一种应用于太阳能光伏板的自动除冰融雪系统的制作方法

1.本发明涉及融雪技术领域，尤其涉及一种应用于太阳能光伏板的自动除冰融雪系统。


背景技术：

2.针对冬季寒冷地区户外光伏板结冰，进而影响发电、因为冰层太厚带来的安全隐患等问题，需要进行除冰融雪处理。
3.传统的方式是采用滚刷等工具清扫处理，需要大量人工，成本高也难实现；也有采取机器人清扫，因行车轨道容易被冰冻结，也实现不了；而传统的人工喷洒融雪剂由于光伏板倾斜角度的问题，喷洒上去后会很快流下来，使之难以长时间停留在较厚的冰层上面，也难以实现除冰融雪的效果；同时，普通的氯盐融雪剂都是以氯化钠、氯化钙为主的产品，对光伏板的金属有较大的腐蚀作用，无法应用到光伏板领域。
4.于是，发明人有鉴于此，秉持多年该相关行业丰富的设计开发及实际制作的经验，针对现有的结构及缺失予以研究改良，提供一种应用于太阳能光伏板的自动除冰融雪系统，以期达到更具有实用价值的目的。


技术实现要素：

5.为了解决上述背景技术中提到的问题，本发明提供一种应用于太阳能光伏板的自动除冰融雪系统。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种应用于太阳能光伏板的自动除冰融雪系统，包括光伏板组件、喷淋系统和收集过滤箱，所述喷淋系统包括融雪剂罐和控制系统，喷淋系统与控制系统电性连接，所述光伏板组件的上端部设置有除冰部件，所述除冰部件的顶部为敞开式，且内部水平设置有往复丝杆，所述往复丝杆的外壁螺纹套接有活动部件，活动部件的上端设置有喷洒机构；所述光伏板组件的下端部通过雨雪收集管道与收集过滤箱连通。
7.喷淋系统还包括输出总管和输出分管，输出总管上依次设置过滤器、动力泵、压力表、止回阀、流量计和压力变送器；输出分管由第一喷淋管道、第二喷淋管道、第三喷淋管道组成，输出分管上设置有电动阀，喷洒机构上设置有电磁阀和压力开关；喷淋系统整体分为三档，其中第一喷淋管道为一档，第二喷淋管道为二挡，第三喷淋管道为三档。
8.过滤器为y型过滤器；用于截留液态融雪剂中可能存在的晶体及杂质，避免对后续设备及管路造成堵塞及损伤。
9.液位开关通过自动控制系统与动力泵联锁设置；实现高液位启泵，低液位停泵。
10.设置有电动阀的回流管一端与储液罐上部相连，其另一端连接在止回阀和流量计之间的输出总管上；
控制系统包括客户端、web服务器、电脑、plc和设置在光伏板组件上的多个结冰监测传感器，web服务器通过网络与plc相连，结冰监测传感器和喷淋系统的压力表、流量计和压力变送器分别与plc的信号输入端相连，plc的信号输出端与喷洒子系统的动力泵、电动阀、电磁阀、压力开关和液位开关相连，并控制它们的动作；远程控制客户端通过网络与web服务器相连。控制系统分别与第一电机、第二电机和第三电机电性连接。
11.优选的，所述收集过滤箱包括第一过滤框和第二过滤框，第二过滤框设置有多组，且第一过滤框和第二过滤框自上而下依次设置，第一过滤框的内部设置有锥形结构的滤网；所述第一过滤框和第二过滤框均与收集过滤箱的侧壁滑动连接，所述收集过滤箱的底部连通有集水箱。
12.优选的，所述喷洒机构通过融雪剂进料管与融雪剂罐连通，所述融雪剂进料管的管路上分别连通有第一喷淋管道、第二喷淋管道、第三喷淋管道，第一喷淋管道、第二喷淋管道、第三喷淋管道的管径逐渐变大，相对应的流量也逐渐变大；所述融雪剂进料管的主管路上安装有增压泵。
13.优选的，所述活动部件的一端贯穿除冰部件的侧壁向外延伸端设有第一电机；位于往复丝杆的两侧对称设有限位杆，限位杆贯穿活动部件设置于除冰部件的两端壁。
14.优选的，所述喷洒机构包括垂直设置于活动部件上端的立柱，所述立柱的上端壁水平插接有连接轴，连接轴的端部设有喷管；所述连接轴的内壁设有第一进液通道，喷管的内壁设有喷淋通道，喷淋通道的侧壁开设有若干组第一喷雾头。
