CN110404835A - 一种喷雾式太阳能板清洁装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种喷雾式太阳能板清洁装置，解决的技术问题是现有技术成本高，清洗效率低，难以大量投入使用，技术方案：包括灰尘检测系统、雾化喷淋系统、机械清洁系统，所述的灰尘检测系统包括光强检测仪，光强检测仪安装在光电板玻璃盖板下方，光强检测仪上方安装有发光光源；所述的雾化喷淋系统包括水箱，水箱内安装有水泵，光电板上方安装有多个雾化喷头，雾化喷头通过给水管与水泵连接；所述的机械清洁系统包括安装在光电板上方的驱动机构，驱动机构连接有一个菱形伸缩机构，菱形伸缩机构下方安装有一个清洁刮板，综上，本发明通过对光电板的积灰状况检测，自动开启喷雾式清洁装置，及时对光电板进行清洁，以提高光电板的光电转换效率和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能板清洁设备技术领域，尤其是涉及一种喷雾式太阳能板清洁装置。
背景技术
目前，新能源太阳能光伏发电板（以下简称光电板）的高效利用是众多热门研究方向之一。随着光伏发电大面积推广应用，光电板的清洁问题日益突出，制约着光伏发电事业的发展。光电板上的积灰对太阳辐射有反射、散射和吸收作用，降低了光电板的太阳辐射透过率，导致光电板的输出功率下降，并随着积灰厚度的增大而更为明显。此外，由于灰尘能够吸收太阳辐射升温和灰尘中腐蚀性化学成分的存在，积灰会对光电板形成一定程度的腐蚀毁坏，加剧降低了光电板的光电转换效率和使用寿命。如果能及时的清理光电板上的积灰，使其长时间保持清洁，则可大大提高光电板的发电效率和使用寿命，因此，保持光电板的清洁势在必行。我国光伏电站清洁光伏组件的基本方法是采用洒水车喷水冲洗和人工擦拭的清洁方式，该方法水资源消耗大，劳动强度高，清洁效率低，且不能根据实际需要及时进行清理，对于干旱少雨地区更是难以推广使用。基于这种现状，人们研究了各种不同的清洁方法，如静电-电帘除尘法、自清洁膜涂层法、片上机器人清洁法，等等。但是这些清洁方法设备价格昂贵、技术不成熟、性价比较低、均难以大面积投入使用。
我国关于光电板清洁方面的研究还处于起步阶段，关于光电板清洁方面发明创造均存在许许多多的缺陷，如公开号CN109570080A一种新能源太阳能板自清洁装置，在光电板上安装清洁装置，运动方式采用轨道式，这将对光电板造成一定程度的遮挡或散热影响，不利于发电效率的提高，而且清洁装置中没有灰尘检测系统，无法根据光电板的堆积灰尘实际情况进行清洗，使得清洗效率低下。公开号CN107181456A的一种太阳能板清洗系统及发电系统，虽然采用了水泵冲洗与灰尘检测器感应灰尘覆盖量，但是水泵冲洗不仅清洗不干净，无法将光电板表面的顽固污渍冲洗干净，相反由于水泵反复的冲洗会使顽固污渍粘附在光电板上，而且灰尘检测器安装在两个光电板之间，长期暴露在外部，使得灰尘检测器上极易积堆灰尘，影响灰尘检测器的检测结果，灰尘检测结果不准确，使得清洗效率低下。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有技术成本高，清洗效率低，难以大量投入使用，为解决上述问题，本发明提供一种喷雾式太阳能板清洁装置。
本发明的目的是以下述方式实现的：本发明一种喷雾式太阳能板清洁装置，包括灰尘检测系统、雾化喷淋系统、机械清洁系统，所述的灰尘检测系统包括光强检测仪，光强检测仪安装在光电板玻璃盖板下方，光强检测仪上方安装有发光光源；所述的雾化喷淋系统包括水箱，水箱内安装有水泵，光电板上方安装有多个雾化喷头，雾化喷头通过给水管与水泵连接；所述的机械清洁系统包括安装在光电板上方的驱动机构，驱动机构连接有一个菱形伸缩机构，菱形伸缩机构下方安装有一个清洁刮板。
