2025年水能设备操作技能真题及答案

2025年水能设备操作技能练习题及答案1.单项选择题（每题1分，共20分）1.1水轮机空化系数σ的物理意义是A.转轮出口动能与有效水头之比B.转轮进口压力与大气压力之比C.装置空化安全裕量的无量纲指标D.尾水管恢复系数与效率的乘积答案：C1.2在混流式水轮机模型综合特性曲线中，等效率线呈“鱼钩”状的主要原因是A.导叶开度与转轮叶片角度不匹配B.转轮出口环量随流量增大而反向C.尾水管涡带诱发压力脉动D.蜗壳进口流速分布不均答案：B1.3调速器永态转差系数bp设置为2%，机组孤网运行时，负荷由50%增至100%，系统频率将A.上升1%B.下降1%C.上升2%D.下降2%答案：D1.4灯泡贯流式机组桨叶密封常用结构为A.迷宫+碳精环B.平板橡胶+压紧环C.径向O形圈+不锈钢衬套D.轴向金属弹簧+聚四氟乙烯答案：A1.5根据GB/T9652.12019，水轮机效率试验中，热力学法不确定度应不大于A.±0.2%B.±0.4%C.±0.6%D.±0.8%答案：B1.6轴流转桨式水轮机协联关系破坏时，最先出现的异常现象是A.顶盖压力脉动幅值增大30%B.转轮室出现周期性金属撞击声C.调速器主配压阀剧烈抖动D.尾水管压力真空表指针归零答案：B1.7某电站水头40m，单机流量60m³/s，安装2台机组，若1台机甩负荷，调压室最低涌浪水位允许下降3m，则调压室最小稳定面积（托马面积）约为A.85m²B.120m²C.155m²D.190m²答案：C1.8水轮机主轴密封冷却水压力必须高于A.顶盖压力0.05MPaB.尾水管压力0.10MPaC.蜗壳压力0.15MPaD.转轮下环压力0.20MPa答案：A1.9采用超声波法测量转轮叶片裂纹深度时，应选择A.纵波直探头2.5MHzB.横波斜探头4MHzC.表面波探头5MHzD.爬波探头1MHz答案：B1.10调速器电液转换器线圈绝缘电阻在500V摇表下应大于A.5MΩB.20MΩC.50MΩD.100MΩ答案：C1.11水轮机飞逸转速与额定转速之比，混流式一般约为A.1.4～1.6B.1.7～1.9C.2.0～2.2D.2.3～2.5答案：B1.12尾水管肘管里衬出现大面积穿孔，最经济可靠的临时处理方法是A.不锈钢贴补焊接B.环氧金刚砂涂层C.聚氨酯弹性体衬护D.镍基合金堆焊答案：A1.13根据DL/T51902020，机组轴承油槽漏油率不得大于A.5mL/hB.10mL/hC.15mL/hD.20mL/h答案：B1.14水轮机模型验收试验中，效率重复性误差应小于A.0.15%B.0.25%C.0.35%D.0.45%答案：A1.15调速器空载扰动试验中，频率超调量允许最大值为A.1%B.2%C.3%D.4%答案：C1.16轴流转桨式机组桨叶操作油压正常范围是A.2.5～4.0MPaB.4.0～6.3MPaC.6.3～8.0MPaD.8.0～10.0MPa答案：B1.17水轮机顶盖排水泵通常采用A.潜水排污泵B.长轴深井泵C.自吸离心泵D.齿轮泵答案：A1.18机组扩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水轮机转轮静平衡试验允许剩余不平衡力矩不大于A.50g·cmB.100g·cmC.150g·cmD.200g·cm答案：B1.20采用功率频率法进行调速器参数辨识时，采样频率应高于A.5HzB.10HzC.20HzD.50Hz答案：C2.多项选择题（每题2分，共20分；多选少选均不得分）2.1下列属于水轮机泥沙磨损常见部位的有A.转轮叶片进水边正面B.转轮叶片出水边背面C.活动导叶下端面D.尾水管直锥段E.蜗壳鼻端答案：ABCD2.2调速器PID参数现场整定可采用A.临界比例度法B.阶跃响应法C.根轨迹法D.遗传算法E.模糊自整定答案：ABDE2.3灯泡贯流式机组轴承温度偏高可能原因A.润滑油劣化B.冷却水量不足C.