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從西門子到通用電氣 　　1831 年,，英國(guó)科學(xué)家邁克爾·法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)原理：旋轉(zhuǎn)的線圈通過磁場(chǎng)時(shí)可以產(chǎn)生電,。這個(gè)原理反過來同樣成立，即在相同條件下,，電流通過線圈時(shí)可以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),�,；�于這一原理，美國(guó)工程師兼鐵匠托馬斯·達(dá)文波特于1834 年發(fā)明了電動(dòng)機(jī),。1847 年,，德國(guó)工程師維爾納·馮·西門子在柏林創(chuàng)立了西門子公司。1866 年,，他進(jìn)一步深化了法拉第的理論,，發(fā)明了發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)采用自發(fā)電的電磁鐵,，而不是永久磁鐵提供發(fā)電用的磁場(chǎng),。發(fā)電機(jī)的誕生使大規(guī)模、低成本發(fā)電成為現(xiàn)實(shí),。馮·西門子后來表示：電的出現(xiàn)為人們的工作條件帶來了徹底的變革,。 　　馮·西門子的構(gòu)想需要把能量轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)形式，從而在電磁感應(yīng)原理的作用下產(chǎn)生發(fā)電需要的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),。有人曾試圖用蒸汽機(jī)提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),，但是蒸汽機(jī)效率太低，而且噪聲很大,，因此不適合實(shí)現(xiàn)這一目的,。工程師們?yōu)榱私鉀Q這一問題,，開始考慮改進(jìn)一些人們?cè)��?jīng)使用過的辦法。查爾斯·帕森斯爵士在這方面做出了杰出貢獻(xiàn),，他是一名英國(guó)工程師,，研究輪船引擎和裝有火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的魚雷。1884 年,，他獲得了蒸汽渦輪機(jī)的專利,。蒸汽渦輪機(jī)的基本原理和水車相同，都是利用液體向上推動(dòng)輪子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),。帕森斯的渦輪機(jī)利用蒸汽直接作用于裝在輪子上的,、成一定角度的葉片。渦輪機(jī)用煤對(duì)水進(jìn)行加熱,，從而產(chǎn)生蒸汽,。渦輪機(jī)是第一種能穩(wěn)定發(fā)電的設(shè)備。1889 年,，帕森斯在泰恩河畔的紐卡斯?fàn)柦�立了C.A. 帕森斯公司,，生產(chǎn)渦輪機(jī)并將渦輪機(jī)銷往世界各地。 　　與16 世紀(jì)的老式風(fēng)車相比,，帕森斯研制的首批渦輪機(jī)提供的能量并沒有顯著增加,。盡管如此，帕森斯還是說服了很多企業(yè)家安裝渦輪機(jī),。1890 年,，第一個(gè)使用蒸汽渦輪機(jī)的商業(yè)發(fā)電廠在紐卡斯?fàn)柦�立，發(fā)電廠使用一對(duì)75 千瓦的渦輪機(jī)發(fā)電,。此后,，隨著世界各地越來越多的公司開始研發(fā)自己的渦輪機(jī)，渦輪機(jī)取得了迅速發(fā)展,。自從可以大規(guī)模,、穩(wěn)定供電后，小至燈泡,，大到工業(yè)設(shè)備,，很多人工產(chǎn)品都依靠電力提供能量。1931 年帕森斯去世時(shí),，一臺(tái)基于他的最初構(gòu)想設(shè)計(jì)的蒸汽渦輪機(jī)可發(fā)電70 兆瓦特（7 000 萬(wàn)瓦特）,，幾乎是帕森斯設(shè)計(jì)的第一批渦輪機(jī)發(fā)電量的1 萬(wàn)倍。1900 年,，電力僅滿足美國(guó)制造業(yè)5% 的能源需求,，而到1950 年，這一比例上升至70% 。廉價(jià),、便捷,、大規(guī)模的發(fā)電方式是眾多廣泛應(yīng)用的通用技術(shù)之一，這些通用技術(shù)共同對(duì)世界的發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響,。 　　與帕森斯發(fā)明的蒸汽渦輪機(jī)相比,，現(xiàn)代社會(huì)最先進(jìn)的渦輪機(jī)是燃?xì)鉁u輪機(jī)。