2025年水能設(shè)備操作技能練習(xí)題及答案1.單項選擇題（每題1分，共20分）1.1水輪機(jī)空化系數(shù)σ的物理意義是A.轉(zhuǎn)輪出口動能與有效水頭之比B.轉(zhuǎn)輪進(jìn)口壓力與大氣壓力之比C.裝置空化安全裕量的無量綱指標(biāo)D.尾水管恢復(fù)系數(shù)與效率的乘積答案：C1.2在混流式水輪機(jī)模型綜合特性曲線中，等效率線呈“魚鉤”狀的主要原因是A.導(dǎo)葉開度與轉(zhuǎn)輪葉片角度不匹配B.轉(zhuǎn)輪出口環(huán)量隨流量增大而反向C.尾水管渦帶誘發(fā)壓力脈動D.蝸殼進(jìn)口流速分布不均答案：B1.3調(diào)速器永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp設(shè)置為2%，機(jī)組孤網(wǎng)運(yùn)行時，負(fù)荷由50%增至100%，系統(tǒng)頻率將A.上升1%B.下降1%C.上升2%D.下降2%答案：D1.4燈泡貫流式機(jī)組槳葉密封常用結(jié)構(gòu)為A.迷宮+碳精環(huán)B.平板橡膠+壓緊環(huán)C.徑向O形圈+不銹鋼襯套D.軸向金屬彈簧+聚四氟乙烯答案：A1.5根據(jù)GB/T9652.12019，水輪機(jī)效率試驗中，熱力學(xué)法不確定度應(yīng)不大于A.±0.2%B.±0.4%C.±0.6%D.±0.8%答案：B1.6軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)協(xié)聯(lián)關(guān)系破壞時，最先出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象是A.頂蓋壓力脈動幅值增大30%B.轉(zhuǎn)輪室出現(xiàn)周期性金屬撞擊聲C.調(diào)速器主配壓閥劇烈抖動D.尾水管壓力真空表指針歸零答案：B1.7某電站水頭40m，單機(jī)流量60m3/s，安裝2臺機(jī)組，若1臺機(jī)甩負(fù)荷，調(diào)壓室最低涌浪水位允許下降3m，則調(diào)壓室最小穩(wěn)定面積（托馬面積）約為A.85m2B.120m2C.155m2D.190m2答案：C1.8水輪機(jī)主軸密封冷卻水壓力必須高于A.頂蓋壓力0.05MPaB.尾水管壓力0.10MPaC.蝸殼壓力0.15MPaD.轉(zhuǎn)輪下環(huán)壓力0.20MPa答案：A1.9采用超聲波法測量轉(zhuǎn)輪葉片裂紋深度時，應(yīng)選擇A.縱波直探頭2.5MHzB.橫波斜探頭4MHzC.表面波探頭5MHzD.爬波探頭1MHz答案：B1.10調(diào)速器電液轉(zhuǎn)換器線圈絕緣電阻在500V搖表下應(yīng)大于A.5MΩB.20MΩC.50MΩD.100MΩ答案：C1.11水輪機(jī)飛逸轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速之比，混流式一般約為A.1.4～1.6B.1.7～1.9C.2.0～2.2D.2.3～2.5答案：B1.12尾水管肘管里襯出現(xiàn)大面積穿孔，最經(jīng)濟(jì)可靠的臨時處理方法是A.不銹鋼貼補(bǔ)焊接B.環(huán)氧金剛砂涂層C.聚氨酯彈性體襯護(hù)D.鎳基合金堆焊答案：A1.13根據(jù)DL/T51902020，機(jī)組軸承油槽漏油率不得大于A.5mL/hB.10mL/hC.15mL/hD.20mL/h答案：B1.14水輪機(jī)模型驗收試驗中，效率重復(fù)性誤差應(yīng)小于A.0.15%B.0.25%C.0.35%D.0.45%答案：A1.15調(diào)速器空載擾動試驗中，頻率超調(diào)量允許最大值為A.1%B.2%C.3%D.4%答案：C1.16軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組槳葉操作油壓正常范圍是A.2.5～4.0MPaB.4.0～6.3MPaC.6.3～8.0MPaD.8.0～10.0MPa答案：B1.17水輪機(jī)頂蓋排水泵通常采用A.