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(4) 防洪高水位和防洪库容当退下游防护对象的设计洪水位时，水库为控制下泄流量而拦蓄洪水，这时在坝前达到的最高水位称为防洪高水位。该水位与防洪限制水位间的库容称为防洪库容。当防洪限制水位低于正常蓄水位时，防洪库容与兴利库容的部分库容是重叠的，可减小专用防洪库容，重叠部分称共用库容或重叠库容，在汛期是防洪库容的一部分，而在汛后则为兴利库容的一部分。

(5) 设计洪水位和拦洪库容水库遇设计洪水，在坝前达到的最高水位称为设计洪水位。该水位与防洪限制水位间的库容称为拦洪库容。

(6) 校核洪水位和调洪库容水库遇校核洪水，在坝前达到的最高水位称为校校洪水位。该水位与防洪限制水位间的库容称为调洪库容。

(7) 总库容和有效库容校核供水位以下的全部库容称总库容。校核洪水位与死水位之间的库容称有效库容。

5.拦水坝按形式可分为几种？

主要有土石坝、重力坝、拱坝、支墩坝和橡胶坝等。其中土石坝又可分为心墙坝、斜墙坝、堆石坝、均质坝等。

6.土石坝的工作特点是什么？

土石坝是土坝与堆石坝的总称。土石坝历史悠久，在国内外广泛采用。其优点是：①就地取材；②结构简单，便于维修和加高、扩建；③对地质条件要求较低，能适应地基变形；④施工技术较简单，工序少，便于组织机械化快速施工；⑤有较丰富的修建经验。

其主要缺点在于：①坝身不能溢流，需另设溢洪道；②施工导流不如混凝土坝方便；③粘性土料的填筑受气候条件的影响大等。

7.土石坝在设计、施工和运行中必须满足哪些要求？

土石坝坝体主要由散粒材料构成。为使其安全有效地发挥作用，在设计、施工和运行中必须满足以下各项要求：

(1) 不允许水流漫顶由于规划设计时对洪水估计偏低，致使溢洪道行洪断面偏小；或因坝顶高程不足，或水库控制运用不当等原因，都可导致坝顶漫水直至溃坝的严重事故。

(2) 不发生危害性渗透变形水库蓄水后不仅在坝身和坝基内产生渗流，而且库水还会绕过坝端经两岸渗向下游，形成绕坝渗流。渗透水流不但损失水量，更重要的是在渗流逸出处可能将土料中的细颗粒带走或局部主体被冲动，导致坝身、坝基产生危害性的渗透变形，甚至引起溃坝。

(3) 坝身和坝基应稳定可靠由于设计不当或施工质量不良，在外力作用下，可能造成坝坡或连同坝基的坍滑破坏。国内外土石坝破坏事故中约有互／4是由滑坡造成的。

(4) 避免产生有害的裂缝由于受坝址地形、筑坝材料性质。坝基不均匀沉陷、施工质量以及地震荷载等因素的影响，坝身可能产生不均匀沉陷，一旦形成大的裂缝，就会危及坝身安全。

(5) 能抵抗其他自然现象的破坏作用库区风浪在水位变化范围内可能淘刷上游坝被；雨水沿坡面流动可能冲毁坝坡；冰冻可能破坏坝坡；坝身粘性土料，冬季由干冻胀可能产生裂缝，夏季由于日晒又会龟裂，等等。

8.土石坝有几种类型？

土石坝既可依筑坝施工方法分类，也可按土料在坝身内的配置划分类型。

(1) 根据筑坝施工方法可分为碾压式上石坝、抛填式堆石坝、定向爆破堆石坝。水力冲填坝等。其中应用最广的是碾压式上石坝。

(2) 按照土料在坝身内的配置和防渗体的材料，可分为以下几种主要类型：

1) 均质坝。坝身的绝大部分由一种主料筑成，整个剖面起防渗和稳定作用。

2) 粘土心墙和斜墙坝。用透水性较好的砂石料作坝壳，以防渗性较好的土质做防渗体，设在坝中央或稍向上游倾斜的防渗墙坝称为心墙坝或斜心墙坝；设在靠近上游面的防渗墙坝称为斜墙坝。

3) 人工材料心墙或斜墙坝。防渗体由沥青混凝土、钢筋混凝土或其他人工材料制成，其余部分用土石料构成的坝称为人工材料心墙或斜墙坝。

4) 多种土质坝。坝身主要部分由几种不同的土料所构成的坝称为多种土质坝。

5) 土石混合坝。将多种土质坝的某些部位以石料代替，即成为土石混合坝。为改善坝身应力状态，避免裂缝，近代修建的高土石坝常将心墙略向上游倾斜做成斜心墙土石混合坝。

9.土石坝主要由哪几动分组成？它们各自的作用是什么?

土石坝四部分组成,即坝壳、防渗体、排水设备和护坡。坝壳是土石坝的主体，坝的稳定主要靠它来维持；防渗体的作用是降低浸润线，防止渗透破坏坝体和减少渗流量；排水设备的主要作用是要全地排除渗漏水，增加坝体和下游坝坡的稳定性，降低扬压力；而护坡的作用则是防止波浪、冰层、温度变化、雨水和水流等对坝坡的破坏。

10.土坝的渗透变形有几种主要形式？

土壤在渗透水流作用下可能产生渗透变形。破坏性的渗透变形可以导致水工建筑物失事。渗透变形主要有以下几种形式：管涌、流土、接触冲刷及接触流土和接触管涌。

11.什么叫管涌？

坝身或坝基内的土壤颗粒被渗流带走的现象称为管涌。

12.什么叫流土？

在渗流作用下，主体从坝身或坝基表面被掀起浮动的现象称为流土。流立现象主要发生在粘性土及较均匀的非粘性主体的渗流出口处。

13.什么叫接触冲刷？

当渗流沿着两种颗粒不同的土层交界面流动时，在交界面处的土壤颗粒被冲动而使两种颗粒不同的土层混合起来的现象称为接触冲刷。

14.什么叫接融流土和接触管涌？

当渗流垂直于两相邻土层的交界面，如粘土心墙(或斜墙)与坝体砂砾料之间、坝体或坝基与排水设备之间以及坝体内大小粒径土层之间，有可能出现由于粘性上的凝聚力降低，形成剥蚀区或一层的细颗粒被渗流带进粗颗粒层，前者称为接触流上，后者称为接触管涌。

