CN109877074B - 一种非能动光伏组件的清洗装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种非能动光伏组件的清洗装置，属于新能源光伏发电技术领域，其技术方案要点：包括安装架；设置在安装架上的光伏板；近安装架设置的输送管道；设于光伏板一侧的、且与输送管道相连通的空心管；活动穿插在空心管内且呈中空状的U形管；与U形管相连通的清洗组件；设于空心管内用于连通或闭合输送管道与U形管之间通道的弹性调节组件；以及，设于安装架上用于驱动U形管复位、以带动清洗组件对光伏板进行清洗的复位驱动组件。本发明的清洗装置在使用时，能够有效地清洁光伏组件的积尘及存积物，很好地解决目前人工清洗、机器人等清洗存在的不足，从而可以提高光伏场站的发电量，增加经济效益，提升整个光伏系统的运行效能。
Description
技术领域
本发明涉及新能源光伏发电技术领域，尤其涉及一种非能动光伏组件的清洗装置。
背景技术
随着近年来我国新能源技术的发展，我国的新能源光伏发电装机容量已经成为世界第一，在我国的一些边缘地区，比如新疆、西藏、青海以及内蒙等地，光伏发电技术得到了广泛的应用。
目前，在实际利用光伏组件发电的过程中，光伏组件的表面常常会粘附有积尘、鸟粪及残留物，由于不同地区或同一地区不同的季节所产生的积尘及存积物的情况各不相同，风速、降雨、空气污染、鸟群集聚、灰尘性质等气候环境因素及组件安装倾角等都会产生各类不同性质的存积物。这些存积物不但会降低太阳辐射透过率，造成组件发电效率下降，并且鸟粪、积冰及边角的残留物积存过久，不但会严重影响光伏组件的发电效率衰减及老化加重，还会使得组件的局部产生“光斑”，进而演化为局部的硅晶片工作失效，从而导致整个组件报废更换。
近年来，针对光伏组件的积尘清洁方法很多，有各种人工加工装、机器人清洗、无人机检测“光斑”等，不同方法适用范围和特点各异，应用操作时还受到光伏站地况、水源、水质等条件的限制等（屋顶光伏发电还需要考虑屋面载荷），大多光伏组件采用人工清洗（水洗及拖擦办法）4-5次/年，由于作业面积大，生产运维费用也不可能更多支出增加清洗次数，由此，对于风沙、冬季等气候环境较为恶劣地区，这种定期人工清洗的方式，还是无法对鸟粪等残留物无法及时清洗，仍存在部分组件衰减加快和“光斑”导致整个组件实效的现象。相关研究数据显示，光伏组件积尘一个月造成的电量损失可达5-8%，因此，及时有效地清除光伏组件的灰尘及鸟粪等类的存积物，不但可以提高电站发电量增加经济收益，并且可以降低组件衰减率并延长其有效寿命，这对于光伏电站的主体发电设备可靠稳定运行是有重大意义。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种非能动光伏组件的清洗装置，能够有效地清洁光伏组件的积尘及存积物，很好地解决目前人工清洗、机器人等清洗存在的不足，从而可以提高光伏场站的发电量，增加经济效益，提升整个光伏系统的运行效能。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种非能动光伏组件的清洗装置，包括：安装架；呈预设角度倾斜设置在安装架上的若干光伏板；近安装架设置的、用于输送清洗介质的、且安装有阀门的输送管道；沿光伏板倾斜延伸方向设于光伏板一侧的、且与输送管道相连通的空心管；活动穿插在空心管内、可沿空心管延伸方向做活塞运动的、且呈中空状的U形管；与U形管相连通的、用于清洗光伏板的清洗组件；设于空心管内用于连通或闭合输送管道与U形管之间通道的弹性调节组件；以及，设于安装架上用于驱动U形管复位、以带动清洗组件对光伏板进行清洗的复位驱动组件。
