关于我们 | English | 网站地图

论分组串联法与两种打击方式

2016-10-21 09:02:00 中国能源网   作者: 李道东  

本文重点介绍的分组串联法非常重要!!希望科学家和业内人士高度关注这一点。另外本文还重点补充论述排水。在海滨水电城模式中,最为重要的环节便是排水,排水是最重要、最关键的一环,这一环节的成败决定着整个模式的成败。水电城模式的打击方式,无论哪一种,都是可行的。其不同在于它们各具特点,各有优势,其适用性也会不同。以前,我在本模式系列文章当中谈到的主要是夹层弹缩打击系统,一系统自有它的优势。后来,笔者又论证另一种直接打击方式——重锤直落打击,这一打击方式比夹层弹缩打击变得简单很多,但也给本模式带来一些形式上的变化。这一打击方式与前面经常谈到的夹层弹缩打击系统有什么不同?本文就作一番对比分析来加以说明。

1 分组串联法,千流变百流、十流

1.1 充分利用高度能(h),工作水量降至20%

在前面《李道东能源,80%电能=高度能》一文中,笔者明文提出了应该尽量减少水量,增加高度能的水电城建设思想,这一理论,使后面排水环节的难题迎刃而解。这也就是说,整个水电城正常工作,只需要20%工作水量,借助于不断开发的高度能,便可以产生出我们所需要的电量来,换句话说,80%电能=高度能,80%的电量是由高度势能转化来的。

1.2 千流变百流、十流,水量又是成倍骤减

因为整个水电城发电水量的大幅减少(只需20%),即使1500台大型水轮机分组串联在一起工作,最终形成千流入海的局面,其水量也是可控的,仍给排水问题带来了巨大便利。在《海滨威尼斯水电城模式可行性分析》一文中笔者算过一笔账,即计算能源用不完到底是怎么一回事,曾经以三峡水电站的70万千瓦水轮机为例计算解决我国全年用电量(以2014年的55000亿度为例)需多少台水轮机,最后答案是1700台左右。如果以今天向家坝水电站的80万千瓦水轮机来计算,则需要1500台左右。当然不可能一条水道只装一台水轮机的严重浪费的情况,按照惯例,我们都喜欢用分组串联法,分组串联法就是指几台水轮机顺着一条水道工作,也就是说,几台水轮机共同使用同一水道工作,直到该水道的巨大冲击力变得愈来愈缓慢,再无冲击价值为止。这样,以上例来说,1500台水轮机,平均4台水轮机分成一组,也就是说只需要建设300余条水道就可以了。20%水量,仅300余条水道,大家仔细想一想,整个水电城使用的水量应该是非常之小的。

2 用分组串联法进行科学布局,一条水道最多安装多少台水轮机?

2.1 仅需要不到20条水道就可以了

前面我讲了一条水道可以平均安装4台水轮机,这只是一个大概的初步的估计,这里头是不是还存在着巨大的浪费呢?如果从充分利用水道资源,最大程度地、完全科学化地提高发电效率角度来讲,这种初步预估当然是有待大大改进的。

从世界水利发电来看,安装水轮机的高度要求并不是很高,一般100米左右落差就可以了。这里就可以提出下面这个问题:

从科学布局上讲,一条水道可以安装多少台水轮机?

这让人想起了800米、1000米接力赛,如果一个人跑完全程,可能就累得站不起来了。但是分四个人、八个人、十个人接力跑完,不但每一个接力点都是新起点,运动员也不会劳累,并且成绩远远优于前种方法。这样计算的话,一条5000米高度的水道,就可以安装50台水轮机!但这也只是初步估计,如果500米高度以后,每个接点再增加1台,变成串联的紧靠着的2台,那岂不又增加一倍了!或者随着深度的增加,水轮机数量也适当地科学地增加,也就是可以安装100多台水轮机。从这个数据来谈水电城建设,初步地大概地估计的话,仅需要10余条水道或者说不到20条水道就可以了。由于使用效率的大幅度提高,总用水量也会大大降低,水电城的建设越来越容易,越来越提高效率。

以前我讲的主要是从理论层面讲的,从各种角度来讲,实践起来并不是更加困难,而是更加容易、合理,科学、高产、高效!!!所以建设水电城模式的难度可以说已经大大降低了,甚至我们起初可以不考虑建设太高的,只需要考虑二三千米的,困难又大幅度地降低了,也仅是增加几条水道而已。

从各种角度分析,人造骨高度能、分组串联法,都让世界充满无限光明,是人类社会真正的、完全清洁的、完全可再生的光明未来。

2.2 水轮机技术更新换代非常快

大家都看到了,世界水轮机技术更新换代非常之快。我国三峡水电站用的是70万千瓦的水轮机,当时是世界上功率最大的水轮机,时间才过去短短三五年,我国向家坝水电站用的便是80万千瓦的水轮机。并且我们还了解到,世界已经在研制功率在100万千瓦以上的水轮机了。水轮机技术的更新换代如此之快,也让我们看到了未来水电城应该向什么方向发展了。对于海滨水电城高度能发电模式来说,它意味着发同样多的电量,水轮机越用越少,今天发55000亿度电还是1500台水轮机,明天就可能变成1200台甚至1000台以下,都是很有可能的。这也就意味着发同样多的电量,使用的水量和水轮机数量都会越来越少!!!

