CN105618433A - 一种太阳能光伏板的三重除尘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能光伏板的三重除尘装置，属于太阳能光伏板除尘技术领域。本发明包括第一重除尘系统、第二重除尘系统、第三重除尘系统、轨道系统、储水及供水系统、收放管道系统、光伏组件系统；所述第一重除尘系统、第二重除尘系统、第三重除尘系统连接为一体，并通过轨道系统安装于光伏组件系统表面。本发明通过循环工作电路控制水泵、吹风机、吸风机、驱动电机和步进电机的工作，实现该装置的定时、循环，采用限位开关控制装置的运动轨迹，结合人工储水方式为储水箱蓄水，从而保证了装置能有效的清除太阳能光伏板表面的积灰、鸟粪等污物，避免了太阳能光伏板因热斑效应而损坏，进而提高光伏电站的发电效率，减少经济损失。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能光伏板的三重除尘装置，特别是涉及位于环境条件极其恶劣的野外光伏电站中太阳能光伏板的自动除尘装置，属于太阳能光伏板除尘技术领域。
背景技术
随着能源危机的到来，太阳能因其具有无污染、可再生、范围广等特点而被广泛应用。然而，太阳能光伏发电极易受到光照条件、温度等因素的影响，尤其是光照条件的变化直接影响到组件的发电效率。此外，太阳能光伏电站因为长时间暴露在野外，光伏组件表面会积累大量的灰尘，从而影响了其发电效率。鸟粪等其他污物还会造成热斑效应，严重影响了光伏电站的发电效率和运行安全。因此，定期对光伏组件进行除尘已成为光伏电站日常运行维护的重要工作。目前，光伏电站组件的清洗一般采用人工清洗方式，人工清洗费时费力，且光伏电站的组件数量极多，进而使得维护成本大幅度提高。为了解决光伏组件除尘的问题、适应光伏发电发展的需求，开发一种具有定期自动循环工作的除尘装置具有很大的必要性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种太阳能光伏板的三重除尘装置，用于清除位于环境条件恶劣的野外地区光伏电站中光伏板表面的积灰、鸟粪等污物，避免了光伏板因热斑效应而损坏的现象，进而提高了光伏板的发电量。此外，利用循环工作电路来控制装置的自动、循环运行，实现了光伏板的定期清洗，降低了维护成本，提高了光伏电站的发电效率。
本发明的技术方案是：一种太阳能光伏板的三重除尘装置，包括第一重除尘系统、第二重除尘系统、第三重除尘系统、轨道系统、储水及供水系统、收放管道系统、光伏组件系统；所述第一重除尘系统、第二重除尘系统、第三重除尘系统连接为一体，并通过轨道系统安装于光伏组件系统表面；
所述第一重除尘系统包括吸尘部件5、吸尘条6、吸尘口7、吸气管道20、电磁阀Ⅱ21、储尘盒22、吸风机23、刷毛34和电机固定架35；吸尘条6安装于吸尘部件5的底端，吸尘条6上设有吸尘口7，吸尘条6的长度与太阳能光伏板的长度一致，刷毛34敷设于吸尘条6的正下方，刷毛34一端嵌入吸尘条6中并且敷设长度与吸尘条6的长度一致，吸风机23通过电机固定架35安装于吸尘部件5顶部，储尘盒22安装于吸尘部件5顶部，吸气管道20将吸尘条6、吸尘口7、储尘盒22和吸风机23连通，电磁阀Ⅱ21安装于吸气管道20内部邻近储尘盒22的一侧；
所述第二重除尘系统包括洗尘部件13、水管道14、水气交汇口15、高压喷嘴16、吹气管道17、电磁阀Ⅰ18、吹风机19、注塑体29、刷毛34和电机固定架35；水管道14与吹气管道17交汇于水气交汇口15并与高压喷嘴16连通，电磁阀Ⅰ18安装于吹气管道17内邻近吹风机19一侧，吹风机19通过电机固定架35安装于洗尘部件13顶部，刷毛34通过注塑体29安装于洗尘部件13的底端；
