[發明專利]一種江河流葉片可變角水輪發電機組

有效

• 申請號: 201710259510.4
• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號: CN106870258B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 顧云驥;顧堅毅
• 申請（專利權）人: 顧云驥;顧堅毅
• 主分類號: F03B13/00
• 分類號: F03B13/00;F03B15/08;F03B3/14;F03B11/00;F03B11/06
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 何朝旭;杜春秋

本發明涉及一種江河流葉片可變角水輪發電機組，包括主支架，主支架上安裝有水輪總成，水輪總成包括主軸及與主軸固定套接的葉片座，葉片座的外圓周表面上周向均布有一組沿軸向延伸的葉片。每個葉片鉸接于葉片座，并可相對于葉片座張開或收縮角度。在葉片根部的上端具有軸孔，軸孔中固定設有葉片調角軸，葉片調角軸固定套接有葉片調角齒輪，在主軸上位于葉片座上方活動套接葉片調角齒條座，葉片調角齒條座與主支架固定連接，葉片調角齒條座上設有可與葉片調角齒輪嚙合的葉片調角齒條。本發明的優點是利用江河流水量大、流速快、水體位能大的水資源能量，不需要修筑大壩蓄水，不采用傳統大壩型水輪機組技術，不需要其它機械動力、化學能源就能發電。

技術領域

本發明涉及一種發電機組，尤其是一種用于江河流的葉片可變角水輪發電機組，屬于發電設備技術領域。

背景技術

水力發電屬于可再生、無能耗的綠色清潔能源，不會產生二氧化碳等污染環境，因此受到國家大力提倡。

傳統的水力發電是利用水的落差沖擊水輪機葉片驅動發電機發電，將勢能轉換成電能。其技術特征與水流量、水落差等密切相關。水流量越大，水落差越大，可發電量就越大。現有技術及實踐中，為了實現水量大、落差大，通常是修建水利大壩將水攔截，在此基礎上修建水力發電設施，利用高勢能水壓及水源通過封閉管道驅動水輪機組進行發電。但是，修筑水利大壩需要耗費大量的人力、物力和財力，造價高，建設周期長，特別是存有改變自然環境的負面代價。

很多江河地區雖然地勢相對平緩，水的落差不大，但在地球引力的作用下，水流量極大，流速湍急，具有豐富的水體位能。由于環境、地質、航道、防汛、成本、技術等因素，這些地區不能修筑水壩蓄水用常規發電設備發電，因而這些水能尚未得到充分利用。在社會經濟高速發展的今天，人們對電力的需求越來越大，避免火力發電對環境造成的嚴重破壞，并減少大壩型水電對自然環境的負面影響，采用新的水電技術，采用合理改造水道的方法，充分利用江河尚未利用的能量，是國家能源戰略的重要方向。

發明內容

本發明的目的在于：以一種新的利用水能的概念、方法和技術，結合江河流域的自然條件，并針對現有水電技術存在的一些缺陷，提出一種江河流葉片可變角水輪發電機組。該發電機組構思巧妙，設計合理，費效比高，能夠用于相對平流的、開放的、具有較大水體位能的大江、大河流域發電，而無需采用大壩型水輪機組的專門技術。

為了達到以上目的，本發明江河流葉片可變角水輪發電機組，包括至少一個主支架，主支架上安裝有可沿主支架上下移動的水輪總成以及調速機、發電機和升降機構等裝置，水輪總成與調速機相連，調速機連接發電機，水輪總成包括主軸以及與主軸固定套接的葉片座，葉片座呈圓筒狀，葉片座的外圓周表面上周向均布有一組沿軸向延伸的葉片，每個葉片鉸接于葉片座，并可相對于葉片座自動張開或收縮一定角度，在葉片根部的上端具有軸孔，軸孔中固定設有葉片調角軸，葉片調角軸固定套接有葉片調角齒輪，在主軸上位于葉片座上方活動套接葉片調角齒條座，葉片調角齒條座與主支架的上臂或設備橫梁固定連接，葉片調角齒條座上設有可與葉片調角齒輪嚙合的葉片調角齒條。

本發明水輪發電機組所采用葉片可調角及葉片有柔性特征的水輪總成，在水中工作時，特別是在上述的調角齒輪和調角齒條相互作用時，將能強制打開(葉片正迎水面面對水流方向時)或自動調節(水力作用時)單獨葉片與葉片座筒體之間的角度，使水輪上的每個葉片能夠隨水流方向自動張開或收縮一定角度，并循環往復。這樣，每個葉片在一周不同位置時與流體流動方向的夾角均處于合理狀態，以使部分葉片處于產生正向驅動力矩的有效工作狀態，并使其效率最大化。而部分葉片處于不產生驅動力矩的無效工作狀態時，或部分葉片處于產生反向阻力力矩的有害工作狀態時，則盡量減少其對主軸的運動阻力，最終減少水能損失。由于采用了葉片自動調角技術，因此，該水輪總成具有很高的水輪效率。

進一步的，葉片包括正迎水面和負迎水面，并且正迎水面為向內彎曲的凹弧面，負迎水面為向外凸出的凸弧面；葉片的厚度由葉片前端至葉片中部逐漸變大，再由葉片中部至葉片后端保持不變。