水电站课程管道设计例题
水利工程：水电站三
水利工程：水电站三1、问答题［计算题］某有压引水式水电站，水库正常蓄水位370m,水库死水位345m,下游正常尾水位221m,压力钢管的总长度为500m,光管直径为1.8m,管内最大流量为12.10?∕s,水（江南博哥）锤波速为100Om∕s,阀门按直线规律关闭，阀门（导叶）有效关闭时间Ts=3.4s,厂家容许值为［C ］50。
试求丢弃全部符合（To=I ）时压力钢管末端的水锤压强相对升高至JnaX,若不满足要求，可采取哪些措施？ 正确答案：1）判别水锤的类型Ts=3.4s>21.∕a=2×500∕1000=ls 为间接水锤2）计算水锤压强值静水头Hg=370-221=149（米）Q n ux12.1压力钢管的流速V -A -^3.14×0.92αvo1000x4.76 P= --------- = 2gHg 2x9.81x149 1.vo500×4.76λ = --------- = --------------------- =0.48 gH 1T*9.81×149×3.4有PτO=1.62>1.6得出水锤斗极限水锤。
ξF -y （yjθ^÷4+σ）= V0.48^+4+0.48）=0.61>［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）。
2、问答题简述直接水锤、第一相水锤的定义，判断条件及计算公式？正确答案：直接水锤：当水轮机开度的调节时间Ts<21.∕a （判断条件），由水库处异号反射来的水锤波尚未到达阀门，阀门的开度变化已终止，水管末端水压力只受开度变化贪接引起的水锤波的影响。
计算公式：M=H-Hc=-WfVg第一相水锤：最大水锤压力出现在第一相末（判别条件：。
计算公式.1十Cr 和l+p%+b3、问答题在自动开机过程中，流程退出时,，应检查哪些项目？正确答案：（1）、机组是否处于静止态？“开机准备好”指示灯是否亮；（2）、制动是否已复归;（3）、蜗壳水压是否正常：（4）、主机断路器是否在分闸位置；（5）、蝶阀动作是否正常：=4.76(m∕s) 水管特性系数 =1.62。
给水排水管网系统课程设计例题.
第1节设计任务及设计资料一、设计任务陕西关中地区A县城区给水管网初步设计二、设计资料1.本给水管网设计为陕西关中地区A县城区的给水系统，主要服务对象为县城镇人口生活和工业生产用水；2.城区建筑物按六层考虑。
土壤冰冻深度在地面以下0.5m；3.设计区2010年现状人口95800人，人口机械增长率为5‰，设计水平年为2020年。
供水普及率100％；4.城区工业企业生产.生活用水，见“工业企业用水量资料”（如下）。
城区居民综合生活用水逐时变化见“用水量逐时变化表”（如下）。
工业企业生产生活用水资料综合生活用水逐时变化表1.水量计算；2.管网定线与平面布置；3.水力计算；4.制图与设计说明；5.水泵初步选型与调度方案设计。
四、参考资料1.给水排水手册设计第三册《城镇给水》2.给水排水设计手册第一册《常用资料》3.给水排水设计手册第十册《器材与装置》4.给水排水设计手册第十一册《常用设备》5.《室外给水设计规范》GB50013-20066.《建筑设计防火规范》GB50016-20067.水源工程与管道系统设计计算8.给水工程（第四版教材）第二节给水管网布置及水厂选址该县城的南面有一条自东向西流的水质充沛，水质良好的河流，经勘测和检验，可以作为生活饮用水水源。
该县城地势比较平坦没有太大的起伏变化。
县城的街区分布比较均匀，县城中各工业、企业等用户对水质和水压无特殊要求，因而采用同一给水系统。
县城给水管网的布置取决于县城的平面布置、水源、调节构筑物的位置、大用户的分布等。
考虑要点如下：①干管延伸方向应和二级泵站到大用户方向一致，干管间距采用500～800m②干管和干管之间有连接管形成环状网，连接管的间距为800～1000m左右③干管按照规划道路定线，尽量避免在高级路面或重要道路下通过④干管尽量靠近大用户，减少分配管的长度⑤力求以最短距离铺设管线，降低管网的造价和供水能量费用输水管线走向符合城市和工业企业的规划要求，沿现有道路铺设，有利于施工和维护。
水电站建筑物习题集
