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水电站复习资料打印填空题 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 , 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）要有必需的进水能力。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。 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。 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 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 研制和采用高强度钢材； 改进设计理论； 改进结构形式和工程措施。 (2)采取的措施 采用高强度钢材； 采用双层钢管作为钢衬； 采用箍管； 采用柔性钢衬； 采用预应力混凝土衬砌； 完全取消衬砌； 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： 丢弃负荷时。 、机组转速最大升高值；、压力管道及蜗壳内最大水锤压强值；、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。 增加负荷时。 、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；、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）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。 反击式水轮机装置减压阀； 冲击式水轮机装置折流器； 设置水阻器。 第一章 概论 1.水能资源分布特点：地域分布不均衡 径流年内分布不均衡 主要集中在13个水电基地，可开发量2.74亿KW ，占全国经济可开发量的67% 3.开发河流水能的水电站，按集中河段落差以形成水头的措施不同，有坝式，引水道式和混合式三种 4.坝式水电站是拦河筑坝，坝前壅水，在坝址处形成落差所建的水电站。坝式水电站有河床式和坝后式两种。坝式水电站的水头取决于坝高，当前坝式水电站的最大水头小于300m 5引水道式水电站是在河段上游筑闸或低坝取水，经人工引水道到河段下游来集中落差所建的水电站。引水道可以是无压的，如明渠，明流隧洞等，也可以是有压的，如有压隧洞，压力水管等。引水道式水电站最适用于坡降大的河段，或河道裁弯饮水和跨流域引水。 6.混合式水电站是在同一河段上用集中上游部分落差，再通过有压引水道集中坝下游部分落差而形成总水头所建的水电站 7.抽水蓄能电站：以水体为储能介质起调节电能的作用，包括抽水蓄能和放水发电两功能 8.水电站的组成建筑物：枢纽建筑物：挡水建筑物 泄水泄沙建筑物 过坝建筑物 发电建筑物：引水道建筑物 发电厂飞及其附属建筑物 第二章 进水口及引水道建筑物 1.进水口的功能与要求：作用：控制水量和水质 对进水口的要求：A要有必要的进水能力 B.水质符合发电要求 C水头损失要小 D.流量可按要求控制 E 施工，安装，运行和检修方便 2.进水口的类型：按水流条件可分为无压进水口和有压进水口 3.无压进水口有表面式和底部拦污栅两类。表面式设于凹岸，引用河道或水库表层水流 4有压进水口有坝式，岸式，塔式。坝式进水口，进水口依附在 坝体上与与坝体协调一致。适用条件：坝后式厂房，坝内式厂房，河床式厂房 岸式分为竖井式和岸墙式。竖井式进口段和闸门段位于山体中，既经济又安全。