水轮机水泵及辅助设备学习教案.pptx

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1、会计学1水轮机水泵水轮机水泵(shubng)及辅助设备及辅助设备第一页，共77页。三、典型(dinxng)例题分析四、本课程教学(jio xu)设计方案介绍六、如何(rh)实施本课程的实践环节五、课程考核说明二、本课程的重点、难点一、本课程的学习方法第2页/共77页第二页，共77页。一、本课程的学习一、本课程的学习(xux)方法方法n n内容内容(nirng)(nirng)多多n n理论性、实践性兼有理论性、实践性兼有n n“水、机、控水、机、控”全面全面n n多媒体一体化教材多媒体一体化教材1.1.本本课课程程(kchng)(kchng)的的特特点点第3页/共77页第三页，共77页。本教材针

2、对水利水电工程专业的个不同专业方向所编写的，适合(shh)于水利水电动力工程、水利建筑工程与农业水利工程方向，各专业方向根据要求选学不同的内容。第4页/共77页第四页，共77页。2.2.学学 习习(xux)(xux)方法方法 自学为主，集中面授。自学、课堂学习、网上学习结合 自学:基本(jbn)概念,基本(jbn)理 论,基 本(jbn)计算,作业第5页/共77页第五页，共77页。集中面授集中面授:讲解课程的难点；讲解课程的难点；分析典型例题；分析典型例题；解答学员疑问；解答学员疑问；检查学员作业；检查学员作业；完成完成(wn chng)(wn chng)某些实某些实践环节（实验）践环节（实验

3、）第6页/共77页第六页，共77页。3.3.多多 种种 媒媒 体体 教教 材材(jioci)(jioci)的应用的应用n以文字教材为主n适 当(shdng)观看录像教材 返回(fnhu)第7页/共77页第七页，共77页。二、本课程(kchng)的重点难点 工作(gngzu)原理，理论推导，理论分析，水力设计。基基 本本 概概 念念，基基 本本 理理 论论(lln)(lln)，基本计算，基本应用。基本计算，基本应用。1.课程的重点2.课程的难点第8页/共77页第八页，共77页。1.课程(kchng)重点 (1)基本概念 1）定义(dngy)：对专业术语，技术参数的定义(dngy)第9页/共77页

4、第九页，共77页。例例:水轮机的工作水头定义为水轮水轮机的工作水头定义为水轮机进、出口断面单位重量机进、出口断面单位重量(zhngling)(zhngling)水流的能量差。水流的能量差。第10页/共77页第十页，共77页。2 2）规规定定(gudng)(gudng)：对对某某些些术术语语，参参数数的的规规定定(gudng)(gudng)例：混流式水轮机转轮标称直径(zhjng)D1为转轮 进 口 边 的 最 大 直 径(zhjng)。第11页/共77页第十一页，共77页。3 3）分分类类(fn(fn li)li)：根根据据某某些些特特征征对对事事物物进行的类别定义。进行的类别定义。例：反击型

5、水轮机为利用水流(shuli)势能与动能工作的水轮机。第12页/共77页第十二页，共77页。4)4)物物理理意意义义(yy):(yy):由由 某某 种种 物物 理理 意意 义义(yy)(yy)形成的概念。形成的概念。例:空化是常温下液体内部由于压力降低而形成的流体(lit)形态破坏,产生空泡或空穴。第13页/共77页第十三页，共77页。需需要要(xyo)(xyo)掌掌握握的的基基本概念本概念:第14页/共77页第十四页，共77页。a.水轮机b.工作(gngzu)水头c.反击式水轮机 d.冲击式水轮机e.水流速度三角形f.最优工况g.无撞击进口h.法向出口(ch ku)i.空化j.空蚀k.空化核