燃?xì)鉁u輪機(jī)不使用蒸汽,，而是利用熱燃?xì)庑纬傻�,、快速流�?dòng)的氣流驅(qū)動(dòng)輪子發(fā)電。熱燃?xì)庥扇紵�的天然氣產(chǎn)生,，主要成分是空氣,、二氧化碳以及燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的蒸汽和其他物質(zhì)。由于熱燃?xì)獾哪芰砍休d能力優(yōu)于蒸汽,，所以燃?xì)鉁u輪機(jī)的效率高于蒸汽渦輪機(jī)。現(xiàn)在,，燃?xì)鉁u輪機(jī)是最常用的,、利用化石燃料的發(fā)電機(jī)。20 世紀(jì)20 年代,，弗蘭克·惠特爾爵士的研究成果推動(dòng)了燃?xì)鉁u輪機(jī)發(fā)電技術(shù)的發(fā)展,。1930 年，英國(guó)工程師弗蘭克·惠特爾獲得了航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的專利,。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是一種提供推進(jìn)力的燃?xì)鉁u輪機(jī)（由柴油或其他類似燃料提供動(dòng)力）,。惠特爾的基本設(shè)計(jì)原理是世界三大頂級(jí)制造商（通用電氣公司,、美國(guó)普拉特·惠特尼集團(tuán)公司,、英國(guó)勞斯萊斯）生產(chǎn)的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部分。 　　1939 年,，布朗·勃法瑞公司在瑞士的納沙泰爾建立了世界上第一家燃?xì)鉁u輪機(jī)發(fā)電廠,。布朗·勃法瑞當(dāng)時(shí)是瑞士一家工程公司，50 年后,，該公司和瑞典的阿西亞公司合并為ABB 集團(tuán)�,，F(xiàn)在，ABB 集團(tuán)是全球最大的電氣工程集團(tuán),。當(dāng)時(shí)的燃?xì)鉁u輪機(jī)發(fā)電量為4 兆瓦,，運(yùn)營(yíng)效率為18% 。（運(yùn)營(yíng)效率指系統(tǒng)以電力的形式輸出的能量和以天然氣形式輸入系統(tǒng)的能量之比,。）相比之下,，2010 年銷售的燃?xì)鉁u輪機(jī)體型更大、效率更高。四大燃?xì)鉁u輪機(jī)制造商分別為通用電氣,、西門子,、法國(guó)阿爾斯通和日本三菱重工，它們研制的最新款燃?xì)鉁u輪機(jī)的發(fā)電量為300 兆瓦,，運(yùn)營(yíng)效率為60% ,。燃?xì)鉁u輪機(jī)在體積和效率方面的改進(jìn)在電價(jià)上有所體現(xiàn)。1900~2000 年,，美國(guó)經(jīng)濟(jì)整體處于通貨膨脹狀態(tài),，據(jù)此美國(guó)居民用電價(jià)格幾乎下調(diào)了94% 。1950~2000 年,，乘客乘坐飛機(jī)飛行固定距離的費(fèi)用也下降了類似的幅度,，主要原因就是引擎技術(shù)的發(fā)展。 　　如果沒有技術(shù)進(jìn)步,，就不會(huì)發(fā)生這些變化,。人們用新型鋼合金制造渦輪的葉片和燃燒室，使渦輪機(jī)可以在更高溫度下運(yùn)行,，并且不引起金屬部件變形,。這樣可以增加在固定時(shí)間內(nèi)通過渦輪機(jī)的熱燃?xì)饬浚瑥亩�增加系統(tǒng)的能量輸出,。渦輪機(jī)葉片上使用了更優(yōu)質(zhì)的化學(xué)涂料,，可以使葉片耐高溫磨損。現(xiàn)代渦輪機(jī)的關(guān)鍵部件之一是噴嘴,，噴嘴用來在天然氣燃燒前把天然氣噴入燃燒室,。利用更精確的機(jī)器工具、更先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的編程方法,，人們可以設(shè)計(jì)并制造出公差更小的噴嘴內(nèi)部器件,，提高燃燒效率。在改進(jìn)渦輪機(jī)的運(yùn)行方式方面,，計(jì)算機(jī)建模技術(shù)也產(chǎn)生了影響,。應(yīng)用計(jì)算機(jī)建模技術(shù)，工程師可以設(shè)計(jì)出更先進(jìn)的操作程序,，使渦輪機(jī)提供更多的能量,，并使磨損最小化。工程師還可以設(shè)計(jì)出更先進(jìn)的設(shè)備維護(hù)方法,，比如更換部件,。所有這些領(lǐng)域的技術(shù)都需要系統(tǒng)性的改進(jìn)，在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上不斷提出新方法,。 第 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 頁(yè)