15.重力坝的工作特点是什么？

重力坝在水利水电工程中得到广泛应用，主要是因为它具有以下几方面的特点：

(1) 安全可靠重力坝剖面尺寸大，应力较小，筑坝材料强度高，耐久性好，因而抵抗水的渗漏、洪水漫顶、地震和战争破坏的能力都比较强。

(2) 对地形、地质条件适应性强任何形状的河谷都可以修建重力坝，因为坝体作用于地面上的压应力不高，所以对地质条件的要求也较低。

(3) 枢纽泄洪问题容易解决重力坝可以做成溢流的，也可以在坝内设置泄水孔，一般不需要另设溢洪道或泄水隧洞，枢纽布置紧凑。

(4) 便于施工导流在施工期可以利用坝体导流，一般不需要另开设导流隧洞。

(5) 施工方便大体积混凝土，可以采用机械化施工，在放样、立模和混凝土浇捣方面都比较简便。

(6) 结构作用明确重力坝沿坝轴线用横缝分成若干段，各坝段独立工作，结构作用明确，应力分析和稳定计算都比较简单。

但是，重力坝也有下面一些缺点：

(1) 坝体剖面尺寸大，水泥用量多。

(2) 坝体应力较低，材料强度不能充分发挥。

(3) 坝体与地基接触面积大，因而坝底的扬压力较大，对稳定不利。

(4) 坝体体积大，施工期混凝土的温度应力和收缩应力较大，在施工期对混凝土温度控制的要求较高。

16.重力坝主要有几种型式？

重力坝主要分为混凝土重力坝、浆砌石重力坝、宽缝重力坝、空腹重力坝、碾压混凝土重力坝等型式。

17.作用于重力坝上的荷载主要有哪些？

作用于重力坝上的荷载主要有自重、静水压力和扬压力、动水压力、冰压力、泥沙压力、浪压力、地震力、温度和其他荷载等。

二、泄水建筑物

1.什么叫泄水建筑物？它有几种型式？

在水利工程枢纽中，用来泄放水的水工建筑物称为泄水建筑物。其型式有岸边溢洪道、溢流坝、泄洪隧洞及坝下涵洞四种型式。

2.岸边溢洪道主要有几种型式？

岸边溢洪道主要有以下三种型式：

(1) 正槽溢洪道：溢洪道的泄槽与溢流堰轴线正交，过堰水流与泄槽轴线方向一致。

(2) 侧槽溢洪道：溢流堰设在泄槽一侧，溢流堰轴线与泄槽大致平行。

(3) 井式溢洪道：进水口在平面上为一环形的溢流堰，水流过堰后，经竖井和隧洞流向下游。

3. 溢洪道由哪几部分组成？

溢洪道从上游水库到下游河道通常由引水段、控制段、泄水槽、消能设施和尾水渠五个部分组成。

4.溢流堰有哪几种型式？它们的特点是什么？

溢流堰纵断面一般有实用堰和宽顶堰两种基本型式。实用堰的流量系数较大，但结构比宽顶堰复杂，当堰口狭窄、地面高程较低，或地面高程虽较高，但开挖容易且方量不大时可以采用。宽顶堰的流量系数较实用堰小，但施工简单，当地面较高，开挖方量大且开挖比较困难时，采用这种堰型可以减小一些开挖量。

5.为什么溢洪道进口要设计成喇叭形状？

溢洪道进口设计成喇叭形状的主要目的是使水流平稳均匀地流向溢洪堰，防止发生漩涡或横向水流，降低局部水头损失，提高溢洪道的泄洪能力。

6.溢洪道陡槽段底板破坏的主要原因是什么？

溢洪道陡槽段底板破坏的主要原因有以下几方面：

(l) 衬砌表面不平整，特别是横向接缝处下游块有升坎。

(2) 接缝止水不良，施工质量差。

(3) 地基处理不好，衬砌与地基接触不良。

(4) 衬砌底板下排水不畅。

以上因素都将导致底板下产生很大的扬压力和动水压力，以致使底板被掀起破坏。

7.为什么溢洪道下游容易引起冲刷破坏？

从溢洪道下泄的水流，流速很高，单宽流量大，在泄水槽末端集中了很大的能量。因此，末端必须设置消能设施。在实际中，很

多工程因消能设施考虑不当，高速水流与下游河道的正常水流不能妥善衔接，能量没有完全消除，致使下游河床和岸坡遭受冲刷破坏，危及大坝和溢洪道自身的安全。

8.为什么要在溢洪道陡槽段底板设置排水设施？

为了排除地基渗水，减小衬砌所受的扬压力，须在衬砌层下面设置排水系统，排水系统必须确保畅通。排水系统由若干道横向排水沟和几道纵向排水沟所组成。

9.泄水建筑物的消能措施有几种类型？

泄水建筑物的消能措施，大至可分为三种类型：

(l)底流式消能。

(2)挑流式消能。

(3)面流式消能。

此外，还可以将上述基本的消能结合起来应用。

10.底流消能的原理是什么？

从加强水流的紊动出发，在建筑物下游采取一定的工程措施，控制水跃发生的位置，通过水跃产生的表面漩滚和强烈的紊动以达到消能的目的。

11.挑流消能的原理是什么？

利用下泄水流所挟带的巨大动能，因势利导将水流挑射远离建筑物的下游。在挑射过程中，水流受到空气的阻力而扩散，掺入大量空气，降落到下游水面后，又受到下游水体的阻力，形成激烈的漩滚而消能。

12.面流消能的原理是什么？

当下游水深较大而且比较稳定时，可采取一定的工程措施，将急流导向下游水面，主流与河床之间由巨大的底部漩滚隔开，可避免高速生流对河床的冲刷。

13.挑流鼻坎型式有几种？各有何优缺点？

挑流鼻坎型式有连续式和差动式两种。连续式鼻坎设施简单，不易气蚀，在相同水力条件下，挑距比差动式稍远，但水舌较集中，空中扩散较差，对河床冲刷较深。

14.挑流、底流、面流消能的优缺点是什么？

工程实际中，消能方式的选择是一个十分复杂的问题，必须结合具体工程，兼顾水力、地形、地质及应用条件进行综合分析选定。上述三种消能型式的优缺点如下：

(1) 底流消能的优点：水跃稳定，安全可靠，消能效果好，下游水面波动小。缺点：消力地的工程量大，增加工程造价。

(2) 挑流消能的优点：节约护坦工程，可降低造价，消能效果好。缺点：空中雾气大，尾水波动大，要求下游河床抗冲能力强。

(3) 面流消能的优点：主流在表面，底部流速小，不易冲刷河床，有利于漂木、漂冰和宣泄其他漂浮物。缺点：水流衔接形式复杂多变，不易控制。下游水面波动很大，两岸易遭冲刷，有碍航运及水轮机工作。

15.底流消能的型式有几种？

底流消能的型式主要有以下三种：

(1)降低护坦高所形成的消力地消能。

(2)在护坦末端修建消力坎所形成的消力池消能。

(3)以上两种型式加上趾墩、消力墩、尾槛等辅助消能工程所形成的综合式消力池消能。

16.为什么要在挑流鼻坎内设置通气孔？

在挑流鼻坎内设置通气孔主要是为了避免挑流时高水流带走水舌下面的空气而形成真空，影响挑射距离。

17.挑流鼻坎为什么容易被破坏？

泄水建筑在泄洪时，挑流鼻坎表面要承受高速水流的冲刷，磨损很大。而许多工程因施工等原因，挑流鼻坎表面不平整，混凝土强度及耐磨达不到设计要求，经常造成鼻坎表面混凝土脱落，钢筋裸露，影响工程正常运行。

18.陡槽段混凝土衬砌为什么分缝？接缝有哪几种型式？并用何种材料止水？

为了适应混凝土因温度变化所引起的膨胀和收缩以及由于地基的不均匀沉陷所产生的变形，混凝土衬砌需设置纵横缝。接缝一般有平接缝、键槽缝、搭接缝及齿槽缝等四种型式。缝内要设置止水，止水可用金属片或沥青砂浆。止水的施工质量必须严格保证，以防急流钻入衬砌下面产生很大的动水压力而掀起衬砌板。

19.溢洪道有闸控制和无闸控制，各有什么优缺点？

对于蓄水工程来说，溢洪道可设闸门，也可以不设闸门。一般情况下，小型工程溢洪道常不设置闸门，大、中型工程溢洪道设置闸门的较多。溢流堰上不设闸门时，堰顶高程就是水库的正常蓄水位。设置闸门时，溢流堰顶高程低于水库的正常蓄水位。闸门控制可根据当地气象预报而定，而在汛期提前开闸放水，则有利于降低洪水位，减小库区的临时淹没和大坝及其他非溢流建筑物的高度，并可削减下泄的洪峰流量。但设置闸门却要增加闸门及启闭设备的投资。由于溢流堰的堰顶高程降低，则就要增加其开挖量，并且汛期还必须加强管理。

三、引水建筑物

1.渠道有哪几种断面型式？

渠道断面型式一般采用梯形。当流量变化较大时，往往采用复式断面。衬砌的渠道也可采用短形、U形、抛物线形断面，暗渠也

可采用圆形断面。

2.什么是渠道水力最优断面？

当渠道的坡度、粗糙系数以及过水断面面积一定时，具有最大输水能力或具有最小湿周的过水断面称为水力最优断面。

3.什么是渠道的实用经济断面？

对于常用的梯形渠道，按水力最佳断面设计的渠道断面往往是窄深式的。对土渠来说，这种窄深式渠道对施工是很不利的，不能达到经济的目的，在实际应用中有很大的局限性。为此，应求一个宽浅式的梯形断面，使其水深和底宽有一个较广的选择范围以适应各种情况的需要，而在此范围内又能基本上满足水力最佳断面的要求，这种断面称为实用经济断面。