大家都知道,在海滨水电城模式中,排水问题是最核心的问题,水量的可控性便成了本模式的重中之重,而这一难题的顺利解决,对于最终形成最高效率的水电城模式肯定是奠定下了坚实的基础。

3 夹层弹缩打击方式(中间介质间接打击方式)

3.1 连排连注排水创新方案

以前我说过,连排连注创新发明排水方案,是本模式获得成功的重中之重。这一创新发明,直接使排水速度远远大于了注水速度,使能源用不完模式真正成为能源生产第一模式。连排连注排水系统与打击系统一起,可以广泛应用于渔业、建筑业、农业、海底作业、钻探、海边作业等各个行业。如下图。

3.2 变废为宝,收集废气作为压缩气体

我在《论外力打击型动力模式与海底辅助排水系统》一文中特别讲到了高气压室。这里再强调一遍,高气压室并不一定非用空气,可以利用各种气体,比如说利用工业废气实现再回收利用。大型工厂排放的滚滚浓烟都不必排到大气中了,完全可以收集起来,作为气体压缩之用,起到变废为宝的作用。这里首先声明一点,气体收集是不成问题的,空气压缩技术早就有了,并且日趋成熟和先进,只是在实现大型作业方面,可能还没有先例。历史上之所以少见这样大型的高气压室,主要还是没有这种大型作业的需求,并不是缺少这方面的技术。这种变废为宝的方式本身,就是对世界与我国清洁空气、绿色环保工作的一大贡献。

3.3 高压气室中千斤顶原理的充分利用

下面介绍一下高压气室中千斤顶原理的利用。如下图。

关于千斤顶原理(上图是一个千斤顶示意图),这里再作一简单描述:密闭气(液)室当中,小活塞处所受的力F1与大活塞处所承受的力F2之间有一个比例关系,F1/F2=P1/P2,也就是说,小活塞受力与大活塞受力是成正比例关系的,这个关系与活塞的面积之比成正比例,即面积扩大多少倍其力就扩大多少倍。按照这个原理,事情就变得相当简单了,只要扩大密闭系统另一端的面积,便会得到相对应比例的巨力,这就是千斤顶原理。大型水压机理论就是利用这个原理造成的。而气体与液体都属于流体,都同样遵循帕斯卡定律,千斤顶原理正是帕斯卡定律的主要内容。高压气室内主要由两个可移动的打击活塞、反复压缩的气体组成,下端大活塞处紧紧连接着工作介质储存通道,即气体或者液体储存通道。打击活塞与储气通道连成一体,与高塔形成一个比较合理的角度。高压气室上端活塞一受外力,下端活塞便将巨力转嫁给工作介质,从而推动工作介质做功,瞬间冲向海底水库的皮囊(软气室),皮囊将水库中的海水挤到海中。这里可以总结为三个步骤:

(1)以高压气室作为动力进行重力打击。

(2)下端大活塞撞击储气道内的工作介质做功眨眼之间进入单向阀水库的软气室(气囊),引发气囊龙骨弹力的集体迸发,然后与工作介质一起,形成巨大的排水合力,将水库中的巨量海水挤压入海中。

(3)完成任务后,水库注水开始,水库壁与气囊之间的夹层水量立增,水压不断增大,而与此同时,系统回收也开始工作,像注射器拉回针管一样,打击动力装置复位过程产生内吸力(关于内吸力,与大气压强原理相关,类似注射器针筒),工作介质在系统回收力和再注水压力双重力量作用下,又缩回至原来的储气通道待命,等候一下轮打击任务。

3.4 夹层弹缩打击型气库再说明

夹层弹缩打击型软气库说明:这种水库,分硬库与软库,软库打击气口朝上最佳,因为这样就更加方便了。其实,只要对水库实施打击方便,在哪个方向都可以,大不了增加一个单向气阀就可以。总的看,气口朝上更加方便。水库水满后,接通负责打击的高气压室,眨眼间就能完成打击任务。打击气口上面有预留的储气通道,待水库水满后,便又在水压和系统回收力的作用下,回缩至储气通道当中。关于水库内软气室的形状,本人认为与单向阀水库形状大体一致最好,应该有像支撑雨伞一样的伸缩硬骨骨架(民间好象叫龙骨,这个骨架,具有强大的弹性),当巨量气体在数秒迅速涌入后会瞬间撑开,硬鼓鼓的,将水库的水排到海中。实际上,硬水库与软气库(伸缩水库)的夹层空间,便是单向阀水库的存水空间。在软气库未充气时,便几乎不占多少空间,充气之后便起到排挤水库存水的巨大作用。将水库的水排入海中后,它又自动缩回原状,气体回到储气管道中备用下一次打击。这种气室有点像今天我们看到的热气球。这种高压气体(或其它介质)的排水方式,肯定是可行的,并且会形成巨大规模,将来发展起来改进成熟之后,其速度之快,确实会令人瞠目。

