一種太陽能電池板清潔方法和裝置與流程
2023-04-30 01:09:26 1
本發明涉及太陽能電池板清潔設備，尤其是一種太陽能電池板清潔方法和裝置。
背景技術：
目前太陽能電池板(以下簡稱光伏板或組件)陣列的清潔維護，國內外均有不少研發單位嘗試使用機械設備，有採用水槍衝洗、有採用大型車輛伸出機械臂舉著大型輥刷邊刷邊用水衝，問題是大型光伏發電站大多是選在缺水的荒漠，如中國的西部地區，沒有供清洗光伏板的充足水源，大型清洗車輛不僅造價高，而且對路面要求高，丘陵地帶不適應，對屋頂光伏更不適用，國外的光伏清洗機器人價格高昂，由於這些設備沒有實用價值，普遍仍然採用原始落後的人工清維方法，本人申請了中國專利號為201510104143.1「一種太陽能電池板的清潔裝置和清潔方法」，對水平安裝的光伏陣列不能適應，其次在運行過程中刷條串會拖後進入噴霧帶而被潮溼，影響幹刷的目的，影響刷塵效果。
技術實現要素：
本發明的目的：一是解決太陽能發電站太陽能板的清潔維護的有效方法；二是按照方法提供一種對無論有水還是缺水地區光伏發電站，無論是傾斜還是水平安裝的光伏不，無論是地面還是屋頂光伏板，無論是平原還是丘陵的光伏發電站的太陽能電池板的清潔裝置，既能實現周期性的日常清潔維護驅除塵灰和鳥糞，也能實現久未清潔滿是老垢狀況的清潔，還能在遇有積雪情況時除雪的裝置。
本發明實現目的的方法是採用多種清維潔具清潔光伏陣列的一種太陽能電池板清潔方法——「破碎-刷掃-潮溼-清刮」，步驟如下：
(1)橫向劃碎粘固如鳥糞汙物——所用潔具為與光伏板高度等長的梳狀刮 板，貼緊光伏板表面順著光伏陣列以S1的速度橫刮而劃碎粘固如鳥糞等汙物，對不是太厚的積雪也可起到破碎作用；
(2)縱向刷塵至邊框外——所用潔具為由若干長度為M的塵灰刷條2003按N為間距鏈成的刷條串，在光伏板表面由一邊向另一邊縱向將塵灰刷至邊框外，同時以縱向速度為假設為S2、橫向速度為假設S1作兩維移動清刷；
(3)潮溼光伏板，以極少水噴霧潮溼，氣溫低於零度，用玻璃水，對光伏板表面噴霧為下一步驟膠刮作準備；
(4)縱向清刮殘留餘塵至邊框外，所有潔具為由若干長度為M的塵灰刮條2004按N為間距鏈成的刮條串，在光伏板表面由一邊向另一邊清刮殘留餘塵至邊外，同時以縱向速度為S2、橫向速度為S1的兩維動作清刮。
為不產生漏清潔的死角，做到清潔全覆蓋，則應滿足下式：
所述梳狀刮板橫向前進速度：S1≤S2×M/N——
式中：S2-所述刷條串、刮條串的縱向刷刮行走速度.
M-所述塵灰刷條、塵灰刮條長度.
N-所述刷條串的塵灰刷條2003的間距和刮條串的塵灰刮條2004的間距.