4.影响渠道输水能力的因素有哪些？

影响渠道输水能力的因素有边坡系数、糙率、底坡、底宽和渠道水深。

5.什么是渠道的不冲流速？

挟带一定含沙量的水流通过渠道时，若渠床上的泥沙不致冲刷，这时的断面平均流速就称为渠道的不冲流速。

6.什么是渠道的不淤流通？

在挟一百含沙量的渠道水流中，水流的挟沙能力若刚能挟运这定量的泥沙而不致淤积，这时的断面平均流速就称为渠道的不淤流速。

7.输水渠道交叉建筑物有哪些？

当渠道与山谷、河流、公路或铁路交叉时，需要修交叉建筑物来跨越这些障碍，常见的交叉建筑物有渡槽、涵洞或涵管、倒虹吸管、无压隧洞、桥梁等。

8.对水电站引水渠道的基本要求是什么？

对水电站渠道的基本要求如下：。

(l) 有足够的输水能力渠道要能随时输送水电站所需要的设计流量，并有适应此流量变化的能力。

(2) 水质符合要求要防止有害的污物及泥沙进入渠道，不仅在渠首要采取适当措施，更要防止渠道沿线上的污物及泥沙随暴雨涌入渠道，在渠末端是压力前地。压力前池的出口处，即为压力管道的进口处。该进口处还要再次采取拦污、防沙及排污措施。

(3) 运行安全可靠渠道在运行中要防止冲刷及淤积，渠道的渗漏要限制在一定的范围内，过大的渗漏不但会造成水量损失，而且可能影响渠道的安全。另外，要抑制渠中杂草生长，以减小渠道糙率，增加渠道输水能力。

9.什么叫水工隧洞？其作用是什么？

在水利工程中为了输水或泄洪，常穿山开挖建成封闭式的输水道，称为水工隧洞。按其担负任务的不同，可分为放水隧洞和泄水隧洞。放水隧洞用来由水库放出用于灌溉、发电和给水等所需的水量；泄水隧洞可以用于配合溢洪道宣泄部分洪水，泄放水电站尾水、为检修枢纽建筑物或因战备等的需要而放空水库以及排沙等。

10.水工隧洞的工作特点是什么？

水工隧洞具有以下工作特点：

(1) 为了控制流量和便于工程的检修，蓄水枢纽中的隧洞必须设置控制建筑物，用以安设工作闸门和检修闸门以及门门启闭设备等。

(2) 隧洞位于深水下，除承受较大的山岩压力(或土压力)外，还要承受高水压及高速水流的作用力。

(3) 隧洞是在岩层中开凿的，开凿后破坏了岩体的自然平衡状态，使得岩体可能产生变形和崩塌，因此，往往需要设置衬砌和临时支撑进行防护。

(4) 高水头无压泄水隧洞，要求体形设计得当，施工质量好，否则容易产生空蚀破坏，水流脉动也会引起闸门等的振动。

(5) 隧洞的断面较小，洞线较长，从开挖、衬砌到灌浆，工序多、干扰大。

11.水工隧洞的总体布置包括哪些内容？

(1) 根据枢纽任务，确定隧洞属专建专用，或是一洞多用。针对不同要求，结合地形和水流条件拟定进口的位置、高程和相应的布置。

(2) 在选定线路方案的基础上，根据地形、地质等条件，选择进口段的结构型式，确定闸门在隧洞中的布置。

(3) 确定洞身的纵向底坡和横断面的形状及尺寸。

(4) 根据地形、地质、尾水位和施工条件等确定出口位置和底板高程，选用适宜的消能方式。

12.隧洞洞线选择的一般原则和要求是什么？

(1) 洞线直选在沿线地质结构简单、岩体坚硬完整、洞顶以上应具有足够的岩层厚度、地下水微弱和围岩稳定的地段，以减小作用于衬砌层上的山岩压力和外水压力。

(2) 洞线要与岩层层面、构造破碎带和主要节理面有较大的交角。

(3) 洞线在平面上应力求短、直，这样不仅可减少工程量、降低造价，而且可减小水头损失，便于施工，并且具有良好的水流条件。

(4) 进出口应选在覆盖层或风化层浅、岩石比较坚固完整的陡坡地段，避开有严重的顺卸荷裂缝、危岩和滑坡地带。

(5) 隧洞的纵坡应满足水流条件、运行和维修的要求。

(6) 泄水隧洞的出口方向要与下游河道顺畅衔接，以减轻对岸边的冲刷。

(7) 洞线遇沟谷时，应根据地形、地质、水文及施工条件，进行绕沟或跨沟方案的技术经济比较。

(8) 当洞线穿过坝基、坝肩或其他建筑物地基时，要求隧洞与其他建筑物之间留有足够的厚度，以满足结构和防渗上的要求。

(9) 对于长隧洞，为了增加工作面，加快施工进度和均衡各段的工程量，便于通风，根据地形、地质条件，需要设置一些施工支洞或竖井。

13.什么是有压隧洞和无压隧洞？其适用条件是什么？

水流充满整个断面的隧洞，称为有压隧洞。当洞内水流存在自由表面时，称为无压隧洞。有压隧洞和无压隧洞在工程布置、水力计算、受力情况及运行条件等方面差别较大，对于有较大消落深度的水库，一般采用有压隧洞。面对低水头的取水坝或消落深度小的水库，一般采用无压隧洞引水。有时，可以设计成有压的，也可以设计成无压的，需要通过技术经济比较后确定。

14. 隧洞断面形式有几种？

隧洞断面型式有三种。对于有压隧洞一般采用圆形断面，对于无压隧洞一般采用门洞形或马蹄形。

15，隧洞衬砌的作用是什么？

隧洞衬砌的作用是：承受山岩压力、内水压力和其他荷载；填塞岩层裂隙，防止水流、空气和温度变化及干湿度变化对岩石的破坏作用；防止漏水和减小洞身表面糙率。

16.隧洞与渠道输水相比有什么优缺点？

隧洞与渠道相比具有以下优点：

(1) 可以采用较短的路线，可以避开沿线地表不利的地形及地质条件。

(2) 有压隧洞能够适应水库水位的大幅度变化，也能够适应水电站引用流量的迅速变化。

(3) 不受地表气候的影响，可以避免沿途对水质的污染。但隧洞对地质条件、施工技术及机械化的要求较高、工期较长，投资大。

17.隧洞常用的进口型式有哪几种？它们有什么特点？

隧洞常用的进口型式主要有以下三种：

(1) 竖井式进水口闸门安装在由山体中开挖出来的竖井中，其后接引水隧洞,其前则为隧洞的进口段.由于充分利用了岩石的作用,钢筋混凝土工种量少,投资少,但地质条件差时不宜采用这种型式。

(2) 塔式进水口混凝土塔式结构建筑在水库边上，用工作桥与河岸相连。当进口山岩不好、岸坡又较平缓时，一般采用这种结构。

(3) 斜卧式进水口进水塔斜靠在岸坡上，以增加塔身的稳定性。它的特点是喇叭口，闸门槽都在山岩外面，启闭机室与山岩之间不用架桥。

18.对水电站进水建筑物有什么基本要求？

对进水建筑物有以下基本要求：

(1) 要有足够的进水能力，在任何工作水位都能保证按要求引进必须的流量。

(2) 水质要符合要求，木允许有害的泥沙、冰块及各种污物进入进水口。

(3) 水头损失要小。使水流能平顺地进入进水口，并将流速控制在一定的范围内。

(4) 可控制流量，以便于引水系统的检修和紧急事故关闭。

(5) 要有足够的强度、刚度和稳定性，结构简单，施工方便，造型美观，造价低廉，便于运行、检修和维护。

19.进水口建筑由哪几部分组成？

进水口建筑一般由喇叭口、拦污栅、检修闸门与工作闸门(也可能设在出口处)、平压管、通气孔及渐变段等几部分组成。

20.隧洞进口闸门后为什么要设通气孔？

当闸部分开启时，闸门后的空气逐渐被水流带走，形成负压区，当压力降低到某一极限时，就会引起气蚀和振动。为防止产生气蚀和振动，常在闸门后设置通气孔，以保证输进足够的空气。

