CN110732506B - 一种光伏发电站光伏板清洁机器人 - Google Patents

一种光伏发电站光伏板清洁机器人 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光伏发电站光伏板清洁机器人,包括机架、主动行走机构、辅助行走机构、清洁驱动机构、安装在所述清洁驱动机构上的毛刷辊和安装在所述清洁驱动机构上的清洗棉辊;本发明提供的清洁机器人可以对光伏发电站大面积的光伏板进行自动化清洁,清洁过程中可以主动移动,且可以进行一轮清扫和二轮清洗,保证了光伏板清洁的彻底性,具有自携带清洁水的功能,免去了需外接拖拉水管,因而更加便携,清洁过程中使得用水更加科学合理化,避免了不必要的浪费。

Description

一种光伏发电站光伏板清洁机器人
技术领域
本发明涉及光伏电站维护设备技术领域,具体提出了一种光伏发电站光伏板清洁机器人。
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。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。太阳能光伏组件将直射太阳光转化为直流电,光伏组串通过直流汇流箱并联接入直流配电柜,汇流后接入逆变器直流输入端,将直流电转变为交流电,逆变器交流输出端接入交流配电柜,经交流配电柜直接并入用户侧。
随着现代工业的发展,全球能源危机和大气污染问题日益突出,传统的燃料能源正在一天天减少,光伏发电作为主要绿色能源之一,越来越多的得以应用,光伏电站的建设数量和规模也越来越大。而光伏电站一旦建成,其发电量基本上是靠天吃饭,人力所能控制的除了避免电气设备被故障带来的损失外,主要途径就是对光伏板表面进行清洗,这一点在有污染和尘沙的地方尤为明显,因此,在条件允许的情况下,对光伏板定期进行清洗是必要和有效的。以下主要分两点阐述对光伏板清洁的重要性:
1)积灰对太阳能光伏电站的影响
灰尘作为导热系数较小的物质,附在光伏板表面阻挡光伏板的热量向外传递,这就很有可能使得光伏板自身热量得不到释放,光伏板的温度越来越高,影响光伏发电的效率,同时还有可能产生电池板局部过热自燃的风险,即“热斑效应”。积灰的温度效应应该直接影响组件温度从而影响到光伏组件的功率输出,同时也导致组件局部过热的安全隐患;
光伏板积灰的腐蚀效应:从光伏板的玻璃盖板整体来看,由于酸性或碱性灰尘对玻璃盖板的腐蚀,或者清洁不当造成玻璃盖板表面粗糙程度增加,反射光能量增大,折射光的能量减少,使得入射到光伏电池上的光照强度减弱,光电效应减弱,发电量减少。积灰的腐蚀效应虽然影响较小,但是对光伏组件的伤害是永久的,而且修复困难,只有加强日常正确的清洗保养和维护才能让光伏板腐蚀危害降到最低;
2)附着性污物对光伏发电的影响
光伏板表面污浊对其发电效率的影响相当显著,其影响的原理主要可理解为两个方面:一是表面的污浊影响了光线的透射率,进而影响组件表面接收到的辐射量。二是组件表面的污浊因为距离电池片的距离很近,会形成阴影,并在光伏组件局部区域形成热斑效应,进而降低组件的发电效率,甚至烧毁组件。当组件的表面的污浊物为树叶、泥土、鸟粪等局部遮挡物时,其作用原理更多的表现为热斑效应所带来的影响。
现有的用于光伏板的清洁维护设备,从清洗效果来看,主要分为两种,其一是简单地对光伏板的表面进行扫灰处理(包括表面的灰尘以及泥土、树叶等附着性污物),没有将光伏板进行比较彻底的清洁,其二直接对光伏板表面进行水洗,虽然清洁较为彻底、干净,但在大范围的光伏电站的清洁维护过程中,需要用掉大量的水资源而造成一定的浪费,而且需要外接很长的水管,不够便携。
