水电站复习资料

1、水电站进水口的类型包括无压进水口和有压进水口，其中无压进水口包括：表面式进水口和底部拦污栅式进水口，有压进水口包括：坝式进水口，岸式进水口、塔式进水口。

2、压力管道的水力计算包括：水头损失计算, 水锤计算。

压力管道的供水方式有：单元供水, 分组供水, 联合供水。

3、岔管布置方式有：卜形布置、对称Y形布置、三岔形布置。

对于明钢岔管按其所用的加强方式，其结构型式有：内加强月牙肋岔管, 三梁岔管, 贴边岔管, 球形岔管, 无梁岔管, 隔壁岔管。

4、厂区枢纽布置中所组成的综合体包括：主厂房, 副厂房，引水道,尾水道,主变压器场, 高压开关站, 交通道路及行政生活区。

5、地下埋管的施工程序包括：开挖，钢衬安装，混凝土回填，灌浆。

6、水电站的五大类型包括有：坝式水电站，引水式水电站，混合式水电站，抽水蓄能电站，潮汐电站。

7、压力管道的特点有：坡度陡、承受最大水头且受水锤动水压力、靠近厂房。

8、明钢管引近厂房的方式有：正向引近, 纵向引近, 斜向引近。

9、地下埋管的灌浆分为：回填灌浆，接缝灌浆，固结灌浆。

10、水电站包括枢纽建筑物和发电建筑物，枢纽建筑物包括：挡水建筑物，泄水泄沙建筑物，过坝建筑物，发电建筑物包括引水建筑物和发电厂房及其附属建筑物。

11、地面式厂房分为河床式、坝后式、坝内式、岸边式。

12、压力管道常用的阀门类型有闸阀、蝴蝶阀、球阀。

13、调压室的类型有简单圆筒式、阻抗式、双室式、溢流式、差动式、气垫式。

14、调压室水位波动计算的方法有解析法、列表法、图解法、电算法。

15、尾水管的主要型式有直锥形、弯锥形、弯曲形。

16、动力渠道分为自动调节渠道和非自动调节渠道。

17、明钢管用镇墩和支墩支承，镇墩分为：封闭式、开敞式。

支墩分为：滑动式支墩、滚动式支墩、摇摆式支墩。

19、混凝土坝体压力管道按布置方式分为坝内埋管、坝上游面管道和坝下游面管道。

坝内埋管布置方式有斜式、平式、竖井式。

20、作用在明钢管上的力按作用方向分为轴向力、法向力、径向力。

名词解释1、压力前池：位于动力渠道末端，是把无压引水道的无压流变为压力管道的有压流的连接建筑物。

2、坝式水电站：拦河筑坝，坝前壅水，在坝址处形成落差所建的电站。

3、引水式水电站：在河段上游筑闸或低坝(或无坝)取水，经人工引水道引水到河段下游来集中落差所建的水电站。

4、水电站：是将水能转变为电能的设备和建筑物的综合体，是生产电能的企业。

5、直接水锤：阀门关闭时间Ts等于或小于一个相长，由水库处异号反射回的水锤波尚未到达阀门断面，阀门已经关完，这种水锤称直接水锤。

6、间接水锤：当阀门尚未关完，水库异号反射回来的降压波已经到达阀门处，对该处产生的升压波起抵消作用，使阀门处的水锤升压值小于直接水锤值，这样的水锤叫间接水锤。

7、水锤：压力管道中随着流速的变化产生附加水头的现象，称为水锤。

8、月牙肋岔管：是三梁岔管的一种发展，它是用一个嵌入管体内的月牙形肋板来代替三梁岔管的U形梁，它由主管扩大段和支管收缩段组成的。

9、地下埋管：是埋藏于地层岩石之中的钢管，可以是斜的、垂直的隧洞式压力管道。

10、伸缩节：是分段敷设的明钢管上的必设的管道附件，其功用是在温度升高或降低时候，钢管可以沿轴线方向自由伸缩，从而消除或减少温度应力。

11、压力管道：从水库或引水道末端的压力前池或调压室，将水在有压状态下引入水轮机的输水管。

12、涌波现象：丢弃负荷时，水轮机引用流量突然减小，渠道水位由下游向上游依次逐渐升高，这种水位升高的现象是由渠末向渠首逐步传递的，称涌波现象。

简答题1、水力发电引水道的进水口应满足哪些要求？1）必需的进水能力。

进水口坎顶足够低，过水断面足够大，有一定的淹没深度。

2）水质符合发电要求。

防止污物、冰块、有害泥沙进入而造成引水道淤积和建筑物及设备损伤。

3）水头损失要小。

进水口形状应平滑渐变，使流态平顺，无突变和漩涡；流速尽量小；要防止堵塞。

4）流量可按要求控制。

进水口要设工作闸门(也称事故闸门)和检修闸门。

5）施工、安装、运行检修方便。

2、试述地下埋管的改进途径和措施。

(1)改进途径①研制和采用高强度钢材；②改进设计理论；③改进结构形式和工程措施。

(2)采取的措施①采用高强度钢材；②采用双层钢管作为钢衬；③采用箍管；④采用柔性钢衬；⑤采用预应力混凝土衬砌；⑥完全取消衬砌；⑦不考虑围岩的影响，按明钢管计算，但提高钢材的允许应力。

3、调节保证计算的内容与目的是什么？(1)内容：①丢弃负荷时。

Ⅰ、机组转速最大升高值；Ⅱ、压力管道及蜗壳内最大水锤压强值；Ⅲ、尾水管真空度校核，同时应注意开度变化终了后的反水锤是否超过增加负荷时的水锤值。

②增加负荷时。

Ⅰ、机组转速最大降低值：只对单独运行的电站进行，加入系统运行的电站，转速受系统频率制约，不会有很大的降低；Ⅱ、压力管道和蜗壳内最大压力降低值。

(2)目的：通过调节保证计算和分析，正确合理地解决导叶启闭时间、水锤压力和机组转速的上升值三者之间的关系，最后选择合适的导叶启闭时间和方式，使水锤压力和机组转速的上升值在允许的范围内。

