非接触式太阳能电池板清洗设备

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非接触式太阳能电池板清洗设备\n技术领域\n[0001] 本发明涉及太阳能电池板清洗设备，具体的说是一种非接触式太阳能电池板清洗设备。\n背景技术\n[0002] 太阳能是一种新兴的绿色能源，由于其清洁、高效、永不衰竭、且不受地域资源限制，因此具有安全可靠、无噪声、无污染、受制约少、故障率低、维护简便等优点，可广泛应用于社会生活的各个领域。特别是光伏并网发电系统，可以将太阳能光伏阵列产生的直流电经过并网逆变器转换为与电网电压同幅值、同频、同相的交流电，并实现与电网的连接。在国家政策的大力扶持下，几十兆瓦甚至上百兆瓦的大型光伏电站建设、并网发电的电厂数量正日益增多。\n[0003] 太阳能电池板是光伏电站中用于发电的最基本也是最重要的机构，其接受到的太阳光的光照强度直接影响着太阳能电池板的输出功率。但是目前，已投入运行的光伏电站正面临太阳能电池板表面被积雪、灰尘、鸟粪等污垢覆盖的问题，而太阳能电池板表面附着污垢后会导致到达电池板的有效光线因漫反射而减少，从而使太阳能电池板的输出功率明显下降，发电量减少，如果太阳能电池板长期得不到清洗，必定会对已并网发电的光伏电站造成巨大的经济损失。\n[0004] 目前，太阳能电池板的安装方式有两种，即太阳能固定安装方式和太阳能追日跟踪系统安装方式。太阳能固定安装方式即将太阳能电池板固定安装在地面上(一般太阳能电池板的下端部距离地面20-30cm)且与地面呈一定夹角，一般为38°；太阳能追日跟踪系统安装方式相对太阳能固定安装方式而言，太阳能电池板离地面的高度更高，最高可达10米以上，并且与地面的夹角更大，一般大于38°。\n[0005] 为了解决上述技术问题，一项发明名称为“一种太阳能电池板清洗设备”的发明专利记载了一种太阳能电池板清洗设备，所述清洗设备也能够有效地对太阳能电池板进行清洗；清洗时，清洗设备是先通过由喷嘴喷出的高压水源对太阳能电池板进行初步清洗，然后再使用刷子对太阳能电池板进行进一步的清洗，最后再通过高压气源对太阳能电池板进行吹拂。\n[0006] 由于清洗机构只是在支架中部设置一个喷嘴，从而使得清洗设备喷出的高压水源或高压气源较少，覆盖面积少，进而不仅使清洗设备的工作效率较低，而且清洗效果并不理想；同时，上述清洗设备是通过刷毛与太阳能电池板直接接触而实现对太阳能电池板的进一步清洗的，由于刷毛在与太阳能电池板接触时容易出现受力不均的情况，从而使太阳能电池板在清洗时容易破碎，因此有必要进行改进。\n发明内容\n[0007] 本发明的目的是为了克服背景技术的不足之处，而提供一种非接触式太阳能电池板清洗设备。\n[0008] 为了实现上述目的，本发明的技术方案为：非接触式太阳能电池板清洗设备，包括可移动装置和设置在可移动装置上的清洗装置，清洗装置包括支撑机构和与所述支撑机构连接的清洗机构，其特征在于：所述清洗机构包括多个间隔布置的喷管支架，以及将所述多个喷管支架连接成一个整体的固定机构，喷管支架上安装有高压喷管，高压喷管内装有用于对太阳能电池板进行清洗的清洗介质，高压喷管上设有多个间隔布置的喷孔，喷孔上连接有喷嘴，清洗介质由喷嘴喷射到太阳能电池板上；所述多个喷管支架包括第一喷管支架和第二喷管支架，第一喷管支架和第二喷管支架之间呈间隔状平行布置，所述固定结构包括设于第一喷管支架两端的第一固定杆和第二固定杆，所述第一喷管支架、第二喷管支架、第一固定杆和第二固定杆之间能拼装成一个四边形；所述高压喷管内的清洗介质为高压水源或高压气源，第一喷管支架位于第二喷管支架的前方，第一喷管支架上的高压喷管内装有高压水源，第二喷管支架上的高压喷管内装有高压水源或高压气源。\n[0009] 本发明是通过喷嘴喷出的具有高冲击力的扇形清洗介质而实现对太阳能电池板的清洗的。