CN107413688A - 一种光伏板干式清洁设备 - Google Patents

Abstract

一种光伏板干式清洁设备，包括移动载体、刷体提升装置、刷体配重装置及清洁刷刷体四部分，移动载体主要包括车体及水平导轨、竖直导轨，转盘、水平梁及主梁等，为刷体移动提供动力，并且对刷体在空间内的位置进行调节；刷体提升装置主要是用一根提升小缸通过四根拉绳连接至刷体梁上的四个吊环，在工作开始和结束时完成整个刷体的下降和提升；刷体配重装置主要通过将两根气缸连接至容积较大的恒压气包上，且两根气缸仅连接进气口，出气口封闭，通过调节恒压气包的压力来改变气缸内的压力，从而为刷体提供大小不同的配重力，而且在地面起伏时能快速反应；清洁刷刷体主要由刷体及光杆组成，光杆连接在刷体最中间，为刷体提供向前移动的动力。

Description

一种光伏板干式清洁设备

技术领域

本发明涉及太阳能光伏技术的专用设备，具体涉及光伏板面的干式清洁技术。

背景技术

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。我国光伏装机容量增长最快，2016年我国光伏装机已突破60GW。但是随着使用时间的积累，光伏板上会积累灰尘或动物粪便等，不仅降低了光伏板的光-电转化率，造成巨大的经济损失，而且容易形成“热岛效应”，导致光伏板局部发热而损坏。目前普遍使用的光伏板清洁方式是人工擦洗和清洗车冲洗，工作过程中都需要大量的水资源，成本高、冬季易结冰。

目前，除了使用清洁车进行冲洗之外，还有一些研究性实验通过在光伏组件上安装机器人除尘、使用电帘除尘以及采用价格昂贵的自清洁光伏板材料等。固定在光伏板上的除尘机器人不适合于大规模的光伏发电站，且前期投入较大、后期维护工作繁杂；电帘除尘、自清洁材料成本过高，因而都没有得到较好的推广；现在普遍采用的是人工擦洗和清洗车冲洗的清洁方式，清洗费用高、水量需求大、且冬季易结冰。我国的西北五省的光伏装机容量达到全国的83.7%，然而这些地区恰好是风沙量大、常年干旱缺水的地区。国外市场上有通过人工调节清洁刷角度与高度的清洁设备，但是国内光伏板安装高度差异较大，清洁通道路况复杂，无法使用该类设备进行清洁。

发明内容

本发明的目的是提供一种光伏板干式清洁设备。

本发明是一种光伏板干式清洁设备，包括移动载体、刷体提升装置、刷体配重装置及清洁刷刷体四部分，移动载体包括一个车体1，所述的移动载体由车体1、水平基面2、水平导轨3、转盘4、立柱5、竖直导轨6、水平梁7、提升大缸8和主梁9组成，其中水平基面2安装在车体1的正前方，水平导轨3固定在水平基面2上，转盘4的底部与水平导轨3的滑块固定在一起，转盘4的上表面安装立柱5，立柱5的侧面安装竖直导轨6，水平梁7与竖直导轨6的滑块连接，通过提升大缸8将水平梁7和主梁9铰接；

所述的刷体提升装置由提升小缸10、提升导轨11、提升块12、刷体梁13、左拉绳14、左吊环15、右吊环16、右拉绳17、小导向轮18组成，其中提升小缸10固定在主梁9的最下端，提升导轨11紧挨着提升小缸10的活塞杆方向固定于主梁9上，提升小缸10的活塞杆前端连接提升块12，提升块12的下端面与提升导轨11的滑块连接，小导向轮18固定在主梁9的宽度方向上的边缘位置，左吊环15和右吊环16分别固定在刷体梁13上宽度方向边缘位置，左拉绳14和右拉绳17的一端与提升块12固定，另一端分别绕过小导向轮18与左吊环15和右吊环16固定；

