發(fā)電機(jī)葉片工藝介紹

　　近日，記者受邀參觀了“2009中國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)———水力發(fā)電技術(shù)及設(shè)備展”，在一個(gè)展臺(tái)前，記者被一臺(tái)水輪機(jī)模型體現(xiàn)出來的美所吸引。通過和在場(chǎng)工程師的交談，我們了解了許多關(guān)于水輪發(fā)電機(jī)的知識(shí)。對(duì)大多數(shù)讀者來說，“水力發(fā)電”這個(gè)詞組實(shí)在是非常普通和熟悉的。然而，在這個(gè)簡(jiǎn)單的詞組背后，在我們隨手打開臺(tái)燈、電視、電腦主機(jī)的動(dòng)作背后，竟存在這么多有趣而神奇的故事。

　　我是水輪發(fā)電機(jī)組上的一枚葉片，很快就會(huì)被派駐擁有世界上單機(jī)容量最大的水輪發(fā)電機(jī)組———向家壩水電站工作。隨著引水鋼管的閘門打開，湍急的水流進(jìn)入發(fā)電機(jī)組的渦殼，通過固定導(dǎo)葉和活動(dòng)導(dǎo)葉產(chǎn)生的環(huán)量，推動(dòng)著我旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的“轉(zhuǎn)子”轉(zhuǎn)動(dòng)并切割磁力線，產(chǎn)生強(qiáng)勁的電流。

　　誕生不久，我就開始審視和感受自己的身體。我發(fā)現(xiàn)自己身上滿是絕妙的曲線，完美豐盈，不可方物。我開始像水仙花一樣迷戀自己的形象。作為一個(gè)體重接近20噸的大家伙，愛上自己的身體有些讓人害羞，然而我迷戀的不僅是自己的美，世界上還有更大和更小的各種葉片———從超過35米長(zhǎng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，到不到1厘米長(zhǎng)的微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，每一種葉片都如此之美。所以，我愛的并不只是我自己，而是這種美本身。從此，我仔細(xì)傾聽工程師、工人和工廠里的各種機(jī)器的對(duì)話，通過各種途徑了解我身體之美的由來。

　　作為混流式水輪發(fā)電機(jī)組的葉片，一旦投入工作，我將永遠(yuǎn)浸在流動(dòng)的水中，我身體的美很難被世人窺見，但這種美仍然存在。它并不只是存在于視覺表象中，它是人類精神和創(chuàng)造力的完美體現(xiàn)。

　　“美的歷程”在我誕生前就開始了。一開始，工程師并未將“美”作為自己設(shè)計(jì)工作的方針，他們需要的是能完成工作的形體。要讓我能出色地完成工作任務(wù)，既需要滿足水力方面的要求，也需要滿足機(jī)械方面的要求。

　　水力方面，設(shè)計(jì)要求我的效率較高，盡可能多的將水能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，再轉(zhuǎn)換成電能，而不是變成熱能白白損耗掉。有一種“空化”現(xiàn)象一定要留意———如果你不是整日在水中旋轉(zhuǎn)，你可能無法理解“空化”現(xiàn)象。這是一種同時(shí)令我著迷而又恐慌的現(xiàn)象因?yàn)槿~片的旋轉(zhuǎn)，在某些區(qū)域形成低壓，水氣化成水蒸氣，在水中迅速膨脹，然后像炸彈一樣炸開，我的身體如果不斷受到這樣的沖擊，可能會(huì)被“炸”出小小的“彈坑”，最終導(dǎo)致崩潰。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)，就要盡量避免形成這樣的低壓區(qū)域。

　　設(shè)計(jì)還需要保證我運(yùn)行穩(wěn)定。因?yàn)槲覀兓炝魇桨l(fā)電機(jī)的葉片是不能變化角度的，所以無法保證在任何水流下都工作在最佳工況。在某些工況下，轉(zhuǎn)輪的出口處會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的水流，它們碰到管壁的時(shí)候，會(huì)形成像錘子敲擊一樣的震動(dòng)。這種震動(dòng)不僅僅會(huì)讓我感到心驚肉跳，而且有可能給整個(gè)系統(tǒng)造成巨大損害。另外，在我和身邊的葉片之間，還會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的渦流，造成機(jī)組震動(dòng)。

　　2　水流有些怪脾氣

　　水是世界上最平常的事物，同時(shí)也是最神秘的事物。你們?nèi)祟愐呀?jīng)可以計(jì)算出千萬年后日月的運(yùn)動(dòng)軌跡，卻無法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)河流中的水在下一秒的運(yùn)動(dòng)情況。當(dāng)水流動(dòng)的時(shí)候，會(huì)對(duì)葉片產(chǎn)生一個(gè)沖力，同時(shí)還具有黏性，更會(huì)在某些地方產(chǎn)生渦流。對(duì)于渦流，人類的理解相當(dāng)有限，研究渦流力學(xué)的物理學(xué)家常常抱怨人類可以投入幾十億美金制造大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)來砸出更微小的粒子，而不肯投入少得多的錢來研究最常見的渦流。不但如此，水中還有沙子。它們?cè)斐闪烁鼜?fù)雜的“兩相流”。正因?yàn)槲夜ぷ髟?ldquo;玄而又玄”的水中，所以對(duì)我身形的設(shè)定也就成了一個(gè)艱巨的任務(wù)。