本發明實現第二個目的提供的裝置的一個實施例是一種由外力或自帶行走機構匍匐於光伏陣列向前或向後移動的太陽能電池板清潔裝置，包括：
1機架1，所述機架至少由三條兩端超出光伏板10長為100-150mm的長杆和長度為300mm-800mm的端杆剛性緊固而成「曰」字形框架，該機架至少裝有兩條滾輪排總成，所述滾輪排總成由置於端部的引導輪1003、滾動面貼於光伏板10邊框的間距150-250mm(給刮刷條串留給通道)的2滾輪排1001、至少1設於滾輪排1001外側的其滾動面貼於光伏陣列光伏板邊框外側面的限位輪排1002安裝於一與機架1的所述端杆等長的座基板1005而組成，固定於機架1，使機架只能在光伏陣列上橫行滑動，而縱向位置受限不至於跌落光伏陣列；
清維潔具包括至少1橫向梳狀破碎刮、1縱向刷條串、1縱向刮條串、1噴霧裝置或高壓冷/熱氣體噴射裝置；；
刷條串、刮條串縱向動作機構及其阻拖後擋體5；
1噴霧裝置，所述噴霧裝置是1噴霧輸液管(8)由若干噴霧頭按均勻間距一線安裝於與光伏組件等長的管子而形成一條窄噴霧帶，設置在刷條串和刮條串之間，距光伏板表面大於100mm固定於機架1，由軟管連接手提水源管或跟隨車輛上水箱的增壓泵；在所述的噴霧輸液管(8)的位置可以更換設有按均勻間距一線安裝的若干風刀噴嘴的高壓冷/熱氣體噴射裝置，形成一條3-5CM的對光伏板縱向的冷/熱風帶，所述風刀噴嘴距組件表面的距離小於50mm，高壓冷/熱氣體噴射裝置的冷/熱風由軟管連接跟蹤車輛的冷/熱氣體源通入風刀方向朝傾斜安裝的光伏板的表面≤15°向下。
所述滾輪總成排其中至少有一條是用螺栓固定於機架1，對不同長度的光伏板10，可鬆開該螺栓調整兩邊滾輪總成排的滾動面落在光伏板10框架上的左右位置再擰緊。
所述清潔潔具中的梳狀刮板，是在機架1橫向至少有一邊安裝1與光伏板10等長的梳狀刮板2，所述梳狀刮板上端部至少由兩分開固定的直線軸承2002，該兩直線軸承的另一端剛性固定於機架1，梳狀刮板2依靠其自重使其下端刮齒與組件表面接觸，所述梳狀刮板至少剛性固定兩個分開的兩端裝有滑輪或製成弧形或斜面的長度大於20mm的滑動抬高塊2001與刮齒同樣與光伏板10表面接觸，梳狀刮板向前刮的過程中遇到光伏板邊框因滑動抬高塊的作用而自動抬高順利越過邊框。
所述清潔潔具中的刷條串是由一閉合鏈條環2005安裝了與其垂直的若干長度為M間距為N的塵灰刷條2003而成刷條串；所述清潔潔具中的刮條串是有一閉合鏈條環2005安裝了與其垂直或接近垂直的若干長度為M間距為N的塵灰刮條2004，為不產生漏清潔的死角，做到清潔全覆蓋，所述M、N必須要用公式：S1≤S2×M/N驗證。
所述刷條串、刮條串其縱向動作機構包括：2各裝有兩鏈輪3001和裝有至少兩個分開的包括軸承的軸承座4005和兩分開的鏈輪3001其長度為300mm-600mm的鏈輪軸4001、4002，該兩鏈輪軸相互平行依靠所述軸承座4005分別固定於機架1兩端的軸承座基板1005上，兩軸的各自的兩鏈輪3001徑向對應張緊所述刷條和刮條兩串鏈條環(2005)，在鏈輪軸4002裝有驅動輪3008通過傳動帶由安裝於機架8的一減速電機7帶動；在所述刷條串和刮條串兩端至少有一端端部設有固定於機架的清塵刷6，其刷毛對塵灰刷條2003和塵灰刮條2004交叉接觸，可隨時清刷刷條和刮條上的塵灰而不至二次汙染。
