水轮机工作原理及类型介绍

水轮机把水能流量转变为旋转机械能。上游水库的水经引水管引向水轮机，推动水轮机转轮旋转，带动发电机发电，作完功的水则通过尾水管道排向下游水库。水头越高，流量越大，水轮机输出的功率也就越大。

1.水轮机类型 水轮机按工作原理可分为冲击式和反击式两大类。

（1）冲击式水轮机。按水流的流向可分为切击式CJ（又称水斗式）和斜击式XJ两类。两类结构基本相同，斜击式只是射流方向有一个倾角。冲击式水轮机的转轮受到水流的冲击而旋转，工作过程中水流的压力不变，主要是动能的转换。

（2）反击式水轮机。反击式水轮机的转轮在水中受到水流的反作用力而旋转，工作过程中水流的压力能和动能均有改变，但主要是压力能的转变。反击式水轮机又可分为混流式HL、轴流式ZD、斜流式XL和贯穿式（GZ定浆叶、GD转浆叶）。

1）混流式。水流径向流入导水机构，轴向流出转轮。它是运用最广泛的水轮机，最高效率超过95%，适用的水头范围很宽，5～700m，采用最多的是40～300m。混流式转轮一般用低碳钢或低合金钢铸件，或者采用铸焊结构。为了提高抗汽蚀和抗泥沙磨损性能，可在易汽蚀部位堆焊不锈钢，或采用不锈钢叶片，有时也可整个转轮采用不锈钢。

2）轴流式。水流径向进入导叶，轴向进入和流出转轮。

3）斜流式。水流径向进入导叶，而以倾斜于主轴某一角度的方向流进转轮。

4）贯穿式。水流以轴向流进导叶和转轮。

反击式水轮机都设有进水装置，大、中型立式反击式水轮机进水装置一般由蜗壳、固定导叶和活动导叶组成。蜗壳的作用是把水流均匀分布到转轮周围，水流充满整个转轮流道，全部叶片同时受到水流的作用。在同样的水头下，转轮直径小于冲击式水轮机，最高效率高于冲击式水轮机；但当负荷变化时，水轮机的效率受到不同程度的影响。反击式水轮机都设有尾水管，其作用是把水流排向下游。

2.水轮机功率计算(www.xing528.com)

P=9.81q_VH （12-11）

式中 P———水轮机功率（kW）；

q_V———流量（m³/s）；

H———水头（m）；

9.81———水的密度ρ与重力加速度g的体积。

P=30万kW，H=402m，则可算出q_V=76.07m³/s。

76.07×3600×15×3=1.23×10⁷m³

上水库发电用水只要保证15h就可以了，抽水泵同时在工作，将流到下水库的水抽回到上水库循环使用，可以满足三台水轮机24h发电用水。

上水库调节库容至少要能容纳水1.23×10⁷m³。