CN110227671A - 一种光热定日镜镜面清洁装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光热定日镜镜面清洁装置，属于太阳能热发电领域。该清洁装置包括支撑轨道、滑车、清洁车和控制系统。所述支撑轨道包括两段相互平行设置于定日镜镜面相对的两条边处的导轨主体，所述滑车为两个，相对平行的安装在所述两段导轨主体上。所述清洁车与定日镜镜面平行接触，其位于两个滑车的连线上，两个滑车拉动清洁车作直线运动清洗定日镜镜面；控制系统控制滑车和清洁车沿导轨方向步进一段距离，再次拉动清洁车作直线运动清洗定日镜镜面。该清洁装置直接安装在反射镜上，通过滑车驱动清洁车在镜面上作直线往复运动清洁镜面，结构简单，运行成本低。
Description
技术领域
本发明涉及塔式太阳能热发电领域，尤其涉及一种对定日镜镜面上附着力极强的污垢能较快、较便捷清洗的光热定日镜镜面清洁装置。
背景技术
太阳能作为一种清洁可再生能源以其能量巨大、持久和环境友好等特点得到越来越多的应用，目前利用太阳能的主流发电系统分为两种：一是太阳能光伏发电，二是太阳能热发电。
太阳能热发电以聚光式为主，主要包括塔式、槽式、碟式和线性菲涅尔式；其中塔式太阳能热发电的基本过程为：利用定日镜跟踪太阳并将太阳光会聚到吸热装置，获得高温热能，再利用热能进行常规热发电。塔式太阳能热发电站一般建设在沙漠边缘、戈壁和高原等空旷的野外，定日镜上难免会积累灰尘等微小颗粒，从而影响定日镜的反射率，降低了发电效率。
定日镜镜面的有效清洁一直是太阳能热发电领域的关键问题，目前定日镜清洁方式主要包括人工清洁、定日镜自洁清洁、机械清洁三种方式。其中人工清洁主要是投入大量的人力对镜场中的定日镜进行清沽，这对于镜场中数以万计的定日镜来说，工作量大且清洁效率很低。定日镜自洁清沽，主要是定日镜采用自洁玻璃，这种定日镜镜面的灰尘附着力很小，当下雨时，雨水会自动带走镜面上的灰尘，达到清洁镜面的目的，但是大多数的镜场主要建立在干燥少雨的沙漠、高原地区，这种清洁方式几乎失去了作用。机械清洁方式是目前普遍采用的清洁方式，镜面采用的清洗工艺一般为水投射接触式刷洗，设备主要以机械化清洗车为主；水投射接触式刷洗方式需要人工操作，技术要求高、耗水量大，不适合水资源短缺和寒冷的西北地区环境，特别是，其清扫速度低、成本高，对于超过百万平米的镜场来说，清扫频次较低，平均7天清扫一次都很难保证，并且间隔时间越长清扫越困难，镜面损伤越大，很难保障镜面平均清洁率和镜面精度不受损伤。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种结构简单、运行成本低，能较快、较便捷完成清洗的光热定日镜镜面清洁装置。
本发明提供了一种光热定日镜镜面清洁装置，该清洁装置包括支撑轨道、滑车、清洁车和控制系统；
所述支撑轨道包括两段相互平行设置于定日镜镜面相对的两条边处的导轨主体；
所述滑车为两个，两个滑车相对平行的安装在所述两段导轨主体上，两个滑车在导轨主体上移动方向、移动速度相同，两个滑车的连线与两段导轨主体垂直；
所述清洁车与定日镜镜面平行接触，清洁车相对的两端分别与两个相对设置的滑车连接，清洁车位于两个滑车的连线上；两个滑车先相互配合拉动清洁车作直线运动清洗定日镜镜面，然后两个滑车及清洁车沿导轨方向步进一段距离，再次拉动清洁车作直线运动清洗定日镜镜面；
所述控制系统与滑车、清洁车连接，用于给滑车和清洁车发出运动指令。
进一步的，所述导轨主体通过若干轨道支撑架与定日镜的镜面连接，轨道支撑架可以设置成近似L形。L形轨道支撑架的一段与定日镜镜面的背面支架固定连接，与之垂直的L形轨道支撑架的另一段与所述导轨主体的背面固定连接；所述导轨主体与相邻的定日镜镜面的边具有适宜的水平和垂直方向上的距离。
进一步的，所述L形轨道支撑架的一段通过U型卡安装于定日镜镜面的背面支架上，针对不同类型的定日镜调整U型卡的安装位置和数量，从而调整L形轨道支撑架安装于定日镜镜面的背面支架上的长度。
进一步的，所述滑车主体上设置一横向驱动滚轮，横向驱动滚轮通过电机驱动旋转，同时所述导轨主体的正上方设置一固定的钢丝，钢丝缠绕横向驱动滚轮一圈；所述横向驱动滚轮转动，利用横向驱动滚轮与钢丝之间的摩擦力带动整个滑车在导轨主体上移动。
