CN112901402B - 一种用于大坝出水口的二次水力发电设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于大坝出水口的二次水力发电设备及方法，该发电设备包括设置在坝体的出水口处的安装平台和设置在安装平台上的发电机构；该方法包括步骤：一、二次水力发电设备的安装；二、二次水力发电设备发电。本发明设计新颖合理，通过设置发电单元将旋转水流的动能转化为电能，旋转水流流动带动发电单元的叶轮组旋转，叶轮组旋转带动两个发电机的转子旋转，使发电机发电，将旋转水流的动能转化为电能，提高旋转水流的利用效率；通过设置左侧叶轮组和右侧叶轮组将阶梯式支架内部两侧的旋转水流导向阶梯式支架内部中心，加强旋转水流流动时对中部叶轮组的推力，加快中部叶轮组的旋转速度，提高该发电机构的发电效率。

Description

一种用于大坝出水口的二次水力发电设备及方法

技术领域

本发明属于水力发电技术领域，具体涉及一种用于大坝出水口的二次水力发电设备及方法。

背景技术

随着社会的发展和人们环保意识的增强，能源的需求随之增加，清洁能源的开发越来越受到人们的重视。水力发电是一种清洁能源的重要提供方式，拦河筑坝是现今水力发电的主流形式，长江三峡、溪洛渡、向家坝等一大批水电站相继进行建设，为缓解能源紧张以及调蓄洪水、防汛抗旱等做出了重大的贡献，但随之而来的生态问题也值得人们进行相应的思考。拦河筑坝对库区生态、鱼类回游、船舶通航等造成了一定影响，而一些跨国河流,也对上游国家的拦河筑坝有一定的限制。另外，在一些较小流量的河流以及大型河流的低落差地带，并不具备拦河筑坝的条件，也没有一种其他的现成可用的水力发电设备。有的河流的水位会根据季节而变化，导致发电设备不能全年运行，还有，在一些交通不便的地区，由于电力设施建设的滞后，居民用电很不方便，也需要向他们提供一种低成本的发电设施，以提高他们的生活质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于大坝出水口的二次水力发电设备，其设计新颖合理，通过设置安装平台为发电机构提供安装位置，安装平台的安装板呈倾斜布设使旋转水流流经安装板时存在水落差，提高发电机构的发电量；通过设置发电单元将旋转水流的动能转化为电能，旋转水流流动带动发电单元的叶轮组旋转，叶轮组旋转带动动力输出轴旋转，动力输出轴旋转带动动力输出轴两端的两个发电机的转子旋转，使发电机发电，将旋转水流的动能转化为电能，提高旋转水流的利用效率；通过设置左侧叶轮组和右侧叶轮组将阶梯式支架内部两侧的旋转水流导向阶梯式支架内部中心，加强旋转水流流动时对中部叶轮组的推力，加快中部叶轮组的旋转速度，提高该发电机构的发电效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于大坝出水口的二次水力发电设备，其特征在于：包括设置在坝体的出水口处的安装平台和设置在所述安装平台上的发电机构；

所述安装平台包括沿水流流动方向布设的安装板和设置在安装板下方的支撑式堵水结构，以及沿水流流动方向布设在安装板上的阶梯式支架，所述安装板沿水流流动方向由靠近坝体的出水口的一端向远离坝体的出水口的一端向下倾斜，所述安装板的倾斜角度与所述阶梯式支架的坡度相等；

所述阶梯式支架的横截面呈门形，所述阶梯式支架包括多层台阶；

所述发电机构包括多个发电单元，所述发电单元的数量和台阶的数量相等且一一对应，所述发电单元安装在台阶上，所述发电单元包括沿台阶的长度方向设置在台阶上的动力输出轴、对称设置在动力输出轴两端且位于安装板上的发电机，以及设置在动力输出轴上的叶轮组，所述叶轮组包括设置在动力输出轴中部的中部叶轮组、对称设置在所述中部叶轮组两侧的左侧叶轮组和右侧叶轮组。

上述的一种用于大坝出水口的二次水力发电设备，其特征在于：所述左侧叶轮组包括多个均设置在动力输出轴上的左侧叶轮，所述右侧叶轮组包括多个均设置在动力输出轴上的右侧叶轮；

