水电站水力机械设计及安装分析

DLT 5186—2004 水力发电厂机电设计规范条文说明中华人民共和国电力行业标准PDL/T5186-2004条文讲明中国电力出版社水力发电厂机电设计规范主编部门：水电水利规划设计总院批准部门：中华人民共和国国家经济贸易委员会2004 北京目次1 范畴52 引用标准53 总则54 水力机械54.1 水轮机选择 54.2 进水阀214.3 调速系统及调剂保证244.4 主厂房起重机304.5 技术供、排水系统及消防给水32 4.6 压缩空气系统414.7 油系统464.8 水力监测系统485. 电气515.1 水电厂接入电力系统515.2 电气主接线 565.3 水轮发电机/发电电动机74 5.4 主变压器815.5 高压配电装置875.6 厂用电及厂坝区供电925.7 过电压爱护和接地装置1015.8 照明 1065.9 电缆选型与敷设1076. 操纵爱护和通信1116.1 总体要求 1116.2 全厂集中监视操纵1156.3 励磁系统 1266.4自动操纵1276.5 运算机监控系统1286.6 继电爱护 1366.7 电测量和电能计量1376.8 二次接线 1376.9 厂用直流及操纵电源1416.10 通信 1457 机电设备布置及对土建和金属结构的要求1477.1 一样要求1477.2 主厂房1507.3 副厂房1537.4 变压器场地 1547.5 高压配电装置布置1587.6 中央操纵室及其它1657.7 直流设备室1717.8 水轮机/水泵水轮机输水系统1727.9 电梯1758 辅助设施1768.1 机械修配厂 1768.2 电气实验室 177附录A 水力机械术语、符号1781 范畴无需讲明。

2 引用标准无需讲明。

3 总则无需讲明。

4 水力机械4.1 水轮机选择4.1.1 水轮机型式及适用水头范畴见表1。

表1 水轮机型式及适用水头范畴混流式30～700 冲击式射流式水斗式300～1700当水电厂的水头段有两种以上机型可供选择时，应从技术特性（D1、nr、t、Hs）、经济指标（机组设备及起重设备造价、厂房土建工程量及其估价、多年平均发电量）、运行可靠性（包括水轮机运行的水力稳固性、设备使用的成熟可靠程度），以及设计制造体会、制造难度等方面，经技术经济比较后选定。

