[发明专利]一种阶梯状分布式发电装置及其运行方法

权利要求书

1.一种阶梯状分布式发电装置，其特征在于，设置在溢流坝面上，包括多组阶梯状钢板，分布式发电机构和控制系统；

多组阶梯状钢板沿溢流坝面高度方向分布，在每个阶梯状钢板中沿横向均匀可拆卸的设置多个分布式发电机构，随着阶梯状钢板的高度降低，每个分布式发电机构的尺寸逐渐变大；

通过控制系统使得分布式发电机构处于工作状态和非工作状态，当处于非工作状态时，分布式发电机构位于阶梯状钢板与溢流坝面形成的空隙内；

上下相邻的两组阶梯状钢板上的多个分布式发电机构交错布置；相邻的两组阶梯状钢板之间的距离使得水流的动能能带动下一级阶梯状钢板上的分布式发电机构转动；

每一组阶梯状钢板包括横向钢板和竖向钢板，横向钢板一端和溢流坝面转动连接，竖向钢板一端和溢流坝面转动连接；

分布式发电机构设置在竖向钢板靠近横向钢板的一侧面，控制系统控制竖向钢板处于竖直状态和水平状态；当竖向钢板处于竖直状态时，竖向钢板和另一端与横向钢板连接，和横向钢板以及溢流坝面形成空隙，分布式发电机构位于空隙内，处于非工作状态；当竖向钢板处于水平状态时，过流带动分布式发电机构发电，处于工作状态；

竖向钢板远离溢流坝面一端设有转轴，控制系统通过转动且推动转轴，实现竖向钢板在竖直状态和水平状态的切换；

竖向钢板和溢流坝面通过空心杆转动连接，空心杆上均布多个圆形小孔，通过向空心杆内充气，即通过圆形小孔向过流内掺气减少空蚀现象；

控制系统包括导墙，摇摆马达，90°滑轨，圆柱状轮子，连接滑块，隧动杆，连杆，铰接轴承，控制杆和PLC控制器；

摇摆马达和90°滑轨设置在导墙上，连接滑块通过固定在连接滑块上的圆柱状轮子在90°滑轨中滑动，连接滑块的一端通过连接杆与摇摆马达连接，另一端依次连接隧动杆，连杆，铰接轴承和控制杆；PLC控制器设置在摇摆马达上；控制杆由与铰接轴承连接的主杆和多个平行且与主杆垂直连接的分杆组成，分杆作为竖向钢板的转轴；

PLC控制器发送指令给摇摆马达，摇摆马达驱动连接滑块沿90°滑轨运动，从而通过隧动杆，连杆，铰接轴承带动控制杆的运动，并使竖向钢板达到预想的绕转轴90°翻转。

2.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，摇摆马达放在90°滑轨所在圆的圆心处，两者之间连接杆的距离等于滑轨所在圆的半径；

连杆的长度为连接滑块在滑轨近端时到铰接轴承的距离；

隧动杆的长度用来补充当连接滑块在90°滑轨上滑动时，连接滑块与铰接轴承之间的距离的变化；

在90°滑轨两侧各安装两个圆柱状轮子，四个圆柱状轮子分别通过转轴和活动滑块固定于连接滑块上；

还包括角度传感器，角度传感器固定在最高一组竖向钢板的内侧，当钢板翻转时，角度传感器会检测到角度的变化，并将该变化作为信号传递给PLC控制器。

3.根据权利要求2所述的发电装置，其特征在于，分布式发电装置通过支架固定于橡胶垫上，然后将橡胶垫通过合页固定于竖向钢板的内侧。

4.根据权利要求3所述的发电装置，其特征在于，分布式发电装置包括矩形水斗，水轮机转轴，弹性联轴器和防水型三相发电机；

水轮机主轴主体的横截面为六边形，两端为用于安装弹性联轴器圆柱状，六个矩形水斗固定于水轮机主轴上，每个矩形水斗包括有四个叶片，靠近水轮机主轴的叶片内部凹陷，以安装弹性联轴器，水轮机转轴通过弹性联轴器和防水型三相发电机连接。

5.一种权利要求4所述的发电装置的运行方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)：竖向钢板在初始状态时与横向钢板垂直，处于闭合状态；在控制系统中，活动滑块的初始状态为在90°滑轨中的远端；

步骤(2)：当溢流坝面上过流流速大小适中时：通过PLC控制器开启摇摆马达，带动90°滑轨上的连接滑块沿着滑轨从远端开始滑动，在连接滑块到达90°滑轨近端时，关闭摇摆马达；

连接滑块通过连杆、隧动杆将角度的改变传递给铰接轴承，铰接轴承将角度的改变传递给控制杆，由控制杆带动竖向钢板，使竖向钢板翻转90°，使分布式发电机构垂直于溢流坝面过流；

水流经过矩形水斗，并带动其转动，弹性联轴器将水流转动带来的扭矩传递给防水型三相发电机的轴承，在轴承带动下，在发电机内部转子与定子相互作用，产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流；

步骤(3)：若溢流坝面上过流突然变大，水流速度不再适宜发电，通过控制系统控制竖向钢板向上翻转90°，使分布式发电机构隐藏在两块钢板形成的空隙内。