水轮机是将水能转换为旋转机械能的动力设备。按照水流能量转换的特征，水轮机可分为冲击型水轮机和反击型水轮机两大类。

（一）反击型水轮机

反击型水轮机工作时，是把水流的绝大部分能量转换成压能，在转轮叶片前后形成压差，使转轮旋转，将水流的能量转换成转轮旋转的机械能。这种主要以水流压能进行工作的水轮机，称为反击型水轮机。反击型水轮机根据水流流经转轮叶片的方向不同，又分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式四种形式。

1.混流式水轮机

水流沿轴向进入转轮叶片，沿轴向流出，故称为混流式水轮机或轴向轴流式水轮机，如图6-1（a）所示。混流式水轮机适用水头范围为30～700m，单机容量自几十千瓦至几十万千瓦，是当前应用最广泛的一种水轮机。如三峡水电站单机容量为700MW。

2.轴流式水轮机

水流沿轴向流入转轮叶片，又沿轴向流出转轮叶片，故称为轴流式水轮机，如图6-1（b）所示。轴流式水轮机适用于低水头，应用也较多。轴流式水轮机根据转轮的结构特征，又分为轴流定桨式和轴流转桨式两种类型。

图6-1　反击型水轮机的形式

（a）混流式；（b）轴流式；（c）斜流式；（d）贯流式

轴流定桨式水轮机的转轮叶片是固定在转轮轮毂上的，不能转动，其特点是结构简单，容易制造。由于叶片是固定的，其工作性能较差。故多用于负荷变化较小的小型水电站。我国最大的轴流定桨式水轮机是红石水电站，单机容量50MW。

轴流转桨式水轮机的叶片相对轮毂是可以转动的，其装置角度可适应负荷变化自动调节，以保证水轮机高效率运行，但需要增加一套转动叶片的调节操作机构，与定桨式相比结构较复杂，价格较高，一般适用于负荷、流量和水位变化较大的大、中型水电站。我国单机容量最大的轴流转桨式水轮机安装在水口水电站，容量为200MW。

3.斜流式水轮机

水流进入和流出叶片时的方向均与水轮机主轴倾斜某一角度，故称为斜流式水轮机，如图6-1（c）所示。斜流式水轮机的叶片能自动调节，它在结构和特性方面，均介于混流式和轴流转桨式水轮机之间，兼有轴流转浆式运行效率高，混流式水轮机抗气蚀性能好、强度高的优点。

斜流式水轮机适用水头较宽，由于具有可逆性，可做成水泵—水轮机使用，广泛应用于抽水蓄能水电站，如岗南、密云水电站。因其结构复杂，很少用于小型水电站。

4.贯流式水轮机(www.daowen.com)

水流进、出水轮机叶片的方向均与轴向一致，直贯整个水轮机流道，故称为贯流式水轮机。贯流式水轮机按水轮机与发电机连接方式的不同，又分为全贯流式[图6-2（a）]和半贯流式[图6-2（b）、（c）、（d）]水轮机。半贯流式又分为灯泡式、轴伸式和竖井式等。由于贯流式水轮机是卧轴布置，所以流道形状简单，土建工程量小，施工方便。适用于较低的水头。现在应用较多的为灯泡贯流式水轮机，如湖南洪江水电站，单机容量为45MW。

图6-2　贯流式水轮机示意图

（a）全贯流式水轮机；（b）灯泡贯流式水轮机；（c）轴伸贯流式水轮机；（d）竖井贯流式水轮机1—水轮机转轮；2—发电机转子；3—发电机定子；4—皮带轮；5—竖井

（二）冲击型水轮机

冲击型水轮机是将具有一定位能的水流引入喷嘴将位能转换为动能，从喷嘴射出的高速水流冲击转轮叶片，使转轮旋转，将水流动能转换成转轮旋转的机械能。这种全部利用动能来工作的水轮机，称为冲击型水轮机。

冲击型水轮机按射流冲击转轮的方式不同可分为切击式（水斗式）、斜击式和双击式三种，如图6-3所示。

1.切击式水轮机

射流位于转轮的转动平面内，沿转轮圆周切线方向冲击叶片，称为切击式水轮机；由于叶片呈水斗形，故又称为水斗式水轮机，如图6-3（a）所示。水斗式水轮机适用于高水头，如以礼河三级、四级水电站。

2.斜击式水轮机

水流从喷嘴射出后，射流中心线与转轮旋转平面倾斜某一角度，故称为斜击式水轮机，如图6-3（b）所示。斜击式水轮机主要应用于小型水电站。

图6-3　冲击式水轮机类型

（a）切击式；（b）斜击式；（c）双击式

3.双击式水轮机

水流由喷嘴射到转轮一侧的轮叶上，由轮叶外缘流向转轮中心，而后水流穿过转轮内部空间再一次流到轮叶上，沿轮叶流向外缘，最后以很小的流速离开转轮，水流两次冲击转轮，故称双击式水轮机，如图6-3（c）所示。双击式水轮机主要应用于小型水电站。