所述第三重除尘系统包括右刮水条8和左刮水条12；右刮水条8安装于吸尘部件5的右侧，左刮水条12安装于洗尘部件13的左侧；
所述轨道系统包括限位开关1、步进电机2、驱动轴3、轮子4、上边沿轨道11、下边沿轨道25、支撑件30、轮轴31、转轴32和空心体33；上边沿轨道11和下边沿轨道25安装于太阳能光伏板10的两边，限位开关1分别安装于上边沿轨道11、下边沿轨道25的两端，步进电机2的转轴32及轮子4的轮轴31通过驱动轴3相连，轮子4通过支撑件30与吸尘部件5、洗尘部件13连接，空心体33安装于吸尘部件5和洗尘部件13邻近轨道的两侧；
所述储水及供水系统包括水管道14、水泵27、电磁阀Ⅲ28、电机固定架35、注水口41、储水箱45和出水口46；水泵27通过电机固定架35安装于长板42上，电磁阀Ⅲ28安装于水管道14内、水泵27的右侧，储水箱45安装于地面47上并且顶端设有注水口41、底端设有出水口46，出水口46通过水管道14与水泵27相连；
所述收放管道系统包括转轴32、电机固定架35、线轮轴38、线轮39、驱动电机40、线轮固定架43和线轮主体44；驱动电机40通过电机固定架35安装于长板42上，转轴32与线轮39的线轮轴38相连，线轮主体44位于两个线轮39中间；
所述光伏组件系统包括太阳能光伏板10、光伏板边框24、光伏支架36和水泥墩37；光伏板边框24安装于太阳能光伏板10的四周，光伏支架36安装于太阳能光伏板10下方并与水泥墩37连接，水泥墩37安置于地面47上。
所述上边沿轨道11和下边沿轨道25的长度大于太阳能光伏板10的长度，左凸起抖尘条9和右凸起抖尘条26分别安装于太阳能光伏板10邻近的两侧，左凸起抖尘条9和右凸起抖尘条26的底端安装高度高于太阳能光伏板10、顶端高度与除尘装置刷毛34的中部一致；
所述右刮水条8和左刮水条12的底端与太阳能光伏板10的表面接触，并成45°的倾角，吸尘条6上设有吸尘口7的一侧与太阳能光伏板10平行，吸尘口7的四周均敷设有刷毛34；水气交汇口15为单向导通阀门，长板42安装于光伏组件系统的光伏支架36上并位于太阳能光伏板10的正下方；
所述限位开关1参数如下为电流5A，电压AC115V、AC250V、AC125V，电寿命50万次；
所述步进电机2采用三相步进电机，电流8.5A，力矩为50N·m，轴径为19mm；
所述水管道14、吹气管道17和吸气管道20均采用规格为Φ25mm～Φ50mm的软管；
所述电磁阀Ⅰ18、电磁阀Ⅱ21、电磁阀Ⅲ28额定电压为220V，操作频率为12000T/h；
所述高压喷嘴16主要技术指标如下：工作压力范围≥0.1MPa，连续旋转喷水性能≥2h；
所述驱动电机40参数如下：电压380/220V，电流1.35/2.34A,功率0.55KW，频率50Hz；
所述水泵27采用多级离心泵。
本发明中所述的材料均为市场上能买到的材料，但是本发明并不限于上述材料。
本发明的工作过程是：
如图1～图6所示，起始时，第一重除尘系统、第二重除尘系统、第三重除尘系统相互连接而成的整体位于轨道系统的最左端。当接通电源后，循环工作控制电路内部元件开始计时，当计时时间（如7d）到时，步进电机2得电正转而驱动三重除尘装置沿轨道运行。同时，吸风机23得电工作，电磁阀Ⅱ21得电开启，吸风机吸收太阳能光伏板表面的灰尘，并将灰尘吸入储尘盒；水泵27和吹风机19得电工作，电磁阀Ⅰ18和电磁阀Ⅲ28得电开启，水泵27抽取储水箱内的水，并将其送到第二重除尘系统中，同时，吹风机吹风，使得从高压喷嘴中喷出高压水，进而更利于除去太阳能光伏板表面的灰尘、鸟粪等污物；驱动电机40得电正转，驱动线轮转动，从而将缠绕在线轮主体上的水管道释放。当三重除尘装置运行到轨道的最右端时，触碰限位开关，驱使步进电机2反转，从而使得三重除尘装置沿轨道向相反方向运动，同时，驱动电机40反转，驱动线轮转动，收回释放的水管道于线轮主体上。如此反复工作。
