水电站-计算题

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第六部分计算题录入:李栋浩、艾全武校核:李凯1.某电站水轮机采用金属蜗壳,最大包角为345,水轮机设计流量3010Qms,蜗壳进口断面平均流速24evms,试计算蜗壳进口断面的断面半径e。(2)解:0103450.8743603604oeeooeQmV2.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。(2)解:10.0()10.0450/900(0.220.03)10015.5900sHH3.某水电站水轮机的最大工作水头为50m,在最大工作水头下水轮机发出额定出力时的流量为10m3/s,水轮机的转轮的标称直径为2.2m,请选择调速器型号。(2)解:计算调速功:max1(200~250)20010502.220976.2AQHDNm由此可得调速功介于10000~30000N·m,为中小型调速器。查教材第90页表5-1反击式水轮机调速器系列型谱,选接近而偏大者,得YT-1800.YT-1800表示带油压装置的单调节中型机械液压式调速器,额定油压为2.5MPa,调节功为1800N·m。4.某引水式水电站,压力水管末端阀门处静水头H0=120m,压力水管长L=500m,管径D=3m,设计引用流量=30m3/s,管壁厚度=25mm,导叶有效调节时间Ts=3s。(5)(1)已知管壁钢材的弹性模量Es=206×106kPa,水的体积弹性模量Ew=2.06×106kPa,求压力水管中水锤波速a值。(2)水轮机由满负荷工作丢弃全部负荷,设导叶依直线规律关闭,求压力水管末端阀门处A点及距阀门上游200m处C点的水锤压强。解:(1)求水锤波速6614351435967.6()2.0610311206100.025wsamsEDE(2)判别水锤类型∵2L/a=2×500/967.6=1.033s,∴发生间接水锤(3)求Vm2304.24()1.5mQvms(4)判别间接水锤的类型0967.64.241.74229.8120mavgH∵初始状态为全开,001,1.741.6,∴发生末相水锤。225001.740.6967.63sLaT(5)求水锤压强220.60.8570.5220.6Am∴应采用原公式:22maxmax0maxmaxmax0(4)0.3(0.640.6)0.80620.806,0.80612096.775002000.8060.4845000.48412058.03AmAACACCHHmlLHHm5.某水电站采用单独供水,压力水管的材料、管径和壁厚沿管长不变,单机设计流量为10m3/s,压力水管断面面积为2.5m2,水管全长L=300m,最大静水头H0=60m,水锤波速取α=10000m/s,导叶启闭时间Ts=3s,求导叶由全开到全关时导叶处的最大水锤压强升高值ΔH。(5)解:(1)判别水锤类型∵2L/a=2×300/1000=0.6sTs=3s,∴发生间接水锤(2)求Vm104()2.5mQvms(3)判别间接水锤类型0100043.4229.860mavgH∵初始状态为全开,001,3.41.6,∴发生末相水锤。223003.40.6810003sLaT(4)求水锤压强220.681.030.5220.68Am,∴应采用原公式22maxmax0(4)0.34(0.6840.68)0.9520.95,0.956057AmAAHHm6.某水电站的压力钢管,管径和管壁厚度全长不变。水管总长L=300m,最大静水头H0=100m,管中最大流速Vmax=4m/s,已求得水锤波速a=1000m/s,导叶启闭时间Ts=3s,不考虑蜗壳和尾水管影响,试求:(1)机组丢弃全部荷载时(导叶由全开到全关)的水锤压强升高值,并绘制分布图;(2)增加全负荷时(导叶由全关至全开)的最大水锤压强降低值;(3)设允=0.4,若计超过允,请说出改善措施。(5)解:(1)1)判别水锤类型∵2L/a=2×300/1000=0.6s3s,∴为间接水锤2)判别间接水锤类型0100042.04229.8100mavgH∵初始状态为全开,001,2.041.6,∴为末相水锤。223002.040.4110003sLaT3)求水锤压强220.410.520.5220.41Am,∴应采用原公式22(4)0.26(0.5240.52)0.672Am,∴(2),∴符合条件;,(3)1)缩短管道长度;2)加大管道断面;3)设置调压室;4)采用合理的导叶(阀门)启闭规律;5)装置调压室(空放阀);6)设置水阻器。7.某水电站,,钢管分为三段,各段参数如下:L1=30m,V1=4m/s,a1=1000m/sL2=20m,V2=5m/s,a2=1100m/sL3=20m,V3=6m/s,a3=1200m/s钢管末端装有冲击式水轮机,导叶按直线规律关闭,=4s。求:甩全负荷时,阀门处的水锤压力值。(5)解:按串联管道水锤计算max0.67Amax00.6710067AHHm220.410.340.5220.41Am0.34Am00.3410034AmHHm050H70LmTs则又:故为间接水锤故为极限水锤8.某水电站隧洞长L=564m,断面面积=50m2,max=4m/s,水库正常蓄水位为242m,死水位为225m,下游尾水位为150m,若一个调压室供一台机组,引水道可能水头损失为1.6m~1.8m,高压管道可能水头损失为0.8~1.0m,求调压室的托马稳定断面积。