所述左侧叶轮和右侧叶轮的结构相同，所述左侧叶轮和右侧叶轮均包括侧部连接套筒和多个均设置在侧部连接套筒上的侧部连接座，以及安装在侧部连接座上的侧部叶片；

多个所述侧部连接座沿侧部连接套筒的圆周方向均匀布设在侧部连接套筒的外侧面上，所述侧部连接套筒上的多个侧部叶片由侧部连接套筒的中轴线向四周呈散射式布设。

上述的一种用于大坝出水口的二次水力发电设备，其特征在于：所述侧部叶片的两面分别为侧部叶片迎水面和侧部叶片背水面，所述侧部叶片迎水面为凹面，所述侧部叶片背水面为与所述凹面配合的凸面。

上述的一种用于大坝出水口的二次水力发电设备，其特征在于：所述中部叶轮组包括多个均设置在动力输出轴上的中部叶轮，所述中部叶轮包括中部连接套筒和多个均设置在中部连接套筒上的中部连接座，以及安装在中部连接座上的中部叶片，多个所述中部叶片沿中部连接套筒的圆周方向均匀布设在中部连接套筒的外侧面上。

上述的一种用于大坝出水口的二次水力发电设备，其特征在于：所述中部叶片包括中部叶片本体，所述中部叶片本体远离中部连接套筒的端部为卷水部，所述中部叶片本体靠近中部连接套筒的端部为加强部，所述中部叶片本体的中部位于所述卷水部和所述加强部之间，所述中部叶片本体的中部为过水部；

所述卷水部包括第一矩形叶片本体、均设置在第一矩形叶片本体前端且依次连接的第一弧形段、第二弧形段和第三弧形段，所述第一弧形段、第二弧形段、第三弧形段和第一矩形叶片本体位于同一平面上；

所述过水部包括第二矩形叶片本体，所述第一矩形叶片本体的后端与第二矩形叶片本体的前端连接，且所述第一矩形叶片本体与第二矩形叶片本体之间的钝角夹角为120°～150°。

上述的一种用于大坝出水口的二次水力发电设备，其特征在于：所述加强部包括第三矩形叶片本体和设置在第三矩形叶片本体上的长条状弧形凸起；

所述第三矩形叶片本体的前端与第二矩形叶片本体的后端连接，且所述第三矩形叶片本体和第二矩形叶片本体位于同一平面上；

所述长条状弧形凸起由第三矩形叶片本体和第二矩形叶片本体的连接端向第三矩形叶片本体的后端延伸，所述长条状弧形凸起的中轴线与第三矩形叶片本体的中轴线位于同一直线上。

上述的一种用于大坝出水口的二次水力发电设备，其特征在于：所述支撑式堵水结构包括均设置在安装板下方的堵水墙和支撑柱，所述堵水墙沿安装板的宽度方向布设在坝体的出水口处，所述支撑柱位于安装板远离坝体的出水口的端部下方。

上述的一种用于大坝出水口的二次水力发电设备，其特征在于：所述台阶的顶板上开设有多个供所述叶轮组伸出的通孔，所述台阶上设置有用于保护所述叶轮组的保护盖板，所述保护盖板与台阶的顶板可拆卸连接。

同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理的用于大坝出水口的二次水力发电设备的发电方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、二次水力发电设备的安装：

步骤101、安装平台的安装：沿水流流动方向在坝体的出水口处安装安装平台；

步骤102、发电机构的安装：在所述安装平台的阶梯式支架上安装发电机构，所述发电机构包括多个发电单元，多个发电单元的安装方法均相同；

对任一个所述发电单元进行安装时，先将中部叶轮组安装在动力输出轴的中心位置处，且所述中部叶轮组的多个中部叶轮呈交错布设；再将左侧叶轮组和右侧叶轮组对称安装在动力输出轴上，且左侧叶轮组的多个左侧叶轮呈交错布设，右侧叶轮组的多个右侧叶轮呈交错布设；最后，沿台阶的长度方向将动力输出轴的两端通过轴承安装在台阶上，且动力输出轴的端部伸出轴承与发电机的转子连接，完成发电单元的安装；

步骤二、二次水力发电设备发电：

打开发电机，坝体的出水口喷射出的旋转水流流入阶梯式支架内部，所述旋转水流流动推到左侧叶轮组、中部叶轮组和右侧叶轮组旋转产生推动力，左侧叶轮组旋转将流经左侧叶轮组的旋转水流由阶梯式支架的内部左侧导向内部中心，右侧叶轮组旋转将流经右侧叶轮组的旋转水流由阶梯式支架的内部右侧导向内部中心，加强所述旋转水流对中部叶轮组的推动力，使所述中部叶轮组快速旋转，所述中部叶轮组快速旋转带动左侧叶轮组和右侧叶轮组快速旋转，进而带动动力输出轴旋转，动力输出轴旋转带动发电机的转子旋转，发电机的转子旋转使发电机发电。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明采用的设备结构简单、容易建造，适用范围广，可以建造在有水流流过的地方，且造价相对低廉，便于推广使用。

