CN105478388A - 光伏组件液压自适应清洁设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏组件液压自适应清洁设备，解决现有技术中的机构难以满足大型群组式光伏电站内的光伏组件的快速清洁的需要，其技术要点是：包括有安装在清洁机器人之上的两组清洁组件，清洁组件包括有用于清洁光伏板表面的刷架组件以及控制所述刷架组件位姿调整的驱动组件，驱动组件包括有用于驱动刷架组件完成竖直方向升降运动的升降模块，以及驱动刷架组件转动适应光伏板角度的转动模块，清洁机器人上还固定设置有门架组件，清洁机器人与门架组件之间设置有用于水平驱动门架组件靠近或者远离光伏板组件的调整单元，本发明的技术方案增设的调整单元对于清洁单元的水平位置调整，使之满足于大型群组设置的光伏组件的高效清洁的需要。

Description

光伏组件液压自适应清洁设备

技术领域

本发明涉及一种光伏电站组件的清洁装置，尤其是一种面向大型光伏电站内的以群组形式安装的光伏组件的高效除尘设备。

背景技术

太阳能作为一种绿色能源，以其永不衰竭、环保安全、无地域限制等优点广泛应用于各个领域。在太阳能光伏发电的实际应用中，光伏组件作为发电最重要的单元，其输出功率受阳光光照强度的直接影响。风沙、尘土、积雪等落到光伏组件的表面后，降低光线透射率，导致光电转换效率大幅降低，此问题在风沙较大的中西部地区尤为严重。因此，为了保持光伏电站的发电效率，对光伏电站光伏组件的清洁至关重要，光伏电站光伏组件的清洁工作成为光伏电站建设不可或缺的一个关键环节。

光伏组件的清洁设备，在近些年的研究下，已经从最早的人工手持刷架进行清洁，转变为一些自动清洁装置，这些自动清洁装置根据其工作特点可分为两类：第一类属于单组光伏组件清洁设备，其装设在单组光伏组件表面上，进行定时清洁，例如中国专利“太阳能光伏电池板组件表面清洁装置(CN102303025A)”，其冲洗部在单个组件表面往复运动，同时喷出高压水汽除尘，因此该设备在缺水地区并不适用，同时由于高成本，在光伏电站中难以推广。第二类属于群组光伏组件清洁设备，其以移动机车为载体，在机车行走过程中对多组光伏组件表面实施清洁，是光伏电站光伏组件清洁的首选方案。对于几十乃至数百兆瓦以上的大规模光伏电站，光伏组件数量庞大，场地面积广阔，因此对群组光伏组件清洁设备的要求也更为苛刻。一般，对于大型群组光伏组件的清洁设备，有三个普遍的要求：第一是工作效率，即单位时间内能够清洁多大数目的光伏组件，工作效率越高，经济效益越大；第二是智能化程度，即设备在复杂环境下安全自动工作的能力，例如能够针对凹凸不平的地形表面进行自适应调整，以及能够对光伏组件表面进行感知、识别、判断和调整，智能化程度越高，人工干涉越少；第三是可靠性程度，即设备在某一时间段内的无故障率。尤其是第一点和第三点，在大型群组式的光伏组件除尘工作做尤为重要。

申请号为201410319011.6的发明专利申请（以下称为现有技术1）中公开了一种光伏电站组件遥控液压清洁设备，其主要由遥控清洁车和遥控清洁机构组成，其中的清洁机构具有一个空间五自由度的支臂单元驱动清洁单元完成除尘，支臂单元的空间五自由度由液压缸驱动的连杆机构完成。

现有技术1中的清洁单元实现了多角度的适应光伏板的角度与高度，可以基本实现自动和智能两个要求，但是，复杂的连杆机构会大大降低整个清洁单元的工作可靠度，因为一旦某一环节出现故障，整体的清洁单元即失去一个甚至多个自由度。此外，在光伏组件群组的清洁工作中，针对不同行的光伏组件，清洁车有两种行走路线，要么开回原点，再以相同的方式进入下一排光伏组件内进行清洁；要么走蛇形路线，连续进行清洁。对于第一种路线，虽然不比调整清洁单元的角度和方向，但车需要行走一个空行程，效率较低；对于第二种路线，现有技术1中的清洁单元需要转动一个角度，以适应位于清洁单元另一侧的光伏组件的清洁工作，效率也不高。

针对现有技术1中的问题，申请号为201310251524.3的发明专利（现有技术2）中公开了一种车载清洁***，区别于现有技术1，其***内对称安装有能够侧向展开的刷架组件，这样，载有刷架组件的小车可以在群组设置的光伏组件之间走蛇形路线，每次车头换向对应不同侧的刷架组件工作，从而取得比现有技术1中更高的工作效率。