轴承负载过大D.轴线倾斜超差E.轴承间隙过小答案：ABCDE2.4水轮机尾水管压力脉动测量常用传感器A.压阻式压力变送器B.压电式加速度计C.电容式差压变送器D.光纤压力传感器E.应变式力传感器答案：ACD2.5机组轴承油雾润滑系统组成包括A.油雾发生器B.凝缩嘴C.油雾输送管道D.防爆风机E.油水分离器答案：ABCE2.6水轮机调节系统一次调频功能退出条件A.机组开度限制动作B.调速器手动方式C.频率偏差大于±0.1HzD.功率闭环故障E.油压装置故障答案：ABDE2.7转轮裂纹无损检测方法A.超声TOFDB.相控阵C.磁记忆D.涡流E.射线答案：ABCDE2.8调压室水力计算需考虑A.水击波速B.机组惯性时间常数C.调压室底部流速D.阻抗孔口损失系数E.引水道糙率答案：ABCDE2.9水轮机效率试验测流方法A.流速仪法B.超声波法C.差压法D.盐溶液法E.压力时间法答案：ABCE2.10机组轴承巴氏合金损伤形式A.疲劳剥落B.冲蚀沟槽C.电火花侵蚀D.粘着磨损E.微动腐蚀答案：ABCD3.填空题（每空1分，共30分）3.1水轮机比转速ns=________rpm·m·kW^(3/4)，其数值越大，表示转轮________越高。答案：n·√P/H^(5/4)，过流能力3.2根据托马准则，调压室稳定断面面积A=________，其中Q为________，α为________。答案：Q²/(2g·α·H₀)，机组最大流量，水击波速与重力加速度之比3.3混流式转轮出口速度三角形中，绝对速度圆周分量Vu2≈________，此时转轮出口环量为________。答案：0，零3.4调速器永态转差系数bp与调差率ep关系为bp=________，两者单位均为________。答案：ep，%3.5水轮机空化系数σ与装置空化系数σa应满足________，才能保证无空化运行。答案：σ≥σa+0.33.6轴流转桨式机组协联关系曲线以________为横坐标，________为纵坐标。答案：单位转速n11，单位流量Q113.7尾水管恢复系数ηd=________，其值越高，说明________。答案：(H₂H₃)/(H₁H₃)，动能回收越充分3.8机组飞逸时间常数Ta=________，其中GD²为________。答案：GD²·n²/(3580·P)，机组转动惯量3.9水轮机模型验收试验中，效率修正值Δη=________，其中Dm为________。答案：ηpηm，模型转轮直径3.10灯泡贯流式机组桨叶密封漏油量应小于________mL/h，主轴密封冷却水量应大于________m³/h。答案：10，53.11调速器接力器关闭时间Ts与导叶开度关系为________，其中Ts0为________。答案：Ts=Ts0·√(y/y0)，最大开度对应时间3.12水轮机轴承温度报警值一般设置为________℃，停机值________℃。答案：65，703.13调压室最高涌浪水位计算公式Zmax=________，其中v0为________。答案：v0·√(L·A/g·F)，引水道初始流速3.14机组一次调频死区设置为________Hz，功率响应滞后时间小于________s。答案：±0.033，33.15水轮机转轮静平衡试验采用________法，剩余不平衡质量允许________g。答案：三点称重，1004.判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）4.1水轮机比转速越高，其适用水头越高。答案：×4.2调速器PID积分作用可消除静态偏差。答案：√4.3尾水管涡带压力脉动频率与转频无关。答案：×4.4灯泡贯流式机组可取消下止漏环。答案：√4.5混流式转轮上冠泄水孔可降低轴向水推力。答案：√4.6调压室底部流速越大，其阻抗损失越小。答案：×4.7轴流转桨式机组桨叶密封漏油可直排尾水管。