15.优选的，所述连接轴的外部套接有第一齿轮，第一齿轮的一侧啮合连接有第二齿轮，第二齿轮的内壁通过转轴连接有第二电机，第二电机设置于立柱的内壁。
16.优选的，所述喷洒机构包括固定板，固定板设置为两组且对称设置于活动部件的上端；两个固定板之间设有喷淋筒，喷淋筒的一端通过转轴连接有第三电机。
17.优选的，所述喷淋筒的另一端设有进液管，进液管的内壁设有第二进液通道；所述喷淋筒的周向侧壁等距离环绕设置有若干组连接杆，所述连接杆的内壁设有喷管，喷管的侧壁开设有若干组第二喷雾头，第二进液通道与喷管连通。
18.优选的，所述第一进液通道的端口处插接有融雪剂进料管，融雪剂进料管与第一进液通道连接处的外壁套接有轴承，所述融雪剂进料管的外壁套接有密封盖板，密封盖板侧壁沿着边缘处设有密封帽，密封帽与连接轴螺纹连接。
19.优选的，所述第二进液通道端口处插接有融雪剂进料管，融雪剂进料管与第二进液通道连接处的外壁套接有轴承，所述融雪剂进料管的外壁套接有密封盖板，密封盖板侧壁沿着边缘处设有密封帽，密封帽与进液管螺纹连接。
20.优选的，所述融雪剂罐内设有融雪剂，所述融雪剂按照如下重量份数组成：马来酰亚胺-四聚乙二醇-丙酸叔丁酯5-10份、聚乙烯醇5-10份、融雪组分6-8份、碱性氧化物1-3份、缓蚀组分0.5-1份。
21.优选的，所述融雪剂的制备方法如下：s1、将马来酰亚胺-四聚乙二醇-丙酸叔丁酯、聚乙烯醇按照配比加入水中，水热溶解后，添加融雪组分，继续加热搅拌至全部溶解，静止脱泡至没有起泡产生；
s2、将s1得到的溶液先冷冻，在加热融化，最后真空干燥，得到包含融雪组分的复合凝胶；s3、将包含融雪组分的复合凝胶、碱性氧化物、缓蚀组分搅拌混合均匀，得到融雪剂。
22.优选的，所述融雪部分为醋酸钠。
23.优选的，所述碱性氧化物为氧化钙或氢氧化钙。
24.优选的，所述缓蚀部分按照如下重量份数组成：5,5-二甲基-1,3-环己二酮1-2份，磷酸二氢锌1-2份和硫脲0.5-1份。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明可根据光伏板实际结冰情况对其进行多档调节喷洒，减少融雪剂使用量，大大降低了防冰除冰的运行成本，又能保证融雪效果；2、本发明通过设置喷洒机构，可实现喷洒距离、喷洒高度的自动调控，实现近端雾化、远端覆盖，多角度喷洒，保证融雪剂的地面覆盖均匀，喷洒范围大，无死角；3、本发明通过设置收集过滤箱对融雪剂进行收集过滤，从而实现循环利用，节约资源。
26.4、本发明融雪剂中的醋酸钠与氧化钙产生协同融雪抗凝冰的作用，融雪时，氧化钙与水反应，放出大量热量致使周围的冰雪融化，然后醋酸钠从复合凝胶中释放，产生融雪作用，协同加快了融雪能力，同时冰雪融化产生的水被复合凝胶吸收，复合凝胶的体积会膨胀变大，会导致路面的冰层破裂，进一步的加强融雪效果。
27.5、本发明融雪剂中包含缓蚀组分，磷酸二氢锌与铁离子反应，在钢铁表面形成不溶性的磷酸铁薄膜，5,5-二甲基-1,3-环己二酮两个相邻的羰基与金属发生鳌合作用，牢牢的吸附于磷酸铁薄膜表面，与磷酸二氢锌产生协同效应，同时硫脲可与铁离子络合转化成不溶性硫化铁保护膜，进一步增强缓蚀效果，它们三者者共同作用形成了致密的三维的钢铁保护膜，能够有效的降低金属被腐蚀。
28.6、本发明中复合凝胶的主要成分是马来酰亚胺-四聚乙二醇-丙酸叔丁酯、聚乙烯醇，含有大量的氮原子、氧原子，存在孤电子效应，两者按照配比结合后，产生了良好的吸水性能，膨胀性能好，有效的增强了融雪效果。
29.综上，本发明克服了现有技术的不足，设计合理，通过智能喷淋系统实现光伏板始终保持不结冰状态，具有较高的社会使用价值和应用前景。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本发明的系统结构示意图；图2为本发明实施例1中喷洒机构的结构示意图；图3为本发明实施例1中喷洒机构的安装结构示意图；图4为本发明实施例1中a结构的放大示意图；
