本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī)組，尤其是一種用于江河流的葉片可變角水輪發(fā)電機(jī)組，屬于發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

水力發(fā)電屬于可再生、無能耗的綠色清潔能源，不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳等污染環(huán)境，因此受到國家大力提倡。

傳統(tǒng)的水力發(fā)電是利用水的落差沖擊水輪機(jī)葉片驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，將勢能轉(zhuǎn)換成電能。其技術(shù)特征與水流量、水落差等密切相關(guān)。水流量越大，水落差越大，可發(fā)電量就越大?，F(xiàn)有技術(shù)及實(shí)踐中，為了實(shí)現(xiàn)水量大、落差大，通常是修建水利大壩將水?dāng)r截，在此基礎(chǔ)上修建水力發(fā)電設(shè)施，利用高勢能水壓及水源通過封閉管道驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)組進(jìn)行發(fā)電。但是，修筑水利大壩需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，造價(jià)高，建設(shè)周期長，特別是存有改變自然環(huán)境的負(fù)面代價(jià)。

很多江河地區(qū)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(huán)境、地質(zhì)、航道、防汛、成本、技術(shù)等因素，這些地區(qū)不能修筑水壩蓄水用常規(guī)發(fā)電設(shè)備發(fā)電，因而這些水能尚未得到充分利用。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，人們對電力的需求越來越大，避免火力發(fā)電對環(huán)境造成的嚴(yán)重破壞，并減少大壩型水電對自然環(huán)境的負(fù)面影響，采用新的水電技術(shù)，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(zhàn)略的重要方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：以一種新的利用水能的概念、方法和技術(shù)，結(jié)合江河流域的自然條件，并針對現(xiàn)有水電技術(shù)存在的一些缺陷，提出一種江河流葉片可變角水輪發(fā)電機(jī)組。該發(fā)電機(jī)組構(gòu)思巧妙，設(shè)計(jì)合理，費(fèi)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(fā)電，而無需采用大壩型水輪機(jī)組的專門技術(shù)。

為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明江河流葉片可變角水輪發(fā)電機(jī)組，包括至少一個(gè)主支架，主支架上安裝有可沿主支架上下移動(dòng)的水輪總成以及調(diào)速機(jī)、發(fā)電機(jī)和升降機(jī)構(gòu)等裝置，水輪總成與調(diào)速機(jī)相連，調(diào)速機(jī)連接發(fā)電機(jī)，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(gè)葉片鉸接于葉片座，并可相對于葉片座自動(dòng)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(shè)有葉片調(diào)角軸，葉片調(diào)角軸固定套接有葉片調(diào)角齒輪，在主軸上位于葉片座上方活動(dòng)套接葉片調(diào)角齒條座，葉片調(diào)角齒條座與主支架的上臂或設(shè)備橫梁固定連接，葉片調(diào)角齒條座上設(shè)有可與葉片調(diào)角齒輪嚙合的葉片調(diào)角齒條。

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

進(jìn)一步的，葉片包括正迎水面和負(fù)迎水面，并且正迎水面為向內(nèi)彎曲的凹弧面，負(fù)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。

上述結(jié)構(gòu)中的葉片為帆型弧面葉片，其受水集能面積巨大，這種規(guī)模的葉片，其受水集能面積彌補(bǔ)了葉片低水壓的不足。

進(jìn)一步的，葉片座的外圓周表面上均勻設(shè)有一組與葉片相對應(yīng)的調(diào)角限位塊，調(diào)角限位塊設(shè)置于葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡上并可與葉片的負(fù)迎水面相抵觸，調(diào)角限位塊限定了葉片的張開與收縮角度。

調(diào)角限位塊的作用是使葉片角在葉片采集水能時(shí)處于最佳角度。工作過程中，當(dāng)單獨(dú)葉片的正迎水面朝向水流方向時(shí)，葉片角度增大，葉片角逐漸打開，受到水流動(dòng)能的驅(qū)動(dòng)，葉輪繞軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，將水體動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能；當(dāng)單獨(dú)葉片的負(fù)迎水面朝向水流方向時(shí)，葉片角度減小，葉片逐漸合攏，減少了水流阻力。

