← 返回古代工艺
水轮机
工业基石将水流动能转化为机械旋转动力
流体机械动力能源
进阶级：需要一定工程知识和组织能力，成功后可奠定产业基础。
适用时代
近代早期
难度
困难
风险等级
中
制作周期
数周
前置条件
转轮、导水机构、机壳、主轴、尾水管
原理
水轮机将水能转化为机械能。冲击式水轮机（如水斗式）利用高速水流冲击斗叶；反击式水轮机（如弗朗西斯、 Kaplan）利用水流通过转轮时压力和速度同时变化产生的反作用力。输出功率 P = ηρgQH。
原料与配比
| 原料 | 用量 | 说明 |
|---|---|---|
| 钢/青铜 | 1 个 | 转轮 |
| 铸铁/混凝土 | 1 个 | 机壳/蜗壳 |
| 钢 | 1 根 | 主轴 |
| 木材/金属 | 若干 | 导叶/喷嘴 |
| 石料/砖 | 若干 | 引水渠和尾水池 |
工具
- 车床
- 铸造设备
- 钻床
- 卡尺
- 水准仪
操作步骤
- 勘测水力资源：测量水头 H 和流量 Q，选择机型。
- 制转轮：冲击式做水斗并均布于轮盘；反击式制作扭曲叶片。
- 制机壳：反击式做蜗壳和导叶机构；冲击式做喷嘴和偏流器。
- 安装主轴：主轴穿过机壳，轴承密封，与转轮键连接。
- 引水系统：修建引水渠、压力前池或压力钢管，保证稳定供水。
- 尾水管：反击式需尾水管回收动能；冲击式需尾水渠。
- 调速装置：连接调速器，稳定转速。
- 试运行：缓慢开启导叶/喷嘴，监测转速、振动、轴承温度。
注意事项
- 水头高选冲击式，水头低流量大选反击式。
- 转轮动平衡要求高。
- 水下轴承密封是关键。
- 洪水季节需保护机组。
常见问题与解决方法
| 问题 | 原因 | 解决方法 |
|---|---|---|
| 出力不足 | 水头或流量不足 | 修引水渠，增水头 |
| 振动大 | 转轮不平衡或汽蚀 | 做平衡，降低安装高度 |
| 轴承过热 | 密封漏水或润滑差 | 修密封，加润滑 |
| 转速不稳 | 调速器失灵 | 调整调速机构 |
升级方向
- 混流式/轴流式：适应不同水头。
- 可调导叶：优化运行工况。
- 发电机连接：发电。
参考来源
- 水力机械
- 水电站
- 流体力学