21. 压力前池的作用是什么？

压力前池是引水渠道或无压引水隧洞与压力管道之间的连接建筑物。它的作用是：将引水渠道或无压引水隧洞中的流量均匀地分配给各压力管道，并加以必要的控制，再次清除水中的污物、泥沙、浮冰等；宣泄多余的水量，当水轮机引用流量迅速改变时，压力前池的容积可以起一定的调节作用。

22.压力前池主要由哪几部分组成？

压力前池主要由池身及渐变段，压力管道进水口，泄水建筑物，排污、排沙、排冰建筑物等四大部分组成。

23.调压室有哪几种基本结构型式？

调压室有以下五种基本结构型式：

(1) 简单圆筒式调压室。

(2) 阻抗式调压室

(3) 双室式调压室

(4) 溢流式调压室

(5) 差动式调压室

四、拦污栅

1.电站进水口设拦污栅起何作用？

在河流及水库中，常有漂木、树枝、树叶、杂草、垃圾、浮冰等漂浮物顺流而下，尤以洪水期为甚。拦污设备的作用就是防止这些漂浮物进入进水口，影响进水能力。

21.拦污栅的清污有哪几种型式？

拦污栅的清污常用的有人工清污和机械清污两种。对于小型水电站的浅水倾斜栏污栅一般是人工用齿耙扒掉拦污栅上的污物；大、中型水电站常用清污机清除污物。

3.拦污栅主要由哪几部分组成？

拦污栅主要包括拦污栅栅叶和拦污栅栅槽两部分，拦污栅栅叶结构是由栅面和支承框架所组成。

4.拦污栅栅条间距根据什么确定？如何计算？

拦污栅栅条间距除了冲击式水轮机是根据喷嘴出口尺寸确定外，其他是根据水轮机转轮直径确定的。

轴流式水轮机，拦污栅栅条间距是水轮机转轮直径的亚／20，贯流式水轮机时可以参照上述规定。

混流式水轮机拦污栅栅条间距是水轮机转轮直径的1／30，即拦污珊珊条间距不小于转轮叶片最小间距。

5.拦污栅条一般常用所面形状有哪几种？

一般常用断面形状有四种：迎水面和背水面加工圆形，迎水面加工圆形，矩形，圆形。

6.拦污栅运行中定期维护和定期保养的要点有哪些？

(1) 开机前应彻底消除拦污栅内的漂浮物及淤积物。运行期间，每次交接班都要作一次认真观测，清除污物，保持水轮机用水清洁、减少水头损失。

(2) 当拦污栅被淤塞或折断而失去效用时，应停止机组运行进行处理。

(3) 一般小型水电站拦污栅有铁制栅条，也有铁框栅的，容易生锈腐烂，所以要经常维护。一般每年进行一次除锈和涂漆。

(4) 拦污栅工作桥要有安全措施。如设置栏杆和照明等措施，以保证清污时的操作安全。

7.拦污栅防冻有哪些措施？

除设计上考虑的外，应采取如下措施：

(1) 冬季到来时提高水库水位、淹没拦污栅，使拦污栅工作于封冻层以下。

(2) 采用蒸汽加热，局部提高水温。

(3) 采用电气加热，加热电压不超过50V，加热时耗电量通常为每平方米面积需要 1.8～45kw。

五、压力管道

1.压力管道一般采用哪些材料制造？

压力管道一般采用钢管、混凝土(预制、现场浇筑)、木制三种材料。

2.压力钢管最小转弯半径一般选用多少为宜？为什么？

压力管道转弯半径一般以管道直径的3倍为宜。

转弯半径大，虽然水力损失小，但是施工工程量大，投资增加。转弯半径小，虽然投资小，但是水力损失大。

3.根据什么条件选择焊接材料？

根据焊件钢材性能来决定选用合适的焊接材料，其焊接材料主要是指焊条、焊丝和焊药。

4.压力管道对环向焊缝的检查有哪些要求？

环向焊缝检查要求是每一道环向焊缝检查数量，不少于该环向焊缝总长的10％。

5.压力管道对纵向焊缝检查有哪些要求？

对纵向焊缝检查量不少于全部纵向焊缝的25％长度。

6.焊接压力钢管必须采用哪种焊接方法？

焊接压力钢管必须采用与压力钢管材料相符合的焊条和电弧焊接方法。

7.压力钢管基本荷载有哪些？

(l) 内水压力。

(2) 在管径变化处及钢管转弯处由水压力所引起的轴向力。

(3) 压力钢管的金属结构自重，钢管内的水重和镇墩、支墩自重。

(4) 压力钢管发生轴向位移时，沿支墩及伸缩接头内产生的摩擦阻力，以及水对管壁产生的摩擦力。

(5) 钢管转弯处由于管内水流引起的离心力。

(6) 由于温度变化，钢管变形所产生的力。

(7) 钢管内水压力作用下，直径方向产生变形所引起的轴向力。

(8) 土壤作用在镇墩或支墩时的主动土压力。

(9) 中间支墩不均匀沉陷时，所产生的作用力。

8.压力管道发生外压力有几种情况？

(1) 当压力管道内的水放空时，因为通气管(阀)的失灵，使压力管道内发生真空现象，管壁外受大气压力的作用，使压力管道转变为承受外压力作用。

(2) 埋设于地下的钢管，管内的水放空后管壁外承受地下水或土压力的作用。

(3) 埋填于混凝土内的部分管段，施工时承受未硬化的混凝土压力。

(4) 灌浆压力。

9.压力钢管振动现象有哪几种？

(1)压力钢管发生振动时，只出现在某些管段，并不是全长范围都发生。

(2)管段的振动型式，基本上是管壁出现径向往复变形，其变形方式与钢管承受外压失稳破坏时出现皱曲的波浪形相似。整个圆周可能有两个以上波浪形或者更多的波浪形变形。

(3)压力钢管振动很少出现管轴线方向以连续梁形式的振动，即以跨中烧度频率为振幅的往复变形。

10.对发生振动压力钢管采取哪些有效措施消除振动？

(1)加装刚性环紧箍于管壁外，以改善原来管壁的椭圆度。

(2)加装刚性坏后，即改变了钢管的原来自然振动频率，使它与管内水流的压力波频率错开，不形成共振，从而消除振动。

11.按型立场用于主承钢管，钢管直径范围是多少？

鞍型支墩一般用于管道直径小于1m的压力管道。

12.在压力钢管上设置进人孔主要有哪几个原则？

(1) 压力钢管人孔一般都设置在管段的下游镇墩的上方。

(2) 没有特殊情况时，入扎在钢管断面的位置为水平直径以下45度角处，应设在交通方便的一侧。

(3) 特殊情况下，人孔可以设置在钢管顶部或水平直径45度以上。

13.伸缩节在压力管道中起什么作用？

(1) 钢管能够沿着管轴线方向自由伸长或缩短。

(2) 钢管产生轴向位移时，伸缩节处的摩擦阻力很小。

(3) 伸缩节不但对轴向位移起到伸缩作用，还能适应管段产生的横向位移。

14.套管式伸缩节由哪几部分组成？

由套筒、插入管、水封填料及填料压紧环组成。

15.压力钢管在什么情况下采用封头？

(1) 水电站的装机需要分期施工，对已安装好的钢管在进口或者末端需要使用封头封堵。

(2) 钢管在安装过程中需要做水压试验时，用封头来封堵试验段的钢管，以便进行水压试验。

(3) 为远期工程或其他设施从钢管预留出分支管。

16.压力钢管为什么没有进气及排气阀(孔)？

压力钢管在放空管内的水时，需要外充入空气以避免管内发生真空，所以要设有进气阀(孔)。