在所述刷條串、刮條串在其橫向向前移動時，鏈輪不可能將鏈條環永遠保持張緊，為此在所述刷條串、刮條串後邊分別設有相同的長條狀阻拖後擋體5，它是一接近光伏板10長度的輕質擋體，一邊固定在鏈輪軸的軸承座的座基板1005，另一面頂住所述刷條串。
較佳的，所述刷條串的刷條至少設有柔軟毛刷條、粗硬尼龍絲刷條兩種互換。
進一步，所述刷條串的刷條在正常周期性清潔維護情況下可以是柔軟毛刷條，在有積雪的情況下可以採用粗硬尼龍絲刷條。
較佳的，所述刷條串的刷條做成兩種，一種是由柔軟的動物毛或直徑較細的杜邦絲種植於基板條而成；另一種是用較粗硬的尼龍絲種植於基板而成。前者作為日常清潔維護使用，後者作為除雪使用。
所述塵灰刮條2004從下到上順次排列橡膠刮條9001、夾持卡座9002、壓條9003、過坎保護槽條9004、鏈條彎板9005，橡膠刮條9001對著夾持卡座9020的卡槽插入，鏈條彎板9005兩耳瓣與一節傳動鏈條連結，過坎保護槽條9004左右前後均設成接近45度的傾角，保護橡膠刮條順利越過光伏板5的邊框和壓塊。橡膠刮條9001截面腰部瘦小，其下部設成三角形3刮尖，平移刮塵確保兩刮尖接觸光伏板表面。
裝置的實地應用根據光伏陣列所處水源和汙染程度按下列4種情況，而變 更裝置的設置：
對無滴水地區的周期性正常清潔維護裝置的設置是：①在前梳狀破碎刮撬動破碎幹固的鳥糞②其後由上向下柔軟毛刷幹刷，清除85％的塵灰③再其後由上向下塵灰刮條串幹刮，刮除剩餘的塵灰，這裡的刮條與光伏板表面接觸的材質為軟牛皮或聚四氟乙烯，或塵灰刮條停用，啟用高壓噴氣管對被塵灰刷條刷留的餘塵由高壓噴氣管的風刀順向強力向下吹塵至地；
對有水不管充足與否地區的周期性正常清潔維護裝置的設置是：①②同上述，③其後由噴霧聯通管接通供水設施噴霧潮溼光伏板表面，較佳的是用自配的玻璃水噴霧；④塵灰刮條串的塵灰刮條(2004)換用全橡膠刮條，由上向下刮去潮溼汙積；
對久未清潔已產生老垢的光伏板清潔裝置的設置是：①、②同上述；③噴霧潮溼光伏板，用水為自配的玻璃水，或用稀釋後的清潔劑；④塵灰刮條串的塵灰刮2004換用全橡膠刮條，由上向下刮條串清刮，刮去潮溼汙積；
對清除積雪，前進速度減慢，裝置的設置是：①梳狀刮板不變在前劃破撬動積雪層②刮條串換用粗硬尼龍絲毛刷條串，由上向下刷除積雪③噴霧聯通管換成熱風管，其熱風刀吹化剩餘冰雪；④由上向下刮條串清刮，這裡的刮板為橡膠刮板，刮去潮溼汙積。
本發明帶來的有益效果是：解決了無論有水還是缺水地區光伏發電站，無論是傾斜還是水平安裝的光伏板，無論是地面還是屋頂光伏板，無論是平原還是丘陵的光伏發電站的太陽能電池板的清潔，既能實現周期性的日常清潔維護驅除塵灰和鳥糞，也能實現久未清潔滿是老垢狀況的清潔，還能在遇有積雪情況時除雪的方法。由於方法的4步躊是連續無間斷，清潔功效高，可按使用不同環境、不同形式的光伏發電站系列化多型號而全覆蓋，對大型地面發電站只要配一跟蹤車輛，一個人操作，就可以輕易解決5MW光伏發電站的清潔工作，清潔效率是人工清洗的30-40倍，每小時清洗1500-2000平米，可大大節省太陽能電池板清潔成維護本。
附圖說明
圖1-裝置的一種實施例示出的懸掛在傾斜光伏陣列組件上向下刷刮塵灰的示意圖；
圖2-裝置的一種實施例示出的在水平光伏組件上橫向滑行同時將塵灰刷至光伏板邊框外的示意圖；