在三重除尘装置运行的同时，循环工作控制电路对其运行时间进行定时。当定时时间（一般为三重除尘装置来回工作一次的时间，如5min）到时，水泵27、吹风机19、吸风机23、驱动电机40和步进电机2停止工作，同时，电磁阀Ⅰ18、电磁阀Ⅱ21和电磁阀Ⅲ28失电而关闭。
本发明的工作原理是：
所述循环工作控制电路的工作原理如下：电路通过电容C2和泄放电阻R3降压后，经过桥堆IC2整流，VD2稳压后，得到12V左右的直流电压，为IC1及其他电路供电。IC1为14为二进制计数/分频器集成电路，通过由R1、R2、C1和IC1的内部电路构成一定频率的时钟振荡器，为IC1的定时提供时钟脉冲。当电路通电后，首次进入水泵27、吹风机19、吸风机23、驱动电机40和步进电机2的工作间隙等待时间，IC1内部通过对时钟脉冲的计数和分频实现延时，当计时时间到时（如7d），IC1的Q14端输出高电平，使三极管VT导通，继电器KA得电，驱动水泵27、吹风机19、吸风机23、驱动电机40和步进电机2开始工作；同时，电磁阀Y1、Y2和Y3得电而开启。此时，IC1又开始对水泵27、吹风机19、吸风机23、驱动电机40和步进电机2的工作时间进行计时，定时时间到时（如5min），IC1的Q14端重新变为低电平，使VT截止，继电器KA失电，水泵27、吹风机19、吸风机23、驱动电机40和步进电机2停止工作，同时，电磁阀Y1、Y2和Y3失电而关闭。此时，IC1自动复位，又开始下一次计时，从而可以使水泵27、吹风机19、吸风机23、驱动电机40、步进电机2、电磁阀Y1、电磁阀Y2和电磁阀Y3按照设定时间进行定时循环工作。图中LED为工作指示灯。
所述驱动电机40和步进电机2的控制电路工作原理如下：当循环工作电路定时时间（如7d）到时，继电器K1的常闭触点仍处于闭合状态。此时，接触器KM1通电并自锁，其主触点闭合，步进电机2正转，带动三重除尘装置沿轨道的一端运行；驱动电机40也正转，驱动线轮释放水管道。当到达轨道一端的限位开关的SQ1的位置时，SQ1被压下，其常闭触点断开，切断驱动电机40和步进电机2的正转回路，同时，其常开触点闭合，接通接触器KM2的线圈回路，KM2通电自锁，其主触点闭合，步进电机2反转，带动三重除尘装置沿着轨道的反方向运行；驱动电机40也反转，驱动线轮收回水管道。当到达轨道另一端的限位开关SQ2的位置时，SQ2被压下，切断驱动电机40和步进电机2的反转回路，同时又接通驱动电机40和步进电机2的正转回路，三重除尘装置又向轨道的一端运行，同时线轮释放水管道，从而实现了三重除尘装置的自动往返以及线轮的自动收放水管道。
本发明的有益效果：本发明通过循环工作电路来控制水泵、吹风机、吸风机、驱动电机和步进电机的工作状态，实现太阳能光伏板的三重除尘装置定时、循环的工作，且采用限位开关来控制装置的运动轨迹，并结合人工储水的方式为储水箱蓄水，从而保证了该装置能有效的清除太阳能光伏板表面的积灰、鸟粪等污物，避免了太阳能光伏板因热斑效应而损坏的现象，进而提高了光伏电站的发电效率，减少了经济损失，该装置具有结构简单、运行可靠、成本低、便于控制等优点。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图；
图2为本发明装置整体侧视图；
图3为本发明装置第一重除尘系统剖面结构示意图；
图4为本发明装置第二重除尘系统剖面结构示意图；
图5为本发明装置循环工作控制电路图；
