一种大型光伏电站电池板干式清洗系统的制作方法

本实用新型涉及太阳能光伏发电技术领域，是一种大型光伏电站电池板干式清洗系统。

背景技术：

在光伏发电系统中，如何提高并维持太阳能光伏电池板光电转换效率成为光伏产业主要攻关方向，而维持光电转换效率则是光伏电站运行维护中重点工作，除了与光伏电池板本身材料的可靠性和耐用性相关外，对光电转换效率影响更大的则是日积月累的灰尘覆盖，即为光伏电池板的灰尘效应，一般可描述为源自空气携载的固态微米量级灰尘颗粒物覆盖光伏组件表面，降低光伏组件光通量，进而导致光伏组件电能输出量降低。一方面，大型地面光伏电站光伏电池板表面积灰可导致光电转换效率相对降低 10%~25%，当灰尘密度从0增至22 g/m²时，光电转换效率的降低值可从零升至26%，积灰给光伏电站带来了巨大的经济损失；另一方面，积灰若不能够及时清理，会导致光伏电池板局部腐蚀、绝缘性降低和热斑效应等问题，还会影响到蓄电池的电量，电量不足会导致充电次数增加，从而减少其使用寿命。由此可见，光伏电池板积灰不仅影响到光伏电站的经济性，还危害到安全运行。

为维持光电转换效率，需对光伏电池板表面积灰进行及时清洗，目前可简要概括为三种形式：（1）自然清洗法，即通过自然降雨或降雪、风力等来清洁附着在光伏电池板表面的灰尘，但此方法只适用于雨季；（2）人工清洗法，通过人工拿着高压水枪对太阳能电也板进行冲洗，优点是效果明显，缺点是浪费水和需要大量的人力，并且可能会发生“热斑效应”；（3）机械清洗法，采用绿化喷淋的方法进行清洗，此种方法解决了以上两种方法的工作效率低的问题，但是，这种方法的一次投资比较高。

技术实现要素：

本实用新型的目的是，针对大型光伏电站电池板积灰导致光电转换效率下降，运维经济性降低，并危害到光伏电池板使用寿命等难题，提出一种大型光伏电站电池板干式清洗系统，其特点是，以压缩空气为清洗介质和动力源，清洗喷头包括压缩空气喷嘴和吸灰口，喷嘴出口压缩空气吹起吸附在光伏电池板上积灰，通过吸灰口吸收并收集，避免对相邻光伏电池板造成二次污染；清洗喷头安装在线测距与液压调整装置，实时监测并调整清洗喷头与光伏电池板距离，避免划伤或挤压电池板；针对吸附力强的灰垢，采用气动马达带动特殊材质的滚刷，实施滚动摩擦清洗并且不损伤光伏板表面；基于光伏电池板的运行状态和天气工况，可实施积灰清洗和积雪清洗等多种运行模式。

实现本实用新型目的所采用的技术方案是：一种大型光伏电站电池板干式清洗系统，其特征在于：它包括空气压缩机的压缩空气出口与高压储气罐的进气口连接，高压储气罐的第一出气口通过第一节流阀与三通管接连通，三通管接分别与气动马达的进气口、高压气体安全阀连通，气动马达与转轴固连，转轴置在干式组合清洗喷头固定的轴瓦内，转轴下嵌有耐摩布匹；高压储气罐的第二出气口通过第二节流阀与干式组合清洗喷头的高压吹扫空气接口连通；高压储气罐第三出气口通过第三节流阀与气体引射器的高压引射流体入口连通，气体引射器的低压流体入口与干式组合清洗喷头的负压吸附空气接口连通，气体引射器的出气口与除尘器进气口连通，除尘器出灰口与集灰器连通；干式组合清洗喷头的侧面固连有距离检测器，距离检测器输出端与单片机控制板输入端电连接，单片机控制板输出端与电磁换向阀输入端电连接，电磁换向阀置在液压机械臂的底座上，液压机械臂的臂体与干式组合清洗喷头连接。