基于上述问题,本发明提供了一种光伏发电站光伏板清洁机器人。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种光伏发电站光伏板清洁机器人,可以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案来实现:一种光伏发电站光伏板清洁机器人,包括机架、主动行走机构、辅助行走机构、清洁驱动机构、安装在所述清洁驱动机构上的毛刷辊和安装在所述清洁驱动机构上的清洗棉辊,所述机架包括跨梁部、F板部和横板部,所述跨梁部位于所述F板部和所述横板部之间,所述F板部截面呈倒置的F形,所述主动行走机构安装在所述F板部上,所述辅助行走机构安装在所述横板部上,所述清洁驱动机构安装在所述跨梁部上,所述毛刷辊和所述清洗棉辊平行排布,所述清洁驱动机构可带动所述毛刷辊和所述清洗棉辊同步转动,其中:
所述主动行走机构包括固定安装在所述F板部外侧壁上的行走电机、竖直转动安装在所述F板部上的传动轴、两个竖直转动安装在所述F板部上的行走转动轴和两个卡位行走轮,所述行走电机的输出轴上固定安装有主动锥齿轮,所述传动轴顶端设有与所述主动锥齿轮啮合的从动锥齿轮,所述传动轴和两个所述行走转动轴呈直线排列,且其位于两个所述行走转动轴之间,所述传动轴上设有传动齿轮,每个所述行走转动轴上均设有与所述传动齿轮啮合的从动齿轮,每个所述行走转动轴的底端均固定安装有所述卡位行走轮;
所述清洗棉辊包括用于贮存清洗液的内空的贮液内筒、滑动套设在所述贮液内筒上的圆管筒、固定安装在所述圆管筒一端的一号限位封头盘、固定安装在所述圆管筒另一端的二号限位封头盘和套紧在所述圆管筒上的清洗棉套,所述贮液内筒的圆柱面上均匀分布有大号漏液孔,所述贮液内筒的一端面上设有与内部贯通的贮液管头,所述圆管筒的圆柱面上分布有与每个所述大号漏液孔一一对应设置的小号漏液孔,所述二号限位封头盘上设有弧形腰孔状的转动限位开孔,所述贮液管头从所述转动限位开孔中穿过延伸至外部,当拨动所述贮液管头偏向所述转动限位开孔其中一侧时,所述大号漏液孔与所述小号漏液孔一一对准,当拨动所述贮液管头偏向所述转动限位开孔的另一侧时,所述大号漏液孔与所述小号漏液孔完全错开。
优选的,所述辅助行走机构包括水平螺纹连接在所述横板部上的调整螺杆、轴承、弹簧和辅助行走轮,所述调整螺杆与所述轴承的侧壁转动连接,所述弹簧的一端固定连接在所述轴承上,所述弹簧的另一端固定连接在所述横板部的内壁上,所述辅助行走轮转动安装在所述轴承上。
优选的,所述清洁驱动机构包括固定安装在所述跨梁部外侧壁上的清洁驱动电机、固定安装在所述跨梁部内顶端的H形的回转支撑悬架、四个转动安装在所述回转支撑悬架上的从动带轮和两个同步带,所述清洁驱动电机的输出轴上设有主动带轮,其中两个所述从动带轮对应安装在所述毛刷辊的两侧轴端,另外两个所述从动带轮分别与所述一号限位封头盘的轴心和所述二号限位封头盘的轴心对应固定连接,其中一个所述同步带套设在靠近所述清洁驱动电机的两个所述从动带轮和所述主动带轮上,另一个所述同步带套设在远离所述清洁驱动电机的两个所述从动带轮上。
优选的,所述小号漏液孔的孔径为3-6mm,所述大号漏液孔的孔径为所述小号漏液孔的孔径的两倍。
优选的,所述毛刷辊具体采用尼龙丝毛刷辊。
优选的,所述卡位行走轮上设有一圈用于卡位的弧形槽。
上述技术方案具有如下优点或者有益效果:
