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简答题1.水电站引水建筑物的基本要求是什么？设计渠道的水力计算包括哪些内容，其基本目的是什么？答：（1）有足够的输水能力：渠道要能随时输送水电站所需要的设计流量，并有适应此流量变化的能力。（2）水质符合要求：要防止有害的污物及泥沙进入渠道，对于有压引水建筑物，只需要在进口处防止有害的污物和泥沙进入建筑物，保证水质要求。对于无压引水建筑物，不仅在渠首要采取适当措施，更要防止渠道沿线上的污物及泥沙随暴雨涌入渠道，在渠末端压力前地的进口处还要再次采取拦污、防沙及排污措施。（3）运行安全可靠：渠道在运行中要防止冲刷及淤积，渠道的渗漏要限制在一定的范围内，过大的渗漏不但会造成水量损失，而且可能影响渠道的安全。另外，要抑制渠中杂草生长，以减小渠道糙率，增加渠道输水能力。（4）结构经济合理，便于施工运行。水力计算主要包括：恒定流计算：确定底坡、横断面尺寸求渠道均匀流下水深与流量的关系非恒流计算：a.计算电站丢弃负荷时渠道涌浪(最高水位),确定堤顶高程；b.计算电站增加负荷时渠道涌波(最低水位)，确定压力管道进口高程；c.水电站按日负荷图工作时，渠道中水位及流速变化过程，以研究水电站的工作情况。研究非恒定流下水深和流速的关系。2.水电站可以采取哪些措施来减小水锤压强？试简述这些措施基本原理。答：①缩短压力管道长度。（设置调压室或地下厂房调整其位置）使进口的反射波能较早的回到压力管道的末端，增加调节过程中水锤的相数，加强进口反射波消减水锤压强的作用；L减小，σ减小，从而ξ减小。②减小压力管道中的流速。（增加压力管道断面积）可以减小其中单位水体的动量，因此，在同样调节时间里，可以减少动量的变化梯度，从而减小水锤压强。Ts一定，v减小，σ减小，从而ξ减小。③采用合理的调节规律。在调解时间Ts一定的情况下，采用分段调节曲线，调整不同时段的时间和调节速度，从而尽可能降低水锤压力。④延长有效关闭时间Ts：设置调压阀：用负荷减压阀逐渐开启向下游泄放部分流量。从而减少压力管道流速的变化梯度，减少水锤压强。设置水阻器：用水阻器吸收部分电能，使调速器在一段较长时间内关闭水轮机导叶，减小压力管道流速的变化梯度。（2分）3.引水渠道路线选择原则？答：渠道选线在满足集中落差前提下做到：（1）渠线应尽量短而直，以减少水头损失、降低造价。（2）渠线尽可能高，以获得较大的落差，还能照顾到农田灌溉。（3）渠线应选择在地质较好的地段，尽量避免与现有建筑物干扰。3.水电站压力前池的作用答：1.均与分配水量。将引水渠道中的流量均匀的分配给各压力水管，并设置闸门控制进入压力水管的流量；（2），拦截污物和泥沙，保证水质。压力前池设有拦污栅，拦沙、排沙及防凌措施，防止污物和泥沙其进入压力水管，保证水轮机稳定运行；（3）限制水位升高，保证下游用水，渲泄多余水量。（4）稳定水头，提高机组运行稳定性。压力前池有一定容积，当机组负荷变化引起需水量变化时，起一定调节流量和反射水锤波的作用。4.露天（明）钢管有哪些敷设形式？比较它们的优点及适用条件。答：明钢管的敷设方式有以下两种：1）分段式。在相邻两镇墩之间设置伸缩接头，当温度变化时，管段可沿管轴线方向移动，因而消除了管壁中的温度应力。明钢管大都采用此种敷设方式。2）连续式。两镇墩间的管身连续敷设，中间不设伸缩节。由于钢管两端固定，不能移动，温度变化时，管身将产生很大的轴向温度应力。为减小管身的温度应力，在管身的适当位置设置一些可自由转动的转角接头。这种方式在一定条件下可能是经济合理的。5.机组保证计算的内容和目的（研究水锤的目的）答：（1）计算有压引水系统的最大和最小内水压力。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；最小内水压力作为压力管道线路布置，防止压力管道中产生负压和校核尾水管内真空度的依据；（2）计算丢弃负荷和增加负荷时转速变化率，并检验其是否在允许的范围内；（3）选择调速器合理的调节时间和调节规律，保证压力和转速变化不超过规定的允许值；（4）研究减小水锤压强及机组转速变化的措施。明钢管的水锤现象可能引起明钢管的振动。6.简述水锤一个周期的传播过程？答：水锤波传播过程如下：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。7.调压室的功能答：（1）基本避免引水道中的水锤压力。调压室具有自由水面，能反射由压力管道传来的水锤波，从而避免或减小了引水道中的水锤压力。由于缩短了封闭管道的长度，也大大降低了管道中水锤压力。（2）减小压力管道中的水锤压力。由于水轮机的关闭不是瞬时完成的，调压室与水轮机相距较近，在水轮机尚未关闭之前，调压室即将水锤波反射成符号相反的压力波，抵消由于水轮机关闭产生的水锤波，从而减小压力管道中的水锤压力。（3）改善机组运行条件及供电质量。