CN108043781A - 一种荒山光伏电站组件自动清洁装置 - Google Patents

一种荒山光伏电站组件自动清洁装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种荒山光伏电站组件自动清洁装置,尤其适用于大型荒山光伏电站各种长短高低不同的光伏组件方阵高效清洁。荒山光伏电站组件自动清洁装置,包括装置外壳、机电自动部分和自动控制部分。机电自动部分包括行走部分、清洁部分,可针对光伏组件表面实施全面清洁,自动控制部分包括处理部分、供电部分,可实现清洁部分和行走部分的全自动精准控制。本发明自动清洁装置,自动化,小型化,轻便利于移动,能够利用光伏组件边框做轨道,在大型荒山光伏电站中大坡度、多角度、安装分散、高低不同的方阵上进行高效除尘,安全、稳定、可靠,有效解决了现有技术中无法在大型荒山光伏电站自动化清洁、效率较低、成本高的技术问题。

Description

一种荒山光伏电站组件自动清洁装置
技术领域
本发明涉及一荒山光伏电站组件自动清洁装置,尤其适用于大型荒山光伏电站各种长短高低不同的光伏组件方阵高效清洁。
背景技术
太阳能作为一种绿色能源,以其永不衰竭、环保安全、无地域限制等优点广泛应用于各个领域。在太阳能光伏发电的实际应用中,光伏组件作为发电最重要的单元,其输出功率受阳光光照强度的直接影响。风沙、尘土、积雪等落到光伏组件的表面后,降低光线透射率,导致光电转换效率大幅降低。因此,为了保持光伏电站的发电效率,对光伏电站光伏组件的清洁至关重要,光伏电站光伏组件的清洁工作成为光伏电站建设不可或缺的一个关键环节。
目前清洁光伏组件大多还是用人工清洁,人工清洁方式包括水冲清洁和拖把清洁,其缺点是易受环境条件限制,工作量繁重,清洁效率低,清洁效果差,运营成本高。特别是在我国中西部地区,多风少雨,水源匮乏,人力缺少,人工清洁难以实施。
针对人工清洁的弊端,目前已有一些光伏组件自动清洁装置,根据其工作特点可分为两类:第一类属于单组光伏组件清洁设备,其装设在单组光伏组件表面上,进行定时清洁,例如中国专利“太阳能光伏电池板组件表面清洁装置(CN102303025A)”,其冲洗部在单个组件表面往复运动,同时喷出高压水汽除尘,因此该设备在缺水地区并不适用,同时由于高成本,在光伏电站中难以推广。第二类属于群组光伏组件清洁设备,其以移动机车为载体,在机车行走过程中对多组光伏组件表面实施清洁,是光伏电站光伏组件清洁的首选方案。例如中国专利“一种太阳能电池板清洁设备(CN202105809U)”,但该专利以移动机车前部为载体安装清洁机构,放大了凹凸不平的地形表面,无法保证组件安全。因此,安全性、稳定性是群组光伏组件清洁设备必须考虑的关键问题。
对于几十乃至数百兆瓦以上的大规模光伏电站,光伏组件数量庞大,场地面积广阔,因此对群组光伏组件清洁设备的要求也更为苛刻,主要指标有三个:第一是工作效率,即单位时间内能够清洁多大数目的光伏组件,工作效率越高,经济效益越大;第二是智能化程度,即设备在复杂环境下安全自动工作的能力,例如能够针对凹凸不平的地形表面进行自适应调整,以及能够对光伏组件表面进行感知、识别、判断和调整,智能化程度越高,人工干涉越少;第三是可靠性程度,即设备在某一时间段内的无故障率。可靠性越高,设备可连续性工作的能力越强,人工维修的次数越少。目前现有的群组光伏组件清洁设备自动化能力较低,许多需要人工干预和人工看管,尚无全自动化型设备产品,智能化程度明显较低,经常出现清洁过程中损坏光伏组件的现象,且其工作效率对于大型光伏电站仍然有待提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:针对现有光伏电站清洁设备中存在的不足,提供一种自动化、高效、安全的双辊自供电光伏电站组件自动清洁装置,解决了现有技术中的清洁设备,无法适应于荒山光伏电站的大坡度、多角度、安装分散的现状,实现荒山光伏电站的自动化清洁,提高工作效率,解决荒山光伏电站自动化清洁技术问题。
本发明技术解决方案:一种荒山光伏电站组件自动清洁装置,包括:外壳(1)、行走部分(2)、清洁部分(3)、处理部分(4)和供电部分(5);外壳(1)与行走部分(2)、清洁部分(3)相连接,供电部分(5)对行走部分(2)、清洁部分(3)、处理部分(4)提供所需电量电源;处理部分(4)对行走部分(2)和清洁部分(3)发出命令控制正常工作;
所述外壳(1)是由挤压成型的铝合金板拼装成的U型外壳,包括:U型槽(101)、动力箱(102)、控制箱(103)、固定板(104)和加强板(105);固定板(104)焊接在U型槽(101)长度的中间部位,两块加强板(105)和固定板(104)等分U型槽(101)长度并与U型槽(101)牢固焊接,形成完整有一定强度的铝合金U型槽(101),将动力箱(102)、控制箱(103)焊接在U型槽(101)的两端,形成完整铝合外壳(1)。将行走部分(2)、清洁部分(3)安装在U型槽(101)内部,使行走部分(2)、清洁部分(3)在铝合金外壳(1)的U型槽(101)内正常工作。
