[发明专利]一种江河流叶片可变角水轮发电机组

说明书

本发明涉及一种江河流叶片可变角水轮发电机组，包括主支架，主支架上安装有水轮总成，水轮总成包括主轴及与主轴固定套接的叶片座，叶片座的外圆周表面上周向均布有一组沿轴向延伸的叶片。每个叶片铰接于叶片座，并可相对于叶片座张开或收缩角度。在叶片根部的上端具有轴孔，轴孔中固定设有叶片调角轴，叶片调角轴固定套接有叶片调角齿轮，在主轴上位于叶片座上方活动套接叶片调角齿条座，叶片调角齿条座与主支架固定连接，叶片调角齿条座上设有可与叶片调角齿轮啮合的叶片调角齿条。本发明的优点是利用江河流水量大、流速快、水体位能大的水资源能量，不需要修筑大坝蓄水，不采用传统大坝型水轮机组技术，不需要其它机械动力、化学能源就能发电。

技术领域

本发明涉及一种发电机组，尤其是一种用于江河流的叶片可变角水轮发电机组，属于发电设备技术领域。

背景技术

水力发电属于可再生、无能耗的绿色清洁能源，不会产生二氧化碳等污染环境，因此受到国家大力提倡。

传统的水力发电是利用水的落差冲击水轮机叶片驱动发电机发电，将势能转换成电能。其技术特征与水流量、水落差等密切相关。水流量越大，水落差越大，可发电量就越大。现有技术及实践中，为了实现水量大、落差大，通常是修建水利大坝将水拦截，在此基础上修建水力发电设施，利用高势能水压及水源通过封闭管道驱动水轮机组进行发电。但是，修筑水利大坝需要耗费大量的人力、物力和财力，造价高，建设周期长，特别是存有改变自然环境的负面代价。

很多江河地区虽然地势相对平缓，水的落差不大，但在地球引力的作用下，水流量极大，流速湍急，具有丰富的水体位能。由于环境、地质、航道、防汛、成本、技术等因素，这些地区不能修筑水坝蓄水用常规发电设备发电，因而这些水能尚未得到充分利用。在社会经济高速发展的今天，人们对电力的需求越来越大，避免火力发电对环境造成的严重破坏，并减少大坝型水电对自然环境的负面影响，采用新的水电技术，采用合理改造水道的方法，充分利用江河尚未利用的能量，是国家能源战略的重要方向。

发明内容

本发明的目的在于：以一种新的利用水能的概念、方法和技术，结合江河流域的自然条件，并针对现有水电技术存在的一些缺陷，提出一种江河流叶片可变角水轮发电机组。该发电机组构思巧妙，设计合理，费效比高，能够用于相对平流的、开放的、具有较大水体位能的大江、大河流域发电，而无需采用大坝型水轮机组的专门技术。

为了达到以上目的，本发明江河流叶片可变角水轮发电机组，包括至少一个主支架，主支架上安装有可沿主支架上下移动的水轮总成以及调速机、发电机和升降机构等装置，水轮总成与调速机相连，调速机连接发电机，水轮总成包括主轴以及与主轴固定套接的叶片座，叶片座呈圆筒状，叶片座的外圆周表面上周向均布有一组沿轴向延伸的叶片，每个叶片铰接于叶片座，并可相对于叶片座自动张开或收缩一定角度，在叶片根部的上端具有轴孔，轴孔中固定设有叶片调角轴，叶片调角轴固定套接有叶片调角齿轮，在主轴上位于叶片座上方活动套接叶片调角齿条座，叶片调角齿条座与主支架的上臂或设备横梁固定连接，叶片调角齿条座上设有可与叶片调角齿轮啮合的叶片调角齿条。

本发明水轮发电机组所采用叶片可调角及叶片有柔性特征的水轮总成，在水中工作时，特别是在上述的调角齿轮和调角齿条相互作用时，将能强制打开(叶片正迎水面面对水流方向时)或自动调节(水力作用时)单独叶片与叶片座筒体之间的角度，使水轮上的每个叶片能够随水流方向自动张开或收缩一定角度，并循环往复。这样，每个叶片在一周不同位置时与流体流动方向的夹角均处于合理状态，以使部分叶片处于产生正向驱动力矩的有效工作状态，并使其效率最大化。而部分叶片处于不产生驱动力矩的无效工作状态时，或部分叶片处于产生反向阻力力矩的有害工作状态时，则尽量减少其对主轴的运动阻力，最终减少水能损失。由于采用了叶片自动调角技术，因此，该水轮总成具有很高的水轮效率。

进一步的，叶片包括正迎水面和负迎水面，并且正迎水面为向内弯曲的凹弧面，负迎水面为向外凸出的凸弧面；叶片的厚度由叶片前端至叶片中部逐渐变大，再由叶片中部至叶片后端保持不变。