一种空气压力能助力的太阳能清洁系统及跟踪器的制作方法与工艺

本发明涉及光伏光热设备技术领域，特别是一种空气压力能助力的太阳能清洁系统及跟踪器。具体涉及一种利用高压空气驱动跟踪器连续跟踪太阳光线和利用高压空气清洁聚光器的跟踪与清洁设备一体机。

背景技术：
跟踪器是太阳能发电系统中的重要部件，是提高太阳能利用率的主要组成部分；聚光器的定期清洗能够大幅度提高聚光器的利用效率，所以跟踪器和清洗系统直接影响整个太阳能电厂的效率。目前市场还没有成型的跟踪器与清洗系统一体机，主要产品是将跟踪器和清洗系统单独加工制作。现有跟踪器与本发明相近的有《一种太阳能跟踪器》其专利号：CN201520607519.6，清洗系统与本发明相近的有杨景发、邱鹏飞、李冰等人发表的《太阳能电池板跟踪与除尘装置的设计》，该论文发表于机械设计与制造2013年9月第9期。以上产品存在以下缺点:1.跟踪器按照光线在空气中直线传播而设计，但实际光线在空气中为折线传播，上述产品没有充分考虑实际工况；2.控制器应用在野外，风沙大，条件恶劣，透光材料长时间应用，被灰尘遮挡，灵敏度降低；3.系统介质为液压油，长时间野外使用容易变质，影响整个系统的精确性，同时液压油泄露污染环境；3.沙漠地带水资源缺乏，同时冬天容易结冰，应用受时间、地域和温度制约性大;4.清洗系统工作时，由于水分子质量大，使聚光器所受冲击力大，容易造成破坏；同时水中含酸性物质较多，对聚光器腐蚀大，因此清洁用水需要特殊处理，增大了成本。基于上述问题研发了一种空气压力能助力的太阳能清洁系统及跟踪器，克服了上述困难，将跟踪器和清洗系统融为一体，以高压空气为动力，满足工作需要的同时保护了环境，节约了资源。

技术实现要素：
本发明解决所述太阳能收集系统包括蓄电池、太阳能电池现有技术的不足提供一种控制灵敏精准、工作持久稳定、自动清洁的空气压力能助力的太阳能清洁系统及跟踪器。本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种空气压力能助力的太阳能清洁系统及跟踪器，包括太阳能收集系统、空气助力系统和换向控制系统；板和聚光器，太阳能电池板产生的电能存储在蓄电池，供换向控制系统使用，聚光器聚集的热能用于发电并网；所述空气助力系统包括风力机、变速齿轮箱、进气过滤口、进气单向阀、出气单向阀、活塞空压机和储气罐；所述换向控制系统包括三位四通电磁换向阀、调速阀、调节气缸、行程开关、程序控制开关和光敏开关；风力机和变速齿轮箱的输入轴连接，变速齿轮箱的输出轴和活塞空压机的活塞联接，活塞空压机的进气口管路设有进气过滤口和进气单向阀，活塞空压机的出气口管路通过出气单向阀与储气罐气路连通；储气罐与三位四通电磁换向阀气路连通，三位四通电磁换向阀分别与两组调速阀气路连通，两组调速阀分别与调节气缸的缸体气路连通，调节气缸的活塞与聚光器连接调节角度；三位四通电磁换向阀通过行程开关、程序控制开关和光敏开关与蓄电池电路连接。还包括清洁系统，所述清洁系统包括两位两通电磁换向阀和除尘喷嘴板，除尘喷嘴板通过两位两通电磁换向阀与储气罐气路连接，两位两通电磁换向阀通过定时开关与蓄电池电路连接，除尘喷嘴板与聚光器贴合，除尘喷嘴板上设有多组喷嘴。所述聚光器与调节气缸的活塞连接，调节气缸的活塞推动聚光器旋转调节角度，行程开关由触点发生按钮和触点接受按钮组成，行程开关的触点发生按钮安装在聚光器侧部，行程开关的触点接受按钮安装在固定架上。所述光敏开关包括光敏电阻、分隔板、自净贴膜、遮光板和壳体，所述壳体为半封闭式上侧面设有开口，壳体内设置分隔板，分隔板将壳体内部空间分隔开，每个分隔内设有光敏电阻，壳体上侧面设置自净贴膜和遮光板，分隔板和遮光板连接。所述自净贴膜的材质为乙烯-四氟乙烯共聚物ETFE膜材料，分隔板、遮光板和壳体材质为铝。