我國現行水能發電技術雖然擠身世界先進行列,在超大堤壩工程方面堪稱巨無霸,但在發電水動能轉換技術方面,依舊未超越西方技術的窠臼,無論葛洲壩還是白鶴灘,其它眾多的電站更不用說,這就是現狀。而要說進步,白手起家到工程規模,技術的超越有目共睹,這一點無疑是值得自豪的。但隨著時代技術的發展,我們絕不可停留在吸收消化的層次而停止不前。
現在有個最大的問題,由于我們的資源還很豐富,繼續開發的潛力還很大,更不要說對老舊電位的升級改造。如果滿足于現有動能轉換技術,繼續沿用現在的“玻璃穹頂技術”大規模開發,一旦更為先進的技術出現,便極難進行升級改造,一影響就是百年乃至幾百年!
前段時間本人在AI上厄要查詢了一下數據,發現我們現在水電教程及行業很是守成,比如在基本概念和術語上還是用軸流式、混流式一類的,對此我提出了異議,AI居然生成對我的水電技術知識提出質疑,還要求提供新型的水輪機生產廠家,讓我感到非常詫異,無意間刺激了我探索一回的決心。
經過思考探索,我發現現在的水能發電動能轉換系統同樣是西方近百年前的技術,而我們一些專家甚至是整個行業卻對此極其保守,而且大有自居之勢,優其在抽蓄發電這條技術路線上走過了頭,盡管原因是多方面的,但此風很不好。所以AI上也說存在“玻璃穹頂現象”,實際反映出有人既不認同水電行業存在的技術守成,又無能突破無形權威的窘境。
這些年來,為了改進水能發電技術,我粗略研閱了一遍流體力學(包括水流渦旋、汽流導渦、燃氣導渦、渦噴等)及動能轉換構造原理,其中有一個共同的核心,就是渦旋理論是其共同的核心理論。
那么水流力學又怎么樣呢,答案是同樣的,對于推動旋轉運動的最佳水流運動形態只能是渦旋運動。
回過頭來看,我們現行水電教科書行業通用的術語概念,如:葛洲壩叫徑流式,三峽叫混流式,白鶴灘用反擊式水輪機等,都是近百年前西方的技術,這些年在引進消化吸收方面有進步,但不可自居自大。
事實上我們現用的蝸殼技術本身就是渦旋理論的產物,無論水輪機是螺旋槳式還是反擊式,從蝸殼出來的水流形態都是以渦旋形態沖擊水輪機,經上端初級沖擊后,轉入水輪機渦葉之間,受壓力引力作用,對渦葉產生壓擠推力,推動水輪機旋轉,水流形態既不是徑流式,也不是軸流式,而是沿著渦葉下瀉作功排岀。正常工況下,若從物理運動形態角度描述,水流實際流經路徑完全受渦輪葉片渦線制約,從數理解析的角度描述,則是一條渦線漸開線形態,根本就不是什么徑流進入軸流排出的淺陋之說。
現行所謂的徑流進入、軸流排出之說,是建立在早前水能利用率相對低的技術狀態之上的,純屬多年前一種理論認知不到位,產生的過時概念術語。由于學術理論上認知不到位,而在學科教程和行業技術壟斷方面形成“玻璃穹頂”現象就成必然。
上面是從理論方面進行了必要的解析,澄清一下我們現行的學術理論存在的問題,相對現存理論當是一次理論“破繭”之役。
到此為止,守成舊理論的人該改了,教科書也該變了,數據庫的相關內容也應更新了。渦旋原理是推動旋轉運動的核心原理。但只有理論上的“破繭”還不夠,只有依據理論創新相應的構造,才能實現真正的技術升級應用。鑒于此,本人己于兩個多月前,完成了一種水能發電動能轉換系統構造的改造技術升級方案(專利申請已經受理)其摘要內容如下:
這種水輪機不同於已有的任何一種水輪機,兼備把近水平沖擊與渦輪機功能有機結合,形成一種混合沖擊作功模式,使沖擊夾角和部位進一步改善。
2、對現行通用蝸殼出水口作相應改進,使其與水輪機功能耦合,改成排管式渦旋射流管,改變了現在的平板狀渦旋狀態,并要求三維夾角,即:水平或垂直、蝸殼出水排管切線、水輪機葉片輻線,必須交于葉片中心受力區位,達到充分利用渦旋射流初級沖擊力的效果。
3、在水輪機井壁設置渦線導流輔助沖擊水槽,盡管此處水流比較復雜,但交匯合成后,加之水輪機旋轉牽引力,仍能對水輪機構成周向輔助沖擊力,這是彌補水輪機難以實現導流二次沖擊的天然不足,唯一可取的方法。
經這樣的技術升級改進,提高水能作功效率是確定無疑的。
作者:趙建東,陜西省老年大學退休調研員(從事過多種工作,對水能發電知識完全是自學自悟自研)