气体喷射式光伏/光热阵列板面自动清扫系统技术方案

本发明专利技术涉及太阳能光伏/光热阵列维护技术领域，尤其涉及一种气体喷射式光伏/光热阵列板面自动清扫系统。该系统包括控制装置、清扫行进机构、电源部分、机架和限位轮，所述清扫行进机构包括直流电机、联轴器、平衡轮、传动轴、松尘毛刷；所述控制装置包括控制器、行程开关及安装于光伏/光热阵列左右两端的反向挡板，控制器还设有无线通信模块，用于接收控制指令；该系统还包括气体喷射机构，该机构固定于机架上，用于向光伏/光热板面喷射高速气流。本发明专利技术依靠毛刷与板面间的摩擦力提供行走动力，节省了能源耗费。利用毛刷松动板面积灰，利用高速气流吹落灰尘，提高除尘效果；利用气流对系统的反作用力，平衡系统自重，保证系统的平稳行走。

Air jet photovoltaic / photothermal array panel automatic cleaning system

【技术实现步骤摘要】
气体喷射式光伏/光热阵列板面自动清扫系统
本专利技术涉及太阳能光伏/光热阵列维护
，尤其涉及一种气体喷射式光伏/光热阵列板面自动清扫系统。
技术介绍
随着经济的发展和进步，人类社会对能源的需求量越来越大，煤炭、石油等传统能源已不能满足日益增长的社会需求，而且传统能源对环境的影响也不容忽视，因此当今社会对风能、太阳能等可再生能源的研究和应用越来越多，尤其是太阳能，以其能源量大、清洁、环保，在集热和发电领域得到广泛应用。在太阳能丰富的地区已经铺设了众多大规模的光伏电站，而且在建筑行业，也有很多太阳能集热器或光伏电池板的应用。这些应用方式都是将光伏或光热板暴露在阳光下，长期使用后，板面会积聚大量灰尘，极大地影响了太阳能组件的转换效率，严重时，还会损坏太阳能组件。为避免这些不利影响，需定期对光伏/光热板进行清扫。目前，清扫光伏/光热阵列主要有人工清扫和机器清扫两类方式，当光伏/光热阵列面积较大时，采用人工清扫，费时费力，效率低且成本高。现有的机器清扫设备有地面移动清扫作业车和板面移动清扫机。对于第一种设备，因清扫作业车需在光伏阵列之间行走，光伏阵列之间需预留足够大的间距，这样导致光伏板的铺设数量减少，降低了能源利用量；而且，清扫作业车仍需人工驾驶，逐块清扫，不能自行启动运行，效率并没有得到很大提升；另外，大型光伏电站大多位于山区、高原等地势起伏比较大的地区，清扫作业车在这类地区的使用很受限制。针对第一种方式存在的缺陷，进一步研究出了第二种能在光伏/光热板面上自行移动的智能清扫机，申请号为2017101835647、名称为一种用于光伏板的清扫机的专利申请就公开了这种清扫机，所公开的清扫机是利用驱动装置带动行走轮转动，从而实现机器的移动，这种方式需为行走轮设置传动装置，导致装置结构复杂，并且仅靠毛刷清除灰尘，力度不足，导致清扫效果不佳。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种气体喷射式光伏/光热阵列板面自动清扫系统，利用高速气流冲击光伏/光热板面，提高了对灰尘的清除力度，同时摒弃了行走轮的动力装置，仅靠毛刷与板面的摩擦力带动系统移动，有效简化了系统的结构配置。本专利技术的技术方案如下：一种气体喷射式光伏/光热阵列板面自动清扫系统，包括控制装置、清扫行进机构、电源部分及用于固定上述装置的机架和机架两端的限位轮，所述清扫行进机构包括直流电机、联轴器、传动轴及环绕传动轴设置的松尘毛刷，传动轴一端通过联轴器与直流电机输出轴连接，另一端通过平衡轴承与机架固定；清扫行进机构还包括至少两对平衡轮，每对平衡轮对称安装于机架两侧并且底部略高于松尘毛刷底面；所述控制装置包括控制器、位于清扫行进机构左右两侧的行程开关及安装于光伏/光热阵列左右两端的反向挡板，行程开