压力钢管冲水时，需要排出管内空气，在压力钢管高点设有排气阀(孔)。

17.焊接件厚度小于6mm，焊接接头有哪些技术要求？

(1) 厚度大于2mm时，为了保证焊透，接头处应留1～2mm的间隙。

(2) 厚度小于4mm时，只在一面施焊。

(3) 厚度为5～6mm时，应在两面施焊。

18.焊接V形坡国对接接头一般适应钢板厚度范围？

焊接V形坡口对接接头适应在6～30mm。

18.压力钢管一、H类焊缝内部质量检查选用什么设备？检查技术要求是什么？

一、二类压力钢管应选用超声波或射线等仪器设备进行检查。

检查技术要求有：

(l) 超声波探伤的检查长度占焊缝全长：一类焊缝不小于50％；Th类焊缝不少于30％。

(2) 射线透照的检查长度占焊缝全长：一类焊缝不少于20％；二类焊缝不少于10％。

(3) 明管(指暴露于大气中的钢管)如不作水压试验，则其焊缝无损伤的检查长度：纵缝为100％；环缝不少于50％。

六、水电站厂房

1.水电站厂房的功用是什么？

水电站厂房的任务是通过一系列工程措施，将水流平顺地引入及引出水轮机，将各种必需的机电设备安置在恰当的位置，给它们创造良好的安装、检修及运行条件，并给运行人员以良好的工作环境。

2.水电站厂房的基本类型有几种？

水电站厂房按其结构特征分类有三种基本类型：引水式、坝后式和河床式。随着水电技术的发展，每种基本类型又发展出若干型式，从坝后式厂房发展的溢流式和坝内式厂房；从河床式厂房发展竖轴轴流式机组的河床式厂房；贯流式机组的河床式厂房，泄水式厂房、闸墩式厂房，引水式地下厂房广泛用于水电建设中，已成为一种独特的厂房型式。

3.什么叫溢流式厂房？

厂房布置在溢流坝段后，水流通过厂房顶下泄，这样的厂房称为溢流式厂房。

4.什么叫坝内式厂房？

主机房布置在坝体空腔内的厂房称为坝内式厂房。

5.水电站厂房主要由哪几部分组成？

厂房枢纽的建筑物一般由主厂房、副厂房、变压器场及高压开关站等四部分组成。

6.什么是主厂房？

水电站主厂房是指由主厂房构架及其下的厂房块体结构所形成的建筑物，并布置主要动力设备。

7.什么是副厂房？

副厂房是指为了布置各种辅助设备及工作、生活用房而在主厂房邻近所建筑的房屋。

8.主厂房的布置原则是什么？

主厂房的布置原则有以下四点：

(l) 为了缩短压力管道，以节省投资，减小水锤压力，改善机组运行条件，主厂房的位置，对坝后式厂房应尽量靠近拦河坝，对引水式电站厂房应尽量接近前地或调压室。

(2) 主厂房的尾水渠应远离溢洪道或泄洪洞的出口，以免下游水位波动对机组运行不利，尾水渠的位置还应使尾水与原河道水流能平顺衔接，并不被河道泥沙淤塞，在保证这些要求下，尽量缩短尾水渠长度，以减少工程量。

(3) 主厂房应建于较好的地基上，其位置还应考虑对外交通与出线的方便，不受施工导流干扰。

(4) 下游水位变幅大的水电站，在厂房布置时，应考虑厂房必要的防洪措施。

9.卧式机组厂房与立式机组厂房相比有什么特点？

卧式机组厂房有以下特点：

(1) 厂房不直接挡水，水流由压力水管经蜗壳引入水轮机，因而厂房挡水部分的高程布置不受上游水位的影响.

(2) 厂房布置分层少，通常水上部分与水下部分只各一层,水上部分的一层(发电机层)有集水井，有时还有蝴蝶阀坑等；水分的一层布置尾水管和尾水渠(室)。

10.立式机组主厂房的轮廓尺寸如何确定？

立式机组主厂房的轮廓尺寸是指土厂房的长度、宽度和主厂房的长度是装配场的长度与机组段总长度之和。主厂房度首先取决于水轮机和发电机外形尺寸，还取决于桥吊的跨各层的布置，也可能受吊运最大部件的影响。主厂房的高度水定水轮机的安装高程，向下可定出尾水管底板高程及厂房底板高程，向上可定出以上各层的高程；水上取决于发电机转子轮机转动部分高度及吊装方法。

11.什么叫厂房的上部结构，下部结构、下部块体结构？

按照一般习惯，发电机层以上称上部结构，发电机层以下下部结构，而水轮机层以下则称下部块体结构。

12.什么叫水流系统？

水流系统是指水轮机及其进出口设备，包括钢管、蝴蝶阀、蜗壳、水轮机、尾水管、尾水闸门等。

13.发电机机场的作用是什么？

发电机机墩的作用是将发电视支承在预定的位置上，并组的运行、维护、安装、检修创造有利的条件。机墩必须具有足强度和刚度，振动的振幅要小，保证弹性稳定。

14.发电机机墩有哪几种型式？

常见的机墩有以下几种：

(1) 圆筒式机墩。

(2) 框架式机墩。

(3) 块体机墩。

(4) 平行墙式机墩。

(5) 钢机墩。

15.电站厂房受的主要荷载有哪些？

主要有以下几种荷载：

(1) 结构自重和压力水管、蜗壳、尾水管的水重。

(2) 厂房内机电设备自重，机组运转时的动荷载。

(3) 静水压力、尾水压力、基底场压力，压力水管，蜗壳、尾水管的内水压力，永久缝内的水压力。若为河床式厂房，还有上游侧水压力。

(4) 厂房四周的土压力。

(5) 活荷载：吊车运输荷载、人群荷载及运输工具荷载。

(6) 温度荷载。

(7) 风荷载。

(8) 雪荷载。

(9) 严寒地区的冰压力。

(10) 地震力。

16.对厂房中央控制室有什么要求？

厂房中央控制室是全厂监视、控制的中心，要求宽敞、明亮、干燥、安静、气温适宜，以利于各种仪表正常工作，并给值班人员创造良好的工作环境。中央控制室最好靠近发电机层，与主厂房联系方便，处理故障迅速。它最好位于主厂房与高压开关站之间，并尽可能与主机室位于同一高程，若受地形限制，不能布置在同一高程时，其高程差不宜超过5.0-6.0m，并应在中央控制室外侧设观察平台，用以观察主机组运行情况。

(1) 机组轴线与厂房纵轴线平行。

(2) 机组轴线与厂房纵轴线垂直。

(3) 机组轴线与厂房纵轴线成一个角度。

17.如何确定水轮机层的地面高程？

根据已定出的水轮机安装高程，按照蜗壳的断面尺寸及其顶部混凝土保护层的厚度，即可定出水轮机层的地面高程。

18.如何确定发电机层的地面高程？

根据水轮机层地面高程加上水轮机层的高度，再加上发电机层地板的厚度，即得出发电机层的地面高程。

19.如何确定厂房的地面高程？

厂房的地面高程最好与对外交通道路的高程相同，并高出下游最高洪水位。但有时限于电站的地形条件或下游洪水位太高，不能完全满足上述要求，此时可根据具体情况，使厂房地面高程与对外道路的高程相同，而高于发电机层的地面高程，或厂房地面高程与发电机层地面高程相同，且都低于下游最高洪水位，此时厂房应采取挡水墙等防洪措施。如档水墙的工程太大时，还有一种方式是将主厂房大门做成止水门，洪水来时将大门关闭，断绝对外运输，值班人员则可由高处的通道进入厂房。

