CN106733803A - 一种菲涅尔太阳能镜面干湿结合清洗机及清洗方法 - Google Patents
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Abstract
一种菲涅尔太阳能镜面干湿结合清洗机及清洗方法，该清洗机包括基座、行走车轮、直线定位装置、螺旋毛刷辊、吸尘管道、吸尘器、蓄电池、主母水管、扇形喷嘴、小水泵、水箱、控制***、光伏电池板、水刮器及换列移动车；该清洗机具备干湿两种方式清洗反射镜面，通过螺旋毛刷辊及吸尘器实现干洗功能；通过扇形喷嘴高压冲洗镜面完成湿洗功能；通过换列移动车实现清洗机在不同阵列、不同集热单元的连续清洗；该清洗机可大幅度减少耗水量和人工量，实现自动清洗，自动换列清洗，提高反射镜清洁度；该清洗机尤其适合应用在适合太阳能资源丰富但是风沙较大的西北地区的大规模菲涅尔光热电站的镜面清洗工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种清洗装置，特别涉及一种菲涅尔太阳能镜面干湿结合清洗机及清洗方法。
背景技术
线性菲涅尔太阳能热发电***对反射镜表面的清洁度有较高的要求，反射镜面上的灰尘、沙土等会降低反射镜的反射率，从而降低线性菲涅尔集热场的集热效率。故对反射镜面的高效清洗尤为重要，当前国外对线性菲涅尔太阳能集热场发反射镜清洗方式主要采取湿洗，而国内适合建设光热电站的地方基本都在西北地区。西北地区具有干燥缺水、温度低、风沙大的气候特点，这种气候特点决定菲涅尔太阳能镜场的清洗方式不能只是湿洗，清洗方式应当考虑干洗。同时菲涅尔太阳能镜场是由若干列反射镜阵列组成，清洗机在反射镜面上行走清洗，在清洗完一列后需考虑换到相邻的阵列上进行清洗。还有西北地区冬季气温特别低，湿洗清洗机即使使用热水清洗，但是很快就会使得反射镜面上结冰，结冰会造成菲涅尔太阳能镜场的反射率的降低，从而最后减少发电量。如果按照一个商业化50MW的线性菲涅尔太阳能电站，配置6小时储热***，太阳能镜面面积多大概近100万平方米。根据国外经验，光热电站清洗频率基本一周一次，所以镜面的清洗工作量相当大，如果靠人工清洗，这将耗费相当大的人力财力，而且清洗效果不一定得到保证。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明目的在于提供一种菲涅尔太阳能镜面干湿结合清洗机及清洗方法，减少耗水量和人工量，实现自动清洗，自动换列清洗，提高反射镜清洁度。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种菲涅尔太阳能镜面干湿结合清洗机，包括基座1，所述基座1上安装有若干个行走车轮2、安装有对清洗机16行走进行定位以防走偏的直线定位装置3、安装有实现镜面灰尘干式冲刷的螺旋毛刷辊4，螺旋毛刷辊4侧面开孔连接有吸尘管道5，吸尘管道5连接吸尘器6；所述基座1上安装的主母水管9上有若干个扇形喷嘴10，主母水管9通过安装在基座1上的水箱12上的小水泵11连接水箱12；所述基座1尾部安装有将残留在镜面的水刮离镜面的水刮器15；基座1上还安装了用来控制清洗机16的行走速度及方向、扇形喷嘴10的压力调节、螺旋毛刷辊4的转速以及吸尘器6开启的控制***13；基座1上的水箱12顶部安装了用来给清洗机16的蓄电池8进行供电，减少清洗过程中换电池的次数的光伏电池板14。
所述螺旋毛刷辊4材质为尼龙、天然纤维或海绵；螺旋毛刷辊4和反射镜镜面为间隙接触，控制螺旋毛刷辊4毛刷长度范围在20mm～100mm，同时螺旋毛刷辊4离反射镜镜面的间距可调。