图6为本发明装置步进电机和驱动电机的控制电路图；
图中各标号依次表示：1-限位开关，2-步进电机，3-驱动轴，4-轮子，5-吸尘部件，6-吸尘条，7-吸尘口，8-右刮水条，9-左凸起抖尘条，10-太阳能光伏板，11-上边沿轨道，12-左刮水条，13-洗尘部件，14-水管道，15-水气交汇口，16-高压喷嘴，17-吹气管道，18-电磁阀Ⅰ，19-吹风机，20-吸气管道，21-电磁阀Ⅱ，22-储尘盒，23-吸风机，24-光伏板边框，25-下边沿轨道，26-右凸起抖尘条，27-水泵，28-电磁阀Ⅲ，29-注塑体，30-支撑件，31-轮轴，32-转轴，33-空心体，34-刷毛，35-电机固定架，36-光伏支架，37-水泥墩，38-线轮轴，39-线轮，40-驱动电机，41-注水口，42-长板，43-线轮固定架，44-线轮主体，45-储水箱，46-出水口，47-地面。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1～图6所示，一种太阳能光伏板的三重除尘装置，其特征在于：包括第一重除尘系统、第二重除尘系统、第三重除尘系统、轨道系统、储水及供水系统、收放管道系统、光伏组件系统；所述第一重除尘系统、第二重除尘系统、第三重除尘系统连接为一体并通过轨道系统安装于光伏组件系统表面；
所述第一重除尘系统包括吸尘部件5、吸尘条6、吸尘口7、吸气管道20、电磁阀Ⅱ21、储尘盒22、吸风机23、刷毛34和电机固定架35；吸尘条6安装于吸尘部件5的底端，吸尘条6上设有吸尘口7，吸尘条6的长度与太阳能光伏板的长度一致，刷毛34敷设于吸尘条6的正下方并且刷毛34长度与吸尘条6的长度一致，吸风机23通过电机固定架35安装于吸尘部件5顶部，储尘盒22安装于吸尘部件5顶部，吸气管道20将吸尘条6、吸尘口7、储尘盒22和吸风机23连通，电磁阀Ⅱ21安装于吸气管道20内部邻近储尘盒22的一侧；
所述第二重除尘系统包括洗尘部件13、水管道14、水气交汇口15、高压喷嘴16、吹气管道17、电磁阀Ⅰ18、吹风机19、注塑体29、刷毛34和电机固定架35；水管道14与吹气管道17交汇于水气交汇口15并与高压喷嘴16连通，电磁阀Ⅰ18安装于吹气管道17内邻近吹风机19一侧，吹风机19通过电机固定架35安装于洗尘部件13顶部，刷毛34通过注塑体29安装于洗尘部件13的底端；
所述第三重除尘系统包括右刮水条8和左刮水条12，右刮水条8安装在吸尘部件5的右侧，左刮水条12安装在洗尘部件13的左侧；
所述轨道系统包括限位开关1、步进电机2、驱动轴3、轮子4、上边沿轨道11、下边沿轨道25、支撑件30、轮轴31、转轴32和空心体33；上边沿轨道11和下边沿轨道25安装于太阳能光伏板10的两边，限位开关1安装于上边沿轨道11和下边沿轨道25的两端，步进电机2的转轴32与轮子4的轮轴31通过驱动轴3相连，轮子4通过支撑件30安装于吸尘部件5和洗尘部件13的底部，空心体33安装于吸尘部件5和洗尘部件13邻近轨道的两侧；
所述储水及供水系统包括水管道14、水泵27、电磁阀Ⅲ28、电机固定架35、注水口41、储水箱45和出水口46；水泵27通过电机固定架35安装于长板42上，电磁阀Ⅲ28安装于水管道14内部并位于水泵27的右侧，储水箱45安装于地面47上，储水箱45顶端设有注水口41、底端设有出水口46，出水口46通过水管道14与水泵27相连；
所述收放管道系统包括转轴32、电机固定架35、线轮轴38、线轮39、驱动电机40、线轮固定架43和线轮主体44；驱动电机40通过电机固定架35安装于长板42上，转轴32与线轮39的线轮轴38相连，线轮主体44位于两个线轮39中间；