所述行走部分(2)包括:行走电机(201)、第一传动轴(202)、第一主动轮(203)、第一传动杆(204)、第二传动轴(205)、第二主动轮(206)、第二传动杆(207)、第三传动轴(208)、第三主动轮(209)、第一固定轴(210)、第一被动轮(211)、第一履带(212)、第二固定轴(213)、第二被动轮(214)、第二履带(215)、第三固定轴(216)、第三被动轮(217)、第三履带(218)、挂轮固定轴(219)、挂轮(220)、调整轮固定轴(221)和调整轮(222);
所述行走电机(201)固定于动力箱(102)内壁,第一传动轴(202)固定行走电机(201)输出轴上,第一传动轴(202)上固定第一主动轮(203),第一传动轴(202)的另一端连接第一传动杆(204)的一端,第一传动杆(204)的另一端连接第二传动轴(205),第二传动轴(205)用自润滑铜套固定在固定板(104)上,第二传动轴(205)上固定第二主动轮(206),第二传动轴(205)的另一端连接第二传动杆(207),第二传动杆(207)的另一端连接第三传动轴(208),第三传动轴(208)用自润滑铜套固定在控制箱(103)壁上,第三传动轴(208)上固定第三主动轮(209);
所述第一固定轴(210)固定在控制箱(103)壁上,第一被动轮(211)安装在第一固定轴(210)上,第一被动轮(211)内嵌自润滑铜套自由旋转,第一履带212安放在第三主动轮(209)和第一被动轮(211)上;
所述第二固定轴(213)固定在固定板(104)上,第二固定轴(213)上安装第二被动轮(214),第二被动轮(214)内嵌自润滑铜套自由旋转,第二履带(215)安放在第二主动轮(206)和第二被动轮(214)上;
所述第三固定轴(216)固定在动力箱(102)壁上,第三被动轮(217)安装在第三固定轴(216)上,第三被动轮(217)内嵌自润滑铜套自由旋转,第三履带(218)安放在第一主动轮(203)和第三被动轮(217)上;当行走电机(201)旋转时通过第一传动杆(204),和第二传动轴(205)将动力同时传递给主动轮,主动轮通过履带以组件铝框表面为轨道反复行走;
所述清洁部分(3)是两套同时反向相旋转的清洁装置,安装在外壳(1)中的U型槽(101)的内部;所述清洁部分(3)包括:第一清洁辊(301)、清洁电机(302)、第一连接轴(303)、第一轴承座(304)、第二清洁辊(305)、第二连接轴(306)和第二轴承座(307);所述第一清洁辊(301)和第二清洁辊(305)为单套总成,所谓双辊是指第一清洁辊(301)和第二清洁辊(305)两套总成共计4个同样辊刷组成,体轻拆卸方便,可互换,便于安装;
第一清洁辊(301)的一端固定在清洁电机(302)的输出轴上,清洁电机(302)固定在动力箱(102)内壁,第一清洁辊(301)的另一端连接在第一连接轴(303)上,第一连接轴(303)固定在第一轴承座(304)上,第一轴承座(304)固定在固定板(104)上,第一连接轴(303)的另一端连接第二清洁辊(305),第二清洁辊(305)另一端连接在第二连接轴(306),第二连接轴(306)固定在第二轴承座(307)上,第二轴承座(307)固定在控制箱(103)内壁上;
两套清洁电机(302)通过处理部分(4)使清洁电机(302)同时反向相旋转,带动两套第一清洁辊(301)、第二清洁辊(305)反向相旋转清洁工作,减少行走部分(2)偏向用力的现象。
所述外壳(1)拼装后重量6—7kg,长度为4—5米。
所述U型槽(101)是由5块挤压成型的铝合金板(材质:6063-T6)拼装而成,厚度1-1.5mm,外形尺寸范围为4-5米长,内有加强筋同时又是左右固定插槽,底部两侧方形全封闭走线通道同时又是加强度管,顶部外表面有太阳能组件位置通槽,将太阳能组件直接安装通槽内。
所述固定板(104)、加强板(105)、动力箱(102)、控制箱(103)均由6061铝合金板切割加工而成。
所述挂轮(220)利用组件顶部铝合金框定位滑动保持平稳;两个挂轮固定轴(219)固定在动力箱(102)的底部两边,挂轮(220)分别安装在两个挂轮固定轴(219)上,两个调整轮固定轴(221)固定在控制箱(103)的底部两边,调整轮(222)分别安装在调整轮固定轴(221)上且自由旋转。
所述行走电机(201)为30W-50W减速电机,转速3000-4000转/分,经减速机减速,输出转速为30-60转/分。
