发电厂动力部分动力课后参考答案

第一章 水力发电的基本原理

1-1 水电厂动力设备的组成及各自的作用

答：水电厂动力部分主要由水轮机、调速器和辅助设备组成。 水轮机：将水能转换成旋转机械能，再由发电机转换为电能；

调速器：自动调节水轮发电机组的转速，使发电机输出的交流电的频率符合电网要求； 辅助设备：实现机组的紧急停机，油、气、水系统能向机组提供润滑、冷却、机组制动等技术服务，保证机组的正常运行。

1-2 水流的能量形式及水头的几何意义和物理意义。 答：单位重量水体的能量的三种形式：

单位位能Z ；

单位动能

2

2v g

α（α为动能修正系数，取1.05~1.1）；

单位压能：

p

γ

几何意义：单位重量水体相对基准平面的势能、单位重量的压能和单位重量水体的平均动能。 物理意义：表征单位重量水体的能量。

1-8 设均匀流河段，过水断面平均流速v=0.981m/s ，水深h=3m ，以河床底部0-0平面作为高程的基准平面见题8图，请计算：（注：取动能修正系数α=1.0） （1）在过水断面上河流表面点1的水头E1； （2）在过水断面上河床底部点2的水头E2； （3）如果认为流速v 较小，动能水头2

v

g α可以忽略不计，河流表面点1的水头'1E 。

解：（1）2

2

1

1110.98130 3.049()229.81

P E Z m g αυγ=++=++=⨯

（2）22

2

2

220.98103 3.049()229.81

P E Z m g αυγ=++=++=⨯

（3）'2

'

1

11

13003()2P E

Z m g

αυγ

=+

+

=++=

1-13 水力发电机的基本原理是什么？

答：因消耗在河流沿河段上单位重量水体的能量E ∆为水头损失hw ，而hw 与水流的速度v 平方成正比。采用经济安全的方法如筑坝形成水库，将消耗在河床路程上的水能收集储存起来并转换成电能。

第二章 水轮机

2-2 在某电站，某一天两台机组一起运行，实测得到上游库水位高程▽sy488.18，上游水库过水断面很大，流速水头可忽略不计。下游尾水位高程▽xy331.80，蜗壳进口断面中心压力

1.38MPa p =蜗壳。已知蜗壳进口断面中心高程▽

蜗壳

332.5，蜗壳进口断面直径d=1m ，水轮机工作

流量Q=4.1m 3/s ，水轮机效率t

90.66%η=，发电机效率g 96%η=，

（取动能修正系数α=1.05，

1MPa=101.937mH 2O ）请计算： （1）水电站引水管道水头损失wy h ； （2）水轮机工作水头H ； （3）水轮机出力t N ； （4）发电机出力g N 。

解：（1）蜗壳断面水流的平均速度为：

1224Q Q 4 4.1

5.223m /s A D 1

γυππ⨯=

===⨯ hwy=▽sy-▽蜗壳-

p γ蜗壳-2

1

u 2g

α=488.18-332.5-m 55.1381

.92223.505.198101038.12

6=⨯⨯-⨯ 或hwy=▽sy-▽蜗壳-

p γ蜗壳-2

1

u 2g

α=488.18-332.5-

m

55.1381

.92223.505.1937.10138.12

=⨯⨯-⨯

（2）水轮机工作水头：

m wy H H h 488.18-331.8-13.55=142.83m ≈-=

（3）水轮机的出力：

kW QH N t t 33.5208%86.9083.1421.481.9=⨯⨯⨯==ηγ

（4）发电机出力：

g t g N N 5208.3396%5000kW η==⨯=

2-18

ZZ560-LH-250：水轮机为轴流转浆式水轮机，转轮型号或比速度为560，主轴布置为主式，引水室为混凝土蜗壳，转轮直径为250cm 。

NXL200-LJ-140：水轮机为可逆斜流式水轮机，转轮型号或比速度为200，主轴布置为主式，饮水室为金属蜗壳引水室，转轮直径为140cm 。

2CJ26-W-120/2*9：水轮机为水斗式的水轮机。一根主轴上装有两只转轮，转轮型号或比速度为26，主轴布置为卧式，转轮直径为120cm 。有两个喷嘴，额定工矿时的射流直径为9cm 。

第三章水电厂辅助设备 3-1 水轮机主阀的作用？ 主阀的作用：

（1） 当由一根压力钢管同时向两台或两台以上的机组供水时，每台水轮机进口必须设主阀，这样

在一台机组检修时，关闭该机组的主阀，其他机组能照常工作。

（2） 导叶全关时的漏水是不可避免的，当较长时间停机时关闭主阀可减少导叶漏水量。有的水电

厂，水轮机导叶流水较大，每次停机都需要关闭主阀。

（3） 水电厂由于起停快，在电网中经常作为备用机组。当压力管道较长时，尽管是一根压力管道

向一台机组供水，也设置主阀，这样可以保持压力管道始终充满压力水，机组处于热备用状态，可减少机组开机准备时间。

（4） 作为机组防飞逸的后背保护。当机组发生飞逸时，主阀必须在动水条件下90s 内关闭主阀，

防止事故扩大。但是如此大直径的阀门，机组飞逸时水流流速又比正常时快得多，因此动水关闭对主阀的撞击损伤是很大的。主阀动水关闭的次数很少，但每次动水关闭后都必须对主阀进行检查。

3-17 分别写出同步电机四种工况的功率发出及吸收情况。 答：发电运行——发出有功功率、发出无功功率；

电动运行——消耗有功功率、吸收无功功率； 进相运行——发出有功功率、吸收无功功率（欠励）； 调相运行——消耗有功功率、发出无功功率（过励）。

第四章水轮机调节

4-3 熟练地画出水轮机调节系统原理方框图，并分别指出调节对象、调节装置和被调参数

。

调节对象：水轮机、发电机 调节装置：调速器

被调参数：机组转速或发电机频率

4-45 分别写出永态转差系数b p 、暂态转差系数b t 的几何意义和物理意义。 答： 1）p

p

f r M

b K f α=

，p α为硬反馈系数，可写为

1

f r

p M

p

K f Y b α=

因运行中f K 、r f 和M Y 为常数，当调节了p α也就改变了p b ，一般p b 在0～8%内可调。

2）p b 的几何意义：为静态特性曲线的斜率