6、 l.空化系数m.吸出高度 n.水轮机安装 高程第15页/共77页第十五页，共77页。o.几何相似p.运动(yndng)相似q.单位转速r.单位流量s.比转速t.飞逸转速u.设计水头v.额定工况w.动力相似x.蜗壳(w k)包角 y.导叶开度z.导行相对开度a.转轮出口动能b.尾水管恢复系数c.尾水管高度第16页/共77页第十六页，共77页。基基 本本 概概 念念 的的 学学 习习(xux)(xux)方法：方法：n注意基本概念的严密性n理解基本概念的意义n应用(yngyng)基本概念分析问题第17页/共77页第十七页，共77页。例例：水水 轮轮 机机 工工 作作 水水 头头(shutu)(sh

7、utu)的概念的概念n n严格定义(dngy)：水轮机进、出口断面单位重量水流的能量差值;n n含义：进、出口断面的规定，能量含哪几种;n n应用：水头的测量与计算。第18页/共77页第十八页，共77页。(2)(2)基基本本(jbn)(jbn)理论：理论：水轮机、水泵的基本理论：水 轮 机、水 泵 基 本 工 作 原 理(yunl)相似原理(yunl)过流部件基本工作原理(yunl)空化的理论第19页/共77页第十九页，共77页。1 1）基基本本(jbn)(jbn)工作原理工作原理n水 轮 机 基 本 工 作(gngzu)原理n水流在水轮机中的运动n水轮机基本方程式n水泵基本方程式第20页/共

8、77页第二十页，共77页。2 2）相相似似(xin(xin s)s)原原理理n 水轮机相似条件n 水轮机相似律n 水轮机效率(xio l)换算原理n 水泵相似律第21页/共77页第二十一页，共77页。3 3）空空化化理理论论(lln)(lln)n 空化机理与空蚀机理n 水 轮 机 空 化 类 型(lixng)n 水轮机空化系数与安装 n 高程第22页/共77页第二十二页，共77页。4 4）过过 流流 部部 件件 工工 作作(gngzu)(gngzu)原理原理n 导水机构调节流量原理(yunl)n 尾水管回收转轮出口动n 能原理(yunl)第23页/共77页第二十三页，共77页。5 5）特特性性

9、曲曲线线(qxin)(qxin)换算原理换算原理模型特性曲线 原型(yunxng)运转特性曲线第24页/共77页第二十四页，共77页。（3 3）基基本本(jbn)(jbn)计算计算1）理论计算 水流(shuli)速度三角形的计算 水泵水轮机相似换算 第25页/共77页第二十五页，共77页。2 2）应应用用(yngyng)(yngyng)计算计算n 水轮机选型计算n 油、气、水系统设备选择(xunz)计算n 调速器选择(xunz)计算n 调节保证计算第26页/共77页第二十六页，共77页。3 3）水水 力力(shul)(shul)设计计算设计计算n 蜗壳(w k)水力设计n 尾水管水力设计第27

10、页/共77页第二十七页，共77页。n n水轮机基本(jbn)结构与工作原理n n水泵基本(jbn)结构与工作原理n n油、气、水系统构成与工作原理n n调速器基本(jbn)结构与工作原理(4)设备(shbi)基本结构与工作原理第28页/共77页第二十八页，共77页。2.2.难难点点(ndi(ndin)n)理论上不易理解(lji)；涉及基础知识面广不易全面掌握；计算复杂；工作原理复杂。第29页/共77页第二十九页，共77页。(1)(1)理理论论(lln)(lln)上上的的难难点点1)水流运动分析,速度三角形计算2)水轮机基本方程式的理解3)水轮机变工况时的流态与性能变化4)水 轮 机 空 化 系

11、 数 的 推 导 与 物 理(wl)意义5)蜗壳水力计算公式的导出6)尾水管动能恢复原理7)水轮机特性与其类型及ns的关系第30页/共77页第三十页，共77页。(2)(2)计计算算(j(j sun)sun)上上的难点的难点1）特性曲线的换算2）蜗壳水力计算(j sun)3）尾水管设计计算(j sun)4）调节保证计算(j sun)5）油、气、水设备选择计算(j sun)第31页/共77页第三十一页，共77页。(3)(3)设备结构与动作设备结构与动作(dngzu)(dngzu)原理方面的原理方面的难点难点1)水 轮 机 主 要 部 件 与 工 作(gngzu)原理2)转桨式水轮机叶片操作机构3)

