水轮机复重点

1、水轮机的基本工作参数都有哪些？

答：水头、流量、转速、出力、效率（每写对一个得2分）

2、水轮机的编号规则？

类型 比转速表示水轮型号 主轴布置形式 引水形式 以厘米表示的转轮直径（每写对一个得2分）

3、试简述一元理论，二元理论，三元理论。

一元理论：采用无穷叶片数及轴面速度沿过流断面均匀分布假定，流动状态只是转面流线长度坐标的函数。

二元理论：放弃一元理论中两个基本假设中的一个。

三元理论：完全放弃一元理论的两个基本假设，直接研究三维流场。 4、什么是蜗壳的最大包角、水轮机比转速、单位流量？

答：蜗壳最大包角指蜗壳的进口端面到蜗壳的鼻端所围成的角度。

水轮机比转速是指水轮机在水头为1m，出力为1kw时所具有的转速。

单位流量是指水轮机标称直径为1m，有效水头为1m时所具有的的流量。 5、按水流流经导叶与水轮机轴线的相对位置，导水机构可分为哪几种形式？ （1）径向式导水机构，水流方向与主轴垂直 （2）轴向式导水机构，水流方向与主轴平行 （3）斜向式导水机构，水流方向与主轴相交

6、水轮机的几个典型工作水头如何定义？

最大水头：是允许水轮机运行的最大净水头。

最小水头：是保证水轮机安全、稳定运行的的最小净水头。 设计水头：是水轮机发出额定出力时所需的最小净水头。

加权平均水头：是在一定时期内（视水库的调节性能而 定），所有可能出现的水轮机水头的加权平均值，是水轮机在其附近运行时间最长的净水头。

7、水轮机的主要过流部件有哪些及其作用是什么？

答：水轮机的主要过流部件有：引水室、导水机构、转轮、尾水管。

1）引水室的作用是将水流按所需要的速度（大小和方向）引入转轮。

?n11，Q11?轮机的功率，以适应负荷的变化；在非蜗壳式引水室中，还用来改变水流方向，以适应转轮需要。

3）转轮的作用是改变水流方向并产生能量。

4）尾水管作用是将离开转轮的水引导至下游并利用转轮出口水流的部分能量。 8、什么是水轮机的最优工况、协联工况、飞逸工况、飞逸转速？说明飞逸工况的危害。 答：最优工况：使水轮机效率最高的工况。

协联工况：对一定的n11，Q11点，使效率最高的的φ与a0值是一定的，保持导叶开度与叶片转角之间最优协联关系的工况。

飞逸工况：一定水头和工况下，负荷力矩为零时的工况。 飞逸转速：一定水头和开度下最大转速

飞逸工况危害：1）转速升高，离心力超过机组允许值，形成破坏；2）与机组固定频率重合形成共振

9、什么是水力机械的全特性？

水力机械工作状态性质主要参数水头、流量、轴端力矩、转速和轴功率正负方向的不同

??组合，构成水力机械的八种工作状态，表征这八种工作状态的特性曲线称为水力机械的全特性。

10、某河床式式水电站在设计工况下：上游水位Z上=83m，下游水位Z下=47.2m，通过某台水轮机的流量为874m/s，发电机效率为?g=0.973.水轮机效率为?t=0.88。如果忽略水工建筑物的水力损失，试求水流出力、水轮机出力、和机组出力。 解：因为?hA-t3?0

则H=Z上-Z下=83-47.2=35.8m

水流出力Pn?9.81QH=9.81*874*35.8=306947kw 水轮机出力P=Pn*?t=270113.4kw

机组出力Pg?P*?g?270113.4*0.973=262820.3kw 1、 冲击式水轮机的主要类型及适用条件。

答：在冲击式水轮机中，以工作射流与转轮相对位置及射流做功次数的不同可分为

切击式水轮机、斜击式水轮机、双击式水轮机。 冲击式适用于高水头小流量水力条件。

2、 简述切击式水轮机的主要部件。

答：1、喷嘴、喷针；2、转轮：斗叶、圆盘；3偏流器、分流器；4机壳；5副喷嘴（反向制动喷嘴）//用于防止飞逸。

3、 喷管的组成及其作用。

答：喷管主要由喷嘴喷针和喷针移动机构组成，其作用：①将水流的压力势能转换为射流动能，则当水由进水管流进喷管时，在其出口便形成一股冲向转轮的圆柱形自由射流;②起着导水机构的作用。当喷针移动时，即可以渐渐改变喷嘴出口与喷针头之间的环形过水断面面积，因此可平稳地改变喷管的过流量及水轮机的流量和功率。

