水輪機(jī)水泵及輔助設(shè)備輔導(dǎo).ppt

“水輪機(jī)、水泵及 輔助設(shè)備”輔導(dǎo),水利水電工程專業(yè),山東電大教學(xué)處,工科教研室 張永偉,三、典型例題分析,四、本課程教學(xué)設(shè)計方案介紹,六、如何實施本課程的實踐環(huán)節(jié),五、課程考核說明,二、本課程的重點(diǎn)、難點(diǎn),一、本課程的學(xué)習(xí)方法,一、本課程的學(xué)習(xí)方法,內(nèi)容多 理論性、實踐性兼有 “水、機(jī)、控”全面 多媒體一體化教材,1. 本課程的特點(diǎn),本教材針對水利水電工程專業(yè)的個不同專業(yè)方向所編寫的，適合于水利水電動力工程、水利建筑工程與農(nóng)業(yè)水利工程方向，各專業(yè)方向根據(jù)要求選學(xué)不同的內(nèi)容。,2. 學(xué)習(xí)方法,自學(xué)為主，集中面授。自學(xué)、課堂學(xué)習(xí)、網(wǎng)上學(xué)習(xí)結(jié)合 自學(xué):基本概念,基本理論,基本計算,作業(yè),集中面授: 講解課程的難點(diǎn)； 分析典型例題； 解答學(xué)員疑問； 檢查學(xué)員作業(yè)； 完成某些實踐環(huán)節(jié)（實驗）,3.多種媒體教材的應(yīng)用,以文字教材為主 適當(dāng)觀看錄像教材,返回,二、本課程的重點(diǎn)難點(diǎn),工作原理，理論推導(dǎo)， 理論分析，水力設(shè)計。,基本概念，基本理論， 基本計算，基本應(yīng)用。,1. 課程的重點(diǎn),2. 課程的難點(diǎn),1. 課程重點(diǎn),(1)基本概念 1）定義：對專業(yè)術(shù)語，技術(shù)參數(shù)的定義,例: 水輪機(jī)的工作水頭定義為水輪機(jī)進(jìn)、出口斷面單位重量水流的能量差。,2）規(guī)定：對某些術(shù)語，參數(shù)的規(guī)定,例：混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑D1為轉(zhuǎn)輪進(jìn)口邊的最大直徑。,3）分類：根據(jù)某些特征對事物進(jìn)行的類別定義。,例：反擊型水輪機(jī)為利用水流勢能與動能工作的水輪機(jī)。,4)物理意義:由某種物理意義形成的概念。,例: 空化是常溫下液體內(nèi)部由于壓力降低而形成的流體形態(tài)破壞,產(chǎn)生空泡或空穴。,需要掌握的基本概念:,a.水輪機(jī) b.工作水頭 c.反擊式水輪機(jī) d.沖擊式水輪機(jī) e.水流速度三角形 f. 最優(yōu)工況 g. 無撞擊進(jìn)口,h.法向出口 i.空化 j.空蝕 k.空化核 l.空化系數(shù) m.吸出高度 n.水輪機(jī)安裝 高程,o.幾何相似 p. 運(yùn)動相似 q.單位轉(zhuǎn)速 r.單位流量 s.比轉(zhuǎn)速 t.飛逸轉(zhuǎn)速 u.設(shè)計水頭,v.額定工況 w.動力相似 x.蝸殼包角 y.導(dǎo)葉開度 z.導(dǎo)行相對開度 a.轉(zhuǎn)輪出口動能 b.尾水管恢復(fù)系數(shù) c.尾水管高度,基本概念的學(xué)習(xí)方法：,注意基本概念的嚴(yán)密性 理解基本概念的意義 應(yīng)用基本概念分析問題,例：水輪機(jī)工作水頭的概念,嚴(yán)格定義：水輪機(jī)進(jìn)、出口斷面單位重量水流的能量差值; 含義：進(jìn)、出口斷面的規(guī)定，能量含哪幾種; 應(yīng)用：水頭的測量與計算。,(2) 基本理論：,水輪機(jī)、水泵的基本理論： 水輪機(jī)、水泵基本工作原理 相似原理 過流部件基本工作原理 空化的理論,1）基本工作原理,水輪機(jī)基本工作原理 水流在水輪機(jī)中的運(yùn)動 水輪機(jī)基本方程式 水泵基本方程式,2）相似原理,水輪機(jī)相似條件 水輪機(jī)相似律 水輪機(jī)效率換算原理 水泵相似律,3）空化理論,空化機(jī)理與空蝕機(jī)理 水輪機(jī)空化類型 水輪機(jī)空化系數(shù)與安裝 高程,4）過流部件工作原理,導(dǎo)水機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)流量原理 尾水管回收轉(zhuǎn)輪出口動 能原理,5）特性曲線換算原理,模型特性曲線 原型運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線,（3）基本計算,1）理論計算 水流速度三角形的計算 水泵水輪機(jī)相似換算 ,2）應(yīng)用計算,水輪機(jī)選型計算 油、氣、水系統(tǒng)設(shè)備選擇 計算 調(diào)速器選擇計算 調(diào)節(jié)保證計算,3）水力設(shè)計計算,蝸殼水力設(shè)計 尾水管水力設(shè)計,水輪機(jī)基本結(jié)構(gòu)與工作原理 水泵基本結(jié)構(gòu)與工作原理 油、氣、水系統(tǒng)構(gòu)成與工作原理 調(diào)速器基本結(jié)構(gòu)與工作原理,(4)設(shè)備基本結(jié)構(gòu)與工作原理,2. 