2015一级建造师水利水电预习：水轮机的分类

水轮机是将水体机械能转换为旋转机械能的水力机械，根据转轮区内水流的流动特征和转轮转换水流能量形式的不同，现代水轮机可分为反击式和冲击式两大类。

1.反击式水轮机

反击式水轮机是同时利用水流的位能、压能和动能做功的水轮机。

反击式水轮机转轮区内的流在通过转轮叶片流道时，始终是连续地充满整个转轮的有压流动，并在转轮空间曲面形叶片的约束下，连续不断地改变流速的大小和方向，从而对转轮叶片产生一个反作用力，驱动转轮旋转。

反击式水轮机按水流在转轮内运动方向和特征及转轮构造的特点可分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式四种。根据转轮叶片能否转动，将轴流式、斜流式和贯流式又分别分为定桨式和转桨式。

(1)混流式水轮机

混流式水轮机的水流从四周沿径向进入转轮，然后近似以轴向流出转轮。混流式水轮机应用水头范围广（约为20〜700m)、结构简单、运行稳定且效率高，是现代应用最广泛的一种水轮。

(2)轴流式水轮机

轴流式水轮机水流在导叶与转轮之间由径向流动转变为轴向流动，而在转轮区内水流保持轴向流动。轴流式水轮机的应用水头约为3〜80m。

轴流式水轮机在中低水头、大流量水电站中得到了广泛应用。

(3)斜流式水轮机

斜流式水轮机水流在转轮区内沿着与主轴成某一角度的方向流动。斜流式氷轮机的转轮叶片大多做成可转动的形式，具有较宽的高效率区，适用水头约为40〜200m。其结构形式及性能特征与轴流转桨式水轮机类似，但由于其倾斜桨叶操作机构的结构特别复杂，加工工艺要求和造价均较高，一般较少使用。

(4)贯流式水轮机

贯流式水轮机是一种流道近似为直筒状的卧轴式水轮机，水流在流道内基本上沿轴向运动，提高了过流能力和水力效率。根据其发电机装置形式的不同，可分为全贯流式和半贯流式两类。

贯流式水轮机的适用水头为1〜25m。它是低水头、大流量水电站的一种专用机型，由于其卧轴式布置及流道形式简单，所以土建工程量少，施工简便，因而在开发平原地区河道和沿海地区潮汐等水力资源中得到较为广泛的应用。

2.冲击式水轮机

冲击式水轮机在转轮进口处把水流的位能和压能，通过喷嘴转换为射流的动能，仅利用水流动能做功的水轮机。

冲击式水轮机的转轮始终处于大气中，来自压力钢管的高压水流在进入水轮机之前已转变成高速自由射流，该射流冲击转轮的部分轮叶，并在轮叶的约束下发生流速大小和方向的改变，从而将其动能大部分传递给轮叶，驱动转轮旋转。

冲击式水轮机按射流冲击转轮的方式不同可分为水斗式、斜击式和双击式三种。

(1)水斗式水轮机

水斗式水轮机，亦称切击式水轮机。从喷嘴出来的高速自由射流沿转轮圆周切线方向垂直冲击轮叶。这种水轮机适用于高水头、小流量水电站。大型水斗式水轮机的应用水头约为300〜1700m，小型水斗式水轮机的应用水头约为40〜250m。

(2)斜击式水轮机

斜击式水轮机从喷嘴出来的自由射流沿着与转轮旋转平面成一角度的方向，从转轮的一侧进入轮叶再从另一侧流出轮叶。与水斗式相比，其过流量较大，但效率较低，因此这种水轮机一般多用于中小型水电站，适用水头一般为20〜300m。

(3)双击式水轮机

双击式水轮机从喷嘴出来的射流先后两次冲击转轮叶片。这种水轮机结构简单、制作方便，但效率低、转轮叶片强度差，仅适用于单机出力不超过1000kW的小型水电站。适用水头一般为5〜lOOm。