12、调速器电气回路与液压机构返回(fnhu)第32页/共77页第三十二页，共77页。例1:水轮机工作(gngzu)水头的计算三.典型例题(lt)分析第33页/共77页第三十三页，共77页。Z ZI I=500 m,=500 m,Z Z=450 m,=450 m,P P=9.8110=9.81104 4 PaPaQ Q=16 m=16 m3 3/s/sD D=2.0 m=2.0 m P Pa a=0=0数据(shj):第34页/共77页第三十四页，共77页。解：解：(mH2O)解题(ji t)关键:a.理解水头公式 b.掌握参数单位换算第35页/共77页第三十五页，共77页。例例2:2:轴流式水轮机

13、进、出轴流式水轮机进、出口口(ch ku)(ch ku)速度三角形的速度三角形的计算计算 轴流式水轮机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 圆柱面上转轮进、出口速度(sd)三角形的主要参数,并绘制两三角形。（假定2b=25o）第36页/共77页第三十六页，共77页。解：解：(m/s)第37页/共77页第三十七页，共77页。(m/s)(m/s)第38页/共77页第三十八页，共77页。解题关键:a.理解(lji)速度公式 b.注意易出错处第39页/共77页第三十九页，共77页。例例3:3:相似换算相似换算(用模型参

14、用模型参数数(cnsh)(cnsh)求原型参数求原型参数(cnsh)(cnsh)模型水轮机参数(cnsh)：HL220-LJ-46,n11=70 r/min,Q11=1.1 m3/s,D1M=0.64 m,HM=4 m,PM=14.83 kW。求原型水轮机HL220-LJ-550在H=49 m时的转速n,流量Q和出力P。第40页/共77页第四十页，共77页。解解:应应用用一一次次近近似似(jn(jn s)s)式计算式计算(r/min)(m3/s)第41页/共77页第四十一页，共77页。(kW)解题关键解题关键(gunjin):(gunjin):a.a.掌握相似律公式掌握相似律公式 b.b.掌握

15、效率修正公式掌握效率修正公式第42页/共77页第四十二页，共77页。例例4:4:相似换算相似换算(hun(hun sun)(sun)(原型之间的换算原型之间的换算(hun sun)(hun sun)已知HL220-LJ-550水轮机在HA=49 m时nA=89 r/min,QA=233 m3/s,PA=100 MW,求同一水轮机在HB=64 m时(相似工况)下的转速(zhun s)nB、流量QB与出力PB。第43页/共77页第四十三页，共77页。解解：同同一一(tngy)(tngy)水水轮机轮机D1A=D1BD1A=D1B由水轮机相似(xin s)公式：和得(r/min)第44页/共77页第四

16、十四页，共77页。(m3/s)假定(jidng)所以(MW)第45页/共77页第四十五页，共77页。例例5:5:水轮机选型及参数水轮机选型及参数(cnsh)(cnsh)计算计算 己知某电站的水头(shutu)范围Hmin=30 m,Hr=40 m,Hav=45 m,Hmax=52 m,单机容量Pr=3400 kW,选择水轮机型号并计算水轮机直径D1和转速n。第46页/共77页第四十六页，共77页。从水轮机型谱中选择水轮机，根从水轮机型谱中选择水轮机，根据工作水头范围，选择据工作水头范围，选择HL220HL220型水型水轮机，单位参数轮机，单位参数(cnsh)n11=71(cnsh)n11=71

17、 r/min,Q11=1.14 m3/s,r/min,Q11=1.14 m3/s,小型水轮机小型水轮机效率取效率取=85%=85%。则。则解：第47页/共77页第四十七页，共77页。(m)m(r/min)取同步转速 n=428.6 r/min解题关键解题关键:a.a.记住记住(j zh)D1,n(j zh)D1,n计算公计算公式式 b.D1,n b.D1,n计算用工况参数计算用工况参数 返回(fnhu)第48页/共77页第四十八页，共77页。1.1.多多种种媒媒体体教教材材(jioci)(jioci)的配置的配置四.本课程教学(jio xu)设计方案介绍n n文字教材:水轮机、水泵及辅助设 备