习题一压力钢管结构计算某引水式水电站地面压力管道布置型式如图所示。
图1－1 某引水式水电站地面压力管道布置图已知钢管直径D=2m，末跨中心断面的计算水头(包括水击压力)为56.25m，支座断面的计算水头为49.08m，伸缩节断面的计算水头为7.89m，支承环间距16m，计算段上下镇墩间距64m，钢管轴线与水平面倾角为44°，伸缩节距上镇墩2m，伸缩节内止水填料长度b=30cm，填料与管壁摩擦系数为0.3，支承环的摩擦系数为0.1，钢管采用A3钢。
下镇墩的上游端管中心的计算水头为63.4m，镇墩下游端和下游伸缩节中心计算水头近似相等，取为66.1m，镇墩下游端伸缩节的水平钢管长度为5.0m，管内流速为5m/s，镇墩为混凝土结构。
1．确定压力管道厚度(全长采用一个厚度)。
2. 对最后一跨的中间断面（1-1断面）进行强度分析。
(1) 受力分析：按正常运行情况的基本组合计算不同断面径向力、法向力和轴向力；(2) 应力计算及强度校核。
习题二水电站调节保证计算某坝后式水电站，安装3台单机容量为1000kW、混流式水轮发电机组，引水系统的布置及尺寸如图2-1所示。
电站设计水头为35.4m，最大水头为45m，最小水头为26m，水轮机型号为HL220—WJ—71，发电机型号为TSW143/50—10，水轮机单机出力N=1064kW，发电机额定出力为1000kW，额定转速为600r/min，机组GD2=4.2×103Nm2，单机流量为 3.55m3/s，混凝土弹性模量E=2.1×105kg/cm2，水的弹性模量E=2.1×104kg/cm2，钢管弹性模量E=2.1×106 kg/cm2，尾水管吸出高度H s=1.47m。
（1）3号机组丢弃全负荷，导叶关闭时间T s=4s，并近似认为导叶开度т随时间呈直线变化，计算3号机组末端E点的水锤压力。
（2）当3号机组负荷由0.7N max增至N max时，τ0=0.7，τ1=1，导叶突然开启时，计算末端E点的水锤压力降低值。
某电站明钢管.
3. 轴向力的计算 （1）钢管自重的轴向分力A1 A1=∑qsLsinα=7.1×(6×8.4-2)×sin45º =243.0kN （2）伸缩节端部内水压力A5。伸缩节内套管外径D1和内径D2 分别取1.928m和1.9m，该截面设计水头106.63m，则：
A5=π(D12-D22)γH/4=3.14×(1.9282-1.92)×9.81×106.63/4
《水 电 站》
2007年7月
浙江水专国家精品课程《水电站》/sdz
例 题
某电站明钢管，在3号镇墩与4号镇墩间共8跨，采 用侧支承滚动支墩。支墩间距8.4m，管道轴线倾 角45º ，钢管内径1.9m，采用16Mn钢，屈服强度 34 .3350kPa。在3号镇墩以下2m处，设有套筒式 伸缩节，填料沿钢管轴线方向长度0.20m。伸缩 节断面包括水击升压在内的设计水头为106. 63m。 最下一跨跨中断面最大静水头123.08m，水击压 力36.92m。计及安全系数后的外压力196.2kPa。 要求按正常运行情况(一)和放空情况对最下一跨 进行结构分析并拟定主要结构尺寸。
所以：
σx=σx1+σx2= -11305.4-2107.1= -13412.5(kPa) (3) 强度校核。跨中断面τxθ=0，则等效应力为： σ=(σx2+σθ2-σxσθ)1/2=132262.1(kPa) φ[σ]=0.90×0.55×343350=169958.3(kPa)
σ<φ[σ]，强度条件满足。
= -11305.4kPa
浙江水专国家精品课程《水电站》/sdz
σx2=-M/πr2δ 从伸缩节到计算跨共6跨，按两端固结计算，
M=0.04167×QnLcosα=0.04167×207.3×8.4
水电站压力管道例题
4）支承环的内力计算
支承环的支承点与支承环有效断面重心轴的距 离b采用0.04r，K 则 b 0.04106.38 4.26cm 支承环的内力计算结果见下表。
表中 G (qw qs )L cos 421 .28(kN)
（2）应力计算
断面应力计算结果见下表。 由表中看出处的管壁外缘合成应力最大，
0.43(MPa) 2 0.1 0.2(MPa)
