一种太阳能电池板清洁方法和装置与流程

本发明涉及太阳能电池板清洁设备，尤其是一种太阳能电池板清洁方法和装置。

背景技术：

目前太阳能电池板(以下简称光伏板或组件)阵列的清洁维护，国内外均有不少研发单位尝试使用机械设备，有采用水枪冲洗、有采用大型车辆伸出机械臂举着大型辊刷边刷边用水冲，问题是大型光伏发电站大多是选在缺水的荒漠，如中国的西部地区，没有供清洗光伏板的充足水源，大型清洗车辆不仅造价高，而且对路面要求高，丘陵地带不适应，对屋顶光伏更不适用，国外的光伏清洗机器人价格高昂，由于这些设备没有实用价值，普遍仍然采用原始落后的人工清维方法，本人申请了中国专利号为201510104143.1“一种太阳能电池板的清洁装置和清洁方法”，对水平安装的光伏阵列不能适应，其次在运行过程中刷条串会拖后进入喷雾带而被潮湿，影响干刷的目的，影响刷尘效果。

技术实现要素：

本发明的目的：一是解决太阳能发电站太阳能板的清洁维护的有效方法；二是按照方法提供一种对无论有水还是缺水地区光伏发电站，无论是倾斜还是水平安装的光伏不，无论是地面还是屋顶光伏板，无论是平原还是丘陵的光伏发电站的太阳能电池板的清洁装置，既能实现周期性的日常清洁维护驱除尘灰和鸟粪，也能实现久未清洁满是老垢状况的清洁，还能在遇有积雪情况时除雪的装置。

本发明实现目的的方法是采用多种清维洁具清洁光伏阵列的一种太阳能电池板清洁方法——“破碎-刷扫-潮湿-清刮”，步骤如下：

(1)横向划碎粘固如鸟粪污物——所用洁具为与光伏板高度等长的梳状刮 板，贴紧光伏板表面顺着光伏阵列以S1的速度横刮而划碎粘固如鸟粪等污物，对不是太厚的积雪也可起到破碎作用；

(2)纵向刷尘至边框外——所用洁具为由若干长度为M的尘灰刷条2003按N为间距链成的刷条串，在光伏板表面由一边向另一边纵向将尘灰刷至边框外，同时以纵向速度为假设为S2、横向速度为假设S1作两维移动清刷；

(3)潮湿光伏板，以极少水喷雾潮湿，气温低于零度，用玻璃水，对光伏板表面喷雾为下一步骤胶刮作准备；

(4)纵向清刮残留余尘至边框外，所有洁具为由若干长度为M的尘灰刮条2004按N为间距链成的刮条串，在光伏板表面由一边向另一边清刮残留余尘至边外，同时以纵向速度为S2、横向速度为S1的两维动作清刮。

为不产生漏清洁的死角，做到清洁全覆盖，则应满足下式：

所述梳状刮板横向前进速度：S1≤S2×M/N——

式中：S2-所述刷条串、刮条串的纵向刷刮行走速度.

M-所述尘灰刷条、尘灰刮条长度.

N-所述刷条串的尘灰刷条2003的间距和刮条串的尘灰刮条2004的间距.

本发明实现第二个目的提供的装置的一个实施例是一种由外力或自带行走机构匍匐于光伏阵列向前或向后移动的太阳能电池板清洁装置，包括：

1机架1，所述机架至少由三条两端超出光伏板10长为100-150mm的长杆和长度为300mm-800mm的端杆刚性紧固而成“曰”字形框架，该机架至少装有两条滚轮排总成，所述滚轮排总成由置于端部的引导轮1003、滚动面贴于光伏板10边框的间距150-250mm(给刮刷条串留给通道)的2滚轮排1001、至少1设于滚轮排1001外侧的其滚动面贴于光伏阵列光伏板边框外侧面的限位轮排1002安装于一与机架1的所述端杆等长的座基板1005而组成，固定于机架1，使机架只能在光伏阵列上横行滑动，而纵向位置受限不至于跌落光伏阵列；

清维洁具包括至少1横向梳状破碎刮、1纵向刷条串、1纵向刮条串、1喷雾装置或高压冷/热气体喷射装置；；

刷条串、刮条串纵向动作机构及其阻拖后挡体5；

1喷雾装置，所述喷雾装置是1喷雾输液管(8)由若干喷雾头按均匀间距一线安装于与光伏组件等长的管子而形成一条窄喷雾带，设置在刷条串和刮条串之间，距光伏板表面大于100mm固定于机架1，由软管连接手提水源管或跟随车辆上水箱的增压泵；在所述的喷雾输液管(8)的位置可以更换设有按均匀间距一线安装的若干风刀喷嘴的高压冷/热气体喷射装置，形成一条3-5CM的对光伏板纵向的冷/热风带，所述风刀喷嘴距组件表面的距离小于50mm，高压冷/热气体喷射装置的冷/热风由软管连接跟踪车辆的冷/热气体源通入风刀方向朝倾斜安装的光伏板的表面≤15°向下。

