水輪機結構動態特性與振動控制技術考核試卷考生姓名：答題日期：得分：判卷人：

本次考核旨在檢驗考生對水輪機結構動態特性與振動控制技術的掌握程度，重點評估考生在理論知識和實際應用方面的能力。

一、單項選擇題（本題共30小題，每小題0.5分，共15分，在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的）

1.水輪機轉動部件的固有頻率應避開工作頻率的（）倍。

A.1

B.2

C.3

D.4

2.水輪機振動的主要原因不包括（）。

A.軸承損壞

B.調速系統故障

C.水力脈動

D.電網頻率波動

3.水輪機振動響應分析中，常用的線性系統理論是（）。

A.傳遞函數法

B.狀態空間法

C.零點增益法

D.傅里葉變換法

4.水輪機振動控制中，使用阻尼器的主要目的是（）。

A.增加系統的慣性

B.降低系統的固有頻率

C.提高系統的阻尼比

D.減少系統的振動幅值

5.水輪機振動監測中，常用的振動傳感器是（）。

A.電渦流傳感器

B.電容式傳感器

C.速度傳感器

D.加速度傳感器

6.水輪機振動控制中，被動控制策略包括（）。

A.阻尼器

B.調速系統優化

C.水力系統優化

D.以上都是

7.水輪機振動控制中，主動控制策略包括（）。

A.反饋控制

B.前饋控制

C.自適應控制

D.以上都是

8.水輪機振動傳遞函數的極點位置對系統穩定性的影響，以下說法正確的是（）。

A.極點越接近虛軸，系統越穩定

B.極點越接近實軸，系統越穩定

C.極點越接近原點，系統越穩定

D.極點越遠離虛軸，系統越穩定

9.水輪機振動控制中，反饋控制系統的穩定性主要取決于（）。

A.控制器的傳遞函數

B.被控對象的傳遞函數

C.控制器和被控對象的傳遞函數

D.以上都不對

10.水輪機振動控制中，前饋控制系統的主要優點是（）。

A.系統響應速度快

B.對干擾有較強的抑制作用

C.系統魯棒性好

D.以上都是

11.水輪機振動控制中，自適應控制系統的特點不包括（）。

A.自適應性強

B.系統參數易于調整

C.系統魯棒性好

D.系統響應速度快

12.水輪機振動控制中，阻尼器的主要作用是（）。

A.減小振動幅值

B.增加系統阻尼

C.改變系統固有頻率

D.以上都是

13.水輪機振動控制中，增加系統阻尼的方法不包括（）。

A.增加阻尼器

B.改變系統結構

C.優化控制系統

D.調整系統參數

14.水輪機振動控制中，改變系統固有頻率的方法不包括（）。

A.改變系統質量

B.改變系統剛度

C.優化控制系統

D.調整系統參數

15.水輪機振動控制中，常用的振動隔離方法有（）。

A.氣墊軸承

B.橡膠隔振

C.金屬彈簧

D.以上都是

16.水輪機振動控制中，水力脈動的主要原因是（）。

A.水流不均勻

B.軸承損壞

C.調速系統故障

D.電網頻率波動

17.水輪機振動控制中，水力脈動的影響主要表現為（）。

A.振動幅值增大

B.振動頻率改變

C.振動相位改變

D.以上都是

18.水輪機振動控制中，為了減小水力脈動的影響，通常采取的措施是（）。

A.增加水輪機葉片數量

B.優化水力設計

C.調整系統參數

D.以上都是

19.水輪機振動控制中，為了減小水輪機轉動部件的振動，通常采取的措施是（）。

A.增加軸承剛度

B.優化軸承設計

C.調整系統參數

D.以上都是

20.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的運行穩定性，通常采取的措施是（）。

A.增加水輪機葉片數量

B.優化水力設計

C.調整系統參數

D.以上都是

21.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的效率，通常采取的措施是（）。

A.增加水輪機葉片數量

B.優化水力設計

C.調整系統參數

D.以上都是

22.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的使用壽命，通常采取的措施是（）。

A.增加水輪機葉片數量

B.優化水力設計

C.調整系統參數

D.以上都是

23.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的運行可靠性，通常采取的措施是（）。

A.增加水輪機葉片數量

B.優化水力設計

C.調整系統參數

D.以上都是

24.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的經濟效益，通常采取的措施是（）。

A.增加水輪機葉片數量

B.優化水力設計

C.調整系統參數

D.以上都是

25.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的環境適應性，通常采取的措施是（）。

A.增加水輪機葉片數量

B.優化水力設計

C.調整系統參數

D.以上都是

26.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的安全性，通常采取的措施是（）。

A.增加水輪機葉片數量

B.優化水力設計

C.調整系統參數

D.以上都是

27.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的可維護性，通常采取的措施是（）。

A.增加水輪機葉片數量

B.優化水力設計

C.調整系統參數

D.以上都是

28.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的自動化水平，通常采取的措施是（）。

A.增加水輪機葉片數量

B.優化水力設計

C.調整系統參數

D.以上都是

29.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的智能化水平，通常采取的措施是（）。

A.增加水輪機葉片數量

B.優化水力設計

C.調整系統參數

D.以上都是

30.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的整體性能，通常采取的措施是（）。

A.增加水輪機葉片數量

B.優化水力設計

C.調整系統參數

D.以上都是