适用条件：隧洞进口的地质条件好时采用；岸墙式进口段和闸门段位于岸坡岩体之外而又紧靠岩坡成为整体，承受水压力和山岩压力。适用条件：隧洞进口的地质条件较差。塔式 5.进水口的设施：拦污栅 工作闸门 检修闸1 门及启闭设备 (4)通气孔 旁通管 6.沉沙池：设置目的：防止有害泥沙对水轮机的磨损 位置：无压进水口之后，引水道之前 工作原理：加大过水断面，降低水流速度从而减小其挟沙能力，使有害泥沙沉积在池中 7.从工作条件和水力特性分，引水道可分为无压引水道和有压引水道两类。无压引水道的特点是具有自由水面，引水道承受水压不大，它适用于从河道或水库水位变化不大的场合饮水。在结构形式上，无压引水道最常用的是渠道和无压隧洞。有压引水道的特点是引水道内为压力流，承受的水头可以很大，它可以适应河道或水库水位的大幅度变化。 8.引水道要求：有符合要求的输水能力 减少水头损失 保证水质 9.隧洞优点：线路较短，避开沿线地表不利的地形及地址条件 有压隧洞可适应水库水位的大幅度变化及引用流量的迅速变化 不受地表气候的影响，可避免地表水对水质的污染 缺点：对地质条件，施工技术及机械化的要求较高，造价较高，工期较长 10.水力计算 恒定流计算：研究隧洞断面，引用流量，水头损失之间的关系，从而确定隧洞尺寸 1地下埋管的优缺点：优点：布置灵活方便；利用围岩承担内水压力，减少钢衬壁厚；运行安全 缺点：构造复杂;施工安装程序多；工艺要求高 2.地下埋管布置：地形条件：相邻洞间岩层厚度大于D挖；洞顶以上岩层厚度大于3D挖 地质条件：与构造带倾向正支 施工条件：斜进坡度，向上出渣30°40°，向下留渣45° 水洗条件：转弯半径R大于等于3D挖，管线在最低压坡线下至少2m 3地下埋管构造：钢衬：承受内水压力和防渗 混凝土：将部分内水压力传给围岩 帮助承受一部分内水压力 4地下埋管施工程序：隧洞开挖，钢衬安装，混凝土回填，灌浆 5.地下埋管工作原理：埋管承受内压后，钢衬发生径向位移，使缝隙消失后，继续向混凝土衬圈传递内压，使混凝土发生环向拉应力，从而在衬围内产生径向均匀裂纹，内压通过混凝土砌块继续向围岩传递，围岩向外的径向位移并形成围岩抗力，使埋管在内压下得到平衡. 基本假定：A钢衬与混凝土之间，混凝土与围岩之间存在均匀缝隙 B缝隙的存在使钢衬的工作分为两阶段：缝隙为E构造：内层为钢衬，外侧为钢筋混凝土 第六章 分岔管 1、分岔管的功能:分流，汇流 2、分岔管的布置形式:卜形布置,对称Y形布置，三岔形布置 3、明钢管结构形式：三梁岔管，内加强月牙肋岔管，贴边岔管，无梁岔管，球形岔管，隔壁岔管 第七章 有压引水系统非恒定流的物理现象及基本方程 1、水轮机调节的两种现象：引起机组转速的较大变化，在有压引水管道中将出现所谓“水锤”现象 2、进行水锤及调节保证计算的目的： A、水锤计算的目的：决定管道内的最大内水压力，作为射击或校核压力管道、蜗壳和水轮机强度的依据；决定管道内最小内水压力，作为管线布置，防止压力管道中产生负压和校核尾水管内真空度的依据；研究水锤与机组运行的关系，如对机组转速变化的影响等。 B、调压保证计算的目的：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上升值三者之间的关系，最后选择适当的导叶启闭时间和方式，使水锤压力和转速上升值在经济合理的允许范围内。 非恒定流：求出隧洞沿线各点的最大及最小内水压，从而决定隧洞的高程，设计隧洞的衬砌 11隧洞线路选择：地质条件，尽可能布置在完整坚固的岩层之中 地形条件：平面上力求最短，立面上要有足够的埋藏深度 施工条件：开凿施工，丛坡一般为0.0010.002 水流条件：尽可能采用直线，当必须转弯时，其转弯半径一般大于5倍洞径 12.