满足稳定要求。 此外支承环刚度较大，不必验算。
•
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读
2 (1 0.15)[ ] 2 0.85 105000
考虑钢管设计规范对最小管壁厚度的限制和对钢管 防锈蚀的要求，选用管壁计算厚度8mm，结构厚 度10mm。
2.跨中1-1断面管壁的应力计算
（1）荷载计算
1）径向内水压力：因管径较小，忽略不均匀水压力： p w H 9.8 56.25 551 .25(kN / m2 )
也可采用地面压力钢管临界外压力曲线上查值。
l 44 r1
r 1 125
0.008
Pcr 0.29MPa
一个标准大气压为0.1MPa，抗外压稳定安全系数
k 0.29 2.9 2 0.1
满足要求。
（2）加劲环的临界压力
pcr
3EJK rk3l
3 2.06105 3.084106 1.03273 4
r 551 .25kN / m2 0.55MPa
外表面
r 0
2）切向应力σθ2
断面1-1是加劲环断面，考虑加劲环对管壁的约束， 忽略管道直径影响，管壁的切向应力（书P36式 3-23）为：
2
pr (1 )
551.251 (1 0.53) 32385.9(kN / m2 ) 32.39MPa 0.008
水电站计算题
水电站建筑物习题1.某水电站水头H 0=100m ，压力管道（简单管）长L=500m, Vmax ＝4m/s ，水锤波速a＝1000m/s ，Ts ＝4s ，阀门关闭规律为：τ0=1.0, τ1=0.8, τ2=0.6, τ3=0.3, τ4=0, 管道末端安装冲击式水轮机。
试求管道末端水锤压力变化过程。
2.某露天简单管路，长L=500m ，静水头为102m ，管内最大流速为4m/s ，水锤波速为a=1000m/s ，调节时间T S =4s 。
管道末端装置冲击式水轮机，按线性开度规律丢弃满载负荷。
试求：（1）管道末端A 点的绝对水锤压力值；（2）管道中间断面C 处，在关闭开始后第0.75s 时刻绝对水锤压力值。
3.某水电站压力管道长L=500m, H 0=250m ，Vmax ＝4m/s ，水锤波速a ＝1000m/s ，Ts＝4s ，管末安装冲击式水轮机，按线性开度规律丢弃满载负荷。
试求管道末阀端和管中点处的绝对水锤压力值。
4.某水电站H 0＝120m ，管长L ＝500m ，Vmax ＝4m/s ，水锤波速a ＝1000m/s ，管末安装冲击式水轮机，阀门关闭呈直线规律，Ts ＝4s 。
试求机组丢弃满负荷时管道中间断面处的最大水锤压力值。
5.某水电站压力钢管由两段组成，上段长L 1为200m ，流速为4m/s ，水锤波速为950m/s ；下段长L 2为200m ，流速为5m/s ，水锤波速为1050m/s 。
静水头H 0为120m ，Ts= 2.4s ， 管末安装冲击式水轮机，阀门开度按线性规律变化。
试求在下列情况下管末A 处（阀端）的相对水锤压力：（1）由丢弃全部负荷 （2）由 丢弃全部负荷6.某水电站引水隧洞长L ＝600m ，断面积f=50m 2，最大流速Vmax ＝4m/s ，相应于最小糙率时的水头损失hw 0=1.6m ；高压管道相应于最大糙率时的水头损失hwm 0=0.5m 。
水电站课程管道设计例题
水电站课程管道设计例
题
-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
水电站课程设计任务及指导书2
一、设计题目
某水电站压力管道结构设计
二、课程设计的目的
巩固加深所学的理论知识，培养学生运用理论知识和技术资料，分析、解决实际问题的能力。
三、课程设计的时间
1周
四、基本资料
某引水式水电站地面压力管道布置型式如图1-1所示。
图1－1 某引水式水电站地面压力管道布置图
已知钢管直径D=2m，末跨中心断面1-1的计算水头(包括水击压力升高值)为，支座断面2-2的计算水头为，伸缩节断面的计算水头H为，刚性环（如图1-2）间距4m，支承环（如图1-2）间距
16m，计算段上下镇墩间距64m，钢管轴线与水平面倾角为44°，伸缩节距上镇墩2m，伸缩节内止水填料长度b1=30cm，填料与管壁摩擦系数u1=，支承环的摩擦系数为f1=，钢管采用A3钢。