2、本发明通过设置安装平台为发电机构提供安装位置，安装平台的安装板沿河水流动方向由靠近坝体的出水口的一端向远离坝体的出水口的一端倾斜且倾斜角度为35°～45°，使旋转水流自坝体的出水口流向安装板远离坝体的出水口的端部时始终存在水落差，避免在旋转水流流动过程中旋转水流的动能减小，进而提高发电机构的发电量。

3、本发明通过设置阶梯式支架为发电机构提供安装位置，阶梯式支架的高度由靠近坝体的出水口的一端向远离坝体的出水口的一端逐渐降低，阶梯式支架的台阶数量与发电单元的数量相同且一一对应，便于将发电单元安装在台阶上，阶梯式支架为中空结构，阶梯式支架的横截面呈门形，便于坝体的出水口流出的旋转水流自阶梯式支架靠近坝体的出水口的端部流向阶梯式支架远离坝体的出水口的端部，进而对安装在阶梯式支架的上的多个发电单元进行驱动，提高发电机构的发电量。

4、本发明通过设置发电单元将旋转水流的动能转化为电能，旋转水流流动带动发电单元的左侧叶轮组、中部叶轮组和右侧叶轮组旋转，左侧叶轮组、中部叶轮组和右侧叶轮组旋转带动动力输出轴旋转，动力输出轴旋转带动动力输出轴两端的两个发电机的转子旋转，发电机发电，使旋转水流的动能转化为电能，提高旋转水流的利用效率。

5、本发明通过在中部叶轮组的两侧对称设置左侧叶轮组和右侧叶轮组，当旋转水流流经阶梯式支架时，旋转水流流动产生的流速推动力推动左侧叶轮组、中部叶轮组和右侧叶轮组旋转，左侧叶轮组将流经左侧叶轮组的旋转水流由阶梯式支架内部左侧导向内部中心，右侧叶轮组旋转时将流经右侧叶轮组的旋转水流由阶梯式支架内部右侧导向内部中心，进而加强旋转水流流动时对中部叶轮组的推力，加快中部叶轮组的旋转速度，进而加快动力输出轴的旋转速度，提高该发电机构的发电效率。

6、本发明采用的方法，步骤简单，便于推广使用。

综上所述，本发明设计新颖合理，通过设置安装平台为发电机构提供安装位置，安装平台的安装板呈倾斜布设使旋转水流流经安装板时存在水落差，提高发电机构的发电量；通过设置发电单元将旋转水流的动能转化为电能，旋转水流流动带动发电单元的叶轮组旋转，叶轮组旋转带动动力输出轴旋转，动力输出轴旋转带动动力输出轴两端的两个发电机的转子旋转，发电机发电，使旋转水流的动能转化为电能，提高旋转水流的利用效率；通过设置左侧叶轮组和右侧叶轮组将阶梯式支架内部两侧的旋转水流导向阶梯式支架内部中心，加强旋转水流流动时对中部叶轮组的推力，加快中部叶轮组的旋转速度，提高该发电机构的发电效率，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明发电设备的结构示意图。

图2为本发明发电单元和台阶的连接结构示意图。

图3为图1去掉坝体后的俯视图。

图4为本发明侧部叶轮的结构示意图。

图5为本发明中部叶轮的结构示意图。

图6为本发明加强部的结构示意图。

图7为本发明方法的流程框图。

附图标记说明:

1—坝体； 2—中部叶片连接杆； 3—安装板；

4—阶梯式支架； 5—动力输出轴； 6—发电机；

7—侧部连接套筒； 8—侧部连接座； 9—侧部叶片；

10—中部连接套筒； 11—中部连接座； 12—中部叶片；

13—侧部叶片迎水面； 14—第一矩形叶片本体； 15—第一弧形段；

16—第二弧形段； 17—第三弧形段；

18—第二矩形叶片本体； 19—第三矩形叶片本体；

20—堵水墙； 21—长条状弧形凸起； 22—支撑柱；

23—台阶； 24—轴承； 25—保护筒；

26—连接板； 27—侧部叶片连接杆。

具体实施方式

如图1至图6所示，本发明所述的一种用于大坝出水口的二次水力发电设备，包括包括设置在坝体1的出水口处的安装平台和设置在所述安装平台上的发电机构；

所述安装平台包括沿水流流动方向布设的安装板3和设置在安装板3下方的支撑式堵水结构，以及沿水流流动方向布设在安装板3上的阶梯式支架4，所述安装板3沿水流流动方向由靠近坝体1的出水口的一端向远离坝体1的出水口的一端向下倾斜，所述安装板3的倾斜角度与所述阶梯式支架的坡度相等；