压力前池：功用：分配水流;平稳水流；拦阻杂物，排除泥沙 组成：前室；压力管道和进水口设备；池水和排沙建筑物，流沙堰，拦沙坎，冲沙孔 布置：设在无压引水道的末端，尽可能靠近厂房，尽可能建在挖方中，渠道和前池连接要平顺 第三章 压力管道总论及明钢管 1.压力管道是从水库或引水道末端的前池或调压室，将水在有压状态下饮水入水轮机的输水管，它是集中了水电站的全面或大部分水头的输水管，它的特点是：坡度陡 承受电站的最大水头，且受水锤动水压力 靠近厂房 2.压力管道的类型：明管：钢管，钢筋混凝土管埋管 3）坝内埋管坝后背管 3.压力管道直径的选择： 经动能经济比较确定 用经济流速确定 Ve=4-6m/s 经济直径公式： Qmax-钢管最大设计流量 H-设计水头 K系数，一般取5.2 4.压力钢管的构造：无缝钢管：没有纵缝的管节，将管节连成整体 焊接管：钢板弧形瓦片管节整体 在无缝钢管上或焊接管上套以钢箍而成 5.明钢管： 线路选择：线路短而直 地质条件良好处 减少管线的起伏波折 进厂方式：正向进厂： A优点:水流平顺，水头损失小 B缺点：管道爆破对厂房威胁大 C适用条件：中低水头电站 纵向进厂：A 优缺点与正向相反 适用条件：高中水头电站 斜向进厂：A优缺点介于两者之间 B适用条件：多用于分组供水和联合供水的水电站 6明钢管的支承和敷设方式： 镇墩： A作用：承受轴向不平衡力，固定钢管 B类型：封闭式，开厂式 C布置：钢管转弯处，直线段长度超过150m时 支墩： A作用：承受水重和管身自重在法向分力，同时使管道离开地面有一定距离，允许管道在轴向自由移动 B类型：滑动式支墩，滚动式支墩，摇摆式支墩 7.伸缩节：(1)作用：减小管身温度应力，适应管身变形 类型：单作用伸缩节，双作用伸缩节 8.管道敷设方式：连续式：两镇墩间不设伸缩节 分段式：两镇墩设伸缩节 9.钢管管壁厚度估算：书P30 10.作用在钢管及墩座上的力：按作用方向分：径向力，法向力，轴向力 径向力：即内水压力，是钢管的主要荷载 法向力：法向力为钢管自重和水重在法向的分力 11.钢管应力分析：跨中断面，4个应力 支承环旁管壁膜应力区边缘，5个应力 加劲环及其旁管壁，7个应力 支承环及其旁管壁,10个应力 第四章 地下埋管 闭合，内水压力有钢衬单独承担；增加内水压力，缝隙闭合，内水压力由钢衬和围岩共同承担 C混凝土径向产生裂缝，不承担径向环拉力，反将部分内压从钢衬传递给围岩，同时自身产生径向收缩 D.所有材料都在弹性阶段内工作 适用条件：A :st，即钢衬在允许应力状态工作时的径向变位大于初始总缝隙，才使围岩参与承担内水压力 B:钢管上必须有足够的岩层覆盖厚度H 6.钢衬的外压荷载：地下水压力 钢衬与混凝土灌浆压力 回填混凝土时流态混凝土的压力 7.埋管钢衬的外压失稳下的特征：P55 图4-3 第一种：临界状态时屈曲波有几个，沿整个圆周同时发生，屈曲波峰，紧贴混凝土，在外压作用下钢衬受到了环向压缩，原环向轴线缩短 第二种:在外压作用下，钢衬圆周上有可能出现几个初始波，但随着荷载的增加，钢衬将首先在某个薄弱部位屈曲，从而减小了其他部位的管壁发生屈曲的可能 8缝隙值：施工缝隙o:是混凝土浇筑或接缝灌浆施工完竣，且温度也恢复正常时，钢衬和混凝土衬圈间的间隙和混凝土衬圈与围岩间的间隙的总和 钢衬冷缩缝隙s：其值取决于钢衬竣工时温度和运行时温度之差 围岩冷缩缝隙R：指管道投入运行后，水温低于围岩原始温度，围岩降温冷缩形成的缝隙 第五章 混凝土压力管道 1.混凝土压力管道：依附于混凝土坝身，既埋设在坝体内或固定在坝面上，并与坝体成为一体的压力输水管道。特点：结构紧凑简单 引水道长度短，水头损失小，机组条件保证条件好 造价低 运行集中方便 坝内埋管的空腔削弱坝体 2.