20.如何确定吊车轨道的顶部高程？

吊车轨道的顶部高程应根据厂内最大安装部件的长度、吊钧的极限高度以及吊起部件与运行机组的安全距离等因素确定。

21.副厂房的布置包括哪些内容？

副厂房主要布置与电站运行有关的一些电气设备，此外，还需布算机电修理、试验专业房间以及办公、生活用房等。

22.什么叫电流系统？

电流系统即所谓电气一次回路系统，包括发电机、发电机引出线、发电机电压配电设备、主变压器、高压开关站及各种电缆、母线等。

23.电流系统的布置有哪些要求？

电流系统的布置要求引出线短，没有干扰，母线道干燥，通风散热条件好等。

24.桥式吊车的起重量如何确定？

水电站厂房内的桥式吊车是用来吊运主机和辅助设备，以进行主机或其他设备的安装和检修。因此，吊车的起重量决定于需要由它来吊运的最重部件，通常是发电机转子(带轴)。

25.什么是电站的排水系统？

电站的排水系统又可分为渗漏水的排水系统和检修排水系统。厂房内的生活用水、技术用水、各种部件及伸缩缝与沉陷缝的渗漏水均需排走，凡能自流排往下游的均自流排往下游，不能自流排除的用水及渗漏水，则集中到集水井内，再以水泵排往下游，这个系统简称为渗漏排水系统。机组检修时常需放空蜗壳及尾水管，为此需设检修排水系统。

26.怎样考虑厂房的取暖？

厂房内的温度在冬季不能过低，以保证机电设备的正常运行。厂房内的采暧，如在主厂房或毗邻主厂房的场所，可以利用发电机放出的热量。实践证明具有四台机组的厂房，只要有一台整日运行，发电机放出的热量就能满足需要。如远离主厂房，不便于送热风采暖，则通常可采用电热器，但必须注意在蓄电池室和油系统室内，只能采用无裸露导线的防爆电炉。电热的电源主要来自厂房。

27.怎样考虑厂房的通风问题？

厂房的通风应尽可能采用自然通风。凡是能产生有害气体(如蓄电池室和油系统室)和过多热量(如发电机、变压器、配电装置”等)的场所，以及每一工作人员的空气量少于50m而没有窗户的房间里，都需装置入工通风。对于产生有害气体的场所，只能抽风并须有单独出口。所有进风都要有过滤设备，用以防尘、防虫。多沙地区还应设置专门的除沙设备。南方炎热地区还须考虑冷却设备，地下变电站(主变及开关设备)通常需要人工冷却装置。

28.厂房为什么要专设消防系统？

对于厂房的防火保安要给以特别的重视，因为水电站的事故可能给国民经济造成极大的损失。各种建筑物及设备的布置及大计，均应符合防火保安的专门规定，还要满足国防上的特殊要求。防火保安的设备和场所是：发电机的灭火、高压开关电器的灭弧变压器的防爆、开关站的防雷、蓄电池室和油系统室的通风。消防水泵应充分可靠，并有必要的防火墙、栅、通道和门，以保证电厂安全可靠地发供电。消防水源单独设置，直接供水给各处消火栓。

29.厂区布置包括哪些方面？

厂区布置包括水电站主厂房、副厂房、引水道、尾水渠、交通线、变压器场、高压开关站等相互位置的安排。

30.布置升压站的原则是什么？

布置升压站的原则是：

(1)升压站(或主变压器)要尽可能靠近发电机或电机电压配电设备.以缩短昂贵的发电机电压母线。

(2)主变压器要便于运输、安装及检修。要考虑可将任一台变压器运出来检修而不影响其他各台变压器的正常运行。

(3)要求高压进出线及低压控制电缆安排方便而短，便于维护、巡视及排除故障。

(4)土建结构经济合理，符合防火保安的要求。

(5)当高压出线有不止一个电压等级时，可分设两个或更多的高压开关站。

31.怎样考虑厂内交通？

厂房对外要有大门，以便运输大部件。安排各种房间开门位针时要考虑防火的安全出口，安全出口的门要向外开启。某些可能产生负压的房间，如闸门室，门最好向里开启，以便出现负压时门可自动开启。主厂房内各层及副厂房布置机电设备的房间内，都要有过道，以便于运输设备、进行安装检修并供工作人员通行。为了不同高程各层的交通，可设斜坡道、楼梯及攀梯。当务层高差太大时也可设电梯。楼梯的位置要考虑运行人员巡视的要求，要保证发生事故时能迅速到达事故地点。

32.如何布置电站厂房的对外交通？

进厂公路的坡度不宜大于10％～20％，转弯半径不宜小于20m。，在靠近厂房处，公路最好是水平的，以保证车辆平稳缓慢地进入厂房，在厂房附近要有回车场。

33.电站厂房尾水渠如何布置？

由于水轮机安装高程较低，尾水渠道常具有倒坡的渠底，特别是靠近尾水管出口的一段，此外水流紊乱，漩涡多，流速分布不均匀，所以渠底需要加以砌护，否则早被冲刷，淘成深孔，危及厂房稳定。在布置尾水渠轴线的方向时，必须考虑到泄洪情况，应避免在泄洪时在尾水渠中形成较大的壅高和漩涡，出现淤积等情况。通常尾水渠斜向游，必要时加设导墙，以保证泄洪时能正常发电。

34.尾水闸门的作用是什么？

尾水管出口一般设有尾水闸门，机组检修时可将尾水闸门关闭，抽去积水，以便工人进去工作。当机组较长时间调相运行时，可

将蝴蝶阀(或导叶)及尾水闸关闭，将尾水管内的积水抽去，使转轮露出水面，即可调相运行。

35.如何确定厂房基础开招高程？

根据水轮机安装高程及转轮的尺寸可走出尾水管的顶部高程，再减去尾水管的高度就得到尾水管的底部高程，再减去尾水管底板的厚度就得到基岩的开挖高程。

七、水力机械

1.什么是水力机械？分为几类？

在液体的水和固体机械之间进行机械能转换的机器称为水力机械。

水力机械可分为水力原动机、水力工作机、可逆式水力机械、液力传动装置和水力推进器等五类。前两类是基本的，而后三类是派生的。

2.水轮机有哪些工作参数？

水轮机的基本工作参数有水头、流量、转速、出力和效率。

水轮机水头是指水轮机进口断面与其出口断面的单位重量水流能量的差值，用H表示，单位为m。

水轮机流量是指单位时间内通过水轮机过水断面的水流体积。

水轮机转速是指水轮机主轴每分钟旋转的次数。

水轮机出力是指水轮机轴端输出的功率。

水轮机效率是指水轮机出力与水流出力之比。

3. 水轮机有哪几种类型？

水轮机可分为反击式和冲击式两大类。

反击式水轮机包括混流式水轮机(HL)、轴流定桨式水轮机(ZD)、轴流转桨式水轮机(ZZ)、斜流式水轮机(XL)、贯流定奖式本轮机(GD)和贯流转桨式水轮机(GZ)六种型式。

冲击式水轮机包括水斗式(切击式)水轮机(CJ)、斜击式水轮机(XJ)和双击式水轮机(SJ)三种形式。

4.什么是反击式水轮机和冲击式水轮机？

将水流的位能、压能和动能转换成固体机械能的水轮机称为反击式水轮机。

将水流的动能转换成固体机械能的水轮机称为冲击式水轮机。

5.混流式水轮机的特点及适用范围？

混流式水轮机又称法兰斯式水轮机，水流由径向进入转轮，大体沿轴向流出。混流式水轮机应用水头范围较大，结构简单，运行可靠，效率高。是现代应用最广泛的水轮机之一。水头适用范围50～700m。

6.轮流式水轮机的特点及适用范围？

轴流式水轮机，转轮区域内水流沿轴向流动，水流在导叶与转轮间由径向转为轴向。

定桨式结构简单,但它在偏离设计工况时效率会急剧下降,适用于功率不大及水头变化幅度较小的电站,一般水头范围3～50m。转桨式结构较复杂，它通过桨叶的转动与导叶的转动相互配合，实现导叶与桨叶的双重调节，扩大了高效区的出力范围，有较好的运行稳定性。目前，应用水头范围从几米直到50～70m。