所述的干式组合清洗喷头的结构是，包括：高压吹扫空气接口与高压吹扫空气输入管连通，高压吹扫空气输入管与高压空气联箱进气口连通，高压空气联箱出气口与吹扫喷嘴连通，吹扫喷嘴两侧置有吸附口，吸附口与负压空气腔连通，负压空气腔的出气口与负压吸附空气接口连通。

所述的吹扫喷嘴的内径为矩形，长度为3～3.2m，宽度为2～5 mm，吹扫喷嘴的吹扫绝对压力为0.4～0.8 MPa，吸附口的绝对压力为60～80 kPa。

所述的干式组合清洗喷头底端至光伏电池板面的间距为8～12 cm。

本实用新型的大型光伏电站电池板干式清洗系统的优点体现在：

1）以压缩空气为清洗介质，采用旋转布匹摩擦、压缩空气吹扫、负压空气吸附多功能的组合式清洗装置，可首先采用旋转布匹对光伏电池板表面大颗粒或强吸附灰垢等附着物进行摩擦清洗，使得大颗粒灰垢分裂、强吸附积灰分离出来，采用压缩空气吹扫，无论大小的灰尘颗粒形成扬尘，通过负压吸附过程回收，并经过除尘器来收集积灰，其技术效果如下：①清洗过程无需其它清洗介质，干式清洗系统以空气为清洗介质，不受地理位置与水源的限制；②运行方式可优化组合，对于硬度大的顽垢，如鸟粪、泥水混合物等，吸附力强的灰垢，如长时间聚集的扬尘等，可先采用旋转布匹摩擦清洗，视光伏电池板表面灰垢颗粒粉碎情况，灰垢颗粒小仅采用负压吸附灰垢颗粒，灰垢颗粒大采用压缩空气吹扫后再吸附灰垢颗粒；对于表面浮灰，可直接采用干式组合清洗喷头吹扫和吸附过程完成清洗；③吹扫和吸附联合运行，根据颗粒物大小及吸附效果，通过第二节流阀调节干式组合清洗喷头的吹扫喷嘴出口空气压力，实现吸附口有效回收灰垢、扬尘等，可避免对相邻光伏电池板造成二次污染；④清洗对象多元化，既可以用多功能的组合式清洗装置清洗灰垢等光伏电池板表面附着物，也可以采用单一的干式组合清洗喷头的压缩空气吹扫积雪、冰雹等，维持光伏电池板的安全运行。

2）转轴、气动马达、高压气体安全阀和第一节流阀组成的旋转布匹摩擦清洗的动力源及保护、调节装置，首先，利用充足的压缩空气为转轴旋转动力源，气动马达利用空气压力差为动力，结构简单，维护量小，避免使用结构复杂、维护量大的电动机，降低恶劣的灰尘条件下设备的故障率；其次，耐摩布匹嵌在转轴下，通过转轴的旋转离心力旋转摩擦清洗光伏电池板面硬度大的顽垢、吸附力强的灰垢等，与光伏电池板面之间软接触，实现光伏电池板面弹性清洗，确保了优良的清洗效果，同时不损害光伏电池板面；再次，高压气体安全阀对旋转设备保护效果好，当转轴或轴瓦等出现故障时，转轴扭矩增大，气动马达排气压力基本维持稳定，抬高了气动马达进气压力，转轴扭矩越大则气动马达进气压力也随之提高，当超出设计工作压力时高压气体安全阀打开泄气，避免转轴或轴瓦进一步损坏，也保护了光伏电池板安全运行；最后，通过第一节流阀可调整气动马达进气口空气流量和压力，可实现转轴转速和轴功率的调节，进而可针对不同的清洗工况来调节旋转布匹转速和转轴轴功率，达到旋转布匹摩擦清洗优化运行的目标。通过转轴、气动马达、高压气体安全阀和第一节流阀的组合应用，虽然转轴与气动马达为刚性传动，高压气体安全阀却实现了转轴过载保护，第一节流阀实现了转速和轴功率调节，既实现转轴与气动马达的可靠、高效传动，转轴及轴瓦的自我保护，又可实现旋转布匹转速调节。

