混流风机

弗朗西斯涡轮机可能是最广泛使用,因为他们的广泛的合适的正面,典型三到600米。在高扬程范围,必须大流量和输出;否则运动员合理的制造变得太小了。在低着头端,螺旋桨涡轮机通常更有效,除非输出功率也小。弗朗西斯涡轮机统治最高120年medium-head范围300米,有一个广泛的设计和尺寸。他们可以水平或垂直轴,后者用于机器的直径约两米以上。立轴机器通常比水平单位占用更少的空间,允许更大的下沉的跑步者用最少的深基坑,并使tip-mounted发电机更容易维护。水平轴的单位为更小的尺寸和更紧凑的允许更容易进入涡轮,虽然切除发电机维修随着规模的增加变得越来越困难。

最常见的混流式水轮机焊接,或铸钢,蜗壳。所有入口大门的套管水分布均匀;24枢轴盖茨或导叶片已经被使用。盖茨从完全关闭开放,取决于所需的功率输出。大多数是由一个共同的调节速度环和销连接在这样一个时尚会发生如果没有损害碎片块的一个段落。调整环是由一个或两个油压伺服马达旋转控制的速度州长。

缓慢,高功率单元有一个近径向设置的叶片,在快速、小功率单元的弯曲叶片达到径向进近轴向出口。一旦整个叶片尺寸(进口和出口直径和叶片高度)已经定义,光滑的叶片设计条目的水流在进口和最低水漩涡在出口处。叶片的数量可以改变从7 - 19所示。跑步者为低水头单位通常由低碳钢,有时不锈钢保护添加位置受空化(见下文)。所有不锈钢建筑更常用的高。大型单位现场焊接在一起,用一个适当的组合各种预制钢部分提供精心塑造,完成水通道。弗朗西斯涡轮机允许非常大,高输出单元。的大古力水坝水力发电植物上的哥伦比亚河在华盛顿州的最大杀手美国,设备能产生716000千瓦的头93米。的伊泰普植物上的巴拉那河河巴西和巴拉圭之间有18个弗朗西斯涡轮机能产生740000千瓦每头在旋转时略高于118.4和126.7米每分钟90转(rpm)。

的混流式涡轮机Deriaz类型使用旋转,叶片变距运动员允许改善效率在部分负荷中型机器。Deriaz设计高等头也被证明是有用的对于一些抽水蓄能应用程序(见下文)。它有较低的优势失控(突然失去负载)速度比转桨式水轮机,导致发电机显著节省成本。很少Deriaz涡轮机,然而,实际上已经建立。第一个不可逆Deriaz涡轮机,能产生22750千瓦的头55米,安装在一个地下车站Culligran,苏格兰人。在1958年,。

输出和速度控制

如果减少发电机上的负载,涡轮机往往会加快,除非流量可以相应地减少。同样,增加负荷将导致涡轮减速可以承认,除非更多的水。由于发电机的速度必须高度的精度保持不变,这就导致复杂的控制。这些必须考虑金属的大质量和惯量和流水,包括水管里的水流入(或压力),这将是影响小门的任何改变设置。如果进气管道很长,小门的关门时间必须足够缓慢,以保持压力增加引起的降低流速在可接受的范围之内。如果关闭或者打开速度太慢,控制可能会导致不稳定。协助监管长管道,a调压室通常是连接到管道尽可能靠近涡轮。这使得部分线的水进入调压室当wicket盖茨正在迅速关闭或打开。中型反应涡轮机也可能提供一些水可以减压阀门绕过自动的州长开始关闭涡轮机。在某些应用程序中,安全阀和钱伯斯已经使用。

空化

根据伯努利定律由瑞士数学家丹尼尔·伯努利(派生),随着水的流速增加在任意高度,压力将会下降。有个危险是,在反动式汽轮机的高速路段,特别是在出口附近,压力可以成为如此之低,水闪到小蒸汽泡沫,然后突然崩溃。这种所谓的空化导致侵蚀斑以及振动必须避免的精心塑造的叶片通道和出口通道或引流管。