7.斜流式水轮机的特点及适用范围？

斜流式水轮机，水流对于主轴是斜向流动的，它是50年代发展起来的一种机型，与轴流转桨式水轮机相似，叶片可以转动从而实现双重调节，有较宽的高效率区。适用水头范围40～700m。这种水轮机常被用来作可逆式水力机械，在抽水蓄能电站中较为多见。

8.水斗式水轮机的特点及适用范围？

水斗式水轮机又称培尔顿(Petion)水轮机，它靠从喷嘴出来的射流沿转轮圆周切线方向冲击转轮斗叶而做功。水斗式水轮机应用水头较高，小型水斗式用于水头40～250m，大型水斗式用在水头400～4500m。

9.斜击式水轮机的特点及适用范围？

斜击式水轮机，喷嘴出来的射流，在进口与转能平面成一角(通常为22.5度)。这种水轮机用在中小型水电站中，水头适用范围在400m以下。

10.水斗式水轮机的基本构造如何？

水斗式水轮机有以下几个过流部件，它们的主要功用如下：

(l) 喷嘴由上游压力水管来的水流经喷嘴后形成一股射流冲击到转轮上，在喷嘴内水流的压力能被转换成射流的动能。

(2) 喷针借助于喷针的移动，改变用喷嘴喷出的射流直径，因而也改变了水轮机的进水流量。

(3) 转轮它由圆盘和固定在它上面的若干个水斗组成，射流冲向水斗，将自己的动能传给水斗，从而推动转轮旋转作功。

(4) 折向器它位于喷嘴和转轮之间，当水轮机突减负荷时，折向器迅速地使喷向水斗的射流偏转。此时喷针将缓慢地关闭到

与新负荷相适应位置。当喷针稳定在新位置后，折向器又回到射流原来位置，准备下一次动作。

(5) 机壳使作完功的水流流畅地排至下游，机壳内压力与大气压相当。机壳也用来支撑水轮机轴承。

11.如何读懂得水轮机的牌号？

根据我国JBB84－74“水轮机型号编制规则”规定，水轮机牌号由三部分组成，每一部分之间用“－”分开。第一部分的符号是该水轮机型式的汉语拼音的第一个字母，阿拉伯数字表示该水轮机的特征比转速。第二部分由两个汉语拼音字母组成，前一个表示水轮机主轴的布置型式，后一个表示引水室特征。第三部分是以厘米为单位的转轮标称直径。

各种型式水轮机的代表符号见表1。主轴布置型式及引水室特征的代表符号见表2。

13.各种类型水轮机的标称直径是如何规定的？

混流式水轮机标称直径是转轮叶片进口边上的最大直径，即转轮下环与叶片进口边交点处直径。

轴流式和斜流式水轮机标称直径是转轮叶片轴线与转轮室相交处的转轮室内径。

水斗式水轮机标称直径是转轮与射流中正线相切的节圆直径。

14.水轮机产生汽蚀的主要原因是什么？

水轮机产生汽蚀的原因比较复杂，一般认为：水轮机转轮内压力分布不均匀，如转轮相对下游水位要装得过高，高速水流流经低压区时，易于达到汽化压力而产生汽泡。当水流流到高压区时，由于压力增大，汽泡凝结，水流质点以高速度向汽泡中心的撞击，以填充凝结所产生的空隙，从而产生极大的水力冲击和电化学作用，使叶片受到剥蚀产生麻点及蜂窝性孔隙，甚至被穿透而形成孔洞。

15.预防水轮机产生汽蚀的主要措施有哪些？

水轮机汽蚀的后果是使水轮机产生噪音、振动和效率急剧降低，使叶片受到剥蚀，产生麻点及蜂窝性孔隙，甚至被穿透而形成孔洞，从而使机组受到损坏不能运行。因此在运行中应力求避免汽蚀。目前，预防和减轻汽蚀损坏的主要措施有：

(l) 正确进行水轮机转轮的设计，减小水轮机汽蚀系数。

(2) 提高制造质量，保证叶片的几何形状和相对位置正确，注意表面平滑光洁。

(3) 采用抗汽蚀材料，减轻汽蚀破坏如不锈钢转轮。

(4) 正确确定水轮机的安装高程。

(5) 改善运行条件，不使水轮机长期地在低水头和低负荷下运行。通常不允许水轮机在低出力(如低于50％额定出力)下运行，对于多机组的水电站，要避免单机长期低负荷和超负荷运行。