3）采用气体引射器产生负压真空来吸附光伏电池板表面吹扫产生的扬尘，采用压缩空气为高压引射流体，首先，气体引射器的动力源，即高压引射流体与吹扫喷嘴的压缩空气、气动马达动力气源采用同样工作流体介质，灰垢等附着物的吹扫、吸附、摩擦清洗等过程仅需要一套压缩空气装置即可提供所用介质和动力源，实现压缩空气的多用途，简化系统结构；其次，气体引射器代替电动机等产生负压真空，其无转动、运动部件，以结构变化来实现真空环境，在扬尘、风沙大的恶劣作业环境下，气体引射器可靠性和耐用性更好；最后，气体引射器与第三节流阀组合，通过第三节流阀调节进入气体引射器高压引射流体入口的气体流量和压力，可实现对低压流体入口空气压力的调节，进而实现对吸附口绝对压力的调节。

附图说明

图1为一种大型光伏电站电池板干式清洗系统结构示意图。

图2为图1中干式组合清洗喷头11结构剖视示意图。

图中：1空气压缩机，2高压储气罐，3高压气体安全阀，4三通管接，5气动马达，6转轴，7光伏电池板，8轴瓦，9耐摩布匹，10距离检测器，11干式组合清洗喷头，12负压吸附空气接口，13高压吹扫空气接口，14气体引射器，15高压引射流体入口，16低压流体入口，17除尘器，18集灰器，19液压机械臂，20单片机控制板，21电磁换向阀，22光伏电池板支架，23高压吹扫空气输入管，24负压空气腔的出气口，25高压空气联箱，26负压空气腔，27吹扫喷嘴，28吸附口，31第一节流阀，32第二节流阀，33第三节流阀。

具体实施方式

下面利用附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

参照图1，本实用新型的一种大型光伏电站电池板干式清洗系统，包括空气压缩机1的压缩空气出口与高压储气罐2的进气口连接，高压储气罐2的第一出气口通过第一节流阀31与三通管接4连通，三通管接4分别与气动马达5的进气口、高压气体安全阀3连通，气动马达5与转轴6固连，转轴6置在干式组合清洗喷头11固定的轴瓦8内，转轴6下嵌有耐摩布匹9；高压储气罐2的第二出气口通过第二节流阀32与干式组合清洗喷头11的高压吹扫空气接口13连通；高压储气罐2第三出气口通过第三节流阀33与气体引射器14的高压引射流体入口15连通，气体引射器14的低压流体入口16与干式组合清洗喷头11的负压吸附空气接口12连通，气体引射器14的出气口与除尘器17进气口连通，除尘器17出灰口与集灰器18连通；干式组合清洗喷头11的侧面固连有距离检测器10，距离检测器10输出端与单片机控制板20输入端电连接，单片机控制板20输出端与电磁换向阀21输入端电连接，电磁换向阀21置在液压机械臂19的底座上，液压机械臂19的臂体与干式组合清洗喷头11连接。所述的转轴6的转速为1200～2000转/分钟。

参照图2，所述的干式组合清洗喷头11的结构是，包括：高压吹扫空气接口13与高压吹扫空气输入管23连通，高压吹扫空气输入管23与高压空气联箱25进气口连通，高压空气联箱25出气体口与吹扫喷嘴27连通，吹扫喷嘴27两侧置有吸附口28，吸附口28与负压空气腔26连通，负压空气腔的出气口24与负压吸附空气接口12连通。所述的吹扫喷嘴27的内径为矩形，长度为3～3.2m，宽度为2～5 mm，吹扫喷嘴27的吹扫绝对压力为0.4～0.8 MPa，吸附口28的绝对压力为60～80 kPa。所述的干式组合清洗喷头11底端至光伏电池板面7的间距为8～12 cm。

本实用新型的一种大型光伏电站电池板干式清洗系统的具体控制过程为：预先设置干式组合清洗喷头11安全与经济运行间距的限定值和中间值，通过距离检测器10实时检测干式组合清洗喷头11底部至光伏电池板面7的间距，将检测结果送入单片机控制板20进行实时比较计算，当间距检测值小于限定值下限时，单片机控制板20向电磁换向阀21发送液压机械臂19收缩指令，间距检测值增大到间距设置的中间值时，单片机控制板20向电磁换向阀21发送液压机械臂19停止指令，干式组合清洗喷头11维持当前工况运行；当间距检测值大于限定值上限时，单片机控制板20向电磁换向阀21发送液压机械臂19伸展指令，间距检测值减小到设置的中间值时，单片机控制板20向电磁换向阀21发送液压机械臂19停止指令，干式组合清洗喷头11维持当前状态运行。