所述光伏组件系统包括太阳能光伏板10、光伏板边框24、光伏支架36和水泥墩37；光伏板边框24安装于太阳能光伏板10的四周，光伏支架36安装于太阳能光伏板10下方并与水泥墩37连接，水泥墩37安置于地面47上。
实施例2：本实施例其他部分与实施例1相同，其中所述上边沿轨道11和下边沿轨道25的长度大于太阳能光伏板10的长度，避免太阳能光伏板的热斑效应，保证太阳能光伏板的发电效率。
实施例3：本实施例其他部分与实施例2相同，其中所述左凸起抖尘条9和右凸起抖尘条26分别安装于太阳能光伏板10两侧并且与除尘装置刷毛34的中部平齐；用于抖落第一重除尘系统中刷毛34上的灰尘，以及第三重除尘系统中右刮水条8和左刮水条12表面的灰尘，避免灰尘从太阳能光伏板10表面的一头刷到另一头堆积，保证除尘系统的效率。
实施例4：本实施例其他部分与实施例3相同，其中所述右刮水条8和左刮水条12分别与太阳能光伏板10的表面成45°倾角；能更有效除去太阳能光伏板10的水渍，避免留下污渍而影响太阳能光伏板10的发电效率。
实施例5：本实施例其他部分与实施例4相同，其中所述吸尘条6上设有吸尘口7的一侧与太阳能光伏板10平行，吸尘口7的四周均敷设有刷毛34；在装置运行时，刷毛34使太阳能光伏板10表面的灰尘变得松散，更利于被吸收。
实施例6：本实施例其他部分与实施例5相同，其中所述水气交汇口15为单向导通阀门；只允许吹气管道17内的气体通过，阻止水管道14内的水通过，从而保证高压喷嘴16喷出高气压水，更有效的除去太阳能光伏板10表面的灰尘等残留物。
实施例7：本实施例其他部分与实施例6相同，其中所述长板42安装于光伏组件系统的光伏支架36上并位于太阳能光伏板10的正下方。
实施例8：本实施例其他部分与实施例7相同，其中所述限位开关1参数如下为电流5A，电压AC115V、AC250V、AC125V，电寿命50万次；
所述步进电机2采用三相步进电机，电流8.5A，力矩为50N·m，轴径为19mm；
所述水管道14、吹气管道17和吸气管道20均采用规格为Φ25mm～Φ50mm的软管；
所述电磁阀Ⅰ18、电磁阀Ⅱ21、电磁阀Ⅲ28额定电压为220V，操作频率为12000T/h；
所述高压喷嘴16主要技术指标如下：工作压力范围≥0.1MPa，连续旋转喷水性能≥2h；
所述驱动电机40参数如下：电压380/220V，电流1.35/2.34A,功率0.55KW，频率50Hz；
所述水泵27采用多级离心泵。
上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (7)
1.一种太阳能光伏板的三重除尘装置，其特征在于：包括第一重除尘系统、第二重除尘系统、第三重除尘系统、轨道系统、储水及供水系统、收放管道系统、光伏组件系统；所述第一重除尘系统、第二重除尘系统、第三重除尘系统连接为一体并通过轨道系统安装于光伏组件系统表面；
所述第一重除尘系统包括吸尘部件（5）、吸尘条（6）、吸尘口（7）、吸气管道（20）、电磁阀Ⅱ（21）、储尘盒（22）、吸风机（23）、刷毛（34）和电机固定架（35）；吸尘条（6）安装于吸尘部件（5）的底端，吸尘条（6）上设有吸尘口（7），吸尘条（6）的长度与太阳能光伏板的长度一致，刷毛（34）敷设于吸尘条（6）的正下方并且刷毛（34）长度与吸尘条（6）的长度一致，吸风机（23）通过电机固定架（35）安装于吸尘部件（5）顶部，储尘盒（22）安装于吸尘部件（5）顶部，吸气管道（20）将吸尘条（6）、吸尘口（7）、储尘盒（22）和吸风机（23）连通，电磁阀Ⅱ（21）安装于吸气管道（20）内部邻近储尘盒（22）的一侧；