但是，现有技术2中的刷架组件在空间内只具有升降和转角的两个自由度，这样，在清洗光伏组件时存在一个较大的问题：需要控制车的位置以靠近光伏板，再控制刷架组件对光伏板的高度和角度进行调整。但是，光伏组件的设置地一般为沙漠、旷野等地质环境恶劣的场合，在这样的场合下为了减轻清洁机器人的振动，一般需要将轮胎的胎面设置的很宽，以实现减振，但是，这样在调整车与光伏板之间的距离时，使清洁机器人变得“笨重”，尤其是在两行光伏板组件之间进行调整时，很是不便。但是，车与光伏板之间的距离调整又是必要的，这是因为，刷架组件本身只能升降和旋转，而旋转的控制是受到液压缸的最大行程限制的，因而，其调整角度一般不会超过60度，否则会造成液压缸的整体尺寸过大难以驱动的现象，但是，当车距不合理时，这个角度可能难以适应光伏板的角度（光伏板的朝向是根据太阳直射角度定的，以获得最多的太阳能），因而，无论是现有技术1还是2，都难以满足群组光伏板组件的连续、可靠清洁的要求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种由液压驱动的、针对于群组设置的光伏组件液压自适应清洁设备，具有连接结构简单、且对应于清洁机器人的蛇形连续工作路线高效工作的特点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种光伏组件液压自适应清洁设备，包括有安装在清洁机器人之上的两组清洁组件，所述清洁组件包括有用于清洁光伏板表面的刷架模块、控制所述刷架组件完成竖直方向升降运动的升降模块，以及驱动所述刷架模块转动适应光伏板角度的转动模块，清洁机器人上还固定设置有用于安装所述两组清洁组件的门架组件，所述清洁机器人与门架组件之间设置有用于水平驱动所述门架组件靠近或者远离光伏板组件的调整单元

通过采用上述技术方案，首先，由于在清洁机器人上设置有两组清洁组件，因而，首先满足了清洁机器人在群组式光伏组件之间蛇形穿梭连续清洁的要求；并且，为了解决背景技术中清洁机器人难以在光伏组件之间调整位置以使清洁组件贴近光伏板表面的问题，增设的调整单元可以通过左右推动门架组件，使之带动清洁组件在清洁机器人上左右移动，以靠近或者远离待清洁的光伏板，从而免去了在群组的光伏板组件之间调整清洁机器人的问题，直接通过清洁机器人上的装置解决了清洁组件与光伏板表面的适应问题，这种设置形式十分有利于大型群组设置的光伏电站内的光伏板的连续清洁。

进一步地，清洁机器人上还设置有用于安装所述清洁组件的门架组件，所述门架组件包括有固定设置于清洁机器人上的主体底板座以及受所述调整单元驱动并带动清洁组件相对于清洁机器人移动的门架主体。

进一步地，所述调整单元包括有驱动所述门架主体在清洁机器人上左右移动的水平油缸，所述水平油缸的缸筒固定于清洁机器人上，其活塞杆固定于所述门架组件上。

进一步地，所述主体底板座上沿门架主体移动的方向上固定设置有水平导轨，所述门架主体固定设置于滑块上，所述滑块滑动设置于水平导轨上。

通过采用上述技术方案，通过水平油缸驱动门架组件沿水平导轨滑动，使得门架组件带着清洁单元一起在清洁机器人上平稳移动，靠近或者远离光伏板表面，有利于清洁过程中清洁组件的平稳定位。

本发明进一步设置为：所述升降模块包括有固定于清洁机器人上的马达以及与所述马达联动设置用于驱动所述刷架模块升降运动的丝杠螺母副。

进一步地，所述丝杠螺母副中的丝杠转动支承于所述门架组件上，所述刷架模块与丝杠螺母固定。

通过采用上述技术方案，通过丝杠螺母副配合马达的驱动形式，不仅可以利用马达的稳定的低俗性能和巨大的承载能力，并且，丝杠螺母副的传动形式平稳、运动控制精确，便于清洁组件的准确可靠定位。

本发明进一步设置为：所述马达水平固定于清洁机器人上，所述马达与丝杠之间设置有将所述马达的水平转动传递至竖直设置的丝杠上的减速换向装置。

通过采用上述技术方案，由于马达需要外接油液和驱动电机等零部件，因而其相对位置以固定在清洁机器人上为最佳，当马达水平固定时，为了配合丝杠螺母副的竖直运动，增设的减速换向装置可以将马达的转动旋转90度传递至丝杠内，驱动丝杠螺母带动刷架模块升降以适应光伏组件的高度，并且，减速换向装置的减速功能可以使得马达的转速降低增大对丝杠螺母副的驱动扭矩，以带动更大重量的刷架模块的升降运动。