進(jìn)一步的，葉片座包括截面為圓形的輻板，輻板的中部具有與水輪主軸相配合的水輪主軸孔，輻板的外圓面上均布一組葉片腳座，葉片腳座具有與葉片調(diào)角軸相配合的軸孔。

進(jìn)一步的，葉片分成至少兩個(gè)部分，包括至少一葉片尖段和至少一葉片底段，葉片底段與葉片尖段的端部之間設(shè)有一組沿高度方向均勻分布的活動(dòng)鉸鏈，葉片底段與葉片尖段通過活動(dòng)鉸鏈鉸接。

上述葉片可采用“柔性葉片”的技術(shù)，采用上述結(jié)構(gòu)后，葉片具有柔性變化的特征，水輪在水流作用下，葉片中的葉片尖段與葉片底段可以繞活動(dòng)鉸鏈向一側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，致使葉片迎向水流方向時(shí)完全展開，背向水流方向時(shí)葉片彎曲成圓弧形，以減少阻力，提高了水輪的工作效率。

另外，活動(dòng)鉸鏈包括鉸座、第一鉸片和第二鉸片，第一、第二鉸片的一端通過鉸軸與鉸座鉸接，第一鉸片的另一端固定于葉片底段的正迎水面上，第二鉸片的另一端固定于葉片尖段的正迎水面上。上述結(jié)構(gòu)中，第一、第二鉸片均固定于正迎水面，進(jìn)一步限定了葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)方向及轉(zhuǎn)動(dòng)角度。

進(jìn)一步的，主支架包括支架底座，垂直安裝于支架底座上的安裝板，以及垂向安裝于安裝板背面的加強(qiáng)板，在安裝板上設(shè)有沿其長度方向延伸的U型導(dǎo)軌和升降齒條，U型導(dǎo)軌中安裝有可沿U型導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)的長方形卡座，升降齒條與升降齒輪箱的齒輪相嚙合，升降齒輪箱由升降電機(jī)驅(qū)動(dòng)。這樣，水輪總成在升降裝置的帶動(dòng)下可沿U型導(dǎo)軌上下移動(dòng)。

進(jìn)一步的，主支架的數(shù)目為一個(gè)，長方形卡座的上端固定連接上臂，下端固定連接下臂，上臂、下臂的截面均為等腰梯形，在上臂與下臂之間豎直安裝有水輪總成，上臂的上部安裝調(diào)速機(jī)、發(fā)電機(jī)、升降電機(jī)和升降齒輪箱；長方形卡座上還設(shè)有整流罩。水輪機(jī)組沿U型導(dǎo)軌升降的作用在于，調(diào)節(jié)水輪總成在水中的深度，或可出水面進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

進(jìn)一步的，主支架的數(shù)目為左、右兩個(gè)，兩個(gè)主支架鏡像相對設(shè)置，且兩個(gè)主支架的上端通過支架橫梁連接，使得兩個(gè)主支架成門式結(jié)構(gòu)，以保持主支架的剛性和穩(wěn)定，左、右長方形卡座的上端固定有設(shè)備橫梁，下端固定有軸承座，在設(shè)備橫梁上安裝有一個(gè)調(diào)速機(jī)和一個(gè)發(fā)電機(jī)，設(shè)備橫梁上還安裝有升降電機(jī)和升降齒輪箱，水輪主軸的左、右軸承座分別與橫向布置其間的水輪總成主軸兩端連接，水輪總成的主軸通過傳動(dòng)軸與調(diào)速機(jī)連接。

