水利机械考试复习要点

填空题：

1水利机械的分类：（按能量转换方式）

（1）水力原动机：如水轮机。（2）水力工作机如：水泵。（3）可逆式水利机械：（水泵水能机）即可作水能机又可作水泵工作,用于二机组式抽水蓄能电站。（4）水力传送装置：如水轮泵的齿轮，叶片的转动。（5）水力推进器：如船舶螺旋桨。

2水轮机的特征水头1最大工作水头2最小工作水头3设计水头(计算水头)Hr4加权平均水头。

3反击式水轮机类型：按转轮区水流相对于主轴方向不同可分为混流式(水轮机水流径向流入、轴向流出转轮；适用水头范围为30-700m。)轴流式(水流轴向流入流出转轮；根据浆叶是否可以转动可分为转桨式（工作水头3—80米）和定桨式（工作水头3—50米）两种。)、斜流式(斜流式水轮机水流斜向进入斜向流出转轮；适用水头范围一般为4-120m。)和贯流式。

4冲击式水轮机的类型：水斗式，斜击式，双击式。

5汽蚀的破坏作用：机械破坏，化学反应破坏，电解作用破坏。

6水轮机模型与原型之间主要是考虑的水流运动之间的相似，包括几何相似、运动相似和动力相似。

7水轮机的损失：水力沿程损失，漏水容积损失和机械摩擦损失。

8几何形状相似包括：(1) 过流通道的所有对应角相等；(2) 所有对应尺寸成比例；（3）相对糙度相同。

9混凝土蜗壳：断面呈梯形，特别适用于低H大Q的ZL水轮机。

1、Hmax≦40m，为节省钢材，蜗壳用钢筋混凝土浇筑，简称砼蜗壳。

2、当Hmax>40m，蜗壳内壁可用钢板衬砌，作为防渗与磨损的保护层，厚10-16mm。金属蜗壳：适用于Hmax>40m时，其断面为圆形，多用于中高水头的HL水轮机。铸钢蜗壳：适用于H>200m或D1>3m时。10混流式水轮机的模型综合特性曲线包括：等开度线、等效率线、5%出力限制线、等汽蚀系数线。

11轴流转桨式水轮机的模型综合特性曲线包括：等开度线、等效率线、等汽蚀系数线、等叶片装置角Φ线。12水泵的种类：叶片式水泵、容积式水泵、水锤泵、射流泵等。

13叶片式水泵的分类：1、离心泵：水流轴向流进，径向流出。2、轴流泵：水流轴向流进，轴向流出。3、混流泵：水流轴向流进，与轴向有一定角度流出。4、深井泵

名词解释：

1水利机械：将液体能与固体能相互转换的机械。

2水轮机的工作水头（净水头）即等于水电站毛水头扣除压力引起水系统中水头损失后的净水头，这也就是水轮机利用的有效水头。3Hm称为水电站的毛水头：1、反击式水轮机为上下游水位之差；2、冲击是水轮机为上游水位与喷嘴处的高度差。

4导叶开度a0：用相邻两导叶之间可能通过的最大圆柱体直径表示。

5水轮机汽蚀的定义：汽泡在溃灭过程中，因汽泡中心压力发生周期性变化，使周围的水流质点发生巨大的反复冲击，对水轮机过流金属表面产生汽蚀破坏(机械剥蚀和化学腐蚀破坏)的现象，称为水轮机的汽蚀。6汽蚀系数：将动力真空值除以水轮机的工作水头H，用来表示汽蚀系数。

7轮系：对于满足(1)、(2)两个几何相似条件的大大小小的一套水轮机系列称为轮系。

8单位参数：将模型试验的结果化引为D1M=1m，HM=1m标准情况下的参数。

9额定转速ne：一般我国所用的电流频率为50Hz。对于一定的发电机，其磁极对数也一定，因此为了保证供电质量，使电流频率保持50Hz不变，在正常情况下，机组的转速也应保持为相应的固定转速，该转速称为水轮机或机组的额定转速，并与发电机的同步转速相等。水轮机的比转速ns的定义：同一轮系水轮机，当其工作水头H=1m，出力N=1kW时，所具有的转速。单位（mkw）

10飞逸转速nf 的定义：当水流能量与转速升高时的机械摩擦损失能量相平衡时，转速达到某一稳定的最大值，这个最大空转n称为水轮机的飞逸转速。

11水轮机工作特性曲线：反映原型水轮机在各种工况下参数之间的关系曲线。

12水轮机运转特性曲线（水轮机运转综合特性曲线）：综合反映各运行工况下H、N、η、HS等参数之间关系的曲线。

13水轮机调节的定义：随着电力系统负荷变化，水轮机相应地改变导叶开度(叶片转角或针阀行程)，使机组转速恢复并保持为额定转速(或某一稳定值)的过程，实质是转速调节。

14扬程：指单位重量(1kg)的水体通过水泵后所获得的能量，亦即单位重量水体在水泵进、出口处的能量之差，用H表示，单位m。

问答题：

（1）水力发电的基本原理：在天然河流上修建水工建筑物，集中水头，然后将水流输送到水轮机中，如水能→水轮机的旋转机械能→驱动发电机将机械能转化为电能→输电线路→用户。

（2）反击式水轮机工作原理：水流通过转轮叶片时，水流流速的大小、方向均发生变化，水流以势能和动能给每个转轮叶片以反作用力，从而产生旋转力矩使转轮转动。

（3）冲击式水轮机的工作原理：流经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，以自由水流的形式冲击转轮，从进入到离开转轮的过程中，其速度的大小和方向均发生变化，从而利用水流动能产生旋转力矩使转轮转动。

（4）HL的水流过程为：水流→蜗壳→座环→导叶→转轮→尾水管→下游。水斗式水轮机水流过程：高压水流→喷管→转轮(或拆流板)→（机壳、引水板）→尾水槽。

（5）最优工况：理论上当水轮机同时满足β1=βe1、α2=90°的工况工作时，则水流在转轮进口无撞击损失，出口无涡流损失，此时水轮机η最高，称为水轮机的最优工况。实践上：当α2略小于90°时，水流在出口略带正向(与转轮旋转相同的方向)圆周分速Vu2时，则转轮出口的水流紧贴尾水管管壁流动，避免了脱流现象，使水轮机效率提高，运行稳定，汽蚀性能好。

（6）水轮机尾水管的作用(1) 汇集转轮出口水流，并引导水流排往下游。(2) 当Hs>0时，以静力真空的方式使水轮机完全利用了这一高度所具有的势能。(3) 以动力真空的方式使水轮机回收并利用了转轮出口水流的大部分动能。

（7）汽蚀系数的特性:1、σ越大越容易破坏。2、σ与叶型、工况有关。几何形状相似的水轮机，工况相似，σ相同；任一水轮机在既定工况下，σ是定值。3、σ与尾水管的性能有关，ηw↑→σ↑。4、σ值理论难以确定，一般由模型试验得出，取σ原=σM。