常数因
此，n′1√1=常数，这个常数就称为水轮机的比转速，常用ns表示。它是一个和D1无关的综合参数，表示同一系列水轮机在H=1m、N=1KW时的转速。
12、水轮机调节：根据系统的要求和水轮发电机组出力变化灵活的特点，水轮发电机组的出力需要进行调节，其基本任务是根据负荷的变化不断调节水轮发电机组的出力并维持机组转速在规定范围内。
13、水轮机自动调节系统的动特性：在调节系统的过渡过程中，各参数随时间的
变化情况，以及在经过一段时间以后是否能达到新的平衡（即稳定工况），与调节系统的特性有关，这种特性称为调节系统的动特性。
14、水轮机自动调节系统的静特性：在调节过程中，若在经过一段时间以后能达到新的平衡，那么新平衡状态与与原平衡状态的关系，即各参数是否能回复到初始状态，亦与调节系统的特性有关，这种特性称为调节系统的静特性。
15、气锤：又称气浪，是压力水道中剧烈波动的压缩气体由进水口通道冲出而发出的喷水现象。
16、极限水锤：水锤的最大值ζmax称为极限水锤，他是低水头水电站的特征。
17、第一相水锤：最大水锤压力值出现在第一相末的水锤称为第一相水锤。
18、河床式厂房：厂房位于河床中，本身也起挡水作用。
19、闸墩式厂房：水轮发电机组设置在溢流坝段闸墩内的厂房。
20、冲击式水轮机的排出高度：使水轮机安全稳定运行、避开变负荷时的涌浪、保证通风和防止尾水渠中的水流飞溅及涡流而造成转轮能量损失所必须的高度。
21、理想差动式调压室：经过合理设计的调压室，应使大井和升管具有相同的最高水位和相同的最低水位，这种调压室称为理想差动式调压室。
22、托马稳定断面：保证调压室波动稳定衰减的最小临界断面，称为托马断面。
23、调节保证计算：协调水锤和机组转速变化的计算一般称为调节保证计算。
24、直接水锤：若水轮开度的调节时间Ts
二、简答题
1、水电站分类、特点、适用条件
①坝式水电站，靠坝来集中水头，水电站厂房位于非溢流坝坝址处。常建于河流中上游的高山峡谷中，集中的落差为中、高水头
②河床式水电站，位于河床内的水电站厂房本身起挡水作用，从而成为集中水头的挡水建筑物之一，常建于河流中下游，水头较低，流量较大。
③引水式水电站，引水道较长，并用来集中水电站的全部或相当大一部分水头。常建于流量小、坡降大的河流中、上游或跨流域开发方案。
2、如何确定水电的可开发量？与哪些因素有关？
①②③④⑤⑥
3、水利机械包括哪三类，组成及功能
①②③④⑤⑥
4、尾水管的工作原理及其作用
作用：①汇集并引导转轮出口水流排往下游
②当H 2>0时，利用这一高度水流所具有的位能
③回收转轮出口水流的部分动能
5、水轮机空蚀破坏的机理
水开始汽化→汽泡（水蒸气+空气）→进入高压区（汽泡由蒸气变成水，出现强大真空，汽泡外面的水流质点在内外压差的作用下急速向汽泡中心压缩、冲击）在汽泡内形成很大的微观水击压力；汽泡产生反作用力向外膨胀，压力升高，水流质点向外冲击。
6、防止空蚀的措施
①设计制造方面，合理选型，叶型流线设计，表面光滑，抗汽蚀钢衬。
②运行维护方面，拟定合理运行方式，避免在气蚀严重工况区运行，已受损的叶片，采用非金属涂层作为保护层。
③工程措施，选择合理水轮机安装高程，确保叶片流道内压力不低于汽化压力，设置沉沙排沙设施，防止沙粒进入水轮机。
7、调速柜的各大部分组成及其作用：
①调速器：离心摆（测量和指令元件）；②主配压阀（放大机构）；③接力器（和配压阀构成放大和执行机构）；④反馈机构。
8、压力管道引进厂房的方式及其供水方式
①单元供水，一管一机。结构简单，工作可靠、灵活性好，适用于单机流量大或压力管道较短；
②集中供水，全部机组由一根管道供水。省材料，适用于单机流量不大，管道较长的情况。
③分组供水，每根管道向几台机组供水。适用于压力管道较长、机组台数较多和容量较大的情况。
9、进水口闸门分类，作用及运用要求：
①工作闸门，可在动水中开启或关闭，用于流量调节；
②事故闸门，动水中关闭静水中开启，当水电站发生事故是用来紧急截断水流、防止事故扩大；
③检修闸门，静水中启闭，检修门在事故门前，当检修事故门时，作为临时挡水用的，多口共用一门，要求在静水中启用。
10、冲沙廊道设计要点：
①
②
③
④⑤⑥
11、描述水锤波在水库及阀门间的压力管道中一个周期内的变化情况（升压降压波的传播方向、水流方向、反射特征）
①第一状态：水锤波从阀门端A 以速度a 向上游传播，为逆行升压波，经过t=L/a时间，水锤升压波到达水库端D 时管道全长产生水锤压强升高ΔP （水头升高ΔH ），全管水流流速为零