進(jìn)一步的，主支架的數(shù)目為左、右兩個(gè)，兩個(gè)主支架鏡像相對設(shè)置，且兩個(gè)主支架的上端通過支架橫梁連接，呈門式結(jié)構(gòu)，左、右長方形卡座的上端固定有設(shè)備橫梁，下端固定有下臂，在設(shè)備橫梁上部的兩端各安裝有一個(gè)調(diào)速機(jī)和一個(gè)發(fā)電機(jī)，左、右下臂與設(shè)備橫梁之間分別安裝有一個(gè)豎向布置的水輪總成，設(shè)備橫梁上還安裝有升降電機(jī)和升降齒輪箱。

進(jìn)一步的，葉片的后端設(shè)有一組沿高度方向均勻分布的鉸鏈，葉片通過鉸鏈與葉片座鉸接；葉片調(diào)角齒條座呈圓筒狀，且葉片調(diào)角齒條座的直徑小于葉片座的直徑，葉片調(diào)角齒條座的上端與主支架的上臂固定連接，下端外圓面上設(shè)有葉片調(diào)角齒條。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是概念新穎、技術(shù)獨(dú)特、制造簡單、應(yīng)用面寬，可充分利用江河流水量大、流速快、水體位能大的水資源能量，可充分利用江河蜿蜒曲折的天然選址條件，不需要修筑大壩蓄水改變環(huán)境，不采用傳統(tǒng)的大壩型水輪機(jī)組技術(shù)，也不需要其它機(jī)械動(dòng)力、化學(xué)能源就能發(fā)電，是一種新型的綠色、可再生的水電技術(shù)，保護(hù)自然環(huán)境，擴(kuò)大了江河流域的水資源利用途徑，提出了江流隧道等應(yīng)用場景的概念；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，制造技術(shù)成熟，造價(jià)低，實(shí)施難度小，發(fā)電成本低，適用范圍廣；是一種非大壩型、零耗能、零污染的高效水力供電裝置，為人們提供了清潔能源，具有廣泛的應(yīng)用前景，具有長期的、重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一的主視圖。

圖2為圖1的左視圖。

圖3為圖1的俯視圖。

圖4為圖1的A-A向剖視圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例一中水輪總成的主視圖。

圖6為圖5的B-B向剖視圖。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例一中水輪總成的工作狀態(tài)圖。

圖8為本發(fā)明實(shí)施例一中葉片座的主視圖。

圖9為圖8的俯視圖。

圖10為本發(fā)明實(shí)施例一中葉片的主視圖。

圖11為圖10的俯視圖。

圖12為本發(fā)明實(shí)施例二中葉片的主視圖。

圖13為圖12的俯視圖。

圖14為本發(fā)明實(shí)施例二中葉片的工作狀態(tài)圖。

圖15為本發(fā)明實(shí)施例二中水輪總成的工作狀態(tài)圖。

圖16為本發(fā)明實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖17為圖16的C-C向剖視圖。

圖18為本發(fā)明實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖19為本發(fā)明中X型江流隧道示意圖。

圖20為本發(fā)明中Y型江流隧道示意圖。

圖21為本發(fā)明中江流隧道選址示意圖。

圖22為本發(fā)明中江流隧道中水輪發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用場景示意圖。

圖23為本發(fā)明中固定角葉片水輪總成的工作狀態(tài)示意圖。

圖24為本發(fā)明中固定角柔性葉片水輪總成的工作狀態(tài)示意圖。

圖中：1.主支架，2.水輪總成，3.調(diào)速機(jī)，4.發(fā)電機(jī)，5.上臂，6.下臂，7.U型導(dǎo)軌，8.水輪主軸軸承座，9.升降電機(jī)，10.升降齒輪箱，11.升降齒條，12.整流罩，13.設(shè)備橫梁，14.支架橫梁，15.傳動(dòng)軸，1-1.支架底座，1-2.安裝板，1-3.加強(qiáng)板，1-4.長方形卡座，2-1.主軸，2-2.葉片座，2-3.葉片，2-4.葉片調(diào)角軸，2-5.葉片調(diào)角齒輪，2-6.葉片調(diào)角齒條座，2-7.葉片調(diào)角齒條，2-8.調(diào)角限位塊，2-9.葉片正迎水面，2-10.葉片負(fù)迎水面，2-2-1.輻板，2-2-2.水輪主軸孔，2-2-3.葉片腳座，2-3-1.鉸鏈，2-3-2.葉片底段，2-3-3.葉片尖段，2-3-4.活動(dòng)鉸鏈。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

