(4)--水电站调节保证计算,调压室考核试卷及答案

《水电站》考核(四)学生姓名：班级学号：浙江水利水电学院水电站课程组编制2013年8月(修改)使 用 说 明本考核是《水电站》课程形成性考核的依据，与文字教材配套使用。

考核作业是课程考核的重要组成部分，是强化教学管理，提高教学质量，反馈学习信息，提高学生综合素质和能力的重要保证。

通过形成性考核有助于学生理解和掌握本课程的基本概念、基本理论。

同时，形成性考核对于全面测评学生的学习效果，督促和激励学生完成课程学习，培养学生自主学习和掌握知识的能力也具有重要作用。

全部课程要求完成5次计分考核。

学生应按照教学进度按时完成各次计分考核，教师根据学生完成的情况评定成绩，每次作业以100分计，并按5次考核的平均成绩计算学生的形成性考核成绩。

考核成绩占课程总成绩的20% 。

考核四说明：本部分覆盖引水系统水力计算(水锤和调压室)部分，在学完本单元课程后，先完成与本单元相关的题目， 待学完本模块所有内容后，全部完成此次考核。

一、判断题(20分)1．导叶的关闭时间Ts愈大，水锤压力愈大，机组转速升率愈小。

2．对高水头电站，一般可采用先快后慢的机组关闭规律，以达到降低水锤的目的。

( )3．对低水头电站，一般可采用先慢后快的机组关闭规律，以达到降低水锤的目的。

( )4．水电站甩负荷时，初始开度越大，水锤压力就越大。

起始开度越小，水锤压力越小。

( )5．调压室底部流速对调压室的稳定有利。

( )6．阻抗式调压室的阻抗越大越好。

( )7．调压室离进水口越近，则其水位波动幅值越小，故调压室应当尽量靠近进水口。

( )8．水头愈低，需要的调压室稳定断面越小。

( )9．压力钢管的糙率对调压室的稳定断面没有影响。

( )10．调压室越靠近厂房时，会使波动稳定断面减小。

( )(二)填空题(40分)1．延长机组关闭时间可以使__________减小,但___________将会增大。

2．极限水锤沿管道的分布规律为____ ___第一相水锤为 ____ ____。

3．改善调节机组保证计算的措施有____________________________、_________________、________________、________________、_________________ _、________________ 几种。

4．根据调压室与厂房的位置不同，可将调压室分为四种基本布置方式____ ___ ___，____________，______________，________________。

5．调压室的结构类型有__________、___________、___________、_________ ____、_____________、____________六种。

三、选择题(12分)1、当压力水管发生直接水锤时，只有在阀门处产生最大水锤压强的关闭时间应为（ ）。

（A）Ts=0；（B）L/a<Ts<2L/a；（C）Ts>2L/a；（D）Ts=2L/a。

2、当调节时间Ts一定时，对于高水头水电站，导叶（阀门）的关闭规律宜采用（ ）。

（A）先快后慢；（B）先慢后快；（C）直线规律关闭；（D）与关闭规律无关。

3、已知某水电站在一定的初始开度范围内发生极限水锤，则在此范围内当τ0增大时，会使水锤压力（ ）。

（A）增大；（B）减小；（C）不变；（D）无法确定。

4、为减小水电站机组的转速变化率β，应（ ）。

（A）设调压室；（B）设放空阀；（C）设水阻器；（D）减小Ts。

5、压力管道中水锤波在阀门端的反射规律是（ ）。

（A）异号等值；(B)异号不等值；(C)同号等值；(D)同号不等值；6、当电站突然丢弃负荷时，导叶(阀门 )关闭时间Ts愈长，下列说法正确的是( )。

( A)水锤压强小，机组转速大； (B ) 水锤压强大，机组转速小；(C ) 水锤压强小，机组转速小；(D ) 水锤压强大，机组转速大四、简答题(10分)1．调节保证计算任务和目的是什么？2．调压室水力计算内容、目的及计算方法有哪些？各自的计算条件是什么？五、计算题(18分)1．某水电站H0=50m, L=70m, 钢管分为三段, 如图4-21各段参数如下:L1=30m, V1=4m/s, a1=1000m/sL2=20m, V2=5m/s, a2=1100m/sL3=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，T s=4s。

求：甩全负荷时，阀门处及B点的水锤压力值；2．某水电站隧洞长L=564m，断面积f=50m2，V 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。

试卷四答案一、判断题(20分)1．导叶的关闭时间Ts愈大，水锤压力愈大，机组转速升率愈小。

（ ×）2．对高水头电站，一般可采用先快后慢的机组关闭规律，以达到降低水锤的目的。

( × )3．对低水头电站，一般可采用先慢后快的机组关闭规律，以达到降低水锤的目的。

( × )4．水电站甩负荷时，初始开度越大，水锤压力就越大。

起始开度越小，水锤压力越小。

( × )5．调压室底部流速对调压室的稳定有利。

( √ )6．阻抗式调压室的阻抗越大越好。

( × )7．调压室离进水口越近，则其水位波动幅值越小，故调压室应当尽量靠近进水口。

( × )8．水头愈低，需要的调压室稳定断面越小。

( √ )9．压力钢管的糙率对调压室的稳定断面没有影响。

( × )10．调压室越靠近厂房时，会使波动稳定断面减小。

( √ )(二)填空题(40分)1．延长机组关闭时间可以使 水锤压强 值减小,但机组转速将会增大。

2．极限水锤沿管道的分布规律为__按直线分布_第一相水锤为 _曲线分布。

3．改善调节机组保证计算的措施有_缩小压力管道的长度、__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等几种。

