一种太阳能聚光镜镜面节水清洗实验平台的制作方法

本发明属于太阳能发电相关技术领域，更具体地，涉及一种太阳能聚光镜镜面节水清洗实验平台。

背景技术：

能源安全和环境危机的出现以及发展中国家和新兴经济体对能源需求的不断增长，极大的推动了可再生能源在全球范围内的发展。太阳能因为具有分布广泛、能量巨大、取之不竭、环保安全等优点，受到了很多国家的关注。太阳能聚光热发电是除了太阳能光伏发电之外的另一种太阳能发电技术。与太阳能光伏发电相比，太阳能聚光热发电具有能量密度高，发电平稳，易于现有火力发电厂集成等优点。

太阳能光热发电站大都建立在光照资源丰富的区域，而这些区域的气候往往比较干旱，而干旱的气候条件对于电站镜场的维护工作来说是一个巨大的挑战。一方面，大量的聚光镜很容易被当地常见的风沙污染，造成反光能力的急剧下降，直接影响到电站的发电能力；另一方面，清洗被污染的镜面需要用到大量的水，而水正是这些干旱地区所严重缺少的，因此聚光镜镜面的节水清洗是太阳能光热发电站的一个重要研究方向。

目前，大规模太阳能光热发电站中聚光镜镜面的清洗工艺一般采用水投射、接触式及机器人自动化三种方式。其中水投射的清洗方式是通过人工驾驶清洗车，以高压水直接冲洗镜面，而接触式的清洗方式是通过人工驾驶清洗车，刷洗镜面的同时用高压水进行冲洗，机器人自动化的清洗方式则是在清洗过程中用机器人替代人工的地位。因此为了保证聚光镜的洁净，采用高压水对镜面进行冲洗是必不可少的过程，但这个过程会使用到大量的水，极大增加了电站的运营成本。若能通过实验探究出冲洗镜面时水温、压力、冲洗角度和冲洗距离等因素对用水量的影响规律，便可在达到清洗效果的前提下，大大节约用水量，降低运营成本。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种太阳能聚光镜镜面节水清洗实验平台，其中利用废液箱、清洗系统、支撑系统和控制柜构建实验平台，并利用控制柜调节清洗过程中的实验条件，相应的可探究各因素对用水量的影响，因而尤其适用于聚光镜镜面清洗的应用场合。

为实现上述目的，本发明提出了一种太阳能聚光镜镜面节水清洗实验平台，其特征在于，包括废液箱、清洗系统、支撑系统和控制柜，其中：

所述废液箱内设置有支架，用于放置聚光镜；

所述清洗系统包括依次连接的水箱、水泵、连接管和分流装置，所述分流装置上安装有喷嘴，工作时，所述水泵将所述水箱中的清洗液通过连接管送入所述分流装置中，该清洗液从所述喷嘴中喷出，清洗所述聚光镜的镜面；

所述支撑系统置于所述废液箱的上部，用于固定所述分流装置并带动其移动；

所述控制柜用于调节所述清洗系统和支撑系统的状态，从而改变清洗所述镜面过程中的实验条件。

作为进一步优选地，所述水箱的内壁面设置有刻度，用于记录清洗所述镜面时液面的下降高度，结合该水箱的长度和宽度获得清洗所述镜面的用水量。

作为进一步优选地，所述废液箱内设置有多对支架，每对所述支架与所述喷嘴的距离不同，用于探究所述喷嘴与所述聚光镜的距离对清洗所述镜面时用水量的影响。

作为进一步优选地，所述支撑系统包括导轨、导轨滑块和传动装置，其中，所述导轨对称安装在所述废液箱的上部，所述导轨滑块嵌合安装在该导轨上，并且所述分流装置的两端通过连接杆固定在该导轨滑块上，所述传动装置通过传动装置线路与所述控制柜连接，用于控制所述导轨滑块沿所述导轨移动，从而带动所述分流装置沿该导轨移动，工作时，通过所述控制柜控制所述导轨滑块的移动速度，从而对所述喷嘴的移动速度进行控制，用于探究所述喷嘴的移动速度对清洗所述镜面时用水量的影响。