本實(shí)施例立式潛水型葉片可變角水輪發(fā)電機(jī)組，其結(jié)構(gòu)如圖1至圖4所示，包括一個(gè)主支架1，主支架1包括支架底座1-1，垂直安裝于支架底座1-1上的安裝板1-2，以及垂向安裝于安裝板1-2背面的加強(qiáng)板1-3，其中支架底座1-1與江底鋼筋水泥基礎(chǔ)結(jié)合，用于承載機(jī)組。在安裝板1-2上設(shè)有沿其長度方向延伸的U型導(dǎo)軌7和升降齒條11，升降齒條11與升降齒輪箱10的齒輪相嚙合，升降齒輪箱10與升降電機(jī)9相連，在升降電機(jī)9的驅(qū)動(dòng)下升降齒輪箱11的齒輪沿升降齒條11上下移動(dòng)，從而帶動(dòng)U型導(dǎo)軌7中安裝的長方形卡座1-4沿U型導(dǎo)軌7上下移動(dòng)。長方形卡座1-4的上端固定連接上臂5，下端固定連接下臂6，上臂5、下臂6的截面均為等腰梯形。在上臂5與下臂6之間豎直安裝有水輪總成2，水輪總成2在升降裝置的帶動(dòng)下隨著長方形卡座1-4可沿U型軌道7上下移動(dòng)，可使水輪總成2潛入水中工作，也可使水輪總成2上行出水面進(jìn)行維修保養(yǎng)。水輪總成2的主軸2-1垂直布置并與調(diào)速機(jī)3的輸入端相連，調(diào)速機(jī)3的輸出端連接發(fā)電機(jī)4的轉(zhuǎn)子，發(fā)電機(jī)4的定子與電網(wǎng)的輸入端相連。調(diào)速機(jī)3、發(fā)電機(jī)4、升降電機(jī)9和升降齒輪箱10均固定安裝于上臂5，調(diào)速機(jī)3是用來傳遞水輪總成2動(dòng)力并變速的裝置，能夠?qū)?dòng)能傳遞給發(fā)電機(jī)4，發(fā)電機(jī)4是用于接受水輪總成2的動(dòng)能并將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，發(fā)電機(jī)4將電能傳遞給并網(wǎng)電壓整流器，電能經(jīng)并網(wǎng)電壓整流器整壓后輸入主電網(wǎng)，升降電機(jī)9、升降齒輪箱10、調(diào)速機(jī)3、發(fā)電機(jī)4等均由電器控制箱(電器柜)控制。另外，長方形卡座上靠近水輪總成2還設(shè)有整流罩12，整流罩12用于隔離江流對葉片負(fù)迎水面2-10的沖擊壓力，調(diào)整罩內(nèi)的渦流，提高水輪總成2的旋轉(zhuǎn)效率。

