长沙理工大学水力机械考试题库

第一章 1、水轮机根据能量转换特征分为哪几类反击式水轮机及冲击式水轮机又是如何分类的 答完全利用水流动能工作的水轮机称为冲击式水轮机；同时利用水流动能和势能工作的水 轮机称为反击式水轮机。 反击式水轮机按转轮区水流相对于主轴的方向不同又可分为混流式、轴流式轴流定浆式和 轴流转浆式、斜流式和贯流式水轮机全贯流式和半贯流式，其中半贯流式又细化为灯泡 式、轴伸式和贯流式； 冲击式水轮机按射流冲击转轮的方式不同又可分为水斗式、斜击式和双击式三种。 2、试说明各型水轮机的特点及其应用范围 答反击式水轮机 1 混流式水轮机水流流经转轮时，以辐向从四周进入转轮而以轴向流出转轮，故称 为混流式水轮机。这种水轮机的适用水头范围为30〜700m,由于其适用水头范围广，而且 结构简单，运行稳定，效率高，所以是现代应用最广泛的一种水轮机。 2 轴流式水轮机这种水轮机的水流在进入转轮之前，流向已经变得与水轮机主轴中 心线平行，因此水流在经过转轮时沿轴向进入而又依轴向流出，所以称为轴流式水轮机。 轴流式水轮机按其叶片在运行中能否转动的情况又分为定桨式和转桨式两种轴流定桨 式水轮机在运行时其叶片是固定不动的，因而其结构简单，但当水头和流量变化时，其效率 相差较大，所以多应用在负荷变化不大，水头和流量比较固定的小型水电站上，其适用水头 范围一般为3〜50m；轴流转桨式水轮机在运行时转轮的叶片是可以转动的，并和导叶保持 一定的协调关系，以适应水头和流量的变化，使水轮机在不同工况下都能保持有较高的效率, 因此轴流转桨式水轮机多应用在大中型水电站上，其应用水头范围为3〜80m。 3 斜流式水轮机水流流经转轮时倾斜于轴向，故称为斜流式水轮机。这种水轮机的 叶片也是可以转动的，叶片的轴线与主轴轴线斜交，因而与轴流转桨式水轮机相比较就能装 置较多的叶片。 适用水头范围有所提高，一般为40〜120m。 4 贯流式水轮机当轴流式水轮机的主轴装置成水平或倾斜，而且不设置蜗壳，使水 流直贯转轮，这种水轮机称为贯流式水轮机，它是开发低水头水力资源的新型机组。 适用于水头小于20m的情况。 冲击式水轮机 1 水斗式水轮机其特点是由喷嘴出来的射流沿四周切线方向冲击转轮上的水斗而作 功。 适用水头范围为100〜2000m。 2 斜击式水轮机其特点是由喷嘴出来的射流，是沿着与转轮平面成某一 a角约为 22.5 的方向冲击转轮。 实用水头范围为25〜300m。 3 双击式水轮机其特点是由喷嘴出来的射流首先从转轮外缘冲击叶片，接着水流又 自内缘再一次冲击叶片。 适用水头范围为5〜80m。 注斜击式和双击式水轮机构造简单，但效率较低，因而多用于小型水电站。水斗式水 轮机效率高，工作稳定，适用水头范围广，因而是现代最常用的一种冲击式水轮机。 3、水轮机型号由哪几部分组成，各代号的含义举两个实例说明 答水轮机规定型号由以下三部分组成，各部分之间用一短横线分开 第一部分是由两个汉语拼音字母和阿拉伯数字组成，前者代表水轮机型式，后者是转轮 型号（用比转速表示）。 第二部分是由水轮机主轴布置型式与进水设备特征的代表符号组成，这些符号也都采用 汉语拼音表示。 第三部分是水轮机的标称直径 （以cm为单位）和其他必要的指标组成。 