潛水排污泵B.長軸深井泵C.自吸離心泵D.齒輪泵答案：A1.18機(jī)組擴(kuò)大性大修周期一般不少于A.3年B.4年C.5年D.6年答案：C1.19水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪靜平衡試驗允許剩余不平衡力矩不大于A.50g·cmB.100g·cmC.150g·cmD.200g·cm答案：B1.20采用功率頻率法進(jìn)行調(diào)速器參數(shù)辨識時，采樣頻率應(yīng)高于A.5HzB.10HzC.20HzD.50Hz答案：C2.多項選擇題（每題2分，共20分；多選少選均不得分）2.1下列屬于水輪機(jī)泥沙磨損常見部位的有A.轉(zhuǎn)輪葉片進(jìn)水邊正面B.轉(zhuǎn)輪葉片出水邊背面C.活動導(dǎo)葉下端面D.尾水管直錐段E.蝸殼鼻端答案：ABCD2.2調(diào)速器PID參數(shù)現(xiàn)場整定可采用A.臨界比例度法B.階躍響應(yīng)法C.根軌跡法D.遺傳算法E.模糊自整定答案：ABDE2.3燈泡貫流式機(jī)組軸承溫度偏高可能原因A.潤滑油劣化B.冷卻水量不足C.軸承負(fù)載過大D.軸線傾斜超差E.軸承間隙過小答案：ABCDE2.4水輪機(jī)尾水管壓力脈動測量常用傳感器A.壓阻式壓力變送器B.壓電式加速度計C.電容式差壓變送器D.光纖壓力傳感器E.應(yīng)變式力傳感器答案：ACD2.5機(jī)組軸承油霧潤滑系統(tǒng)組成包括A.油霧發(fā)生器B.凝縮嘴C.油霧輸送管道D.防爆風(fēng)機(jī)E.油水分離器答案：ABCE2.6水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)一次調(diào)頻功能退出條件A.機(jī)組開度限制動作B.調(diào)速器手動方式C.頻率偏差大于±0.1HzD.功率閉環(huán)故障E.油壓裝置故障答案：ABDE2.7轉(zhuǎn)輪裂紋無損檢測方法A.超聲TOFDB.相控陣C.磁記憶D.渦流E.射線答案：ABCDE2.8調(diào)壓室水力計算需考慮A.水擊波速B.機(jī)組慣性時間常數(shù)C.調(diào)壓室底部流速D.阻抗孔口損失系數(shù)E.引水道糙率答案：ABCDE2.9水輪機(jī)效率試驗測流方法A.流速儀法B.超聲波法C.差壓法D.鹽溶液法E.壓力時間法答案：ABCE2.10機(jī)組軸承巴氏合金損傷形式A.疲勞剝落B.沖蝕溝槽C.電火花侵蝕D.粘著磨損E.微動腐蝕答案：ABCD3.填空題（每空1分，共30分）3.1水輪機(jī)比轉(zhuǎn)速ns=________rpm·m·kW^(3/4)，其數(shù)值越大，表示轉(zhuǎn)輪________越高。答案：n·√P/H^(5/4)，過流能力3.2根據(jù)托馬準(zhǔn)則，調(diào)壓室穩(wěn)定斷面面積A=________，其中Q為________，α為________。答案：Q2/(2g·α·H?)，機(jī)組最大流量，水擊波速與重力加速度之比3.3混流式轉(zhuǎn)輪出口速度三角形中，絕對速度圓周分量Vu2≈________，此時轉(zhuǎn)輪出口環(huán)量為________。答案：0，零3.4調(diào)速器永態(tài)轉(zhuǎn)差系數(shù)bp與調(diào)差率ep關(guān)系為bp=________，兩者單位均為________。答案：ep，%3.5水輪機(jī)空化系數(shù)σ與裝置空化系數(shù)σa應(yīng)滿足________，才能保證無空化運(yùn)行。