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水电站-计算题培训讲学

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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3010Q m s =，蜗壳进口断面平均流速24e v m s =，试计算蜗壳进口断面的断面半径e ρ。

（2）解：0.874e m ρ===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H s 。

（2）解：10.0()10.0450/900(0.220.03)10015.5900s H H σσ∇=--+∆=--+⨯=-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10m 3/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：(200~250)2001020976.2A N m ==⨯=•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H 0=120m ，压力水管长L=500m ，管径D=3m ，设计引用流量=30m 3/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14351435967.6()a m s === （2）判别水锤类型∵ 2L/a=2×500/967.6=1.03>3s , ∴发生间接水锤 （3）求Vm2304.24()1.5m Qv m s ωπ===⨯（4）判别间接水锤的类型0967.6 4.24 1.74229.8120m av gH ρ⨯===⨯⨯∵初始状态为全开，001, 1.74 1.6τρτ==>，∴发生末相水锤。

225001.740.6967.63s L aT σρ⨯=⋅=⨯=⨯ （5）求水锤压强220.60.8570.5220.6Am σξσ⨯===>-- ∴应采用原公式：max max 0maxmax max 0)0.30.6)0.80620.806,0.80612096.775002000.8060.4845000.48412058.03A m A AC A CC H H ml L H H mσξσξξξξξ=+=⨯==∴∆=⋅=⨯=-==⨯=∆=⋅=⨯=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10m 3/s ，压力水管断面面积为2.5m 2，水管全长L=300m ，最大静水头H 0=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=0.6s<Ts=3s, ∴发生间接水锤 （2）求Vm104()2.5m Qv m s ω===（3）判别间接水锤类型0100043.4229.860m av gH ρ⨯===⨯⨯ ∵初始状态为全开，001, 3.4 1.6τρτ==>， ∴发生末相水锤。

223003.40.6810003s L aT σρ⨯=⋅=⨯=⨯ (4)求水锤压强220.681.030.5220.68Am σξσ⨯===>--，∴应采用原公式max max 0)0.340.68)0.9520.95,0.956057A mA AH H mσξσξξ==⨯==∴∆=⋅=⨯=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H 0=100m,管中最大流速V max =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ζ允=0.4，若ζ计超过ζ允，请说出改善措施。

（5）解：（1）1）判别水锤类型∵2L/a=2×300/1000=0.6s<3s,∴为间接水锤 2）判别间接水锤类型0100042.04229.8100m av gH ρ⨯===⨯⨯∵初始状态为全开，001, 2.04 1.6τρτ==>，∴为末相水锤。

223002.040.4110003s L aT σρ⨯=⋅=⨯=⨯ 3）求水锤压强220.410.520.5220.41Am σξσ⨯===>--，∴应采用原公式)0.260.52)0.672Am σξσ==⨯=，∴（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/s L2=20m, V2=5m/s, a2=1100m/s L3=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max 0.67A ζ=max 00.6710067AH H mζ∆=⋅=⨯=220.410.340.5220.41Am σησ⨯===<++0.34Am η=00.3410034A m H H mη∆=⋅=⨯=050H =70L m =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=50m 2，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130202070ni i L L m===++=∑13042052064.8/70ni ii m LVV m sL=⨯+⨯+⨯===∑1701443.75/302020100011001200m nii i L c m s L c ====++∑22700.011443.75r s m L t T c ⨯===<01443.75 4.86.931221050m m m c V gH ρ⨯===>⨯⨯070 4.80.11610504m m s LV gH T σ⨯===⨯⨯220.1160.12220.116m σζσ⨯===--0.12506H m ∆=⨯=f V0002(3)w wm LfFk g H h h α=--022515075H m=-=0 1.6w h m=0 1.0wm h =α0w h 2V 200056450201.512(3)29.80.1(75 1.63 1.0)w wm Lf Fk m g H h h α⨯===--⨯⨯⨯--⨯9.某水电站H 0=100m ，L=500m ，波速c=1000m/s ，机组全开时管道中最大流速V max =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10m 3/s ，水锤波速为1000m/s ，导叶关闭时间T s =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=4s>2L/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max 100 3.93(/)23.140.9Q v m s A===⨯水管特性系数1000 3.930 2.0229.81100av gH g ρ⨯===⨯⨯ 80 3.9300.089.811004Lv gH T g s σ⨯===⨯⨯ 2L c ⨯s T max 010004212210100cV gH ρ⨯===>⨯⨯050040.41010050m s LV gH T σ⨯===⨯⨯220.40.5220.4A m σζσ⨯===--3000.50.3500c m ζ=⨯=00.310030cm H H mζ∆=⋅=⨯=由 2.0 1.60ρτ=>得出水锤为极限水锤。