所述的刷体配重装置由气缸21、配重绳22、中吊环23、变向轮24、大导向轮25、恒压气包29和气管28组成，其中气缸21安装在主梁9的宽度方向靠边缘位置，变向轮24和大导向轮25分别固定在主梁9的宽度方向的正中间，中吊环23固定在刷体梁13宽度方向的正中间，配重绳22的一端与气缸21的活塞杆连接，另一端绕过变向轮24之后进入大导向轮25，然后与中吊环23连接；恒压气包29固定在车体1的预设位置上，通过气管28将恒压气包29和气缸21的进气口连通，气缸21的出气口封闭；

所述的清洁刷刷体由刷体梁13、可回转直线轴承19、光杆20、支撑轮26、锥形导向轮27组成，其中光杆20通过球面轴承与刷体梁13连接，可回转直线轴承19安装在主梁9的内腔中，光杆20穿入可回转直线轴承19，刷体梁13的两侧面安装支撑轮26，锥形导向轮27安装在刷体梁的最上端。

本发明的有益之处为：该设备通过水平导轨、竖直导轨以及转盘，对刷体的位置进行调节，能够适用于不同高度和角度光伏板的清洁工作；该设备可以通过刷体配重装置任意调节清洁刷对光伏板的接触压力；该设备的清洁刷能够在较大的范围内自适应调节，保证清洁刷与光伏板的相对位置固定不变，降低了对控制系统的要求，提高了清洁效率；该设备的刷体通过3个锥形导向轮和3组或5组支撑轮实现与光伏板的良好接触，保持刷毛有恒定的压缩量，还可以防止刷体在被拖动过程中发生偏转，保证了清扫效果；该设备在工作完毕之后，刷体提升装置能将刷体提升至主梁下方并贴紧，使得整车结构紧凑，行走方便。

附图说明

图1为本发明的整体结构的示意图，图2是移动载体的结构示意图，图3是刷体提升装置及配重装置的结构示意图，图4是清洁刷刷体结构示意图，附图标记及对应名称为：车体1，水平基面2，水平导轨3，转盘4，立柱5，竖直导轨6，水平梁7，提升大缸8，主梁9，提升小缸10，提升导轨11，提升块12，刷体梁13，左拉绳14，左吊环15，右吊环16，右拉绳17，小导向轮18，可回转直线轴承19，光杆20，气缸21，配重绳22，中吊环23，变向轮24，大导向轮25，支撑轮26，锥形导向轮27，气管28，恒压气包29。

具体实施方式

如图1~图4所示，本发明是一种光伏板干式清洁设备，包括移动载体、刷体提升装置、刷体配重装置及清洁刷刷体四部分，移动载体包括一个车体1，所述的移动载体由车体1、水平基面2、水平导轨3、转盘4、立柱5、竖直导轨6、水平梁7、提升大缸8和主梁9组成，其中水平基面2安装在车体1的正前方，水平导轨3固定在水平基面2上，转盘4的底部与水平导轨3的滑块固定在一起，转盘4的上表面安装立柱5，立柱5的侧面安装竖直导轨6，水平梁7与竖直导轨6的滑块连接，通过提升大缸8将水平梁7和主梁9铰接；

所述的刷体提升装置由提升小缸10、提升导轨11、提升块12、刷体梁13、左拉绳14、左吊环15、右吊环16、右拉绳17、小导向轮18组成，其中提升小缸10固定在主梁9的最下端，提升导轨11紧挨着提升小缸10的活塞杆方向固定于主梁9上，提升小缸10的活塞杆前端连接提升块12，提升块12的下端面与提升导轨11的滑块连接，小导向轮18固定在主梁9的宽度方向上的边缘位置，左吊环15和右吊环16分别固定在刷体梁13上宽度方向边缘位置，左拉绳14和右拉绳17的一端与提升块12固定，另一端分别绕过小导向轮18与左吊环15和右吊环16固定；