考虑基本荷载时的允许应力Φ[σ]=105Mpa；考虑局部应力时的允许应力Φ[σ]=140Mpa。
五、设计任务
1．确定压力管道厚度(全长采用一个厚度)。
2. 对最后一跨的中间断面（1-1断面）和支承环断面2-2进行结构分析。
(1) 受力分析：按正常运行情况的基本组合计算不同断面径向力、法向力和轴向力；
(2) 应力计算及强度校核；
(3) 抗外压稳定分析(包括管壁和支承环抗外压稳定分析)。
六、设计成果
1．计算说明书一份。
七、参考资料
1．压力钢管设计规范 2．教材 3.水电站建筑物（第二版）马善定编。
《水电站》试题库完整版
西北农林科技大学水利与建筑工程学院《水电站》课程考试试题库主要内容第1部分名词解释 (01)第2部分填空题 (06)第3部分判断是非题 (12)第4部分选择题 (20)第5部分回答题 (26)第6部分计算题 (51)第7部分读图题 (67)第8部分模拟试题 (81)教材目录（0）绪论（1）水力发电基础（2）水力机械（3）进水、引水建筑物（4）压力管道（5）调保计算（6）调压室（7）水电站厂房二零一一年四月《水电站》课程考试试题库第一部分 名词解释1.坝式开发 （1）答：在河流峡谷处拦河筑坝，坝前壅水，形成水库，在坝址处形成集中落差，这种开发方式称为坝式开发。
2.引水式开发（1）答：在河流坡降较陡的河段，通过人工建造的引水道（渠道，隧洞，管道等）引水到河段下游，集中落差，这种开发方式称为引水式开发。
3.混合式开发（1）答：在一个河段上，同时采用筑坝和有压引水道共同集中落差的开发方式称为混合式开发。
4.抽水蓄能电站（1）答：抽水蓄能电站是一种存储系统中多余电能，在电力系统起调峰作用的电站。
包括抽水蓄能和放水发电两个过程：系统负荷低时，将下库的水抽到上库（电动机+水泵）；系统负荷高时，将上库的水放出发电（水轮机+发电机）。
5.潮汐水电站（1）答：利用潮汐能发电的水电站称为潮汐水电站。
6.梯级开发（1）答：在一条河流上，自上而下，建造一个接一个水利枢纽，成为一系列水利枢纽，这种开发方式称为河流的梯级开发。
7.平水建筑物（1）答：用以平稳由于水电站负荷变化在引水或尾水系统中引起的流量及压力变化，保证水电站调节稳定的建筑物。
8.引水建筑物（1）答：用以集中水头，输送流量到水轮发电机组或将发电后的水排往下游河道的建筑物。
9.进水建筑物（1）答：用以从河道或水库按发电要求引进发电流量的引水道首部建筑物。
10.HL240—LJ —250（2）答：表示混流式水轮机，转轮型号240，立轴，金属蜗壳，转轮标称直径为250cm 。
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水电站课程设计任务及指导书2
一、设计题目
某水电站压力管道结构设计
二、课程设计的目的
巩固加深所学的理论知识，培养学生运用理论知识和技术资料，分析、解决实际问题的能力。
三、课程设计的时间
1周
四、基本资料
某引水式水电站地面压力管道布置型式如图1-1所示。
图1－1 某引水式水电站地面压力管道布置图
已知钢管直径D=2m，末跨中心断面1-1的计算水头(包括水击压力升高值)为，支座断面2-2的计算水头为，伸缩节断面的计算水头H为，刚性环（如图1-2）间距4m，支承环（如图1-2）间距16m，计算段上下镇墩间距64m，钢管轴线与水平面倾角为44°，伸缩节距上镇墩2m，伸缩节内止水填料长度b1=30cm，填料与管壁摩擦系数u1=，支承环的摩擦系数为f1=，钢管采用A3钢。
考虑基本荷载时的允许应力Φ[σ]=105Mpa；考虑局部应力时的允许应力Φ[σ]=140Mpa。
五、设计任务
1．确定压力管道厚度(全长采用一个厚度)。
2. 对最后一跨的中间断面（1-1断面）和支承环断面2-2进行结构分析。
(1) 受力分析：按正常运行情况的基本组合计算不同断面径向力、法向力和轴向力；
(2) 应力计算及强度校核；
(3) 抗外压稳定分析(包括管壁和支承环抗外压稳定分析)。
六、设计成果
1．计算说明书一份。
七、参考资料
1．压力钢管设计规范 2．教材 3.水电站建筑物（第二版）马善定编。