作为进一步优选地，所述清洗系统还包括与分流装置连接的角度调节装置，利用角度调节装置使分流装置及与之固定的喷嘴沿轴向旋转，工作时，通过所述角度调节装置改变所述喷嘴与所述聚光镜之间的夹角，使得所述清洗液从不同角度喷射到该聚光镜上，用于探究所述喷嘴的角度对清洗所述镜面时用水量的影响。

作为进一步优选地，所述清洗系统还包括电加热器和第一温度传感器，所述电加热器与所述控制柜连接，用于加热所述水箱内的清洗液，所述第一温度传感器与所述水箱连接，用于监测该水箱内清洗液的温度，并将数据反馈给所述控制柜，工作时，所述控制柜控制所述电加热器将所述水箱内的清洗液加热到目标温度，用于探究所述清洗液的温度对清洗所述镜面时用水量的影响。

作为进一步优选地，所述清洗系统还包括第一压力传感器，所述第一压力传感器设置在所述连接管与所述水泵的连接处，用于监测经过所述水泵加压后所述清洗液的压力，并将数据反馈给所述控制柜，工作时，所述控制柜控制所述水泵将所述清洗液加压至目标压力，用于探究所述清洗液的压力对清洗所述镜面时用水量的影响。

作为进一步优选地，所述清洗系统还包括第二温度传感器和第二压力传感器，所述第二温度传感器与所述分流装置连接，用于监测到达所述喷嘴前所述清洗液的实际温度，并将数据反馈给所述控制柜，所述第二压力传感器设置在所述连接管与所述分流装置的连接处，用于监测到达所述喷嘴前所述清洗液的实际压力，并将数据反馈给所述控制柜。

作为进一步优选地，使用不同结构的所述喷嘴对所述镜面进行清洗，用于探究所述喷嘴的结构对清洗所述镜面时用水量的影响。

作为进一步优选地，利用不同种类的清洗剂配制所述清洗液，并与清水作对比，用于探究清洗液的种类对清洗所述镜面时用水量的影响。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明利用废液箱、清洗系统、支撑系统和控制柜构建了一个太阳能聚光镜镜面节水清洗实验平台，并通过控制柜模拟实际应用中的各种清洗条件，用于探究各因素对清洗镜面过程中用水量的影响，从而获得最佳的清洗方案，在达到清洗效果的前提下尽量减少用水，有利于降低太阳能光热发电站的运营成本，并且具有结构紧凑、操作安全、自动化程度高的优点；

2.尤其是，本发明可以探究喷嘴与镜面的距离、角度，喷嘴的结构、移动速度，或清洗液的温度、压力、种类对用水量的影响，基本覆盖了太阳能光热发电站中影响用水量的全部因素，因此对实际应用具有较好的指导作用。

附图说明

图1是本发明优选实施例提供的太阳能聚光镜镜面节水清洗实验平台的结构示意图；

图2是本发明优选实施例提供的分流装置与喷嘴的局部剖视图；

图3是本发明优选实施例提供的分流装置与角度调节装置的示意图；

图4是本发明优选实施例提供的第二温度传感器和第二压力传感器的示意图；

图5是本发明优选实施例提供的废液箱内支架的示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-废液箱，2-水箱，3-控制柜，4-第二温度传感器，5-喷嘴，6-角度调节装置，7-第一支架，8-第二支架，9-第三支架，10-镜面放置台，11-连接管，12-第二压力传感器，13-传感器线路，14-阀门，15-第一压力传感器，16-水泵，17-出水口，18-第一温度传感器，19-固定架，20-导轨，21-导轨滑块，22-导轨刻度，23-传动装置，24-传动装置线路。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明优选实施例提供了一种太阳能聚光镜镜面节水清洗实验平台，包括废液箱1、清洗系统、支撑系统和控制柜3，其中：

废液箱1内设置有支架，工作时，将镜面放置台10平稳放置在支架上，再将聚光镜平稳放置于镜面放置台10上；

清洗系统包括依次连接的水箱2、水泵16、连接管11和分流装置，水箱2中的清洗液通过出水口17进入水泵16，并且水泵16与连接管11之间设置有阀门14用于控制清洗液的开关，如图2所示，分流装置上安装有多个呈线性排列的喷嘴5，位于聚光镜的正上方，工作时，水泵16将水箱2中的清洗液通过连接管11送入分流装置中，清洗液从喷嘴5中喷出，清洗聚光镜的镜面，同时水箱2的内壁面设置有刻度，用于记录清洗镜面时液面的下降高度，结合该水箱2的长度和宽度获得清洗镜面的用水量；