所述的刷体配重装置由气缸21、配重绳22、中吊环23、变向轮24、大导向轮25、恒压气包29和气管28组成，其中气缸21安装在主梁9的宽度方向靠边缘位置，变向轮24和大导向轮25分别固定在主梁9的宽度方向的正中间，中吊环23固定在刷体梁13宽度方向的正中间，配重绳22的一端与气缸21的活塞杆连接，另一端绕过变向轮24之后进入大导向轮25，然后与中吊环23连接；恒压气包29固定在车体1的预设位置上，通过气管28将恒压气包29和气缸21的进气口连通，气缸21的出气口封闭；

所述的清洁刷刷体由刷体梁13、可回转直线轴承19、光杆20、支撑轮26、锥形导向轮27组成，其中光杆20通过球面轴承与刷体梁13连接，可回转直线轴承19安装在主梁9的内腔中，光杆20穿入可回转直线轴承19，刷体梁13的两侧面安装支撑轮26，锥形导向轮27安装在刷体梁的最上端。

如图1、图4所示，在本发明的清洁刷刷体中，所述的左吊环15和右吊环16各两个，左拉绳14和右拉绳17各两根，小导向轮18共四个，两根左拉绳14连接在提升块12的左边，两根右拉绳17连接在提升块12的右边。

如图1、图3所示，在本发明的刷体提升装置及配重装置中，所述的气缸21共两根，安装方向相反，配重绳22、中吊环23、变向轮24及大导向轮25均为两个，每根气缸21连接一根配重绳22绕过变向轮24及大导向轮25与中吊环23连接。

如图1、图3所示，在本发明的刷体提升装置及配重装置中，恒压气包29的内压强保持不变，能够根据需要调节压力，所述的气管28中间连接一个三通阀，同时给两根气缸21供气。

如图1、图2所示，在本发明的移动载体结构中，通过水平导轨3、转盘4和竖直导轨6可以实现水平梁7、主梁9以及整个刷体的水平移动、竖直移动和转动，增大刷体的清扫范围，提高了清洁设备的适应能力；所述的提升大缸8将水平梁7和主梁9铰接，通过提升大缸8可以实现主梁的角度变化，以适应不同要求的清洁工作。

如图1~图4所示，提升小缸10的活塞杆通过提升块12与提升导轨11连接，使活塞杆在推拉过程中不受弯矩，保证了提升动作的可靠性与灵活性；所述的小导向轮18固定在主梁9的宽度方向上的边缘位置，左吊环15和右吊环16分别固定在刷体梁13上宽度方向边缘位置，左拉绳14和右拉绳17的一端分别与提升块12固定，另一端分别绕过小导向轮18与左吊环15和右吊环16固定，提升小缸10通过左拉绳14和右拉绳17与刷体连接，可以实现刷体的提升与下降，工作时推至最大行程处，工作完毕拉至最小行程，使刷体梁13与主梁9的紧贴，使整车结构紧凑。

如图1所示，气缸21安装在边缘避开了光杆20的工作范围，不影响光杆20的伸缩和摆动；所述的变向轮24和大导向轮25分别固定在主梁9的宽度方向的正中间，中吊环23固定在刷体梁13宽度方向的正中间，配重绳22一端与气缸21的活塞杆连接，另一端绕过变向轮24之后进入大导向轮25，然后与中吊环23连接，恒压气包29固定在车体1的适当位置，通过气管28将恒压气包29和气缸21的进气口连通，气缸21的出气口封闭；气缸21与恒压气包29连通，因恒压气包的容积远远大于气缸的空腔体积，使得气缸21因活塞杆伸缩导致体积发生变化时，恒压气包的压力变化极小，所以气缸21的拉力也变化极小，从而实现恒力配重的目的，保证刷体对光伏板面的压力恒定。