实际工作过程中，高压水泵和/或高压气泵从发动机处获得动力，可稳定输出高压水流和/或高压气流，并通过多路分流装置传送到各个高压喷嘴。喷嘴可输出扇形高压水雾和/或高压气雾，有效渗透和湿润电池板表面，从而达到分离电池板表面污物的作用。同时本发明不会对电池板表面造成损伤。\n[0010] 在上述技术方案中，所述喷管支架由多个间隔布置的喷管段支架组成，相邻的喷管段支架之间设有节点，喷管段支架与节点铰接。\n[0011] 将喷管支架分成多个间隔布置的喷管段支架后，工作人员能够对喷管支架进行折叠，从而方便对喷管支架的存放。\n[0012] 在上述技术方案中，所述相邻并安装在不同喷管支架上的两个节点之间连接有折叠板，折叠板上安装有折叠电机，相邻的折叠板之间连接有定位板，定位板上安装有定位支座，所述定位支座与支撑机构转动连接。\n[0013] 折叠电机能够实现喷管支架的电动折叠，从而使工作人员能够更加方便的折叠喷管支架。定位板上的定位支座能够使清洗机构更加方便牢固的安装在支撑机构上。\n[0014] 在上述技术方案中，还包括保护罩，所述多个喷管支架均安装在保护罩的内部，保护罩与支撑机构之间为转动连接。\n[0015] 保护罩能够使从高压喷管上喷出的高压水源和/或高压气源集中在一个区域，从而使本发明的工作效率更高。\n[0016] 喷管支架的数目可以根据实际情况适当增加，定位杆的数目也可以适当增加。如为了提高本发明的清洗效果，可以设置三个或更多平行布置的喷管支架，可以设置多根定位杆。\n[0017] 高压水源能够实现对太阳能电池板的清洗，高压气源能够吹离已被高压水源分离的污物，同时，高压气源在吹离污物的同时还能对电池板进行干燥，防止留下水痕。\n[0018] 在上述技术方案中，所述第一固定杆和/或第二固定杆上安装有距离传感器，所述距离传感器为雷达传感器、红外线传感器和超声波传感器中的一个或多个。\n[0019] 使用距离传感器进行高精度测距，使清洁系统始终处在最佳工作状态。该系统测距结果在驾驶室实时显示，可使清洗总成与电池板处于最佳间距并处于平行状态。\n[0020] 在上述技术方案中，所述支撑机构包括可伸缩的副悬臂，以及可转动的连接在可移动装置上的主悬臂，副悬臂一端与主悬臂铰接，副悬臂另一端与清洗机构之间呈球连接。\n[0021] 在上述技术方案中，所述可移动装置为车体，所述车体的后轮为三角履带轮。\n[0022] 车体是由后驱履带驱动行走，前置轮式导向，加大轮胎与地面接触面，使车辆行驶平稳。使用三角履带轮，保证车辆在雪地、石地、戈壁、沙化地面等工作环境下行驶平稳，从而保证工作质量，提高工作效率。\n[0023] 在上述技术方案中，所述喷管支架的长度为3.5～5m。\n[0024] 综上，本发明的有益效果是：本发明在对太阳能电池板进行清洗的过程中，清洗机构不需要与太阳能电池板接触，从而能够实现对太阳能电池板的有效保护。本发明在清洗时更加高效快捷，且清洁效果更好，不仅具有节能环保、通用性强等优点，而且清洗后的太阳能电池板能够发挥最大的发电效率。\n附图说明\n[0025] 图1为本发明的结构示意图。\n[0026] 图2为清洗机构和支撑机构的连接结构示意图。\n[0027] 图3为喷管支架、固定机构、折叠板、折叠电机和定位支座的连接结构示意图。\n[0028] 图4为保护罩的结构示意图。\n[0029] 图5为喷管支架、高压喷管、喷嘴和喷孔的连接结构示意图。\n[0030] 图中1-可移动装置,1a-车体,1b-三角履带轮,1c-履带驱动轮，2-清洗装置,3-支撑机构,3a-主悬臂,3b-副悬臂,4-清洗机构，5-喷管支架,5a-喷管段支架,5b-喷管段支架之间的节点,5c-第一喷管支架,5d-第二喷管支架,6-固定机构，6a-第一固定杆,6b-第二固定杆,7-太阳能电池板，8-折叠板，9-定位板，10-定位支座，11-支架支撑座，12-距离传感器，13-折叠电机，14-高压喷管，15-喷孔，16-喷嘴，17-保护罩。