1. 水轮机水力设计原理
水力发电的基本原理是利用水位落差 ，配合水轮发电机产生电力，也就是利用水位能转为水轮的机械能，再以机械能推动发电机，而得到电力。科学家们以此水位落差的天然条件，有效的利用流力工程及机械物理等，精心搭配以达到最高的发电量，供人们使用廉价又无污染的电力。
而低位水通过吸收阳光进行水循环分布在地球各处，从而回复高位水源。水力发电机组，是将水的势能转换为电能的机械设备。
水力发电机组中的水轮发电机由水轮机驱动。发电机的转速决定输出交流电的频率，因此稳定转子的转速对保证频率的稳定至关重要。可以采取闭环控制的方式对水轮机转速进行控制，即采取发出的交流电的频率信号样本，将其反馈到控制水轮机导叶开合角度的控制系统中从而去控制水轮机的输出功率，以达到让发电机转速稳定的目的。
2. 水轮机工作原理图
水轮机调速器工作原理以机组负荷变化时转速偏差为依据，迅速自动调节导叶开度，以达到调整出力恢复转速n的目的。
调速系统必须具有对转速偏差的测量、放大、执行、反馈等机构，当中的执行机构主要是通过主接力器利用对压力油操纵导叶开度的改变。
3. 水轮机原理及水力设计
调速器本身以外的原因造成的，大体可归纳为：
(1)水力因素 由于引水系统水流的压力脉动或振动而导至水轮机的转速脉动。
(2)机械因素 主机本身摆动。
(3)电气因素 发电机转子和走子的间隙不均匀，电磁力不平衡，励磁系统不稳而使电压振荡，永磁机制造和安装质量不佳而导致飞摆电源信号的脉动。
由调速器本身原因造成的故障：
在处理这类问题之前，首先应当确定故障的属类，然后再进一步缩小分析和观察的范围，尽快找到故障的结所症在，以便对症下药，迅速排除。
在生产实践中遇到的问题往往很复杂，原因也很多。这就要求除认真掌握调速器的基本原理外，对各种故障的表现形式、检查方法及处理对策等，都应全面地了解
4. 水轮机水力设计原理图
(1)水工建筑物。一般俗称为大坝,它由挡水建筑物、引水建筑物、输水建筑物、泄水建筑物等组成,其任务是用来挡水形成落差,并向机组输水,然后将发电厂用过的水流排走。
(2)水电站厂房及厂房建筑物。它是固定和保护机电设备正常运行的主要建筑物。其任务是通过一系统的工程措施,将水流平稳地引入及引出水轮机,将各种必需的机电设备安装在恰当的位置,并创造良好的安装、运行及检修条件,以利于最大限度地提高工效和提高运行质量。
(3)发电系统。它是指水电站内生产电能的设备,并完成能量转换和传输的任务。按照这些设各在水电站生产传输电能过程中的作用划分,又可分为下述四大系统:①主机设各系统。由水轮机及相应的进出水设备组成。②辅助设备系统。包括水电站的油、水、气系统,主阀或快速闸门及其操作设备等。③电气一次系统。由发电机、发电机引出线、发电机电压配电装置、主变压器、厂用变压器、高低压电气设各及相应的各种母线、电力电缆等组成。
④电气二次系统。包括发电机同期装置、励磁系统、调速系统(电气部分)、保护系统、直流系统、监控系统、监测系统、自动及远动装置等。
5. 水轮机结构设计
发电机把原动机（水轮机）的机械能转变成电能，导线切割磁力线能产生感应电动势，将导线连成闭合回路，就有电流通过，同步发电机就是利用电磁感应原理将机械能转变为电能的。
导线放在空心圆桶铁心槽里，铁心时固定不动的，称为定子。磁力线是由磁极产生的，磁极时转动的，称为转子。定子和转子是发电机最基本的部分。
为了得到三相交流电，沿定子铁芯内圆每相隔120度分别放三相绕组A-X,B-Y,C-Z，转子上有励磁绕组（又称转子绕组）。通过电刷和滑环的滑动接触，将励磁系统产生的直流电引入转子励磁绕组，产生恒定的磁场。当转子被原动机拖动旋转时，定子绕组不断切割磁力线，就在其中感应出电动势。
6. 水轮机的原理构造
水轮机按工作原理可分为冲击式水轮机和反击式水轮机两大类。
冲击式水轮机的转轮受到水流的冲击而旋转，工作过程中水流的压力不变，主要是动能的转换；反击式水轮机的转轮在水中受到水流的反作用力而旋转，工作过程中水流的压力能和动能均有改变，但主要是压力能的转换。
冲击式水轮机按水流的流向可分为切击式(又称水斗式)和斜击式两类。
斜击式水轮机的结构与水斗式水轮机基本相同，只是射流方向有一个倾角，只用于小型机组。
反击式水轮机可分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式。
在混流式水轮机中，水流径向进入导水机构，轴向流出转轮；在轴流式水轮机中，水流径向进入导叶，轴向进入和流出转轮；在斜流式水轮机中，水流径向进入导叶而以倾斜于主轴某一角度的方向流进转轮，或以倾斜于主轴的方向流进导叶和转轮；在贯流式水轮机中，水流沿轴向流进导叶和转轮。
轴流式、贯流式和斜流式水轮机按其结构还可分为定桨式和转桨式。
定桨式的转轮叶片是固定的；转桨式的转轮叶片可以在运行中绕叶片轴转动，以适应水头和负荷的变化。
水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械。早在公元前100年前后，中国就出现了水轮机的雏形——水轮，用于提灌和驱动粮食加工器械。
现代水轮机则大多数安装在水电站内，用来驱动发电机发电。
在水电站中，上游水库中的水经引水管引向水轮机，推动水轮机转轮旋转，带动发电机发电。
作完功的水则通过尾水管道排向下游。
水头越高、流量越大，水轮机的输出功率也就越大。
7. 水轮机的原理
水轮泵是由同轴的水轮机和水泵所组成。水轮机部分有导水装置、转轮、主轴等主要部件。水泵部分有叶轮、泵壳、泵盖及进水滤栅等主要部件。水泵装在导水装置的上方，根据抽提扬程的不同，水泵叶轮可以是轴流式、混流式或离心式。
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1.水轮泵主要特点是：
(1)水轮机与水泵同轴，动力与抽水两部分结合成一体，因此无需传动设备和充水设备。
(2)水轮机与水泵的轴向力方向相反，大部分互相抵消，因此无需轴向力平衡装置。
(3)在水能资源丰富的山区丘陵地区，可利用简单工程取得足够的水头和流量。
8. 水轮机结构及工作原理
水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械。
1、冲击式水轮机
冲击式水轮机的转轮受到水流的冲击而旋转，工作过程中水流的压力不变，主要是动能的转换；
2、反击式水轮机
反击式水轮机的转轮在水中受到水流的反作用力而旋转，工作过程中水流的压力能和动能均有改变，但主要是压力能的转换。
水轮机主要用于蓄能发电站用。