相对于现有技术，本发明通过对光电板的积灰状况检测，自动开启喷雾式清洁装置，及时对光电板进行清洁，以提高光电板的光电转换效率和使用寿命。该清洁装置除了检测系统和清洁刮板需放在光电板上之外，其余的都不需要，更不需要在光电板上安装导轨和其它组件，大大简化了安装程序，除带有检测系统的光电板外，无需对光电板做任何改变。
附图说明
图1太阳能板清洁装置结构示意图
图2驱动机构放大示意图
图3菱形伸缩杆与清洁刮板连接示意图
图4 A—A剖面放大示意图
图5菱形伸缩杆与固定杆连接示意图
图6 B-B剖面放大示意图
图7水箱水泵连接示意图
图8大面积光电板的清洁示意图
1：驱动机构 2：固定卡 3：雾化喷头 4：给水管 5：吸水管 6：橡胶条7：支架 8：菱形伸缩机构 9：伸缩单元 10：压力模块 11：发光光源 12：光强检测仪 13：清洁刮板14：光电板支架 15：光电板 16：水箱 17：固定杆 18：滑杆定位孔 19：滚轮 20：滚道21：固定压力板 22：液位计 23：水泵 24：水泵底座 25：第一电动控制阀 26：第二电动控制阀 1-1：电机 1-2：摆杆 1-3：横向导轨 1-4：滑轮 1-5：滑杆。
具体实施方式
如附图所示，本发明包括灰尘检测系统、雾化喷淋系统、机械清洁系统；灰尘检测系统可检测光电板15上的灰尘堆积量，从而控制雾化喷淋系统与机械清洁系统对光电板15进行喷雾清洗；所述的灰尘检测系统包括光强检测仪12，光强检测仪12安装在光电板15玻璃盖板下方，光强检测仪12上方安装有发光光源11，光强检测仪12通过检测光源投射光的强度，从而检测积灰程度；所述的雾化喷淋系统包括水箱16，水箱16内安装有水泵23，光电板15上方安装有多个雾化喷头3，雾化喷头3通过给水管4与水泵23连接；所述的机械清洁系统包括安装在光电板15上方的驱动机构1，驱动机构1连接有一个菱形伸缩机构8，菱形伸缩机构8下方安装有一个清洁刮板13，驱动机构1可带动菱形伸缩机构8作往复直线运动，可使清洁刮板13在光电板15上作往复直线运动，从而实现对光电板15积灰的刮灰与清理。
为了保证灰尘检测系统检测的准确性，所述的发光光源11采用专用红外光源，保证发光光源11不受时间、地点与气候条件限制，始终保持恒定的发光强度，发光光源11外设有一个密闭盒，发光光源11安装在密闭盒中，且密闭盒上设置有发光光源11的发射口，不检测时候，发光光源11密闭在密闭盒中，对发光光源11进行保护，需要检测时候，密闭盒自动打开，光源从发射口处投射到光强检测仪12上，可防止发光光源11上积堆灰尘，以确保光强检测仪12检测结果的准确性。
为保证光强检测仪12与光电板15的清洁程度一致，所述的光强检测仪12安装在光电板15中靠近板边地方的一小块区域内，且位于光电板15玻璃盖板的下方，不仅保护了玻璃面板的整体结构，而且检测出来的积灰程度与实际光电板15一致，光强检测仪12用来检测光源透射光的强度，当检测的透射光强度与面板清洁时的透射光强度的比值小于设定值时，启动雾化喷淋系统和机械清洁系统，反之，则不启动。
所述的雾化喷头3的个数需根据光电板15的实际尺寸确定，一般情况下每个光电板15上方的雾化喷头3不少于2个，雾化喷头3上的喷嘴中心线与光电板15平面之间的夹角呈45°，这不仅防止喷嘴往上喷雾部分的无效飘逸与浪费，而且可使雾化水近似呈椭圆型地喷到光电板15上，减少雾化水的飘逸与扩散，提高水的净化率，从而节约了水资源。
