4.1 长短X形叶片转轮
宝兴水电站水轮机选用GE公司的高水头混流式F形转轮。该转轮具有长、短X形叶片，在高水头混流式转轮方面居世界领先地位。
一般来说，均匀的压力分布是水轮机有较高能量指标和较好稳定性的基本前提。转轮叶片压力分布的均匀性对水轮机的稳定性有很大影响。与常规混流式转轮相比，X形叶片转轮叶片与上冠和下环的交线较普通叶型长，扭曲程度也较普通叶型大，叶片出口边不在同一轴面内。流场分析表明，这种大扭曲长叶片的叶型可使水流在叶道内的速度和压力分布更均匀，X形叶片转轮均匀的流态和压力分布大大减少了涡流和磨损问题，通过其扭曲的出水边可以减少尾水管中心涡带，改善尾水管内的压力脉动状型化和运行的稳定性。转轮能在较宽的水头和流量范围内运行而不会产生进口涡流和空蚀。
X形叶片转轮具有下列特点：
（1）X形叶片转轮对工况的变化有很好的适应性，转轮的平均效率高。
（2）X形叶片转轮能更好地防止叶片进口边背面的脱流和空化，对小导叶开度有利，尤其是转轮靠下环区。
（3）在综合特性曲线上，X形叶片的进口背面空化线离最优区更远一些，也就是说，转轮进口背面的无空化区更大。
（4）X形叶片转轮能更好地防止叶片进口边背面尤其是下环区叶片背面脱流产生的流道旋涡，这对改善小导叶开度下的水力稳定性有利。
目前，国内外已经投运的高水头混流式水轮机中，具有优良的稳定性和抗空蚀性能以及较宽的高效率区的长短叶片转轮得到了越来越广泛的应用。长短叶片的转轮除了较佳的水力性能外，特别是在部分负荷或过负荷的条件下运行时，具有的高抗泥沙磨损性能。云南的鲁布革电站就是最好的例证，宝兴水电站水轮机转轮模型与鲁布革水电站水轮机的相同，鲁布革水电站经过十多年运行后解体检查，转轮未出现明显空蚀或泥沙磨损现象，光洁如新，未经任何处理继续投入使用。
叶栅理论、CFD分析计算和模型试验结果都表明：长、短叶片转轮，由于加大了进口区域的叶栅稠密度，使叶道进口段节距变狭窄，提高了水流的均匀度，同时，叶片的脱流空化也比较容易被相邻叶片的工作面削弱，因此，可以降低脱流空化的强度和危害，有利于水轮机的稳定运行。
由于高水头混流式水轮机的叶片较长，转轮叶片的进口和出口的半径相差较大，造成叶片进口比出口处宽得多。叶片之间的水流分布不均匀。例如在部分负荷运行时，可能出现叶片正面的某些部位水流流速为零或为负的情况。特别是当水流流速为负时，由于在叶片正面出现负向流动而产生涡流区。涡流区的产生不仅会大大降低水轮机效率，而且还是造成水轮机振动的主要根源之一。为了使叶片进口宽度变窄而同时保证出口宽度不变，最简单也是最好的办法就是在两叶片的进口处加一短叶片，这样可使水流流速分布更均匀，有利于获得更为均匀的水流和更好的压力脉动性能，尤其是远离最优点的工况。所谓短叶片，简单地说就是在两个长叶片中间加一短叶片，短叶片的长度约为长叶片的2/3，并且短叶片出水边在流道中不是对称布置，而是略靠近长叶片背面。
短叶片出水边的位置略靠近长叶片背面布置是为了迫使短叶片出水边正面水流增加，并使出水边的正、背面流速趋于相等，否则其正、背面的速度差将会产生不必要的水力损失。
增加短叶片后增加了转轮进口处的拥挤，使转轮的过流量受到影响。为了消除此影响，可减少叶片数或减薄叶片的厚度，如把原具有17只叶片的转轮设计为15只长叶片和15只短叶片的转轮。这样，短叶片使得转轮进口部分的流态得到良好的控制，同时在拥挤的转轮出口让出更多的空间以利于叶片的焊接。
在典型的高水头混流式水轮机中，转轮出口处的相对水流速度比进口处的大得多。由于转轮内的摩擦损失与水流的速度平方成正比，所以转轮内部摩擦损失的绝大部分发生在叶片出口处，但长短叶片转轮在该区域内没有短叶片。实际上长短叶片转轮在该区域的叶片面积要比传统叶片转轮在该区域的叶片面积小。所以，虽然长短叶片转轮叶片总面积的增加引起摩擦损失的增加，但不会对长短叶片转轮的最高效率产生负面影响。另外，通过一些试验发现：长、短叶片转轮的飞逸转速也比常规叶片转轮低，这有利于机组的安全稳定运行。
目前，典型的长短叶片高水头混流式转轮共有30只叶片，其中有15只长叶片和15只短叶片，而传统的转轮一般是17只叶片。长短叶片转轮设计具有以下优点：
（1）转轮高效率区宽广，运行范围大都处在高效率区。
（2）水力条件好，转轮叶栅密度增加，避免了二次回流的产生，压力脉动小，振动和噪音小，运行稳定性好。
（3）叶片受压面积增加，单位面积负荷减轻，叶片正背面压差减小，改善了转轮的空化性能，叶片抗磨蚀性能提高，转轮的检修周期延长。
（4）部分负荷时效率高，加权平均效率高。
（5）叶片较薄，简化了厚度变化，便于采用钢板模压。有利于提高叶片制造质量，确保原型水轮机的性能。
另外，长短叶片转轮因其叶片数量较多，组焊时比较困难，并且分半比非长短叶片转轮困难得多。一般来说，高水头长短叶片采用等厚不锈钢板加工后热压成型，然后利用五轴联动数控机床加工，这样可以保证经数控加工给出的几何形状和设计者定义的完全相同，同时使转轮装配和焊接更方便、更精确。