4. 重锤直接打击方式

4.1 只是使水库形状不规则

重锤直接打击方式,比较起夹层弹缩打击方式来,省去了夹层系统、气(水)室,并且打击也比较直接,优点非常多,大家可以仔细分析,这些都是比较明显的现象。重锤直接打击方式所要求的重锤重量可以根据需要无限增加,直到满足打击系统需要为止。这种重锤打击方式的不足在于打击系统和浮力抬轿系统要建在水库外围,而部分水库面积则凸露在抬轿系统和打击系统之间,这样水库的外表形状就应该是不规则的,与之对应的浮盖也就是不规则的。所建的水库要绕开重锤打击、浮力抬轿两个系统,这样水库面积似乎受到了两个系统的影响。其实,这并不是事实,事实只是水库面积变得不很规则罢了,因为水库完全可以绕开这两个系统再往外扩展,使水库形状变得不规则。这就要求应该先把地面布局安排好,库容可以用扩展来弥补,另外也可以用高度来补,高度是一个比较大的变量,可以弥补库容的不足,这个问题下面我再详细讲述。这种重锤直接下落打击的方式,优点很多,要求的水库库容很大,可以说一个水库就已经足够了,缺点就是几个系统需要紧靠一起,显得狭仄,水库形状也要变得不规则。从空中看去,这两个系统就像水库的空心岛屿一样,非常牢固。这与夹缝弹缩打击系统不一样。夹缝弹缩打击系统所要求的水库不一定库容很大,但数量要多一些,其打击模式可以与水库相离较远,选择多通道,开关闭合,利用中间介质传递力量顺次打击完成排水任务。这种打击模式的优点在于显得从容。重锤直接打击方式如何使重锤重新升起,这个问题笔者已经有非常明确的答案,以后再论,因为在实践当中并不一定就用这种打击方式。笔者在这里先向众读者声明这一点。

4.2 未来,千米水库不是空谈

4.2.1 考虑将高度能优势发挥到极致

本模式的最大优势是高度能,这一点我在前面文章中反复说到了。我在思考水库容量的时候,也并不只限于几十米或者一百米,而是充分考虑它的高度优势,在长宽不易再扩展的情况下,可以充分发挥其高度优势,将这一优势发挥到极致。未来,在下挖深度达到五千米以上的时候,千米以上深度的水库不是天方夜谭。

4.2.2 重锤不一定直接落到水里

可能网友认为,打击重锤的体积应该与水库口恰好相容才好,事实上可以完全不考虑这一点。因为就像锤敲钉子一样,锤子是落在钉帽上,重锤不一定非得落在水库的水里(不是与水直接接触),而钉帽下是像注射器一样的柱塞,直推下去了。水库的四周、底端都可以直接、迅速地排水,支撑水库的是数量不一的柱桩。所以说,重锤体积与水库面积,并不一定要考虑配套,就像敲击钉子的锤子也不一定要与被钉的物体体积协调一样,就是这个道理。由于重锤重量会越来越大,它上升的高度也会越来越高,其打击力度便会愈来愈强大,这就要求水库排水量越来越大,因此水库深度达到几百米甚至千米以上,并不是空谈。

4.2.3 重锤也可以直接落到水里

上面讲的是重锤不一定直接落到水里,但也可以是直接落到水里。这个直接落到水里的好处和坏处有以下几点:(1)不需要浮盖,由柱塞直推变成重锤直击,落到水库当中就成了下推为主,四面挤压,水位必然会上升,而周侧上面均有覆盖,便直接形成了库中海水的强大挤压力,使海水从侧面排出去。(2)缺点就是排水难以干净,可能使库中存有积水。可能有读者认为重锤落下去之后如何升起来,会不会受周围侧壁的限制?答案当然是不会的。请大家重视建筑布局上的“绕开”二字,也就是说,抬轿系统是独立的,其最低位置是比水库还要低一些的,当升起来时与水库系统处于一种交叉状态,二者的有机配合是这种方式成功的保障。

从种种迹象来看,海滨水电城模式最终会变得越来越轻松、明快、高产、高效!!!这确是毫无疑问的。

4.3 水库越深越好,还是相反?