对水斗式水轮机，型号的第三部分规定按下列方式表示 水轮机转轮的标称直径/ （作用在每一转轮上的喷嘴数目X射流直径） 各型水轮机转轮的标称直径规定如下 对混流式水轮机是指转轮叶片进口边上最大直径； 对斜流式水轮机和轴流式水轮机是指与转轮叶片轴心线相交处的转轮室内径； 对水斗式水轮机是指转轮与射流中心线相切处的节圆直径。 举例如下 HL220-LJ-550,表示混流式水轮机，转轮型号（比转速）为220,立轴，金属蜗壳，转 轮直径为550cm； ZZ560-LH-800,表示轴流转桨式水轮机，转轮型号为560,立轴，混凝土蜗壳，转轮直 径为800cm。 4、反击式水轮机引水机构的构造及各部件的作用是什么 答反击式水轮机引水机构主要包括蜗壳以及座环。 蜗壳作用使水流以较小的水头损失均匀对称地流入转轮。 座环作用加强蜗壳的刚度并传递上部结构力。 座环位于导叶的外围，它是由上、下碟形环和中间若干立柱组成的整体铸钢件。座环顶 部承受着发电机混凝土机墩及其传来的荷载，外缘与蜗壳焊接，内缘与顶盖和底环相固定， 这样座环在整个水轮机中起着骨架作用，并把所承受的荷载传递到下部基础上去。 5、反击式水轮机导水机构的构造，作用及其工作原理 答反击式水轮机导水机构主要包括导叶及其传动机构（包括转臂、连杆和控制环等）。 导水机构的主要作用是根据机组负荷变化来调节水轮机的流量，以达到改变水轮机输出 功率的目的，并引导水流按必须的方向进入转轮，形成一定的速度矩。 导叶均匀分布在转轮的外围，导叶可以随其轴转动，改变导叶的开度a（相邻两导叶之 间可以通过的最大圆柱体直径），就可改变通过水轮机的流量。 导叶的转动是通过其转动机构来实现的，每个导叶轴的上端穿过水轮机的顶盖并用分半 键与转臂连成整体，转臂通过连接板，剪断销钉和连杆与控制环相车交接。当接力器的油压活 塞移动时，推拉杆带动控制环转动，使导叶的开度亦随之发生变化。 6、试说明混流式水轮机转轮及轴流式水轮机转轮的构造及各组成部分的作用 答（1）混流式水轮机的转轮是由上冠，叶片，下环，止漏环及泄水锥等组成。 上冠减小作用在转轮和顶盖之间的轴向水压力。 泄水锥用以引导水流顺利地形成轴向流动，以消除水流的撞击和漩涡。 叶片随其轴转动，改变通过水轮机的流量。 泄水锥使水流受到很大的阻力而不易通过，以达到减小漏水损失的目的。 （2）轴流式水轮机的转轮是由叶片和轮毂组成。 叶片像悬臂梁一样承受着水流作用的巨大扭矩，改变水轮机的流量。 轮毂叶片的转动机构装在轮毂内，外部连接着叶片，内部安装着叶片的转动机构。 7、试说明冲击式水轮机的构造及其各组成部件的作用 答冲击式水轮机主要由喷管和转轮组成。 来自钢管的高压水流通过喷管端部的喷嘴变为具有高速的自由射流，此时射流内的压力 为大气压力，而且在整个工作过程中都不发生变化。当射流冲击转轮时，从进入到离开转轮 的过程中，其速度的大小和方向也都发生变化，因而将其动能传给转轮，并形成旋转力矩使 转轮转动。 第二章 1、水轮机基本方程式的物理意义 答上列方程式说明了单位重量水流的有效出力和水流在转轮进、出口速度矩的改变相平衡, 所以水流速度矩的变化是转轮作功的依据。 又是另一种形式的水轮机基本方程式,它明显给出了水轮机有效水头与速度三角形中各 项速度之间的关系。 总之，以上几种形式的水轮机基本方程式都给出了单位重量水流的有效出力与转轮进出 口水流运动参数之间的关系，它们实质上也都表明了水流能量转换为旋转机械能的平衡关 系，可作为转轮和叶片翼型设计的主要依据。 2、水轮机最优工况条件为什么最优工况条件下效率最高 答（1）当水轮机同时满足