本发明提供了一种光伏发电站光伏板清洁机器人,通过本发明提供的清洁机器人可以对光伏发电站大面积的光伏板进行自动化清洁,通过主动行走机构的主动行走和辅助行走机构的辅助配合使得机器人在清洁过程中可以沿一排安装的光伏板主动移动,在清洁驱动机构的驱动下,转动安装的毛刷辊和清洗棉辊可贴着光伏板的表面滚动,毛刷辊和清洗棉辊可以进行一轮清扫和二轮清洗,保证了光伏板清洁的彻底性,另外在清洗棉辊中设置了用于提前灌贮清水的贮液内筒,具有自携带清洁水的功能,在清洁过程中可以持续性地将清水渗透进清洗棉套中用于光伏板的清洗,免去了需外接拖拉水管,因而更加便携,清洁过程中使得用水更加科学合理化,避免了不必要的浪费。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分,并未刻意按照比例绘制附图,重点在于示出本发明的主旨。
图1是本发明提供的一种光伏发电站光伏板清洁机器人的主视图;
图2是本发明提供的一种光伏发电站光伏板清洁机器人的底视图;
图3是本发明中毛刷辊、清洗棉辊安装在清洁驱动机构上的结构示意图;
图4是本发明图1中A处的局部放大示意图;
图5是本发明中主动行走机构安装在F板部上的结构示意图;
图6是本发明中未安装清洗棉套的清洗棉辊的立体结构示意图;
图7是本发明图6中B处的局部放大示意图;
图8是本发明中贮液内筒的结构示意图;
图9是本发明机器人工作状态示意图。
图中:1、机架、11、跨梁部;12、F板部;13、横板部;2、主动行走机构;21、行走电机;211、主动锥齿轮;22传动轴;221、从动锥齿轮;222、传动齿轮;23、行走转动轴;231、从动齿轮;24、卡位行走轮;241、弧形槽;3、辅助行走机构;31、调整螺杆;32、轴承;33、弹簧;34、辅助行走轮;4、清洁驱动机构;41、清洁驱动电机;411、主动带轮;42、回转支撑悬架;43、从动带轮;44、同步带;5、毛刷辊;6、清洗棉辊;61、贮液内筒;611、大号漏液孔;612、贮液管头;62、圆管筒;621、小号漏液孔;63、一号限位封头盘;64、二号限位封头盘;641、转动限位开孔;65、清洗棉套。
具体实施方式
下面对照附图,通过对实施例的描述,对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明,目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解,并有助于其实施,但不作为对本发明的限定。
参阅附图1-9所示,一种光伏发电站光伏板清洁机器人,包括机架1、主动行走机构2、辅助行走机构3、清洁驱动机构4、安装在清洁驱动机构4上的毛刷辊5和安装在清洁驱动机构4上的清洗棉辊6,机架1包括跨梁部11、F板部12和横板部13,跨梁部11位于F板部12和横板部13之间,F板部12截面呈倒置的F形,主动行走机构2安装在F板部12上,辅助行走机构3安装在横板部13上,清洁驱动机构4安装在跨梁部11上,毛刷辊5和清洗棉辊6平行排布,清洁驱动机构4可带动毛刷辊5和清洗棉辊6同步转动,其中:
主动行走机构2包括通过螺栓水平固定安装在F板部12外侧壁上的行走电机21、竖直转动安装在F板部12上的传动轴22、两个竖直转动安装在F板部12上的行走转动轴23和两个卡位行走轮24,行走电机21的输出轴上固定安装有主动锥齿轮211,传动轴22顶端设有与主动锥齿轮211啮合的从动锥齿轮221,传动轴22和两个行走转动轴23呈直线排列,且其位于两个行走转动轴23之间的中心位置,传动轴22上设有传动齿轮222,每个行走转动轴23上均设有与传动齿轮222啮合的从动齿轮231,每个行走转动轴23的底端均通过螺栓固定安装有卡位行走轮24,卡位行走轮24上设有一圈用于卡位的弧形槽241;