所述水刮器15为硅胶或者橡胶材质，水刮器15将镜面上残留的水及时清除干净，以防冬季残留的水结冰影响镜面的反射率。
所述水箱12的材质为塑料或轻质金属，所述水箱12进行保温处理，以防冬季清洗镜面时水箱内的水凝固；所述水箱12里的水为不降低镜面反射效果的蒸馏水、除氧水或去离子水。
所述蓄电池8用以对清洗机16行走，吸尘器6吸尘，螺旋毛刷辊4转动及控制***13供电；所述蓄电池8通过在清洗机16水箱12顶部安装的光伏电池板14或者外接电源线充电；所述光伏电池板14的尺寸及功率由清洗机16具体设计规格而定；蓄电池8数量至少2个，所述控制***13具备电源切换功能，一个蓄电池8电量耗完能够快速切换到其他蓄电池。
所述吸尘器6通过产生负压将所述螺旋毛刷辊4冲刷到侧面的灰尘吸收到吸附筒里；所述吸尘器6选型原则是：满足功能要求的前提下功率尽可能地小，重量尽可能地轻。
所述行走车轮2材质为海绵或橡胶，数量依据清洗机16整体重量而定，数量至少4对8个，其中2对4个在最前一排和最后一排，这2对为动力轮，由行走电机驱动清洗机16行走；其余根据清洗机16重量分布情况布置行走车轮2数量；所述行走车轮2速度控制在0～1.5米/秒；行走车轮2的直径范围控制在10厘米～20厘米，行走车轮2的厚度范围控制在1厘米～5厘米，较厚的行走车轮2可承担相对更重的清洗机16重量。
所述直线定位装置3控制清洗机16直线行走，所述直线定位装置3为橡胶或金属材质的定位滚轮，定位滚轮数量为2对4个以上；所述直线定位装置3还能够通过在控制***13添加直线行走轨迹传感器来控制清洗机16直线行走。
所述扇形喷嘴10为铜或者不锈钢材质；所述扇形喷嘴10的喷淋角度为60°以上；所述扇形喷嘴10工作压力范围控制在0.3MPa～0.8MPa；
所述清洗机16所需扇形喷嘴10数量n及扇形喷嘴10的喷淋间距d的计算公式如下所示：
d＝(100～300)R (2)
其中：W为反射镜面宽度，L为扇形喷嘴喷淋范围，d为扇形喷嘴喷淋间距，a为扇形喷嘴喷淋角度，R为扇形喷嘴孔径。
还包括换列移动车19，目的在于所述清洗机16清洗完一列反射镜阵列后，行走到所述换列移动车19上，移动到目标位置进行换列，从而进行下一列反射镜面的清洗；所述换列移动车19能够移动到菲涅尔太阳能集热场的任意集热单元17处；所述换列移动车19高度可调，将清洗机16调到反射镜镜面相同高度以便清洗机16行走到目标反射镜阵列。
所述的一种菲涅尔太阳能镜面干湿结合清洗机的清洗方法，主要包括2个工况下的清洗方法：
(1)春冬低温季节：此季节西北地区气温基本在0度以下；
清洗机16的水箱12装满热水，蓄电池8充满电；清洗机16通过换列移动车19行走到目标反射镜阵列；开启驱动螺旋毛刷辊4及吸尘器6；螺旋毛刷辊4将镜面表面上的灰尘旋转流动到清洗机16侧面，通过侧面开孔相连的吸尘管道5被吸尘器6吸收；同时开启的小水泵11将热水通过扇形喷嘴10喷射到镜面冲刷反射镜镜面，清洗机16尾部的水刮器15迅速将残留在反射镜面上的水及时刮离镜面，以防止残留的水在镜面结冰；春冬低温季节根据螺旋毛刷辊4清洗效果及气温决定是否开启湿洗；
(2)夏秋高温季节：此季节西北地区气温在0度以上；
清洗机16里的水箱12装满除氧水，蓄电池8充满电；清洗机16通过换列移动车19行走到目标反射镜阵列；开启驱动螺旋毛刷辊4及吸尘器6；螺旋毛刷辊4将镜面表面上的灰尘旋转流动到清洗机16侧面，通过侧面开孔相连的吸尘管道5被吸尘器6吸收；同时开启的小水泵11将除氧水通过扇形喷嘴10喷射到镜面冲刷反射镜镜面，清洗机16尾部的水刮器15将残留在反射镜面上的水刮离镜面；夏秋高温季节采取干湿结合的方式清洗反射镜。