进一步的，所述滑车主体上还设置另一纵向驱动滚轮，两个纵向驱动滚轮相对设置；
一钢丝先与所述清洁车的一端相连接，钢丝的另一端绕过一纵向驱动滚轮转换方向后再绕过另一相对设置的纵向驱动滚轮转换方向，最后连接到所述清洁车的另一端。
进一步的，所述钢丝配有涨紧器，用于张紧松动的钢丝。
进一步的，所述清洁车包括若干与定日镜镜面相接触的毛刷以及用于安装毛刷的框架主体，毛刷通过电机驱动转动清洁镜面，框架主体的相对两端分别设置一挂环，两个挂环通过钢丝与纵向驱动滚轮连接，纵向驱动滚轮转动拉动清洁车在定日镜镜面直线滑动；框架主体的上表面还设有穿孔，两个相对设置的滑车之间固定一钢丝，钢丝穿过穿孔，两个滑车沿导轨移动过程中带动清洁车移动相同距离
与现有技术相比，本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
(1)本发明使用机械清洁方式，系统结构简单，制造成本低；采用相对设置的两个滑车拉动清洁车在镜面往返直线滑动清洁，具有一定的自动化，清洁效果好；
(2)本发明无需采用大功率动力源，耗能低，特别适合在地缘辽阔的沙漠、高原地区长时间作业，运行成本低；
(3)本发明采用无水清洁装置，节约水资源，避免了水作为清洁介质，适合在沙漠、高原等干燥、灰尘多、水资源欠缺的地区，还可用于温度在零度以下寒冷天气的环境。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明实施例中光热定日镜镜面清洁装置的结构示意图；
图2为图1部分结构示意图；
图3为图1中导轨主体的安装示意图；
图4为图1中滑车的结构示意图；
图5为图1中清洁车的结构示意图；
图6为本发明实施例中清洁车的清洁轨迹。
附图标记：
1-支撑轨道；11-导轨主体；112-第一延伸板；113-第二延伸板；12-L形轨道支撑架；2-滑车；21-横向驱动滚轮；22-纵向驱动滚轮；23-第三延伸板；3-清洁车；31-毛刷；32-框架主体。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
塔式太阳能光热发电站项目建设地点通常位于风沙天气严重且水资源相对缺乏的西北地区，恶劣的自然条件给镜面的清洁带来一定难度。而镜面的洁净度对于电站聚光效果却至关重要，其直接影响到光热转换效率及电站发电量，因此镜面清洗是光热电站运维过程中不容忽视的一部分。
本发明实施例提供了一种光热定日镜镜面清洁装置，该清洁装置包括支撑轨道1、滑车2、清洁车3和控制系统。所述支撑轨道1包括两段相互平行设置于定日镜镜面相对的两条边处的导轨主体11；所述滑车2为两个，两个滑车2相对平行的安装在所述两段导轨主体11上，两个滑车2在导轨主体11上移动方向、移动速度相同，两个滑车2的连线与两段导轨主体11垂直；所述清洁车3与定日镜镜面平行接触，清洁车3相对的两端分别与两个相对设置的滑车2连接，清洁车3位于两个滑车2的连线上，所述控制系统控制滑车2和清洁车3，控制两个滑车2相互配合拉动清洁车3在定日镜镜面上往返直线运动从而完整扫过定日镜镜面，完成清洗。
具体的，如图1、图2(图2中省略相对设置的另一滑车2和支撑轨道1)和图3所示，所述支撑轨道1包括两段相互平行设置于定日镜镜面相对的两条边处的导轨主体11，导轨主体11通过若干近似L形的轨道支撑架12与定日镜的镜面连接。具体连接方式为L形轨道支撑架12的一段与定日镜镜面的背面固定连接，与之垂直的L形轨道支撑架12的另一段与所述导轨主体11的背面固定连接。所述导轨主体11与相邻的定日镜镜面的边具有适宜的水平和垂直方向上的距离。
支撑轨道1安装后，导轨主体11略高于镜面，导轨主体11距离定日镜镜面边缘的距离不超过200mm，这种情况下即使定日镜完全放倒(与定日镜立柱的夹角为10度)，也不会触碰地面。
更优选的，所述L形轨道支撑架12通过U型卡安装于定日镜镜面的背面支架上，针对不同类型的定日镜，可以调整U型卡的安装位置和数量，从而调整L形轨道支撑架12安装于背面支架上的长度，避免发生支撑轨道1触碰地面。这一方式安装灵活，可以适应不同规格的镜架，具有很强的通用型。
