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水电站（混合式课程）

陈胜

1 第一章水轮机的类型、构造及工作原理
- 1.1 水轮机的主要类型
  - 1.1.1 水力机械与水轮机
  - 1.1.2 水能的组成
  - 1.1.3 水轮机、水泵和可逆式水力机械的工作原理
  - 1.1.4 水轮发电机组
  - 1.1.5 反击式水轮机
  - 1.1.6 冲击式水轮
- 1.2 水轮机的工作参数
  - 1.2.1 水轮机的水头
  - 1.2.2 水轮机的特征水头
  - 1.2.3 水轮机的流量
  - 1.2.4 水轮机的转速
  - 1.2.5 水轮机的出力
  - 1.2.6 水轮机的效率
  - 1.2.7 机组的磁极对数
- 1.3 水轮机的基本构造
  - 1.3.1 混流式水轮机的基本构造
  - 1.3.2 蜗壳与座环
  - 1.3.3 导水机构
  - 1.3.4 转轮
  - 1.3.5 尾水管
  - 1.3.6 轴流式水轮机
  - 1.3.7 轴流水轮机叶片的安放角度
  - 1.3.8 贯流式水轮机
  - 1.3.9 斜流式水轮机
  - 1.3.10 冲击式水轮机
  - 1.3.11 水斗式水轮机
  - 1.3.12 双击式水轮机
  - 1.3.13 斜击式水轮机
  - 1.3.14 可逆式水轮机
- 1.4 水轮机型号
  - 1.4.1 水轮机型号
  - 1.4.2 水轮机公称直径
- 1.5 水轮机的基本方程
- 1.6 水轮机的基本方程
- 1.7 水轮机的效率及最优工况
  - 1.7.1 水轮机的效率
  - 1.7.2 水轮机最优工况
  - 1.7.3 无撞击进口
  - 1.7.4 法向出口
  - 1.7.5 提高水轮机效率的途径
- 1.8 章节测验
2 第二章水轮机的蜗壳、尾水管及气蚀
- 2.1 蜗壳的形式及主要参数选择
  - 2.1.1 蜗壳的设计要求
  - 2.1.2 蜗壳的型式
  - 2.1.3 蜗壳的断面形状
  - 2.1.4 蜗壳的包角
  - 2.1.5 蜗壳进口断面的平均流速
  - 2.1.6 金属蜗壳的水力计算
  - 2.1.7 混凝土蜗壳的水力计算
- 2.2 尾水管的作用、型式及主要尺寸确定
  - 2.2.1 尾水管的作用
  - 2.2.2 尾水管的形状
  - 2.2.3 尾水管的高度
  - 2.2.4 尾水管的水平长度
  - 2.2.5 尾水管的局部尺寸变动一
- 2.3 水轮机的气蚀及气蚀系数
  - 2.3.1 气蚀的物理过程
  - 2.3.2 气蚀的破坏作用
  - 2.3.3 气蚀的类型
  - 2.3.4 水轮机的气蚀系数一
  - 2.3.5 水轮机气蚀的防护
- 2.4 水轮机的吸出高度及安装高程
  - 2.4.1 水轮机的吸出高度
  - 2.4.2 水轮机的安装高程
- 2.5 章节测验
3 第三章水轮机的特性及选型
- 3.1 水轮机的相似原理及单位参数
  - 3.1.1 水轮机相似原理
  - 3.1.2 相似条件
  - 3.1.3 相似定律
  - 3.1.4 转速相似定律
  - 3.1.5 流量相似定律
  - 3.1.6 出力相似定律
  - 3.1.7 单位参数
- 3.2 水轮机的效率换算及单位参数修正
  - 3.2.1 水轮机的效率换算
  - 3.2.2 单位转速和单位流量的修正
- 3.3 水轮机的比转速
- 3.4 水轮机的模型试验
  - 3.4.1 水轮机的模型试验
  - 3.4.2 模型试验参数的量测方法
  - 3.4.3 模型试验成果的整理
- 3.5 水轮机的特性曲线及其绘制
  - 3.5.1 水轮机的线型特性曲线
  - 3.5.2 综合特性曲线
  - 3.5.3 混流式水轮机模型综合特性曲线的绘制
  - 3.5.4 轴流式水轮机模型综合特性曲线的绘制
- 3.6 水轮机的选型设计
  - 3.6.1 水轮机的选型设计
  - 3.6.2 水轮机型号和台数的确定
  - 3.6.3 反击式水轮机主要参数的选择