如圖5和圖6所示，水輪總成2包括主軸2-1以及與主軸2-1固定套接的葉片座2-2，葉片座2-2呈圓筒狀，葉片座2-2的外圓周表面上周向均布有六個(gè)沿軸向延伸的帆型葉片2-3，每個(gè)葉片2-3鉸接于葉片座2-2，并可相對于葉片座2-2張開或收縮一定角度，并且六個(gè)葉片2-3按同一旋向分布。在葉片2-3根部的上端具有向外凸起的凸耳，凸耳上制有軸孔一，軸孔一中固定設(shè)有葉片調(diào)角軸2-4，葉片調(diào)角軸2-4固定套接有葉片調(diào)角齒輪2-5。在主軸2-1上位于葉片座2-2上方活動(dòng)套接葉片調(diào)角齒條座2-6，葉片調(diào)角齒條座2-6呈圓筒狀，且葉片調(diào)角齒條座2-6的直徑小于葉片座2-2的直徑，葉片調(diào)角齒條座2-6的上端與上臂5固定連接，下端外圓面上設(shè)有葉片調(diào)角齒條2-7。葉片調(diào)角齒條座2-6固定于上臂5，葉片調(diào)角齒條2-7固定不動(dòng)。葉片角度α是指葉片正迎水面與葉片座外圓面之間的夾角，或相鄰兩葉片之間的夾角，是個(gè)動(dòng)態(tài)的值。當(dāng)水輪旋轉(zhuǎn)，葉片調(diào)角齒輪2-5轉(zhuǎn)到葉片調(diào)角齒條2-7位置時(shí)，葉片調(diào)角齒條2-7與葉片調(diào)角齒輪2-5相嚙合，葉片調(diào)角齒輪2-5即隨之旋轉(zhuǎn)，葉片調(diào)角齒條2-7撥動(dòng)葉片調(diào)角齒輪2-5使得葉片2-3角α復(fù)位打開(以上技術(shù)，即葉片可調(diào)角技術(shù))。葉片座2-2的外圓周表面上還均勻設(shè)有六個(gè)與葉片2-3相對應(yīng)的調(diào)角限位塊2-8，調(diào)角限位塊2-8設(shè)置于葉片2-3的轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡上并可與葉片2-3的負(fù)迎水面2-10相抵觸，用于對打開的葉片2-3角α進(jìn)行限位，進(jìn)而限定葉片角度α的最大值，葉片角度α與葉片數(shù)相關(guān)，當(dāng)葉片數(shù)為6時(shí)，葉片角度α最大值為60°。葉片座2-2包括截面為圓形的輻板2-2-1，輻板2-2-1的中部具有與水輪主軸2-1相配合的水輪主軸孔2-2-2，輻板2-2-1的外圓面上均布六個(gè)葉片腳座2-2-3，葉片腳座2-2-3具有與葉片調(diào)角軸2-4相配合的軸孔二(見圖8和圖9)。另外，葉片2-3呈帆形，其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，并且葉片2-3包括正迎水面2-9和負(fù)迎水面2-10，正迎水面2-9為向內(nèi)彎曲的凹弧面，負(fù)迎水面2-10為向外凸出的凸弧面(見圖10和圖11)。葉片2-3的迎水面表面積與采集水能效果成正比，一般每個(gè)葉片2-3的最小迎水面表面積可大于5平方米(設(shè)計(jì)值，可以調(diào)整)，由于具有很大的迎水面表面積，葉片所吸收的江水動(dòng)能的量就大，可以彌補(bǔ)江流流速偏低和水壓偏低時(shí)的不足。

當(dāng)葉片角度α不可調(diào)時(shí)，水輪在水下工作過程中葉片的負(fù)迎水面2-10會(huì)受到水流的沖擊而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)阻力，該旋轉(zhuǎn)阻力會(huì)損耗很大的水輪能量。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，采用葉片角度α可調(diào)的水輪總成2就能有效解決葉片負(fù)迎水面旋轉(zhuǎn)阻力大的問題。該水輪總成2在水下工作時(shí)，其葉片2-3的葉片角度α在葉輪一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)可變，葉片2-3角α按照一定規(guī)律循環(huán)收縮或復(fù)位，使得每個(gè)葉片2-3在一周不同位置時(shí)與流體流動(dòng)方向的夾角均處于合理狀態(tài)，由此，使葉片2-3采集水能的效率達(dá)到最大化，降低了阻力損失，進(jìn)而能夠提高水輪的效率。如圖7所示，水輪總成2水下工作時(shí)，葉片2-3有調(diào)角軸2-4，在無約束條件下，處于第一象限、第二象限的葉片2-3，其葉片角度α由于水壓的存在會(huì)自動(dòng)減小。然而當(dāng)某一葉片2-3經(jīng)過第三象限時(shí)，由于位于第三象限的調(diào)角齒條2-7作用于這一葉片2-3的調(diào)角齒輪2-5，使得葉片2-3角α復(fù)位，在第三象限末端，葉片角度α達(dá)到最大值，此時(shí)，該葉片2-3采集的水能達(dá)到最大值，在通過第三、第四象限時(shí)葉片2-3完成做功。在該葉片在第四、第一、第二象限不受調(diào)角齒條2-7的約束，最終葉片2-3通過第一、第二象限時(shí)，葉片角度α在水流的壓力下自然收縮變小，減小了旋轉(zhuǎn)阻力。如此，葉片2-3循環(huán)往復(fù)，經(jīng)過第一、第二、第三和第四象限完成做功。