在导轨主体11的两端相对平行设置有垂直于镜面的第一延伸板112和平行于镜面的第二延伸板113。两个第一延伸板112之间固定设置一钢丝，用于引导滑车2在导轨主体11上平移；两个第二延伸板113之间同样固定设置一钢丝，该钢丝上设置若干挂环(图中未示出)，用于收容控制系统与滑车2之间的连接电缆，电缆用于给在导轨主体11上的滑车2供电，滑车2同样可以采用电弓的方式供电。
本发明实施例中所述滑车2可区别为上、下两个滑车，两个滑车2相对平行的安装在所述两段导轨主体11上。如图3所示，滑车2通过导向轮在导轨主体11上运动，导向槽采用C型抱结构，即使定日镜镜面完全放倒，滑车2也不会掉落。
所述滑车2的主体上设置一横向驱动滚轮21，上述固定设置于两个第一延伸板112之间的钢丝缠绕横向驱动滚轮21一圈，横向驱动滚轮21通过电机驱动旋转，横向驱动滚轮21与钢丝之间的摩擦力带动滑车2沿导轨主体11运动，滑车2的主要部件被外壳包裹，外壳起到防水、防尘的作用。
所述滑车2的主体上还设置另一纵向驱动滚轮22，纵向驱动滚轮22和横向驱动滚轮21在滑车2的主体上安装方向垂直，两个纵向驱动滚轮22相对设置并分别通过两个电机驱动沿同一方向转动。
如图4所示，所述清洁车3包括若干个与定日镜镜面相接触的毛刷31以及用于安装毛刷31的框架主体32，毛刷31通过电机驱动(图中未示出)转动清洁镜面，框架主体32的相对两端设置一挂环(图中未示出)，框架主体32的上表面还设有穿孔(图中未示出)。
在两个纵向驱动滚轮22之间，一挂环先通过一钢丝连接到其中一个纵向驱动滚轮22，钢丝的另一端绕过这一纵向驱动滚轮22转换方向后再穿过框架主体32上表面的穿孔，再继续绕过另一相对设置的纵向驱动滚轮22转换方向，最后连接到所述清洁车3的相对另一端的挂环。
更进一步的，在所述两个滑车2的主体上分别相对平行凸设一第三延伸板23，两个第三延伸板23之间固定设置一钢丝，该钢丝上设置若干挂环(图中未示出)，用于收容控制系统与清洁车3之间连接电缆；类似于滑车2的供电方式，清洁车3也可以选择电缆或电弓方式供电。
清洁车3在两个相对设置的纵向驱动滚轮22的连线上运动，在控制系统的控制下，清洁车3从相邻的一端纵向驱动滚轮22移动到另一端纵向驱动滚轮22后，控制系统改变两个相对设置的纵向驱动滚轮22的转动方向，从而带动所述清洁车3朝着与原运动方向相反的另一方向移动。
同时，在本发明实施例中，清洁车3中毛刷31的数量可以根据实际的工况增减，数量在5-9个之间；根据不同环境温度条件，清洗车3可以安装硬度与密度不同的毛刷31以应对各类污渍。
清洁车3的框架主体32的底部安装有吸尘口，吸尘口被毛刷31环绕，吸尘口与设置在框架主体32侧面的风刀连接，自然风通过风刀、吸尘口对表面的浮灰进行吹尘。高压气体通过风刀对镜面进行吹尘，有效的防止了灰尘的二次污染，吸尘口的喷口处通过回收清洁车3中电机运行的热量来加热空气，或更进一步可安装加热装置，从风刀中喷出吹出的热风可对镜面进行除冰作业。
清洁车3的框架主体32采用模具批量化生产，采用注塑模或冲压模的生产工艺。冲压模的材料选择镀锌钢板或铝合金，降低制造成本；注塑模材料选用PP(聚丙烯)，其具有耐高温(熔点167℃)、质量轻(密度0.90g/cm3)、耐老化、抗冲击性能好等特点。
所述控制系统由远程集控系统、通信系统及本地(单体)定日镜清洁装置控制系统构成。通过三系统的相互配合，可远程实现立即清洁或计划清洁。可根据现场实际需求完成指定镜面清洁或区域镜面清洁，清洁过程可以分区域一面一面轮流清洗，亦可多区域同时清洗。清洁方式设有正常清洁和深度清洁两组模式，正常清洁适用于每日正常清洁，在无沙尘暴或长期未清洁的正常情况下完成定日镜镜面正常清洁维护工作；当遇到沙尘暴或长期未维护的极端情况下，可使用深度清洁模式，即以更慢的运动度和更小的清洁行间距提高清洁过程中的清洁时长，实现深度清洁，提高清洁效果；若白天遇到极端沙尘天气，也可直接使用正常清洁模式快速清洁，尽快使镜面投入发电，待到晚上在实行深度清洁。
本发明实施例提供了一种光热定日镜镜面清洁装置，该装置清洁镜面时：