難點(diǎn),理論上不易理解；涉及基礎(chǔ)知識面廣不易全面掌握；計算復(fù)雜；工作原理復(fù)雜。,(1) 理論上的難點(diǎn),1)水流運(yùn)動分析,速度三角形計算 2)水輪機(jī)基本方程式的理解 3)水輪機(jī)變工況時的流態(tài)與性能變化 4)水輪機(jī)空化系數(shù)的推導(dǎo)與物理意義 5)蝸殼水力計算公式的導(dǎo)出 6)尾水管動能恢復(fù)原理 7)水輪機(jī)特性與其類型及ns的關(guān)系,(2) 計算上的難點(diǎn),1）特性曲線的換算 2）蝸殼水力計算 3）尾水管設(shè)計計算 4）調(diào)節(jié)保證計算 5）油、氣、水設(shè)備選擇計算,(3) 設(shè)備結(jié)構(gòu)與動作原理方面的難點(diǎn),1)水輪機(jī)主要部件與工作原理 2)轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)葉片操作機(jī)構(gòu) 3)調(diào)速器電氣回路與液壓機(jī)構(gòu),返回,例1:水輪機(jī)工作水頭的計算,三. 典型例題分析,ZI = 500 m , Z= 450 m , P= 9.81104 Pa Q = 16 m3/s D = 2.0 m Pa = 0,數(shù)據(jù):,解：,(mH2O),解題關(guān)鍵: a.理解水頭公式 b.掌握參數(shù)單位換算,例2: 軸流式水輪機(jī)進(jìn)、出口速度三角形的計算,軸流式水輪機(jī)D1 = 1 m, dh= 0.4 m, b0=0.4 m, Q = 4 m3/s, n = 375r/min, 0=55o，求D = 0.75 m 圓柱面上轉(zhuǎn)輪進(jìn)、出口速度三角形的主要參數(shù), 并繪制兩三角形。（假定2b = 25o）,解：,(m/s),(m/s),(m/s),解題關(guān)鍵:a.理解速度公式 b.注意易出錯處,例3: 相似換算(用模型參數(shù)求原型參數(shù)),模型水輪機(jī)參數(shù)：HL220-LJ-46, n11=70 r/min, Q11=1.1 m3/s, D1M=0.64 m,HM=4 m, PM=14.83 kW。求原型水輪機(jī)HL220-LJ-550在H = 49 m時的轉(zhuǎn)速n,流量Q和出力P。,解:應(yīng)用一次近似式計算,(r/min),(m3/s),(kW),解題關(guān)鍵: a.掌握相似律公式 b.掌握效率修正公式,例4: 相似換算(原型之間的換算),已知HL220-LJ-550水輪機(jī)在HA=49 m時nA=89 r/min, QA = 233 m3/s, PA=100 MW, 求同一水輪機(jī)在HB=64 m時(相似工況)下的轉(zhuǎn)速nB、流量QB與出力PB。,解：同一水輪機(jī)D1A=D1B,由水輪機(jī)相似公式：,和,(m3/s),假定,例5: 水輪機(jī)選型及參數(shù)計算,己知某電站的水頭范圍Hmin =30 m, Hr=40 m, Hav=45 m, Hmax=52 m, 單機(jī)容量Pr =3400 kW,選擇水輪機(jī)型號并計算水輪機(jī)直徑D1和轉(zhuǎn)速n。,從水輪機(jī)型譜中選擇水輪機(jī)，根據(jù)工作水頭范圍，選擇HL220型水輪機(jī)，單位參數(shù)n11=71 r/min, Q11=1.14 m3/s, 小型水輪機(jī)效率取=85%。則,解：,(m),(r/min),解題關(guān)鍵: a.記住D1, n計算公式 b. D1, n計算用工況參數(shù),返回,1.多種媒體教材的配置,四. 本課程 教學(xué)設(shè)計方案介紹,文字教材:水輪機(jī)、水泵及輔助設(shè)備,陳德新, 楊建設(shè)主編, 中央電大出版社出版。 錄像教材:水輪機(jī)、水泵及輔助設(shè)備,楊建設(shè)主講, 中央電大音像出版社出版。 CAI課件: 制作中。,2. 輔助教學(xué)手段,網(wǎng)絡(luò)教學(xué): 直播課堂:中國教育臺2套,兩次 電話答疑,3.