水电站设计中的水力冲击问题水力冲击是在水电站设计中必须重视和解决的一个重要问题。

水力冲击是指水流与水力机械、输水管道等结构发生相互作用时，产生的水动力压力波的传播、反射和干涉，对水电站设施和设备造成的冲击。

水力冲击的存在会带来严重的破坏和安全隐患，因此在水电站设计中必须采取相应的控制措施。

首先，水力冲击的主要原因是由于水流在输水管道中快速流动，导致水流速度变化较大，产生压力波。

这种压力波会引起水力冲击的发生，损坏管道和设备，甚至引发爆炸事故。

因此，在设计过程中，需要注意对水流的流速进行合理控制，以避免水力冲击的发生。

对于输水管道，可以采取增加管道的粗细或者采用渐变管道等方式，来减少水流速度的变化，从而降低水力冲击的危害。

其次，水力冲击还与水流的特性有关。

水流在管道中的流动方式分为稳态和非稳态流动。

稳态流动是指水流速度和压力的变化趋于平稳的流动状态，而非稳态流动则是水流速度和压力存在周期性变化的流动状态。

非稳态流动会引起更为严重的水力冲击，因为它会产生更大的压力波。

因此，在设计水电站时，需要对水流进行流动特性分析，以确定水流是否处于稳态流动状态，并采取相应措施来控制非稳态流动带来的水力冲击。

另外，水力机械的设计也是水力冲击问题需要考虑的因素之一。

水力冲击会对水轮机的转子、导叶和固定叶片等部件产生冲击力，导致设备破坏和失效。

因此，在设计水力机械时，需要考虑其结构和材料的强度和稳定性。

同时，还可以采取减振和消能装置等措施，来减少冲击力和降低水力冲击的危害。

此外，斜井、压力管道以及尾水管道等也是水力冲击问题需要重点关注的部分。

对于斜井和压力管道，可以采取增加阻尼器或者减小管道横截面积的方式，来控制水力冲击。

对于尾水管道，可以采取防倒吸和缓冲吸能装置等措施，来减少水力冲击对尾水管道的影响。

综上所述，水力冲击是水电站设计中需要重点关注和解决的问题。

在设计中，需要合理控制水流的流速和流动特性，同时还要对水力机械、输水管道以及尾水管道等进行合理设计。

高坝洲水电站水轮发电机组安装摘要:高坝洲水电站装设3台轴流转桨式水轮发电机组。

机组的设计制造引进了国外一些先进结构和工艺。

现场安装过程中，针对机组特点,在常规安装工艺的基础上，使用新技术、新工艺，推行ISO9000质量体系，实施网络计划及质量管理，实现了优质装机目标。

高坝洲水电站装机规模252 MW，装设3台单机容量为84 MW轴流转桨式水轮发电机组。

调速器采用微机双调调速装置，励磁为自并励静止可控硅励磁系统。

机组发电机电压为13。

8kV，发电机与变压器采用“一机一变"的单元结线方式。

220 kV开关站为敞开式布置，采用扩大桥形接线方式,电站两回出线，以220 kV电压接入湖北宜昌地区电网，一回至郭家岗220 kV变电所，距离约20 km；另一回至枝城220 kV变电所,距离约17 km。

每回线均可以输送电站全部容量。

高坝洲水电站采用全计算机监控系统对水电站的主要设备进行监视和控制，取消了常规控制设备，以实现电站控制的高度自动化。

计算机监控系统采用全开放全分布式网络体系结构，即分布式数据库和分布式系统功能。

1 水轮发电机组基本情况1。

1 水轮机型号ZZD231—LH-580；最大水头Hmax=40 m；最小水头Hmin=22.1 m；额定水头32.5 m；额定出力85。

8 MW；最大出力98.0 MW；额定转速125 r／min。

水轮机安装及特点：①导水机构安装前须人工打磨，现场采用机械打磨的方法；②支持盖与转轮构成一个单元吊装.连轴前，转轮悬挂在支持盖上,再通过支持盖将其挂装在顶盖上；③水导密封与水导轴承位于支持盖内，密封、轴承部件须在机组盘车后将瓦架吊起、再行安装；④连轴采用电动／气动液压棘轮扳手，并辅以自制提升工具。

1。

2 发电机型号SF84.48／9500；额定容量96 000 kV·A；额定功率84 MW；额定电压13.8 kV：额定电流4016A；额定功率因数（滞后）0.875；额定励磁电流325 A;飞轮力矩16 000 t·m2;推力负荷14700kN.发电机安装及特点：①发电机定子采用现场组装叠片热压工艺,铁心总长1 500 mm，内径8 800 mm，定子总重136 t；②发电机转子采用圆盘支架无轴结构。