坝内埋管： A布置原则：尽量缩短管长 减少管道空腔对坝体的不利影响 减少管道对坝体施工的干扰 B立面上的布置：倾斜式 平式和平斜式 竖直式 C平面上的布置：厂坝横缝错开 厂坝横缝一致 D结构形式：联合受力管：钢管和坝体混凝土浇筑在一起，两者联合承载，可充分发挥钢管外围钢筋混凝土的承载作用，减小钢管管壁厚度 垫层管：钢管外铺设垫层，将坝体与管道隔开 3坝后背管： A布置：进水口设在上游坝面上，压力管道近于水平地面，穿过坝体上部，然后在坝外沿坝下游面敷设，并以弯段及水平段与水轮机蜗壳联接，坝体与下游面管道先后分别施工，管道固定在坝体上 B优点：便于布置 减小管道空腔对于坝体的削弱，有利于坝体安全 管道，坝体施工安装干扰小 管道可以随机组投产和先后分期施工 C缺点：增加了工程量和水头损失 D结构形式：坝下游面明钢管 布置：用支承环将管道支承在坝下游面的支墩上。 优点：现场安装工程量小，进度快，与坝体施工干扰小 。 缺点：当钢管直径很大时，造成施工工艺上的困难，一旦失事后果很大 坝下游面钢衬钢筋混凝土管： 优点：减薄钢衬厚度，避免厚钢板带来的技术困难；具有明显的经济效益；具有更高的安全度；减少外界因素，对管道破坏的可能性。 缺点：施工复杂，工程量有所增加，管腰混凝土开裂问题 3、在缺乏资料的情况下，露天钢管的水锤波速可近似地取为1000m/s，埋藏式可近似地取为1200m/s。 第九章 水锤及调节保证计算的解析方法 1、管路的特性系数：s=±Lvmax ，gH0TSr=av0 2gH02、水锤的分类： A、直接水锤：当阀门关闭时间Ts等于或小于一相时，即Ts£2L/a或Ts³2L/a，也就是由水库处异号放射回来的水锤波尚未达到阀门之前，阀门已经关闭终止。 B、间接水锤：当阀门关闭结束前，水库异号放射回来的降压波已经达到阀门处，降压波对该处产生的升压起着抵消作用，使阀门处的水锤升压值小于直接水锤。 3、相：水锤波在管道中传播一个来回的时间为2L/a，称为“相” 4、第n相末的水锤压力：An-1tn1An1+xAn=t0-x2r-råxn 1 此公式的适用条件：阀端各相末水锤计算、阀门为任意开度变化规律。 5、a第一相水锤：最大水锤压力xmax出现在第一相末，xAmax=x1b末相水锤：最大水锤压力xmax发生在阀门关闭终了的相末，也称极限水锤，xAAm>x1。 6、导叶或者阀门全开时t0=1，全关时t=1 7、水锤类型判别： A、当rt<1时，经常发生xA01>xAm的第一相水锤 B、当rtA0>1.5时，经常发生xm>xA1的末相水锤 2 8、水锤压力的近似公式 A、 从设备布置、运行要求的空间划分：主厂房、副厂房、主变压器场、开关站 B、 从设备组成的系统划分：水流系统、主机组及其附属设A、第一相末水锤压力值：xA1=2s 1+rt备系统、电气设备系统 C、 从水电站厂房的结构组成划分：1）水平面上可分为主B、末相水锤：xA2s机室和装备场 2）垂直面上根据工程习惯，主厂房以m=1-s发电机层楼板面为界，分为上部结构和下部结构两部分 2、 厂房类型 ：地面式厂房、地下式厂房、抽水蓄能电站9、起始开度对水锤的影响： 厂房、抄袭电站厂房 3、 地下式厂房 A 当起始开度t0>1r，即rt0>1时， 河岸式厂房：闸墩式厂房、泄水式厂房 坝后式厂房：坝后式明厂房、坝垛式厂房、溢流式厂房、挑越式厂房 xAAm>x1，最大水锤升压发生在阀门关闭的终了。 坝内式厂房岸边式厂房 4、 水轮发电机的类型：悬式、伞式 B 当sAr<t0<1r,时，x1>xAm，最大水5、 进水阀，装设在每台机组蜗壳进口处，又称为机前阀，其作用： 检修水轮机或停机检查时，在静水中关闭阀锤升压发生在第一相末，t0越小，xAi越大。 门，截断水流。 机组较长时间停机截断水流，以减少导叶漏水或解决导叶漏水量大而不能停机的问题C 当t事故中，在动水中紧急关闭阀门截断0£sr时，发生直接水锤，但非最大水锤值。 水流，防止事故扩大。 