- 3.7 章节测验
4 第四章水轮机调节
- 4.1 水轮机调节的任务
  - 4.1.1 水轮机调节的任务
  - 4.1.2 完成水轮机调节任务的途径
  - 4.1.3 水轮机调速器的特点
- 4.2 水轮机调节的基本概念
  - 4.2.1 水轮机调节的基本概念
  - 4.2.2 调节系统的静特性
  - 4.2.3 调节系统的动特性
- 4.3 水轮机调速器的工作原理
- 4.4 水轮机调速器的类型
  - 4.4.1 水轮机调速器的类型
  - 4.4.2 水轮机调速器的型号系列
- 4.5 油压装置
- 4.6 水轮机调速设备的选择
  - 4.6.1 中小型调速器的选择
  - 4.6.2 大型调速设备的选择
  - 4.6.3 油压装置的选择
- 4.7 章节测验
5 第五章水电站的典型布置及组成建筑物
- 5.1 水电站的典型布置型式
  - 5.1.1 水电站分类
  - 5.1.2 坝式水电站
  - 5.1.3 河床式水电站
  - 5.1.4 引水式水电站
- 5.2 水电站组成建筑物
- 5.3 章节测验
- 5.4 课件
6 第六章水电站进水口
- 6.1 进水口的功用和要求
  - 6.1.1 进水口的功用和要求
  - 6.1.2 进水口的类型
- 6.2 有压式进水口的主要类型及适用条件
  - 6.2.1 闸门竖井式进水口
  - 6.2.2 塔式进水口
  - 6.2.3 岸坡式进水口
  - 6.2.4 坝式进水口
  - 6.2.5 河床式进水口
  - 6.2.6 分层取水进水口
  - 6.2.7 抽水蓄能电站进出水口
- 6.3 有压式进水口的位置、高程及轮廓尺寸
  - 6.3.1 有压进水口的位置
  - 6.3.2 有压进水口的高程
  - 6.3.3 进水口的轮廓尺寸
- 6.4 有压式进水口的主要设备
  - 6.4.1 拦污设备
  - 6.4.2 闸门及启闭设备
  - 6.4.3 通气孔及充水阀
- 6.5 无压进水口及沉沙池
  - 6.5.1 无压进水口
  - 6.5.2 沉沙池
  - 6.5.3 无压进水口实例
- 6.6 章节测验
- 6.7 课件
7 第七章水电站渠道及隧洞
- 7.1 渠道
  - 7.1.1 渠道功用、要求和类型
  - 7.1.2 渠道的水力计算
  - 7.1.3 渠道的断面尺寸
- 7.2 压力前池及日调节池
  - 7.2.1 压力前池
  - 7.2.2 日调节池
- 7.3 隧洞
  - 7.3.1 隧洞特点
  - 7.3.2 隧洞路线选择
  - 7.3.3 水力计算及断面尺寸
- 7.4 章节测验
- 7.5 课件
8 第八章水电站的压力管道
- 8.1 压力管道的功用和类型
  - 8.1.1 压力管道功能
  - 8.1.2 压力管道类型
- 8.2 压力管道的布置和供水方式
  - 8.2.1 压力管道布置
  - 8.2.2 压力管道供水方式
- 8.3 压力管道的水力计算和经济直径的确定
  - 8.3.1 压力管道水力计算
  - 8.3.2 压力管道管径决定
- 8.4 钢管的材料、容许压力和管身构造
  - 8.4.1 压力管道材料
  - 8.4.2 压力管道容许应力
  - 8.4.3 压力管道管身构造
- 8.5 明钢管的敷设方式、镇墩、支墩和附属设备
  - 8.5.1 明管敷设方式
  - 8.5.2 支墩
  - 8.5.3 镇墩型式
  - 8.5.4 镇墩受力
  - 8.5.5 镇墩计算
  - 8.5.6 钢管附件闸阀
  - 8.5.7 钢管其他附件
- 8.6 明钢管的管身应力分析及结构设计
  - 8.6.1 明钢管荷载
  - 8.6.2 管身应力分析前提
  - 8.6.3 管身应力符号规定
  - 8.6.4 明钢管管身应力(1)
  - 8.6.5 明钢管管身应力(2)
  - 8.6.6 支承环附近断面应力分析
  - 8.6.7 明钢管支承环断面应力分析（1）
  - 8.6.8 明钢管支承环断面应力分析（2）
  - 8.6.9 明钢管支撑环断面应力分析（3）
  - 8.6.10 应明钢管力校核的强度理论