当机组负荷发生变化时，调压室以一定的容积进行放水或蓄水，迅速适应机组用水变化，使机组更快的恢复稳定，改善机组稳定运行条件，保证供电质量。8.研究调压室水位波动的目的？答：研究调压室水位波动的目的主要是：（1）求出调压室中可能出现的最高、最低涌波水位及变化过程，从而决定调压室的高度和引水道的设计内水压力及布置高程。（2）根据波动稳定的要求，确定调压室所需要的最小断面积。9.水电站厂房有哪些基本类型？它们的特点是什么？答：水电站厂房按厂房结构受力特点并结合工程在枢纽中所在位置有下列类型：⑴地面式厂房：根据厂房布置位置不同，又可分为河床式厂房，坝后式厂房，坝内式厂房，岸边式厂房等。⑵河床式厂房：当水头较低，单机容量又较大时，厂房与整个进水建筑物连成一体，厂房本身起挡水作用。⑶坝后式厂房：当水电站水头较高，建坝挡水，又将厂房紧靠坝布置的厂房，称为坝后式水电站。坝后式厂房又可分为以下几类：坝后式明厂房；溢流式厂房；挑越式厂房。⑷坝内式厂房：当洪水量很大，河谷狭窄时，为减少开挖量，将厂房布置在坝体内，而在坝顶设溢洪道，称为坝内式厂房。⑸河岸式厂房：在引水式和混合式水电站中，水电站厂房通常布置在河道下游的岸边，这种形式的厂房称为河岸式厂房。地下式厂房：由于受到地形、地质的限制，在地面上找不到合适位置建造地面式厂房，⑹而地下有良好的地质条件或国防上的要求，将厂房布置在地下山岩中，称为地下式厂房。⑶抽水蓄能电站厂房和潮汐电站厂房：⑺抽水蓄能电站厂房：抽水蓄能电站厂房内的机组具有水泵和水轮发电机。2）潮汐电站厂房：利用海水涨落形成的潮汐能发电的电站称为潮汐电站。10.调压室水位波动稳定条件和重要假定各是什么？答：稳定条件：1）调压室断面大于临界断面。2）引水道和压力管道水头损失之和小于水电站1/3静水头。3）小波动稳定不能保证大波动必然能衰减。假定条件：1）波动为无限小；2）电站单独运行，不受其他电站影响。3）电站单独运行机组效率和出力不变；4）调压室与引水道直接相连，不考虑调压室底部流速水头的影响。11.主厂房的布置原则是什么？答：主厂房的布置原则有以下四点：1）为了缩短压力管道，以节省投资，减小水锤压力，改善机组运行条件，主厂房的位置，对坝后式厂房应尽量靠近拦河坝，对引水式电站厂房应尽量接近前池或调压室。2）主厂房的尾水渠应远离溢洪道或泄洪洞的出口，以免下游水位波动对机组运行不利。尾水渠的位置还应使尾水与原河道水流能平顺衔接，并不被河道泥沙淤塞。在保证这些要求下，尽量缩短尾水渠长度，以减少工程量。3）主厂房应建于较好的地基上，其位置还应考虑对外交通与出线的方便，不受施工导流干扰。4）下游水位变幅大的水电站，在厂房布置时，应考虑厂房必要的防洪措施。12．水轮机调速器的基本特点：1.水轮机Q很大时，发出额定出力，要改变导叶开度，就必须给导水机构以调节时间和调节规律可更具强大的操作功，要求调速器具有合适的放大元件、强大的执行元件和外来能源；2.调节时间和调节规律可根据需要改变；3.调速器具有启动速度快、能适应负荷变化的特点；4.双重调节：对于轴流转浆式水轮机，要求调速器在调节导叶开度的同时还应该能够调节转轮叶片的转角；对于水斗式水轮机，在调节针阀行程的同时还应该能够调节拆流板的转动。13.水轮机调速器的工作原理：机组转速信号送至测量元件，测量元件把频率信号转换为位移或电压信号，然后与给定信号相结合，确定频率偏差的方向，通过感受指令机构发出综合指令信号，指令信号经过放大机构放大后运送到执行机构去操作导水机构，导水机构改变导叶开度，进而改变水轮机的过流量，使机组的出力发生变化，反馈机构将导叶开度变化信息返回到感受指令机构，同时被调节量转速n也返回到感受指令机构，和罪行测量信号、给定信号进行综合，判断调节过程是否完成。14.机械液压型调速器的工作原理第一次作业15.压力管道布置的原则有：1.尽可能选择短而直的路线，以减小工程量，降低造价，减小水头损失，降低水击压力，改善机组运行条件；2.管轴线坡度不宜过陡；水平转弯转角小于90°；3.尽量选择良好的地质条件；4.尽量减少管道的起伏波折、避免出现反坡；5.明钢管首部应设事故闸门，并考虑设事故排水和防冲设施。16.地下埋管与明管相比，它的优点是：1.布置比较灵活方便。地下埋管埋设在岩体内部，地质条件优于地表，管线位置选择比较自由，还可以缩短管道长度，在不宜布置明管的地方，可布置成地下埋管。2.利用围岩承担内水压力，减小钢衬壁厚。不仅坚固的围岩可以承担内水压力，即使地质条件较差，在采取适当措施后，仍然可以发挥围岩的承载力，减小管壁厚度，降低造价。3,。运行安全可靠。地下埋管的运行不受外界条件影响，维护简单，围岩的极限承载能力一般很高，钢衬又有良好的塑形，因此管道的超载能力很大。17.调节保证率的计算1.选择导叶合理的调节时间和调节规律，保证水锤压力与转速变化不超过规定范围的允许值；2.计算机组丢弃负荷和增加负荷时转速的变化率，并检验其是否在允许的范围内3.计算有压引水管道系统的最大内水压力和最小内水压力，检验水锤压力是否在允许的范围之内4.研究减小水锤压力即机组转化率的措施。