\n具体实施方式\n[0031] 下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。\n[0032] 参阅附图可知：非接触式太阳能电池板清洗设备，包括可移动装置1和设置在可移动装置1上的清洗装置2，清洗装置2包括支撑机构3和与所述支撑机构3连接的清洗机构4。\n[0033] 所述可移动装置1为车体1a，所述车体1a的后轮为三角履带轮1b。所述车体1a上安装有转轴(图1中未示出)，主悬臂3a固定在转轴上，转轴内含转轴液压马达(图1中未示出)，液压马达驱动转轴转动，转轴的转动角度范围恰好可使主悬臂3a相对于车体1a在0°-180°的角度范围内摆动，从而可使主悬臂3a自由地摆动到车体1a的左侧或右侧或前方。所述支撑机构3包括可伸缩的副悬臂3b，以及可转动的连接在可移动装置1上的主悬臂3a，副悬臂\n3b一端与主悬臂3a铰接，副悬臂3b另一端与清洗机构4之间呈球连接。\n[0034] 所述副悬臂3b内部设有悬臂液压油缸(图中未标出)，所述副悬臂3b包括能够相对运动的缸体(图中未标出)和活塞杆(图中未标出)，悬臂液压油缸驱动活塞杆作往复直线运动，以使得副悬臂3b的长度相对主悬臂3a而言可伸长或缩短，从而使得支撑机构3的总长度可调，以用于清洗与车辆处于不同位置处的太阳能电池板7。\n[0035] 所述清洗机构4包括多个间隔布置的喷管支架5，以及将所述多个喷管支架5连接成一个整体的固定机构6，喷管支架5内安装有高压喷管，高压喷管内装有用于对太阳能电池板7进行清洗的清洗介质，高压喷管5在靠近太阳能电池板7的一侧设有多个间隔布置的喷孔15，喷孔15上连接有喷嘴16，清洗介质由喷嘴16喷射到太阳能电池板7上。\n[0036] 实际工作过程中，喷管支架5的数目可以根据实际情况适当增加，定位杆的数目也可以适当增加。如为了提高本发明的清洗效果，可以设置三个或更多平行布置的喷管支架\n5，可以设置更多根定位杆。\n[0037] 由上可知，清洗机构4不仅可随副悬臂3b绕主悬臂3a转动，从而使得清洗机构4能适应不同安装角度的太阳能电池板；同时，副悬臂3b可绕主悬臂3a上下运动，清洗机构4高度可调以适应不同安装高度的太阳能电池板；最后，清洗机构4还可随副悬臂3b作前后伸缩运动，从而能调节清洗机构4与太阳能电池板7之间的距离。\n[0038] 所述清洗机构4包括多个间隔布置的喷管支架5，以及将所述多个喷管支架5连接成一个整体的固定机构6，喷管支架5内安装有高压喷管，高压喷管内装有用于对太阳能电池板进行清洗的清洗介质，高压喷管在靠近太阳能电池板的一侧设有多个间隔布置的喷孔，喷孔上连接有喷嘴，清洗介质由喷嘴喷射到太阳能电池板7上。\n[0039] 所述喷管支架5由多个间隔布置的喷管段支架5a组成，相邻的喷管段支架5a之间设有节点5b，喷管段支架5a与节点5b铰接。\n[0040] 相邻并安装在不同喷管支架5上的两个节点5b之间连接有折叠板8，折叠板8上安装有折叠电机13，相邻的折叠板8之间连接有定位板9，定位板9上安装有定位支座10，所述定位支座10与支撑机构3转动连接。\n[0041] 还包括保护罩17，所述多个喷管支架5均安装在保护罩17的内部，所述连接保护罩\n17与支撑机构3之间为转动连接。\n[0042] 实际工作过程中，保护罩17上可以安装与定位支座10对应的支架支撑座11，保护罩17可以通过支架支撑座11与支撑机构3转动连接。\n[0043] 实际工作过程中，副悬臂3b的轴线垂直于喷管支架5所在平面，副悬臂内含有支架液压马达(图中未标出)，喷管支架5的中部设置在副悬臂3b的顶端并与副悬臂3b内的支架液压马达固定连接。在所述支架液压马达的驱动下，喷管支架5可绕副悬臂360°转动。