(6) 及时检修，并注意修补焊接的打磨质量，避免汽蚀破坏的恶性发展。

(7) 采用补气装置，向尾水管中送入空气，消除可能产生汽蚀的过大真空。

八、调速设备

1.调速器的基本作用是什么？

调速器的基本作用是：

(l) 能自动调节水轮发电机组的转速，使其保持在额定转速允许偏差内运转，以满足电网对频率质量的要求。

(2) 能使水轮发电机组自动或手动快速启动，适应电网负荷的增减，正常停机或紧急停机的需要。

(3) 当水轮发电机组在电力系统中并列运行时，调速器能自动承担预定的负荷分配，使各机组能实现经济运行。

(4) 能满足转桨式、冲击式水轮机双重协联调节的需要。

2.我国反击式水轮机调速器系列型谱中有哪些类型？

反击式水轮机调速器系列型谱中主要包括：

(1) 机械液压式单调节调速器。如：T－100、YT－1800、YT一300、 YTT－ 35等。

(2) 电气液压式单调节调速器。如：DT—80、YDT－1800等。

(3) 机械液压式双调节调速器。如：ST－80、ST—150等。

(4) 电气液压式双调节调速器。如：DST—80、DST一200等。

另外，仿前苏联的中型调速器CT－40，重庆水轮机厂生产的中型调速器CT-1500作为系列型谱的代用品，仍在一些小型水电站中使用。

3.调节系统常见故障的主要原因有哪些？

调速器本身以外的原因造成的，大体可归纳为：

(1) 水力因素由于引水系统水流的压力脉动或振动而导至水轮机的转速脉动。

(2) 机械因素主机本身摆动。

(3) 电气因素发电机转子和走子的间隙不均匀，电磁力不平衡，励磁系统不稳而使电压振荡，永磁机制造和安装质量不佳而导致飞摆电源信号的脉动。

由调速器本身原因造成的故障：

在处理这类问题之前，首先应当确定故障的属类，然后再进一步缩小分析和观察的范围，尽快找到故障的结所症在，以便对症下药，迅速排除。

在生产实践中遇到的问题往往很复杂，原因也很多。这就要求除认真掌握调速器的基本原理外，对各种故障的表现形式、检查方法及处理对策等，都应全面地了解。

4.YT系列调速器主要有哪些组成部分？

YT系列调速器主要由以下几部分组成：

(1) 自动调节机构包括飞摆与引导阀、缓冲器、永态调差机构、反馈机构的传递杠杆装置、主配压阀、接力器等。

(2) 控制机构包括变速机构、开度限制机构、手动操作机构等。

(3) 油压设备包括回油箱、压力油箱、中间油箱、螺旋油泵组及其控制用的电接点压力表、补气阀、止回阀、安全阀等。

(4) 保护装置包括变速机构与开度限制机构电动机的保护、限位开关、紧急停机电磁阀、油压设备事故低压的压力信号器等。

(5) 监视仪表及其他包括变速机构、永态调差机构与开度限制机构指示表、转速表、压力表、漏油器及油管路等。

5.YT系列调速器的主要特点有哪些？

(1) YT型为合成式，即调速器油压设备与接力器等组成一个整体，便于运输及安装。

(2) 在结构上能适用于立式或卧式机组，改变主配压阀及反馈锥体的装配方向，便能适用于水轮机导水机构不同的开闭方向。

(3) 可满足自动调节及远距离控制的各项要求，并可用手动操作以适应单独供电电站的启动、事故及检修过程中的需要。

(4) 飞摆电动机采用感应式电动机，其电源可以由装在水轮机组轴上的永磁发电机供给，也可以由发电机出线端母线通过变压器供给，可根据电站需要选定。

(5) 当飞摆电动机失去电源及紧急事故状态下，可以通过紧急停机电磁阀直接操作主配压阀及接力器，迅速关闭水轮机导水机构。

(6) 可以改装成适应交流操作的需要。

(7) 油压设备运行方式为断续式。

(8) 油压设备在工作压力范围内能根据回油箱油位自动补充压力油箱内的空气，从而使压力油箱内油气保持一定的比例。

6.TT系列调速器的主要组成部分有哪些？

它主要由以下组成：

(1) 飞摆及引导阀。

(2) 永态转差机构、变速机构及其杠杆系统。

(3) 缓冲器。

(4) 接力器及手动操作机打。

(5) 油泵、溢流阀、油箱、连接管路和冷却管。

7.TT系列调速器有哪些主要特点？

(1) 采用一级放大系统。由飞摆带动的引导阀直接控制执行机构－接力器。

(2) 压力油直接由齿轮油泵供给，用溢流阀维持压力恒定。引导阀为正搭叠量结构。不调节时，压力油从溢流阀排掉。

(3) 飞摆电动机及油泵电动机的电源直接由发电机母线端或经专用的变压器供给。

(4) 开度限制是通过手动操作机构的大手轮来完成的。

(5) 手动变速。

8.TT系列调速器维护有哪些要点？

(1) 调速器用油必须符合国家质量标准。初次安装或大修后，运行1～2月换油一次，以后隔一年左右换油一次或视油质情况而定。

(2) 油箱和缓冲器中的油量应该在允许范围内。

(3) 不能自动加油润滑的运动部分，要注意定时加油，给予润滑。

(4) 启动时，必须先启动油泵后启动飞摆，以保证转动套与外塞和固定套之间应有油润滑。

(5) 调速器长期停运后再启动，首先“点动”一下油泵电动机，看有否异常，同时也给引导阀供应了润滑油。飞援电动机启动前，应先用手拨动飞摆，检查是否有卡住现象。

(6) 调速器上的零件，没有必要时不应经常拆卸。但应经常检查，发现有异常现象应及时修理消除。

(7) 启动油泵前，应先打开冷却器水管进水阀门，以防止油的温升过高，影响调节性能及加速油的质变。冬季如室温较低，应待油温上升到20C左右，再打开冷却器水管进水阀门。

(8) 调速器外表应经常保持清洁。调速器上不允许搁放工具等物品，附近也不要堆放其他东西，以免妨碍正常操作。

(9) 应经常保持环境卫生，尤其注意不要经常打开油箱上的百叶窗观察孔盖和飞摆罩上的有机玻璃板。

(10) 为了保护压力表不震坏，一般在交接班检查油压时打开压力表旋塞，平时不宜打开。

9.GT系列调速器的主要组成部分有哪些？

GT系列调速器主要由以下几部分组成：

(l) 离心摆与引导阀。

(2) 辅助接力器与主配压阀。

(3) 主接力器。

(4) 暂态调差机构——缓冲器及传递杆。

(5) 永态调差机构及其传递杠杆。

(6) 局部反馈装置。

(7) 转速调整机构。

(8) 开度限制机构。

(9) 保护装置

(10) 监视仪表。

(11) 油管路系统。

10.GT系列调速器有哪些主要特点？

GT系列调速器的主要特点有：

(l) 该系列调速器可以满足自动调节及远距离控制的要求，也可以在机旁操作开度限制机构手轮进行油压手动控制运行，以满足调速器自动调节机构失灵尚需继续供电的要求。

(2) 在结构上考虑了各种水轮机安装的需要，改变主配压阀的装配方向及永态、暂态调差机构的调整方向即可。

(3) 离心摆电动机采用了同步电动机，其电源由永磁发电机供给。

(4) 当离心摆电动机失去电源或出现其他紧急事故时，可抽紧急停机电磁阀直接控制辅助接力器与主配压阀，使主接力器动作，迅速关闭水轮机导叶。

11.GT系列调速器维护有哪些要点？

(1) 调速器用油必须符合国家质量标准，初次安装和大修后运行一月左右换油一次，以后每隔一年左右换油一次或视油质情况确定。

(2) 滤油器要定期检查清洗。可操作双滤油器手柄实现切换，即可不停机拆洗。初次安装运行阶段，每天拆洗一次。一个月后，可每三天清洗一次。半年后视情况定期检查清洗。

(3) 缓冲器内油一定要清洁，油量要加足，应定期检查。

(4) 各活塞部分和有油嘴处均要定期加油。

(5) 机组在安装后试验前或大修后起动前，除将调速器擦去灰尘、清掉杂物、保持干净外，各转动部分应先手动试一下，看有无卡阻现象和松动脱落的零件。

(6) 在试运行过程中，若有异常杂音应及时处理。

(7) 一般不允许对调速器的结构和零件作任意更改和去除。

(8) 调速柜及周围应保持清洁，调速柜上不得放置杂物和工具，前后门不要随意打开。

(9) 拆卸零件要作好标记，不易拆卸者要研究方法解决，不允许乱垫、乱敲、乱打。

12.CT系列调速器主要由哪些部分组成？

(l) 自动调节机构包括离心摆与引导阀、辅助接力器与主配压阀、生接力器、暂态调差机构、缓冲器及其传递杠杆、加速装置及其传递杠杆、局部反馈调节机构及其传递杠杆、油路系统。

(2) 控制机构包括开度限制机构、变速机构。

(3) 保护装置包括开度限制机构与变速机构的行程限位开关、紧急停机电磁阀、压力信号器、安全阀、接力器锁锭装置。

(4) 监视仪表及其他包括开度限制机构、变速机构及永态调差机构指示盘，反映离心摆转速的电气转速表、压力表、滤油器、油管路及其附件，电气线路。

(5) 油压设备包括回油箱、压力油罐及滤油阀、螺旋油泵、止回阀及截止阀。

九、机组运行

1.一般混流式小型水轮发电机组正常开机有哪些步骤？：

(l) 合上隔离开关和手动型空气开关(自动型式者不合)。

(2) 合上同期灯开关和同期屏切换开关。

(3) 开启进水阀门。

(4) 打开气门，使蜗壳然气充水，待冒水时关闭。

(5) 打开真空表、压力表和冷却水阀门。

(6) 慢慢转动调速手轮，逐步加快转速，待接近额定转速和建压调节磁场电阻，使电压接近于系统电压。

(7) 调节周波与网络周波一致，且电压也相等时，此时灯光旋转最慢，零值电压表指针摆动也最慢，待其指针到零和同相灯灭晚做下并车按钮，使并列接触器接通，投入系统并列运行。

(8) 尽快开大导水叶开度，使机组带上负荷。

2.一般混流式小型水轮发电机组正常关机的操作步骤有哪些？

(1) 记录好停机前各仪表的读数，发电机卸负荷空转。

(2) 缓慢关闭导水叶，待转速降至35％额定转速时进行刹车。

(3) 撤下水阻起动按钮，使剩余电能消耗在水阻中。

(4) 拉下空气开关和刀型开关把手，挂上“严禁合闸”警告牌。

(5) 如长期停机，应放尽管道积水。

3.水轮发电机组运行维护的要点有哪些？

(1) 机组运行中，注意调速器油压表与压油槽油压表的指示不能相差过大。

(2) 机组在停机过程中，应尽量缩短低转速运行时间。当转速下降至额定转速的35％～40％时，可加闸制动。

(3) 机组在运行中，导水叶的开度限制应放在机组最大出力的限制位置。当机组起动与系统并列时，如发现调速系统不稳定，可用开度限制使其稳定。在与系统并列后，可将开度限制放在机组最大出力限制的位置。

(4) 定期检查主轴的摆度。

水 工 知 识

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