(6)解:托马稳定断面积公式:由已知条件:,,=/=1.6/42=0.1所以有130202070niiLLm13042052064.8/70niiimLVVmsL1701443.75/302020100011001200mniiiLcmsLc22700.011443.75rsmLtTc01443.754.86.931221050mmmcVgH0704.80.11610504mmsLVgHT220.1160.12220.116m0.12506HmfV0002(3)wwmLfFkgHhh022515075Hm01.6whm01.0wmh0wh2V200056450201.512(3)29.80.1(751.631.0)wwmLfFkmgHhh9.某水电站H0=100m,L=500m,波速c=1000m/s,机组全开时管道中最大流速Vmax=4m/s,管道末端装有冲击式水轮机,阀门按直线规律关闭,由全开至全关所需的时间为5s,用解析方法求水轮机上游200m处的最大水锤压力升高。(5)解:(1)判断水锤类型:=2500/1000=1s因此为间接水锤由.6为极限水锤(2)计算管道末端A处水锤压力相对值水锤常数:由极限水锤计算公式:(3)水轮机上游200m处水锤压力值:因极限水锤沿压力管道分布为直线规律,所以有:水锤压力升高值:10.某引水式水电站设计水头为100m,1#机组压力钢管的总长度为80m,钢管直径为1.8m,管内最大流量为10m3/s,水锤波速为1000m/s,导叶关闭时间Ts=4s,试求当丢弃负荷(τ0=1)时:(1)水锤类别;(2)水锤的大小。(5)解:(1)判别水锤的类别Ts=4s2L/a=2×80/1000=0.16s发生间接水锤(2)计算水锤压强值静水头Hg=100(米)压力钢管的流速max1003.93(/)23.140.9QvmsA水管特性系数10003.9302.0229.81100avgHg803.9300.089.811004LvgHTgs2LcsTmax010004212210100cVgH050040.41010050msLVgHT220.40.5220.4Am3000.50.3500cm00.310030cmHHm由2.01.60得出水锤为极限水锤。0.0822(4)(0.0840.08)0.0822水锤压强值为0.081008HHmg(米)11.某水电站光滑明钢管的最大设计流量为8.7m3/s,钢管的经济流速为4.4m/s,水电站的设计水头为143m(含水锤压强);钢管的容许应力129.36MPa,钢管的焊缝系数0.90。试拟定压力钢管的内直径和管壁厚度?(4)解:(1)压力钢管的内直径D0448.71.5903.144.4QDve(米)(2)管壁的初步厚度t00310009.811431.5909.6()2[]20.90129.3610gHDwmmt取010()mmt考虑钢管管壁厚度的制造误差以及钢管运行中的磨损和锈蚀,管壁厚度应比计算厚度增加2mm的厚度欲量;0tt210212mm满足规范规定的最小厚度,且同时满足下式条件15900445.99()0800800Dtmm所以管壁厚度12tmm12.某水电站在计算机组间距时,资料如下:发电机风罩外径6.3米,发电机通道宽2米;蜗壳的最大尺寸为6.6米,两蜗壳间混凝土厚度为3米;尾水管的出口宽度为6.5米,尾水闸墩厚度3米。试确定机组间距。(7)解:当机组间距由发电机尺寸控制时=6.3+2=8.3()cbLDB净米当机组间距由蜗壳尺寸控制时126.639.6cLLL(米)当机组间距由尾水管尺寸控制时=6.5+3=9.5()+cLB尾墩米取上述最大值为机组间距,所以机组间距9.6cL(米)。13.某有压引水式水电站,水库正常蓄水位370m,水库死水位345m,下游正常尾水位221m,压力钢管的总长度为500m,光管直径为1.8m,管内最大流量为12.1m³/s,水锤波速为1000m/s,阀门按直线规律关闭,阀门(导叶)有效关闭时间Ts=3.4s,厂家容许值为[ζ]50。试求丢弃全部符合(τ0=1)时压力钢管末端的水锤压强相对升高至ζmax,若不满足要求,可采取哪些措施?(5)解:1)判别水锤的类型Ts=3.4s2L/a=2×500/1000=1s为间接水锤2)计算水锤压强值静水头Hg=370-221=149(米)压力钢管的流速v0=max2Q12.1==4.76m/sA3.140.9()水管特性系数ρ=010004.761.62229.81149avgHgσ=0gsLv5004.76==0.48gHT9.811493.4有ρτ0=1.621.6得出水锤为极限水锤。ξm=220.484=0.48+4+.4=.622(+)(08)01[]不满足水锤压强值,采取的措施有:缩短压力管道的长度;减小压力管道中的流速;选择合理的调节规律;延长有效的关闭时间(设置减压阀、设置水阻器、设置折向器)。《水电站》计算题:1、基本资料:某电站简单压力管道,设计水头160m,管道中最大流速为4m/s,管道长600m,水锤波速1200m/s,阀门全部开启。试计算:(1)当阀门在1秒中全部关闭,求最大水锤压力。(2)当阀门在8秒中按直线规律全部关闭,求最大水锤压力值。解:(1)相长tr=2L/a=2×6

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