圖3-裝置的一種實施例突出示出了裝置正面的梳狀刮板示意圖；
圖4-裝置的一種實施例示出了裝置的第一實施例的昂視圖；
圖5-圖4的A-A向旋轉90°剖視圖，示出了減速電機、鏈輪、刷條串、滾輪排、限位輪排、清塵刷在裝置上的位置示意圖，圖中刮條串未畫出；
圖6-圖4的B-B向旋轉90°剖視圖，示出了如圖5未畫出的刮條串的示意圖；
圖7-裝置的一種實施例示出的塵灰刮條從截面看的結構圖；
圖8-裝置的一種實施例的塵灰刮條側視圖；
圖9-示出了裝置的第二實施例的昂視圖；
圖10-圖9的側視圖，突顯示了鏈輪軸、鏈輪、刷條、刮條的相對位置，圖中隱去了滾輪排總成；
圖11-圖9的A-A剖視圖，突顯示了滾輪排、限位輪排、引導輪的位置，未畫出阻拖後擋體；
圖12-圖9的A-A剖視圖，突顯示了阻拖後擋體，隱去了遠端滾輪排總成及其部件。
圖中符號說明
1、機架； 1001、滾輪排； 1002、限位輪排；
1003、引導輪； 1005滾輪排安裝板； 1006、軸承座基板
2、梳狀破碎刮； 2001、抬高塊； 2002、直線軸承；
2003、塵灰刷條； 2004、塵灰刮條； 2005、鏈條環；
3001、鏈輪； 3008、驅動輪 4001、右鏈輪軸；
4002、左鏈輪軸； 4005、軸承座； 5、阻拖後擋體
6、清塵刷； 7、減速電機； 8、噴霧輸液管；
901、夾持卡座； 902、橡膠刮條； 9001、耳瓣；
9002、護板； 9003；栓樞； 9004、上刮尖；
9005、下刮尖； 10、光伏板； 9001、橡膠刮條；
9002夾持卡座； 9003、壓條； 9003、過坎保護槽條
9005、鏈條彎板。
具體實施方式
本說明書公開的所以特徵或所有方法或過程中的步驟，除了相互排斥的特徵、過程以外，均可以以任何方式組合。
下面就實施例根據附圖作進一步詳細說明：
為了易於說明，這裡使用了諸如「上」、「下」、「左」、「右」術語是指附圖圖面中示出的一個部件或特徵相對於另一個部件或特徵的關係，除了圖中示出的之外，「縱向」、「橫向」術語是指太陽能電池板拼接成的長條陣列的長排向為橫向，跨度裡的為縱向。
一種利用多種清潔潔具和噴霧潮溼清潔光伏陣列的太陽能電池板清潔方法，清潔步驟是：
(1)橫向劃碎粘固如鳥糞汙物——所用潔具為與光伏板高度等長的梳狀破碎刮，貼緊光伏板表面順著光伏陣列以S1的速度橫刮而劃碎粘固如鳥糞等汙物，對不是太厚的積雪也可起到撬動破碎作用；
(2)縱向刷塵至邊框外——所用潔具為由若干長度為M的塵灰刷條2003按N為間距鏈成的刷條串，在光伏板表面由一邊向另一邊縱向將塵灰刷至邊框外，同時以縱向速度為假設為S2、橫向速度為假設S1同時作兩維移動清刷；
(3)潮溼光伏板，用水霧化，氣溫低於零度，用玻璃水，對光伏板表面噴霧為下一步驟膠刮作準備；
(4)縱向清刮殘留餘塵至邊框外，所有潔具為由若干長度為M的塵灰刮條 2004按N為間距鏈成的刮條串，在光伏板表面由一邊向另一邊清刮殘留餘塵至邊外，同時以縱向速度為S2、橫向速度為S1的兩維動作清刮。
為不產生漏清潔的死角，做到清潔全覆蓋，則應滿足下式：
所述梳狀刮板橫向前進速度：
——S1≤S2×M/N式中：S2-所述刷條串、刮條串的縱向刷刮行走速度.
M-所述塵灰刷條、塵灰刮條長度.