采用上述技术方案，当需要清洗光伏板上的存积物时，可以开启阀门给清洗介质提供预定的压力，使得清洗介质可以在预定的压力下进入空心管，在弹性调节组件的控制下，使得清洗介质可以进入U形管内，同时，空心管内的压力会驱动U形管沿着空心管做活塞运动，在与复位组件的配合下，可以驱动清洗组件沿着光伏板的倾斜方向对光伏板表面进行清洗，通过此方案，便可以有效地清洁光伏组件的积尘及存积物，很好地解决目前人工清洗、机器人等清洗存在的不足问题，从而可以提高整个光伏系统的运行效能。
本发明进一步设置: 所述弹性调节组件包括：沿空心管延伸方向活动容置在空心管内的T形杆；活动套设在T形杆外壁上且外壁与空心管内壁相贴合的限流块；以及，设于T形杆上用于连接限流块、可驱动限流块沿T形杆延伸方向移动的弹性件，所述U形管靠近T形杆的一端安装有与空心管内壁相贴合的环形块，所述环形块上开设有用于连通空心管与U形管的通孔。
采用上述技术方案，设置的弹性件，可以利用自身的回复力，使得限流块套设在T形杆的端部，当开启阀门时，清洗介质在预定压力的作用下可以驱动限流块滑动，使得压缩弹簧被压缩，从而可以方便清洗介质从限流块与T形杆之间的缝隙进入T形杆与环形块之间的空心管内，然后通过通孔进入U形管内，实现对清洗介质流量的自动调节，同时，弹性件也可以利用自身的弹性力，使得限流块复位，从而闭合空心管与U形管之间的通道，此结构设计精巧，具有较高的价值。
本发明进一步设置: 所述弹性件包括:环设在T形杆远离限流块一侧的安装块；套设在T形杆上、且远离限流块的一端与安装块相固定的驱动弹簧。
采用上述技术方案，驱动弹簧本身具有弹性，可以利用弹性力对限流块进行驱动，使得限流块可以稳定的沿着T形杆滑动，且驱动弹簧易购买，可替代性较好。
本发明进一步设置: 所述安装块与环形块之间连接有延伸杆。
采用上述技术方案，设置的延伸杆，可以增加安装块与环形块之间的距离，从而增加其两者之间的空心管容纳清洗介质的空间，使得清洗介质可以更加快速的被压入U形管内。
本发明进一步设置: 所述清洗组件包括：与U形管相连通的且呈中空状的清洗臂杆；以及安装在清洗臂杆靠近光伏板一侧的多个喷液头。
采用上述技术方案，当清洗介质进入清洗臂杆内时，可以通过喷液头喷射出，从而可以对光伏板的表面进行清洗，可以很方便的代替人工对光伏板表面粘附的存积物进行清洗。
本发明进一步设置: 所述喷液头等间距间隔分布在清洗臂杆上，所述清洗臂杆的延伸方向与空心管的延伸方向相垂直。
采用上述技术方案，限制喷液头的间距可以使得喷液头喷射出的清洗介质更加均匀的与光伏板相接触，从而可以提高对光伏板的清洗效果；而清洗臂杆的位置限制，可以最大限度的覆盖光伏板的表面，进一步提高喷液头清洗光伏板的全面性。
本发明进一步设置: 所述U形管靠近清洗臂杆的一端固定有与清洗臂杆相平行的条板，所述条板靠近光伏板的一侧安装有与光伏板表面相接触的清扫件。
采用上述技术方案，设置的条板与清洗件，两者可以相互配合，在喷液头对光伏板表面实现清洗后，可以带动清洗件对光伏板表面进一步清扫，减少光伏板表面粘附的存积物与液体，使得光伏板更加干净。
本发明进一步设置: 所述复位驱动组件为安装在安装架上、且延伸方向与空心管延伸方向相一致的液压缸，所述液压缸的活塞杆与U形管远离清洗臂杆的端部可拆卸式安装。
采用上述技术方案，设置的液压缸，可以在U形管移动到预定的位置时，驱动U形管复位，使得U形管可以带动清洗组件对光伏板进行清洗，此结构操作简单，易于实现，可以有效地代替人工。