本发明进一步设置为：所述马达与减速换向装置之间还设置有单向连锁制动器。

通过采用上述技术方案，单向连锁制动器可以防止刷架模块在自重或者其他因素作用下非正常掉落，当丝杠螺母副出现这种非正常运动时，单向联锁装置对马达的输出端进行锁紧定位，防止丝杠螺母副的进一步运动并保护马达。

本发明进一步设置为：所述连锁制动器与所述丝杠螺母副之间设置有齿式联轴器。

通过采用上述技术方案，由于光伏电站设置的位置多为地理环境复杂的位置，因而清洁机器人在清洁过程中难免颠簸，通过尝试联轴器的设置，可以对升降模块进行缓冲，防止清洁机器人颠簸影响刷架模块的正常工作。

本发明进一步设置为：所述转动模块包括有转动连接于所述刷架模块与升降模块之间的倾斜油缸。

通过采用上述技术方案，配合于前述的升降模块与调整单元，此时只需调整刷架模块的角度即可使之贴合于光伏板上表面上，通过倾斜油缸转动连接的形式，简单的实现刷架模块的转角控制，结构简单因而可靠性有所提高。

附图说明

图1为本发明的三维连接结构图；

图2为调整单元的连接原理图；

图3为升降模块的原理图；

图4为转动模块的原理图；

图5为升降模块在清洁机器人主体底板座上的布置方式图。

附图标注：1、调整单元；11、水平油缸；12、水平导轨；13、滑块；2、门架组件；21、门架主体；211、左支承臂；212、右支承臂；22、主体底板座；23、支承座；3、清洁组件；31、刷架模块；311、刷架；312、安装小车；32、升降模块；321、马达；322、连锁制动器；323、减速换向器；324、丝杠；325、丝杠螺母；326；齿式联轴器；327、轴承座；328、竖直导轨；33、转动模块；331、倾斜油缸；332、转动副。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

如图1中所示，包括有固定设置在清洁机器人上的门架组件2、调整门架组件2在清洁机器人上的位置的调整单元1以及可动设置在门架组件2上、用于清洁光伏板表面的清洁组件3。

更具体的说，门架组件2将清洁组件3连接至清洁机器人上并随清洁机器人移动，并且，门架组件2上设置有沿清洁机器人左右两侧设置有两组清洁组件3，每组清洁组件3均可单独工作，两组清洁组件3的好处在于：在群组式大型光伏电站中，清洁机器人无论朝向哪个方向移动，均有一组清洁组件3靠近光伏板，可以对其进行清洁，这样，在整个群组的光伏板的清洁过程中，清洁机器人在排列成行的群组光伏板组件中行走蛇形路线，每次切换清洁机器人的行进方向，对应于不同侧边的清洁组件3进行清洗工作，如此一来，清洁机器人的只要连续穿过光伏组件群，即可以实现清洁工作的连续进行，提高大型光伏电站内的群组式光伏组件的清洁效率。

调整单元1设置的目的是控制清洁组件3整体靠近清洁机器人的左侧或者右侧，使得清洁单元3的位置与待清洁光伏板的位置相适应。其具体结构如图2中所示，调整单元1包括有水平油缸11、水平导轨12以及设置在水平导轨12上的滑块13。门架组件2包括有门架主体21、主体底板座22以及支承座23，其中：主体底板座22固定设置在清洁机器人上，支承座23固定于主体底板座22上，水平油缸11的缸筒外壁固定支承在支承座23上，其活塞杆联动设置在门架主体21上，水平油缸11的活塞杆伸出或者缩回的动作，直接带动门架主体21的向左或者向右的水平移动，其移动结果是使一侧的清洁组件3靠近或者远离待清洗的光伏板。

作为优选地，将门架主体21通过滑块13架设在水平导轨12上，并且，在主体底板座22上沿门架主体21移动方向上固定设置有两条相互平行的水平导轨12以对门架主体21在清洁机器人上的运动进行导向，使之运动过程平稳。

图1中所示的清洁组件3包括有三个模块：刷架模块31、升降模块32以及转动模块33，其中，刷架模块31包括有刷架311以及安装小车312，其中，刷架311可动的安装在安装小车312上并随安装小车312的运动而运动。升降模块32以及转动模块33控制安装小车312的升降运动和转动，以使刷架311适应于光伏板上表面的高度与角度，配合以调整单元1对门架组件2的左右位置调整，使得刷架311可以在水平、竖直以及角度三个方面适应于光伏板的位姿，从而实现刷架311对光伏板上表面的除尘动作。