进行光伏板清洁时,主动行走机构2用于带动整个机器人自动行走,具体的,卡位行走轮24的弧形槽241是沿光伏板的侧壁滑动的(光伏板都是倾斜安装的,如附图9所示,卡位行走轮24是沿光伏板的上侧壁滑动的,以保证卡位行走轮24与光伏板之间的有效接触),启动行走电机21(行走电机21自带减速结构),主动锥齿轮211在行走电机21的带动下将转动,主动锥齿轮211将驱动与之啮合的从动锥齿轮221转动而实现传动轴22的转动处,传动齿轮222将驱动两侧的从动齿轮231同步转动,从而带动两个行走转动轴23同步转动,继而实现两个卡位行走轮24同步转动,通过两个卡位行走轮24转动带动整个机器人沿着光伏板上侧壁向前移动。
清洗棉辊6包括用于贮存清洗液(主要是清水)的内空的贮液内筒61、滑动套设在贮液内筒61上的圆管筒62、通过螺栓固定安装在圆管筒62一端的一号限位封头盘63、通过螺栓固定安装在圆管筒62另一端的二号限位封头盘64和套紧在圆管筒62上的清洗棉套65,贮液内筒61的圆柱面上均匀分布有大号漏液孔611,贮液内筒61的一端面上设有与内部贯通的贮液管头612,圆管筒62的圆柱面上分布有与每个大号漏液孔611一一对应设置的小号漏液孔621,二号限位封头盘64上设有弧形腰孔状的转动限位开孔641,贮液管头612从转动限位开孔641中穿过延伸至外部,当拨动贮液管头612偏向转动限位开孔641其中一侧时,大号漏液孔611与小号漏液孔621一一对准,当拨动贮液管头612偏向转动限位开孔641的另一侧时,大号漏液孔611与小号漏液孔621完全错开。
一号限位封头盘63和二号限位封头盘64是用于挡住贮液内筒61两端的,但贮液内筒61在圆管筒62内是可以转动的,在大号漏液孔611和小号漏液孔621完全错开的状态下,通过贮液管头612向贮液内筒61内灌入清水,灌满后将贮液管头612封堵,当进行光伏板清洁时,通过拨动贮液管头612带动贮液内筒61转动,使得大号漏液孔611与小号漏液孔621对准而导通,贮液内筒61中的水将连续通过大号漏液孔611和小号漏液孔621渗透到清洗棉套65中,即清洗棉辊6在贴着光伏板面滚动的过程中,清洗棉套65能够使得始终连续地得到清水的渗透补充。
进一步地,辅助行走机构3包括水平螺纹连接在横板部13上的调整螺杆31、轴承32、弹簧33和辅助行走轮34,调整螺杆31与轴承32的侧壁转动连接,弹簧33的一端焊接固定连接在轴承32上,弹簧33的另一端焊接固定连接在横板部13的内壁上,辅助行走轮34转动安装在轴承32上。
辅助行走机构3是辅助配合主动行走机构2进行移动的,辅助行走轮34是贴着光伏板的下侧壁滚动,为了使得辅助行走轮34能够与光伏板的下侧壁形成有效接触且不会贴的太紧,可通过转动调整螺杆31带动辅助行走轮34运动,用来调整辅助行走轮34与光伏板的接触。
进一步地,清洁驱动机构4包括通过螺栓固定安装在跨梁部11外侧壁上的清洁驱动电机41、通过螺栓固定安装在跨梁部11内顶端的H形的回转支撑悬架42、四个转动安装在回转支撑悬架42上的从动带轮43和两个同步带44,清洁驱动电机41的输出轴上设有主动带轮411,其中两个从动带轮43对应安装在毛刷辊5的两侧轴端,另外两个从动带轮43分别与一号限位封头盘63的轴心和二号限位封头盘64的轴心对应固定连接,其中一个同步带44套设在靠近清洁驱动电机41的两个从动带轮43和主动带轮411上,另一个同步带44套设在远离清洁驱动电机41的两个从动带轮43上。
进行光伏板清洁时,清洁驱动机构4负责驱动毛刷辊5和清洗棉辊6转动,具体的,启动清洁驱动电机41将带动主动带轮411转动,主动带轮411将通过同步带44带动两个从动带轮43同步转动,从而实现毛刷辊5和清洗棉辊6同步转动,另外一个同步带44套设在两个从动带轮43上用于增强毛刷辊5和清洗棉辊6同步转动。