  - 8.6.11 明钢管应力小结
  - 8.6.12 明钢管外压稳定校核
  - 8.6.13 明钢管确定管壁步骤
  - 8.6.14 明钢管加劲环断面形式
- 8.7 分岔管
  - 8.7.1 分岔管
  - 8.7.2 分岔管的不平衡力
  - 8.7.3 贴边岔管
  - 8.7.4 三梁岔管
  - 8.7.5 月牙肋岔管
  - 8.7.6 球岔
  - 8.7.7 无梁岔管
  - 8.7.8 岔管评价
- 8.8 地下埋管和坝身管道
  - 8.8.1 地下埋管布置
  - 8.8.2 地下埋管结构和构造
  - 8.8.3 钢衬强度计算
  - 8.8.4 不用衬砌管道
  - 8.8.5 坝身管道
  - 8.8.6 坝后背管
- 8.9 章节测验
- 8.10 课件
9 水电站的水锤与调节保证
- 9.1 水锤现象和研究水锤的目的
  - 9.1.1 水锤现象
  - 9.1.2 水电站的不稳定工况
  - 9.1.3 研究水锤的目的
- 9.2 水锤基本方程和水锤波的传播速度
  - 9.2.1 水锤的基本方程
  - 9.2.2 水锤波的传播速度
- 9.3 水锤计算的解析法
  - 9.3.1 直接水锤
  - 9.3.2 间接水锤
  - 9.3.3 水锤的连锁方程
  - 9.3.4 水锤波在水管特性变化处的反射特性
  - 9.3.5 开度依直线规律变化的水锤
  - 9.3.6 第一相水锤
  - 9.3.7 起始开度对水锤的影响
  - 9.3.8 极限水锤
  - 9.3.9 关机规律对水锤的影响
  - 9.3.10 水锤压强沿管道长度的分布
  - 9.3.11 开度变化结束后的水锤变化
- 9.4 水锤计算的特征线法
- 9.5 复杂管路的水锤计算
  - 9.5.1 串联管的水锤
  - 9.5.2 分岔管的水锤
- 9.6 反击式水轮机水锤计算特点
- 9.7 调节保证计算
  - 9.7.1 调保计算任务
  - 9.7.2 调保计算内容
  - 9.7.3 转速变化的计算
- 9.8 水锤的计算条件和减小水锤压强的措施
  - 9.8.1 水锤计算条件的选择
  - 9.8.2 减小水锤压力的措施
- 9.9 水电站有压引水系统非恒定流数值算法
10 调压室
- 10.1 调压室的功用、要求及设置调压室的条件
  - 10.1.1 调压室的功用、要求、
  - 10.1.2 设置调压室的条件
- 10.2 调压室的工作原理和基本方程
  - 10.2.1 调压室的工作原理
  - 10.2.2 调压室的基本方程
- 10.3 调压室的基本类型
  - 10.3.1 调压室的基本布置方式
  - 10.3.2 调压室的基本结构型式
- 10.4 简单式和阻抗式调压室的水位波动计算
  - 10.4.1 简单式和阻抗式水位波动计算的解析法
  - 10.4.2 最高涌浪水位的计算
  - 10.4.3 水位波动计算的逐步积分法
- 10.5 水室式、溢流式和差动式调压室的水位波动计算
  - 10.5.1 水室式、溢流式调压室水位波动计算
  - 10.5.2 差动式调压室工作原理
  - 10.5.3 差动式调压室水位波动计算
- 10.6 “引水道—调压室”系统的工作稳定性
  - 10.6.1 波动的稳定性
  - 10.6.2 小波动稳定断面的计算
  - 10.6.3 影响波动稳定的主要因素
- 10.7 影响波动稳定的主要因素
- 10.8 调压室结构布置和结构设计原理
11 引水式地面厂房布置设计
- 11.1 水电站厂房的组成
- 11.2 下部块体结构
  - 11.2.1 下部块体结构的布置
  - 11.2.2 下部块体结构的最小尺寸
- 11.3 水轮机层及发电机层
  - 11.3.1 发电机的类型及励磁结构
  - 11.3.2 发电机支承结构
  - 11.3.3 发电机的布置方式
  - 11.3.4 发电机层楼板高程的确定
  - 11.3.5 电气控制设备的布置
  - 11.3.6 机械控制设备的布置
- 11.4 装配场
  - 11.4.1 桥吊的起重量和台数的确定