0.08)0.08)0.0822σσ==水锤压强值为0.081008H H m g ξ∆=•=⨯=（米）11.某水电站光滑明钢管的最大设计流量为8.7 m 3/s ，钢管的经济流速为4.4 m/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 σ=,钢管的焊缝系数0.90ϕ=。

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D 01.590D ===（米）（2）管壁的初步厚度t 00310009.811431.5909.6()2[]20.90129.3610gHD w mm t ρϕσ⨯⨯⨯===⨯⨯⨯取010()mm t =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；()0t t 210212mm =+=+=满足规范规定的最小厚度，且同时满足下式条件 1590044 5.99()0800800D t mm >+=+=所以管壁厚度12t mm =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。

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《水电工程量计算》课件

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3 提高计算能力
通过实例学习和练习 Improving engineering quantity calculation ability through case studies and practice
结语
水电工程的基础课程
是其他水电工程的重要前置知识 A fundamental course in water electricity projects and an important prerequisite for other courses
1 理解水电工程
概念、分类和特点 Understanding the concept, classification, and characteristics of water electricity projects
2 掌握工程量计算
基本方法及应用 Mastering the basic methods and applications of engineering quantity calculation
《水电工程量计算》PPT 课件
# 水电工程量计算
## 简介
本课程致力于教授水电工程量计算相关知识及技能，让学生能够确、快速地 计算水电工程的各项数据，为工程实施提供有力保障。
水电工程概述
定义与分类
水电工程的不同类型和 用途
特点和优点
水电工程相比其他能源 的优越性
发展历程
水电工程在历史上的重 要里程碑
工程量计算的基本方法
目的和意义
为什么我们需要进行工程量计算分部分项法将工程划分为多个部分进行计算
大体积法
一种常用的工程量计算方法
单位工程量法
根据单位长度或单位面积进行计算
水电工程量计算实例
03-第3章 水电站水能计算1-3节

03-第3章 水电站水能计算1-3节


= dv
（3-11） ）
） = ah 3 + bh 2 + ch （3-12）
则把关系式（ ）（ ）（12）代入（ ）即可以的出按时序t作水能调节计算之基本微分方程式 ）（11）（ 则把关系式（10）（ ）（ ）代入（9）即可以的出按时序 作水能调节计算之基本微分方程式 ： （3-13）h是自库底起算之库水位高程或落差；Ho是下游水位基准点距库底之高差如图： N (）h k[Q(t ) − dv / dt ][ H 0 − a0 q n + h(t )] Ho t) =
3
1− 2
1
2
E = HWγ = γQ∆tH
一般的电力计算中
由物理概念，单位时间内所做的功叫功率， 由物理概念，单位时间内所做的功叫功率，故水流的功率是 N
= E / ∆t = γQH
单位为kgf*m/s。 。 单位为
把功率叫出力，并用kW作为计算单位：1kW=102 kgf*m/s。通过变换可得： 作为计算单位： ，把功率叫出力，并用 作为计算单位 。通过变换可得：
γ
a1V12 − a2V22 + )Wγ 单位为kgf*m 2g
假设上下断面流速及其分布情形是相同的 且其平均压力也相等 相等， 假设上下断面流速及其分布情形是相同的，且其平均压力也相等，即：a1V1 = a2V2 , P = P2 。则刚才 相同 1 的式子可以表示成 ：E ）。 = ( Z − Z )Wγ = HWγ （3-4）。 在天然的河道情况下，这部分能量的消耗在水流的内部摩擦 夹带泥沙及克服沿程河床阻力等 内部摩擦， 在天然的河道情况下，这部分能量的消耗在水流的内部摩擦，夹带泥沙及克服沿程河床阻力等 方面，可以利用的部分往往很小 很小， 能量分散。 方面，可以利用的部分往往很小，且能量分散。 为了充分利用两断面能量，就要有一些水利设施如壅水坝、引水渠道、隧洞等， 落差集中， 为了充分利用两断面能量，就要有一些水利设施如壅水坝、引水渠道、隧洞等，使落差集中， 以减小沿程能量消耗，同时把水流的位能，动能转换成为水轮机的机械能， 以减小沿程能量消耗，同时把水流的位能，动能转换成为水轮机的机械能，通过发电机再转换成电 能。 由于水能利用取决于落差和流量两个因素 且受地形、经济条件等限制，所以水电站开发方式， 两个因素， 由于水能利用取决于落差和流量两个因素，且受地形、经济条件等限制，所以水电站开发方式， 落差 因地区而异。如水电站集中落差的方式来分类，则有蓄水式水电站 引水式水电站和混合式水电站3 蓄水式水电站， 因地区而异。如水电站集中落差的方式来分类，则有蓄水式水电站，引水式水电站和混合式水电站 类。 选择何种开发形式，取得多少能量，主要通过技术经济比较， 选择何种开发形式，取得多少能量，主要通过技术经济比较，而水能计算的目的是定出水电站 及发电量， 的一些基本技术生产指标（或称动能指标） 出力及发电量 的一些基本技术生产指标（或称动能指标）如出力及发电量，水电站的工作情况及这些动能指标与 参变数（正常蓄水位，死水位等）之间的关系，以供规划设计、方案选择之用。 参变数（正常蓄水位，死水位等）之间的关系，以供规划设计、方案选择之用。确定水电站动能指 标值的计算，称为水能计算，或叫水能调节计算，它是水利计算的一个专门部分。 标值的计算，称为水能计算，或叫水能调节计算，它是水利计算的一个专门部分。 水电站的出力计算可应用公式（ ）。设发电流量为Q（ ）。设发电流量为 ）。在 秒内 秒内， 水电站的出力计算可应用公式（3-4）。设发电流量为 （ m / s ）。在△t秒内，有水体 W=Q△t通过水轮机流入下游，则由公式（3-4）可得水量 下降 所做的功： 通过水轮机流入下游， 下降H所做的功 △ 通过水轮机流入下游 则由公式（ ）可得水量W下降 2、图中 H 额 为额定水头，它表示在该水头以上， 、 为额定水头，它表示在该水头以上， 机组可以可以发出额定出力（也称额定容量）。 可以发出额定出力 机组可以可以发出额定出力（也称额定容量）。 在额定水头以下，机组可以发出的最大出力随H 在额定水头以下，机组可以发出的最大出力随 之减小而减小。这是因为 之减小而减小。这是因为 3、水头越小，受阻容量越大，因此在运行时水 、水头越小，受阻容量越大， 头有一定范围，在次范围内水轮机效率较高， 头有一定范围，在次范围内水轮机效率较高，出 力受阻较小。 力受阻较小。这个范围一般以最小水头不小与最 大水头的60%~70%来控制。应该指出，各种型 来控制。 大水头的 来控制 应该指出， 号的水轮机有不同的运转综合特性曲线。 号的水轮机有不同的运转综合特性曲线。
水电站-计算题