进一步地,小号漏液孔621的孔径为4mm,大号漏液孔611的孔径为小号漏液孔621的孔径的两倍是8mm。大号漏液孔611的孔径选择加工为小号漏液孔621的两倍,可保证大号漏液孔611和小号漏液孔621对准后清水能够顺畅流通,将小号漏液孔621的孔径加工为4mm,较小的孔径使得贮液内筒61内的清水能够较为持续地渗透进清洗棉套65中。
进一步地,毛刷辊5具体采用尼龙丝毛刷辊5。尼龙丝毛刷辊5不但适合清洗光伏板而且具有很好的耐磨性。
本发明提供了提供了一种光伏发电站光伏板清洁机器人,其工作原理及工作过程具体如下所述:
在进行光伏板清洁前,通过水管连接贮液管头612向贮液内筒61中灌入清水并使其灌满,然后将贮液管头612封堵;将机器人带到光伏板处,并使得机器人跨过安装支架上的光伏板的上下两端(且使得毛刷辊5位于清洁移动方向的前侧),通过调节螺杆使得辅助行走轮34与光伏板的下侧壁适当接触,随即拨动贮液管头612转动贮液内筒61,使得大号漏液孔611和小号漏液孔621完全对准导通;随后先启动清洁驱动电机41,在清洁驱动机构4的带动下,毛刷辊5和清洗棉辊6开始同步转动,然后启动行走电机21,在主动行走机构2的主动移动和辅助行走机构3的辅助下,整个机器人开始沿着安装支架上一排的光伏板匀速缓慢移动,在移动的同时,毛刷辊5和清洗棉辊6都将贴着光伏板的表面滚动,毛刷辊5将先对光伏板进行清扫,即将光伏板表面的灰尘以及树叶、鸟屎、泥土等附着污物清扫掉,完成清扫的表面随即将经过清洗棉辊6进行清洗,随着清洗棉辊6的转动,清水将从贮液内筒61中渗透进清洗棉套65中,吸收饱满水的清洗棉辊6能够满足对光伏板的清洗,毛刷辊5和清洗棉辊6相配合可以对光伏板进行一轮清扫和二轮清洗,保证了光伏板清洁的彻底性,完成对光伏发电站的光伏板清洁作业后,需再次拨动贮液管头612转动贮液内筒61使得大号漏液孔611和小号漏液孔621完全错开,避免漏水,综上所述,通过本发明提供的清洁机器人可以对光伏发电站大面积的光伏板进行自动化清洁,清洁过程中可以主动移动,且可以进行一轮清扫和二轮清洗,保证了光伏板清洁的彻底性,具有自携带清洁水的功能,免去了需外接拖拉水管,因而更加便携,清洁过程中使得用水更加科学合理化,避免了不必要的浪费。
本领域技术人员应该理解,本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例,在此不予赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容,在此不予赘述。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施;任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例,这并不影响本发明的实质内容。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.一种光伏发电站光伏板清洁机器人,包括机架(1)、主动行走机构(2)、辅助行走机构(3)、清洁驱动机构(4)、安装在所述清洁驱动机构(4)上的毛刷辊(5)和安装在所述清洁驱动机构(4)上的清洗棉辊(6),其特征在于:所述机架(1)包括跨梁部(11)、F板部(12)和横板部(13),所述跨梁部(11)位于所述F板部(12)和所述横板部(13)之间,所述F板部(12)截面呈倒置的F形,所述主动行走机构(2)安装在所述F板部(12)上,所述辅助行走机构(3)安装在所述横板部(13)上,所述清洁驱动机构(4)安装在所述跨梁部(11)上,所述毛刷辊(5)和所述清洗棉辊(6)平行排布,所述清洁驱动机构(4)可带动所述毛刷辊(5)和所述清洗棉辊(6)同步转动,其中:
所述主动行走机构(2)包括固定安装在所述F板部(12)外侧壁上的行走电机(21)、竖直转动安装在所述F板部(12)上的传动轴(22)、两个竖直转动安装在所述F板部(12)上的行走转动轴(23)和两个卡位行走轮(24),所述行走电机(21)的输出轴上固定安装有主动锥齿轮(211),所述传动轴(22)顶端设有与所述主动锥齿轮(211)啮合的从动锥齿轮(221),所述传动轴(22)和两个所述行走转动轴(23)呈直线排列,且其位于两个所述行走转动轴(23)之间,所述传动轴(22)上设有传动齿轮(222),每个所述行走转动轴(23)上均设有与所述传动齿轮(222)啮合的从动齿轮(231),每个所述行走转动轴(23)的底端均固定安装有所述卡位行走轮(24);
所述清洗棉辊(6)包括用于贮存清洗液的内空的贮液内筒(61)、滑动套设在所述贮液内筒(61)上的圆管筒(62)、固定安装在所述圆管筒(62)一端的一号限位封头盘(63)、固定安装在所述圆管筒(62)另一端的二号限位封头盘(64)和套紧在所述圆管筒(62)上的清洗棉套(65),所述贮液内筒(61)的圆柱面上均匀分布有大号漏液孔(611),所述贮液内筒(61)的一端面上设有与内部贯通的贮液管头(612),所述圆管筒(62)的圆柱面上分布有与每个所述大号漏液孔(611)一一对应设置的小号漏液孔(621),所述二号限位封头盘(64)上设有弧形腰孔状的转动限位开孔(641),所述贮液管头(612)从所述转动限位开孔(641)中穿过延伸至外部,当拨动所述贮液管头(612)偏向所述转动限位开孔(641)其中一侧时,所述大号漏液孔(611)与所述小号漏液孔(621)一一对准,当拨动所述贮液管头(612)偏向所述转动限位开孔(641)的另一侧时,所述大号漏液孔(611)与所述小号漏液孔(621)完全错开;
所述清洁驱动机构(4)包括固定安装在所述跨梁部(11)外侧壁上的清洁驱动电机(41)、固定安装在所述跨梁部(11)内顶端的H形的回转支撑悬架(42)、四个转动安装在所述回转支撑悬架(42)上的从动带轮(43)和两个同步带(44),所述清洁驱动电机(41)的输出轴上设有主动带轮(411),其中两个所述从动带轮(43)对应安装在所述毛刷辊(5)的两侧轴端,另外两个所述从动带轮(43)分别与所述一号限位封头盘(63)的轴心和所述二号限位封头盘(64)的轴心对应固定连接,其中一个所述同步带(44)套设在靠近所述清洁驱动电机(41)的两个所述从动带轮(43)和所述主动带轮(411)上,另一个所述同步带(44)套设在远离所述清洁驱动电机(41)的两个所述从动带轮(43)上。
2.根据权利要求1所述的一种光伏发电站光伏板清洁机器人,其特征在于:所述辅助行走机构(3)包括水平螺纹连接在所述横板部(13)上的调整螺杆(31)、轴承(32)、弹簧(33)和辅助行走轮(34),所述调整螺杆(31)与所述轴承(32)的侧壁转动连接,所述弹簧(33)的一端固定连接在所述轴承(32)上,所述弹簧(33)的另一端固定连接在所述横板部(13)的内壁上,所述辅助行走轮(34)转动安装在所述轴承(32)上。
3.根据权利要求1所述的一种光伏发电站光伏板清洁机器人,其特征在于:所述小号漏液孔(621)的孔径为3-6mm,所述大号漏液孔(611)的孔径为所述小号漏液孔(621)的孔径的两倍。
4.根据权利要求1所述的一种光伏发电站光伏板清洁机器人,其特征在于:所述毛刷辊(5)具体采用尼龙丝毛刷辊(5)。
5.根据权利要求1所述的一种光伏发电站光伏板清洁机器人,其特征在于:所述卡位行走轮(24)上设有一圈用于卡位的弧形槽(241)。
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