所述第一清洁辊(301)、第二清洁辊(305)由直径30-40mm的不锈钢管做链接轴,两端焊有连接口,连接口分别与清洁电机(302)、第一连接轴(303)和第二连接轴(306)连接,链接轴长度短于U型槽(101)长度的二分之一,在链接轴外部以30-40mm的距离均匀缠绕毛条,形成直径140-150mm的清洁辊,毛条采用直径0.2-0.3mm聚丙烯塑料毛丝加工而成,高度60-70mm;在实际应用中,行走高度一定的情况下,第一清洁辊(301)第二清洁辊(305)由于摩擦刷毛逐渐减短,可根据刷毛高度上下调整清洁电机(302)第一连接轴(303)第二连接轴(306),使第一洁清辊(301)第二清洁辊(305)达到最佳清洁效果。
所述清洁电机(302)为两台50W-60W减速电机,转速3000-40000转/分,经减速机减速,输出转速为250-300转/分。
所述处理部分(4)包括:两路电感测距模块(401)、测距控制模块(402)、行走电机控制模块(403)、清洁辊电机控制模块(404)、遥控器接收(405)、控制面板(406);
所述遥控器接收(405),与行走电机控制模块(403)清洁辊电机控制模块(404)相连通,遥控器接收(405)解析遥控器或控制面板(406)发出的命令信号,使行走电机(201)清洁电机(302)按照遥控器或控制面板(406)发出的命令信号运行,遥控器和控制面板(406)是自动清洁装置两种不同管理模式,遥控器上有四个按键,与控制面板(406)相同,有电源开关,启动开关,左行走开关,右行走开关;在一个工作区内设定时,按左行走开关一次,行走电机(201)向左行走到边缘停止工作,按左行走开关两次,行走电机(201)向左行走到边缘位置停止数秒继续反向运动,按左行走开关三次,行走电机(201)走到边缘位置停止数秒两次往反运动,以此可根据光伏电站组件表面污染现状设定清洁次数;设定完成后按下启动开关,遥控接收(405)解析出命令,通过行走电机控制模块(403)和清洁控制模块(404)使清洁电机(302)行走电机(201)同时运行工作;
所述两路电感测距模块(401)安装在动力箱(102)两侧,监控光伏电站组件的边缘位置,两路电感测距模块(401)判断行走电机(201)在运行轨道上是否处于边缘位置,若接近边缘,则向测距控制模块(402)行走电机控制模块(403)发出停止命令,或使行走电机(201)在边缘位置停止数秒继续反向运动,清洁电机(302)不停止转动;若完成遥控器接收(405)设定的工作次数到达边缘,行走电机控制模块(403)和清洁辊电机控制模块(404)同发出停止命令,行走电机(201)和清洁电机(302)停止转动完成运行工作;
所述控制面板(406)含一个电源开关、三个控制按键和指示灯;三个控制按键连接在行走电机控制模块(403)和清洁电机控制模块(404)上,当遥控器非正常运行时,控制面板(406)控制走电机控制模块(403)和清洁电机控制模块(404),使行走电机(201)和清洁电机(302)正常运行工作,指示灯用于指示还未运行完成的工作次数。
所述供电部分(5)包括:太阳能光伏发电系统(501)、稳压储能系统(502)和电源管理系统(503);
太阳能光伏发电系统(501),负责将太阳能转化成电能;稳压储能系统(502)负责对电压调理;电源管理系统(503)分别向行走部分(2)、清洁部分(3)、和处理部分(4)分配所需电压和功率;
所述U形槽(101)顶部表面安装的太阳能光伏发电系统(501),厚度2-3mm,电压36-39V、3-4块层压无框太阳能电池组件,直接安装在U形槽(101)顶部太阳能电池组件通槽内,将发出的电能传送给稳压储能系统(502),稳压储能系统(502)采用锂聚合物电池,锂聚合物电池电压24V,功率20Ah,外形尺寸260mm*160mm*78mm左右,充满电在无阳光的环境下,行走电机(201)和清洁电机(302)可完成2-3小时工作,稳压储能系统(502)直接安装在U形槽(101)内部,电源管理系统(503)向稳压储能系统(502)供电。
本发明与现有技术相比的优点在于:
(1)本发明自动清洁装置工作过程中节省人力,保持清洁高效一致、具有自动化、投资少、对现有荒山光伏电站不做任何改造的优点,可广泛应用于荒山光伏电站的大坡度、多角度、安装分散的现状,实现荒山光伏电站自动化清洁。
(2)本发明清洁单元中的清洁辊为双辊,相比单辊提高50%工作效率,可根据光伏组件表面污染现状设定清洁次数,反复移动达到清洁目标要求。
(3)本发明行走单元中的行走部分为三条履带带动清洁装置,能够在组件表面利用光伏组件边框作轨道左右行走,三条履带带动清洁装置可爬行角度在30-40度的高坡,适应荒山组件安装造成不同坡度的强力通行。
(4)本发明中的自动清洁装置具备多种规格,能够匹配现有光伏电站所有规格标准。
(5)本发明清洁过程中具备发电系统、稳压系统、电源管理分配系统,在光伏电站有光照时,可连续工作8-10小时无需外部电源,没有能源运营成本。
附图说明
图1是荒山光伏电站组件自动清洁装置正面部分示意图;