所述程序控制开关为西门子S7-300系列PLC控制开关。所述储气罐采用水泥制成密闭容器，压力等级为M等级，压力范围在1.6MPa≤p＜10.0Mpa，储气罐上顶面距地面大于30CM。所述储气罐选用425标号的水泥制作，储气罐（7）壁厚10cm,水灰比控制在0.65～0.55。本发明的有益效果为：1、在光敏开关15上增加了遮光板22，并利用光线在空气中的折线传播特性，放大四个方位上的电位差，提高灵敏度；壳体23上侧面上设置自净贴膜21，分隔板20的立端设有遮光板22，自净贴膜21的材质为乙烯-四氟乙烯共聚物ETFE膜材料，该膜材料为透光自净材料，受外界环境污染小，能长时间保持干净，透光性好；2、自净贴膜21和遮光板22的使用可长时间避免灰尘影响精度，大幅提高使用寿命，相对位置的光敏电阻19接受太阳光线的面积差增大，提高了光敏开关15的灵敏度，进而提高跟踪精度、将精度提高了10％-30％；3、增加了高压空气清洁装置，特别适合在水资源紧缺的干旱地区使用，除尘效果显著；4、增加空气动力驱动，减少了机械传动过程中的磨损，减少了累计误差。附图说明图1为本发明的结构示意图；图2为光敏开关结构示意图；图3为设备运行程序图；图4为行程开关触点图。具体实施方式一种空气压力能助力的太阳能清洁系统及跟踪器，包括太阳能收集系统、空气助力系统和换向控制系统；所述太阳能收集系统包括蓄电池13、太阳能电池板14和聚光器24，太阳能电池板14产生的电能蓄电池13，供换向控制系统使用，聚光器24聚集的热能用于发电并网；所述空气助力系统包括风力机1、变速齿轮箱2、进气过滤口3、进气单向阀4、出气单向阀5、活塞空压机6和储气罐7；所述换向控制系统包括三位四通电磁换向阀8、调速阀9、调节气缸10、行程开关11、程序控制开关12和光敏开关15；风力机1和变速齿轮箱2的输入轴连接，变速齿轮箱2的输出轴和活塞空压机6的活塞联接，活塞空压机6的进气口管路设有进气过滤口3和进气单向阀4，活塞空压机6的出气口管路通过出气单向阀5与储气罐7气路连通；储气罐7与三位四通电磁换向阀8气路连通，三位四通电磁换向阀8分别与两组调速阀9气路连通，两组调速阀9分别与调节气缸10的缸体气路连通，调节气缸10的活塞与聚光器24连接调节角度；三位四通电磁换向阀8通过行程开关11、程序控制开关12和光敏开关15与蓄电池13电路连接。还包括清洁系统，所述清洁系统包括两位两通电磁换向阀17和除尘喷嘴板18，除尘喷嘴板18通过两位两通电磁换向阀17与储气罐7气路连接，两位两通电磁换向阀17通过定时开关16与蓄电池13电路连接，除尘喷嘴板18与聚光器24贴合，除尘喷嘴板18上设有多组喷嘴。所述聚光器24与调节气缸10的活塞连接，调节气缸10的活塞推动聚光器24旋转调节角度，行程开关11由触点发生按钮11-1和触点接受按钮11-2组成，且行程开关11的触点发生按钮11-1安装在聚光器24侧方，行程开关11的触点接受按钮11-2安装在固定架25上，聚光器24旋转120°时程开关11的触点发生按钮11-1触动触点接受按钮11-2，行程开关11闭合，聚光器24原路返回旋转120°时行程开关11打开，聚光器24回到初始位置，三位四通电磁换向阀8阀芯处于中位，停止工作。所述光敏开关15包括光敏电阻19、分隔板20、自净贴膜21、遮光板22和壳体23，所述壳体23为半封闭式上侧面设有开口，壳体23内设置分隔板20，分隔板20将壳体23内部空间分隔开，每个分隔内设有光敏电阻19，壳体23上侧面设置自净贴膜21和遮光板22，分隔板20的立端和遮光板22的下面联接。所述自净贴膜21的材质为乙烯-四氟乙烯共聚物ETFE膜材料，分隔板20、遮光板22和壳体23均为铝。所述程序控制开关12为西门子S7-300系列PLC控制开关。