答案：σ≥σa+0.33.6軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組協(xié)聯(lián)關(guān)系曲線以________為橫坐標(biāo)，________為縱坐標(biāo)。答案：單位轉(zhuǎn)速n11，單位流量Q113.7尾水管恢復(fù)系數(shù)ηd=________，其值越高，說明________。答案：(H?H?)/(H?H?)，動能回收越充分3.8機(jī)組飛逸時間常數(shù)Ta=________，其中GD2為________。答案：GD2·n2/(3580·P)，機(jī)組轉(zhuǎn)動慣量3.9水輪機(jī)模型驗收試驗中，效率修正值Δη=________，其中Dm為________。答案：ηpηm，模型轉(zhuǎn)輪直徑3.10燈泡貫流式機(jī)組槳葉密封漏油量應(yīng)小于________mL/h，主軸密封冷卻水量應(yīng)大于________m3/h。答案：10，53.11調(diào)速器接力器關(guān)閉時間Ts與導(dǎo)葉開度關(guān)系為________，其中Ts0為________。答案：Ts=Ts0·√(y/y0)，最大開度對應(yīng)時間3.12水輪機(jī)軸承溫度報警值一般設(shè)置為________℃，停機(jī)值________℃。答案：65，703.13調(diào)壓室最高涌浪水位計算公式Zmax=________，其中v0為________。答案：v0·√(L·A/g·F)，引水道初始流速3.14機(jī)組一次調(diào)頻死區(qū)設(shè)置為________Hz，功率響應(yīng)滯后時間小于________s。答案：±0.033，33.15水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪靜平衡試驗采用________法，剩余不平衡質(zhì)量允許________g。答案：三點稱重，1004.判斷題（每題1分，共10分；正確打“√”，錯誤打“×”）4.1水輪機(jī)比轉(zhuǎn)速越高，其適用水頭越高。答案：×4.2調(diào)速器PID積分作用可消除靜態(tài)偏差。答案：√4.3尾水管渦帶壓力脈動頻率與轉(zhuǎn)頻無關(guān)。答案：×4.4燈泡貫流式機(jī)組可取消下止漏環(huán)。答案：√4.5混流式轉(zhuǎn)輪上冠泄水孔可降低軸向水推力。答案：√4.6調(diào)壓室底部流速越大，其阻抗損失越小。答案：×4.7軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組槳葉密封漏油可直排尾水管。答案：×4.8水輪機(jī)效率試驗中，熱力學(xué)法不受含沙量影響。答案：√4.9調(diào)速器電液轉(zhuǎn)換器線圈絕緣電阻可用萬用表測量。答案：×4.10機(jī)組軸承油霧潤滑屬于全損耗潤滑。答案：√5.簡答題（每題5分，共30分）5.1簡述混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪裂紋常見部位及產(chǎn)生原因。答案：常見部位：葉片進(jìn)水邊與上冠、下環(huán)交接處；葉片出水邊中部；上冠泄水孔邊緣。產(chǎn)生原因：焊接殘余應(yīng)力與運(yùn)行交變應(yīng)力疊加；啟停頻繁導(dǎo)致低周疲勞；制造缺陷如夾渣、未熔合；水質(zhì)腐蝕形成應(yīng)力集中；飛逸工況下離心拉應(yīng)力超限。5.2寫出調(diào)速器空載擾動試驗步驟及合格標(biāo)準(zhǔn)。答案：步驟：機(jī)組空載額定轉(zhuǎn)速，調(diào)速器自動；頻率給定階躍+0.2Hz；記錄頻率、接力器行程、PID輸出；計算超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間、振蕩次數(shù)。合格標(biāo)準(zhǔn)：頻率超調(diào)≤3%，調(diào)節(jié)時間≤15s，振蕩次數(shù)≤2次，無持續(xù)擺動。