水电站-计算题

解：托马稳定断面积公式：
由已知条件： ， ，
= / =1.6/42=0.1
所以有
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）判别水锤的类型
Ts=3.4s > 2L/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=
水管特性系数 ρ= σ=
有ρτ0=1.62>1.6得出水锤为极限水锤。
ξm=
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》
解：（1）判别水锤类型
∵2L/a=2×300/1000=0.6s<Ts=3s, ∴发生间接水锤
（2）求Vm
（3）判别间接水锤类型
∵初始状态为全开， ， ∴发生末相水锤。
(4)求水锤压强
，∴应采用原公式
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：
Ts=1s=tr，发生直接水锤
(2)Ts=8s＞tr，发生间接水锤
水管特性常数ρ=(avmax)/(2gH0) =(1200×4)/(2×9.8×160)=1.53
ρτ0=1.53×1=1.53>1
第三章 水电站水能计算

第三章 水电站水能计算

第三章
水电站水能计算
第一节 水能计算的基本方程和主要方法 第二节 电力系统及其容量组成 第三节 水电站水库消落深度、保证出力 和多年平均发电量 第四节 水电站装机容量选择 第五节 水电站水库调度图 第六节 无调节水电站水能计算 第七节 抽水蓄能电站简述
2013年7月20日1时19分
第一节 水能计算的基本方程和主要方法
2 河段的潜在水能
E1—2 = E1 - E 2 = γ W ( Z 1 - Z 2 +
2013年7月20日1时19分
P1 - P2 γ
+
a 1V12 - a 2V22
2g
)
a 1V 2 - a 2V 2 1 2
2g
0
1
V1 V2
E1-2=γ·W·H1-2（牛顿· 米）
＝γ·Q·t·H1-2=9807Q·H1-2 t·
2、保证出力计算（长系列法） 对于每一个死水 位方案，都可通过长 系列操作，求出相应 的保证出力值(或保证 电能值)，并点绘出死 水位与保证电能关系 曲线。 当水电站受最大消落深度限制和其他用水部门 要求所允许的死水位在极点下面时，则EP和死水位 选在极点处，可提供的Ep为最大。当所允许死水位 在极点之上时，就选定该死水位和其相应的保证电 能。
2013年7月20日1时19分
（三）混合式水电站
1.概念：在一个河段上，用坝集中一部分落差 ，再通过有压引水道集中坝后河段的另一部分 落差。
2.开发条件：当河段上游坡降较缓且有筑坝建 库条件，下游坡降陡且有条件集中较大落差时， 采用混合式开发较经济。 我国四川狮子滩、福建古田溪、东北镜泊湖 等属于混合式开发方式。
2013年7月20日1时19分
第三节
水电站水库消落深度、保证出力 和多年平均电能计算