二、多選題（本題共20小題，每小題1分，共20分，在每小題給出的選項中，至少有一項是符合題目要求的）

1.水輪機振動的主要原因包括（）。

A.軸承磨損

B.葉片不平衡

C.電網不穩定

D.調速系統故障

2.水輪機振動傳遞函數的極點位置對系統穩定性的影響，以下說法正確的是（）。

A.極點在右半平面，系統不穩定

B.極點在虛軸，系統臨界穩定

C.極點在左半平面，系統穩定

D.極點越靠近虛軸，系統越穩定

3.水輪機振動控制中，阻尼器的主要作用有（）。

A.減小振動幅值

B.降低系統固有頻率

C.增加系統阻尼比

D.改變系統振動頻率

4.水輪機振動監測中，常用的振動傳感器有（）。

A.電渦流傳感器

B.電容式傳感器

C.速度傳感器

D.加速度傳感器

5.水輪機振動控制中，被動控制策略包括（）。

A.阻尼器

B.調速系統優化

C.水力系統優化

D.葉片優化

6.水輪機振動控制中，主動控制策略包括（）。

A.反饋控制

B.前饋控制

C.自適應控制

D.預測控制

7.水輪機振動控制中，前饋控制系統的主要優點有（）。

A.對干擾有較強的抑制作用

B.系統響應速度快

C.系統魯棒性好

D.系統穩定性高

8.水輪機振動控制中，自適應控制系統的特點有（）。

A.自適應性強

B.系統參數易于調整

C.系統魯棒性好

D.系統響應速度快

9.水輪機振動控制中，常用的振動隔離方法有（）。

A.氣墊軸承

B.橡膠隔振

C.金屬彈簧

D.液壓隔振

10.水輪機振動控制中，為了減小水力脈動的影響，通常采取的措施有（）。

A.優化水力設計

B.增加水輪機葉片數量

C.調整系統參數

D.優化控制系統

11.水輪機振動控制中，為了減小水輪機轉動部件的振動，通常采取的措施有（）。

A.增加軸承剛度

B.優化軸承設計

C.調整系統參數

D.使用高性能材料

12.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的運行穩定性，通常采取的措施有（）。

A.增加水輪機葉片數量

B.優化水力設計

C.調整系統參數

D.優化控制系統

13.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的效率，通常采取的措施有（）。

A.增加水輪機葉片數量

B.優化水力設計

C.調整系統參數

D.優化控制系統

14.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的使用壽命，通常采取的措施有（）。

A.增加水輪機葉片數量

B.優化水力設計

C.調整系統參數

D.使用高性能材料

15.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的運行可靠性，通常采取的措施有（）。

A.增加水輪機葉片數量

B.優化水力設計

C.調整系統參數

D.優化控制系統

16.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的經濟效益，通常采取的措施有（）。

A.增加水輪機葉片數量

B.優化水力設計

C.調整系統參數

D.優化控制系統

17.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的環境適應性，通常采取的措施有（）。

A.增加水輪機葉片數量

B.優化水力設計

C.調整系統參數

D.優化控制系統

18.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的安全性，通常采取的措施有（）。

A.增加水輪機葉片數量

B.優化水力設計

C.調整系統參數

D.優化控制系統

19.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的可維護性，通常采取的措施有（）。

A.增加水輪機葉片數量

B.優化水力設計

C.調整系統參數

D.優化控制系統

20.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的自動化水平，通常采取的措施有（）。

A.增加水輪機葉片數量

B.優化水力設計

C.調整系統參數

D.優化控制系統

三、填空題（本題共25小題，每小題1分，共25分，請將正確答案填到題目空白處）

1.水輪機振動的基本形式包括______、______和______。

2.水輪機振動傳遞函數的極點位置對系統穩定性的影響，極點在______平面，系統不穩定。

3.水輪機振動控制中，阻尼器的主要作用是______。

4.水輪機振動監測中，常用的振動傳感器是______。

5.水輪機振動控制中，被動控制策略包括______。

6.水輪機振動控制中，主動控制策略包括______。

7.水輪機振動控制中，前饋控制系統的主要優點是______。

8.水輪機振動控制中，自適應控制系統的特點包括______。

9.水輪機振動控制中，常用的振動隔離方法有______。

10.水輪機振動控制中，為了減小水力脈動的影響，通常采取的措施是______。

11.水輪機振動控制中，為了減小水輪機轉動部件的振動，通常采取的措施是______。

12.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的運行穩定性，通常采取的措施是______。

13.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的效率，通常采取的措施是______。

14.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的使用壽命，通常采取的措施是______。

15.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的運行可靠性，通常采取的措施是______。

16.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的經濟效益，通常采取的措施是______。

17.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的環境適應性，通常采取的措施是______。

