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1、水轮机、水泵及辅助设备教学大纲第一部分 大纲说明一、课程的性质、目的与任务水轮机、水泵及辅助设备是中央广播电视大学工科水利水电工程专业的主要专业课之一。通过本课程的学习，使学生掌握水轮机、水泵的工作原理、主要类型、基本结构、运行特性与选型设计，水力机组主要过流部件的水力计算，水力机组辅助设备、水轮机调速系统的构成与工作原理，为从事水电站的设计、运行与管理打下基础。二、与其它课程的联系学习本课程应具有水力学、工程力学与电工学的基础。三、课程的特点本课程是一门理论性与实践性都较强的课程，学习其工作原理时，要与水力学、电工学中的有关理论相结合，用这些理论对工作原理或物理现象进行分析。要注意与工程实践
2、的结合,掌握设备的计算、运行与维护的基本技术。四、教学总体要求根据本课程的特点，对学习本课程提出如下要求：1.牢固掌握有关的基本概念；2.充分理解基本工作原理；3.正确掌握基本计算方法。五、课程教学要求的层次 课程教学分三个层次，即通过理论学习理解水力机组及其辅助设备的工作原理，应用基本理论解决基本计算问题，结合实验、实习及毕业设计等实践环节使理论认识进一步深化。第二部 媒体使用和教学过程建议一、课程教学总时数、学分数本课程5学分，课内学时90学时，开设一学期，其中电视课2学时，实验8学时。二、文字教材、音像教材及相互关系文字教材是主要教学媒体，包括教材、实验指导书等，音像教材采用录像、MCA
3、I形式，通过实物录像、图片、动画对水轮机、水泵等设备的结构、调速系统工作原理进行描述，使教学直观化，便于学生理解。三、教学环节本课程以自学为主，电视课只讲各章难点，并对学习方法进行引导，充分利用音像多种媒体的优点，用录象或辅助教材讲解设备结构与动作原理。学生应按规定完成各章节作业，并计入平时成绩。在考前组织短期集中面授，解决学生学习中的疑难问题。本课程考试方式为闭卷，120分钟，带计算器。四、教学媒体的使用与学时分配次序教学内容电视课自学习题课实验小计1概论222水轮机工作原理23273水轮机空化2354水力机械相似理论22265水轮机模型试验与特性曲线16水轮机选型设计7水轮机过流部件214
4、8水泵工作原理289水电站辅助设备1210水轮机调速系统2418总计学时190说明：距学校较近的学生可利用面授时间进行实验，无实验条件的学生可到现场实习，以提高实习报告方式计实验成绩。第三部分 教学内容和教学要求一、概论教学内容：1.水电站中的机电设备。2.水轮机的水头。3.水轮机分类、牌号及适用范围。4.水轮机结构概述。教学要求：了解水电站中的主要机电设备及其作用。掌握水轮机水头、流量、出力、效率的概念、水头的测量与计算。了解水轮机的种类、特点及应用范围。对水轮机的总体结构有初步了解。教学建议：水轮机的结构部分宜采用录像或MCAI课件，使学生对结构零件形状与动作原理有直观的认识。有条件的可到
5、水电站现场对水轮发电机组的整体结构进行实践认识。二、水轮机的工作原理教学内容：1.水轮机内水流运动分析、水流速度三角形。2.水轮机基本方程式及其物理意义。3.水轮机的不同运行工况。教学要求：掌握观察水轮机流道中水流运动的方法，以速度三角形为工具对水流运动进行分析。从能量转换角度理解水轮机基本方程式的物理意义。从能量损失角度分析水轮机不同工况时的特性。完成以速度三角形与基本方程式为内容的一次综合性作业。教学建议：本章内容是水轮机的理论基础，应从理论角度充分讲解。水轮机基本方程式在以后的学习中要多处用到，应讲清其物理意义。使学生熟练掌握速度三角形的绘制。三、水轮机的空化教学内容：1.空化与空蚀的机