D 当阀门起始开度为临界开度时，发生最大的直接水锤，这6、进水阀类型：碟阀、球阀 7、起重设备 A、形式和台数：桥式起重机门式起重机 时xAa=2s. B、初选起重机形式和台数：吊件的重量少于100t，机组台数少于4台时，选用一台单小车桥式起重机；10、开度变化规律对水锤压力的影响 机组台数多于5台时，选用两台单小车桥式起重机。 A 在高水头电站中常发生第一相末水锤，所以可以采取先慢 吊件的重量为100600t，机组台数少于4台时，后快的非直线关闭规律 选用一台双小车或单小车桥式起重机;机组台数多于5B 在低水头电站中常发生末相水锤，所以可以采取先快后慢台时，选用两台起重量各为最重吊件一半的单小车桥的非直线关闭规律 式起重机，或是一台双小车桥式起重机，另设一台起11、极限水锤压力的分布规律：理论研究证明，极限水锤无重量较小的单小车桥式起重机辅助吊运。 论正、负水锤，沿管线水锤压力均依直线规律分布 吊件重量大于600t时，可选用一台或两台单小车12、第一相水锤压力的分布规律：研究证明。第一相水锤压桥式起重机 力沿管线不依直线规律分布，正水锤压力分布曲线都是向上8、跨度：起重机大车轨道中心线的间距称为跨度。 凸的，负水锤压力分布曲线是往下凹的。 9、厂房的水机辅助设备：油系统、13、减小水锤压力的措施：缩短压力管道的长度、延长导叶压缩空气系统、供或阀门关闭时间、改变调速器调节程序、减小压力管道中的水系统、排水系统( a机组流速。 检修排水：检修排水方式<直接排水、间接排水>、水泵类型< 第十章 调压室 卧式离心泵、立式深水井> 1、调压室设置在地面上的称为调压塔，设置在地面以上的称b厂房渗漏排水） 调压井。 第十二章 厂房的布置设2、调压室的布置方式：上游调压室、下游调压室、上下游双调压室系统、上游双调压室系统 计 3、调压室的基本类型：简单圆筒式调压室(a)、阻抗式调压室(c)、水室式调压室(e)、溢流式调压室差动式调压室(f)、气垫1、水轮机安装高程: Z式或半气垫式调压室(h)。 S 4、调压室水位波动的稳定问题计算： 调压室水位波动稳定的条件：m>0，即 2、水轮机层地面高程：Ñ水=ZS+蜗壳进F口断面半径+蜗壳顶板厚d 初步计算k=FTh>Lf2agH=Lf12ag(H0-hw0-3hwT0)时，d大型取34m，中型12m , 3、发电机层楼板高程：Ñ发=Ñ水+既墩高hw0=aV2hh 0, hw0，hwT0取可能最大值 g+定子高g+上机架埋深hm2>04、桥机安装高程Ñ桥，若Ñ安=Ñ发， w，即A、发电机层起吊转子带轴,则Ñ桥=Ñ发+h1w0+hwT0<3H0 设备露出部分高度hu+转子地面与设备顶面5、调压室的基本尺寸是由水力计算来确定的，其内容应包括 由调压室水位波动的稳定条件，确定调压室的断面积； 计算调压室最高涌波水位，从而确定调压室的顶部高程 间安全距离hn+转子底面以上吊件高+吊索计算调压室最低涌波水位，从而确定调压室底部和压力管道进口的高程。 第十一章 厂房总论 工作高hs+吊钩极限距离h 1、 水电站厂房的组成 B、在发电机层起吊带转轮带轴，Ñ桥=Ñ发+hn+转轮带轴高h0+hs+h C、在安装间检修主变：Ñ桥=Ñ安+hy+h 5、天花板高程：Ñ天=Ñ桥+桥机高H+下车顶与天花板的垂直距离 6、屋顶高程：Ñ顶=Ñ天+屋顶大梁最大高度+混泥土面板厚+屋面防护层厚 7、主阀室地面高程：Ñ阀=钢管末中心线高程阀的外径阀下通道高 8、尾水管地板高程：Ñ未=Zsb0/2尾水管高度 9、基础开挖高程：Ñ挖=Ñ尾底板厚 地板厚：岩基上12m，软基上34m 10、厂房总高：Ñ顶Ñ挖 主机间的高度：Ñ顶Ñ发 2水力发电的原理和优缺点：原理:在天然河流上修建水工建筑物,集中水头差,然后将水流输送到水轮机中,使水能水轮机的旋转机械能驱动发电机将机械能转化为电能输电线路用户。