图2是荒山光伏电站组件自动清洁装置外壳部分示意图;
图3是荒山光伏电站组件自动清洁装置行走部分示意图;
图4是荒山光伏电站组件自动清洁装置行走电机部分示意图;
图5是荒山光伏电站组件自动清洁装置清洁控制部分示意图;
图6是荒山光伏电站组件自动清洁装置清洁工作部分示意图;
附图标记:10X表示装置外壳所属部件,20X表示行走单元所属部件,30X表示清洁单元所属部件,40X表示处理单元所属部件,50X表示供电单元所属部件。具体附图标记为:
所述外壳(1)是由挤压成型的铝合金板拼装成的U型外壳,包括:和固定板(104)焊接在U型槽(101)的中间部位,两块加强板(105)以一块固定板(104)中心等分U型槽(101)长度并与U型槽(101)牢固焊接,形成完整有一定强度的铝合金外壳;将
外壳部分(1)包括:、U型槽(101)、动力箱(102)、控制箱(103)、固定板(104)加强板(105);
行走部分(2)包括:行走电机(201)、第一传动轴(202)、第一主动轮(203)、第一传动杆(204)、第二传动轴(205)、第二主动轮(206)、第二传动杆(207)、第三传动轴(208)、第三主动轮(209)、第一固定轴(210)、第一被动轮(211)、第一履带(212)、第二固定轴(213)、第二被动轮(214)、第二履带(215)、第三固定轴(216)、第三被动轮(217)、第三履带(218)、挂轮固定轴(219)、挂轮(220)、调整轮固定轴(221)和调整轮(222);
清洁部分(3)包括:第一清洁辊(301)、清洁电机(302)、第一连接轴(303)、第一轴承座(304)、第二清洁辊(305)、第二连接轴(306)和第二轴承座(307);处理部分(4)包括:两路电感测距模块(401)、测距控制模块(402)、行走电机控制模块(403)、清洁辊电机控制模块(404)、遥控器接收(405)、控制面板(406);
供电部分(5)包括:太阳能光伏发电系统(501)、稳压储能系统(502)和电源管理系统(503);
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述,但不作为对本发明的限定。
如图1-6所示,本发明包括:外壳1与所述外壳1连接的清洁部分;所述清洁部分包括机电自动部分和自动控制部分,所述机电自动部分包括行走部分2、清洁部分3,为清洁功能的机械实施部分;所述自动控制部分包括处理部分4、供电部分5、处理部分4分别与行走部分2、清洁部分3、和外壳1连接,用于清洁部分的自动控制;所述行走部分2;清洁部分3;与外壳1相连接,随时调整自身的转动方向;所述供供电部分5分别向行走部分2、清洁部分3、和处理部分4分配所需电压和功率;
所述处理部分4对行走部分2、清洁部分3、与光伏电站组件表面的边界进行处理,发送指令控制行走部分2和清洁部分3的工作状态,实时判断清洁部分3与光伏电站组件是否保持正常工作距离。
行走部分2、与清洁部分3、均安装于外壳1的内部。供电供电部分5完全使用自发的太阳能清洁能源,无须其它供给。
荒山光伏电站组件自动清洁装置自动化,小型化,轻便利于移动,利用光伏组件边框做轨道,在大型荒山光伏电站中、大坡度、多角度、安装分散、高低不同的方阵上进行高效除尘、自动监测、无须改变电站组件现状,无须在方阵上安装其它附件,两人将清洁装置移动到电站组件上,用遥控器开启工作,自动行走停止,两人可以监管两台以上自动清洁装置。
如图1、图2所示,外壳1,包括:U型槽101、动力箱102、控制箱103、固定板104和加强板105;固定板104焊接在U型槽101长度的中间部位,两块加强板105和固定板104等分U型槽101长度,并与U型槽101牢固焊接,形成完整有一定强度的铝合金U型槽101。将动力箱102、控制箱103焊接在U型槽101的两端,形成完整铝合外壳1。行走部分2、清洁部分3安装在U型槽101内部,使行走部分2、清洁部分3在铝合金外壳1的U型槽101内正常工作;
外壳1的U型槽101是由5块挤压成型的铝合金板材质:6063-T6拼装而成,厚度1-1.5mm,外形尺寸范围为4-5米长,拼装后重量6—7kg,内有加强筋同时又是左右固定插槽,底部两侧方形全封闭走线通道同时又是加强度管,顶部外表面有太阳能组件位置通槽,将太阳能组件直接安装通槽内。
外壳1固定板104、加强板105、动力箱102、控制箱103均由6061铝合金板切割加工而成。
如图3-4所示,行走部分2包括:行走电机201、第一传动轴202、第一主动轮203、第一传动杆204、第二传动轴205、第二主动轮206、第二传动杆207、第三传动轴208、第三主动轮209、第一固定轴210、第一被动轮211、第一履带212、第二固定轴213、第二被动轮214、第二履带215、第三固定轴216、第三被动轮217、第三履带218、挂轮固定轴219、挂轮220、调整轮固定轴221和调整轮222;