关与控制器输入端连接，用于在行程开关接触到反向挡板时向控制器反馈信号，控制器输出端通过电机驱动电路与直流电机连接，用于控制直流电机运转和反向；控制器还设有无线通信模块，用于与控制终端和/或光伏/光热阵列监控主站通信，接收控制指令；所述限位轮横向固定于机架两端底部，用于与光伏/光热阵列上下两端面滚动接触，使机架沿阵列横向移动且不掉落；该系统还包括气体喷射机构，所述气体喷射机构固定于机架上，用于向光伏/光热板面喷射高速气流，吹落灰尘，同时利用气流对板面的冲击力反作用于机架，平衡系统自重，防止下滑。本专利技术的控制器可以直接与光伏/光热阵列监控主站通信，主站会根据太阳辐照及系统运行效率数据，实时分析判断某区域阵列板面积尘是否超标，并在超标时向该区域清扫系统的控制器发送控制指令，使系统开启工作进行除尘；在运行效率达标后发送停止指令，使清扫系统停止运行，这样实现了清扫系统的自动开启和关停。当然，本专利技术系统也可以通过现场控制或远程APP控制，满足控制方式的多元化要求。本专利技术不设置行走轮，只有用于平衡机架保证其稳定行走的平衡轮，平衡轮不需与驱动装置连接，本专利技术中的直流电机只用来带动传动轴和毛刷旋转，利用毛刷与板面的摩擦力带动系统本体向前移动。由于系统本体具有一定质量，系统本体的重力可分解为平行于板面向下的分力和垂直于板面向下的分力，垂直于板面向下的分力会导致毛刷与板面产生较大传动摩擦力，平行于板面向下的分力将使系统具有沿板面向下的滑动趋势，导致系统行走时纵向受力不均，可能出现行走倾斜现象，进而导致行走卡死。为此，本专利技术设置了气体喷射机构，通过向板面喷射高速气流对板面产生设定角度的冲击力，冲击力的反作用力将作用于系统本体，反作用力的分力与重力各分力方向相反，平行于板面方向反作用力分力大小与重力分力相等，可保证系统的行走方向，防止系统下滑。在能满足行走速度的基础上，最大限度平衡本体在垂直于板面方向的分力，既能减小由于大摩擦而产生的板面损坏，而且不影响行走，此分力大小可通过调节风机安装方向来调节，故此举进一步减小了系统对轻质的要求。本专利技术同时还设置了行程开关，利用行程开关与阵列边界的反向挡板配合，界定系统的行走边界，待其行走到边界时控制其反向行走，实现系统的自动往复。进一步，所述的气体喷射机构包括至少一对对称设置在机架两侧的喷管式风机，喷管式风机与机架活动连接。喷管式风机可喷出高速气流，其出风口方向可调，从而可调节气流的方向，以便使系统受到的反作用力分力能很好的抵消掉系统重力分力，保证系统行走的平稳性并减少对板面的摩擦力。优选的，所述离心式风机为出口接有渐缩喷管的喷管式风机。利用渐缩喷管可进一步加大风机喷出的气流初速度，从而提高气流与板面的冲击力。优选的，所述直流电机为双轴直流电机，两侧的输出轴各通过联轴器连接一环绕有松尘毛刷的传动轴，两传动轴另一端均通过平衡轴承与机架固定。利用这种直流电机，可以在两侧各连接一段传动轴和毛刷，这样通过两段毛刷实现清扫行走机构总长度的增长，可缩短单根传动轴的长度，避免单根传动轴过长，长期运行后发生变形。本专利技术需设置电源为直流电机、风机供电，所述电源部分包括锂电池、光伏电池板和充电控制器，光伏电池板通过充电控制器为锂电池充电。充电控制器可对锂电池的充放电过程进行控制，防止过充或过放。进一步，所述的光伏电池板位于机架顶部。进一步，所述的行程开关呈一定角度安装于机架两侧，并且角度可调。系统安装到光伏/光热阵列后，需根据反向挡板的位置对行程开关进行调试，以使其能准确检测阵列的边界，保证行走过程的精准控制。本专利技术的有益效果：1、本专利技术系统属于单独清扫装置，安装于光伏/光热阵列板面上，与板面间不需要任何连接件，结构简单，安装方便，不占用地面空间，因此可增加光伏/光热板的排列密度。