При очистке фотоэлектрических (PV) модулей щетковый диск является точкой контакта, в которой фактически происходит очистка, однако его конструкция зачастую упускается из виду. В данной статье рассматриваются четыре критических конструктивных недостатка, характерных для традиционных щеточных дисков, и представлен щеточный диск нового поколения от WaterSprayElephant, разработанный с использованием технологии встроенных пучков щетины, оптимизированного распределения воды, усиленного приводного соединения и геометрии с плавными контурами. Лабораторные и полевые испытания подтверждают значительное улучшение в таких аспектах, как надежность крепления щетинок, эффективность использования воды, защита двигателя и качество очистки.
Введение: Щетковый диск — ключевой компонент оборудования для очистки фотоэлектрических панелей
В сфере оборудования для очистки фотоэлектрических установок большое внимание уделяется двигателям, аккумуляторам и системам управления. Однако щетковый диск — деталь, которая непосредственно соприкасается с поверхностью солнечной панели, — пожалуй, является самой важной частью любой очищающей щетки, щеткоуборочной машины или очищающего робота. Неудачно сконструированный щеточный диск не только снижает эффективность очистки, но и может повредить те самые панели, которые он призван защищать, увеличить расход воды и сократить срок службы оборудования.
Компания WaterSprayElephant, являясь специализированным производителем профессионального оборудования для очистки солнечных панелей — в том числе автоматических очищающих роботов, роликовых щеток, а также одно- и двухголовых щеток, — вложила значительные средства в исследования и разработки щеточных дисков. В данной статье подробно описаны наши новейшие конструктивные инновации, направленные на устранение четырёх основных проблем, характерных для традиционных щеточных дисков, используемых в данной отрасли.
Четыре конструктивных недостатка традиционных дисков с щетинками для очистки фотоэлектрических элементов
1. Конструкция с плетеными щетинками: риск для надежности
Подавляющее большинство представленных сегодня на рынке щеточных дисков используют конструкцию с щетиной из плетеной веревки, а не технологию вшивания (вставления) щетины. Несмотря на экономичность производства, этот метод приводит к серьезным проблемам с надежностью:
- Когда плетеная веревка изнашивается или её оплетка ослабевает под воздействием длительной механической нагрузки и воздействия воды, отдельные жгуты щетины отрываются от диска.
- Оторвавшиеся щетинки могут поцарапать или стереть антибликовое покрытие фотоэлектрической панели, что приведет к необратимому снижению выработки энергии.
- Плетеная структура образует глубокие щели в пучке щетинок, в которых скапливаются пыль, песок и влага, что негативно сказывается как на гигиене, так и на эффективности уборки.
Как показано на рисунке ниже:
2. Отсутствие интегрированной системы распределения воды: чрезмерная трата воды
Большинство щеточных дисков не оснащены каким-либо встроенным механизмом распределения воды. Вода просто вытекает через центральное отверстие и неравномерно стекает на поверхность панели:
- Большие объёмы воды стекают с краёв панели, не способствуя повышению эффективности очистки.
- Неравномерное смачивание приводит к тому, что некоторые участки оказываются чрезмерно смоченными, а другие остаются сухими, что ухудшает равномерность очистки.
- Для систем очистки фотоэлектрических панелей с подачей воды, применяемых в регионах с дефицитом воды, таких как Ближний Восток, такая неэффективность представляет собой проблему как с экономической, так и с экологической точки зрения.
Как показано на рисунке ниже:
3. Подключение привода с недостаточным размером: чрезмерная нагрузка на двигатель
Соединительный вал передаёт вращающий момент от двигателя к щеточному диску. Во многих конкурирующих конструкциях этот соединительный вал имеет недостаточные размеры по сравнению с требуемым рабочим крутящим моментом:
- Небольшой разъем создает более короткий эффективный рычаг, в результате чего двигателю требуется развивать более высокий крутящий момент для обеспечения той же скорости вращения щетки и того же давления.
- В результате увеличения нагрузки на двигатель ускоряется износ подшипников и обмоток, что сокращает срок службы.
- Это особенно проблематично в условиях сильного загрязнения (пустыня, сельскохозяйственные угодья), где требуется постоянный очищающий крутящий момент.
Как показано на рисунке ниже:
4. Сложная геометрия поверхности: накопление грязи
В традиционных соединителях с щеточными дисками и ребрами жесткости имеется множество острых углов, углублений и прямоугольных переходов:
- В процессе эксплуатации в каждом уголке скапливается пыль и грязь, в результате чего поверхность становится труднодоступной для очистки.
- Со временем скопившиеся отложения затвердевают и приводят к дисбалансу вращающегося диска, что вызывает вибрацию и неравномерный износ.
- Неприглядный вид загрязнённого грязью чистящего диска подрывает профессиональный имидж, который команды по эксплуатации и техническому обслуживанию солнечных электростанций создают в глазах заинтересованных сторон.
Конструкция щеточного диска нового поколения от WaterSprayElephant
В ответ на эти общеотраслевые недостатки наша команда НИОКР под руководством экспертов в области электромеханики разработала полностью переработанную конструкцию щеточного диска. Новая конструкция представляет собой значительный прорыв в технологии щеток для очистки фотоэлектрических панелей.
1. Технология интегрированных пучков щетинок
В нашем новом щеточном диске применяется технология интегрированного вшивания щетинок — та же высокоточная технология, которая используется в зубных щетках премиум-класса. Отдельные пучки щетинок механически закрепляются в прецизионно просверленных отверстиях в основе диска, образуя прочное соединение.