所述阶梯式支架4的横截面呈门形，所述阶梯式支架4包括多层台阶23；

所述发电机构包括多个发电单元，所述发电单元的数量和台阶23的数量相等且一一对应，所述发电单元安装在台阶23上，所述发电单元包括沿台阶23的长度方向设置在台阶23上的动力输出轴5、对称设置在动力输出轴5两端且位于安装板3上的发电机6，以及设置在动力输出轴5上的叶轮组，所述叶轮组包括设置在动力输出轴5中部的中部叶轮组、对称设置在所述中部叶轮组两侧的左侧叶轮组和右侧叶轮组。

本实施例中，需要说明的是，三峡大坝的坝体1的出水口排出的水自坝体1的出水口呈涌泉式喷射出来，坝体1的出水口喷射出的水旋转流动形成旋转水流，且所述旋转水流与水平面之间的夹角为35°～45°，使旋转水流从坝体1的出水口喷射出来时形成水落差；安装板3沿河水流动方向由靠近坝体1的出水口的一端向远离坝体1的出水口的一端倾斜且倾斜角度为35°～45°，使旋转水流自坝体1的出水口流向安装板3远离坝体1的出水口的端部时始终存在水落差，避免在所述旋转水流流动过程中所述旋转水流的动能减小，进而提高发电机构的发电量；通过设置阶梯式支架4为发电机构提供安装位置，所述阶梯式支架4的高度由靠近坝体1的出水口的一端向远离坝体1的出水口的一端逐渐降低，所述阶梯式支架4的台阶23数量与发电单元的数量相同且一一对应，便于将发电单元安装在台阶23上，所述阶梯式支架4为中空结构，所述阶梯式支架4的横截面呈门形，便于坝体1的出水口流出的旋转水流自阶梯式支架4靠近坝体1的出水口的端部流向阶梯式支架4远离坝体1的出水口的端部，进而对安装在阶梯式支架4的上的多个发电单元进行驱动，提高发电机构的发电量；通过设置发电单元将旋转水流的动能转化为电能，所述旋转水流流动带动发电单元的左侧叶轮组、中部叶轮组和右侧叶轮组旋转，左侧叶轮组、中部叶轮组和右侧叶轮组旋转带动动力输出轴5旋转，动力输出轴5旋转带动动力输出轴5两端的两个发电机6的转子旋转，发电机6发电，使所述旋转水流的动能转化为电能，提高旋转水流的利用效率。

本实施例中，所述阶梯式支架4沿安装板3的宽度方向设置有多个，所述阶梯式支架4的数量为5个～7个，每个所述阶梯式支架4上均安装有一个发电机构，即所述发电机构的数量为5个～7个；所述阶梯式支架4的坡度与安装板3的倾斜角度相等，阶梯式支架4的坡度为35°～45°，所述阶梯式支架4的台阶23的数量为5层～7层，及所述发电机构中发电单元的数量为5个～7个，多个台阶23的高度呈等差排列，相邻两个台阶23的竖向距离为0.9m～1.1m，每个台阶23的宽度为2.5m～3m。

如图1和图3所示，本实施例中，实际使用时，阶梯式支架4靠近坝体1的出水口的一端为阶梯式支架4的顶部，阶梯式支架4远离坝体1的出水口的一端为阶梯式支架4的底部，阶梯式支架4的顶部与安装板3靠近坝体1的出水口的端部之间的距离为1.5m～1.6m；阶梯式支架4的多层台阶23中靠近坝体1的出水口的台阶23为顶部台阶，安装在顶部台阶上的发电单元的动力输出轴5沿所述顶部台阶的长度方向安装在顶部台阶上，使安装在动力输出轴5上的叶轮组一半位于阶梯式支架4内，当所述旋转水流进入阶梯式支架4时，所述旋转水流的水面低于所述顶部台阶的顶板，且所述旋转水流的水面与所述顶部台阶之间的距离为1.1m～1.3m，所述旋转水流流动带动动力输出轴5上的叶轮组旋转，进而带动动力输出轴5旋转使发电机6发电。

本实施例中，实际使用时，在台阶23上安装动力输出轴5时，通过在台阶23的两端分别设置轴承24，两个轴承24分别为左轴承和右轴承，动力输出轴5两端的两个发电机6分别为左发电机和右发电机，所述动力输出轴5的一端通过所述左轴承与所述左发电机的转子连接，所述动力输出轴5的另一端通过所述右轴承与所述右发电机的转子连接；通过设置轴承24将动力输出轴5安装在台阶23上，且不会影响动力输出轴5的旋转。