前面我说千米水库的事,个别网友可能不理解,认为水库太深太大不好,理由可能是不易维修护理。事实上恰恰相反。大家想一想,水库越深,其底面排水单向阀承载的压力便越大,事实上减轻了打击重锤的工作强度,并且水库越深应该是越好维修护理。什么原因?大家想想看,水库深了,容量巨大了,前后打击间隔时间便越长,维护人员便越有充足的时间来更换损坏的单向阀,更换一事对水库大小来说都是一样的,但大水库因容量巨大,间隔打击时间拉得很长,便使更换变得更加从容,因此水库越深越好,会使工作变得越发简单、容易,甚至还能够做到一点儿都不耽误正常工作的进行。另外,水库越深,便可以缩小水库地面空间,使抬轿系统与水库系统从容就位,不显局促,这对于工程布局来说,当然也是一大利好。

还有一点,关于打击动力模式,这种直接重锤打击的方式,只是其中一种,我最先介绍的不是这一种,而是中间介质打击模式,那一种有其优势,这一种也有其优势,事实上都是非常可行的。

5 总结两种打击方式的优缺点

事实上,重锤打击方式只是本模式思考的副产品,但它也有一些可爱的优点,便罗列出来了,供专家学者研究,在实用价值上,还需要经受得住人类社会实践的检验,因为随着技术的不断进步,水电城的使用水量会越来越小(只要朝着高度能方向发展),有鉴于此,笔者并不是非常主张用它来解决排水问题。

重锤直接打击方式与气室间接打击方式,各有优缺点,总结如下。

5.1 重锤直接打击方式的优点

(1)直接打击型,简单,明了,省去了许多中间环节。

(2)这种打击方式迫使水库面积相对缩小,宜先安排好地面布局,然后以深(度)补面(积),使立体深度大幅增加,而深度增加直接有利于排水工作的顺利完成。

(3)重锤直接打击,可以使本模式的最大优势——高(深)度能——充分发挥出来。

5.2 重锤直接打击方式的缺点

(1)这种打击方式需要浮力抬轿系统与打击系统紧靠在一起,布局上显得狭促。

(2)因为水库要绕开两个系统布局空间,使水库形状也变得不再规则。

5.3 气室间接打击方式的优点

(1)这种打击方式可以使布局上显得宽绰、从容。

(2)可以使打击系统、抬轿系统与水库相距较远些,二者没有冲突。

5.4 气室间接打击方式的缺点

(1)这种打击方式中间环节较多,比如气室,打击通道,气囊等等。

(2)因水库容量相对小一些,必然以数量多一些代之。

6 火车与铁轨的故事给人类的启发——平时护理很重要

个别网友在质疑时总是说维修与护理方面的问题,这方面的问题其实是一个态度与思维方式的问题。讲一个史蒂芬孙发明火车的故事,虽然以前也简单讲过,但我觉得这次讲是从平时护理这个角度来切入,启发会不一样。即使我们今天的人们在思考火车与铁轨,也总是觉得不可思议,地球上几万公里的铁轨,都是由一段段接在一起的,只要其中一段有问题,火车就会发生事故。大家深入想一想,如果人们都以这样的思维去想,我想今天的高铁时代是绝不会出现的。不要说高铁一小时以几百公里速度行驶,就是普快列车以每小时几十公里行驶都觉得非常难以做到。如果总是这样思考问题,驾驶员都不敢去开列车了,因为危险无时不在嘛!但是,火车与铁轨的故事告诉人们,只要平时护理工作做得好,保证铁路工程与列车的运行安全,是完全能够做到的,并且对于今天的人们来说,并不是一件非常困难的事。大家说,对不对?

同样,海滨水电城也是这样的。如果我们总觉得大坝有可能被冲垮,工程随时坍塌,那人类社会什么工作也不用干了。因为这不是做事情的精神嘛。大家说,对不对呢?相对于人类社会的其它工程来说,海滨水电城工程的安全系数是非常之大的,读者朋友们自己可类比一番。

用不完的能源从哪里来?只能从更加巨大的能量中转化而来!以前所说的“从蚂蚁中要大象能量”的例子根本就是不可能的,违背能量守恒定律!所以,网友要学会从能量守恒定律来分析就容易明白了。本模式是货真价实、实事求是的能源用不完模式!!!原因就在于它很明显是从更加巨大的能量当中转化来的。大家想一想,在拳击比赛中,为什么是同等级别之间进行比赛?85公斤级为什么不与55公斤级比赛?能量不同级嘛!……

著作权归作者所有。本人的所有模式都是公益模式(即合作共赢模式),未经本人同意,以商业买卖、交换赢利为目的的参考或者公开研究都属于侵权行为,搭顺风便车、快车者请务必联系原创者同意,获得授权,非商业性转载也要注明出处。




责任编辑: 李颖

标签:海滨水电城,分组串联法