所述第二重除尘系统包括洗尘部件（13）、水管道（14）、水气交汇口（15）、高压喷嘴（16）、吹气管道（17）、电磁阀Ⅰ（18）、吹风机（19）、注塑体（29）、刷毛（34）和电机固定架（35）；水管道（14）与吹气管道（17）交汇于水气交汇口（15）并与高压喷嘴（16）连通，电磁阀Ⅰ（18）安装于吹气管道（17）内邻近吹风机（19）一侧，吹风机（19）通过电机固定架（35）安装于洗尘部件（13）顶部，刷毛（34）通过注塑体（29）安装于洗尘部件（13）的底端；
所述第三重除尘系统包括右刮水条（8）和左刮水条（12），右刮水条（8）安装在吸尘部件（5）的右侧，左刮水条（12）安装在洗尘部件（13）的左侧；
所述轨道系统包括限位开关（1）、步进电机（2）、驱动轴（3）、轮子（4）、上边沿轨道（11）、下边沿轨道（25）、支撑件（30）、轮轴（31）、转轴（32）和空心体（33）；上边沿轨道（11）和下边沿轨道（25）安装于太阳能光伏板（10）的两边，限位开关（1）安装于上边沿轨道（11）和下边沿轨道（25）的两端，步进电机（2）的转轴（32）与轮子（4）的轮轴（31）通过驱动轴（3）相连，轮子（4）通过支撑件（30）分别安装于吸尘部件（5）和洗尘部件（13）的底部，空心体（33）分别安装于吸尘部件（5）和洗尘部件（13）邻近轨道的两侧；
所述储水及供水系统包括水管道（14）、水泵（27）、电磁阀Ⅲ（28）、电机固定架（35）、注水口（41）、储水箱（45）和出水口（46）；水泵（27）通过电机固定架（35）安装于长板（42）上，电磁阀Ⅲ（28）安装于水管道（14）内部并位于水泵（27）的右侧，储水箱（45）安装于地面（47）上，储水箱（45）顶端设有注水口（41）、底端设有出水口（46），出水口（46）通过水管道（14）与水泵（27）相连；
所述收放管道系统包括转轴（32）、电机固定架（35）、线轮轴（38）、线轮（39）、驱动电机（40）、线轮固定架（43）和线轮主体（44）；驱动电机（40）通过电机固定架（35）安装于长板（42）上，转轴（32）与线轮（39）的线轮轴（38）相连，线轮主体（44）位于两个线轮（39）中间；
所述光伏组件系统包括太阳能光伏板（10）、光伏板边框（24）、光伏支架（36）和水泥墩（37）；光伏板边框（24）安装于太阳能光伏板（10）的四周，光伏支架（36）安装于太阳能光伏板（10）下方并与水泥墩（37）连接，水泥墩（37）安置于地面（47）上。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏板的三重除尘装置，其特征在于：所述上边沿轨道（11）和下边沿轨道（25）的长度大于太阳能光伏板（10）的长度。
3.根据权利要求1所述的太阳能光伏板的三重除尘装置，其特征在于：所述左凸起抖尘条（9）和右凸起抖尘条（26）分别安装于太阳能光伏板（10）两侧并且与除尘装置刷毛（34）的中部平齐。
4.根据权利要求1所述的太阳能光伏板的三重除尘装置，其特征在于：所述右刮水条（8）和左刮水条（12）分别与太阳能光伏板（10）的表面成45°倾角。
5.根据权利要求1所述的太阳能光伏板的三重除尘装置，其特征在于：所述吸尘条（6）上设有吸尘口（7）的一侧与太阳能光伏板（10）平行，吸尘口（7）的四周均敷设有刷毛（34）。
6.根据权利要求1所述的太阳能光伏板的三重除尘装置，其特征在于：所述水气交汇口（15）为单向导通阀门。
7.根据权利要求1所述的太阳能光伏板的三重除尘装置，其特征在于：所述长板（42）安装于光伏组件系统的光伏支架（36）上并位于太阳能光伏板（10）的正下方。
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