当喷管支架5转动时，喷管支架上的高压喷管也随之转动，从而可改变高压喷管在太阳能电池板上的有效清洗宽度，以适应不同宽度的太阳能电池板的清洗。\n[0044] 所述清洗机构4包括多个间隔布置的喷管支架5，以及将所述多个喷管支架5连接成一个整体的固定机构6，喷管支架5上安装有高压喷管14，高压喷管14内装有用于对太阳能电池板进行清洗的清洗介质，高压喷管14上设有多个间隔布置的喷孔15，喷孔15上连接有喷嘴16，清洗介质由喷嘴16喷射到太阳能电池板7上。\n[0045] 所述高压喷管5内的清洗介质为高压水源或高压气源，第一喷管支架5c位于第二喷管支架5d的前方，第一喷管支架5c上的高压喷管内装有高压水源，第二喷管支架5d上的高压喷管内装有高压水源或高压气源。\n[0046] 由于本发明提供了两种不同的清洗介质，因此可以将两种清洗介质结合起来对太阳能电池板表面进行清洗，也可以根据情况选择使用其中任意一种清洗介质进行清洗，比如可以在不同的季节可选择使用不同的清洗介质进行清洗：当气温在零摄氏度以上时可以使用高压水进行清洗，当气温在零摄氏度以下或有积雪时可以使用高压气体进行清洗，以使得该太阳能电池板清洗设备在任何时候均能有效发挥清洗功能。\n[0047] 实际工作过程中，高压水源和高压气源是通过管道中的水管和气管流至高压喷管的。所述高压水源是由高压水泵(图中未标出)和水箱(图中未标出)产生的，所述水箱设置在车体1a中，水箱采用大容量水箱，水箱内的水经高压水泵后形成高压水源，所述高压水源经管道后到达高压喷管5，并从喷嘴16中喷出，以对太阳能电池板表面进行高压水冲洗；所述高压气源包括高压气泵(图中未标出)，高压气泵可以为空气压缩机，空气压缩机设置在车体1a中，空气压缩机中的高压气体经管道后达到高压喷管5，并从喷嘴16中喷出，以对太阳能电池板表面进行高压气流吹拂。\n[0048] 实际工作过程中，本发明还可以在喷管支架5上设置压力传感器(图中未标出)，压力传感器的设置可以检测高压水源和高压气源的工作压力。压力传动器将所检测到的压力信号通过信号线传送至控制机构，使得整个清洗设备成为一个闭环控制系统，保证高压水源和高压气源始终处于规定工作压力状态，从而避免在清洗过程中因压力过大损坏太阳能电池板。\n[0049] 所述第一固定杆6a和/或第二固定杆6b上安装有距离传感器12，所述距离传感器\n12为雷达传感器、红外线传感器或超声波传感器中的一种或多种。\n[0050] 所述可移动装置1为车体1a，所述车体1a的后轮为三角履带轮1b。实际工作过程中，三角履带轮1b是通过安装在车体1a上的履带驱动轮驱动的。\n[0051] 所述喷管支架5的长度为3.5～5m。\n[0052] 实际工作过程中，工作人员可以将控制机构设置在车体1a的驾驶室内，以便于操作者操作。控制机构包括对设备中的各种运动执行机构(如各种液压油缸和液压马达)的控制和其他一些相关部件的控制，控制机构的控制模式包括手动模式和自动运行模式。由于上述运动执行机构都采用液压机构，因此，控制机构包括有液压多路阀，以对该清洗装置中的各种运动执行机构进行控制，所述液压多路阀分别与转轴液压马达、主悬臂3a、副悬臂\n3b、转刷液压马达、伸缩杆液压马达、支架液压马达连接，上述这些运动执行机构中的油路是连通的，油路中的液压油由车体中的高压油泵供给。在进行控制时，人工操作液压多路阀控制转轴转动，从而可自动调节悬臂的转动角度，控制悬臂液压油缸可使副悬臂3b相对于主悬臂3a伸长或缩回，控制液压油缸使副悬臂3b伸长或缩短以控制喷管支架5的伸长和缩回，从而使该清洗装置中的高压喷管精准的定位在与太阳能电池板表面接触的某一位置；\n控制悬臂液压油缸可使副悬臂3b相对于主悬臂3a上下运动，控制液压油缸使副悬臂3b升高或降低以控制喷管支架5的高度，从而使该清洗装置中的高压喷管精准的定位在与太阳能电池板表面接触的某一位置；通过控制支架液压马达，从而使该清洗装置获取合适的与太阳能电池板接触的宽度。