优点:1水电是再生性能源2运行管理人员少,主要是远程调控3运行灵活4节约煤,石油,天然气及人力资源5可兼顾防洪,航运及灌溉等综合效益6污染小.缺点:1所处地理位置给建设及输电带来困难2工程量大,工期长3造成水库淹没,对自然生态环境有不利影响(a库区:淹没,滑坡坍岸,水库淤积,生态变化,水温变化,水质变化,气象变化,诱发地震,卫生条件恶化b水库下游:水清引起河道冲刷,原河道水量变化,河道水温,水质变化) 3水能资源开发方式:坝式、引水式、混合式。坝式水电站多分为河床式和坝后式两种。 4有压进水口高程:顶部高程位于死水位以下有一定的埋深，底部高程位于水库设计淤沙高程以上0.5-1.0m渠道类型:自动调节渠道,非自动调节渠道.沉沙池位置:在无压进水口之后,引水道之前 5压力前池:位置(设置在引水渠道或无压隧洞的末端,是水电站无压引水建筑物与压力管道的连接建筑物)作用：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1均匀分配流量,2渲泄多余水量,平稳水压,水量3拦阻污物和泥沙。 6.压力管道参数:管道内径D(m)和水压H(m)及其乘积HD值.压力管道按布置形式分类:1明管(暴露在空气中)2地下埋管(埋入岩体)3砼坝身埋管(依附于坝身,有坝内管道,坝上游面管,坝下游面管) 7供水方式:单元供水(适用1单机流量大,长度短的地下埋管或明管2砼坝内管道和明管道)联合供水(机组少,单机流量小,引水道长的地下埋管和明管)分组供水(压力水管较长,机组台数多,单机流量较小的情况,广泛用于地下埋管和明管)要会结合实例绘制布置图 8明钢管与引近厂房的方式和适用条件:正向引近(中,低水头电站)纵向引近(高,中水头电站)斜向引近(当地形,地质条件,引水系统及厂房布置要求适宜时采用这种布置方式,多用于分组供水和联合供水)要会结合实例绘制布置图 8镇墩布置:(不产生位移)管道转弯,直径变化处或管道直线段距离超过150m.支墩:(水管在轴向自由移动)间距L取6-12m,当D特别大时,L取3m.两镇墩间的支墩应等间距布置,设伸缩节的一跨间距应缩短 管壁厚度(mm):>=HD/2=10HD/2,(内)直径:D=7(5.2Q3max/H)单面,垫板0.9双面0.95,H=静水+动水,动水取静水的15-30% 9压力管道直径D选择 经验直径法： 3 随水头H增加，D可逐渐缩小，但变径次数不宜过多，发电机的飞轮力矩)3减小压力管道中的流速(减小流大长度,L+x和L-x可用计算表中公式按蜗壳层,尾水管通常在镇墩处变径并设渐变段。 10明钢管外压失稳的原因及措施:1、机组运行过程中由于负荷变化产生负水击,使管道内产生负压。 2、管道放空时通气孔失灵,在管道内产生真空.管道内部产生真空或负压时,管壁在外部的大气压力下可能丧失稳定,管壁被压瘪。措施:1、增加管壁厚度。2、减小管道内径D。3、提高钢材强度4、设加劲环。 11地下埋管优点:1布置灵活方便2钢管与围岩共同承担内水压,减小钢衬3运行安全 12降低环向应力措施:1尽量改善围岩的质量,提高其弹性模量,途径为固结灌浆2减小施工缝隙3施工选择合适季节,使钢衬冷缝值尽量小4用适当降低围岩抗力系数值的方法考虑 13初始缝隙的组成:1施工缝隙(砼浇筑或接缝灌浆完工后,温度恢复正常时,钢衬与砼衬圈及砼与围岩间的间隙总和.由砼的收缩和施工质量不良造成.)2钢衬冷缩缝隙(其值取决于钢衬竣工时温度(竣工时洞内气温或接缝灌浆时洞内最高温度)与运行时温度(水温)之差)3围岩冷缩缝隙(管道投入运行后,水温低于围岩原始温度,围岩降温冷缩形成的缝隙)4围岩塑性压缩缝隙(岩体的残余变形.措施:降低K0) 降低施工缝隙的措施:1浇筑砼的水化热消散后在低温时进行接缝灌浆2在砼浇筑时降低入仓温度和对钢衬进行冷却,如喷洒冷水3采用膨胀砼回填.