本實(shí)施例適用于江流湍急、不影響航道、不影響防汛的江河上。該裝置基礎(chǔ)建設(shè)比較容易，安裝快捷，可多臺(tái)機(jī)組陣列式布局，以取得很好的電能效益。

實(shí)施例二

本實(shí)施例與實(shí)施例一的不同之處在于：為了解決靜態(tài)固定型葉片水輪總成中葉片2-3的負(fù)迎水面2-10在水中阻力較大的問題，提出了一種“柔性葉片技術(shù)”，如圖12和圖13所示，柔性葉片分成兩個(gè)部分，該兩個(gè)部分包括葉片尖段2-3-3和葉片底段2-3-2，葉片底段2-3-2與葉片尖段2-3-3的端部之間設(shè)有三個(gè)沿高度方向均勻分布的活動(dòng)鉸鏈2-3-4，活動(dòng)鉸鏈2-3-4包括鉸座、第一鉸片和第二鉸片，第一、第二鉸片的一端通過鉸軸與鉸座鉸接，第一鉸片的另一端固定于葉片底段2-3-2的正迎水面上，第二鉸片的另一端固定于葉片尖段2-3-3的正迎水面上，這樣葉片底段2-3-2與葉片尖段2-3-3通過活動(dòng)鉸鏈2-3-4鉸接，葉片底段2-3-2的端面與葉片尖段2-3-3的端面相配合。另外，葉片2-3的后端設(shè)有三個(gè)沿高度方向均勻分布的鉸鏈2-3-1，葉片2-3通過鉸鏈2-3-1與葉片座2-2鉸接。

工作時(shí)，如圖14和圖15所示，葉片尖段2-3-3與葉片底段2-3-2會(huì)發(fā)生相對軸型活動(dòng)鉸鏈2-3-4的偏轉(zhuǎn)，這就是葉片所謂的“柔性”。這種片偏轉(zhuǎn)可減小柔性葉片入水時(shí)的阻力，入水后，柔性葉片的葉片尖段2-3-3會(huì)在慣性、重力和水壓的共同作用下，將自然消除葉片尖段2-3-3與葉片底段2-3-2之間的偏轉(zhuǎn)，恢復(fù)成整體葉片結(jié)構(gòu)，并獲取最大的水能。

葉片可變角技術(shù)可與柔性葉片技術(shù)疊加，葉片2-3的工作狀態(tài)猶如手臂從彎曲到伸直的過程，循環(huán)往復(fù)，進(jìn)一步優(yōu)化水輪總成2的工作狀態(tài)，提高水輪效率。