本发明进一步设置: 所述液压缸的活塞杆长度与U形管以及光伏板的长度相一致。
采用上述技术方案，限制液压缸活塞杆与U形管的长度，使得液压缸的活塞杆在带动U形管移动时，也可以带动清洗组件刚好对光伏板实现全面的清洗，同时，也可以节省U形管的材料成本，保证清洗介质可以顺利的进入清洗臂杆内。
本发明进一步设置: 所述空心管靠近输送管道的一侧安装有用于控制输送管道内清洗介质进入空心管内的调节阀。
采用上述技术方案，在单个的光伏板需要清洗时，设置的调节阀，可以控制清洗介质进入对应的单个空心管内，从而可以保证对单个光伏板的相对独立清洗，进一步节省成本。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
通过设置空心管与U形管以及弹性调节组件，弹性调节组件可以在开启阀门时，控制输送管道内的清洗介质进入空心管内，进而进入U形管内，同时，在复位驱动组件与阀门的配合下，还可以驱动U形管沿着安装架来回的移动，从而可以带动清洗组件沿着光伏板的倾斜方向来回的移动，从而可以很方便的实现对光伏板表面粘附的存积物进行清洗，此方案可以有效的代替人工，可以有效地提高整个光伏系统的运行效能；而清扫件的设置，则可以进一步的增加对光伏板的清洗效果，使得光伏板被清洗的更加干净。
附图说明
图1是本发明实施例整体结构中空心管的剖视示意图；
图2是图1中A处的放大图；
图3是图1中B处的放大图；
图4是本发明实施例中液压缸的位置示意图。
附图标记：1、安装架；2、光伏板；3、输送管道；30、阀门；31、空心管；32、U形管；4、T形杆；41、限流块；42、环形块；43、通孔；44、安装块；45、驱动弹簧；46、延伸杆；5、清洗臂杆；51、喷液头；6、条板；7、液压缸；8、调节阀。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本实施例：一种非能动光伏组件的清洗装置，如图1和图2所示，在安装架1上安装有光伏板2，光伏板2与地面呈预定的角度倾斜安装在安装架1上，光伏板2的数量至少为一个，在本实施例中优选四个，在靠近安装架1的地方安装有输送管道3，输送管道3用来输送清洗介质，同时，在输送管道3上还安装有阀门30，在安装架1上还安装有空心管31，空心管31的一端与输送管道3相连接，且空心管31的延伸方向与光伏板2的倾斜延伸方向相一致。
在本实施例中，清洗介质采用20-50摄氏度且压力值为1-1.5兆帕的水蒸气与压力值为1.5-2兆帕的压缩空气组成，而输送管道3与空心管31采用PRR管材质，在实施清洗时，只需要将预定压力规格的汽水和空气罐连接到输送管道3的入口，打开阀门30即可自动完成清洗工作。
在空心管31内活动穿插有U形管32（如图3所示），U形管32的一端可以插入空心管31内并沿着空心管31的内壁做活塞运动，在U形管32上安装有清洗组件，清洗组件可以随着U形管32的运动对光伏板2表面进行清洗；在空心管31内设置有弹性调节组件，弹性调节组件可以连通或者闭合输送管道3与U形管32之间的连接通道，控制输送管道3内的清洗介质进入到U形管32内；另外，在安装架1上还安装有复位驱动组件，复位驱动组件可以驱动U形管32运动，使得U形管32可以带动清洗组件一起移动，对光伏板2的表面进行清洗。
在本实施例中，弹性调节组件包括：沿空心管31延伸方向活动容置在空心管31内的T形杆4，在T形杆4靠近输送管道3的一端外壁上套设有限流块41，限流块41的外壁与空心管31的内壁相贴合，从而可以起到密封作用；而在T形杆4远离限流块41的一端环设有安装块44，安装块44与空心管31的内壁间隔预定的空隙，且在T形杆4上套设有驱动弹簧45，驱动弹簧45的一端固定在安装块44上，另一端与限流块41相固定。