水力发电站的建设流程及关键工艺水力发电是一种利用水的能量转化为电能的可再生能源方式。

水力发电站的建设是一个复杂的工程过程，涉及多个环节和关键工艺。

在本文中，将详细介绍水力发电站的建设流程以及其中的关键工艺。

水力发电站的建设分为前期准备阶段、设计阶段、施工阶段和运行维护阶段。

下面将分别对每个阶段进行介绍。

一、前期准备阶段前期准备阶段是水力发电站建设的第一步，包括项目可行性研究、水资源调查、环境影响评估等。

在项目可行性研究中，需要对水力发电站的经济效益、技术可行性和社会环境影响进行评估，以确定项目是否具备建设的条件。

水资源调查包括对水源的流量、水位、水质等进行详细调查和测量，确定水力发电的可行性。

环境影响评估是为了评估水力发电站对周边环境的影响，包括土地利用、水质、生态系统等，制定环境保护措施。

二、设计阶段设计阶段是水力发电站建设的核心阶段，包括工程规划设计和设备选型设计。

工程规划设计是根据前期准备阶段的研究结果，确定水力发电站的位置、规模和水电厂总体布局，制定施工方案。

设备选型设计是根据工程规划设计要求，选择适合水力发电站的水轮机、发电机组等设备，进行技术参数计算和设备布置设计。

三、施工阶段施工阶段是将设计阶段的方案实施到实际工程中，包括水利工程施工和电力设备安装。

水利工程施工包括挖掘、土石方、混凝土浇筑等工程，确保水力发电站的水源供给和水工建筑的安全可靠。

电力设备安装包括水轮机、发电机组等设备的安装和调试工作，确保设备的正常运行。

在施工过程中，需要严格按照设计要求进行施工，确保工程质量和安全。

四、运行维护阶段水力发电站建设完成后，进入运行维护阶段。

运行阶段需要建立完善的运行管理制度，包括定期对水力发电设备进行巡检、维护和保养，确保设备的正常运行和寿命。

同时，需要建立健全的设备故障排除和事故应急预案，及时处理紧急情况，确保运行的安全稳定。

此外，还需要进行水库管理和环境监测，监测水资源的供需平衡和水质的安全性。

水电站水轮机的力学特性与效率分析水电站是一种利用水能转化为电能的重要能源设备，其中水轮机是水电站的核心设备之一。

水轮机的力学特性与效率的分析对于水电站的设计和运行至关重要。

本文将对水电站水轮机的力学特性与效率进行详细分析。

一、水轮机的力学特性分析1. 叶片设计水轮机的叶片设计直接决定了其水动力性能。

叶片的形状、数量、角度等参数需要合理设计，以达到最佳的水力效果。

常见的叶片设计包括直流式、斜流式和混流式等，不同类型的叶片适用于不同的水头和流量条件。

2. 叶片流场分析水轮机内部的水流经过叶片时会发生复杂的流场变化，包括叶片进口流动、叶片上游进口流动、叶片流道内流动等。

通过数值模拟等方法，可以对叶片流场进行分析，掌握水流在叶片上的分布情况，以优化叶片设计并提高水轮机的效率。

3. 叶轮与导向器的匹配水轮机由叶轮和导向器组成，二者的组合需要匹配，以实现最佳的水轮机运行效果。

导向器的角度、位置等参数与叶轮的叶片形状密切相关，通过合理的匹配设计可以使水流在叶轮上的流动更加顺畅，降低能量损失，提高水轮机的效率。

4. 动态特性分析水轮机在运行过程中受到水头变化、负荷变化等因素的影响，其动态特性需要进行分析。

通过建立水轮机的数学模型，可以模拟水轮机在不同工况下的响应，包括转速、功率、扭矩等参数的变化情况，从而为水电站的运行提供参考。

二、水轮机的效率分析1. 涡轮效率涡轮效率是指水轮机将水能转化为机械能的比率。

涡轮效率的计算与叶轮的流量、水头、叶片形状等因素有关。

常见的涡轮效率计算方法包括理论效率计算和实测效率计算，其中理论效率是在假设条件下计算得到的，而实测效率是在实际运行中测得的。

2. 机械效率机械效率是指水轮机将涡轮输出的机械能转化为电能的比率。

机械效率的计算与发电机的转子损失、轴承摩擦损失、机械传动损失等因素有关。

提高机械效率可以减少能量的损耗，提高水电站的发电效率。

3. 总效率总效率是指水轮机将水能转化为电能的综合效率。