本实施例中，实际使用时，所述左侧叶轮组、所述中部叶轮组和所述右侧叶轮组均布设在动力输出轴5位于台阶23上的轴端上，且所述左侧叶轮组、所述中部叶轮组和所述右侧叶轮组布满在动力输出轴5位于台阶23上的轴端，所述左侧叶轮组的安装长度为在所述轴端长度的1/5，所述中部叶轮组的安装长度为在所述轴端长度的3/5，所述右侧叶轮组的安装长度为在所述轴端长度的1/5。

如图2和图4所示，本实施例中，所述左侧叶轮组包括多个均设置在动力输出轴5上的左侧叶轮，所述右侧叶轮组包括多个均设置在动力输出轴5上的右侧叶轮；

所述左侧叶轮和右侧叶轮的结构相同，所述左侧叶轮和右侧叶轮均包括侧部连接套筒7和多个均设置在侧部连接套筒7上的侧部连接座8，以及安装在侧部连接座8上的侧部叶片9；

多个所述侧部连接座8沿侧部连接套筒7的圆周方向均匀布设在侧部连接套筒7的外侧面上，所述侧部连接套筒7上的多个侧部叶片9由侧部连接套筒7的中轴线向四周呈散射式布设。

本实施例中，需要说明的是，所述左侧叶轮组和所述右侧叶轮组对称设置在所述中部叶轮组的两侧，所述旋转水流流经阶梯式支架4时，旋转水流流动产生的推动力推动左侧叶轮组、中部叶轮组和右侧叶轮组旋转，左侧叶轮组将流经左侧叶轮组的旋转水流由阶梯式支架4内部左侧导向内部中心，右侧叶轮组旋转时将流经右侧叶轮组的旋转水流由阶梯式支架4内部右侧导向内部中心，进而加强旋转水流流动时对中部叶轮组的推力，加快中部叶轮组的旋转速度，进而加快动力输出轴5的旋转速度，提高该发电机构的发电效率。

本实施例中，实际使用时，所述左侧叶轮组包括多个左侧叶轮，所述左侧叶轮的多个侧部叶片9由侧部连接套筒7的中轴线向四周呈散射式布设，多个所述左侧叶轮的侧部叶片9呈交错布设；所述侧部连接座8的数量为5个～7个，所述侧部连接座8的数量优选为6个，所述侧部连接座8与侧部连接套筒7固定连接，所述侧部叶片9的一端与侧部连接座8通过螺栓连接件可拆卸连接，便于在侧部叶片9发生损坏时进行更换；所述侧部连接套筒7与动力输出轴5可拆卸连接，便于在动力输出轴5上安装和拆卸所述左侧叶轮。

本实施例中，实际使用时，所述侧部连接套筒7上的多个侧部叶片9中相邻两个侧部叶片9之间设置有侧部叶片连接杆27，通过设置侧部叶片连接杆27加强侧部连接套筒7上的多个侧部叶片9的整体性和强度。

如图4所示，本实施例中，所述侧部叶片9的两面分别为侧部叶片迎水面13和侧部叶片背水面，所述侧部叶片迎水面13为凹面，所述侧部叶片背水面为与所述凹面配合的凸面。

本实施例中，需要说明的是，所述侧部叶片迎水面13首先接触所述旋转水流，且所述侧部叶片迎水面13将一部分旋转水流盛放在侧部叶片迎水面13的凹面内，剩余的旋转水流旋转流动推动侧部叶片9转动，使侧部叶片9的侧部叶片迎水面13内的旋转水流翻转并导向至中部叶轮组所在的位置。

如图2和图5所示，本实施例中，所述中部叶轮组包括多个均设置在动力输出轴5上的中部叶轮，所述中部叶轮包括中部连接套筒10和多个均设置在中部连接套筒10上的中部连接座11，以及安装在中部连接座11上的中部叶片12，多个所述中部叶片12沿中部连接套筒10的圆周方向均匀布设在中部连接套筒10的外侧面上。

本实施例中，需要说明的是，实际使用时，所述中部叶轮组包括多个中部叶轮，所述中部叶轮的多个中部叶片12均匀布设在中部连接套筒10的外侧面上，多个所述中部叶轮的中部叶片12呈交错布设；所述中部连接座11的数量为7个～9个，所述中部连接座11的数量优选为8个，所述中部连接座11与中部连接套筒10固定连接，所述中部叶片12的一端与中部连接座11通过螺栓连接件可拆卸连接，便于在中部叶片12发生损坏时进行更换；所述中部连接套筒10与动力输出轴5可拆卸连接，便于在动力输出轴5上安装和拆卸所述中部叶轮。