行走部分2的行走电机201固定于动力箱102内壁,第一传动轴202固定行走电机201输出轴上,第一传动轴202上固定第一主动轮203,第一传动轴202的另一端连接第一传动杆204的一端,第一传动杆204的另一端连接第二传动轴205,第二传动轴205用自润滑铜套固定在固定板104上,第二传动轴205上固定第二主动轮206,第二传动轴205的另一端连接第二传动杆207,第二传动杆207的另一端连接第三传动轴208,第三传动轴208用自润滑铜套固定在控制箱103壁上,第三传动轴208上固定第三主动轮209;
行走部分2的第一固定轴210固定在控制箱103壁上,第一被动轮211安装在第一固定轴210上,第一被动轮211内嵌自润滑铜套自由旋转,第一履带212安放在第三主动轮209和第一被动轮211上;
行走部分2的第二固定轴213固定在固定板104上,第二固定轴213上安装第二被动轮214,第二被动轮214内嵌自润滑铜套自由旋转,第二履带215安放在第二主动轮206和第二被动轮214上;
行走部分2的第三固定轴216固定在动力箱102壁上,第三被动轮217安装在第三固定轴216上,第三被动轮217内嵌自润滑铜套自由旋转,第三履带218安放在第一主动轮203和第三被动轮217上;当行走电机201旋转时通过第一传动杆204,和第二传动轴205将动力同时传递给主动轮,主动轮通过履带以组件铝框表面为轨道反复行走;
行走部分2的挂轮220利用组件顶部铝合金框定位滑动保持平稳;两个挂轮固定轴219固定在动力箱102的底部两边,挂轮220分别安装在两个挂轮固定轴219上,两个调整轮固定轴221固定在控制箱103的底部两边,调整轮222分别安装在调整轮固定轴221上且自由旋转。
行走部分2的行走电机201为30W-50W减速电机,转速3000-4000转/分,经减速机减速,输出转速为30-60转/分,行走电机201是失电刹车电机,当自动清洁装置到达指定位置行走电机201停止工作,失电刹车控制行走电机201滑行,同时控制自动清洁装置在原位不动,等待下次启动命令。
行走部分2的第一传动杆204和第二传动杆207是保证控制第一履带212、第二履带、215、第三履带218、同步行走的关健部件,荒山光伏电站组件南北坡度一般在30-40度,东西坡度一般在10-20度自动清洁装置不能与光伏电站组件保持平行前进,自动清洁装置是无法正常工作的
行走部分2选用履带行走方式,是提高自动清洁装置的爬坡能力,自动清洁装置爬坡能力达不到30度以上,自动清洁装置就无法在荒山光伏电站广泛应用
如图5-6所示,清洁部分3是两套同时反向相旋转的清洁装置,安装在外壳1中的U型槽101的内部;所述清洁部分3包括:第一清洁辊301、清洁电机302、第一连接轴303、第一轴承座304、第二清洁辊305、第二连接轴306和第二轴承座307;所述第一清洁辊301和第二清洁辊305为单套总成,所谓双辊是指第一清洁辊301和第二清洁辊305两套总成共计4个同样辊刷组成,体轻拆卸方便,可互换,便于安装;
清洁部分3的第一清洁辊301的一端固定在清洁电机302的输出轴上,清洁电机302固定在动力箱102内壁,第一清洁辊301的另一端连接在第一连接轴303上,第一连接轴303固定在第一轴承座304上,第一轴承座304固定在固定板104上,第一连接轴303的另一端连接第二清洁辊305,第二清洁辊305另一端连接在第二连接轴306,第二连接轴306固定在第二轴承座307上,第二轴承座307固定在控制箱103内壁上;
清洁部分3的两套清洁电机302通过处理部分4使清洁电机302同时反向相旋转,带动第一清洁辊301、第二清洁辊305反向相旋转清洁工作,减少行走部分2偏向用力的现象。
清洁部分3的第一清洁辊301、第二清洁辊305由直径30-40mm的不锈钢管做链接轴,两端焊有连接口,连接口分别与清洁电机302、第一连接轴303和第二连接轴306连接,链接轴长度短于U型槽101长度的二分之一,在链接轴外部以30-40mm的距离均匀缠绕毛条,形成直径140-150mm的清洁辊,毛条采用直径0.2-0.3mm聚丙烯塑料毛丝加工而成,高度60-70mm;在实际应用中,行走高度一定的情况下,第一清洁辊301第二清洁辊305由于摩擦刷毛逐渐减短,可根据刷毛高度上下调整清洁电机302第一连接轴303第二连接轴306,使第一洁清辊301第二清洁辊305达到最佳清洁效果。
清洁部分3的清洁电机302为两台50W-60W减速电机,转速3000-40000转/分,经减速机减速,输出转速为250-300转/分。
图5是主要表示清洁部分3的第一清洁辊301和第二清洁辊305两套4个清洁辊的具体位置,4个清洁辊的长度,直径完全相同可互换,光伏电站组件方阵在不改变现状不安装其它附件的情况下,要清洁到组件方阵的最边缘,清洁辊必须安装在自动清洁装置的最边缘,行走部分2必须安装在自动清洁装置的中间部位,方能保证行走不离开组件,清洁到组件边缘。