升降模块32的原理如图3中所示，包括有固定安装于主体底板座22上的马达321以及受马达321驱动的丝杠螺母副，马达321受到外界压力油的驱动，将旋转运动输出。由于马达321安装在主体底板座22上，而丝杠螺母副在竖直方向上驱动安装小车312的升降运动，因而，为了适应运动方向的转换，在马达321与安装小车312之间设置有减速换向器323，将马达321的水平转动转换为丝杠螺母副的竖直传动。

作为优选地，在马达321的出口处设置有连锁制动器322，连锁制动器322的动作原理类似于单向锁紧装置，当马达321正常转动时，连锁制动器322打开，马达321驱动丝杠螺母副运动；当安装小车312在非正常状态下回落时，连锁制动器322锁紧马达321，防止安装小车312的非正常回落。

此外，作为优选地，在连锁制动器322与减速换向器323之间设置有齿式联轴器326，通过齿式联轴器326的弹性缓冲，保证安装小车312的运动平稳性。

升降模块32的驱动原理叙述如下：丝杠螺母副包括有安装于门架主体21与安装小车312之间的丝杠324以及固定设置于安装小车312上的丝杠螺母325，马达321传递出来的旋转运动通过减速换向器323传递至丝杠324上使其发生转动，使丝杠螺母325沿丝杠324做升降运动，从而带动安装小车312的升降。

作为优选地，在门架主体21上设置有轴承座327，丝杠324支承于轴承座327与丝杠螺母325之间，使丝杆324在转动过程中平衡、灵活，避免顶端甩动。

更进一步地，在门架主体21的两侧设置有与水平导轨12一样的竖直导轨328，配合于竖直导轨328，在安装小车312上设置有预制适配的滑块，两者配合给安装小车312在门架主体21上的升降运动进行导向。

参照图4，对转动模块33进行详细说明，转动模块33包括有倾斜油缸331以及转动副332，倾斜油缸331通过转动副332连接于刷架311与安装小车312之间，当倾斜油缸332向外伸出时，刷架311相对于门架主体21发生倾斜。

作为优选地，如图5中所示，为了缩小主体底板座22的宽度，左支承臂211上的升降模块32与右支承臂212上的升降模块32均斜向安装于主体底板座22上并相互错开，这样减小空间占用率。

Claims (10)

1.一种光伏组件液压自适应清洁设备，包括有安装在清洁机器人之上的两组清洁组件，所述清洁组件包括有用于清洁光伏板表面的刷架模块、控制所述刷架组件完成竖直方向升降运动的升降模块，以及驱动所述刷架模块转动适应光伏板角度的转动模块，其特征在于：清洁机器人上还固定设置有用于安装所述两组清洁组件的门架组件，所述清洁机器人与门架组件之间设置有用于水平驱动所述门架组件靠近或者远离光伏板组件的调整单元。

2.根据权利要求1所述的光伏组件液压自适应清洁设备，其特征在于：清洁机器人上还设置有用于安装所述清洁组件的门架组件，所述门架组件包括有固定设置于清洁机器人上的主体底板座以及受所述调整单元驱动并带动清洁组件相对于清洁机器人移动的门架主体。

3.根据权利要求2所述的光伏组件液压自适应清洁设备，其特征在于：所述调整单元包括有驱动所述门架主体在清洁机器人上左右移动的水平油缸，所述水平油缸的缸筒固定于清洁机器人上，其活塞杆固定于所述门架组件上。

4.根据权利要求3所述的光伏组件液压自适应清洁设备，其特征在于：所述主体底板座上沿门架主体移动的方向上固定设置有水平导轨，所述门架主体固定设置于滑块上，所述滑块滑动设置于水平导轨上。

5.根据权利要求1所述的光伏组件液压自适应清洁设备，其特征在于：所述升降模块包括有固定于清洁机器人上的马达以及与所述马达联动设置用于驱动所述刷架模块升降运动的丝杠螺母副。

6.根据权利要求5所述的光伏组件液压自适应清洁设备，其特征在于：所述丝杠螺母副中的丝杠转动支承于所述门架组件上，所述刷架模块与丝杠螺母固定。

7.根据权利要求5或6所述的光伏组件液压自适应清洁设备，其特征在于：所述马达水平固定于清洁机器人上，所述马达与丝杠之间设置有将所述马达的水平转动传递至竖直设置的丝杠上的减速换向装置。

8.根据权利要求7所述的光伏组件液压自适应清洁设备，其特征在于：所述马达与减速换向装置之间还设置有单向连锁制动器。

9.根据权利要求8所述的光伏组件液压自适应清洁设备，其特征在于：所述连锁制动器与所述丝杠螺母副之间设置有齿式联轴器。

10.根据权利要求1所述的光伏组件液压自适应清洁设备，其特征在于：所述转动模块包括有转动连接于所述刷架模块与升降模块之间的倾斜油缸。