\n[0053] 当整个清洗设备运行平稳后，可将控制模式切换为自动运行模式，此时，传感器将感测到的多种信号反馈至控制中心，使得液压多路阀与各个运动执行机构共同构成一个闭环连接系统，以便该太阳能电池板清洗设备能以最佳工作状态在太阳能电池板表面上进行清洗，避免在清洗过程中损坏太阳能电池板。同时，高压水泵和空气压缩机的开启和关闭也由液压或电磁阀进行控制。\n[0054] 实际工作过程中，由于本发明的支撑机构4采用主悬臂3a、副悬臂副悬臂3b来共同完成对清洗机构的定位，使得清洗机构中喷管支架5的高度和角度均可调，因而这种清洗设备不仅适合于固定安装方式的太阳能电池板，也适用于追日跟踪系统安装方式的太阳能电池板。\n[0055] 本发明可专用于对光伏发电厂中的太阳能电池板进行清洗。由于该太阳能电池板清洗车可方便快速移动，因此能高效地完成大面积的太阳能电池板的清洗，从而使清洗后的太阳能电池板发挥最大的发电功率，并降低生产成本。\n[0056] 这里应该理解的是，本实施例中的控制机构并不限于采用液压多路阀，其中的运动执行机构也并不限于采用液压缸或液压马达，任何适用于该清洗装置的控制机构可采用电机控制系统，其中的运动执行机构可相应地采用旋转电机或步进电机。\n[0057] 本发明通过车体1a带动清洗装置2移动至合适位置后，即可对某个太阳能电池板安装方阵进行清洗，其具体的工作原理以及操作步骤如下：\n[0058] 1.通过控制转轴的转动角度以调节主悬臂3a的位置，使主悬臂3a的工作面与待清洗的太阳能电池板基本处在同一平面内；\n[0059] 2.通过控制悬臂液压缸以调节副悬臂3b的长度，通过控制伸缩杆液压马达来调节副悬臂3b相对于主悬臂3a的旋转角度，并通过控制液压缸以调节副悬臂3b的伸缩长度。通过控制液压油缸调节副悬臂3b相对于主悬臂3a的角度，通过上述控制和调节过程，最终可以将清洗刷11精准地定位在待清洗的太阳能电池板表面上。\n[0060] 3.控制支架液压马达，将该清洗装置中高压喷管的有效清洗高度调整为与太阳能电池板的垂直高度相适，调整高压喷管，使其中心线相对太阳能电池板垂直中心线倾斜\n15°-45°；开启高压水泵和/或空气压缩机，打开水路和气路控制阀，即可对太阳能电池板表面进行清洗。\n[0061] 为了能够进一步的说明本发明的优点，现将现有的技术方案与本发明的技术方案进行对比。\n[0062] 对于一个设计容量为20MW的大型光伏发电站来说，它包括8万余块组件组成，其面积约有13万m2，每天可进行清洗的时间为早晚时段共约6小时。\n[0063] 当使用人工进行清洗时：按最理想的情况计算，不含准备工作时间、清洗工具时间等。每个人平均每分钟清洗1.5m2，每小时可清洗90m2，每天就可清洗540m2。整个清洗工作要求在15天完成，则需要的工作人数为：130000/540/15＝16人。即一个20MW的光伏发电站完成一次清洗需要16个人每天工作6小时，15天才能完成。\n[0064] 当使用本发明进行清洗时：按实际情况计算，包括准备工作时间、来回取水时间等。清洗车行驶速度每分钟50-150米，按每分钟行走50米计算，清洗的面积为：50米*2*1.6＝160m2，每小时：160*60分钟*6小时＝57600m2，清洗完整个电站需要：130000/57600＝2.3天，加上其它情况消耗的时间只需3天就可完成全部清洗工作，即整个清洗工作只需一名工作人员和一套清洗设备。\n[0065] 现有的技术方案与本发明的对比结果如下：\n[0066]\n[0067] 本发明与现有技术的对比结果可知，本发明能够使光伏发电站的运行维护效率得到极大提高，而成本得以大幅下降，使光伏电站始终获得较高的发电量。\n[0068] 其它未说明的部分均属于现有技术。