4．根据调压室与厂房的位置不同，可将调压室分为四种基本布置方式上游调压室，下有调压室，上下游双调压室，上游双调压室。

5．调压室的结构类型有简单圆筒式、阻抗式、双室式、溢流式、差动式、气垫式或半气垫式六种。

三、选择题(12分)1、当压力水管发生直接水锤时，只有在阀门处产生最大水锤压强的关闭时间应为（ D ）。

（A）Ts=0；（B）L/a<Ts<2L/a；（C）Ts>2L/a；（D）Ts=2L/a。

2、当调节时间Ts一定时，对于高水头水电站，导叶（阀门）的关闭规律宜采用（ B ）。

（A）先快后慢；（B）先慢后快；（C）直线规律关闭；（D）与关闭规律无关。

3、已知某水电站在一定的初始开度范围内发生极限水锤，则在此范围内当τ0增大时，会使水锤压力（ C ）。

（A）增大；（B）减小；（C）不变；（D）无法确定。

4、为减小水电站机组的转速变化率β，应（ D ）。

（A）设调压室；（B）设放空阀；（C）设水阻器；（D）减小Ts。

5、压力管道中水锤波在阀门端的反射规律是（ B ）。

（A）异号等值；(B)异号不等值；(C)同号等值；(D)同号不等值；6、当电站突然丢弃负荷时，导叶(阀门 )关闭时间Ts愈长，下列说法正确的是( A )。

( A)水锤压强小，机组转速大； (B ) 水锤压强大，机组转速小；(C ) 水锤压强小，机组转速小；(D ) 水锤压强大，机组转速大四、简答题(10分)1．调节保证计算任务和目的是什么？答：1）调节保证计算的任务：(1) 计算有压引水系统的最大和最小内水压力。

最大内水压力作为设计或校核压力管道、蜗壳和水轮机强度的依据；最小内水压力作为压力管道线路布置，防止压力管道中产生负压和校核尾水管内真空度的依据；(2) 计算丢弃负荷和增加负荷时转速变化率，并检验其是否在允许的范围内。

(3) 选择调速器合理的调节时间和调节规律，保证压力和转速变化不超过规定的允许值。

(4) 研究减小水锤压强及机组转速变化的措施。

2）调节保证计算的目的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均在经济合理的允许范围内。

2．调压室水力计算内容、目的及计算方法有哪些？各自的计算条件是什么？答：调压室的基本尺寸是由水力计算来确定的，其内容应包括：(1) 由调压室水位波动的稳定条件，确定调压室的断面积；(2) 计算调压室最高涌波水位，从而确定调压室的顶部高程；(3) 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。

1）、 水位波动的稳定性计算由公式)3(2000wm w k h h H g LfF --=α 可以看出：1．水头H0按水电站在正常运行中可能出现的最小水头Hmin 计算。

上游的最低水位一般为死水位。

2．糙率引水道应选用可能的最小糙率（使α值最小），而压力管道则应选用可能的最大糙率。

2）最高涌波水位的计算1．上游水库水位：取正常发电可能出现的最高水位，一般按设计洪水位计算。

2．引水道的糙率：取可能的最小值。

3．计算工况：一般按丢弃全负荷考虑。

即流量由Qmax 减至空转流量Qxx(Q=0)3）最低涌波水位的计算1．上游水库水位：取可能的最低水位。

2．引水道糙率： 取可能的最大值。

3．计算工况：(1) 在初步设计阶段，通常采用其余所有机组均满负荷运行，而最后一台机组投入运行的情况作为设计工况，但最后加入的容量应不小于电站总容量的1/3。

(2) 对于一般的调压室，还应计算在最低库水位下丢弃全负荷后水位波动的第二振幅，以检验其是否低于增荷时的最低涌波水位。

五、计算题(18分)1．某水电站H 0=50m, L =70m, 钢管分为三段,各段参数如下:L 1=30m, V 1=4m/s, a 1=1000m/sL 2=20m, V 2=5m/s, a 2=1100m/sL 3=20m, V 3=6m/s, a 3=1200m/s钢管末端装有冲击式水轮机，导叶按直线规律关闭，T s=4s 。

求：甩全负荷时，阀门处及B 点的水锤压力值；解：按串联管道水锤计算则 130202070n i i L Lm===++=￥1304205206 4.8/70ni i i m LV V m s L =￥+￥+￥===￥1701443.75/302020100011001200m n i i iL c m s L c ====++￥又： 22700.011443.75r s m L t T c ￥===< 故为间接水锤01443.75 4.8 6.931221050m m m c V gH r ￥===>￥￥ 故为极限水锤070 4.80.11610504m m s LV gH T s ￥===￥￥220.1160.12220.116m s z s ￥===-- 0.12506H m D =￥=2．某水电站隧洞长L=564m ，断面积 f =50m 2，V 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。