4、地下埋管的优点与缺点。

优点：1）布置灵活方便。

地下埋管设在岩体内部，地质条件由于地表，管线位置选择比较自由，并且可以缩短管道长度。

2）利用围岩承担内水压力，减少钢衬壁厚。

减小钢衬壁厚，可以降低造价，制造、焊接、安装等工作简化，在保证钢衬质量、加快安装速度方面优越性更突出。

特大容量、高水头的管道，采用明管技术上难于实现，采用地下埋管可能解决。

3）运行安全。

运行不受外界条件影响，维护简单。

管道超载能力很大。

缺点：1）构造较复杂，施工安装工序多，工艺要求较高，地下施工条件差，这会使造价增加。

2）工程质量不易保证，影响工期，有时是影响电站投产的关键工程。

3）容易造成外压失稳。

5、调压室的设计要求与基本类型。

设计要求：1）能充分反射水锤波；使传道引水道中的水锤值控制在合理的范围内；2）要求调压室波动稳定，并且要求波动能迅速衰减。

3）调压室应尽量靠近厂房，缩短压力管道长度，降低水锤值及压力管道造价。

4）波动振幅小，频率低，减小调压室高度，并有利于机组稳定运行。

5）在正常运行时，水流经过调压室与引水道连接处的水头损失应尽量小。

6）工程安全可靠，施工简便，造价经济。

基本类型：1）圆筒式调压室；2）阻抗式调压室；3）水室式调压室；4）溢流式调压室；5）差动式调压室；6）气垫式调压室。

（0.8×4+0.6×8=8分）6、水电站引水建筑物设计时应满足哪些要求？1）有符合要求的输水能力。

引水道要有足够的过水面积和流速，并且防止引水道中泥沙沉积；防止引水道表面被冲蚀、长草，增加糙率从而减小流速；防止岩土坍塌、岸崩等堵塞引水道。

2）要尽量减少从引水道向外漏水。

3）减少水头损失。

尽量减小引水道长度，减小表面粗糙度，减少弯道和断面变化。

4）保证水质。

要防止危害水电站运行的泥沙、污物、冰凌等进入引水道。

进水口要采取防范措施，对于开敞式明渠，取道沿线应采取措施，防止山坡上污物、泥沙和人为垃圾等进入渠道。

已进入引水道的污物应采取措施及时清除。

5）运行安全可靠。

6）引水道应能放空和维护检修7）结构经济合理，便于施工及运行。

7、水力发电的优点。

1）水电是再生性能源。

2）水力发电具有综合效益。

3）水能可以进行调节。

4）水力发电可以实现可逆。

5）水力发电具有运行上的高度机动性。

6）水力发电成本低，造价不高。

7）水力发电站的能源利用率高。

8）有利于改善生态环境。

8、减小水锤压力的措施。

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，是缩短压力管道的常用措施。

2）减小压力管道中的流速。

减小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，这要同设置调压室方案比较后决定。

3）采用合理的阀门开度调节规律。

4）延长有效的关闭时间。

① 反击式水轮机装置减压阀；② 冲击式水轮机装置折流器；③ 设置水阻器。

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t r =2L /a =2×600/1200=1sT s =1s=t r ，发生直接水锤12004489.89.8a H v m g ∆=∆=⨯= (2) T s =8s ＞t r ，发生间接水锤水管特性常数ρ=(av max )/(2g H 0 ) =(1200×4)/(2×9.8×160)=1.53ρτ0=1.53×1=1.53>1判断为极限水锤管道特性系数σ=(Lv max )/(g H 0T s )=(600×4)/(9.8×160×8)=0.191最大水锤压力相对值ξm =2σ/（2-σ）=2×0.191/（2-0.191）=0.2112、基本资料：某电站引水管道长600m ，管道直径4m ，引用流量50m 3/s ，设计水头120m ，最大水头150m ，最小水头60m 。

求：(1) 试用水流加速时间公式判断是否需设调压室。

(T w <1.5~6s 时可不设)(2) 如设，求托马断面(α=0.19)。

，压力管道水头损失1.3m 。

解：(1) s m D F Q v /457.1250445045022==⨯===ππs gH v L T p i i w 03.21208.94600=⨯⨯==∑ 介于1.5s 与6s 之间，是否设调压室应根据电站在电力系统中所占的比例 来确定。

(2)调压室托马断面为：2200117.38)3.13419.060(8.919.0257.12600)3(220m h h H g Lf gH Lf F wT w th =⨯-⨯-⨯⨯⨯⨯=--==αα3、基本资料：某地面压力钢管H P =90m ，V max =4.5m/s ，水锤压力按30%H P 计算，求管壁计算厚度与结构厚度并进行抗外压稳定校核。

(用彭德舒公式计算D ，[σ]=130000kPa ，υ=0.95)。

解：(1)计算管道直径：732max 73max )4(2.52.5p pH D V H Q D π⨯⨯==3333max 333.145.2 5.2 4.544 2.54790p V D m H π⨯⨯⨯=== (2)管壁计算厚度：38(130%)1109.8 1.390 2.5472[]2[]2 1.3100.95p H D PD γδσφσφ+⨯⨯⨯⨯⨯===⨯⨯⨯0.0118211.82m mm == 12mm δ=计(3)管壁结构厚度：212214mm δδ=+=+=计结构(4)抗外压稳定校核： 2.547120.019619.6130130D mm m mm δ=<=== 抗外压稳定校核不满足要求。