所述滚轮总成排其中至少有一条是用螺栓固定于机架1，对不同长度的光伏板10，可松开该螺栓调整两边滚轮总成排的滚动面落在光伏板10框架上的左右位置再拧紧。

所述清洁洁具中的梳状刮板，是在机架1横向至少有一边安装1与光伏板10等长的梳状刮板2，所述梳状刮板上端部至少由两分开固定的直线轴承2002，该两直线轴承的另一端刚性固定于机架1，梳状刮板2依靠其自重使其下端刮齿与组件表面接触，所述梳状刮板至少刚性固定两个分开的两端装有滑轮或制成弧形或斜面的长度大于20mm的滑动抬高块2001与刮齿同样与光伏板10表面接触，梳状刮板向前刮的过程中遇到光伏板边框因滑动抬高块的作用而自动抬高顺利越过边框。

所述清洁洁具中的刷条串是由一闭合链条环2005安装了与其垂直的若干长度为M间距为N的尘灰刷条2003而成刷条串；所述清洁洁具中的刮条串是有一闭合链条环2005安装了与其垂直或接近垂直的若干长度为M间距为N的尘灰刮条2004，为不产生漏清洁的死角，做到清洁全覆盖，所述M、N必须要用公式：S1≤S2×M/N验证。

所述刷条串、刮条串其纵向动作机构包括：2各装有两链轮3001和装有至少两个分开的包括轴承的轴承座4005和两分开的链轮3001其长度为300mm-600mm的链轮轴4001、4002，该两链轮轴相互平行依靠所述轴承座4005分别固定于机架1两端的轴承座基板1005上，两轴的各自的两链轮3001径向对应张紧所述刷条和刮条两串链条环(2005)，在链轮轴4002装有驱动轮3008通过传动带由安装于机架8的一减速电机7带动；在所述刷条串和刮条串两端至少有一端端部设有固定于机架的清尘刷6，其刷毛对尘灰刷条2003和尘灰刮条2004交叉接触，可随时清刷刷条和刮条上的尘灰而不至二次污染。

在所述刷条串、刮条串在其横向向前移动时，链轮不可能将链条环永远保持张紧，为此在所述刷条串、刮条串后边分别设有相同的长条状阻拖后挡体5，它是一接近光伏板10长度的轻质挡体，一边固定在链轮轴的轴承座的座基板1005，另一面顶住所述刷条串。

较佳的，所述刷条串的刷条至少设有柔软毛刷条、粗硬尼龙丝刷条两种互换。

进一步，所述刷条串的刷条在正常周期性清洁维护情况下可以是柔软毛刷条，在有积雪的情况下可以采用粗硬尼龙丝刷条。

较佳的，所述刷条串的刷条做成两种，一种是由柔软的动物毛或直径较细的杜邦丝种植于基板条而成；另一种是用较粗硬的尼龙丝种植于基板而成。前者作为日常清洁维护使用，后者作为除雪使用。

所述尘灰刮条2004从下到上顺次排列橡胶刮条9001、夹持卡座9002、压条9003、过坎保护槽条9004、链条弯板9005，橡胶刮条9001对着夹持卡座9020的卡槽插入，链条弯板9005两耳瓣与一节传动链条链接，过坎保护槽条9004左右前后均设成接近45度的倾角，保护橡胶刮条顺利越过光伏板5的边框和压块。橡胶刮条9001截面腰部瘦小，其下部设成三角形3刮尖，平移刮尘确保两刮尖接触光伏板表面。

装置的实地应用根据光伏阵列所处水源和污染程度按下列4种情况，而变 更装置的设置：

对无滴水地区的周期性正常清洁维护装置的设置是：①在前梳状破碎刮撬动破碎干固的鸟粪②其后由上向下柔软毛刷干刷，清除85％的尘灰③再其后由上向下尘灰刮条串干刮，刮除剩余的尘灰，这里的刮条与光伏板表面接触的材质为软牛皮或聚四氟乙烯，或尘灰刮条停用，启用高压喷气管对被尘灰刷条刷留的余尘由高压喷气管的风刀顺向强力向下吹尘至地；