6、理，水轮机中的空化与磨蚀。2.水轮机的空化系数与吸出高度。3.水力机械的空化与磨蚀的防护。教学要求：从内因(空化核)与外因(水流中低压的形成)两方面了解空化现象。理解水轮机空化系统这一重要的物理概念。空化防护是有实用意义的知识，应掌握不同防护方法的特点及适用情况。教学建议：水轮机空化系数与装置空化系数的物理意义及相互关系是一难点，应充分讲解。空化与磨蚀现象的讲解可采用水轮机空蚀的实物、图片或录像资料。四、水力机械相似原理教学内容：1.水轮机的相似准则与单位参数。2.水轮机比转速。3.水轮机效率的修正。教学要求：从理论上理解水轮机相似准则与运动相似、力学相似之间的联系。掌握水轮机单位参数表达式及
7、在相似换算中的应用。了解水轮机效率修正的原因，掌握效率修正方法。教学建议：以模型与原型、原型之间各种不同情况的相似换算为例讲解相似换算公式的应用。比转速与水轮机几何形状、水轮机性能之间的关系应重点讲解。五、水轮机模型试验与水轮机特性曲线教学内容：1.水轮机模型试验的意义、种类及任务。2.水轮机能量试验与空化试验原理。3.水轮机模型综合特性曲线。4.原型水轮机运转特性曲线。教学要求：了解水轮机模型试验的基本方法，加深对水轮机相似换算、空化系数修正原因的认识。掌握水轮机特性曲线的换算与绘制方法。教学建议：结合工程实例，讲解水轮机运转综合特性曲线绘制的方法。实验要求:利用小型水轮机能量实验台进行水轮
8、机能量试验,整理数据,绘出模型综合特性曲线。六、水轮机选型设计教学内容：1.水轮机选型的任务及一般原则。2.水轮机选型的常用方法。3.水轮机参数的选择计算。教学要求：掌握用比转速选择水轮机及用型谱选择水轮机的方法。合理选择、正确计算水轮机的工作参数。以某水电站为例，进行水轮机选型的综合练习。教学建议：通过水轮机选型实例讲解水轮机选型设计的方法。七、水轮机的过流部件教学内容：1.水轮机的引水部件2.水轮机的导水机构3.水轮机转轮4.水轮机尾水管教学要求：掌握引水部件的水力计算方法。理解水轮机流量调节方程的意义。了解转轮参数选择的原则。掌握尾水管参数的选择与计算。教学建议：1.水轮机过流部件的几何
9、形状可采用图片，模型或MCAI辅助教材讲解。2.通过引水室与尾水管的计算，确定水轮机过流部件的外形尺寸。八、水泵工作原理教学内容：1.水泵类型与结构概述。2.叶片泵工作原理与特性。3.水泵参数计算、选型与运行。教学要求：掌握各类型水泵的结构特点、性能与使用范围。了解水泵基本方程式及特性曲线。掌握水泵选型的方法，完成一次水泵选型与参数计算的作业。教学建议：水泵类型、结构可采用MCAI进行辅助教学。重点讲解水泵的选型及参数计算。九、水电站辅助设备系统教学内容：1.主阀2.油系统3.压缩空气系统4.技术供水系统与排水系统教学要求：了解辅助设备系统的作用、组成与工作原理。使学生能进行油、气、水系统的运行与维护。教学建议油、气、水系统构成与工作原理宜采用MCAI作为辅助教学手段，用动画描述系统工作过程。十、水轮机调速系统教学内容：水轮机自动调节系统的工作原理。调速器类型、结构与动作原理。调速器试验。调节保证计算。教学要求：了解水轮机调节的任务与特点。理解水轮机自动调节系统原理图。掌握调速器结构、动作原理。以某工程实际为例，进行调节保证计算的练习。教学建议调速器动作原理采用MCAI课件，用动画方式描述动作过程。对微机调速器进行介绍。实验要求：利用小型调速器试验装置进行调速器静特性试验，掌握调速器参数的整定，绘制调速器静特性曲线。