[发明专利]一种水动力光伏电池板单头清洗刷

说明书

一种水动力光伏电池板单头清洗设备，包括水力原动机（微型冲击式水轮机）、减速传动装置、一个圆盘刷、工作杆及进水管、连接支架等。清水流过微型冲击式水轮机做功后再流到电池板表面，微型冲击式水轮机带动圆盘刷旋转清洗。操作员手握工作杆推着清洗设备沿着电池板表面行走即可操作，操控性好，效率高。本机使用高压水泵提供水源（动力源），使用工作压力为4000KPa的清水驱动，圆盘刷转速在700r/min～900 r/min之间；水消耗量可以调整。可应用于各种光伏发电清洗，在日益增长的分布式（小型）光伏发电电池板的清洗领域有广泛应用。

技术领域

本发明涉及一种太阳能光伏电池板单头清洗刷，属于一种应用于光伏发电电池板清洗的设备；其核心的水力原动机是水轮机领域的微型冲击式水轮机，它属于流体力学和叶轮机械的领域。

背景技术

光伏发电电池板以阵列的形式在露天倾斜安装，污渍、灰尘降低光电转换效率、导致发电减少的问题一直存在，因此，太阳能电池板需要定期清洗。

目前采用的清洗方式主要有人工纯手工清洗、人工用工具清洗、机械化清洗车清洗这几种；另外的在光伏电池板安装固定网管喷淋、光伏板上放置爬行清洗设备器人等方式，由于清洗效果、效率、可靠性、成本等原因，应用尚未普及。

机械化清洗车清洗效率高，在场地平整的大型地面光伏电站有较好应用，它要求平整的地形，对于山坡、大棚、水面及正日益普及的分布式屋顶光伏发电等场地不适合。

人工纯手工清洗是先用水管冲刷淋水，然后再用抹布、拖把等最简易的手工工具清洗，这也是目前我国大部分地方最常用的办法。此方式操作简单、最容易实施，适合任何光伏发电场合，几乎不需要设备投资。但很明显，此方法清洗效果一般，效率很低、工人劳动强度大，耗水率也较大。

人工用工具清洗光伏电池板是使用手持式设备清洗。其设备一般靠电机、小型汽油机、水力等动力源来带动刷子旋转完成清洗。因为清洗电池板一般情况下需要用水，用电机、汽油机的设备相比仅以水为动力源的系统就多了额外的设施，导致系统复杂且存在安全隐患，所以由电动或汽油机为动力的手持式光伏清洗设备应用不广泛。

用水驱动的手持式光伏清洗设备，既利用水做功又利用水冲洗，无需额外动力源，有良好的应用前景；把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械即流体机械中的透平机械，如水轮机，具有悠久的应用历史，冲击式水轮机是水轮机的一种，是借助于导水机构引出具有动能的高压水射流，冲向转轮水斗，使转轮旋转做功，从而完成将水能转换成机械能的一种水力原动机，其水能利用效率一般都超过90%以上，参见文献1；冲击式水轮机适用于压力高、小流量的应用，也适合做成小型化、微型化的装置。所以，水动力光伏清洗设备，多数采用微型冲击式水轮机（水斗式水轮机）结构做动力源。

微型冲击式水轮机（水斗式水轮机）主要参数的计算公式如下。

采用微型冲击式水轮机结构做动力源的光伏清洗设备，目前市场上已经有成熟的应用，例如德国凯驰公司（Alfred Kärcher GmbH Co. KG，www.karcher.com）的iSolar 系列光伏清洗刷及德国克林德公司（Cleantecs GmBH, www.sola-tecs.com)的Solar-Tecs光伏清洗滚刷，这两款产品都是以高压水驱动，虽然刷子形状不同，一个是圆盘型（凯驰），一个是圆柱型（克林德），但其核心动力源的结构都和微型冲击式水轮机一样：从喷嘴喷出高压水冲击转轮上面的叶片（水斗）使其旋转做功；凯驰公司的iSolar 系列光伏清洗刷采用一个喷嘴，其工作压力约10000KPa～12000KPa（数据来源于实际测试），克林德公司的Solar-Tecs光伏清洗滚刷的工作压力是10000KPa～12000KPa（数据来源于产品说明书），参见文献2及说明书附图2。