什么是水輪機(jī)用于水力發(fā)電？

水力發(fā)電用水輪機(jī)是用于水壩等水力發(fā)電的水輪。通過(guò)安裝在瀑布、水壩等高處落下大量水的地方，或者急流等水流高速流動(dòng)的地方，使水輪旋轉(zhuǎn)，將能量轉(zhuǎn)化為電能。

用于水力發(fā)電的水輪機(jī)分為脈沖式水輪機(jī)和反動(dòng)式水輪機(jī)，兩者的區(qū)別在于葉片通過(guò)落水而旋轉(zhuǎn)的方式。脈沖式水輪機(jī)的一個(gè)例子是沖擊式水輪機(jī)，它利用下落和加速的水的速度能來(lái)旋轉(zhuǎn)葉片。另一方面，反動(dòng)式渦輪機(jī)的例子包括混流式渦輪機(jī)和螺旋槳式渦輪機(jī)，它們利用水的速度和壓力來(lái)旋轉(zhuǎn)葉片。

水力發(fā)電水輪機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)

以前，水輪機(jī)利用落水的勢(shì)能來(lái)旋轉(zhuǎn)葉片，但新型水輪機(jī)將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為速度能，并通過(guò)將高速水施加到葉片上來(lái)旋轉(zhuǎn)水輪。

用于水力發(fā)電的水輪機(jī)有兩種類型：脈沖式水輪機(jī)和反動(dòng)式水輪機(jī)，它們具有不同的旋轉(zhuǎn)葉片機(jī)構(gòu)。沖擊式渦輪機(jī)的示例包括沖擊式渦輪機(jī)，反動(dòng)式渦輪機(jī)的示例包括混流式渦輪機(jī)和螺旋槳式渦輪機(jī)。

用于水力發(fā)電的水輪機(jī)體積極其龐大，發(fā)電量很大，因此即使效率變化1%，對(duì)產(chǎn)量的影響也很大。因此，需要根據(jù)電廠規(guī)模、落水高度等條件，采用優(yōu)化方法進(jìn)行電廠設(shè)計(jì)。

脈沖水輪

沖擊式水輪機(jī)的典型例子是沖擊式水輪機(jī)。沖擊式水輪機(jī)是一種僅利用水速的水輪機(jī)，用于大水頭、高水速的發(fā)電廠。沖擊式水輪機(jī)利用流水管末端的細(xì)噴嘴，以強(qiáng)大的力量噴出水，撞擊水輪的葉片（轉(zhuǎn)輪），從而使水輪旋轉(zhuǎn)。

幾乎所有高水頭發(fā)電廠均采用沖擊式水輪機(jī)，其中最大的是瑞士布德隆電站，水頭約為1900米。另一方面，沖擊式水輪機(jī)的最大效率低于其他方法。

反應(yīng)水輪

反應(yīng)式水輪機(jī)的典型例子包括混流式水輪機(jī)和螺旋槳式水輪機(jī)。混流式水輪機(jī)是一種利用水速和壓力來(lái)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪的水輪機(jī)。落下的水進(jìn)入蝸殼，形成旋流向內(nèi)流，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)流量的活動(dòng)葉片（導(dǎo)流），接觸轉(zhuǎn)輪，使水輪旋轉(zhuǎn)。

混流式水輪機(jī)約占日本水力發(fā)電大壩的70%， 在于用途廣泛，水頭范圍從10米到300米。一個(gè)大型的例子是北陸電力公司的有峰第一發(fā)電廠，其水頭高達(dá)430米。

螺旋槳式水輪機(jī)的基本原理與混流式水輪機(jī)相同，落下的水經(jīng)過(guò)殼體和導(dǎo)流燃燒器，然后接觸轉(zhuǎn)輪，引起水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)。但螺旋槳式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪形狀與混流式水輪機(jī)不同，形狀像船舶的螺旋槳。螺旋槳水輪機(jī)的水頭相對(duì)較小，常用于大流量的發(fā)電廠。

近年來(lái)，小功率輸出的發(fā)電廠（又稱微水力發(fā)電）增多，并采用小水頭、低能耗的反應(yīng)式水輪機(jī)等發(fā)電機(jī)制。例如，微水力發(fā)電利用自來(lái)水、污水、農(nóng)業(yè)用水等水流，采用螺旋槳式水輪機(jī)。

用于水力發(fā)電的水輪和渦輪機(jī)

水力發(fā)電的水輪與發(fā)電機(jī)相連，水輪的旋轉(zhuǎn)也帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生電力。因此，用于水力發(fā)電的水輪也可以被認(rèn)為是渦輪機(jī)的一種。

在水力發(fā)電中，水輪的轉(zhuǎn)速根據(jù)水量和水頭而變化，并且存在由于轉(zhuǎn)速波動(dòng)而導(dǎo)致電力輸出不穩(wěn)定的風(fēng)險(xiǎn)。因此，有必要減少水量變化引起的速度和壓力波動(dòng)的影響。實(shí)際上，采取了諸如將空氣或水引入殼體內(nèi)的渦流中心等對(duì)策。