第五篇水力机械与金属结构1. 引言水力机械与金属结构是水利工程领域中重要的一部分，它们在水电站、水闸、水泵站等项目中扮演着关键的角色。

水力机械主要包括水轮机和发电机组，而金属结构则作为水利工程中的基础设施，起到支撑和固定水力机械的作用。

本文将介绍水力机械与金属结构的相关知识，包括其概述、分类、设计和施工等方面。

2. 概述水力机械与金属结构在水利工程中具有重要的作用。

水力机械主要通过水流的动能转化为机械能，从而实现水电站的发电功能。

而金属结构则为水力机械提供了支撑和固定的作用，保证其安全可靠地运行。

3. 分类根据水能利用方式和工作原理的不同，水力机械可以分为水轮机和发电机组两大类。

水轮机主要包括水轮发电机组、水轮泵和水轮提升泵等。

发电机组则是将水能转化为电能的设备，包括水轮机、发电机和调速器等。

金属结构可以按照其形式和用途进行分类。

按照形式来看，金属结构主要包括壳体、支撑结构、固定结构和连杆等；按照用途来看，金属结构可以分为支撑结构、拱架结构、梁柱结构和框架结构等。

4. 设计与施工水力机械的设计与施工过程需要考虑多个因素，包括水能的大小、水流的速度、水轮机的类型等。

在设计过程中，需要进行参数计算、模型设计和强度校核等工作。

而在施工过程中，则需要进行机械设备的安装和调试，同时还需要进行金属结构的焊接、切割和安装等工作。

金属结构的设计与施工过程需要进行结构分析、材料选型和工艺设计等工作。

设计过程中需要考虑金属结构的稳定性、强度和耐久性等因素，而施工过程则需要注意焊接质量、安装精度和工艺要求等。

5. 常见问题及解决方法在水力机械与金属结构设计与施工过程中，常见的问题包括设计参数选择不当、焊接质量不合格和结构失稳等。

这些问题对水力机械的安全运行和金属结构的使用寿命造成了一定的影响。

针对这些问题，可以通过优化设计参数、加强焊接技术和加固结构等方法进行解决。

例如，可以利用数值计算方法对设计参数进行优化，加强焊接工艺控制，提高焊接质量；同时，可以通过增加支撑方式、加强结构刚度等手段来解决结构失稳的问题。

小型水力发电站设计规范（试行）GBJ71—84编制说明第一章总则第二章水文、水利及水能第三章工程总体布置及水工建筑物第四章水力机械第五章电气部分第六章闸门、拦污栅和启闭设备附录本规范用词说明第一章总则第1。

0.1条小型水力发电站（以下简称水电站)设计,必须认真执行国家的技术经济政策, 根据国民经济发展的需要, 按照地方水利、电力、航运、木材流送、水产和环境保护等规划的要求,统筹安排, 因地制宜, 合理利用水资源, 做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。

第1。

0.2条本规范适用于装机容量2。

5万kW及以下, 机组容量1万kW以下, 其中机电部分, 适用于机组容量为500～6000kw、出线电压不超过35kV的新建水电站的设计。

第1.0.3条水电站的初步设计, 宜在河流（河段或地区)规划和地方电力规划的基础上, 根据经审批的设计任务书进行。

对上、下游有影响的河段的开发, 应征求相邻地区意见.第1.0。

4条水电站设计, 必须认真进行调查、研究、勘测和试验工作, 以便取得水文、气象、地形、地质、地震、建材及地方工农业和淹没、移民以及其他国民经济综合利用要求等项基本资料和数据.第1.0。

5条水电站设计, 除应符合本规范的规定外, 尚应符合现行的有关标准和规范的规定.第二章水文、水利及水能第一节水文第2。

1。

1条水电站设计, 应收集流域自然地理特性、气象、水文资料, 并应进行整理分析, 或进行必要的复查和修正.整理分析的主要内容如下:一、流域和河道特征值；二、实测水文资料中的水尺位置、水尺零点高程、水准基面的变动、水位和流量观测情况、浮标系数的采用、测流断面的冲刷和淤积变化、水位流量关系曲线高、低水部分的延长方法等；三、受水利工程或分洪、决口等因素影响的径流和洪水资料；四、历史洪水、枯水资料.第2。