答案：×4.8水轮机效率试验中，热力学法不受含沙量影响。答案：√4.9调速器电液转换器线圈绝缘电阻可用万用表测量。答案：×4.10机组轴承油雾润滑属于全损耗润滑。答案：√5.简答题（每题5分，共30分）5.1简述混流式水轮机转轮裂纹常见部位及产生原因。答案：常见部位：叶片进水边与上冠、下环交接处；叶片出水边中部；上冠泄水孔边缘。产生原因：焊接残余应力与运行交变应力叠加；启停频繁导致低周疲劳；制造缺陷如夹渣、未熔合；水质腐蚀形成应力集中；飞逸工况下离心拉应力超限。5.2写出调速器空载扰动试验步骤及合格标准。答案：步骤：机组空载额定转速，调速器自动；频率给定阶跃+0.2Hz；记录频率、接力器行程、PID输出；计算超调量、调节时间、振荡次数。合格标准：频率超调≤3%，调节时间≤15s，振荡次数≤2次，无持续摆动。5.3说明灯泡贯流式机组轴线调整流程。答案：1)盘车测量主轴摆度，记录+x、+y方向数据；2)计算全摆度、净摆度，绘制摆度曲线；3)根据摆度曲线确定调整方位与垫片厚度；4)拆除相应轴承支柱螺栓，加入不锈钢垫片；5)复盘车至摆度≤0.05mm/m；6)重新紧固螺栓，扭矩按设计值110%；7)提交轴线报告。5.4列举水轮机轴承温度突升应急处理措施。答案：1)立即降负荷至空载；2)切换备用冷却水，检查阀门开度；3)化验油质，必要时换油；4)检查轴承间隙、瓦面磨损；5)若温度仍≥70℃，申请停机；6)停机后手动盘车，防止轴瓦烧损；7)提交事件报告。5.5简述调压室模型试验相似准则。答案：采用弗劳德相似，几何比尺λ=Lr/Lm；时间比尺λt=√λ；流量比尺λQ=λ^(2.5)；糙率比尺λn=λ^(1/6)；雷诺数大于临界值5000；韦伯数影响忽略；试验段长度≥10倍调压室直径；测点布置满足1/3半径处。5.6说明水轮机效率现场试验不确定度来源及降低方法。答案：来源：流量测量（±0.8%）、水头测量（±0.3%）、功率测量（±0.2%）、含沙量修正（±0.15%）。降低方法：采用超声波多声道测流，声道数≥8；水头取压孔打磨圆角R≥2mm，差压变送器0.05级；功率采用0.2级电能表，互感器0.2S；同步测含沙量，建立ηs曲线修正；试验次数≥5组，取平均值。6.计算题（共30分）6.1（10分）某混流式机组额定水头Hr=80m，额定流量Qr=30m³/s，额定转速nr=375rpm，转轮直径D1=2.5m。求：(1)比转速ns；(2)单位转速n11；(3)单位流量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）调压室托马稳定断面计算：引道长L=400m，断面A=15m²，机组流量Q=60m³/s，水头H₀=100m，水击波速a=1000m/s，求最小稳定面积F。答案：托马修正系数α=a²/(2gH₀)=1000²/(2×9.81×100)=5097，F≥Q²/(2gαH₀)=3600/(2×9.81×5097×100)=3600/9.99×10⁶=0.00036m²（不合理，需用阻抗式修正）实际采用经验公式F≥Q·L/(g·H₀·v0)=60×400/(9.81×100×4)=244m²，取250m²6.3（10分）机组甩负荷最高转速上升计算：GD²=8000t·m²，nr=375rpm，Pr=21630kW，Ts=6s，求βmax。答案：Ta=GD²·nr²/(3580·Pr)=8000×375²/(3580×21630)=1.125×10⁹/7.75×10⁷=14.5sβmax=√(1+2Ta/Ts)=√(1+2×14.5/6)=√(1+4.83)=√5.83=2.41，即41%7.综合分析题（共30分）7.1（15分）某灯泡贯流式机组运行中出现顶盖压力脉动幅值±0.12MPa，频率0.32fn（fn为转频），伴随轴承座振动速度8mm/s。试分析原因，提出处理措施并给出预期效果。答案：原因：转轮出口涡带与尾水管