本实施例中，实际使用时，所述中部连接套筒10上的多个中部叶片12中相邻两个中部叶片12之间设置有中部叶片连接杆2，通过设置中部叶片连接杆2加强中部连接套筒10上的多个中部叶片12的整体性和强度。

如图5所示，本实施例中，所述中部叶片12包括中部叶片本体，所述中部叶片本体远离中部连接套筒10的端部为卷水部，所述中部叶片本体靠近中部连接套筒10的端部为加强部，所述中部叶片本体的中部位于所述卷水部和所述加强部之间，所述中部叶片本体的中部为过水部；

所述卷水部包括第一矩形叶片本体14、均设置在第一矩形叶片本体14前端且依次连接的第一弧形段15、第二弧形段16和第三弧形段17，所述第一弧形段15、第二弧形段16、第三弧形段17和第一矩形叶片本体14位于同一平面上；

所述过水部包括第二矩形叶片本体18，所述第一矩形叶片本体14的后端与第二矩形叶片本体18的前端连接，且所述第一矩形叶片本体14与第二矩形叶片本体18之间的钝角夹角为120°～150°。

本实施例中，实际使用时，所述卷水部、所述过水部和所述加强部一体成型，所述第一弧形段15和第三弧形段17的结构相同，所述第一弧形段15和第三弧形段17的弯曲方向均靠近第一矩形叶片本体14，所述第二弧形段16的弯曲方向远离第一矩形叶片本体14，通过设置卷水部便于将所述旋转水流卷起，加强所述旋转水流的推动力，提高中部叶片12的旋转速度。

如图2、图5和图6所示，本实施例中，所述加强部包括第三矩形叶片本体19和设置在第三矩形叶片本体19上的长条状弧形凸起21；

所述第三矩形叶片本体19的前端与第二矩形叶片本体18的后端连接，且所述第三矩形叶片本体19和第二矩形叶片本体18位于同一平面上；

所述长条状弧形凸起21由第三矩形叶片本体19和第二矩形叶片本体18的连接端向第三矩形叶片本体19的后端延伸，所述长条状弧形凸起21的中轴线与第三矩形叶片本体19的中轴线位于同一直线上。

本实施例中，所述第三矩形叶片本体19的后端通过叶片连接座与中部连接座11可拆卸连接，所述中部叶片12的整体长度为1.1m～1.5m，所述第一矩形叶片本体14、第二矩形叶片本体18和第三矩形叶片本体19的宽度相等，所述第一矩形叶片本体14、第二矩形叶片本体18和第三矩形叶片本体19的宽度均为40cm～60cm，所述卷水部的长度为25cm～30cm，所述加强部的长度为50cm～60cm。

本实施例中，实际使用时，所述长条状弧形凸起21的弧形由第三矩形叶片本体19的后端至第三矩形叶片本体19的前端逐渐减小，通过在第三矩形叶片本体19上设置长条状弧形凸起21加强中部叶片12的强度，尽可能避免中部叶片12在使用过程中发生变形。

如图1所示，本实施例中，所述支撑式堵水结构包括均设置在安装板3下方的堵水墙20和支撑柱22，所述堵水墙20沿安装板3的宽度方向布设在坝体1的出水口处，所述支撑柱22位于安装板3远离坝体1的出水口的端部下方。

本实施例中，所述堵水墙20设置在坝体1的出水口处，通过设置堵水墙20避免所述旋转水流自安装板3下方流过，且安装板3远离坝体1的出水口的端部通过支撑柱22进行支撑，所述支撑柱22的数量为多个，通过设置支撑柱22对安装板3远离坝体1的出水口的端部进行支撑，节省材料和时间。

如图1和图3所示，本实施例中，所述台阶23的顶板上开设有多个供所述叶轮组伸出的通孔，所述台阶23上设置有用于保护所述叶轮组的保护盖板，所述保护盖板与台阶23的顶板可拆卸连接。

本实施例中，需要说明的是，所述保护盖板的长度与台阶23的长度相等，所述保护盖板包括保护筒25和两个沿保护筒25的长度方向对称设置在保护筒25两侧的连接板26，所述保护筒25的长度与台阶23的长度相等，所述保护筒25的横截面为半圆形，连接板26与台阶23的顶板可拆卸连接，通过设置保护盖板对所述叶轮组暴露在空气中的部分进行遮盖，避免杂物进入叶轮组内对叶轮组造成破坏，提高该发电设置的使用可靠性。