N-所述刷條串的塵灰刷條2003的間距和刮條串的塵灰刮條2004的間距。
根據方法設計的依靠外力或自帶行走機構的太陽能電池板清潔裝置，懸掛在傾斜光伏陣列光伏板上向下刷刮塵灰的狀況如圖1，在水平光伏組件上橫向滑行同時將塵灰刷至光伏板邊框外的狀況如圖2。
一種實施例如圖4，包括：
1機架1，該至少由三條兩端超出光伏板10長為100-150mm的長杆和長度為300mm-800mm的端杆剛性緊固而成「曰」字形框架，該機架至少裝有兩條滾輪排總成，所述滾輪排總成由置於端部的引導輪1003、滾動面貼於光伏板10邊框的間距150-200mm(供刷刮條串通道)的2滾輪排1001、至少1設於滾輪排1001外側的其滾動面貼於光伏陣列光伏板邊框外側面的限位輪排1002安裝於一與機架1所述端杆等長的座基板1005而組成，固定於機架1，使機架只能在光伏陣列上橫行滑動，而縱向位置受限不至於滑落光伏陣列；
清潔潔具包括至少1橫向梳狀刮板、1縱向刷條串、1縱向刮條串、1噴霧裝置或高壓冷/熱氣體噴射裝置；
包括刷條串、刮條串縱向動作機構及其阻拖後擋體5；
還包括1噴霧裝置，所述噴霧裝置是1噴霧輸液管(8)由若干噴霧頭按均勻間距一線安裝於與光伏組件等長的管子而形成一條窄噴霧帶，設置在刷條串和刮條串之間，距光伏板表面大於100mm固定於機架1，由軟管連接手提水源管或跟隨車輛上水箱的增壓泵；在所述的噴霧輸液管(8)的位置可以更換設 有按均勻間距一線安裝的若干風刀噴嘴的高壓冷/熱氣體噴射裝置，形成一條3-5CM的對光伏板縱向的冷/熱風帶，所述風刀噴嘴距組件表面的距離小於50mm，高壓冷/熱氣體噴射裝置的冷/熱風由軟管連接跟蹤車輛的冷/熱氣體源通入，風刀噴射方向如是傾斜安裝的光伏板則與光伏板表面≤15°向下。
所述滾輪總成排其中至少有一條是用螺栓固定於機架1，如圖4，對不同長度的光伏板10，可鬆開該螺栓調整兩邊滾輪總成排的滾動面落在光伏板10框架上的左右位置再擰緊。
所述清潔潔具中的梳狀破碎刮2，是在機架1如圖4中的上邊設有與光伏板10等長的梳狀刮板2，如圖3、4中，所述梳狀刮板上端部至少由兩分開固定的直線軸承2002，該兩直線軸承的另一端剛性固定於機架1，梳狀刮板2依靠其自重使其下端刮齒與組件表面接觸，所述梳狀刮板至少剛性固定兩個分開的兩端裝有滑輪或製成弧形或斜面的長度大於20mm的滑動抬高塊2001與刮齒同樣與光伏板10表面接觸，梳狀刮板向前刮的過程中遇到光伏板邊框因滑動抬高塊的作用而自動抬高順利越過邊框。
所述清潔潔具中的刷條串如圖5，是由一閉合鏈條環2005安裝了與其垂直的若干長度為M間距為N的塵灰刷條2003而成刷條串；所述清潔潔具中的刮條串如圖6，是有一閉合鏈條環2005安裝了與其垂直或接近垂直的若干長度為M間距為N的橡膠刮條2004，為不產生漏清潔的死角，做到清潔全覆蓋，所述M、N必須要用公式：S1≤S2×M/N驗證。
所述刷條串、刮條串其縱向動作機構包括：如圖5、6、10中，兩各裝有兩鏈輪3001和裝有至少兩個分開的包括軸承的軸承座4005和兩分開的鏈輪3001其長度為300mm-600mm的左右鏈輪軸4001、4002，該兩鏈輪軸相互平行依靠所述軸承座4005分別固定於機架1兩端的滾輪排安裝板1005上，兩軸的各自的兩鏈輪3001徑向對應張緊所述刷條和刮條兩串鏈條環2005，在鏈輪軸4002裝有傳動輪3008通過傳動帶由安裝於機架8的一減速電機7帶動；在所述刷條串和刮條串兩端至少有一端端部設有固定於機架的清塵刷6，見圖5、6，其 刷毛對塵灰刷條2003和塵灰刮條2004交叉接觸，可隨時清刷刷條和刮條上的塵灰而不至二次汙染。