1。

2条水电站的水文计算,应根据工程特点和设计要求, 提供下列各项成果的全部或部分内容:一、径流取水口或坝址历年各月（旬、日)平均流量的系列表,年平均流量、时段（旬、日)平均流量频率曲线, 指定频率的设计年平均流量及其年内各月（旬、日）平均流量.二、洪水（包括分期洪水）设计洪峰流量, 不同时段设计洪水量及设计洪水过程线.三、泥沙悬移质的多年平均年输沙量和月分配,典型年月分配,多年平均颗粒级配曲线。

第20卷 第1期 中 国 水 运 Vol.20 No.1 2020年 1月 China Water Transport January 2020收稿日期：2019-11-10作者简介：刘军伟（1984-），男，新疆伊犁州水利电力勘测设计研究院，毕业于新疆农业大学。

伊犁人民水电站3号水轮发电机组设计探析刘军伟（新疆伊犁州水利电力勘测设计研究院，新疆 伊宁 835000）摘 要：水电站水轮机组中应用交流励磁技术，属于可变速水轮发电机组，在国内为首次运用该技术的水轮发电机组。

文章以新疆伊利人民水电站3号机组续建工程为例，对该水电站水轮机组系统设计方案进行了阐述，并发电机组系统组成及工作原理进行分析。

同时，对运行使用中出现扫膛事故处理经验进行探讨，确保机组设计及安装正确。

关键词：水轮发电机；交流励磁；系统设计；扫膛事故处理中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2020）01-0105-02一、工程概况伊犁人民水电站位于新疆伊犁州伊宁县维吾尔玉其温乡境内，为引水式电站。

电站总装机容量为3×6.5MW，保证出力12.3MW，多年平均发电量12,486万kw·h。

电站装机容量为19.5MW，单机容量为6.5MW，装机3台，一期每台机保证出力为5.375MW，年发电量为8,943万kw·h，远期保出力为12.3MW，年发电量为12,686kw·h。

水电站全站水工建筑物一期已全部做完，仅预留下3#机组的机坑及机墩为本期新建部分，随着机组安装适时进行浇筑。

一期所建1号和2号水轮机组为轴流转浆式水轮机，二期3号机组考虑实际需求选用轴流定浆式水轮机，并尝试选用风电交流励磁可变速调节技术，在国内属于首例。

二、水电站3号发电机组系统设计 1．水轮机选择由于贯流式机组在该水头段无成熟的生产实践，为确保人民水电站尽早建成，因此在一期中选用了轴流转浆式水轮机型号为ZZTF04作为人民水电站的1#、2#机转轮。

水能经济大型水利泵站机电设备安装和检修要点分析徐富龙【摘要】本文以某泵站安装检修过程为实例，主要对我国大型水利泵站的机电设备安装以及检修的技术要点进行了探讨分析。

【关键词】水利泵站；机电设备；安装检修；技术要点新疆水利水电勘测设计研究院 新疆乌鲁木齐 830000引言目前，水利工程的机电设备也逐步向人性化、智能化发展，同时也日趋复杂化。