如图1所示，光杆20与可回转直线轴承19连接，因此光杆20可以在直线轴承内上下移动，也可以连同直线轴承一起转动，从而保证在路面高低不平时可以实现自适应，使刷体始终紧贴着光伏板面移动，整个刷体向前移动的动力全部由光杆20提供；所述的刷体梁13的两侧面安装支撑轮26，锥形导向轮27安装在刷体梁的最上端，支撑轮26的安装位置保证其恰好压在光伏板的包边上，减小对光伏板面的正压力，锥形导向轮27可以保证刷体能顺利下降至光伏板面。

如图1、图3、图4所示，所述的小导向轮18共设四个，主梁9上靠下端左右两侧各布置一个，最上端左右两侧各布置一个；左吊环15和右吊环16各两个，分别布置在刷体梁13上表面的左右边缘；左拉绳14和右拉绳17各两根，分别与左吊环15和右吊环16连接；两根左拉绳14均连接在提升块12的左面，两根右拉绳17均连接在提升块12的右面，其特征在于：提升小缸10活塞杆端部直接连接一个提升块12，提升块12上有左、右两个连接位置，共连接四根拉绳，左、右两侧各两根，四根拉绳分布在刷体梁13上，且正好占据矩形的四个角点，因此一根提升小缸10就可以将整个刷体提起，矩形的四个点上分别布置的四根拉绳之间相互约束，可以防止刷体沿光伏板面发生较大的偏转，保证刷体在适当的位置。

如图1、图3所示，所述的气缸21、配重绳22、中吊环23和大导向轮25各两个，变向轮24共四个，两根气缸21安装方向相反，下端的气缸21连接的配重绳22绕过主梁9上端的变向轮24及大导向轮25与刷体梁13上端的中吊环23连接，上端的气缸21刚好相反，气缸21共两根，安装方向相反，下端的气缸21通过配重绳22连接到刷体上端，上端的气缸21通过配重绳22连接刷体下端，整个刷体通过上、下两根配重绳22实现平衡配重，刷体基本处于平衡位置，而且两根气缸21分布在边缘位置为光杆20的伸缩和摆动提供了足够的空间。

如图1、图3所示，所述的恒压气包29内充满一定压力的空气，其容积远大于两根气缸21的内腔容积之和，气管28中间连接一个三通阀将气流分成两路分别进入两根气缸21，可以根据刷体的重量及光伏板面上可以承受的正压力，通过预先调节恒压气包29内的压力，对刷体进行配重，但在工作过程中，恒压气包29内的压力保持不变，也就是气缸始终提供恒定的竖直向上的拉力，当路面不平导致车体起伏时，气缸21可以快速反应，使得刷体对光伏板的压力基本恒定，没有大的冲击。

如图1、图4所示，所述的支撑轮26共3组或者5组，分别安装在刷体梁13的两侧面，根据光伏板安装规格的不同，可以选择3组或者5组支撑轮26，且支撑轮26刚好压在光伏板的包边上，增大接触面积，尽可能多的减小对光伏板面的局部压强。

本发明的具体工作过程为：第一步，将本发明的光伏板干式清洁设备行驶到需要清洁的太阳能光伏发电厂，将车开入要清洁的光伏阵列的通道，通过水平导轨、竖直导轨以及转盘，将水平梁之后的部分调节至合适的位置，通过提升大缸将主梁摆动至37°位置，然后通过提升小缸将刷体下降，锥形导向轮进行导向，最后使刷体与光伏板面接触。

第二步，准备就绪，进入自动清洁模式，驾驶车体沿平行于光伏板的方向向前移动，进行清洁，在此过程中提升小缸推至最大行程，拉绳不受力，气缸前端的配重绳始终承受恒定的拉力为刷体配重。

第三步，在清洁过程中，遇到高低不平的地面，或者车体与光伏板面的相对位置发生变化时，可通过光杆在可回转直线轴承内滑动实现实时调节，保证清洁刷与光伏板的接触状态恒定不变，从而保证清洁质量。

