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在水泵水輪機設計和選擇時，主要考慮三個方面的力特性，即軸向水推力、徑向水推力、導葉水力矩。
1. 軸向水推力
軸向水推力主要由轉輪外側高壓面和低壓面上存在的水壓差所引起，除機組本身重量之外，影響軸向水推力的主要因素有：
（1）轉輪外緣和迷宮環(huán)上間隙大小、頂蓋與轉輪之間以及轉輪與下環(huán)之間的間隙與形狀。
（2）機組運行時，機組運行工況不同，轉輪兩側水壓力分布發(fā)生變化，引起軸向水推力也發(fā)生變化。
（3）轉輪平衡孔的位置與布置等。
為了減小水泵水輪機在穩(wěn)定工況及過渡過程中的軸向水推力，除了仔細研究計算各部件的間隙與布置位置外，還應在轉輪上設置機組平壓管。一般情況下，機組只設置外均壓管，有些公司在機組結構設計中采用了兩套均壓管，外均壓管將轉輪上冠外緣與轉輪下環(huán)的空腔相連，內均壓管將轉輪上冠的內圈與尾水管的上部相連，外均壓管可以在不增加漏損的情況下顯著降低水推力，而內均壓管上設置調節(jié)閥以調節(jié)水推力的小及主軸密封前的壓力。
2.徑向水推力
由于轉輪周圍的水壓脈動、轉輪止漏環(huán)間隙中的流量變化和作用在葉片上不均勻作用力等會導致產生徑向水推力。水泵運行時，由于渦殼中壓力分布比水輪機工況更加不均勻，而產生較大的向水推力，此徑向水推力隨運行工況而改變，且有一定的隨機性。試驗表明，在水輪機運行工況中，水輪機空載和甩負荷過程中產生的徑向力最大，水泵工況運行時機組壓水啟動過程和水泵斷電工況徑向力最大。
3.導葉水力矩
導葉水力矩直接影響水泵水輪機的結構設計和操作控制系統(tǒng)的設計，其變化規(guī)律對機組的穩(wěn)定性有一定影響。
常規(guī)機組的導葉設計，除要求滿足水流條件外，還要求作用在導葉上的力矩最小和具有自關閉趨勢。水泵水輪機是雙向的，它要求水輪機和水泵兩種工況下，導葉的設計都能滿足這些要求，且盡量使用兩種工況下的最大力矩相接近。模型驗收時，應根據這些要求來檢查導葉力矩試驗曲線。
常規(guī)機導葉矩的自關閉趨勢范圍較大，水泵水輪機兩種工況下的導葉自關閉趨勢范圍都比較小，隨著導葉開度的增加，逐漸由自關閉趨勢變?yōu)樽蚤_啟趨勢。
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