所以，其设备安装和检修显得尤为重要。

因此，探究水利泵站机电设备的安装检修技术，处理好可能出现的实际问题对提高水利泵站的经济效益有重要意义。

1、泵站机电设备安装中存在的风险问题1.1 泵站机电设备在安装中的人为风险很多泵站设备故障都是由于安装技术人员专业水平有限或经验不足导致的。

所以，为保证施工质量，安装机电设备可采用招标形式进行。

施工时严格对照施工图纸，确保施工准确可靠，对施工进行科学合理的组织规划设计，尽量减小人为风险存在的可能性。

1.2 试运行和使用中的风险因素机电设备的安装工作完成后设备的性能和工程质量必须经过系统试运行的实际检验，很多风险可能在试运行阶段表现出来。

试运行时，管理者应给予高度重视，施工单位认真做好设备监测工作，并制定完备的应急策略以防发生危险。

水利泵站的管理维护工作是持续不间断的，管护人员要分工明确，各自负责好业务范围。

管理者应定期对工作人员进行职业技术及业务培训，并监督安装单位做好技术培训和售后工作，从多方面保证机电设备的长久平稳安全运行。

1.3 决策过程风险因素在泵站施工前期，机电设备的选型及安装方案对项目运行有着决定性意义，这些设计方案决定了具体的施工方法和难度。

所以，泵站施工在决策阶段，就应该具体结合实际状况来制定可靠性强，可行性高的决策，从而尽量降低决策风险。

2、工程概况本文基于某水利工程中泵站进行设备安装检修技术的分析，该泵站一期工程的设计流量为100m 3/s，共安装了4台套全调节导叶式混流泵，型号为3500HDQ 34-7.6，其中1台为备机，叶片机构全部为大型的中置式液压全调节。

简介水力发电站是利用水位差产生的强大水流所具有的动能进行发电的电站。

基本原理水力发电就是利用水力(具有水头)推动水力机械(水轮机)转动，将水能转变为机械能，如果在水轮机上接上另一种机械(发电机)随着水轮机转动便可发出电来，这时机械能又转变为电能。

水力发电在某种意义上讲是水的势能变成机械能，又变成电能的转换过程。

将水能转换为电能的综合工程设施。

又称水电厂。

它包括为利用水能生产电能而兴建的一系列水电站建筑物及装设的各种水电站设备。

利用这些建筑物集中天然水流的落差形成水头，汇集、调节天然水流的流量，并将它输向水轮机，经水轮机与发电机的联合运转，将集中的水能转换为电能，再经变压器、开关站和输电线路等将电能输入电网。

有些水电站除发电所需的建筑物外，还常有为防洪、灌溉、航运、过木、过鱼等综合利用目的服务的其他建筑物。

这些建筑物的综合体称水电站枢纽或水利枢纽。

分类方法水电站有各种不同的分类方法。

按照水电站利用水源的性质，可分为三类。

①常规水电站：利用天然河流、湖泊等水源发电；②抽水蓄能电站：利用电网中负荷低谷时多余的电力，将低处下水库的水抽到高处上水库存蓄，待电网负荷高峰时放水发电，尾水至下水库，从而满足电网调峰等电力负荷的需要；③潮汐电站：利用海潮涨落所形成的潮汐能发电。