对有水不管充足与否地区的周期性正常清洁维护装置的设置是：①②同上述，③其后由喷雾联通管接通供水设施喷雾潮湿光伏板表面，较佳的是用自配的玻璃水喷雾；④尘灰刮条串的尘灰刮条(2004)换用全橡胶刮条，由上向下刮去潮湿污积；

对久未清洁已产生老垢的光伏板清洁装置的设置是：①、②同上述；③喷雾潮湿光伏板，用水为自配的玻璃水，或用稀释后的清洁剂；④尘灰刮条串的尘灰刮2004换用全橡胶刮条，由上向下刮条串清刮，刮去潮湿污积；

对清除积雪，前进速度减慢，装置的设置是：①梳状刮板不变在前划破撬动积雪层②刮条串换用粗硬尼龙丝毛刷条串，由上向下刷除积雪③喷雾联通管换成热风管，其热风刀吹化剩余冰雪；④由上向下刮条串清刮，这里的刮板为橡胶刮板，刮去潮湿污积。

本发明带来的有益效果是：解决了无论有水还是缺水地区光伏发电站，无论是倾斜还是水平安装的光伏板，无论是地面还是屋顶光伏板，无论是平原还是丘陵的光伏发电站的太阳能电池板的清洁，既能实现周期性的日常清洁维护驱除尘灰和鸟粪，也能实现久未清洁满是老垢状况的清洁，还能在遇有积雪情况时除雪的方法。由于方法的4步踌是连续无间断，清洁功效高，可按使用不同环境、不同形式的光伏发电站系列化多型号而全覆盖，对大型地面发电站只要配一跟踪车辆，一个人操作，就可以轻易解决5MW光伏发电站的清洁工作，清洁效率是人工清洗的30-40倍，每小时清洗1500-2000平米，可大大节省太阳能电池板清洁成维护本。

附图说明

图1-装置的一种实施例示出的悬挂在倾斜光伏阵列组件上向下刷刮尘灰的示意图；

图2-装置的一种实施例示出的在水平光伏组件上横向滑行同时将尘灰刷至光伏板边框外的示意图；

图3-装置的一种实施例突出示出了装置正面的梳状刮板示意图；

图4-装置的一种实施例示出了装置的第一实施例的昂视图；

图5-图4的A-A向旋转90°剖视图，示出了减速电机、链轮、刷条串、滚轮排、限位轮排、清尘刷在装置上的位置示意图，图中刮条串未画出；

图6-图4的B-B向旋转90°剖视图，示出了如图5未画出的刮条串的示意图；

图7-装置的一种实施例示出的尘灰刮条从截面看的结构图；

图8-装置的一种实施例的尘灰刮条侧视图；

图9-示出了装置的第二实施例的昂视图；

图10-图9的侧视图，突显示了链轮轴、链轮、刷条、刮条的相对位置，图中隐去了滚轮排总成；

图11-图9的A-A剖视图，突显示了滚轮排、限位轮排、引导轮的位置，未画出阻拖后挡体；

图12-图9的A-A剖视图，突显示了阻拖后挡体，隐去了远端滚轮排总成及其部件。

图中符号说明

1、机架； 1001、滚轮排； 1002、限位轮排；

1003、引导轮； 1005滚轮排安装板； 1006、轴承座基板

2、梳状破碎刮； 2001、抬高块； 2002、直线轴承；

2003、尘灰刷条； 2004、尘灰刮条； 2005、链条环；

3001、链轮； 3008、驱动轮 4001、右链轮轴；

4002、左链轮轴； 4005、轴承座； 5、阻拖后挡体

6、清尘刷； 7、减速电机； 8、喷雾输液管；

901、夹持卡座； 902、橡胶刮条； 9001、耳瓣；

9002、护板； 9003；栓枢； 9004、上刮尖；

9005、下刮尖； 10、光伏板； 9001、橡胶刮条；

9002夹持卡座； 9003、压条； 9003、过坎保护槽条

9005、链条弯板。

具体实施方式

本说明书公开的所以特征或所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特征、过程以外，均可以以任何方式组合。

下面就实施例根据附图作进一步详细说明：

为了易于说明，这里使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”术语是指附图图面中示出的一个部件或特征相对于另一个部件或特征的关系，除了图中示出的之外，“纵向”、“横向”术语是指太阳能电池板拼接成的长条阵列的长排向为横向，跨度里的为纵向。