(1)两个相对设置的滑车2位于定日镜镜面的边缘处，清洁车3的原始位置可以为紧邻其中一滑车2；
(2)开始清洁镜面，清洁车3在两个相对设置的纵向驱动滚轮22的配合拉动下朝着另一滑车2移动；
(3)清洁车3在镜面滑动过程中，毛刷31转动清洁镜面；
(4)清洁车3滑动到与另一滑车2相碰后，控制系统先通过两个横向驱动滚轮21控制两个滑车2和清洁车3在镜面横向上步进一段合适的距离，然后控制两个相对设置的纵向驱动滚轮22改变转动方向，两者配合拉动清洁车3朝相反方向移动清洁镜面；
(5)重复上述步骤(4)，直至清洁车3完整扫过镜面，在一实施例中，清洁车3在镜面的清洁轨迹如图6所示。
本发明实施例中清洗速度两档可调，整块镜面的快速清洗时间约为80分钟，慢速清洗时间约为120分钟，整机运行功率在200W-400W之间。本发明的轨道清洁装置具有结构简单、成本低、整体镜面清洁效率高、自动化程度高的优点，根据实际情况，探测镜面反射率，自动启动清洁装置，实现智能化控制，最终实现镜面清洁度诊断、数据采集、清扫、除冰等功能的智能化解决方案。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种光热定日镜镜面清洁装置，其特征在于，该清洁装置包括支撑轨道、滑车、清洁车和控制系统；
所述支撑轨道包括两段相互平行设置于定日镜镜面相对的两条边处的导轨主体；
所述滑车为两个，两个滑车相对平行的安装在所述两段导轨主体上，两个滑车在导轨主体上移动方向、移动速度相同，两个滑车的连线与两段导轨主体垂直；
所述清洁车与定日镜镜面平行接触，清洁车相对的两端分别与两个相对设置的滑车连接，清洁车位于两个滑车的连线上；两个滑车先相互配合拉动清洁车作直线运动清洗定日镜镜面，然后两个滑车及清洁车沿导轨方向步进一段距离，再次拉动清洁车作直线运动清洗定日镜镜面；
所述控制系统与滑车、清洁车连接，用于给滑车和清洁车发出运动指令。
2.根据权利要求1所述的一种光热定日镜镜面清洁装置，其特征在于，所述导轨主体通过若干轨道支撑架与定日镜的镜面连接；轨道支撑架的一段与定日镜镜面的背面支架固定连接，轨道支撑架的另一段与所述导轨主体的背面固定连接；所述导轨主体与相邻的定日镜镜面的边具有适宜的水平和垂直方向上的距离。
3.根据权利要求2所述的一种光热定日镜镜面清洁装置，其特征在于，所述轨道支撑架为近似L形，L形轨道支撑架中相互垂直的两段分别与定日镜镜面的背面支架和导轨主体的背面固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种光热定日镜镜面清洁装置，其特征在于，所述L形轨道支撑架的一段通过U型卡安装于定日镜镜面的背面支架上，针对不同类型的定日镜调整U型卡的安装位置和数量，从而调整L形轨道支撑架安装于定日镜镜面的背面支架上的长度。
5.根据权利要求1所述的一种光热定日镜镜面清洁装置，其特征在于，所述滑车主体上设置一横向驱动滚轮，横向驱动滚轮通过电机驱动旋转，同时所述导轨主体的正上方设置一固定的钢丝，钢丝缠绕横向驱动滚轮一圈；所述横向驱动滚轮转动，利用横向驱动滚轮与钢丝之间的摩擦力带动整个滑车在导轨主体上移动。
6.根据权利要求5所述的一种光热定日镜镜面清洁装置，其特征在于，所述滑车主体上还设置另一纵向驱动滚轮，两个纵向驱动滚轮相对设置；
一钢丝先与所述清洁车的一端相连接，钢丝的另一端绕过一纵向驱动滚轮转换方向后再绕过另一相对设置的纵向驱动滚轮转换方向，最后连接到所述清洁车的另一端。
7.根据权利要求5或6所述的一种光热定日镜镜面清洁装置，其特征在于，所述钢丝配有涨紧器，用于张紧松动的钢丝。
8.根据权利要求1所述的一种光热定日镜镜面清洁装置，其特征在于，所述清洁车包括若干与定日镜镜面相接触的毛刷以及用于安装毛刷的框架主体，毛刷通过电机驱动转动清洁镜面，框架主体的相对两端分别设置一挂环，两个挂环通过钢丝与纵向驱动滚轮连接，纵向驱动滚轮转动拉动清洁车在定日镜镜面直线滑动；框架主体的上表面还设有穿孔，两个相对设置的滑车之间固定一钢丝，钢丝穿过穿孔，两个滑车沿导轨移动过程中带动清洁车移动相同距离。
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