按水流流经的路径，反击式水轮机的主要部件有引水部件、导水部件、工作部件和泄水部件。为保证水轮机正常运行和功率输出，还有其他部件如主轴、轴承、顶盖和止漏装置等。

（一）工作部件

工作部件就是转轮，它是水轮机的核心，水能是通过转轮转变为机械能的。水轮机的形式就是由转轮的形式决定的。转轮的结构和形状决定着水轮机的性能，而且转轮的形式和尺寸又决定着其他三个过流部件的形式和尺寸。可见，转轮是水轮机的最重要部件。

1.混流式水轮机的转轮

混流式水轮机的转轮由上冠、下环和叶片组成，如图6-6所示。叶片是转轮的核心，其上端与上冠相接，下端与下环连成一整体。叶片呈扭曲状，断面形状为翼型，叶片数目一般为12～20片。现代的水轮机有的还布置短叶片。叶片的形状和数目直接影响水轮机的性能。

上冠的外形与圆锥体相似，其作用是支承叶片并与下环形成过流通道。

上冠上端通过上冠法兰与水轮机主轴相连，下端装有泄水锥。泄水锥的作用是引导由叶片出来的水流顺利地变成轴向，避免水流旋转和相互撞击所造成的水力损失。

下环位于转轮叶片的下端，将叶片下端连接在一起，增加转轮的强度和刚度。

为减少漏水，转轮与固定部件之间设有止漏装置。为减少作用于转轮上面的轴向水压力，上冠上还设有减压孔，将漏到端面的水经减压孔排至尾水管。

图6-6　混流式水轮机转轮的形状

（a）ns≈70～130；（b）ns≈200～300；（c）ns≈300～600 1—上冠；2—下环；3—叶片

图6-7　混流式水轮机转轮剖面图

（a）适用于低水头；（b）适用于中水头；（c）适用于高水头

混流式水轮机转轮由于应用水头不同，其形状亦不同，如图6-7所示。转轮进口直径D 1大于出口直径D 2时，一般应用于高水头；转轮进口直径D 1近似等于出口直径D 2时，通常应用于中水头；转轮进口直径D 1小于出口直径D 2时，应用于中、低水头。

2.轴流式水轮机的转轮

轴流式水轮机的转轮由轮毂、轮叶和泄水锥组成，如图6-8所示。轮叶数目一般为3～8片，数目越多应用水头越高。轴流式水轮机由于结构不同，其转轮又分为转桨式和定桨式两种。

轴流定桨式水轮机轮叶固定在轮毂上（焊接在轮毂或与轮毂整体铸造），工作过程中，叶片装置角不能改变，叶片形状为扭曲面，轮叶厚度从边到根逐渐加厚。

轴流转桨式水轮机转轮的叶片可绕自身轴转动，因此，轴流转桨式水轮机转轮除了轮毂、轮叶、泄水锥外，还包括叶片操作机构和叶片密封。

轮毂主要用来安装叶片和布置操作机构。其上部一般兼作转轮接力器缸，并通过上平面的法兰与主轴连接，下平面连接泄水锥。

叶片是转换能量的主要部件，安装在轮毂上。一方面与轮毂一起做旋转运动；另一方面又可绕自身轴相对于轮毂转动。

图6-8　轴流式水轮机转轮

（a）转桨式；（b）定桨式1—轮毂；2—叶片；3—泄水锥

图6-9　叶片操作机构示意图

1—叶片；2—枢轴；3、4—轴承；5—转臂；6—连杆；7—操作架；8—活塞；9—操作轴

叶片操作机构安装在轮毂内，用来改变叶片的转角使之与导叶开度相适应，从而保证水轮机效率在变工况时变化不大。图6-9为叶片操作机构示意图。它由转轮接力器、操作轴、操作架、连杆、转臂等组成。其工作过程为：当压力油进入活塞8的上腔时，推动活塞下移，带动操作轴9使操作架下移，与操作架相连的连杆6拉动转臂5向下转动，枢轴2在轴承4内顺时针转动，从而使叶片1的转角加大。当压力油进入活塞8的下腔时，叶片转角将减小。

叶片密封装置安装在叶片与轮毂的接合部，其作用是：一方面防止轮毂内的压力油经叶片与轮毂间的间隙处漏出轮毂进入流道内；另一方面防止转轮流道内的压力水经上述间隙渗入转轮体内。