图5为本发明实施例2中喷洒机构的结构示意图；图6为本发明实施例2中喷管结构示意图。
32.图中：光伏板组件1、除冰部件2、活动部件3、往复丝杆31、限位杆32、第一电机33、雨雪收集管道4、收集过滤箱5、第一过滤框51、第二过滤框52、集水箱53、融雪剂罐6、增压泵61、第一喷淋管道62、第二喷淋管道63、第三喷淋管道64；喷洒机构7、立柱71、喷管72、连接轴73、第一进液通道74、喷淋通道75、第一喷雾头76、第一齿轮77、第二齿轮78、第二电机79、密封盖板710、密封帽711；固定板712、喷淋筒713、连接杆714、第二喷雾头715、第三电机716、进液管717、第二进液通道718、喷管719、融雪剂进料管8。
具体实施方式
33.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.实施例1参照图1-4，一种应用于太阳能光伏板的自动除冰融雪系统，包括光伏板组件1、喷淋系统和收集过滤箱5，喷淋系统包括融雪剂罐6和控制系统，光伏板组件1的上端部设置有除冰部件2，除冰部件2的顶部为敞开式，且内部水平设置有往复丝杆31，往复丝杆31的外壁螺纹套接有活动部件3，活动部件3的上端设置有喷洒机构7；喷洒机构7通过融雪剂进料管8与融雪剂罐6连通，融雪剂进料管8的管路上分别连通有第一喷淋管道62、第二喷淋管道63、第三喷淋管道64，第一喷淋管道62、第二喷淋管道63、第三喷淋管道64的管径逐渐变大，相对应的流量也逐渐变大。
35.活动部件3的一端贯穿除冰部件2的侧壁向外延伸端设有第一电机33；位于往复丝杆31的两侧对称设有限位杆32，限位杆32贯穿活动部件3设置于除冰部件2的两端壁。
36.启动第一电机33，往复丝杆31在两侧的限位杆32限位作用下带动活动部件3实现稳定往复运动，从而带动上端的喷洒机构7实现往复喷洒；喷洒机构7包括垂直设置于活动部件3上端的立柱71，立柱71的上端壁水平插接有连接轴73，连接轴73的端部设有喷管72；连接轴73的内壁设有第一进液通道74，喷管72的内壁设有喷淋通道75，喷淋通道75的侧壁开设有若干组第一喷雾头76。
37.连接轴73的外部套接有第一齿轮77，第一齿轮77的一侧啮合连接有第二齿轮78，第二齿轮78的内壁通过转轴连接有第二电机79，第二电机79设置于立柱71的内壁。
38.启动第二电机79，第二电机79通过转轴驱动第二齿轮78转动，第二齿轮78带动第一齿轮77转动，从而实现第一喷雾头76旋转喷洒融雪剂，扩大喷洒的范围，喷洒面积更大。
39.第一进液通道74的端口处插接有融雪剂进料管8，融雪剂进料管8与第一进液通道74连接处的外壁套接有轴承，融雪剂进料管8的外壁套接有密封盖板710，密封盖板710侧壁沿着边缘处设有密封帽711，密封帽711与连接轴73螺纹连接。
40.在下雪的时候或者夜间低温有冰雨的时候，设置在光伏板组件1上的结冰监测传感器需要根据表面冰雪的厚度感应，同时自动启动喷淋系统，以雾状的形式将融雪剂喷洒
在光伏板上，当雪或冰雨落下时就发生融雪融冰，始终保持光伏板上没有积雪或者残冰的状态小于1mm，杜绝了出现明显结冰的情况。
41.喷淋系统通过结冰监测传感器可以感知光伏板上冰的厚度及当时气温情况，如果冰或者雪层厚度达到1-2mm且室温低于0℃时，则自动启动一档，即开启第一喷淋管道62上的止回阀，喷洒融雪剂达到防结冰的效果；同时若冰层厚度增加，如达到2-3mm时，则自动实现喷洒速度及喷洒量的对应增加至二档，即开启第二喷淋管道63上的止回阀；如若冰层厚度增加，如达到3mm以上时，则自动实现喷洒速度及喷洒量的对应增加至三档，即开启第三喷淋管道64上的止回阀，以实现快速除冰防冻的效果。