为了水箱16高效利用，所述的水箱16安装在光电板15下方，水箱16分成两个箱体，一个箱体内装有中水或自来水，其中中水为再生水，另一个箱体内装有玻璃水或清洁水，冬季在两种箱体中都添加防冻剂。与水箱16中的中水或自来水连通的水泵23吸水管5上和与玻璃水或清洁水连通的水泵23吸水管5上分别安装有第一电动控制阀25与第二电动控制阀26，水箱16上设有液位计22，可通过液位计22观察水箱16内的用水情况。
为了方便固定与安装水泵23，所述的水箱16内设有水泵底座24，水泵23安装在水泵底座24上。
所述的光电板15下方设有光电板支架14，光电板15固定在光电板支架14上。
菱形伸缩机构8包括若干个伸缩单元9，每个伸缩单元9由圆柱销铰接呈X状的连杆组成，相邻的伸缩单元9依次铰接成菱形伸缩机构8，菱形伸缩机构8上端设有一个固定在光电板15上端的固定杆17，固定杆17固定在支架14上，菱形伸缩机构8下端安装有一个清洁刮板13，清洁刮板13由橡胶条6和固定压力板21组成，橡胶条6卡在固定压力板21上，且橡胶条6设在光电板15上侧，橡胶条6与固定压力板21之间设有压力模块10；固定杆17与固定压力板21上设有滚道20，菱形伸缩机构8首尾两端的伸缩单元9连杆上均铰接有一个滚轮19，滚轮19与滚道20滑动连接，菱形伸缩机构8上滚轮19在滚道20上相对或相向滑动，可使菱形伸缩机构8伸缩运动，从而带动清洁刮板13在光电板15上作直线往复运动。
所述的固定压力板21设有工字形卡槽，在紧邻工字形卡槽上边缘的固定压力板内设有压力模块安装槽，压力模块10安装在压力模块安装槽内，将橡胶条6通过工字形卡槽卡装在固定压力板21上，从而使压力模块10固定在固定压力板21与橡胶条6之间，压力模块10为密度不同的矩形块，根据光电板15安装的倾斜角度不同，选用不同密度的压力模块10，倾斜角度越大选用的压力模块10的密度越大，将选好的压力模块10安装在压力模块安装槽后，随清洁刮板13垂直安装在光电板15上，压力模块10在自身重力分解为对光电板15的垂直压力与对光电板15的平行压力，由于根据光电板15的安装倾斜角度不同，选用的压力模块10密度不同，可使安装倾斜角度不同的光电板15在压力模块10作用下对光电板15具有相同的垂直压力，使得橡胶条6对安装倾斜角度不同的光电板15的垂直压力相等。
所述的驱动机构1包括摆杆1-2、支架7，摆杆1-2的一端安装在电机1-1上，电机1-1固定在支架7上，另一端固定安装有滑轮1-4，摆杆1-2下方设有一个横向导轨1-3，摆杆1-2上的滑轮1-4在横向导轨1-3内滑动，横向导轨1-3下方固定连接有滑杆1-5，固定杆17上设有滑杆定位孔18，滑杆1-5下段穿过滑杆定位孔18，且固定连接在菱形伸缩机构8上端的伸缩单元9铰连接处的圆柱销上，电机1-1带动摆杆1-2做圆周运动，可使滑轮1-4在横向导轨1-3内左右移动，从而带动滑杆1-5直线移动，使菱形伸缩机构8进行伸缩运动。
为了使驱动机构1更加稳定，所述的固定杆17与横向导轨1-3之间设有一个固定卡2，固定卡2固定在支架7上，滑杆1-5穿过固定卡2和固定杆17，且与菱形伸缩机构8固定连接。
为了灰尘检测系统检测的合理性，所述的灰尘检测系统的检测周期为1天或者2天，且在夜间进行检测，有效防止检测结果收到日照的影响，多次检测取平均值作为检测结果，然后将检测值与设定值进行比较。
为了防止风速对喷淋系统的影响，所述的一种喷雾式太阳能板清洁装置还包括风速检测仪，风速检测仪设置在光电板15的一侧或者设置在对光电板15无遮挡且能准确测定当地风速的位置，例如光伏发电站的附近，这样不仅可以检测当地风速，也不会对光电板15造成遮挡。风速检测仪与灰尘检测系统配合使用，当检测面板的透射光强度与清洁时的透射光强度的比值小于设定值时以及风速小于某一设定值时，启动雾化喷淋系统和机械清洁系统；不仅可以保护装置，而且可以使雾化喷淋系统发挥更好的湿润作用，减少无效飘移和损耗，提高清洁效率。