實(shí)施例三

本實(shí)施例與實(shí)施例二的不同之處在于：本實(shí)施例的葉片可變角水輪發(fā)電機(jī)組為門式半潛水型橫軸發(fā)電機(jī)組，其結(jié)構(gòu)如圖16、17所示，包括鏡像相對設(shè)置的左、右主支架1(左、右主支架1的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一相同)，左、右主支架1的上端通過支架橫梁14連接，構(gòu)成門式結(jié)構(gòu)。左、右主支架1的長方形卡座1-4的上端均固定于設(shè)備橫梁13，下端分別固定有水輪主軸軸承座8，在設(shè)備橫梁13上除了安裝有一個(gè)調(diào)速機(jī)3和一個(gè)發(fā)電機(jī)4，還安裝有升降電機(jī)9和升降齒輪箱10，水輪總成2橫向布置在左、右主支架1之間，并且水輪總成2的主軸兩端連接左、右水輪主軸軸承座8，水輪總成2的主軸2-1通過傳動(dòng)軸15與調(diào)速機(jī)3連接。門式半潛水型橫軸發(fā)電機(jī)組采用葉片可變角技術(shù)和柔性葉片技術(shù)組合，能顯著提高水輪總成2的工作效率。

實(shí)施例四

本實(shí)施例與實(shí)施例一或二的不同之處在于：本實(shí)施例的葉片可變角水輪發(fā)電機(jī)組為門式潛水型雙立軸發(fā)電機(jī)組，其結(jié)構(gòu)如圖18所示，包括鏡像相對設(shè)置的左、右主支架1(左、右主支架1的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一相同)，左、右主支架1的上端通過支架橫梁14連接，呈門式結(jié)構(gòu)。左、右主支架1的長方形卡座1-4上端固定于設(shè)備橫梁13，下端分別固定有下臂6，設(shè)備橫梁13連接左、右長方形卡座1-4上，并且在設(shè)備橫梁13的兩端各安裝有一個(gè)調(diào)速機(jī)3和一個(gè)發(fā)電機(jī)4，左(右)下臂6與設(shè)備橫梁13之間安裝有一個(gè)豎向布置的水輪總成2，設(shè)備橫梁13上還裝有升降電機(jī)9和升降齒輪箱10。

實(shí)施例三和實(shí)施例四的門式水輪發(fā)電機(jī)組的葉片2-3可以是非調(diào)角型葉片，也可以是調(diào)角型葉片。另外，葉片2-3可以是非柔性葉片，也可以是柔性葉片。

江(河)流受航道和堤壩防汛等影響，國家對江河有諸多管理法規(guī)。在這些環(huán)境下，立式水輪發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用受到一定的限制。但是，在無負(fù)面影響的原始自然環(huán)境條件下，開掘江流隧道(或河道)并采用門式水輪發(fā)電機(jī)組具有政策許可條件。江流隧道的選址是在自然江河水道，江流隧道增加了江流下行的新捷徑，水流有一定的高度落差，并且流速大、動(dòng)能大，因此，有充足的水源通過。且人工隧道技術(shù)成熟，成本可控。因此，采用門式水輪發(fā)電機(jī)組能充分利用江流資源，而且門式水輪發(fā)電機(jī)組特別適用于隧道型江流水電站，江流隧道中水輪機(jī)組的工作場景狀態(tài)如圖22所示。門式結(jié)構(gòu)中，可采用半潛水式橫軸水輪總成(實(shí)施例三)，也可以采用潛水式雙立軸水輪總成(實(shí)施例四)。半潛水是指水輪總成2的軸線以下在水中，軸線以上部分在水面上的空氣中，目的是在水輪工作時(shí)減少葉片負(fù)迎水面2-10在水中的阻力。

江流隧道的截面可以是圓形、拱形、長方形、或者是圓形、拱形、長方形的組合，其平面布局可以是Y型(見圖20)、X型(見圖19)或者一字型(見圖21)。采用Y型或X型江流隧道的目的是增大通過隧道的江流流量及水能，并依據(jù)流體力學(xué)的原理，在水道窄部具有水流加速的特性，使水輪機(jī)組更有效地利用水能。

本發(fā)明的水輪總成2，其葉片2-3還可以按照一定角度固定于葉片座2-2(見圖23、24)，葉片2-3除了是柔性葉片(見圖24)，還可以是一體成型結(jié)構(gòu)(見圖23)。

除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。