18、 ,陈 德 新,杨 建 设(jinsh)主编,中央电大出版社出版。n n录像教材:水轮机、水泵及辅助设备,杨建设(jinsh)主讲,中央电大音像出版社出版。n nCAI课件:制作中。第49页/共77页第四十九页，共77页。2.2.辅辅 助助 教教 学学(jio(jio xu)xu)手段手段n n网络教学n n直播课堂(ktng):中国教育台2套,两次n n电话答疑第50页/共77页第五十页，共77页。3.3.教教 学学 辅辅 导导 安安 排排(npi)(npi)(1)辅导教师提前制订教学辅导计划，组织辅导；(2)面授以辅导答疑为主，同时收缴并批改作业；(3)收集(shuj)学生的学习问题与难点

19、，与主讲教师联系取得解答。第51页/共77页第五十一页，共77页。4.4.学学 员员 自自 学学 安安 排排(npi)(npi)建议建议(1)制订并执行自学计划;(2)认真、独立(dl)完成作业与自 测，并及时上交辅导教师;(3)充分利用多种媒体教材;(4)按规定参加集中面授。第52页/共77页第五十二页，共77页。5.5.面面授授(min(min shu)shu)辅导安排建议辅导安排建议n n面授(min shu)30学时；n n学员自学完教材第一编后安排3天，讲解水轮机与水泵部分;n n学员自学完教材第二编后安排3天，讲解辅助设备与水轮机调节部分;n n两次面授(min shu)合并为一次

20、时，自学完全部课程后进行，时间6天。第53页/共77页第五十三页，共77页。6.6.教教 学学 质质 量量 过过 程程(guchng)(guchng)控制控制n认真组织教学,辅导与答疑;n定期批改作业,检查学习进度与学习质量(zhling);n从严考核,严格把关。返回(fnhu)第54页/共77页第五十四页，共77页。1.1.考核考核(koh)(koh)方式：方式：平时成绩占平时成绩占20%20%，期末考试占期末考试占80%80%。五五.课程课程(kchng)(kchng)考核说考核说明明第55页/共77页第五十五页，共77页。2.考试范围：按课程使用说明考试范围：按课程使用说明中规定的范围中

21、规定的范围各专业方向采用不同的考题各专业方向采用不同的考题(ko t)：水动方向水动方向:全部内容全部内容(1-10章章)其他方向其他方向:选做选做(试卷上有说试卷上有说明明)(1-7章章,1-8章章)第56页/共77页第五十六页，共77页。3.3.命命题题(mng(mng t)t)原则原则n按基本概念、基本理论、基本计算类别命题；n容易：中等(zhngdng)：较难题目比例=30：50：20第57页/共77页第五十七页，共77页。4.4.考考试试(kosh)(kosh)方方式式n闭卷(b jun)；n120分钟；n可带计算器。第58页/共77页第五十八页，共77页。5.5.试题试题(sht)

22、(sht)形式及解形式及解答要求答要求n n判断题判断题 (15(15分分,15,15题题)；n n填空题填空题 (30(30分分,15,15题题3030空空)；n n简答题简答题 (15(15分分,3,3题题)；n n计算题计算题 (40(40分分,2,2题题)(1)题型题型第59页/共77页第五十九页，共77页。1)1)判断题判断题(2)解题(ji t)要点例1：尾水管是反击式水轮 机的必要部件(bjin)。（对）考核基本知识第60页/共77页第六十页，共77页。例例2 2：水轮机工作水头：水轮机工作水头(shutu)(shutu)是电站上、下游是电站上、下游水位差。（错）水位差。（错）考

23、核基本概念考核基本概念例3：水轮机进口水流环量必须大于出口水流环量才能正常工作。（对）考核基本(jbn)理论第61页/共77页第六十一页，共77页。2)2)填空题填空题例1:水电站中通过(tnggu)(水轮机)和(发电机)把水流能量转变为电能。例2:轴流式水轮机有(定桨式)和(转桨式)两种类型。考核基本知识第62页/共77页第六十二页，共77页。例例 3:3:水水 轮轮 机机 空空 化化 系系 数数(xsh)(xsh)是是转转轮轮(动动态态真真空空)的相对值。的相对值。例4:理论吸出高度是转轮(叶片(ypin)压力最低点)到下游水面的几何距离。考核基本概念第63页/共77页第六十三页，共77页

