反击式水轮机原理
反击式水轮机的原理是基于动量守恒原理和能量守恒原理。该水轮机是通过利用水的动能和重力势能等自然能源来驱动水轮机旋转产生电力。
1. 水的动能转换：水从水力引入管内进入水轮机喷嘴处，由于水喷出来时流速变大，压力变小，因而动能增加，能够将水中的动能转换为水轮机的动力。
2. 反作用力转换：水流从喷嘴喷出来时会产生反作用力，这种反作用力可以通过转子的叶片来吸收，产生力矩驱动水轮机旋转。
3. 射流作用力转换：当水流通过转子时，水流的射流作用力也会转化为转子的旋转力矩。
4. 能量转换：水轮机通过旋转，使得机械能转化为电能，从而产生电力。
反击式水轮机的特点是效率高，设计简单，且容易维护。其主要缺点是对水流速度的要求较高，需要较高的水头才能保证发电量。此外，水轮机运转过程需要定期清理叶片，以保证其正常工作。
总之，反击式水轮机是一种利用自然水力资源产生电能的重要设备。其运转过程涉及动量守恒和能量守恒等基本物理原理，其设计和优化需要考虑众多因素。在未来的经济发展中，反击式水轮机将继续发挥其重要的经济和环保作用。
水轮机的主要类型及适用水头
水轮机是将水能转换成旋转机械能的一种水力原动机。根据转轮转换水流能量方式的不同，水轮机分成两大类：反击式水轮机和冲击式水轮机。反击式水轮机包括混流式、轴流式、斜流式和贯流式水轮机；冲击式水轮机分为水斗式、斜击式和双击式水轮机。
一、反击式水轮机
反击式水轮机转轮区内的水流在通过转轮叶片流道时，始终是连续充满整个转轮的有压流动，并在转轮空间曲面型叶片的约束下，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。当水流通过水轮机后，其动能和势能大部分被转换成转轮的旋转机械能。
1.混流式水轮机
如图1-4所示，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较广，约为20～700m，结构简单，运行稳定且效率高，是应用最广泛的一种水轮机。
图1-4 混流式水轮机
1—主轴；2—叶片；3—导叶
2．轴流式水轮机
如图1-5所示，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。根据其转轮叶片在运行中能否转动，又可分为轴流定桨式和轴流转桨式水轮机两种。轴流定桨式水轮机的转轮叶片是固定不动的，因而结构简单、造价较低，但它在偏离设计工况运行时效率会急剧下降，因此，这种水轮机一般用于水头较低、出力较小以及水头变化幅度较小的水电站。轴流转桨式水轮机的转轮叶片可以根据运行工况的改变而转动，从而扩大了高效率区的范围，提高了运行的稳定性。但是，这种水轮机需要有一个操作叶片转动的机构，因而结构较复杂，造价较高，一般用于水头、出力均有较大变化幅度的大中型水电站。
图1-5 轴流式水轮机
1—导叶；2—叶片；3—轮毂
3．斜流式水轮机
如图1-6所示，水流在转轮区内沿着与主轴成某一角度的方向流动。斜流式水轮机的转轮叶片大多做成可转动的形式。因此，斜流式水轮机具有较宽的高效率区，适用水头在轴流式与混流式水轮机之间，约为40～200m。它是在50年代初为了提高轴流式水轮机适用水头而在轴流转桨式水轮机基础上改进提出的新机型，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，所以一般只在大中型水电站中使用，目前这种水轮机应用还不普遍。
水轮机结构
一、简介
（一）、简介
水轮机是水电厂将水轮转换为机械能的重要设备。
1、按能量方式转换的不同，它可分为反击式和冲击式两类。反击型利用水流的压能和动能，冲击型利用水流动能。
2、反击式中又分为混流、轴流、斜流和贯流四种；
3、冲击式中又分为水斗、斜击和双击式三种。
1）、混流式：
水流从四周沿径向进入转轮，近似轴向流出
应用水头范围：30m~700m
特点：结构简单、运行稳定且效率高
2）、轴流式
水流在导叶与转轮之间由径向运动转变为轴向流动
应用水头：3~80m
特点：适用于中低水头，大流量水电站
分类：轴流定桨、轴流转桨
3）、冲击式
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经转变为高速射流，冲击转轮叶片作功。
水头范围：300~1700m 适用于高水头，小流量机组。
（二）、水轮机主要类型归类
二、 水轮机主要基本参数
1、水轮机主要基本参数
水头：Hg、H、Hmax、Hmin、Hr（设计水头）
流量：Q
转速:f=np/60
出力：N=9.81QHη（Kw）
效率：η
2、水轮机型式代号
混流式：HL
斜流式：XL
轴流转桨式：ZZ
轴流定桨式：ZD
冲击（水斗式）：CJ
双击式：SJ
斜击式：XJ
贯流转桨式：GZ
贯流定桨式：GD
对于可逆式，在其代号后增加N
3、混流式水轮机
型号：HL100—LJ—210 HL：代表混流式水轮机
100：转轮型号（也称比转速）
LJ：立式金属蜗壳
210：转轮直径（210厘米）
4、轴流式水轮机
ZZ560—LH—1130
ZZ：轴流转桨式水轮机
560：转轮型号
LH：立式混凝土蜗壳
1130：表示转轮直径为1130厘米
5、冲击式水轮机
CJ47—W—170/2X15.0
CJ：冲击式
W：卧轴
170：转轮直径170cm
2：2个喷嘴
15.0：射流直径
三、水轮机主要部件
（一）、组成
引水部件、导水部件、工作部件、泄水部件
第一篇 水力机械
水轮机 + 发电机： 水轮发电机组
功能： 发电
水 泵 + 电动机： 水泵抽水机组
功能： 输水
水 泵 + 水轮机： 抽水蓄能机组。
功能： 抽水蓄能
水轮发电机组：水轮机是将水能转变为旋转机械能，从而带动发电机发出电能的一种机械，是水电站动力设备之一。
第一章 水轮机概述
第一节 水轮机的工作参数
水轮发电机组装置原理图
定义：反映水轮机工作状况特性值的一些参数，称水轮机的基本参数。
由水能出力公式：N=9.81ηQH 可知，基本参数：工作水头H、流量Q、出力N、效率η，工作力矩M、机组转速n。
一、水头(head)
1. 毛水头(nominal productive head) HM=EU-ED=ZU - ZD
2. 反击式水轮机的工作水头
毛水头 - 水头损失=净水头
HG=EA- EB=HM - hI-A
3. 冲击式水轮机的水头
HG=ZU- ZZ - hI-A
其中ZU和ZZ分别为上游和水轮机喷嘴处的水位。
4. 特征水头(characteristic head)
表示水轮机的运行范围和运行工况的几个典型水头。
最大工作水头： Hmax=Z正-Z下min-hI-A
最小工作水头： Hmin=Z死-Z下max-hI-A
设计水头(计算水头) Hr：水轮机发额定出力时的最小水头。
平均水头： Hav =Z上av-Z下av
二、流量(m3/s)(flow quantity)
单位时间内通过水轮机的水量Q。
Q随H、N的变化：H、N一定时， Q也一定；
当H=Hr、N=N额时，Q为最大。
在Hr、nr、Nr 运行时，所需流量Q最大，称为设计流量Qr
三、出力与效率(output and efficiency)
1. 出力(水轮机的输出功率)N：
指水轮机轴传给发电机轴的功率。
水轮机的输入功率 (水流传给水轮机的能量)为：QHQHNw81.9