一种利用多种清洁洁具和喷雾潮湿清洁光伏阵列的太阳能电池板清洁方法，清洁步骤是：

(1)横向划碎粘固如鸟粪污物——所用洁具为与光伏板高度等长的梳状破碎刮，贴紧光伏板表面顺着光伏阵列以S1的速度横刮而划碎粘固如鸟粪等污物，对不是太厚的积雪也可起到撬动破碎作用；

(2)纵向刷尘至边框外——所用洁具为由若干长度为M的尘灰刷条2003按N为间距链成的刷条串，在光伏板表面由一边向另一边纵向将尘灰刷至边框外，同时以纵向速度为假设为S2、横向速度为假设S1同时作两维移动清刷；

(3)潮湿光伏板，用水雾化，气温低于零度，用玻璃水，对光伏板表面喷雾为下一步骤胶刮作准备；

(4)纵向清刮残留余尘至边框外，所有洁具为由若干长度为M的尘灰刮条 2004按N为间距链成的刮条串，在光伏板表面由一边向另一边清刮残留余尘至边外，同时以纵向速度为S2、横向速度为S1的两维动作清刮。

为不产生漏清洁的死角，做到清洁全覆盖，则应满足下式：

所述梳状刮板横向前进速度：

——S1≤S2×M/N式中：S2-所述刷条串、刮条串的纵向刷刮行走速度.

M-所述尘灰刷条、尘灰刮条长度.

N-所述刷条串的尘灰刷条2003的间距和刮条串的尘灰刮条2004的间距。

根据方法设计的依靠外力或自带行走机构的太阳能电池板清洁装置，悬挂在倾斜光伏阵列光伏板上向下刷刮尘灰的状况如图1，在水平光伏组件上横向滑行同时将尘灰刷至光伏板边框外的状况如图2。

一种实施例如图4，包括：

1机架1，该至少由三条两端超出光伏板10长为100-150mm的长杆和长度为300mm-800mm的端杆刚性紧固而成“曰”字形框架，该机架至少装有两条滚轮排总成，所述滚轮排总成由置于端部的引导轮1003、滚动面贴于光伏板10边框的间距150-200mm(供刷刮条串通道)的2滚轮排1001、至少1设于滚轮排1001外侧的其滚动面贴于光伏阵列光伏板边框外侧面的限位轮排1002安装于一与机架1所述端杆等长的座基板1005而组成，固定于机架1，使机架只能在光伏阵列上横行滑动，而纵向位置受限不至于滑落光伏阵列；

清洁洁具包括至少1横向梳状刮板、1纵向刷条串、1纵向刮条串、1喷雾装置或高压冷/热气体喷射装置；

包括刷条串、刮条串纵向动作机构及其阻拖后挡体5；

还包括1喷雾装置，所述喷雾装置是1喷雾输液管(8)由若干喷雾头按均匀间距一线安装于与光伏组件等长的管子而形成一条窄喷雾带，设置在刷条串和刮条串之间，距光伏板表面大于100mm固定于机架1，由软管连接手提水源管或跟随车辆上水箱的增压泵；在所述的喷雾输液管(8)的位置可以更换设 有按均匀间距一线安装的若干风刀喷嘴的高压冷/热气体喷射装置，形成一条3-5CM的对光伏板纵向的冷/热风带，所述风刀喷嘴距组件表面的距离小于50mm，高压冷/热气体喷射装置的冷/热风由软管连接跟踪车辆的冷/热气体源通入，风刀喷射方向如是倾斜安装的光伏板则与光伏板表面≤15°向下。

所述滚轮总成排其中至少有一条是用螺栓固定于机架1，如图4，对不同长度的光伏板10，可松开该螺栓调整两边滚轮总成排的滚动面落在光伏板10框架上的左右位置再拧紧。

所述清洁洁具中的梳状破碎刮2，是在机架1如图4中的上边设有与光伏板10等长的梳状刮板2，如图3、4中，所述梳状刮板上端部至少由两分开固定的直线轴承2002，该两直线轴承的另一端刚性固定于机架1，梳状刮板2依靠其自重使其下端刮齿与组件表面接触，所述梳状刮板至少刚性固定两个分开的两端装有滑轮或制成弧形或斜面的长度大于20mm的滑动抬高块2001与刮齿同样与光伏板10表面接触，梳状刮板向前刮的过程中遇到光伏板边框因滑动抬高块的作用而自动抬高顺利越过边框。

所述清洁洁具中的刷条串如图5，是由一闭合链条环2005安装了与其垂直的若干长度为M间距为N的尘灰刷条2003而成刷条串；所述清洁洁具中的刮条串如图6，是有一闭合链条环2005安装了与其垂直或接近垂直的若干长度为M间距为N的橡胶刮条2004，为不产生漏清洁的死角，做到清洁全覆盖，所述M、N必须要用公式：S1≤S2×M/N验证。