18.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的安全性，通常采取的措施是______。

19.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的可維護性，通常采取的措施是______。

20.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的自動化水平，通常采取的措施是______。

21.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的智能化水平，通常采取的措施是______。

22.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的整體性能，通常采取的措施是______。

23.水輪機振動傳遞函數的零點位置對系統響應的影響，零點在______平面，系統響應速度快。

24.水輪機振動控制中，為了減小系統對干擾的敏感性，通常采取的措施是______。

25.水輪機振動控制中，為了提高系統的魯棒性，通常采取的措施是______。

四、判斷題（本題共20小題，每題0.5分，共10分，正確的請在答題括號中畫√，錯誤的畫×）

1.水輪機振動分析中，固有頻率是指系統在無外界激勵作用下的自由振動頻率。（）

2.水輪機振動傳遞函數的極點在虛軸上時，系統是穩定的。（）

3.水輪機振動控制中，阻尼器的作用是增加系統的阻尼比。（）

4.水輪機振動監測中，電渦流傳感器主要用于測量振動速度。（）

5.水輪機振動控制中，被動控制策略主要通過改變系統結構來降低振動。（）

6.水輪機振動控制中，主動控制策略主要通過反饋控制來抑制振動。（）

7.水輪機振動控制中，前饋控制系統對預測到的干擾有更強的抑制作用。（）

8.水輪機振動控制中，自適應控制系統可以根據振動情況進行實時調整。（）

9.水輪機振動控制中，增加系統阻尼可以減小振動幅值。（）

10.水輪機振動控制中，葉片優化可以減少水力脈動的影響。（）

11.水輪機振動控制中，為了提高系統的魯棒性，應盡量減少系統參數的調整。（）

12.水輪機振動控制中，水力脈動的影響主要表現為振動頻率的改變。（）

13.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的效率，應增加水輪機葉片數量。（）

14.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的使用壽命，應使用高性能材料。（）

15.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的運行可靠性，應優化控制系統。（）

16.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的經濟效益，應優化水力設計。（）

17.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的環境適應性，應增加水輪機葉片數量。（）

18.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的安全性，應優化控制系統。（）

19.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的可維護性，應使用高性能材料。（）

20.水輪機振動控制中，為了提高水輪機的自動化水平，應增加水輪機葉片數量。（）

五、主觀題（本題共4小題，每題5分，共20分）

1.請簡要闡述水輪機振動對水輪機運行的影響，并說明振動控制的重要性。

2.論述水輪機振動控制中被動控制與主動控制技術的區別，并舉例說明各自的應用場景。

3.請詳細說明水輪機振動傳遞函數中極點與零點對系統動態特性的影響。

4.結合實際案例，分析水輪機振動控制方案的設計步驟，并探討如何評估振動控制效果。

六、案例題（本題共2小題，每題5分，共10分）

1.案例題：某水電站的一臺水輪機在運行過程中，監測到振動幅值超過規定標準。經分析，發現振動主要來源于葉片不平衡。請根據以下信息，設計一個振動控制方案，并簡要說明實施步驟。

案例信息：

-水輪機型式：混流式

-葉片數量：15片

-振動幅值：0.5mm

-允許振動幅值：0.3mm

-環境條件：水溫15℃，大氣壓力1個大氣壓

2.案例題：某水電站的一臺水輪機在運行過程中，出現明顯的振動和噪聲。經過現場檢查，發現振動主要來源于水力脈動。請根據以下信息，提出一種振動控制方法，并說明其預期效果。

案例信息：

-水輪機型式：軸流式

-葉片數量：12片

-振動頻率：150Hz

-允許振動頻率：100Hz

-環境條件：水溫20℃，大氣壓力1個大氣壓

-水力條件：流量變化較大

標準答案

一、單項選擇題

1.A

2.D

3.A

4.C

5.D

6.D

7.A

8.A

9.D

10.A

11.D

12.D

13.A

14.C

15.D

16.A

17.D

18.D

19.D

20.D

二、多選題

1.A,B,D

2.A,B,C

3.A,C,D

4.A,B,C,D

5.A,B,C

6.A,B,C,D

7.A,B,C,D

8.A,B,C,D

9.A,B,C,D

10.A,B,C,D

11.A,B,C,D

12.A,B,C

13.A,B,C

14.A,B,C

15.A,B,C

16.A,B,C

17.A,B,C

18.A,B,C

19.A,B,C

20.A,B,C

三、填空題

1.自由振動、受迫振動、自激振動

2.右半

3.增加系統的阻尼

4.電渦流傳感器

5.阻尼器、調速系統優化、水力系統優化

6.反饋控制、前饋控制、自適應控制、預測控制

7.對干擾有較強的抑制作用

8.自適應性強、系統參數易于調整、系統魯棒性好、系統響應速度快

9.氣墊軸承、橡膠隔振、金屬彈簧、液壓隔振

10.優化水力設計

11.增加軸承剛度、優化軸承設計、調整系統參數、使用高性能材料

12.增加水輪機葉片數量、優化水力設計、調整系統參數

13.增加水輪機葉片數量、優化水力設計、調整系統參數

14.增加水輪機葉片數量、優化水力設計、調整系統參數、使用高性能材料

15.增加水輪機葉片數量、優化水力設計、調整系統參數

16