所述的清洁装置中的用电来自光电板15所产生的电，不需要另外安装电池，进一步简化了清洁装置，而且清洁运行时间短，运行过程中摩擦阻力少，周期性检测耗电量低，整套清洁装置的耗电量低。
为了高效的使用清洁装置，所述的光电板15在同一地点大量安装时，只需在一块光电板15上设置灰尘检测系统，其他光电板15仅安装雾化喷淋系统与机械清洁系统。
为了增强清洗装置的清洗效果，所述的雾化喷淋系统在对光电板15的清洁过程中，采用先喷淋后清洁的方式，依次交替进行，若采用交替的喷淋水和玻璃水时，应前后用水进行喷淋与清洁，中间用玻璃水或清洁水进行喷淋与清洁，增强了清洁装置的清洁效果。
雾化喷淋系统与机械清洁系统的运行方式：采用先喷淋后清洁的方式，喷淋和清洁是依次间隔交替进行的，喷淋时间可设置为3s—7s，也可根据实际情况设定。清洁刮板13上下运行一次完成一次循环运动，称为一次清洁，每次喷淋完，清洁刮板13在驱动机构1的带动下对光电板15进行3次清洁。
本发明的工作过程如下：在夜幕降临的时候，灰尘检测系统中的密封盒自动打开，发光光源11发出恒定的光源，通过安装在光电板15内的光强检测仪12检测透射光强度的大小，自动记录检测结果后，关闭发光光源11与封闭盒，待一段时间后重新测定光电板15上的积灰程度，重复检测光电板15多次后，取灰尘检测仪检测结果的平均值作为检测值，结合风速检测仪检测风速的大小，判断是否开启雾化喷淋装置，当灰尘检测仪检测的透射光强度与板面清洁时的透射光强度的比值小于设定值时，且风速检测仪检测的风速小于设定值，开启雾化喷淋系统和机械清洁系统，反之则不启动。
若检测结果小于设定值，雾化喷淋系统打开第一电动控制阀25，开启水泵23，将水通过吸水管5泵入给水管4，水箱16内的水通过给水管4输送到雾化喷头3中进行雾化喷淋，由于喷嘴中心线与光电板15平面之间的夹角呈45°，保证雾化喷淋对光电板15湿润的效果，也进一步节约了水资源。待雾化喷头3开启3s—7s，光电板15被湿润后，雾化喷淋系统关闭；机械清洁系统开启电机1-1，电机1-1带动摆杆1-2在平面内做圆周运动，可使摆杆1-2上的滑轮1-4在横向导轨1-3上左右滑动，从而带动滑杆1-5作往复直线运动，滑杆1-5带动菱形伸缩机构8进行伸缩运动，使得清洁刮板13在光电板15上作直线清洁运动，对光电板15进行清洁处理。
当摆杆1-2转动一圈时，清洁刮板13往复运行一次完成一个循环，清洁刮板13每执行3次循环后完成清洁，电机1-1停止转动，雾化喷淋系统再次开启，雾化喷淋系统打开第二电动控制阀26，水泵23将水箱16内的玻璃水或者清洁水通过水管运输到雾化喷头3进行喷雾处理，待雾化喷淋开启3s—7s后，喷淋系统关闭，开启机械清洁系统，对光电板15进行清洁，最后再进行一次水清洁。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种喷雾式太阳能板清洁装置，其特征在于，包括灰尘检测系统、雾化喷淋系统、机械清洁系统，所述的灰尘检测系统包括光强检测仪（12），光强检测仪（12）安装在光电板（15）玻璃盖板下方，光强检测仪（12）上方安装有发光光源（11）；所述的雾化喷淋系统包括水箱（16），水箱（16）内安装有水泵（23），光电板（15）上方安装有多个雾化喷头（3），雾化喷头（3）通过给水管（4）与水泵（23）连接；所述的机械清洁系统包括安装在光电板（15）上方的驱动机构（1），驱动机构（1）连接有一个菱形伸缩机构（8），菱形伸缩机构（8）下方安装有一个清洁刮板（13）。
