“西電東送”是21世紀四大工程之一，而西部水力發電是“西電東送”的唯一源泉、可持續源泉與不竭源泉，探討水力發電的主要設備水輪機有十分重大意義。

50多年來，我國水輪機從無到有、從小到大，凝聚著水輪機研制者的畢生心血。但有些已認識的問題，由于各種條件的限制，沒有采取必要措施，現探討如下：

1、 研發斜流式轉槳機

目前我國水電廠（站）以混流式水輪機應用最多，軸流式水輪機次之。據文獻[1]統計國內134座大中型水電站479臺水輪機，其中混流式92站318臺，軸流式35站129臺（內含定槳式1站4臺），斜流式轉槳機僅3站6臺；湖南省單機容量500kw以上的水電廠（站）有235站[2]（4站設備不明），其中裝置混流式水輪機有138站，裝置軸流式水輪機有59站（小水電定漿機多），還有其它機型，無斜流式轉槳機。

眾所周知，混流式水輪機應用水頭較高，但葉片固定，負荷變化較大時，效率顯著下降；而軸流式轉槳機盡管能適應水頭與負荷變化，高效率區寬，但空蝕系數較大，且懸臂的槳葉強度有限，故應用水頭一般在60米以下。因此，研究一種既能應用于較高水頭又能適應負荷變化的新型水輪機，便是上個世紀下半葉世界各國一項重要任務。應運而生的是斜流式轉槳機，它不同于混流式過渡到軸流式的中間產物。前蘇聯捷雅水電站的斜流式轉槳機標稱直徑6米，水頭變化范圍74.5--97.3米，單機功率達220MW，它的蝸殼、座環、導水機構仍屬于徑向式，水流流線從蝸殼經座環、導水葉、漿葉到尾水管直錐段總轉角仍達90度，但不急轉，即轉彎半徑相對增大，因而水力效率得到提高。而可以研發一種更純粹的斜流式轉槳機，它的蝸殼、座環、導水機構及轉輪都屬于斜向式，前三者都傾斜布置[3]，自蝸殼經座環、導水葉、槳葉至尾水管的過流通道更加平暢，即水流流線轉彎半徑更加增大，可以肯定水輪機水力效率更進一步提高。另外這種機組的平面尺寸相對較小，它的空蝕系數也較軸流機小，它的水頭應用范圍20 ----200米，正適合我國可開發水電點常見的水頭，在我國應用有廣闊的前景。1970年哈爾濱電機廠為云南毛家村水電站生產了一臺8000kw的斜流式轉槳機，雖然采用徑向式蝸殼、座環、導水機構，但仍不失一次有益嘗試，人們發現、認識了它的優點，但由于斜流式轉輪槳葉及更純粹的斜流式轉槳機之斜向式導水機構導葉的操動是一個空間運動，而非一個平面運動，被認為“結構復雜”，“制造工藝要求高”而沒有成系列地生產?，F在隨著技術進步，我國水輪機制造、安裝水平都已今非昔比，積極研發具有性能優勢的斜流式轉槳機，優化各大水電基地尤其是西部大、巨型水力發電廠的能量指標，應該提上議事日程。

2、 我國水輪機的出力公式

我國水輪機教科書及設計手冊都千篇一律地把水輪機出力公式記為N=9.81QHE (kw),無疑式中9.81是重力加速度取值，它源于前蘇聯水能權威古賓教授著作《水力發電站》，此書1949年在中國翻譯發行，1981年又再版?！?.81”正是俄羅斯山區的重力加速度取值，與俄羅斯國情相符。而我國北京g值為9.8，長江三峽為9.7935，同時考慮緯度與海拔高程的影響，估計大西南水電基地的重力加速度值只有9.79左右，與9.81差約0.2%，這對小水電是可忽略的，但對于大型及巨型水電廠就不容忽視了，例如溪落渡裝機12500MW，其0.2%就是25MW，竟是一座中型水電站的出力，故在水輪機選型計算中應考慮站址處重力加速度值變化（尤其是大、巨型水電廠），水輪機出力公式為：N=gQHE (kw)。J.J.圖馬研究員曾給出g值的算法（公式略去）。

式中 N-----水輪機出力（千瓦）；g-----水電廠處重力加速度值；Q-----水輪機過機流量（立方米/秒）；E-----水輪機效率

3、變“尾水洞”為“管”“洞”結合

我國立式反擊型水輪機泄水部件多采用4H與4C型標準尾水管，與其說是尾水管，倒不如說是“尾水洞”，因為它系鋼筋混凝土澆鑄而成，與大地結合緊密，只不過其直錐段用鋼板襯護，H大于200米時，彎時段也用鋼板襯護，一旦形成就不能移動與搬移了，我們能看到的只是一個“洞”而已。若轉輪需要檢修，就只好把轉動部分撐起，從發電機頂部元件、卡環、推力頭、上機架、轉子、下機架自上而下按次序拆卸，而后在過水流道已排干積水時卸開水輪機頂蓋，才能吊出轉輪。如果發電機零部件毫無問題，這個檢修轉輪的程序就太勞神費力了。若對尾水管直錐段管壁加厚，四周預留空間，彎肘段及水平擴散段仍采用鋼筋混凝土澆搗。同時加厚的直錐段分瓣制造，螺栓把合成整體，并與底環及肘管里襯螺栓連接，即所謂“管”“洞”結合。當僅對轉輪檢修時，只需關閉進、尾水管閘門，并排干過水流道積水，卸下尾水管直錐段，再卸下轉輪，由預留的檢修廊道送入檢修場。這對于加快水輪機檢修進程有較大意義，并且此時不需同步檢修的發電機可作調相運行。

4、水輪機附屬裝置的改進

4.1 緊急真空破壞閥 其作用是甩負荷時減小下游尾水返沖力和抬機高度，有強迫式與自吸式兩種，但前者入氣口在支持蓋四周，進入轉輪室后屬于壓力較高區，不易進氣；后者動作時真空度已達一定數值，屬“亡羊補牢”之法，兩段關閉法也只能解決輕微抬機，故應采用自動閥門控制壓縮空氣在甩負荷時不延時立即補入，使補氣量約等于由于導水葉關閉造成的水流量減少值，詳見文獻[4]。

4.2 十字架補氣與短管補氣 它們的作用是防止尾水管壓力脈動與空脈氣蝕，但要盡量減少補氣管對轉輪出水的阻礙，為此，宜把補氣管的橫斷面由圓形改為扁狀，扁面與軸面流向相切，這樣對水流軸向流動阻礙很小，而對尾水管水流旋轉運動阻礙很大，將更有效地起著破壞渦帶的作用。