所述储气罐7，储气罐7采用水泥制成密闭容器，压力等级为M等级，压力范围在1.6MPa≤p＜10.0Mpa，储气罐7上顶面距地面大于30CM。所述储气罐7选用425标号的水泥制作，储气罐7壁厚10cm,水灰比控制在0.65～0.55。下面结合附图1、附图3和实施例对本发明进一步说明。一种空气压力能助力的太阳能清洁系统及跟踪器的工作状态为：风力推动风力机1转动，风力机1动力轴垂直排布，风力机1经过变速齿轮箱2变速后带动活塞空压机6转动，活塞空压机6在运行过程中，其容积腔体积往复变化，进行吸气排气。外界空气经过进气过滤口3过滤后，通过进气单向阀4到达活塞空压机6的容积腔内，然后经过活塞空压机6压缩后变成高压空气，并通过出气单向阀5到达储气罐7内，高压空气存储于储气罐7内。太阳能电池板14将产生的电能存储于蓄电池13中，光敏开关15能够接受到光线时，光敏开关15底部相对方向的光敏电阻19形成电位差，产生电流，光敏开关15相应方向的开关打开，三位四通电磁换向阀8切换到进气状态，使储气罐7内的高压空气经过三位四通电磁换向阀8和调速阀9中的一个到达气缸10，推动活塞杆外伸移动，从而带动整个聚光器跟踪太阳光；光敏开关15底部的光敏电阻19无法接受到光线时，程序控制开关12打开，三位四通电磁换向阀8也切换到进气状态，使地下储气罐7内的高压空气经过三位四通电磁换向阀8和调速阀9中的一个到达气缸10，推动活塞杆外伸移动，从而带动整个聚光器跟踪太阳光线。以甘肃河西地区为例，定时开关16设置为早晨9:30或下午2:30，定时开关16自动打开，两位两通电磁换向阀17电磁换向阀切换到工作状态，储气罐7内的高压空气通过两位两通电磁换向阀17到达除尘喷嘴板18，进行定时除尘。聚光器的跟踪角度可根据当地情况采用传统太阳高度角计算方法得出，触点发生按钮11-1设定在太阳上午初始照射聚光器24的位置，触点接受按钮11-2设定在太阳下午最终照射聚光器24的位置。太阳上午初始照射聚光器24的位置设为0°，上午初始照射聚光器24的时间约为上午9点，太阳下午最终照射聚光器24的位置设为120°，下午最终照射聚光器24的时间约为下午5点，上午9点至下午5点聚光器24绕固定架25的支点从初始照射位置旋转120°至最终照射位置，此时触动触点接受按钮11-2，行程开关11打开，蓄电池13和三位四通电磁换向阀8接通，三位四通电磁换向阀8切换到排气状态，地下储气罐7内的高压空气经过三位四通电磁换向阀8和调速阀9中的另一个到达气缸10，推动活塞杆内缩移动，存在于气缸10的高压空气通过调速阀9中的一个和三位四通电磁换向阀8排放到大气中，此时活塞杆内缩时，带动整个聚光器15返回到早上9点所在位置即0°位置，等待下一天工作。地下储气罐7内的高压空气通过管路和三位四通电磁换向阀8的一个进气口联接，另一个连接于空中，三位四通电磁换向阀8的两个出气口通过管路分别和两个调速阀9联接，两个调速阀9的出气口通过管路和气缸10的两个通气口联接。下面结合附图2和实例对本发明中的光敏开关15进一步说明。光线在空气中传播为折线传播，光线透过自净贴膜21到达光敏电阻19时，遮光板22使偏向于光线方向的光敏电阻19上接受光线面积增大，同时背向光线方向的光敏电阻19上接受光线面积减少，从而使相对方向的光敏电阻19接受光线面积差增大，灵敏度提高，跟踪精度大大提升，分隔板20将各个方向区域内的太阳光线分开，互不干扰。壳体23、分隔板20和遮光板22均采用铝质遮光材料，使光敏电阻19散热性较好，受温度影响小，长时间保持高度灵敏。不同经纬度地区采用传统计算方法提前计算出太阳高度角，调节触点发生按钮11-1和触点接受按钮11-2位置便于行程开关控制聚光器24角度收集阳光。还可根据每日太阳光照时间调节定时开关16，进而控制除尘时间。