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水力渦輪機是用于水壩和其他設施的水力發電的渦輪機。它們被安裝在大量水從高處落下的地方，例如瀑布或水壩，或者大量水以高速流動的地方，例如急流，以旋轉水輪機并將能量轉化為電能。
水力渦輪機分為沖擊式渦輪機和反擊式渦輪機，兩者的區別在于水落下時葉片旋轉的方式不同。沖擊式渦輪機的一個例子是佩爾頓式渦輪機，它利用下落、加速的水的動能來旋轉葉片。另一方面，反作用式渦輪機的例子包括弗朗西斯式渦輪機和螺旋槳式渦輪機，它們利用水的速度和壓力來旋轉葉片。
水輪機的類型和結構
早期的水輪機是利用落水的勢能帶動葉片轉動，而現代水輪機則是將水的勢能轉化為動能，利用高速水流沖擊葉片，使水輪機轉動。
水力渦輪機有兩種類型：沖擊式渦輪機和反擊式渦輪機，它們的葉片旋轉機制不同。沖擊式渦輪機的一個例子是佩爾頓式渦輪機，反作用式渦輪機的一個例子是弗朗西斯式渦輪機或螺旋槳式渦輪機。
水力渦輪機體積巨大，發電量巨大，因此即使效率發生 1% 的變化也會對產量產生重大影響。因此，需要根據電站規模、落水高度等條件，采用優化方法進行設計。
沖擊式渦輪機
沖擊式水輪機的一個典型例子是佩爾頓式水輪機。佩爾頓式水輪機是一種僅利用水速的水輪機，用于水頭大、水速高的發電廠。在佩爾頓式水輪機中，水管的末端有一個細長的噴嘴，水以巨大的力量噴射出來，沖擊稱為轉輪的渦輪葉片，從而使渦輪旋轉。
幾乎所有大型水頭發電廠都采用沖擊式水輪機，其中最大的是瑞士的Beudron發電廠，水頭約1900米。另一方面，佩爾頓式水輪機的最大效率低于其他方法。
反作用輪
弗朗西斯式渦輪機和螺旋槳式渦輪機是反作用式渦輪機的典型例子。弗朗西斯水輪機是一種利用水的速度和壓力來旋轉轉輪的水輪機。落下的水進入蝸殼，形成向內的旋轉流，經過調節流速的可移動導葉，與轉輪接觸，并使渦輪機旋轉。
日本約70%的水力發電站大壩均采用弗朗西斯式水輪機，其特點是能夠在10米至300米的水位范圍內使用。其中較大的一個電廠是北陸電力公司的有峰第一電廠，落差 430 米。
螺旋槳式渦輪機的基本原理與弗朗西斯式渦輪機相同，落水通過殼體和導流孔，然后接觸轉輪，從而引起渦輪機旋轉。但螺旋槳式水輪機的轉輪形狀與弗朗西斯式水輪機不同，其形狀類似輪船的螺旋槳。螺旋槳式渦輪機水頭較小，常用于流量較大的發電廠。
近年來，發電量較小的發電站（也稱為微型水電站）的數量不斷增加，它們采用的是反擊式水輪機等水頭小、能量小的發電裝置。微型水力發電利用自來水、下水道系統、農業用水等的水的流動，采用螺旋槳式渦輪機。
水力渦輪機和水輪
用于水力發電的水輪機與發電機相連，水輪機的旋轉帶動發電機旋轉，從而產生電能。因此，水力渦輪機也可以被視為一種渦輪機。
在水力發電中，渦輪機的轉速根據水量和水頭的變化而變化，轉速的波動會帶來電力輸出不穩定的風險。因此，必須減少這種水量變化所引起的速度和壓力波動的影響。實際應用中，采取向殼體渦中心注入空氣或水等措施。
