水电站计算题

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4.某水电站H0＝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末端的最大相对水锤压力值。 解：

2L/a=(2*500)/1000=1s

εm=2σ/(2-σ)=2*0.42/（2-0.42）=0.53

5.某水电站压力钢管由两段组成，上段长L1为200m ，流速为4m/s ，水锤波速为950m/s ；下段长L2为200m ，流速为5m/s ，水锤波速为1050m/s 。

静水头H0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 解： ae=L/∑li/ai=(200+200)/(200/950+200/1050)=997.5

Ve=∑liVi/L=(200*4+200*5)/(200+200)=4.5

2L/ae=2*(200+200)/997.5=0.8s

ρ=aeVe/2gHo=(997.5*4.5)/(2*10*120)=1.87 σ= LVe/gHoTs=(500*4.5)/(10*120*2.4)=0.78 （1）当τo=1时

ρτo=1.87 查表该水击在Ⅰ区故为末相水击，

εm=2σ/(2-σ)=2*0.78/（2-0.78）=1.28 （2）当τo=0.5时

ρτo=0.94 查表该水击在Ⅱ区故为一相水击，

ε1=2σ/(1+ρτo-σ)=2*0.78/（1+0.94-0.78）=1.34 某水电站隧洞长L=400m,断面面积f=50m2,Vmax=4m/s,水库正常蓄水位为240m,死水位为221m,下游尾水位为138m,引水道可能水头损失为1.4～1.6m,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面积.

1、有压进水口的主要类型有洞式、墙式、塔式、坝式共四种。

2、镇墩的形式有开敞式、封闭式，支墩按其上的支座与管身相对位移的特征有滑动式、滚动式、摇摆式

3、地下埋管的施工程序包括隧洞开挖、衬砌、回填、灌浆

4、钢岔管按其所用加强方式或受力特点，可以分为贴边岔管、三梁岔管、月牙肋岔管、球型岔管、无梁岔管

5、水锤计算的边界条件，在水库端异号等值反射，在阀门端是同号等值反射。

6、．水电站装配场的面积主要取决于1台机组解体大修时安放发电机转子带轴、水轮机转轮带轴、和发电机上机架、水轮机机顶盖四大件场地的要求。

7、水电站安装场进厂大门的尺寸是由连同平板车在内运进 最大部件尺寸而定。

8、按其集中水头的方式不同,水电站可分为坝式,引水式和混合式

9、地下埋管的灌浆分为回填灌浆,接触灌浆,固结灌浆三种

10、地下厂房有首部式,尾部式,中部式三种类型,采用最多的是尾部式.

11、副厂房的位置应紧靠主厂房,基本上布置在主厂房的上游侧,下游侧,对外交通的一端 12、有压管道供水方式有单元供水、集中供水、分组供水

13、岔管形式有Y 形对称Y 形三分岔形 10=τ5.00=τ

14、压力管道有明钢管、砼坝身管、地下埋管

三,简答题(40分)

1,简述明钢管的抗外压稳定概念,失稳的原因及防止措施是什么

2,阀门关闭规律对水击有何影响初始开度对水击有何影响水击压力升高沿管线如何分布

3,调压室水力计算方法及其计算条件是什么

4,水电站厂区枢纽包括哪些建筑物布置时相互位置应如何考虑

5,主厂房的长,宽,高如何确定

6供水方式优缺点

7、镇墩、支墩、伸缩节作用

8如何选择管道路线

答案

1,机组运行过程中,由于负荷变化产生负水击,而使管道内产生负压,或者管道放空时通气孔失灵,而在管道内产生真空.管道内部产生负压或真空时,管壁在外部的大气压力下可能丧失稳定,管壁被压瘪.所以,必须根据钢管处于真空状态时不至于产生不稳定变形的条件来校核管壁的厚度或采取工程措施.

防止措施:(1)光滑钢管段不失稳的条件为:≥D/130

(2)管径较大时,在管壁上增加加劲环,加劲环断面本身不失稳,加劲环断面的压应力小于材料的允许值

2,水击压强的上升速度随阀门的关闭速度的加快而加快,最大压强出现在关闭速度较快的那一时段末尾.

当起始开度0>1/时,最大水击压强发生在阀门关闭的终了,即极限水击;

当起始开度/<0<1/时,最大水击压强发生在第一相末;

当起始开度0

当起始开度为临界开度0=/时,发生最大直接水击.

沿管线分布:

极限水击无论是正负水击,管道沿线的最大水击压强均按直线规律分布;

第一相水击压力沿管线不依直线规律分布,正水击压力分布曲线是向上凸的,负水击压力分布曲线是向下凹的.