5.3說明燈泡貫流式機(jī)組軸線調(diào)整流程。答案：1)盤車測量主軸擺度，記錄+x、+y方向數(shù)據(jù)；2)計算全擺度、凈擺度，繪制擺度曲線；3)根據(jù)擺度曲線確定調(diào)整方位與墊片厚度；4)拆除相應(yīng)軸承支柱螺栓，加入不銹鋼墊片；5)復(fù)盤車至擺度≤0.05mm/m；6)重新緊固螺栓，扭矩按設(shè)計值110%；7)提交軸線報告。5.4列舉水輪機(jī)軸承溫度突升應(yīng)急處理措施。答案：1)立即降負(fù)荷至空載；2)切換備用冷卻水，檢查閥門開度；3)化驗油質(zhì)，必要時換油；4)檢查軸承間隙、瓦面磨損；5)若溫度仍≥70℃，申請停機(jī)；6)停機(jī)后手動盤車，防止軸瓦燒損；7)提交事件報告。5.5簡述調(diào)壓室模型試驗相似準(zhǔn)則。答案：采用弗勞德相似，幾何比尺λ=Lr/Lm；時間比尺λt=√λ；流量比尺λQ=λ^(2.5)；糙率比尺λn=λ^(1/6)；雷諾數(shù)大于臨界值5000；韋伯?dāng)?shù)影響忽略；試驗段長度≥10倍調(diào)壓室直徑；測點布置滿足1/3半徑處。5.6說明水輪機(jī)效率現(xiàn)場試驗不確定度來源及降低方法。答案：來源：流量測量（±0.8%）、水頭測量（±0.3%）、功率測量（±0.2%）、含沙量修正（±0.15%）。降低方法：采用超聲波多聲道測流，聲道數(shù)≥8；水頭取壓孔打磨圓角R≥2mm，差壓變送器0.05級；功率采用0.2級電能表，互感器0.2S；同步測含沙量，建立ηs曲線修正；試驗次數(shù)≥5組，取平均值。6.計算題（共30分）6.1（10分）某混流式機(jī)組額定水頭Hr=80m，額定流量Qr=30m3/s，額定轉(zhuǎn)速nr=375rpm，轉(zhuǎn)輪直徑D1=2.5m。求：(1)比轉(zhuǎn)速ns；(2)單位轉(zhuǎn)速n11；(3)單位流量Q11。答案：(1)ns=nr·√(Pr)/Hr^(5/4)，先算Pr=9.81·Qr·Hr·η=9.81×30×80×0.92=21630kW，ns=375×√21630/80^(5/4)=375×147.1/189.5=291rpm·m·kW^(3/4)(2)n11=nr·D1/√Hr=375×2.5/√80=937.5/8.944=104.8rpm(3)Q11=Qr/(D12√Hr)=30/(6.25×8.944)=30/55.9=0.537m3/s6.2（10分）調(diào)壓室托馬穩(wěn)定斷面計算：引道長L=400m，斷面A=15m2，機(jī)組流量Q=60m3/s，水頭H?=100m，水擊波速a=1000m/s，求最小穩(wěn)定面積F。答案：托馬修正系數(shù)α=a2/(2gH?)=10002/(2×9.81×100)=5097，F(xiàn)≥Q2/(2gαH?)=3600/(2×9.81×5097×100)=3600/9.99×10?=0.00036m2（不合理，需用阻抗式修正）實際采用經(jīng)驗公式F≥Q·L/(g·H?·v0)=60×400/(9.81×100×4)=244m2，取250m26.3（10分）機(jī)組甩負(fù)荷最高轉(zhuǎn)速上升計算：GD2=8000t·m2，nr=375rpm，Pr=21630kW，Ts=6s，求βmax。答案：Ta=GD2·nr2/(3580·Pr)=8000×3752/(3580×21630)=1.125×10?/7.75×10?=14.5sβmax=√(1+2Ta/Ts)=√(1+2×14.5/6)=√(1+4.83)=√5.83=2.41，即41%7.綜合分析題（共30分）7.1（15分）某燈泡貫流式機(jī)組運(yùn)行中出現(xiàn)頂蓋壓力脈動幅值±0.12MPa，頻率0.32fn（fn為轉(zhuǎn)頻），伴隨軸承座振動速度8mm/s。試分析原因，提出處理措施并給出預(yù)期效果。答案：原因：轉(zhuǎn)輪出口渦帶與尾水管