按照水电站对天然水流的利用方式和调节能力，可以分为两类。

①径流式水电站：没有水库或水库库容很小,对天然水量无调节能力或调节能力很小的水电站;②蓄水式水电站：设有一定库容的水库，对天然水流具有不同调节能力的水电站。

在水电站工程建设中，还常采用以下分类方法。

①按水电站的开发方式，即按集中水头的手段和水电站的工程布置,可分为坝式水电站、引水式水电站和坝－引水混合式水电站三种基本类型。

这是工程建设中最通用的分类方法。

②按水电站利用水头的大小，可分为高水头、中水头和低水头水电站。

世界上对水头的具体划分没有统一的规定。

有的国家将水头低于15m作为低水头水电站,15～70m为中水头水电站，71～250m为高水头水电站，水头大于250m时为特高水头水电站。

1 前言 (4)2水电站的水轮机选型设计… ……… ………………………… 5 2.1 水轮机的选型设计概述…………………………………………… 5 2.2 水轮机选型的任务………………………………………………… 6 2.3水轮机选型的原则……………………………………………… 6 2.4水轮机选型设计的条件及主要参数……………………………… 7 2.5 确定电站装机台数及单机功率…………………………………… 7 2.6 选择机组类型及模型转轮型号…………………………………… 8 2.7 初选设计(额定工况点………………………………………… 11 2.8 确定转轮直径1D ...... ...................................................... 12 2.9 确定额定转速n ............................................................ 12 2.10 效率及单位参数的修正 (13)2.11 核对所选择的真机转轮直径1D ....................................... 14 2.12 确定水轮机导叶的最大开度、最大可能开度、最优开度 (18)2.13 计算水轮机额定流量, v rq ... (19)2.14 确定水轮机允许吸出高度sH .......................................... 20 2.15 计算水轮机的飞逸转速 (25)2.16 计算轴向水推力ocP ...................................................... 25 2.17 估算水轮机的质量 (26)2.18 绘制水轮机运转综合特性曲线 (26)3 水轮机导水机构运动图的绘制............................................. 35 3.1导水机构的基本类型...................................................... 35 3.2 导水机构的作用............................................................ 36 3.3 导水机构结构设计的基本要求.......................................... 36 3.4 导水机构运动图绘制的目的 (37)4 水轮机金属蜗壳水力设计................................................... 41 4.1 蜗壳类型的选择 (41)4.2 金属蜗壳的水力设计计算 (41)5尾水管设计…………………………………………………………… 49 5.1 尾水管概述……………………………………………………49 5.2 尾水管的基本类型 (49)5.3 弯肘形尾水管中的水流运动 (49)6水轮机结构设计……………………………………………………… 50 6.1 概述…………………………………………………………………50 6.2 水轮机主轴的设计......................................................... 50 6.3 水轮机金属蜗壳的设计................................................ 51 6.4 水轮机转轮的设计......................................................... 52 6.5 导水机构设计............................................................... 55 6.6 水轮机导轴承结构设计 (58)6.7 水轮机的辅助装置 (61)7 金属蜗壳强度计算............................................. ...... 63 7.1 金属蜗壳受力分析......................................................... 63 7.2 蜗壳强度计算 (63)7.3 计算程序及结果 (66)8 结论 (71)水轮机是水电站的重要设备之一,它是靠自然界水能进行工作的动力机械与其他动力机械相比,它具有效率高、成本低、环境卫生等显著特点。

超高水头水电站冲击式水轮机的选型原理及设计首先，选型原理上，超高水头水电站常采用冲击式水轮机，其工作原理是通过水流的冲击力来驱动水轮机转动，将水能转化为机械能。

冲击式水轮机可分为两种类型：离心式和衝壓式。

离心式水轮机通常适用于较高的水头，其特点是水流进入转子后形成涡流，推动转子转动。

而衝壓式水轮机则适用于更高的水头，其特点是水流冲击转子，将转子推动起来。

其次，设计方面，超高水头水电站冲击式水轮机的设计需要考虑以下几个关键点：1.转速选择：由于水头高，通过冲击力驱动水轮机工作时，转速较高。

根据特性曲线，选择转速时需要考虑到转速与效率之间的关系。

2.转子结构设计：转子是水轮机的核心部件，需要采用合适的材料和结构设计来满足高速水流的冲击。

特别是转子叶片的设计需要考虑到叶片的强度、耐磨性和水力性能。

3.损失和效率优化：由于水头高，水轮机转动时会有较大的能量损失，因此需要通过优化设计减小损失，提高水轮机的效率。

这可以通过优化叶片形状、减小水流分离等方式来实现。

4.涡轮内部流场分析和优化：超高水头水轮机的涡轮内部流场复杂，需要通过流场分析和优化来改善流线和流速分布，减小损失和提高效率。

5.动态特性分析：超高水头水轮机工作时会受到较大的冲击力和水压力的影响，需要进行动态特性分析，保证水轮机在各种工况下的稳定工作。

总之，超高水头水电站冲击式水轮机的选型原理和设计需要全面考虑水头高度、水轮机工作原理、机械强度和水力性能，通过合理的选型和设计来满足超高水头水电站的要求，提高水能的利用效率。

这需要工程师对水轮机的结构、流场和动态特性有深入的了解，并采用现代设计方法和工具进行分析和优化。