- Значительно улучшилась устойчивость щетинок: они не выпадают, не распушаются и не образуют проплешин — даже после длительного использования.
- Пучкообразная структура исключает наличие внутренних щелей, в которых задерживаются загрязнения, характерных для плетеных конструкций.
- Плотность и жесткость щетинок можно точно регулировать в разных зонах диска для обеспечения оптимальной эффективности очистки.
- Данная конструкция особенно эффективна при использовании щеток для очистки солнечных панелей, где крайне важно обеспечить стабильное и воспроизводимое качество очистки.
Как показано на рисунке ниже:
2 искусственно созданных канала для отвода воды
Теперь в корпус щеткового диска встроены шесть прецизионно обработанных дисперсионных щелей, равномерно расположенных вокруг центрального водозаборника. Когда двигатель приводит диск во вращение, центробежная сила равномерно прогоняет воду через эти щели, создавая контролируемую равномерную картину распыления по всей ширине очистки.
- Потребление воды сокращается на 30 % по сравнению с традиционными конструкциями с центральным выпуском.
- Равномерное смачивание обеспечивает стабильные результаты очистки по всей поверхности панели.
- Дispersion-слоты обладают самоочищающейся способностью — центробежная сила выталкивает мусор во время работы.
- Эта инновация особенно ценна для автоматических систем очистки солнечных панелей, эксплуатируемых в условиях дефицита воды.
Как показано на рисунке ниже:
3 Усиленное соединение приводного вала для оптимальной передачи крутящего момента
Во всех ребрах жесткости и конструктивных элементах используются плавные дугообразные переходы вместо традиционных прямоугольных углов:
- Благодаря отсутствию острых углов и углублений пыль и грязь не имеют возможности скапливаться.
- Быстрое ополаскивание водой возвращает разъему вид, как у нового.
- Гладкая поверхность снижает аэродинамическое сопротивление при вращении, что способствует незначительной экономии энергии.
- Специалисты по техническому обслуживанию высоко оценивают заметно более чистую технику — эту небольшую деталь, которая подчеркивает профессиональный уровень эксплуатации и технического обслуживания.
Как показано на рисунке ниже:
Проверка в полевых условиях: результаты испытаний
Модернизированный диск с щетинками прошел тщательные лабораторные испытания и полевые испытания в ходе внедрения систем очистки фотоэлектрических модулей в различных условиях:
| Параметр | Дизайн «Слоник с брызгами воды» | Традиционный дизайн |
| Удержание щетинок | Отсутствие выпадения щетинок даже после 500 часов непрерывной работы | В плетеных моделях выпадение волос может достигать 15 % |
| Потребление воды | Снижение расхода воды на одну панель примерно на 30 %, равномерное распыление | Неравномерное распределение, значительные потери в результате стока |
| Нагрузка на двигатель | Заметное снижение рабочего тока | Увеличение потребляемого тока, ускоренный нагрев двигателя |
| Легкость очистки | Простое ополаскивание водой возвращает изделию первоначальный вид | Требуется ручная очистка отложений в углах |
Отзывы клиентов остаются неизменно положительными. Операторы на местах отмечают заметно лучшие результаты очистки, снижение частоты долива воды и меньшую частоту замены щеточных дисков в течение сезона технического обслуживания. Как отметил один из менеджеров по эксплуатации и техническому обслуживанию солнечной электростанции: «Новая конструкция щеточных дисков просто работает лучше и служит дольше. Мы перешли на использование щеточных дисков WaterSprayElephant для всех наших операций по очистке фотоэлектрических установок».
О компании WaterSprayElephant
WaterSprayElephant (Xiamen WaterSprayElephant Cleaning Technology Co., Ltd.) — технологическая компания, специализирующаяся на разработке и производстве интеллектуальных решений для очистки фотоэлектрических модулей. Благодаря многолетнему опыту работы в отрасли, команде разработчиков под руководством трёх экспертов с докторской степенью и множеству запатентованных технологий наш ассортимент продукции включает:
- Щетки для ручной очистки и щетки с распылителем воды (щетка для ручной очистки, щетка с регулируемой длиной)
- Системы с одноголовными и двухголовными чистящими щетками
- Машины для очистки с роликовыми щетками, предназначенные для очистки больших массивов
- Гусеничные и подвесные роботы для очистки солнечных батарей, предназначенные для фотоэлектрических модулей, установленных на крышах и на земле
- Приборы для измерения запыленности фотоэлектрических систем и системы фильтрации воды
Наши решения внедрены в более чем 30 странах Европы, Ближнего Востока и Юго-Восточной Азии, где благодаря эффективной и надёжной очистке обеспечивают стабильное повышение выработки энергии фотоэлектрических установок на 5–20 %. Мы предлагаем индивидуальные решения по очистке солнечных панелей владельцам солнечных электростанций, подрядчикам по эксплуатации и техническому обслуживанию (O&M), а также EPC-компаниям — будь то станции в пустынях, подверженные сильному загрязнению, прибрежные установки, требующие антикоррозионной защиты, или плоские системы с одноосевыми следящими механизмами.
Узнать больше
Если вы отвечаете за техническое обслуживание солнечной электростанции и ищете способы сократить расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание при одновременном повышении выработки солнечной энергии, свяжитесь с нашей командой, чтобы обсудить условия на вашем объекте — тип панелей, степень загрязнения, угол наклона и климатические условия — и мы порекомендуем оптимальную схему очистки для вашей установки.
Посетите: watersprayelephant.xyz
Электронная почта: h910808036@gmail.com