另外，在U形管32靠近T形杆4的一端则安装有环形块42，环形块42的外壁与空心管31的内壁相贴合，且在环形块42上还开设有多个通孔43，通孔43可以连通空心管31与U形管32，使得清洗介质可以从空心管31通过通孔43进入U形管32内。
在本实施中，复位驱动组件为安装在安装架1上的液压缸7（如图4所示），液压缸7为非能动液压缸，且液压缸7的延伸方向与空心管31的延伸方向相一致，而液压缸7的活塞杆顶端与U形管32远离T形杆4的一端可拆卸式安装。
其中，清洗组件包括：与U形管32相连通的且呈中空状的清洗臂杆5；以及安装在清洗臂杆5靠近光伏板2一侧的多个喷液头51。
当需要对光伏板2表面进行清洗时，可以先打开阀门30，压缩空气会进入空心管31内，会驱动U形管32沿着空心管31的内壁滑动，同时，清洗臂杆5会沿着光伏板2向上移动，在清洗臂杆5沿着光伏板2向上移动的过程中，液压缸7会积蓄能量；当清洗臂杆5移动到光伏板2的顶部时，压缩空气会顶开限流块41，从而带动驱动弹簧45压缩，驱动弹簧45在压缩的同时，限流块41会与T形杆4外壁之间产生供清洗介质流过的空隙，使得压缩空气与水蒸气进入T形杆4与环形块42之间的空间内，然后再通过通孔43进入U形管32内，再通过U形管32注入到清洗臂杆5内。
与此同时，液压缸7会开始释放能量，慢慢的带动U形管32复位，使得清洗臂杆5沿着光伏板2下滑，在清洗臂杆5下滑的过程中，清洗介质通过U形管32，会在清洗臂杆5内形成水汽或压缩空气流，形成后的水汽与压缩空气流会从喷液头51喷射出来，随着清洗臂杆5的下滑而对光伏板2的表面进行清洗，从而可以代替人工将光伏板2表面粘附的存积物清洗掉；当清洗臂杆5移动到光伏板2的底部时，液压缸7的驱动力会使得驱动弹簧45复位，使得驱动弹簧45带动限流块41恢复到原位，继而使得整个清洗装置可以回到原始状态。
其中，在安装块44与环形块42之间安装有延伸杆46，延伸杆46的一端与环形块42相固定、另一端与安装块44相抵触，延伸杆46的设置，可以增加安装块44与环形块42之间的距离，从而增加安装块44与环形块42之间的空心管31容纳清洗介质的空间，使得清洗介质可以更加快速的被压入U形管32内。
在本实施例中，喷液头51等间距安装在清洗臂杆5上，这样的设置，使得喷液头51喷射出的清洗介质更加均匀的覆盖整个光伏板2，从而可以提高对光伏板2的清洗效果；同时，清洗臂杆5的延伸方向与空心管31的延伸方向相垂直，这样可以最大限度的覆盖光伏板2的表面，进一步提高喷液头51清洗光伏板2的全面性。
此外，在U形管32靠近清洗臂杆5的一端固定有条板6，且条板6与清洗臂杆5相平行，在条板6靠近光伏板2的一侧安装有与光伏板2表面相接触的清扫件，在本实施例中，清扫件为安装在条板6上的毛刷，在其他实施例中，清扫件也可以是具有弹性的橡胶刮板。
当清洗臂杆5沿着光伏板2的表面下滑时，条板6也会随着清洗臂杆5下滑，使得毛刷上的刷毛与光伏板2的表面相接触，刷毛可以对清洗后的光伏板2表面进行清扫，使得一些粘附物可以快速的被清扫掉，从而可以进一步提高清洗光伏板2的效果。
在空心管31靠近输送管道3的一侧还安装有调节阀8，调节阀8可以控制输送管道3内的清洗介质进入空心管31内，当单个的光伏板2需要清洗时，可以单独开启调节阀8，这样就可以控制清洗介质进入对应的单个空心管31内，从而可以保证对单个光伏板2的相对独立清洗，进一步减少清洗介质的浪费，降低清洗光伏板2的成本。