24、。例例 5:5:水水 轮轮 机机 工工 况况 相相 似似(xin(xin s)s)的的判判据据是是(n11)(n11)和和(Q11)(Q11)分别相等。分别相等。例6:两台泵并联运行的目的(md)是为了增大抽水(流量)。考核基本理论第64页/共77页第六十四页，共77页。3)3)简答题简答题 (基本(jbn)知识,基本(jbn)概念,基本(jbn)理论)例1:反击式水轮要有哪些主要过 流部件?各自的作用是什么?例2:空化与沸腾有什么区别?例3:水轮机偏离(pinl)设计工况时效率 下降的原因是什么?第65页/共77页第六十五页，共77页。4)4)基基 本本(jbn)(jbn)计计算算a.掌握(

25、zhngw)基本计算公式及其各参数的意义例:第66页/共77页第六十六页，共77页。b.b.掌掌 握握 基基 本本(jbn)(jbn)理论理论例:已知模型水轮机参数(cnsh)n11,Q11,P11,求原型水轮机的n,Q,P等(给出D1,H)。第67页/共77页第六十七页，共77页。c.c.用用基基本本理理论论(lln)(lln)进进行计算与分析行计算与分析例例:某电站引水管长某电站引水管长L=1000 m,L=1000 m,水流初速度水流初速度v0=2 m/sv0=2 m/s，水锤波传，水锤波传递速度为递速度为 800 m/s,800 m/s,导叶全关时间导叶全关时间(shjin)Ts=2

26、s,(shjin)Ts=2 s,求水轮机甩负求水轮机甩负荷时的水压上升值荷时的水压上升值H H。第68页/共77页第六十八页，共77页。解解:水压力上升：水压力上升：(s)发生发生直接水击直接水击H(mH2O)第69页/共77页第六十九页，共77页。d.d.考考核核(koh)(koh)基基本本概概念的理解念的理解例:某调速器对应机组的额定转速nr=100 r/min,同一接力器位置(wi zhi)对应的两个转速值分别为n1=101 r/min,n2=99 r/min,求该调速器的死区ix。解：返回(fnhu)第70页/共77页第七十页，共77页。六、如何实施本课程的六、如何实施本课程的实践实践

27、(shjin)(shjin)环节环节实践环节:实验(shyn)、现场实习、课程设计、毕业设计第71页/共77页第七十一页，共77页。1.1.实验实验(shyn):(shyn):水轮机模水轮机模型试验型试验(演示演示)。2.现场实习:水电站现场实习(2周),了解水轮机结构、辅助设备系统构成、调速器结构及工作原理。可在课程(kchng)进行1/2或2/3内容后进行。第72页/共77页第七十二页，共77页。3.3.课程设计：课程设计：n n时间安排：2周,课程结束后进行n n选题原则：课程中基本设计问题n n水轮机选型设计n n水轮机过流部件水力计算n n辅助(fzh)设备系统设计n n调节保证计算

28、与调速器选择第73页/共77页第七十三页，共77页。4.4.毕毕 业业 设设 计计(b(b y y sh sh j):j):n n注重综合能力训练n n联系工程实际(模拟工程实际设计)n n难度(nd)适当n n大题目可分工完成(1)选题(xun t)原则第74页/共77页第七十四页，共77页。(2)(2)选选 题题(xun(xun t)t)范围范围:1）水电站机电设备设计(厂内设备)2）部分机电设备的技术(jsh)施工设计第75页/共77页第七十五页，共77页。(3)(3)时时间间(shjin)(shjin)安排：安排：本专业全部课程结束之后(zhhu)进行，时间10周。具体参考毕业设计大纲。返回(fnhu)第76页/共77页第七十六页，共77页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第77页/共77页第七十七页，共77页。