本发明的有益效果是：该清洗机通过螺旋毛刷辊及吸尘器实现干洗功能；通过扇形喷嘴高压冲洗镜面完成湿洗功能；通过换列移动车实现清洗机在不同阵列、不同集热单元的连续清洗。该清洗机可大幅度减少耗水量和人工量，实现自动清洗，自动换列清洗，提高反射镜清洁度。该装置尤其适合应用在适合太阳能资源丰富但是风沙较大的西北地区的大规模菲涅尔光热电站的镜面清洗工作。
附图说明
图1是本发明所述的一种菲涅尔太阳能镜面干湿结合清洗机示意图。
图2是螺旋毛刷辊示意图。
图3是主母水管上扇形喷嘴喷淋效果示意图。
图4是清洗机在菲涅尔太阳能集热单元上行走清洗轨迹及换列移动车的示意图。
图5是水刮器示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细叙述。
如图1所示，一种菲涅尔太阳能镜面干湿结合清洗机，包括：基座1、行走车轮2、直线定位装置3、螺旋毛刷辊4、吸尘管道5、吸尘器6、蓄电池8、主母水管9、扇形喷嘴10、小水泵11、水箱12、控制***13、光伏电池板14、水刮器15及换列移动车19等。基座1上安装了若干个行走车轮2进行行走，基座1上安装的直线定位装置3对清洗机16行走进行定位以防走偏；基座1上安装的螺旋毛刷辊4来实现镜面灰尘的干式冲刷，然后通过吸尘管道5被吸尘器6吸收，基座1上安装的主母水管9到上有若干个扇形喷嘴10，通过安装在水箱1上的小水泵10将水抽出通过扇形喷嘴10喷射到镜面，从而进行湿洗。安装在基座1尾部的水刮器15将残留在镜面的水刮离镜面。基座1上还安装了控制***13用来控制清洗机16的行走速度及方向、扇形喷嘴10的压力调节、螺旋毛刷辊4的转速以及吸尘器的开启等。基座1上的水箱12顶部安装了光伏电池板14，用来给清洗机16的蓄电池8进行供电，减少清洗过程中换电池的次数。
如图2所示，所述菲涅尔太阳能镜面干湿结合清洗机的螺旋毛刷辊4材质为海绵轮。螺旋毛刷辊4毛刷长度为80mm。
所述水箱12可采取塑料材质，所述水箱12里的水应当是除氧水。
所述蓄电池8，通过在清洗机16水箱12顶部安装的光伏电池板14或者外接电源线充电，清洗机16配置2个蓄电池，所述控制***13配置电源切换装置，一个蓄电池8电量耗尽，能快速切换到其他蓄电池上。
所述行走车轮2材质为海绵，橡胶等。所述行走车轮2数量依据清洗机16整体重量而定，数量6对12个，其中最前一排和最后一排的2对为动力轮，所述行走车轮2速度控制在0.9米/秒。行走车轮2的直径范围控制在20厘米，行走车轮2的厚度范围控制在3厘米。
所述直线定位装置3控制清洗机16直线行走，所述直线定位装置3可以是橡胶、金属等材质的定位滚轮，定位滚轮数量宜在2对4个以上；所述直线定位装置3还可以通过在控制***13添加直线行走轨迹传感器来控制清洗机16直线行走。
如图3所示，所述扇形喷嘴10为铜材质；所述扇形喷嘴10的喷淋角110°；所述扇形喷嘴10孔径0.66毫米，工作压力0.6MPa；所述扇形喷嘴10数量3个，所述扇形喷嘴10喷淋间距为150mm，目标反射镜宽度为120厘米。
如图4所示，所述换列移动车19是可移动的，可移动到菲涅尔太阳能集热场的任意集热单元17处。可在相同集热单元17里不同阵列间沿着行走轨迹18进行换列清洗。
如图5所示，所述菲涅尔太阳能镜面干湿结合清洗机的水刮器15为橡胶材质。
一种菲涅尔太阳能镜面干湿结合清洗机的清洗方法，包括2个工况下的清洗方法：
(1)春冬低温季节：此季节西北地区气温基本在0度以下。