本实用新型的一种大型光伏电站电池板干式清洗系统，以压缩空气为清洗介质，根据光伏电池板附着物（包括长期积聚的硬灰垢、浮灰、鸟粪、积雪等）的差异，可选择性采用组合式清洗装置的旋转布匹摩擦清洗、压缩空气吹扫、负压空气吸附等功能，如此可克服的缺点如下：

1）清洗介质为压缩空气，无需添加水、清洁剂等介质，仅需空气压缩机等压缩装即可实现空气压缩、清洗装置利用再排放，可称之为“取之不尽、用之不竭”，干式清洗系统的应用不受地理位置和水资源的限制，特别适用于我国西北、华北、东北等地风沙大、扬尘多等缺水、少水地区的大型光伏电站电池板清洗；

2）清洗功能多元化，针对不同的光伏电池板附着物可采用不用组合的清洗方式：对于长期积聚的硬质灰垢、鸟粪、泥水混合物等顽垢，按照干式清洗系统行进顺序，先旋转布匹摩擦清洗，将顽垢粉碎、分离成为细小颗粒物，再通过吹扫喷嘴冲洗形成扬尘，通过吸附口吸收送入集灰器收集；对于浮灰则直接吹扫再吸附回收；对于积雪则直接用吹扫喷嘴冲刷，如此采用吹扫细小颗粒物与吸附扬尘相结合，既可有效避免扬起的灰尘对相邻光伏电池板的二次污染，同时在不耗水的基础上，实现光伏电池板表面多种附着物全方位的完全、快速清洗。

本实用新型的一种大型光伏电站电池板干式清洗系统，采用转轴、气动马达、高压气体安全阀和第一节流阀组成旋转布匹摩擦清洗的动力和保护、调节装置。干式清洗系统压缩空气充足，气动马达利用空气压力差为动力源，结构简单，易于维护，可有效降低灰尘条件下旋转设备的故障率，其排放物为空气，对环境大气无任何污染；气动马达的轴与转轴直接连接，实施机械传动，传动稳定、可靠，同时气动马达进气口通过三通与高压气体安全阀连通，当气动马达、转轴及其旋转的耐磨布匹出现故障时，气动马达进气压力被抬高进而抬高了高压气体安全阀的压力，此时高压气体安全阀打开并泄压可有效保护气动马达和转轴的安全运行，避免损伤转动机械、也可避免损坏光伏电池板；耐摩布匹通过转轴的旋转离心力旋转摩擦清洗光伏电池板面的附着物，其与光伏电池板面之间是软接触，可实现旋转半径可随着转轴与光伏电池板之间的距离自动调整，完成光伏电池板面弹性清洗，既可确保良好的清洗效果，又不会刮蹭光伏电池板面；针对不同的类型的光伏板表面附着物，第一节流阀通过调节进入气动马达进气口空气的流量和压力，调整气动马达转速和轴功率，进而调整转轴和旋转布匹的转速，实现旋转布匹摩擦清洗过程的优化和调节。

本实用新型的一种大型光伏电站电池板干式清洗系统，采用气体引射器产生负压真空。气体引射器以高压空气为动力源，根据自身结构尺寸的改变产生负压真空，整个器件无转动、运动部件，在扬尘、风沙大的恶劣作业环境下，气体引射器比电动机等动力设备可靠性和耐用性更好，同时气体引射器实现了压缩空气的多用途化。

本实用新型所用元件、器件均为市售产品，容易实施。

本实用新型的具体实施方式已对本实用新型的内容作出了说明，但不局限本具体实施方式，本领域技术人员根据本实用新型的启示所做的任何显而易见的改动，都属于本实用新型权利保护的范围。