第四步：当完成所有清洁工作后，先通过提升小缸将刷体提升至主梁的下表面并贴紧，然后驾驶人员根据地形及空间距离进行适当的调节，最后使清洁刷收起摆放在车体右侧。

Claims (4)

1.一种光伏板干式清洁设备，包括移动载体、刷体提升装置、刷体配重装置及清洁刷刷体四部分，移动载体包括一个车体（1），其特征在于所述的移动载体由车体（1）、水平基面（2）、水平导轨（3）、转盘（4）、立柱（5）、竖直导轨（6）、水平梁（7）、提升大缸（8）和主梁（9）组成，其中水平基面（2）安装在车体（1）的正前方，水平导轨（3）固定在水平基面（2）上，转盘（4）的底部与水平导轨（3）的滑块固定在一起，转盘（4）的上表面安装立柱（5），立柱（5）的侧面安装竖直导轨（6），水平梁（7）与竖直导轨（6）的滑块连接，通过提升大缸（8）将水平梁（7）和主梁（9）铰接；

所述的刷体提升装置由提升小缸（10）、提升导轨（11）、提升块（12）、刷体梁（13）、左拉绳（14）、左吊环（15）、右吊环（16）、右拉绳（17）、小导向轮（18）组成，其中提升小缸（10）固定在主梁（9）的最下端，提升导轨（11）紧挨着提升小缸（10）的活塞杆方向固定于主梁（9）上，提升小缸（10）的活塞杆前端连接提升块（12），提升块（12）的下端面与提升导轨（11）的滑块连接，小导向轮（18）固定在主梁（9）的宽度方向上的边缘位置，左吊环（15）和右吊环（16）分别固定在刷体梁（13）上宽度方向边缘位置，左拉绳（14）和右拉绳（17）的一端与提升块（12）固定，另一端分别绕过小导向轮（18）与左吊环（15）和右吊环（16）固定；

所述的刷体配重装置由气缸（21）、配重绳（22）、中吊环（23）、变向轮（24）、大导向轮（25）、恒压气包（29）和气管（28）组成，其中气缸（21）安装在主梁（9）的宽度方向靠边缘位置，变向轮（24）和大导向轮（25）分别固定在主梁（9）的宽度方向的正中间，中吊环（23）固定在刷体梁（13）宽度方向的正中间，配重绳（22）的一端与气缸（21）的活塞杆连接，另一端绕过变向轮（24）之后进入大导向轮（25），然后与中吊环（23）连接；恒压气包（29）固定在车体（1）的预设位置上，通过气管（28）将恒压气包（29）和气缸（21）的进气口连通，气缸（21）的出气口封闭；

所述的清洁刷刷体由刷体梁（13）、可回转直线轴承（19）、光杆（20）、支撑轮（26）、锥形导向轮（27）组成，其中光杆（20）通过球面轴承与刷体梁（13）连接，可回转直线轴承（19）安装在主梁（9）的内腔中，光杆（20）穿入可回转直线轴承（19），刷体梁（13）的两侧面安装支撑轮（26），锥形导向轮（27）安装在刷体梁的最上端。

2.根据权利要求1所述的光伏板干式清洁设备，其特征在于：所述的左吊环（15）和右吊环（16）各两个，左拉绳（14）和右拉绳（17）各两根，小导向轮（18）共四个，两根左拉绳（14）连接在提升块（12）的左边，两根右拉绳（17）连接在提升块（12）的右边。

3.根据权利要求1所述的光伏板干式清洁设备，其特征在于：所述的气缸（21）共两根，安装方向相反，配重绳（22）、中吊环（23）、变向轮（24）及大导向轮（25）均为两个，每根气缸（21）连接一根配重绳（22）绕过变向轮（24）及大导向轮（25）与中吊环（23）连接。

4.根据权利要求1所述的光伏板干式清洁设备，其特征在于：恒压气包（29）的内压强保持不变，能够根据需要调节压力，所述的气管（28）中间连接一个三通阀，同时给两根气缸（21）供气。