清洗机16里的水箱12装满热水，蓄电池8充满电。清洗机16通过换列移动车19行走到目标集热单元17。开启驱动电机驱动螺旋毛刷辊4。螺旋毛刷辊4将镜面表面上的灰尘旋转流动到清洗机16侧面，通过侧面开孔相连的吸尘管道5被吸尘器6吸收。同时开启的小水泵11将热水通过扇形喷嘴10喷射到镜面冲刷反射镜镜面，清洗机16尾部的水刮器15迅速将残留在反射镜面上的水及时刮离镜面，以防止残留的水在镜面结冰。春冬低温季节可根据螺旋毛刷辊4清洗效果及气温决定是否开启湿洗。
(2)夏秋高温季节：此季节西北地区气温在0度以上。
清洗机16里的水箱12装满除氧水，蓄电池8充满电。清洗机16通过换列移动车19行走到目标集热单元17。开启驱动电机驱动螺旋毛刷辊4。螺旋毛刷辊4将镜面表面上的灰尘旋转流动到清洗机16侧面，通过侧面开孔相连的吸尘管道5被吸尘器6吸收。同时开启的小水泵11将除氧水通过扇形喷嘴10喷射到镜面冲刷反射镜镜面，清洗机16尾部的水刮器15将残留在反射镜面上的水刮离镜面。夏秋高温季节应采取干湿结合的方式清洗反射镜。
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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (12)
1.一种菲涅尔太阳能镜面干湿结合清洗机，包括基座(1)，其特征在于：所述基座(1)上安装有若干个行走车轮(2)、安装有对清洗机(16)行走进行定位以防走偏的直线定位装置(3)、安装有实现镜面灰尘干式冲刷的螺旋毛刷辊(4)，螺旋毛刷辊(4)侧面开孔连接有吸尘管道(5)，吸尘管道(5)连接吸尘器(6)；所述基座(1)上安装的主母水管(9)上有若干个扇形喷嘴(10)，主母水管(9)通过安装在基座(1)上的水箱(12)上的小水泵(11)连接水箱(12)；所述基座(1)尾部安装有将残留在镜面的水刮离镜面的水刮器(15)；基座(1)上还安装了用来控制清洗机(16)的行走速度及方向、扇形喷嘴(10)的压力调节、螺旋毛刷辊(4)的转速以及吸尘器(6)开启的控制***(13)；基座(1)上的水箱(12)顶部安装了用来给清洗机(16)的蓄电池(8)进行供电，减少清洗过程中换电池的次数的光伏电池板(14)。
2.根据权利要求书1所述的一种菲涅尔太阳能镜面干湿结合清洗机，其特征在于：所述螺旋毛刷辊(4)材质为尼龙、天然纤维或海绵；螺旋毛刷辊(4)和反射镜镜面为间隙接触，控制螺旋毛刷辊(4)毛刷长度范围在20mm～100mm，同时螺旋毛刷辊(4)离反射镜镜面的间距可调。
3.根据权利要求书1所述的一种菲涅尔太阳能镜面干湿结合清洗机，其特征在于：所述水刮器(15)为硅胶或者橡胶材质，水刮器(15)将镜面上残留的水及时清除干净，以防冬季残留的水结冰影响镜面的反射率。
4.根据权利要求书1所述的一种菲涅尔太阳能镜面干湿结合清洗机，其特征在于：所述水箱(12)的材质为塑料或轻质金属，所述水箱(12)进行保温处理，以防冬季清洗镜面时水箱内的水凝固；所述水箱(12)里的水为不降低镜面反射效果的蒸馏水、除氧水或去离子水。
5.根据权利要求书1所述的一种菲涅尔太阳能镜面干湿结合清洗机，其特征在于：所述蓄电池(8)用以对清洗机(16)行走，吸尘器(6)吸尘，螺旋毛刷辊(4)转动及控制***(13)供电；所述蓄电池(8)通过在清洗机(16)水箱(12)顶部安装的光伏电池板(14)或者外接电源线充电；所述光伏电池板(14)的尺寸及功率由清洗机(16)具体设计规格而定；蓄电池(8)数量至少2个，所述控制***(13)具备电源切换功能，一个蓄电池(8)电量耗完能够快速切换到其他蓄电池。
6.根据权利要求书1所述的一种菲涅尔太阳能镜面干湿结合清洗机，其特征在于：所述吸尘器(6)通过产生负压将所述螺旋毛刷辊(4)冲刷到侧面的灰尘吸收到吸附筒里；所述吸尘器(6)选型原则是：满足功能要求的前提下功率尽可能地小，重量尽可能地轻。