3,(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,确定调压室的顶部高程;

(3)计算调压室最低涌波水位,确定调压室底部和压力管道进口高程.

为此,应根据电站和引水道的实际运行情况,选择可能出现的最不利情况,作为水力计算的条件,使调压室在确保安全的前提下最经济合理.

4,水电站厂区枢纽由主厂房,副厂房,主变压器场,高压开关站,交通道路组成. 布置原则:

主厂房是厂区核心,确定主厂房位置要综合考虑地形,地质,水流条件,施工导流方案和场地布置,电站的运行管理等;还应考虑减小压力水管长度,尾水渠尽量远离溢洪道泄洪洞出口,地基条件好,交通和出线方便,不受施工导流影响.

副厂房:主厂房上游侧,尾水管顶板上,主厂房两端.

主变压器场:尽量靠近厂房,尽量与安装间在同一高程,方便变压器的运输和高压侧出线并留有空间,高程应高于下游最高洪水位.

高压开关站:尽量靠近主变压器和中央控制室且尽量在同一高程.要求高低压进出线方便,出线避免交叉和跨越水跃区;地基稳定,便于设备运输,维护,巡视,检修;符合防火保安等要求.

5,主厂房的长度包括机组段长度,安装间长度和边机组段加长:L=nL0+L安+L

主厂房宽度为上游侧宽度和下游侧宽度组成:B=BX+BS

水电站厂房的各层高程中,起基准作用的高程是水轮机安装高程.由水轮机的安装高程,主厂房基础开挖高程,水轮机层地面高程,发电机安装高程,发电机层楼板高层,起重机安装高程,屋顶高层,安装间楼板高程等共同决定.

三、名词解释:(共4小题，每小题3分,共12分)

1. 引水道式水电站：

2. 直接水锤：

3. 调压塔：

4. 水电站厂房：

二,判断题(20分)

1,地下埋管的破坏事故多由外压失稳造成.( )

2,伸缩节一般设置在镇墩的下游侧.( )

3,在任何情况下通气也都不应取消.( )

4,高水头电站采用先快后慢的机组关闭规律,可达到降低水击的目的.( )

5,调压室越靠近厂房时,会使波动稳定断面越小.( )

6,水电站厂房的发电层在任何情况下都应高于下游最高水位.( )

7,确定水轮机的安装高程时,下游水位取得越低越好.( )

8,无压进水口,一般应选在河流弯曲段的凸岸.( )

9,水头愈低,需要的调压室稳定断面越小.( )

10,坝后式电站多采用坝内钢管,供水方式一般为单元供水.( )

答案× √ √ × √ × × × × √

1.有压引水式水电站由_________________、_________________、______________、

______________、______________?等几部分组成，而无压引水式水电站由

_____________、_____________、______________、______________、______________等组成。

３、水电站的引水渠道称为___________渠道，分_______________渠道和_______________渠道两种。

８、减小水击压强的措施有_______________、_________________、________________、________________、__________________、________________、________________几种。

11、水电站厂房建筑物及机电设备共分___________、___________、_____________、

______________、_______________五大系统。

1对地面压力钢管，当温度变化时，由于在_______________和____________?处产生摩擦力而引起管壁轴向力。

2厂房机电设备可分为以下五大系统________________、_______________、

_______________、________________、________________。

7、悬式发电机转动部分通过____________将重量传给机座，半伞式发电机通过____________将重量传给________________。

名解：调节保证计算、直接水击、间接水击、极限水击、第一相水击、托马断面、事故闸门、检修闸门

2、某水电站隧洞长L=564m，断面积F=50m2，Vmax=4m/s,正常蓄水位为242m,死水位为225m，?下游尾水位于150m,若一个调压室供一台机组，引水道可能水头损失1.6m和1.8m，?高压管道水头损失可能为的0.8─1.0m，调压室的托马稳定断面积。

提示: LF

Fth = ─────────

2gα(H0-hw0-3hwm0)

某水电站H0＝100ｍ，L＝500ｍ，波速a＝1000m/s，?机组全开时管道中最大流速Vmax＝4m/s，管道末端装有冲击式水轮机，阀门按直线规律关闭，由全开(τ0＝1)关至τc＝0所需的关闭时间为5s。用解析方法求水轮机上游200m处Ｃ点的最大水击压力升高。

注：ｇ＝10m/s2，ξm＝2σ/(2－σ），ξ1=2σ/(1-σ＋μτ0)