另外，在本实施例中，液压缸7的活塞杆长度与U形管32以及光伏板2的长度相一致，限制液压缸7活塞杆与U形管32的长度，使得液压缸7的活塞杆在带动U形管32移动时，也可以使得清洗臂杆5刚好对光伏板2从上至下实现全面的清洗，同时，也可以节省U形管32的材料成本，保证清洗介质可以顺利的进入清洗臂杆5内。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种非能动光伏组件的清洗装置，其特征在于，包括：安装架(1)；呈预设角度倾斜设置在安装架(1)上的若干光伏板(2)；
近安装架(1)设置的、用于输送清洗介质的、且安装有阀门(30)的输送管道(3)；
沿光伏板(2)倾斜延伸方向设于光伏板(2)一侧的、且与输送管道(3)相连通的空心管(31)；
活动穿插在空心管(31)内、可沿空心管(31)延伸方向做活塞运动的、且呈中空状的U形管(32)；
与U形管(32)相连通的、用于清洗光伏板(2)的清洗组件；
设于空心管(31)内用于连通或闭合输送管道(3)与U形管(32)之间通道的弹性调节组件；
以及，设于安装架(1)上用于驱动U形管(32)复位、以带动清洗组件对光伏板(2)进行清洗的复位驱动组件；
所述弹性调节组件包括：沿空心管(31)延伸方向活动容置在空心管(31)内的T形杆(4)；活动套设在T形杆(4)外壁上且外壁与空心管(31)内壁相贴合的限流块(41)；以及，设于T形杆(4)上用于连接限流块(41)、可驱动限流块(41)沿T形杆(4)延伸方向移动的弹性件，所述U形管(32)靠近T形杆(4)的一端安装有与空心管(31)内壁相贴合的环形块(42)，所述环形块(42)上开设有用于连通空心管(31)与U形管(32)的通孔(43)；
所述清洗组件包括：与U形管(32)相连通的且呈中空状的清洗臂杆(5)；以及安装在清洗臂杆(5)靠近光伏板(2)一侧的多个喷液头(51)。
2.根据权利要求1所述的一种非能动光伏组件的清洗装置，其特征在于，所述弹性件包括:环设在T形杆(4)远离限流块(41)一侧的安装块(44)；套设在T形杆(4)上、且远离限流块(41)的一端与安装块(44)相固定的驱动弹簧(45)。
3.根据权利要求2所述的一种非能动光伏组件的清洗装置，其特征在于，所述安装块(44)与环形块(42)之间连接有延伸杆(46)。
4.根据权利要求1所述的一种非能动光伏组件的清洗装置，其特征在于，所述喷液头(51)等间距间隔分布在清洗臂杆(5)上，所述清洗臂杆(5)的延伸方向与空心管(31)的延伸方向相垂直。
5.根据权利要求1所述的一种非能动光伏组件的清洗装置，其特征在于，所述U形管(32)靠近清洗臂杆(5)的一端固定有与清洗臂杆(5)相平行的条板(6)，所述条板(6)靠近光伏板(2)的一侧安装有与光伏板(2)表面相接触的清扫件。
6.根据权利要求1所述的一种非能动光伏组件的清洗装置，其特征在于，所述复位驱动组件为安装在安装架(1)上、且延伸方向与空心管(31)延伸方向相一致的液压缸(7)，所述液压缸(7)的活塞杆与U形管(32)远离清洗臂杆(5)的端部可拆卸式安装。
7.根据权利要求6所述的一种非能动光伏组件的清洗装置，其特征在于，所述液压缸(7)的活塞杆长度与U形管(32)以及光伏板(2)的长度相一致。
8.根据权利要求1所述的一种非能动光伏组件的清洗装置，其特征在于，所述空心管(31)靠近输送管道(3)的一侧安装有用于控制输送管道(3)内清洗介质进入空心管(31)内的调节阀(8)。
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