4、 简述提高水斗式水轮机比转速的主要途径。

答：①提高喷嘴数目；②改变直径比D1/d0;③增加工作轮数量；④提高机组转速。

5、 推导冲击式水轮机基本方程，理论最优转速比及实际转速比范围。

答：水轮机对水体作用为Rx，射流对水斗的作用为Fx Fx =-Rx

对选定水体在x方向列动量方程：Rx?t=m1v1cos?1?m2v2cos?2?mv0 则Rx=

rQrQ1rQv1cos?1?2v2cos?2?0v0 gggrQ0v0?cos?-1? g =

?1??2

Q1?Q2?Q0 2?Fx?rQ0v0(1?cos?) gW?v0?u

N?Fx?u?当

rQ0(v0?u)?u(1?cos?)

gdN?0时出力最大 du则v0?2u?0

6、 写出水轮机的主要工作参数以及水力机械工作状态性质的主要参数。

??u?0.5 v0一般情况实际速比为0.46~0.49

答：1）水轮机的主要工作参数：水头H，流量Q，转速n，出力N，效率?。 2）水力机械工作状态性质的主要参数：水头H，流量Q，转速n，轴端力矩M，轴功率P

7、 以正常水泵工况参数为正，在叶片式水力机械的各种工作状态下转轮输出功率P、能量QH的正负。 答：

水轮机工况：叶片式水力机组以原动机运行，P<0,水流流经转轮以后能量减少

QH<0;

水泵工况：水力机组为工作机械，P>0，水流流经转轮以后能量增加 QH>0;

制动工况：水力机组为工作机械，P>0，水流流经转轮以后能量减少 QH<0;

飞逸工况：水力机组为原动机，但作用在轴上的扭矩趋近于0，所以轴功率也趋近于0，P≈0 机组效率为0水流流经转轮后能量有所减小这部分减小的能量用来克服机组旋转时的摩擦损失QH<0

8、 抽水蓄能电站按转换周期及按天然水量的利用可分为哪几类？

答：抽水蓄能电站按蓄水和发电的转换周期可分为季调节和日（或周）调节两种；根据天然水量的利用情况分为①纯抽水蓄能电站②混合式抽水蓄能电站

9、 三机式和四机式机组各有那些优缺点？

答：四机式机组的水轮机和水泵均可根据自身的条件确定形式、台数和转速，因而可以保证各自的效率最高，但由于造价昂贵，目前几乎不采用。

三机式机组的水轮机的主要优点是：抽水蓄能的效率比可逆式水泵水轮机高。水泵工况下启动方便和迅速但三机式机组投资高，机械设备和土建投资也较高，在水泵运行时需要压缩空气保持水轮机转轮处于排空状态，而在水轮机运行时保持水泵转轮处于排空状态会增加设备，提高了运行费用，影响整个电站的效益。

10、 因。

2v5??(hw?)2g222?2写出尾水管的恢复系数?w及其作用，并说明尾水管对不同比转速的重要性及其原

答：?w?。作用：1）将转轮出口水流引向下游；2）利用转轮高出

2g下游水面的那一段位能；3）回收部分转轮出口功能。

?22尾水管对高比转速水轮机起着十分重要的作用。高比转速水轮机的可达总水头

2g的40%左右，而低比转速却不到1%。以恢复系数都等于75%来估算，则高比转速水轮机尾水管的相对水力损失达10%，而低比转速仅为0.25%，由此可见对高比转速水轮机更加重要。

11、

轴向水推力有哪几部分组成？如何减小轴向水推力？

答：Ft?F1?F2?F3?F4 其中F1、F2、F3、F4分别为转轮流道内水流作用所产生的推力，上冠因水压力产生的水推力，下环因水压力产生的水推力，浮力。 减小轴向水推力：1）可在水轮机的上冠上设置若干减压孔，以及时排除上冠背面的渗漏水。2）设置减压板。

12、

何为圆柱层无关假设？

答：假定水流在轴流式转轮区域内是沿着与主轴通信的圆柱面上流动，水流绝对速度在半径方向的分量Vr=0，即在各圆柱层之间水流质点没有相互作用。这就是圆柱层无关性假设。

根据圆柱层无关假设，可将轴流式转轮分解成许多无限薄的圆柱层，展开这些圆柱层便得到许多互不相关的平面直列叶栅，这样就将轴流式复杂的三元流动问题简化为平面问题求解。

13、

试分析混流式转轮中的水流运动特点？

答：混流式转轮位于流道从径向变为轴向的拐弯处，水流运动受到拐弯离心力的作用及水流绕轴线旋转离心力作用。不同比转速，流道的形状不同，两种离心力的作用使得不同比转速的混流式转轮，轴面速度分布规律不一致，从而得出不同的设计方法。对流动Vm的不同假定的简化得到转轮的不同设计方法。