  - 11.4.2 桥吊的跨度和安装高程
  - 11.4.3 装配场的位置与高程
  - 11.4.4 装配场的尺寸和布置
- 11.5 装配场的尺寸和布置
  - 11.5.1 油系统
  - 11.5.2 供水系统
  - 11.5.3 排水系统
  - 11.5.4 压气系统
- 11.6 采光、通风、交通及防火问题
  - 11.6.1 采光
  - 11.6.2 通风
  - 11.6.3 取暖、防潮
  - 11.6.4 交通运输
  - 11.6.5 防火保安及生活设施
- 11.7 主厂房轮廓尺寸的决定
  - 11.7.1 主厂房轮廓尺寸
  - 11.7.2 机组段长度确定
  - 11.7.3 主厂房长度确定
  - 11.7.4 主厂房宽度确定
  - 11.7.5 主厂房高度确定
- 11.8 主厂房的结构布置设计
  - 11.8.1 主厂房结构系统
  - 11.8.2 屋顶结构设计
  - 11.8.3 构架设计
  - 11.8.4 吊车梁设计
  - 11.8.5 楼板设计
  - 11.8.6 下部结构设计
- 11.9 厂区布置
  - 11.9.1 引水道、尾水道及交通线布置
  - 11.9.2 副厂房布置设计
  - 11.9.3 变压器场布置
  - 11.9.4 高压开关站布置
  - 11.9.5 厂区布置可能方案
- 11.10 装置冲击式水轮机的地面厂房
12 其他类型厂房
- 12.1 地下式厂房
  - 12.1.1 地下厂房概述
  - 12.1.2 地下厂房布置类型
  - 12.1.3 首部式地下厂房
  - 12.1.4 尾部式和中部式地下厂房
  - 12.1.5 地下厂房布置设计中的特殊要求
  - 12.1.6 地下厂房的洞室布置
  - 12.1.7 地下厂房洞室、体形及尺寸
  - 12.1.8 地下厂房的支护结构
  - 12.1.9 地下厂房吊车梁
- 12.2 抽水蓄能电站厂房和潮汐电站厂房
  - 12.2.1 抽水蓄能电站厂房
  - 12.2.2 潮汐电站厂房
13 厂房结构设计原理
- 13.1 地面厂房整体稳定和地基应力计算
  - 13.1.1 厂房结构划分
  - 13.1.2 厂房整体稳定计算内容
  - 13.1.3 厂房整体稳定计算工况
  - 13.1.4 厂房整体稳定扬压力确定
  - 13.1.5 厂房整体稳定中厂房的计算分段
  - 13.1.6 厂房整体稳定计算方法和要求
- 13.2 厂房排架计算
  - 13.2.1 厂房排架计算特点
  - 13.2.2 厂房排架计算内容
  - 13.2.3 厂房排架荷载
  - 13.2.4 厂房计算排架选择
  - 13.2.5 厂房排架计算简图
  - 13.2.6 厂房铰接排架计算
  - 13.2.7 厂房刚接排架计算
  - 13.2.8 厂房混合排架计算
- 13.3 发电机支承结构和风罩
  - 13.3.1 圆筒式机墩作用
  - 13.3.2 圆筒式机墩作用
  - 13.3.3 圆筒式机墩静力计算
  - 13.3.4 风罩计算
- 13.4 蜗壳
  - 13.4.1 金属蜗壳结构型式
  - 13.4.2 金属蜗壳计算荷载和组合
  - 13.4.3 金属蜗壳计算方法
  - 13.4.4 混凝土蜗壳结构型式和作用效应
  - 13.4.5 混凝土蜗壳计算方法
- 13.5 尾水管
  - 13.5.1 尾水管结构布置
  - 13.5.2 尾水管计算荷载和作用效应
  - 13.5.3 尾水管计算简图
  - 13.5.4 尾水管计算框架的不平衡力
  - 13.5.5 尾水管弯管段计算
  - 13.5.6 尾水管扩散段计算
  - 13.5.7 尾水管锥管段计算
- 13.6 章节测验

发电机支承结构和风罩

发电机支承结构直接承受机组运转中产生的振动荷载，必须具有足够的刚度，防止出现共振和过大的动力变形。立式机组的发电机支承结构中，圆筒形机墩采用最多，下面即以此为例说明发电机支承结构的设计原理。

发电机支承结构2.png

参考资料：

发电机支承结构和风罩