斜流式水轮机的转轮与轴流转桨式水轮机基本相同。不同的是斜流式水轮机叶片数目较多（8～15片），叶片转动轴线与水轮机轴线成锐角相交。

贯流式水轮机的转轮与轴流式水轮机相同，也分为定桨和转桨两种。

（二）引水部件

引水部件是水流进入水轮机的第一个过流部件，它包括座环和引水室。

1.引水室

引水室的作用是将水流均匀、平顺、轴对称地引向水轮机的导水部件，并且进入导叶前形成一定的环量。

引水室分开敞式与封闭式两类。开敞式进水室适用于小型水电站。封闭式引水室常见的有压力槽式、罐式、蜗壳式三种。

蜗壳式引水室的平面外形像蜗牛壳，如图6-10所示，故简称为蜗壳。蜗壳断面从进口到尾端逐渐减小，能使水流在进入导水部件前形成一定的环流，且沿圆周均匀轴对称地进入导水部件，水力损失小，且蜗壳结构紧凑，可减小厂房尺寸，降低土建投资，因此被广泛应用。

图6-10　水轮机蜗壳(www.daowen.com)

蜗壳式引水室为了适应不同的水头，又分为混凝土蜗壳和金属蜗壳两种。混凝土蜗壳适用于低水头，一般应用在轴流式水轮机中；金属蜗壳适用于中高水头，一般应用在混流式水轮机中。金属蜗壳的断面为圆形和椭圆形，混凝土蜗壳为多边形，一般采用Γ形或T形。

蜗壳的主要参数是包角。所谓包角是指从蜗壳末端算起到蜗壳进口断面之间的夹角，用φ表示。金属蜗壳的包角为345°～360°，混凝土蜗壳的包角为180°～225°。

2.座环

座环是用来连接蜗壳的重要部件，它位于蜗壳和导水部件之间，蜗壳的断面内侧留有开口与座环相连，蜗壳引入的水流先经开口进入座环再进入导水部件。座环由上环、下环和固定导叶组成，如图6-11所示。为了减少水力损失，座环的固定导叶断面为翼型。

（三）导水部件

导水部件一般称为导水机构，它位于引水部件和工作部件之间，其主要作用是根据机组负荷变化来调节进入水轮机转轮的流量，使水轮机输出功率与外界负荷相平衡，并形成转轮所需的环量。

导水机构按水流流经导叶的方向不同可分为径向式、轴向式和斜向式三种形式；按全关时所形成的形状可分为圆柱式、圆锥式和圆盘式三种形式。

径向式或称圆柱式导水机构主要应用于混流式和轴流式水轮机；轴向式或称圆盘式导水机构主要应用于贯流式水轮机；斜向式或称圆锥式导水机构应用于某些贯流式或斜流式水轮机。

导水部件由导叶和转动机构组成，如图6-12所示。

图6-11　水轮机座环

1—上环；2—下环；3—固定导叶

图6-12　导水机构结构

1—底环；2—下轴套；3—导叶；4—密封压板；5—密封；6—中轴套；7—导叶套筒；8—顶盖；9—上轴套；10—止推压板；11—导叶臂；12—连接板；13—端盖；14—调节螺钉；15—分半键；16—剪断销；17—销套；18—叉头销；19—叉头；20—连杆；21—止推块；22—导向块；23—控制环；24—推拉杆；25—限制块

图6-13　导叶

导叶是导水机构的主要组成部分，它包括导叶体和导叶轴两部分。导叶体的断面为翼型，头部厚，尾部薄，如图6-13所示。

导水机构的工作原理，如图6-14所示。由调速器控制的接力器，根据机组负荷的大小使控制环向开或关方向转动，通过连杆和转臂使导叶开大或关小，达到调节流量的目的。停机时，控制环带动导叶全部关闭，导叶首尾相接，形成一个封闭的“圆筒”，将水流截断。当机组发生故障而紧急停机时，导叶一般在5～10s迅速关闭。

图6-14　导水机构工作原理图

1—导叶；2—导叶臂；3—连杆；4—控制环；5—接力器

图6-15　直尾水管

（a）直锥形；（b）喇叭形

（四）泄水部件

尾水管是反击型水轮机的泄水部件，位于水轮机的下面。尾水管的主要作用是：

（1）尾水管是水轮机的泄水部件，将通过水轮机的水流泄向下游。

（2）当水轮机装置在下游水位以上时，能利用转轮出口与下游水位之间的势能。

（3）利用转轮出口部分动能。

尾水管按外形可分为直尾水管和弯尾水管两种。

直尾水管又分为直锥形和喇叭形两种，如图6-15所示。直尾水管主要应用于小型水轮机和贯流水轮机中。

弯尾水管又分为弯管式和肘管式两种，弯管式尾水管由弯管和直锥管两部分组成，如图6-16所示，主要用于卧式水轮机。

弯肘形尾水管由直锥段、肘管段和扩散段三部分组成，如图6-17所示，主要应用于大、中型水轮机中。

图6-16　弯管式尾水管

图6-17　弯肘形尾水管

1—圆锥面；2—斜圆锥圆；3—水平圆柱面；4—垂直圆柱面；5—斜平面；6—垂直面；7—圆环面；8—扩散面