图6是现场工作示意图,由于荒山光伏电站组件方阵东西坡度较大,自动清洁装置是东西横向行走,行走部分2的两个挂轮220不能完全保证自动清洁装置与光伏组件方阵平行行走,所以设定两个调整轮222于光伏组件方阵的底部,控制自动清洁装置与光伏组件方阵平行。
如图3、图5所示,处理部分4包括:两路电感测距模块401、测距控制模块402、行走电机控制模块403、清洁辊电机控制模块404、遥控器接收405、控制面板406;
处理部分4的遥控器接收405,与行走电机控制模块403清洁辊电机控制模块404相连通,遥控器接收405解析遥控器或控制面板406发出的命令信号,使行走电机201清洁电机302按照遥控器或控制面板406发出的命令信号运行,遥控器和控制面板406是自动清洁装置两种不同管理模式,遥控器上有四个按键,与控制面板406相同,有电源开关,启动开关,左行走开关,右行走开关;在一个工作区内设定时,按左行走开关一次,行走电机201向左行走到边缘停止工作,按左行走开关两次,行走电机201向左行走到边缘位置停止数秒继续反向运动,按左行走开关三次,行走电机201走到边缘位置停止数秒两次往反运动,以此可根据光伏电站组件表面污染现状设定清洁次数;设定完成后按下启动开关,遥控接收405解析出命令,通过行走电机控制模块403和清洁控制模块404使清洁电机302行走电机201同时运行工作;
处理部分4的两路电感测距模块401安装在动力箱102两侧,监控光伏电站组件的边缘位置,两路电感测距模块401判断行走电机201在运行轨道上是否处于边缘位置,若接近边缘,则向测距控制模块402行走电机控制模块403发出停止命令,或使行走电机201在边缘位置停止数秒继续反向运动,清洁电机302不停止转动;若完成遥控器接收405设定的工作次数到达边缘,行走电机控制模块403和清洁辊电机控制模块404同发出停止命令,行走电机201和清洁电机302停止转动完成运行工作;
处理部分4控制面板406含一个电源开关、三个控制按键和指示灯;三个控制按键连接在行走电机控制模块403和清洁电机控制模块404上,当遥控器非正常运行时,控制面板406控制走电机控制模块403和清洁电机控制模块404,使行走电机201和清洁电机302正常运行工作,指示灯用于指示还未运行完成的工作次数。
图3、图5所示,处理部分4的两路电感测距模块401及其它的安装具体位置,两路电感测距模块401主要监控光伏电站组件方阵的边距是否到达,到达自动清洁装置必须立刻停止行走,否则自动清洁装置会跌落于光伏电站组件方阵,造成损失。
如图1、图5所示,供电部分5包括:太阳能光伏发电系统501、稳压储能系统502和电源管理系统503;
太阳能光伏发电系统501,负责将太阳能转化成电能;稳压储能系统502负责对电压调理;电源管理系统503分别向行走部分2、清洁部分3、和处理部分4分配所需电压和功率;
图1是外壳1的U形槽101顶部表面安装的太阳能光伏发电系统501安装的具体位置,太阳能光伏发电系统501厚度2-3mm,电压36-39V、3-4块层压无框太阳能电池组件,直接安装在U形槽101顶部太阳能电池组件通槽内,将发出的电能传送给稳压储能系统502;
图5是稳压储能系统502安装的具体位置,稳压储能系统502采用锂聚合物电池,锂聚合物电池电压24V,功率20Ah,外形尺寸260mm*160mm*78mm左右,充满电在无阳光的环境下,行走电机201和清洁电机302可完成2-3小时工作,稳压储能系统502直接安装在U形槽101内部,电源管理系统503向稳压储能系统502供电。
自动清洁装置采用自发自用和引入外部电源储能两种方式供电,光伏电站有光照时可连续工作8-10小时无需外部电源。
本发明未详细阐述部分属于本领域技术人员的公知技术。
当然,本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围,例如电感测距模块4.1可以采用其他构型设计,其测距单元也可以选用其他类型测距模块。

Claims (10)

1.一种荒山光伏电站组件自动清洁装置,包括:外壳(1)、行走部分(2)、清洁部分(3)、处理部分(4)和供电部分(5);外壳(1)与行走部分(2)、清洁部分(3)相连接,供电部分(5)对行走部分(2)、清洁部分(3)、处理部分(4)提供所需电量电源;处理部分(4)对行走部分(2)和清洁部分(3)发出命令控制正常工作,其特征在于:
所述外壳(1)是由挤压成型的铝合金板拼装成的U型外壳,包括:U型槽(101)、动力箱(102)、控制箱(103)、固定板(104)和加强板(105);固定板(104)焊接在U型槽(101)长度的中间部位,两块加强板(105)和固定板(104)等分U型槽(101)长度并与U型槽(101)牢固焊接,形成完整有一定强度的铝合金U型槽(101),将动力箱(102)、控制箱(103)焊接在U型槽(101)的两端,形成完整铝合外壳(1);将行走部分(2)、清洁部分(3)安装在U型槽(101)内部,使行走部分(2)、清洁部分(3)在铝合金外壳(1)的U型槽(101)内正常工作。
所述行走部分(2)包括:行走电机(201)、第一传动轴(202)、第一主动轮(203)、第一传动杆(204)、第二传动轴(205)、第二主动轮(206)、第二传动杆(207)、第三传动轴(208)、第三主动轮(209)、第一固定轴(210)、第一被动轮(211)、第一履带(212)、第二固定轴(213)、第二被动轮(214)、第二履带(215)、第三固定轴(216)、第三被动轮(217)、第三履带(218)、挂轮固定轴(219)、挂轮(220)、调整轮固定轴(221)和调整轮(222);
所述行走电机(201)固定于动力箱(102)内壁,第一传动轴(202)固定行走电机(201)输出轴上,第一传动轴(202)上固定第一主动轮(203),第一传动轴(202)的另一端连接第一传动杆(204)的一端,第一传动杆(204)的另一端连接第二传动轴(205),第二传动轴(205)用自润滑铜套固定在固定板(104)上,第二传动轴(205)上固定第二主动轮(206),第二传动轴(205)的另一端连接第二传动杆(207),第二传动杆(207)的另一端连接第三传动轴(208),第三传动轴(208)用自润滑铜套固定在控制箱(103)壁上,第三传动轴(208)上固定第三主动轮(209);
所述第一固定轴(210)固定在控制箱(103)壁上,第一被动轮(211)安装在第一固定轴(210)上,第一被动轮(211)内嵌自润滑铜套自由旋转,第一履带212安放在第三主动轮(209)和第一被动轮(211)上;
所述第二固定轴(213)固定在固定板(104)上,第二固定轴(213)上安装第二被动轮(214),第二被动轮(214)内嵌自润滑铜套自由旋转,第二履带(215)安放在第二主动轮(206)和第二被动轮(214)上;
所述第三固定轴(216)固定在动力箱(102)壁上,第三被动轮(217)安装在第三固定轴(216)上,第三被动轮(217)内嵌自润滑铜套自由旋转,第三履带(218)安放在第一主动轮(203)和第三被动轮(217)上;当行走电机(201)旋转时通过第一传动杆(204),和第二传动轴(205)将动力同时传递给主动轮,主动轮通过履带以组件铝框表面为轨道反复行走;
所述清洁部分(3)是两套同时反向相旋转的清洁装置,安装在外壳(1)中的U型槽(101)的内部;所述清洁部分(3)包括:第一清洁辊(301)、清洁电机(302)、第一连接轴(303)、第一轴承座(304)、第二清洁辊(305)、第二连接轴(306)和第二轴承座(307);所述第一清洁辊(301)和第二清洁辊(305)为单套总成,所谓双辊是指第一清洁辊(301)和第二清洁辊(305)两套总成共计4个同样辊刷组成,体轻拆卸方便,可互换,便于安装;
第一清洁辊(301)的一端固定在清洁电机(302)的输出轴上,清洁电机(302)固定在动力箱(102)内壁,第一清洁辊(301)的另一端连接在第一连接轴(303)上,第一连接轴(303)固定在第一轴承座(304)上,第一轴承座(304)固定在固定板(104)上,第一连接轴(303)的另一端连接第二清洁辊(305),第二清洁辊(305)另一端连接在第二连接轴(306),第二连接轴(306)固定在第二轴承座(307)上,第二轴承座(307)固定在控制箱(103)内壁上;
两套清洁电机(302)通过处理部分(4)使清洁电机(302)同时反向相旋转,带动两套第一清洁辊(301)、第二清洁辊(305)反向相旋转清洁工作,减少行走部分(2)偏向用力的现象。
2.根据权利要求1所述的荒山电光伏电站组件自动清洁装置,其特征在于:所述外壳(1)拼装后重量6—7kg,长度为4—5米。
3.根据权利要求1所述的荒山光伏电站组件自动清洁装置,其特征在于:所述U型槽(101)是由5块挤压成型的铝合金板(材质:6063-T6)拼装而成,厚度1-1.5mm,外形尺寸范围为4-5米长,内有加强筋同时又是左右固定插槽,底部两侧方形全封闭走线通道同时又是加强度管,顶部外表面有太阳能组件位置通槽,将太阳能组件直接安装通槽内。
4.根据权利要求3所述的荒山光伏电站组件自动清洁装置,其特征在于:所述固定板(104)、加强板(105)、动力箱(102)、控制箱(103)均由6061铝合金板切割加工而成。
5.根据权利要求1所述的荒山光伏电站组件自动清洁装置,其特征在于:所述挂轮(220)利用组件顶部铝合金框定位滑动保持平稳;两个挂轮固定轴(219)固定在动力箱(102)的底部两边,挂轮(220)分别安装在两个挂轮固定轴(219)上,两个调整轮固定轴(221)固定在控制箱(103)的底部两边,调整轮(222)分别安装在调整轮固定轴(221)上且自由旋转。