②第二状态：水锤波以顺行降压波的形式从水库端D 以速度a 向阀门端传播。在t=2L/a时刻，降压波到达阀门端A 。全管压强恢复为P0，水体密度和管径恢复为原状，压力管道内水流流速为反向流速V0（从管道流向水库）。
③第三状态：水锤波以逆行降压波的形式从阀门端A 以速度a 向上游传播。在t=3L/a时刻到达水库端D 。全管压强降低ΔP ，全管水流流速为零。
④第四状态水锤波：顺行升压波以速度a 从水库端D 向下游传播，当t=4L/a时传到阀门端A ，全管水流恢复至初始状态。
若管内无摩阻存在，水锤波将重复上述四个传播过程。
12、说明开度变化规律对水锤压力的影响，并分析高水头及低水头水电站适合采取哪种非直线关闭规律。
13、水锤的危害是什么，可采取哪些措施减小水锤危害？
危害：压强升高过大→水管强度不够而破裂；尾水管中负压过大→尾水管汽蚀；水轮机运行时产生振动；压强波动→机组运行稳定性和供电质量下降。
措施：①缩短压力管道长度。在较长的引水系统中，通过设置调压室；
②减小压力管道中的流速。可减小压力管道中单位水体的动量，从而减小水锤压力。设计流量一定，减小流速需扩大断面，增加管道造价；
③采用合理的阀门开度调节规律；
④减小压力管道中流速的变化梯度。装置减压阀或设置水阻器。
14、压力钢管末端的水锤压强相对升高值，若不满足要求，可采取哪些措施？ ①②③④⑤⑥
15、调压室的功用可归纳为：
①反射水锤波，基本上避免（或减小）压力管道中的水锤波进入有压引水道； ②缩短压力管道的长度，从而减小压力管道及厂房过流部分中的水锤压力； ③改善机组在负荷变化时的运行条件及系统供电质量。
16、调压室的基本类型
①简单式调压室，一般用于低水头或小流量的水电站；
②阻抗式调压室，用断面较小的短管或孔口与隧洞和压力管道连接起来，即为阻抗式调压室；
③水室式调压室，调压室容积较小，一般适用于水头较高和水库工作深度较大的水电站；
④溢流式调压室，顶部有溢流堰，有利于机组稳定运行；
⑤差动式调压室，综合的吸收了阻抗式和溢流式调压室的优点，结构较复杂。
17、简述差动式调压室的结构特点及适用情况。
差动式调压室由两个直径不同的圆筒组成，中间的圆筒直径较小，上有溢流孔，通常称为升管，其底部以阻力孔口与外面的大井想通，他综合的吸收了阻抗式和溢流式调压室的优点，但结构较复杂。
18、简述双室式调压室的结构特点及适用情况。
双室式调压室由一断面较小的垂直或倾斜的竖井和断面扩大的上下贮水室组成。正常运行时，水位在上下室之间，弃荷时竖井水位迅速上升，使上室充水；增荷时水位下降由下室补充水体。上下室限制了水位波动振幅，且室水位波动快，衰减快，所需容积较小，反射水锤波的效果较好。
19、高压开关站的布置要点
①高压进出线及低压控制电缆安排方便而且短，出线要避免交叉跨越水跃区、挑流区；
②注意选择地基及边坡稳定的站址，避开冲沟口等不利地形；
③布置在河谷或山口地段时，应特别注意风速和冰冻的影响；
④场地布置要整齐。清晰、紧凑，便于设备的运输、维护、巡视和检修； ⑤土建结构经济合理，符合防火保安等要求。
20、主变压器的布置原则
①尽量靠近厂房；
②尽量与安装间在同一高程；
③变压器的运输和高压侧出线要方便；
④高程应高于下游最高洪水位；
⑤便于维护、巡视、检修，土建结构经济合理等。
21、发电机机座的作用是什么？
机座的作用是将发电机支撑在预定的位置上，并给机组的运行、维护、安装、检修创造有利条件。
22、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？
答：水电站厂房各层高程确定顺序为，首先确定水轮机的安装高程，然后向上依次确定水轮机层底板高程、发电机层底板高程、桥吊轨顶高程、厂房天花板及屋顶高程；向下依次确定尾水管底板高程、开挖高程等。
水轮机安装高程：除根据吸出高度外，还应考虑下游水位以及开挖量的影响，以保证选择的安装高程能保证机组的安全运行，又使电站造价经济合理。
23、简述水电站厂房的结构组成、受力和传力系统？
24、水电站机组前装设阀门的作用、类型及布置形式。
作用：保证一台机组检修时，其他机组可正常运行，若水轮机发生事故，可迅速切断水流，防止事故扩大。
类型：球阀，通常用于高水头；蝴蝶阀，通常用于低水头。
布置形式：蝴蝶阀布置在蝴蝶阀室，设专门水流出口，上下游常设伸缩节，下游设空气阀，上下游均设排水管。
25、闸墩式厂房的特点。
26、水电站主厂房的长度如何确定
主厂房的长度包括机组段长度、安装间长度、边机组段加长：L=nL0+L安+△L
三、计算题
1、拟定压力钢管的内直径和管壁厚度。
2、判断水锤类型并计算水锤大小。
3、计算水电站机组间距
4、水轮机的吸出高度和安装高程
附加：