此法有时可不进行接缝灌浆4采用预埋骨料压浆砼 14地下埋管外压荷载的组成:1地下水压力2钢衬与砼之间接缝灌浆压力3回填砼时流态砼的压力.失稳:外压钢衬屈曲钢衬变形达到0外压继续增加钢衬发生更多波形的屈曲钢衬应力值钢衬应力达到材料屈服值失稳。外压失稳的标志：钢衬应力达到材料屈服值 15坝体压力管道的类型:坝上游面管道,坝体下游面钢管(三峡),坝内埋管,混合形式 16坝内埋管的基本施工方法:1安装一段钢管,浇筑一层砼,可省二期砼;施工干扰较大2坝体内预留钢管施工槽钢管在槽内一次组装回填砼接缝灌浆;其施工干扰小,但工期较长(2注意键槽,打毛,插筋)结构特点:1传递内水压力(整体浇筑的坝内钢管,只承担内水压力的一小部分,而大部分要由坝体砼承担)2管道周围坝体内产生拉应力集中,即钢管应力恶化坝体应力.坝内埋管失稳过程:当荷载较大,坝体砼首先开裂钢衬的应力达到其屈服强度破坏.砼开裂过程:管顶处砼厚度小常先开裂应力重新分布,导致管底砼开裂其它断面砼相继开裂 17软垫层原理:可吸收钢管在内压作用下的径向变位,从而使内压只有一部分或很小部分传至坝体.砼与钢结构的受力分配:弹性软垫层将管道与坝体分开,钢管承受绝大部分内水压力,受力明确 18岔管布置形式:1卜形布置2对称Y形布置3三岔形布置 19钢岔管的类型:1三梁岔管(适用内压较高,直径不大情况)2内加强月牙肋岔管(大中型电站)3贴边式岔管(中,低水头卜型布置的管道)4球形岔管(高水头大中型电站)5无梁岔管6隔壁岔管 20不稳定工况引起的现象:1机组转速变化2引起水锤现象.HL丢弃负荷:机组转速升高,压力管道及蜗壳中水压力上升,尾水管中水压力下降 21什么是水锤，有哪些危害，减小水锤压力的措施有哪些？ 答：水锤:水电站运行中,突然改变水轮机流量时,使压力管道,蜗壳及尾水管中的水流流速发生变化,从而其内水压力随之变化,又因水流具有惯性,使上述水压的变化呈交替升降的一种波动,如同锤击作用于管壁,有时还伴随轰轰的响声和振动,这种现象为水锤。危害:1压强升高过大导致水管强度不够而破裂2尾水管中负压过大造成尾水管汽蚀,水轮机运行时产生振动3压强波动致使机组运行稳定性和供电质量下降4负水锤会造成压力管道外压失稳.减小水锤压力措施:1缩短压力管道的长度(缩短压力管道长度,使从进水口反射回来的水锤波能够较早地回到压力管道末端,从而减小水锤值.措施:设置调压室)2延长有效的关闭时间(a反击式水轮机设置减压阀在蜗壳的进口附近装设减压阀,减压阀在机组增加负荷时不起作用b冲击式水轮机的机组装置偏流器偏流器在增荷时不起作用c设置水阻器水阻器对于增加负荷时不起作用d增加 速可减小压力管道中单位水体的动量,从而减小水锤压力.措施:加大管径)4改变调速器调节程序(中低水头电站:水轮机导叶可采取先快后慢的关闭规律.高水头电站:可采用先慢后快的调节规律.注:采用合理的关闭规律减小水锤压强,简单易行,又比较经济,应优先考虑) 22水锤压力与机组转速的相对表达式:(H-H0)/H0机组转速变化:(n-n0)/n0(H0 n0初始时刻H n水轮机调节后某一时刻水头和机组转速) 23调节保证计算的目的: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变化三者之间的关系,最后选择适当的导叶启闭时间和方式,使水锤压力和机组转速上升值均在经济合理的允许范围内.水锤波速的常用取值:明钢管(1000m/s)地下埋管(1200m/s) 24.起始开度变化对水锤压力的影响:机组满负荷运行:01.机组担任部分负荷运行:0<l 水锤波在管道中传播一个来回的时间为2L/a,称为一个相,两个相为一个周期 25直接水锤:如果水轮机调节时间Ts2L/a,由水库异号反射回来的水锤波尚未到达阀门之前,阀门变化已经终止(H=H-H0=a/g(v0-