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发电机叶片工艺介绍

2012-07-13 17:33
苏子言岁月
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  近日,记者受邀参观了“2009中国新能源产业博览会———水力发电技术及设备展”,在一个展台前,记者被一台水轮机模型体现出来的美所吸引。通过和在场工程师的交谈,我们了解了许多关于水轮发电机的知识。对大多数读者来说,“水力发电”这个词组实在是非常普通和熟悉的。然而,在这个简单的词组背后,在我们随手打开台灯、电视、电脑主机的动作背后,竟存在这么多有趣而神奇的故事。

  我是水轮发电机组上的一枚叶片,很快就会被派驻拥有世界上单机容量最大的水轮发电机组———向家坝水电站工作。随着引水钢管的闸门打开,湍急的水流进入发电机组的涡壳,通过固定导叶和活动导叶产生的环量,推动着我旋转,从而带动发电机的“转子”转动并切割磁力线,产生强劲的电流。

  诞生不久,我就开始审视和感受自己的身体。我发现自己身上满是绝妙的曲线,完美丰盈,不可方物。我开始像水仙花一样迷恋自己的形象。作为一个体重接近20吨的大家伙,爱上自己的身体有些让人害羞,然而我迷恋的不仅是自己的美,世界上还有更大和更小的各种叶片———从超过35米长的风力发电机叶片,到不到1厘米长的微型涡轮发动机叶片,每一种叶片都如此之美。所以,我爱的并不只是我自己,而是这种美本身。从此,我仔细倾听工程师、工人和工厂里的各种机器的对话,通过各种途径了解我身体之美的由来。

  作为混流式水轮发电机组的叶片,一旦投入工作,我将永远浸在流动的水中,我身体的美很难被世人窥见,但这种美仍然存在。它并不只是存在于视觉表象中,它是人类精神和创造力的完美体现。

  “美的历程”在我诞生前就开始了。一开始,工程师并未将“美”作为自己设计工作的方针,他们需要的是能完成工作的形体。要让我能出色地完成工作任务,既需要满足水力方面的要求,也需要满足机械方面的要求。

  水力方面,设计要求我的效率较高,尽可能多的将水能转换成机械能,再转换成电能,而不是变成热能白白损耗掉。有一种“空化”现象一定要留意———如果你不是整日在水中旋转,你可能无法理解“空化”现象。这是一种同时令我着迷而又恐慌的现象:因为叶片的旋转,在某些区域形成低压,水气化成水蒸气,在水中迅速膨胀,然后像炸弹一样炸开,我的身体如果不断受到这样的冲击,可能会被“炸”出小小的“弹坑”,最终导致崩溃。所以,在设计时,就要尽量避免形成这样的低压区域。

  设计还需要保证我运行稳定。因为我们混流式发电机的叶片是不能变化角度的,所以无法保证在任何水流下都工作在最佳工况。在某些工况下,转轮的出口处会产生旋转的水流,它们碰到管壁的时候,会形成像锤子敲击一样的震动。这种震动不仅仅会让我感到心惊肉跳,而且有可能给整个系统造成巨大损害。另外,在我和身边的叶片之间,还会产生复杂的涡流,造成机组震动。

  2 水流有些怪脾气

  水是世界上最平常的事物,同时也是最神秘的事物。你们人类已经可以计算出千万年后日月的运动轨迹,却无法准确预测河流中的水在下一秒的运动情况。当水流动的时候,会对叶片产生一个冲力,同时还具有黏性,更会在某些地方产生涡流。对于涡流,人类的理解相当有限,研究涡流力学的物理学家常常抱怨人类可以投入几十亿美金制造大型强子对撞机来砸出更微小的粒子,而不肯投入少得多的钱来研究最常见的涡流。不但如此,水中还有沙子。它们造成了更复杂的“两相流”。正因为我工作在“玄而又玄”的水中,所以对我身形的设定也就成了一个艰巨的任务。

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