水轮机的分类

        水电是当今世界上替代化石能源的第一主力可再生能源。水轮机就是可以实现将河流中的蕴藏的谁能转化为旋转机械能从而发电的一种机械，是将水流的能量转换为旋转机械能的水力原动机。它主要应用于水电站驱动水轮发电机产生电能，为水电站的关键动力设备。

水轮机

        水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械。早在公元前100年前后，中国就出现了水轮机的雏形——水轮，用于提灌和驱动粮食加工器械。现代水轮机则大多数安装在水电站内，用来驱动发电机发电。在水电站中，上游水库中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。水头越高、流量越大，水轮机的输出功率也就越大。

水轮机的分类 　

        水轮机分为反击式和冲击式两大类。反击式水轮机按转轮区域内水流运动的方向分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式。其组成部件有蜗壳(引水室)、导水机构、转轮、尾水管、轴和轴承等。冲击式水轮机按射流冲击水斗的方式不同分为水斗式、斜击式和双击式，后两种仅适用于小型水轮机。其组成部件有喷嘴、转轮、机壳、轴与轴承等。各类水轮机在使用水头、单机容量和尺寸方面的世界最高水平见表。

1、混流式水轮机 　

        水流沿径向进入转轮然后沿轴向自转轮流出的水轮机（图1）。适用水头一般为20～700m，适用水头范围广，结构简单，运行可靠，应用最为广泛。中国制造的最大混流式水轮机安装在青海省龙羊峡水电站,水轮机容量32.65万kW。中国混流式水轮机的最高使用水头为318m，安装在四川省渔子溪一级水电站，水轮机额定出力为4.15万kW。

混流式水轮机剖面图

2、轴流式水轮机 　

        水流进、出转轮沿轴向流动的水轮机（图2）。轴流式水轮机的转轮没有转环，叶片形如螺旋桨，又可分为转桨式和定桨式。定桨式水轮机的叶片固定，常用于单机容量不大和水头变化幅度不大的电站，适用水头一般为3～70m。转桨式水轮机桨叶可以转动并与导水叶的开度相配合。其平均效率比混流式水轮机高，运行稳定,缺点是结构复杂,适用水头一般为3～80m。中国葛洲坝水利枢纽转轮直径 11.3m水轮机是世界上最大尺寸的轴流转桨式水轮机，出力为17.55万kW。陕西省石门水电站的水轮机最大水头77m，是中国水头最高的转桨式水轮机。

轴流式水轮机

3、斜流式水轮机 　

        水流经转轮叶片时倾向于轴线某一方向的水轮机（图3）。其叶片可转动，在结构和特性方面介于混流式和轴流式水轮机之间，适用水头一般为40～120m，比轴流式水轮机的适用水头高，比混流式水轮机的平均效率高，对水头、负荷变化的适应性好。缺点是制造工艺复杂，造价高，小型电站不宜采用。中国在1969年制成第一台斜流式水轮机，容量为8800kW。北京市密云水电站抽水蓄能机组水轮机设计出力1.3万kW，是中国最大容量的斜流式水轮机。

轴流式水轮机

4、贯流式水轮机 　

        流道呈直线状的卧轴水轮机(图4),分为定桨式和转桨式两种。其转轮与轴流式水轮机相似,但效率和过流量比轴流式水轮机大,适用水头一般为3～20m，是开发低水头和潮汐水力资源的新型水轮机。按发电机的布置方式分为全贯流式和半贯流式两种。半贯流式又分为竖井式、轴伸式和灯泡式,其中以灯泡式水轮机应用最广泛。中国的贯流式水轮机自20世纪70年代才开始发展，最大单机容量的灯泡式水轮机为1万kW,而用于潮汐发电的灯泡式水轮机单机容量最大为700kW，安装在温岭县江厦潮汐电站,该机具有双向发电，双向泄水的功能。

贯流式水轮机

5、水斗式水轮机 　

        由喷嘴喷射的高速射流沿转轮圆周切线方向冲击水斗的水轮机(图5)。它的转轮是由若干个瓢形水斗固定在轮缘上所组成，适用水头一般为100～1700m。四川省磨房沟二级水电站的1.3万kW容量水轮机是中国制造的最大水斗式水轮机。中国制造的水斗式水轮机最高水头已超过600m。

水斗式水轮机