2、本专利技术系统与监控主站联合，能根据太阳辐照及系统运行效率自动启动除尘，无需人工操作，实现系统自动工作，节省了人力成本，提高了除尘效率。3、本专利技术系统的行进无需借助动力源，依靠系统自身的重力和毛刷与板面间的摩擦力提供行走动力，节省了能源耗费。4、本专利技术利用毛刷先松动板面的积灰，再借助风机向板面喷射的高速气流吹落灰尘，提高除尘效果；同时，还利用流体力学原理，利用气流对系统的反作用力，平衡系统自重，保证系统的平稳行走，减少对板面的磨损。附图说明图1是本专利技术的主视图；图2是本专利技术的俯视图；图3是图2的A-A向剖视图；图4是本专利技术的安装示意图；图中，1、限位支架，2、平衡轴承，3、机架，4、喷管式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体喷射式光伏/光热阵列板面自动清扫系统，包括控制装置、清扫行进机构、电源部分及用于固定上述装置的机架(3)和机架两端的限位轮(8)，其特征在于：所述清扫行进机构包括直流电机、联轴器(7)、传动轴(14)及环绕传动轴设置的松尘毛刷(5)，传动轴(14)一端通过联轴器(7)与直流电机输出轴连接，另一端通过平衡轴承(2)与机架(3)固定；清扫行进机构还包括至少两对平衡轮(9)，每对平衡轮对称安装于机架两侧并且底部略高于松尘毛刷底面；所述控制装置包括控制器(12)、位于清扫行进机构左右两侧的行程开关(11)及安装于光伏/光热阵列左右两端的反向挡板(15)，行程开关(11)与控制器(12)输入端连接，用于在行程开关接触到反向挡板时向控制器反馈信号，控制器(12)输出端通过电机驱动电路与直流电机连接，用于控制直流电机运转和反向；控制器(12)还设有无线通信模块，用于与控制终端和/或光伏/光热阵列监控主站通信，接收控制指令；所述限位轮(8)横向固定于机架两端底部，用于与光伏/光热阵列上下两端面滚动接触，使机架沿阵列横向移动且不掉落；该系统还包括气体喷射机构，所述气体喷射机构固定于机架上，用于向光伏/光热板面喷射高速气流，吹落灰尘，同时利用气流对板面的冲击力反作用于机架，平衡系统自重，防止下滑。...

【技术特征摘要】
1.一种气体喷射式光伏/光热阵列板面自动清扫系统，包括控制装置、清扫行进机构、电源部分及用于固定上述装置的机架(3)和机架两端的限位轮(8)，其特征在于：所述清扫行进机构包括直流电机、联轴器(7)、传动轴(14)及环绕传动轴设置的松尘毛刷(5)，传动轴(14)一端通过联轴器(7)与直流电机输出轴连接，另一端通过平衡轴承(2)与机架(3)固定；清扫行进机构还包括至少两对平衡轮(9)，每对平衡轮对称安装于机架两侧并且底部略高于松尘毛刷底面；所述控制装置包括控制器(12)、位于清扫行进机构左右两侧的行程开关(11)及安装于光伏/光热阵列左右两端的反向挡板(15)，行程开关(11)与控制器(12)输入端连接，用于在行程开关接触到反向挡板时向控制器反馈信号，控制器(12)输出端通过电机驱动电路与直流电机连接，用于控制直流电机运转和反向；控制器(12)还设有无线通信模块，用于与控制终端和/或光伏/光热阵列监控主站通信，接收控制指令；所述限位轮(8)横向固定于机架两端底部，用于与光伏/光热阵列上下两端面滚动接触，使机架沿阵列横向移动且不掉落；该系统还包括气体喷射机构，所述气体喷射机构固定于机架上，用于向光伏/光热板面喷射高速气流，吹落灰尘，同时利用气流对板面的冲击力反作用于机架，平衡系统自重，防止下滑。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭枭，辛浩，田瑞，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15