如图7所示的一种方法，包括以下步骤：

步骤一、二次水力发电设备的安装：

步骤101、安装平台的安装：沿水流流动方向在坝体1的出水口处安装安装平台；

步骤102、发电机构的安装：在所述安装平台的阶梯式支架4上安装发电机构，所述发电机构包括多个发电单元，多个发电单元的安装方法均相同；

对任一个所述发电单元进行安装时，先将中部叶轮组安装在动力输出轴5的中心位置处，且所述中部叶轮组的多个中部叶轮呈交错布设；再将左侧叶轮组和右侧叶轮组对称安装在动力输出轴5上，且左侧叶轮组的多个左侧叶轮呈交错布设，右侧叶轮组的多个右侧叶轮呈交错布设；最后，沿台阶23的长度方向将动力输出轴5的两端通过轴承24安装在台阶23上，且动力输出轴5的端部伸出轴承24与发电机6的转子连接，完成发电单元的安装；

步骤二、二次水力发电设备发电：

打开发电机，坝体1的出水口喷射出的旋转水流流入阶梯式支架4内部，所述旋转水流流动推到左侧叶轮组、中部叶轮组和右侧叶轮组旋转产生推动力，左侧叶轮组旋转将流经左侧叶轮组的旋转水流由阶梯式支架4的内部左侧导向内部中心，右侧叶轮组旋转将流经右侧叶轮组的旋转水流由阶梯式支架4的内部右侧导向内部中心，加强所述旋转水流对中部叶轮组的推动力，使所述中部叶轮组快速旋转，所述中部叶轮组快速旋转带动左侧叶轮组和右侧叶轮组快速旋转，进而带动动力输出轴5旋转，动力输出轴5旋转带动发电机6的转子旋转，发电机6的转子旋转使发电机6发电。

本实施例中，需要说明的是，该水力发电设备可沿水流流动方向设置多个，水流流动方向即为安装板3的长度方向，与安装板3的长度方向相垂直的方向为宽度方向。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于大坝出水口的二次水力发电设备，其特征在于：包括设置在坝体(1)的出水口处的安装平台和设置在所述安装平台上的发电机构；

所述安装平台包括沿水流流动方向布设的安装板(3)和设置在安装板(3)下方的支撑式堵水结构，以及沿水流流动方向布设在安装板(3)上的阶梯式支架(4)，所述安装板(3)沿水流流动方向由靠近坝体(1)的出水口的一端向远离坝体(1)的出水口的一端向下倾斜，所述安装板(3)的倾斜角度与所述阶梯式支架的坡度相等；

所述阶梯式支架(4)的横截面呈门形，所述阶梯式支架(4)包括多层台阶(23)；

所述发电机构包括多个发电单元，所述发电单元的数量和台阶(23)的数量相等且一一对应，所述发电单元安装在台阶(23)上，所述发电单元包括沿台阶(23)的长度方向设置在台阶(23)上的动力输出轴(5)、对称设置在动力输出轴(5)两端且位于安装板(3)上的发电机(6)，以及设置在动力输出轴(5)上的叶轮组，所述叶轮组包括设置在动力输出轴(5)中部的中部叶轮组、对称设置在所述中部叶轮组两侧的左侧叶轮组和右侧叶轮组；左侧叶轮组旋转将流经左侧叶轮组的旋转水流由阶梯式支架(4)的内部左侧导向内部中心，右侧叶轮组旋转将流经右侧叶轮组的旋转水流由阶梯式支架(4)的内部右侧导向内部中心，加强所述旋转水流对中部叶轮组的推动力，使所述中部叶轮组快速旋转；

所述中部叶轮组包括多个均设置在动力输出轴(5)上的中部叶轮，所述中部叶轮包括中部连接套筒(10)和多个均设置在中部连接套筒(10)上的中部连接座(11)，以及安装在中部连接座(11)上的中部叶片(12)，多个所述中部叶片(12)沿中部连接套筒(10)的圆周方向均匀布设在中部连接套筒(10)的外侧面上；

所述中部叶片(12)包括中部叶片本体，所述中部叶片本体远离中部连接套筒(10)的端部为卷水部，所述中部叶片本体靠近中部连接套筒(10)的端部为加强部，所述中部叶片本体的中部位于所述卷水部和所述加强部之间，所述中部叶片本体的中部为过水部；