所述刷条串、刮条串其纵向动作机构包括：如图5、6、10中，两各装有两链轮3001和装有至少两个分开的包括轴承的轴承座4005和两分开的链轮3001其长度为300mm-600mm的左右链轮轴4001、4002，该两链轮轴相互平行依靠所述轴承座4005分别固定于机架1两端的滚轮排安装板1005上，两轴的各自的两链轮3001径向对应张紧所述刷条和刮条两串链条环2005，在链轮轴4002装有传动轮3008通过传动带由安装于机架8的一减速电机7带动；在所述刷条串和刮条串两端至少有一端端部设有固定于机架的清尘刷6，见图5、6，其 刷毛对尘灰刷条2003和尘灰刮条2004交叉接触，可随时清刷刷条和刮条上的尘灰而不至二次污染。

在所述刷条串、刮条串在其横向向前移动时，链轮不可能将链条环永远保持张紧，为此在所述刷条串、刮条串后边分别设有相同的长条状阻拖后挡体5，如图12，它是一接近光伏板10长度的轻质挡体，一边固定在链轮轴的轴承座的座基板1006，另一面顶住所述刷条串，对刮条串也可采取同样措施。

在所述的喷雾输液管(8)的位置可以更换设有按均匀间距一线安装的若干风刀喷嘴的高压冷/热风管，形成一条3-5CM的对光伏板纵向的冷/热风带，所述风刀喷嘴距组件表面的距离小于50mm，冷/热风管的冷/热风由软管连接跟踪车辆的冷/热风源通入。对绝对没水地区启用高压冷风风刀，遇需要除雪启用高压热风，将冰冻残余让热风管热风溶解，风刀方向朝倾斜安装的光伏板的表面≤15°向下。风刀方向朝倾斜安装的光伏板的表面≤15°向下。搞压冷/热气体由跟踪车辆产生。

所述尘灰刮条2004如图7、8，从下到上顺次排列橡胶刮条9001、夹持卡座9002、压条9003、过坎保护槽条9004、链条弯板9005，橡胶刮条9001对着夹持卡座9020的卡槽插入，链条弯板9005两耳瓣与一节传动链条链接，过坎保护槽条9004左右前后均设成接近45度的倾角，保护橡胶刮条顺利越过光伏板的边框和压块。橡胶刮条9001截面腰部瘦小，其下部设成三角形刮尖，平移刮尘确保两刮尖接触光伏板表面。

本发明装置的第二实施例如图9，机架为4竖档，梳状破碎刮和刷条串两边对称设置，这样可以前进后退工作，不必调头。

本发明装置在实地应用是根据光伏阵列所处水源和污染程度按下列4种情况，而变更装置的设置：

对无滴水地区的周期性正常清洁维护装置的设置是：①在前梳状刮板撬动干固的鸟粪②其后由上向下柔软毛刷干刷，清除85％的尘灰③再其后由上向下刮条串干刮，刮除剩余的尘灰，这里的刮条与光伏板表面接触的材质为软 牛皮或聚四氟乙烯，或尘灰刮条停用，或启用高压喷气管对被尘灰刷条刷留的余尘由高压喷气管的风刀顺向强力向下吹尘至地；

对有水不管充足与否地区的周期性正常清洁维护装置的设置是：①②同上述，③其后由喷雾联通管接通供水设施喷雾潮湿光伏板表面，较佳的是用自配的玻璃水喷雾；④尘灰刮条串的橡胶刮条(2004)换用全橡胶刮条，由上向下刮去潮湿污积；

对久未清洁已产生老垢的光伏板清洁装置的设置是：①、②同上述；③喷雾潮湿光伏板，用水为自配的玻璃水，或用稀释后的清洁剂；④尘灰刮条串的橡胶刮条(2004)换用全橡胶刮条，由上向下刮条串清刮，刮去潮湿污积；

对清除积雪，前进速度减慢，装置的设置是：①梳状刮板不变在前划破撬动积雪层②刮条串换用粗硬尼龙丝毛刷条串，由上向下刷除积雪③喷雾联通管换成热风管，其热风刀吹化剩余冰雪；④由上向下刮条串清刮，这里的刮板为橡胶刮板，刮去潮湿污积。

本发明的方法并不局限于前述的具体实施方式，业内技术人员受本发明揭示清洁方法启发可扩展到任何在本说明书中披露实施例之外的任何新的组合，只要沾本发明方法特征，均属本发明保护范围。