42.当冰层或者雪层被融化，低于1mm时，则自动停止喷洒融雪剂；同时，喷淋系统接入了天气预报预警，也可以根据天气预报的降雪情况人为在后台控制融雪剂的喷雾情况，也就是每小时单位平方的喷洒量，以实现光伏板上始终没有冰层出现的效果。
43.光伏板组件1的下端部通过雨雪收集管道4与收集过滤箱5连通；收集过滤箱5包括第一过滤框51和第二过滤框52，第二过滤框52设置有多组，且第一过滤框51和第二过滤框52自上而下依次设置，第一过滤框51的内部设置有锥形结构的滤网；第一过滤框51和第二过滤框52均与收集过滤箱5的侧壁滑动连接，收集过滤箱5的底部连通有集水箱53。
44.光伏板组件1上融化后的雨雪经雨雪收集管道4进入收集过滤箱5进行过滤收集，首先经过第一过滤框51对颗粒较大的杂质进行过滤，之后再经过多组第二过滤框52的过滤后进入集水箱53收集存储，以便后续工作，且能够对融雪剂进行重新提纯收集。
45.实施例2参照图1和5-6，本实施例与实施例1的区别在于，喷洒机构7包括固定板712，固定板712设置为两组且对称设置于活动部件3的上端；两个固定板712之间设有喷淋筒713，喷淋筒713的一端通过转轴连接有第三电机716；喷淋筒713的另一端设有进液管717，进液管717的内壁设有第二进液通道718；喷淋筒713的周向侧壁等距离环绕设置有若干组连接杆714，连接杆714的内壁设有喷管719，喷管719的侧壁开设有若干组第二喷雾头715，第二进液通道718与喷管719连通。
46.第二喷雾头715在第三电机716的驱动下进行旋转喷洒，从而使得融雪剂以抛物线的形式进行喷洒，从而使得近距离和远距离的光伏板都能被喷洒，不留死角。
47.第二进液通道718端口处插接有融雪剂进料管8，融雪剂进料管8与第二进液通道718连接处的外壁套接有轴承，融雪剂进料管8的外壁套接有密封盖板710，密封盖板710侧壁沿着边缘处设有密封帽711，密封帽711与进液管717螺纹连接，增加密封性能。
48.其他未描述结构参照实施例1。
49.实施例3融雪剂的制备方法s1、将马来酰亚胺-四聚乙二醇-丙酸叔丁酯10g、聚乙烯醇5g加入水100ml中，90℃水热溶解后，添加醋酸钠6g，继续加热搅拌至全部溶解，静止脱泡至没有起泡产生；s2、将s1得到的溶液放入模具中在液氮条件下急速冷却3h，然后在40℃温水中融化，反复冷冻、融化3次，最后真空干燥，得到包含融雪组分的复合凝胶；
s3、将s2中的得到的包含融雪组分的复合凝胶、氧化钙2g、5,5-二甲基-1,3-环己二酮0.4g，磷酸二氢锌0.3g和硫脲0.3g，搅拌混合均匀，得到融雪剂。
50.实施例4融雪剂的制备方法s1、将马来酰亚胺-四聚乙二醇-丙酸叔丁酯10g、聚乙烯醇10g加入水100ml中，90℃水热溶解后，添加醋酸钠8g，继续加热搅拌至全部溶解，静止脱泡至没有起泡产生；s2、将s1得到的溶液放入模具中在液氮条件下急速冷却3h，然后在40℃温水中融化，反复冷冻、融化5次，最后真空干燥，得到包含融雪组分的复合凝胶；s3、将s2中的得到的包含融雪组分的复合凝胶、氧化钙3g、5,5-二甲基-1,3-环己二酮0.4g，磷酸二氢锌0.3g和硫脲0.3g，搅拌混合均匀，得到融雪剂。
51.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
52.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
53.本发明的控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，电源的提供也属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细解释控制方式和电路连接。
54.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。