水轮机工作水头

水轮机做功用的有效水头，为水轮机进口断面与出口断面之间的总水位差。用H表示，单位为m，又称净水头。水轮机工作水头等于水电站水头扣除从进水口到蜗壳进口前以及尾水管出口至下游的全部水头损失（见图），其计算公式为

式中，Z₁、Z₂分别为水轮机进口、出口断面在基准面以上的几何高度，m；γ为水的单位体积重力，N/m³；P₁、P₂分别为水轮机进口、出口断面的静压力，Pa；v₁、v₂分别为水轮机进口、出口断面的平均速度，m/s；α₁、α₂分别为水轮机进口、出口断面的流速不均匀系数；g为重力加速度，m/s²。

水轮机工作水头示意图

水轮机工作水头的特征值主要有：①水轮机最大水头，指水电站最大水头减去一台机组空载运行时引水系统所有水头损失后的工作水头。②水轮机最小水头，指水电站最小水头减去水轮机发出额定出力时引水系统所有水头损失后的工作水头。③水轮机加权平均水头，指在规定的运行条件下，考虑功率和工作历时的水轮机水头的加权平均值。④水轮机设计水头，是水轮机具有最高效率时的工作水头。⑤水轮机额定水头，指发电机发出额定功率时，水轮机所需的最小工作水头。⑥发电机发出最大功率的水头（静水头），指发电机发出设计允许的最大功率时，水轮机所需的最小水头。

水轮机工作水头是选择水轮机型号和参数的重要依据。选定的水轮机需满足最大水头对结构强度的要求，并要满足在各种水头范围内对水轮机效率、稳定性和抗空蚀等性能的要求，以保证水轮机安全、稳定和经济运行。

在国际电工委员会颁布的一系列标准中，对水轮机水头（H）已改用比能（E）表示，E＝H×g。比能，指单位质量流体所具有的机械能（包括位置比能E_z、压力比能E_p和速度比能E_v）的总和，单位为J/kg。