在所述刷條串、刮條串在其橫向向前移動時，鏈輪不可能將鏈條環永遠保持張緊，為此在所述刷條串、刮條串後邊分別設有相同的長條狀阻拖後擋體5，如圖12，它是一接近光伏板10長度的輕質擋體，一邊固定在鏈輪軸的軸承座的座基板1006，另一面頂住所述刷條串，對刮條串也可採取同樣措施。
在所述的噴霧輸液管(8)的位置可以更換設有按均勻間距一線安裝的若干風刀噴嘴的高壓冷/熱風管，形成一條3-5CM的對光伏板縱向的冷/熱風帶，所述風刀噴嘴距組件表面的距離小於50mm，冷/熱風管的冷/熱風由軟管連接跟蹤車輛的冷/熱風源通入。對絕對沒水地區啟用高壓冷風風刀，遇需要除雪啟用高壓熱風，將冰凍殘餘讓熱風管熱風溶解，風刀方向朝傾斜安裝的光伏板的表面≤15°向下。風刀方向朝傾斜安裝的光伏板的表面≤15°向下。搞壓冷/熱氣體由跟蹤車輛產生。
所述塵灰刮條2004如圖7、8，從下到上順次排列橡膠刮條9001、夾持卡座9002、壓條9003、過坎保護槽條9004、鏈條彎板9005，橡膠刮條9001對著夾持卡座9020的卡槽插入，鏈條彎板9005兩耳瓣與一節傳動鏈條連結，過坎保護槽條9004左右前後均設成接近45度的傾角，保護橡膠刮條順利越過光伏板的邊框和壓塊。橡膠刮條9001截面腰部瘦小，其下部設成三角形刮尖，平移刮塵確保兩刮尖接觸光伏板表面。
本發明裝置的第二實施例如圖9，機架為4豎檔，梳狀破碎刮和刷條串兩邊對稱設置，這樣可以前進後退工作，不必調頭。
本發明裝置在實地應用是根據光伏陣列所處水源和汙染程度按下列4種情況，而變更裝置的設置：
對無滴水地區的周期性正常清潔維護裝置的設置是：①在前梳狀刮板撬動幹固的鳥糞②其後由上向下柔軟毛刷幹刷，清除85％的塵灰③再其後由上向下刮條串幹刮，刮除剩餘的塵灰，這裡的刮條與光伏板表面接觸的材質為軟 牛皮或聚四氟乙烯，或塵灰刮條停用，或啟用高壓噴氣管對被塵灰刷條刷留的餘塵由高壓噴氣管的風刀順向強力向下吹塵至地；
對有水不管充足與否地區的周期性正常清潔維護裝置的設置是：①②同上述，③其後由噴霧聯通管接通供水設施噴霧潮溼光伏板表面，較佳的是用自配的玻璃水噴霧；④塵灰刮條串的橡膠刮條(2004)換用全橡膠刮條，由上向下刮去潮溼汙積；
對久未清潔已產生老垢的光伏板清潔裝置的設置是：①、②同上述；③噴霧潮溼光伏板，用水為自配的玻璃水，或用稀釋後的清潔劑；④塵灰刮條串的橡膠刮條(2004)換用全橡膠刮條，由上向下刮條串清刮，刮去潮溼汙積；
對清除積雪，前進速度減慢，裝置的設置是：①梳狀刮板不變在前劃破撬動積雪層②刮條串換用粗硬尼龍絲毛刷條串，由上向下刷除積雪③噴霧聯通管換成熱風管，其熱風刀吹化剩餘冰雪；④由上向下刮條串清刮，這裡的刮板為橡膠刮板，刮去潮溼汙積。
本發明的方法並不局限於前述的具體實施方式，業內技術人員受本發明揭示清潔方法啟發可擴展到任何在本說明書中披露實施例之外的任何新的組合，只要沾本發明方法特徵，均屬本發明保護範圍。