6.根据权利要求1所述的荒山电光伏电站组件自动清洁装置,其特征在于:所述行走电机(201)为30W-50W减速电机,转速3000-4000转/分,经减速机减速,输出转速为30-60转/分。
7.根据权利要求1所述荒山光伏电站组件自动清洁装置,其特征在于:所述第一清洁辊(301)、第二清洁辊(305)由直径30-40mm的不锈钢管做链接轴,两端焊有连接口,连接口分别与清洁电机(302)、第一连接轴(303)和第二连接轴(306)连接,链接轴长度短于U型槽(101)长度的二分之一,在链接轴外部以30-40mm的距离均匀缠绕毛条,形成直径140-150mm的清洁辊,毛条采用直径0.2-0.3mm聚丙烯塑料毛丝加工而成,高度60-70mm;在实际应用中,行走高度一定的情况下,第一清洁辊(301)第二清洁辊(305)由于摩擦刷毛逐渐减短,可根据刷毛高度上下调整清洁电机(302)第一连接轴(303)第二连接轴(306),使第一洁清辊(301)第二清洁辊(305)达到最佳清洁效果。
8.根据权利要求1所述的荒山光伏电站组件自动清洁装置,其特征在于:所述清洁电机(302)为两台50W-60W减速电机,转速3000-40000转/分,经减速机减速,输出转速为250-300转/分。
9.根据权利要求1所述的荒山光伏电站组件自动清洁装置,其特征在于:所述处理部分(4)包括:两路电感测距模块(401)、测距控制模块(402)、行走电机控制模块(403)、清洁辊电机控制模块(404)、遥控器接收(405)、控制面板(406);
所述遥控器接收(405),与行走电机控制模块(403)清洁辊电机控制模块(404)相连通,遥控器接收(405)解析遥控器或控制面板(406)发出的命令信号,使行走电机(201)清洁电机(302)按照遥控器或控制面板(406)发出的命令信号运行,遥控器和控制面板(406)是自动清洁装置两种不同管理模式,遥控器上有四个按键,与控制面板(406)相同,有电源开关,启动开关,左行走开关,右行走开关;在一个工作区内设定时,按左行走开关一次,行走电机(201)向左行走到边缘停止工作,按左行走开关两次,行走电机(201)向左行走到边缘位置停止数秒继续反向运动,按左行走开关三次,行走电机(201)走到边缘位置停止数秒两次往反运动,以此可根据光伏电站组件表面污染现状设定清洁次数;设定完成后按下启动开关,遥控接收(405)解析出命令,通过行走电机控制模块(403)和清洁控制模块(404)使清洁电机(302)行走电机(201)同时运行工作;
所述两路电感测距模块(401)安装在动力箱(102)两侧,监控光伏电站组件的边缘位置,两路电感测距模块(401)判断行走电机(201)在运行轨道上是否处于边缘位置,若接近边缘,则向测距控制模块(402)行走电机控制模块(403)发出停止命令,或使行走电机(201)在边缘位置停止数秒继续反向运动,清洁电机(302)不停止转动;若完成遥控器接收(405)设定的工作次数到达边缘,行走电机控制模块(403)和清洁辊电机控制模块(404)同发出停止命令,行走电机(201)和清洁电机(302)停止转动完成运行工作;
所述控制面板(406)含一个电源开关、三个控制按键和指示灯;三个控制按键连接在行走电机控制模块(403)和清洁电机控制模块(404)上,当遥控器非正常运行时,控制面板(406)控制走电机控制模块(403)和清洁电机控制模块(404),使行走电机(201)和清洁电机(302)正常运行工作,指示灯用于指示还未运行完成的工作次数。
10.根据权利要求1所述的荒山光伏电站组件自动清洁装置,其特征在于:所述供电部分(5)包括:太阳能光伏发电系统(501)、稳压储能系统(502)和电源管理系统(503);
太阳能光伏发电系统(501),负责将太阳能转化成电能;稳压储能系统(502)负责对电压调理;电源管理系统(503)分别向行走部分(2)、清洁部分(3)、和处理部分(4)分配所需电压和功率;
所述U形槽(101)顶部表面安装的太阳能光伏发电系统(501),厚度2-3mm,电压36-39V、3-4块层压无框太阳能电池组件,直接安装在U形槽(101)顶部太阳能电池组件通槽内,将发出的电能传送给稳压储能系统(502),稳压储能系统(502)采用锂聚合物电池,锂聚合物电池电压24V,功率20Ah,外形尺寸260mm*160mm*78mm左右,充满电在无阳光的环境下,行走电机(201)和清洁电机(302)可完成2-3小时工作,稳压储能系统(502)直接安装在U形槽(101)内部,电源管理系统(503)向稳压储能系统(502)供电。
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