所述卷水部包括第一矩形叶片本体(14)、均设置在第一矩形叶片本体(14)前端且依次连接的第一弧形段(15)、第二弧形段(16)和第三弧形段(17)，所述第一弧形段(15)、第二弧形段(16)、第三弧形段(17)和第一矩形叶片本体(14)位于同一平面上；

所述过水部包括第二矩形叶片本体(18)，所述第一矩形叶片本体(14)的后端与第二矩形叶片本体(18)的前端连接，且所述第一矩形叶片本体(14)与第二矩形叶片本体(18)之间的钝角夹角为120°～150°。

2.按照权利要求1所述的一种用于大坝出水口的二次水力发电设备，其特征在于：所述左侧叶轮组包括多个均设置在动力输出轴(5)上的左侧叶轮，所述右侧叶轮组包括多个均设置在动力输出轴(5)上的右侧叶轮；

所述左侧叶轮和右侧叶轮的结构相同，所述左侧叶轮和右侧叶轮均包括侧部连接套筒(7)和多个均设置在侧部连接套筒(7)上的侧部连接座(8)，以及安装在侧部连接座(8)上的侧部叶片(9)；

多个所述侧部连接座(8)沿侧部连接套筒(7)的圆周方向均匀布设在侧部连接套筒(7)的外侧面上，所述侧部连接套筒(7)上的多个侧部叶片(9)由侧部连接套筒(7)的中轴线向四周呈散射式布设。

3.按照权利要求2所述的一种用于大坝出水口的二次水力发电设备，其特征在于：所述侧部叶片(9)的两面分别为侧部叶片迎水面(13)和侧部叶片背水面，所述侧部叶片迎水面(13)为凹面，所述侧部叶片背水面为与所述凹面配合的凸面。

4.按照权利要求1所述的一种用于大坝出水口的二次水力发电设备，其特征在于：所述加强部包括第三矩形叶片本体(19)和设置在第三矩形叶片本体(19)上的长条状弧形凸起(21)；

所述第三矩形叶片本体(19)的前端与第二矩形叶片本体(18)的后端连接，且所述第三矩形叶片本体(19)和第二矩形叶片本体(18)位于同一平面上；

所述长条状弧形凸起(21)由第三矩形叶片本体(19)和第二矩形叶片本体(18)的连接端向第三矩形叶片本体(19)的后端延伸，所述长条状弧形凸起(21)的中轴线与第三矩形叶片本体(19)的中轴线位于同一直线上。

5.按照权利要求1所述的一种用于大坝出水口的二次水力发电设备，其特征在于：所述支撑式堵水结构包括均设置在安装板(3)下方的堵水墙(20)和支撑柱(22)，所述堵水墙(20)沿安装板(3)的宽度方向布设在坝体(1)的出水口处，所述支撑柱(22)位于安装板(3)远离坝体(1)的出水口的端部下方。

6.按照权利要求1所述的一种用于大坝出水口的二次水力发电设备，其特征在于：所述台阶(23)的顶板上开设有多个供所述叶轮组伸出的通孔，所述台阶(23)上设置有用于保护所述叶轮组的保护盖板，所述保护盖板与台阶(23)的顶板可拆卸连接。

7.一种利用如权利要求1所述二次水力发电设备进行发电的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、二次水力发电设备的安装：

步骤101、安装平台的安装：沿水流流动方向在坝体(1)的出水口处安装安装平台；

步骤102、发电机构的安装：在所述安装平台的阶梯式支架(4)上安装发电机构，所述发电机构包括多个发电单元，多个发电单元的安装方法均相同；

对任一个所述发电单元进行安装时，先将中部叶轮组安装在动力输出轴(5)的中心位置处，且所述中部叶轮组的多个中部叶轮呈交错布设；再将左侧叶轮组和右侧叶轮组对称安装在动力输出轴(5)上，且左侧叶轮组的多个左侧叶轮呈交错布设，右侧叶轮组的多个右侧叶轮呈交错布设；最后，沿台阶(23)的长度方向将动力输出轴(5)的两端通过轴承(24)安装在台阶(23)上，且动力输出轴(5)的端部伸出轴承(24)与发电机(6)的转子连接，完成发电单元的安装；

步骤二、二次水力发电设备发电：

打开发电机，坝体(1)的出水口喷射出的旋转水流流入阶梯式支架(4)内部，所述旋转水流流动推到左侧叶轮组、中部叶轮组和右侧叶轮组旋转产生推动力，所述中部叶轮组快速旋转带动左侧叶轮组和右侧叶轮组快速旋转，进而带动动力输出轴(5)旋转，动力输出轴(5)旋转带动发电机(6)的转子旋转，发电机(6)的转子旋转使发电机(6)发电。

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