2.根据权利要求1所述的一种喷雾式太阳能板清洁装置，其特征在于：所述的光强检测仪（12）安装在光电板（15）中靠近板边地方的区域内，且位于光电板（15）玻璃盖板的下方。
3.根据权利要求1所述的一种喷雾式太阳能板清洁装置，其特征在于：所述的发光光源（11）采用红外光源，发光光源（11）外设有一个密闭盒，发光光源（11）安装在密闭盒中，且密闭盒上设置有发光光源（11）的发射口。
4.根据权利要求1所述的一种喷雾式太阳能板清洁装置，其特征在于：还包括风速检测仪，风速检测仪设置在光电板（15）的一侧或者设置在对光电板（15）无遮挡且能准确测定当地风速的位置。
5.根据权利要求1所述的一种喷雾式太阳能板清洁装置，其特征在于：所述的光电板（15）上方设置的雾化喷头（3）不少于2个，雾化喷头（3）上的喷嘴中心线与光电板（15）平面之间的夹角呈45°。
6.根据权利要求1所述的一种喷雾式太阳能板清洁装置，其特征在于：所述的水箱（16）安装在光电板（15）下方，水箱（16）分隔成两个箱体，一个箱体内装有中水或自来水，另一个箱体内装有玻璃水或清洁水，冬季在两种箱体中都添加防冻剂。
7.根据权利要求1所述的一种喷雾式太阳能板清洁装置，其特征在于：菱形伸缩机构（8）包括若干个伸缩单元（9），每个伸缩单元（9）由圆柱销铰接呈X状的连杆组成，相邻的伸缩单元（9）依次铰接成菱形伸缩机构（8），菱形伸缩机构（8）上端设有一个固定在光电板（15）上方的固定杆（17），菱形伸缩机构（8）下端安装有一个清洁刮板（13），清洁刮板（13）由橡胶条（6）与固定压力板（21）组成，橡胶条（6）卡在固定压力板上，且橡胶条（6）设在光电板（15）上侧，橡胶条（6）与固定压力板（21）之间安装有压力模块（10）；固定杆（17）与固定压力板（21）上设有滚道（20），菱形伸缩机构（8）首尾两端的伸缩单元（9）连杆上均铰接有一个滚轮（19），滚轮（19）与滚道（20）滑动连接。
8.根据权利要求7所述的一种喷雾式太阳能板清洁装置，其特征在于：所述的固定压力板（21）设有工字形卡槽，在紧邻工字形卡槽上边缘的固定压力板（21）内设有压力模块安装槽，压力模块（10）安装在压力模块安装槽内，将橡胶条（6）通过工字形卡槽卡装在固定压力板（21）上，压力模块（10）固定在压力固定板（29）与橡胶条（6）之间，压力模块（10）为密度不同的矩形块，根据光电板（15）安装的倾斜角度不同，选用不同密度的压力模块（10）。
9.根据权利要求7所述的一种喷雾式太阳能板清洁装置，其特征在于：所述的驱动机构（1）包括摆杆（1-2）和支架（7），摆杆（1-2）的一端安装在电机（1-1）上，另一端固定安装有一个滑轮（1-4），电机（1-1）固定在支架（7）上，摆杆（1-2）下方设有一个横向导轨（1-3），横向导轨（1-3）下端固定有滑杆（1-5），滑杆（1-5）下段穿过固定杆（17），滑杆（1-5）与固定杆（17）之间为滑动连接，且滑杆（1-5）下端固定在菱形伸缩机构（8）上端的伸缩单元（9）铰连接处的圆柱销上。
10.根据权利要求1所述的一种喷雾式太阳能板清洁装置，其特征在于：所述的光电板(15)在同一地点大量安装时，只需在一块光电板（15）上设置灰尘检测系统，其他光电板（15）仅安装雾化喷淋系统与机械清洁系统，还包括控制器，发光光源（11）、光强检测仪（12）、水泵和驱动机构（1）均与控制器连接。
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