涡轮是一种旋转设备，旨在从流体中去除能量。对于给定流速，涡轮会去除一定量的流体能量水头。

在水电站中，涡轮将流动的水的动能转化为机械（旋转）能。每个涡轮与发电机机械耦合，发电机将旋转能转化为电能。每个发电机的输出终端将电力传输到配电网。在恒稳态下，涡轮发电机系统产生的电力等于发电机上的电网负荷。

下图是水力发电站的综合示意图。水库（通常高架）提供低压隧洞和压力管道。当水接近涡轮时，水在越来越高的压力（以及在直径减小时，在越来越高的速度）下流过压力管道。涡轮的大部分旋转能驱动发电机产生电能。水从涡轮通过尾水管和尾水渠流出，流入下游水库。调压井可连接至压力管道和/或尾水渠，以限制瞬时压力的大小，尤其是当上游管道/压力管道的长度或（极少情况下）尾水沟相对较长时。

水轮机和压力管道通常在恒稳态高压下运行。快速变化（如电负荷拒绝、负荷接受或其他紧急操作）可能导致非常高的瞬时压力，这可损坏压力管道或设备。例如，在负荷拒绝期间，导叶必须关闭足够快，才能控制转速的快速上升，同时将压力管道和尾水渠中的压力变化保持在既定容差范围内。使用 Hammer，设计者可以验证管道和流量控制设备是否可能承受在紧急情况下可能发生的瞬时压力。

由于配电网中电力需求的逐渐变化，电力负荷随时间变化。根据涡轮类型，使用不同的阀门来控制流量并匹配电气负荷。涡轮可以分为两大类：a) 冲击式涡轮，和 b) 反作用式涡轮。