教學(xué)輔導(dǎo)安排,(1)輔導(dǎo)教師提前制訂教學(xué)輔導(dǎo)計劃，組織輔導(dǎo)； (2)面授以輔導(dǎo)答疑為主，同時收繳并批改作業(yè)； (3)收集學(xué)生的學(xué)習(xí)問題與難點(diǎn)，與主講教師聯(lián)系取得解答。,4.學(xué)員自學(xué)安排建議,(1)制訂并執(zhí)行自學(xué)計劃; (2)認(rèn)真、獨(dú)立完成作業(yè)與自 測，并及時上交輔導(dǎo)教師; (3)充分利用多種媒體教材; (4)按規(guī)定參加集中面授。,5.面授輔導(dǎo)安排建議,面授30學(xué)時； 學(xué)員自學(xué)完教材第一編后安排3天， 講解水輪機(jī)與水泵部分; 學(xué)員自學(xué)完教材第二編后安排3天，講解輔助設(shè)備與水輪機(jī)調(diào)節(jié)部分; 兩次面授合并為一次時，自學(xué)完全部課程后進(jìn)行，時間6天。,6.教學(xué)質(zhì)量過程控制,認(rèn)真組織教學(xué),輔導(dǎo)與答疑; 定期批改作業(yè),檢查學(xué)習(xí)進(jìn)度與學(xué)習(xí)質(zhì)量; 從嚴(yán)考核,嚴(yán)格把關(guān)。,返回,1.考核方式： 平時成績占20%， 期末考試占80%。,五. 課程考核說明,2.考試范圍：按課程使用說明中規(guī)定的范圍 各專業(yè)方向采用不同的考題： 水動方向: 全部內(nèi)容 (1-10章) 其他方向: 選做(試卷上有說明) (1-7章, 1-8章),3.命題原則,按基本概念、基本理論、 基本計算類別命題； 容易：中等：較難題目比例 = 30：50：20,4.考試方式,閉卷； 120分鐘； 可帶計算器。,5.試題形式及解答要求,判斷題 (15分, 15題)； 填空題 (30分, 15題30空)； 簡答題 (15分, 3題)； 計算題 (40分, 2題),(1) 題型,1) 判斷題,(2) 解題要點(diǎn),例1：尾水管是反擊式水輪 機(jī)的必要部件。（對） 考核基本知識,例2：水輪機(jī)工作水頭是電站上、下游水位差。（錯） 考核基本概念,例3：水輪機(jī)進(jìn)口水流環(huán)量必須大于出口水流環(huán)量才能正常工作。（對） 考核基本理論,2) 填空題,例1:水電站中通過(水輪機(jī))和(發(fā)電機(jī))把水流能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?例2: 軸流式水輪機(jī)有(定槳式)和(轉(zhuǎn)槳式)兩種類型。 考核基本知識,例3: 水輪機(jī)空化系數(shù)是轉(zhuǎn)輪(動態(tài)真空)的相對值。,例4: 理論吸出高度是轉(zhuǎn)輪(葉片壓力最低點(diǎn))到下游水面的幾何距離。 考核基本概念,例5: 水輪機(jī)工況相似的判據(jù)是(n11)和(Q11)分別相等。,例6: 兩臺泵并聯(lián)運(yùn)行的目的是為了增大抽水(流量)。 考核基本理論,3) 簡答題,(基本知識,基本概念,基本理論),例1: 反擊式水輪要有哪些主要過 流部件? 各自的作用是什么? 例2: 空化與沸騰有什么區(qū)別? 例3: 水輪機(jī)偏離設(shè)計工況時效率 下降的原因是什么?,4) 基本計算,掌握基本計算公式及其各參數(shù)的意義,例:,b.掌握基本理論,例: 已知模型水輪機(jī)參數(shù) n11, Q11, P11, 求原型水輪機(jī)的n, Q, P等(給出D1, H)。,c.用基本理論進(jìn)行計算與分析,例: 某電站引水管長L = 1000 m, 水流初速度v0 = 2 m/s，水錘波傳遞速度為 800 m/s,導(dǎo)葉全關(guān)時間Ts = 2 s, 求水輪機(jī)甩負(fù)荷時的水壓上升值H。,解:,發(fā)生直接水擊,d.考核基本概念的理解,例: 某調(diào)速器對應(yīng)機(jī)組的額定轉(zhuǎn)速nr=100 r/min, 同一接力器位置對應(yīng)的兩個轉(zhuǎn)速值分別為n1 = 101 r/min, n2=99 r/min, 求該調(diào)速器的死區(qū)ix。,解：,返回,六、如何實施本課程的實踐環(huán)節(jié),實踐環(huán)節(jié): 實驗、現(xiàn)場實習(xí)、 課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計,1. 實驗: 水輪機(jī)模型試驗(演示)。,2. 現(xiàn)場實習(xí): 水電站現(xiàn)場實習(xí)(2周),了解水輪機(jī)結(jié)構(gòu)、輔助設(shè)備系統(tǒng)構(gòu)成、調(diào)速器結(jié)構(gòu)及工作原理。可在課程進(jìn)行1/2或2/3內(nèi)容后進(jìn)行。,3.