7.根据权利要求书1所述的一种菲涅尔太阳能镜面干湿结合清洗机，其特征在于：所述行走车轮(2)材质为海绵或橡胶，数量依据清洗机(16)整体重量而定，数量至少4对8个，其中2对4个在最前一排和最后一排，这2对为动力轮，由行走电机驱动清洗机(16)行走；其余根据清洗机(16)重量分布情况布置行走车轮(2)数量；所述行走车轮(2)速度控制在0～1.5米/秒；行走车轮(2)的直径范围控制在10厘米～20厘米，行走车轮(2)的厚度范围控制在1厘米～5厘米，较厚的行走车轮(2)可承担相对更重的清洗机(16)重量。
8.根据权利要求书1所述的一种菲涅尔太阳能镜面干湿结合清洗机，其特征在于：所述直线定位装置(3)控制清洗机(16)直线行走，所述直线定位装置(3)为橡胶或金属材质的定位滚轮，定位滚轮数量为2对4个以上；所述直线定位装置(3)还能够通过在控制***(13)添加直线行走轨迹传感器来控制清洗机(16)直线行走。
9.根据权利要求书1所述的一种菲涅尔太阳能镜面干湿结合清洗机，其特征在于：所述扇形喷嘴(10)为铜或者不锈钢材质；所述扇形喷嘴(10)的喷淋角度为60°以上；所述扇形喷嘴(10)工作压力范围控制在0.3MPa～0.8MPa。
10.根据权利要求书1的一种菲涅尔太阳能镜面干湿结合清洗机，其特征在于：所述清洗机(16)所需扇形喷嘴(10)数量n及扇形喷嘴(10)的喷淋间距d的计算公式如下所示：
d＝(100～300)R (2)
其中：W为反射镜面宽度，L为扇形喷嘴喷淋范围，d为扇形喷嘴喷淋间距，a为扇形喷嘴喷淋角度，R为扇形喷嘴孔径。
11.根据权利要求书1所述的一种菲涅尔太阳能镜面干湿结合清洗机，其特征在于：还包括换列移动车(19)，目的在于所述清洗机(16)清洗完一列反射镜阵列后，行走到所述换列移动车(19)上，移动到目标位置进行换列，从而进行下一列反射镜面的清洗；所述换列移动车(19)能够移动到菲涅尔太阳能集热场的任意集热单元(17)处；所述换列移动车(19)高度可调，将清洗机(16)调到反射镜镜面相同高度以便清洗机(16)行走到目标反射镜阵列。
12.根据权利要求1～11任一项所述的一种菲涅尔太阳能镜面干湿结合清洗机的清洗方法，其特征在于：主要包括2个工况下的清洗方法：
(1)春冬低温季节：此季节西北地区气温基本在0度以下；
清洗机(16)的水箱(12)装满热水，蓄电池(8)充满电；清洗机(16)通过换列移动车(19)行走到目标反射镜阵列；开启驱动螺旋毛刷辊(4)及吸尘器(6)；螺旋毛刷辊(4)将镜面表面上的灰尘旋转流动到清洗机(16)侧面，通过侧面开孔相连的吸尘管道(5)被吸尘器(6)吸收；同时开启的小水泵(11) 将热水通过扇形喷嘴(10)喷射到镜面冲刷反射镜镜面，清洗机(16)尾部的水刮器(15)迅速将残留在反射镜面上的水及时刮离镜面，以防止残留的水在镜面结冰；春冬低温季节根据螺旋毛刷辊(4)清洗效果及气温决定是否开启湿洗；
(2)夏秋高温季节：此季节西北地区气温在0度以上；
清洗机(16)里的水箱(12)装满除氧水，蓄电池(8)充满电；清洗机(16)通过换列移动车(19)行走到目标反射镜阵列；开启驱动螺旋毛刷辊(4)及吸尘器(6)；螺旋毛刷辊(4)将镜面表面上的灰尘旋转流动到清洗机(16)侧面，通过侧面开孔相连的吸尘管道(5)被吸尘器(6)吸收；同时开启的小水泵(11)将除氧水通过扇形喷嘴(10)喷射到镜面冲刷反射镜镜面，清洗机(16)尾部的水刮器(15)将残留在反射镜面上的水刮离镜面；夏秋高温季节采取干湿结合的方式清洗反射镜。
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