支撑系统置于废液箱1的上部，用于固定分流装置并带动其移动；

控制柜3用于调节所述清洗系统和支撑系统的状态，从而改变清洗所述镜面过程中的实验条件。

进一步，废液箱1内设置有多对支架，每对支架与喷嘴5的距离不同，用于探究喷嘴5与聚光镜的距离对清洗镜面时用水量的影响。

进一步，支撑系统包括导轨20、导轨滑块21和传动装置23，其中，导轨20对称安装在废液箱1的上部，并且导轨20内设置有导轨刻度22用于读取导轨滑块21的位置，导轨滑块21嵌合安装在导轨20上，并且分流装置的两端通过连接杆固定在导轨滑块21上，传动装置23通过传动装置线路24与控制柜3连接，用于控制导轨滑块21沿导轨20移动，从而带动分流装置沿该导轨20移动，工作时，通过所述控制柜3控制导轨滑块21的移动速度，从而实现对喷嘴5移动速度的控制，用于探究喷嘴5的移动速度对清洗镜面时用水量的影响。

进一步，如图3所示，清洗系统还包括与分流装置连接的角度调节装置6，通过角度调节装置6可以使分流装置及与之固定的喷嘴5沿轴向旋转，工作时，通过角度调节装置6改变喷嘴5与聚光镜之间的夹角，使得清洗液从不同角度喷射到聚光镜上，用于探究喷嘴5的角度对清洗镜面时用水量的影响。

进一步，清洗系统还包括电加热器和第一温度传感器18电加热器与控制柜3连接，用于加热水箱2内的清洗液，第一温度传感器18与水箱2连接，用于监测水箱2中清洗液的温度，并将数据反馈给控制柜3，从而实现对清洗液温度的控制，工作时，控制柜3控制电加热器将水箱2内的清洗液加热到目标温度，用于探究清洗液的温度对清洗镜面时用水量的影响。

进一步，清洗系统还包括第一压力传感器15，第一压力传感器15设置在连接管11与水泵16的连接处，用于监测经过水泵16加压后清洗液的压力，并将数据反馈给控制柜3，工作时，控制柜3控制水泵16将清洗液加压至目标压力，用于探究清洗液的压力对清洗镜面时用水量的影响。

进一步，如图4所示，清洗系统还包括第二温度传感器4和第二压力传感器12，考虑到连接管11较长，加热加压后的清洗液在其中流动时可能会产生较大的温降和压降，因此将第二温度传感器4与分流装置连接，用于监测到达喷嘴5前清洗液的实际温度，并将数据反馈给控制柜3，为保证数据的准确性，可在分流装置上设置多个第二温度传感器4，同时将第二压力传感器12设置在连接管11与分流装置的连接处，用于监测到达喷嘴5前清洗液的实际压力，并将数据反馈给控制柜3，第二温度传感器4和第二压力传感器12的线路集束在固定架19中，同时通过传感线路13与控制柜3连接。

进一步，使用不同结构的喷嘴5对镜面进行清洗，用于探究喷嘴5的结构对清洗镜面时用水量的影响。

进一步，利用不同种类的清洗剂配制清洗液，并与清水作对比，用于探究清洗液的种类对清洗镜面时用水量的影响。

下面根据本发明的优选实施例，对本发明提供的聚光镜镜面节水清洗实验平台的具体操作过程进行介绍：

将镜面放置台10平稳安放在废液箱1内壁面的第一支架7、第二支架8或第三支架9上，再将被污染的镜面平稳安放在镜面放置台10上，如图5所示，第一支架7、第二支架8和第三支架9与喷嘴5的距离分别为0.1m、0.2m、0.3m，选择不同的支架可以探究喷嘴5与聚光镜的距离对用水量的影响；

在水箱2内加入足够水位的清水，再加入清洗剂配置清洗液，清洗剂的种类可以根据需要进行选择，从而配制成不同种类的清洗液，用于探究清洗液的种类对用水量的影响；

记录清洗镜面前水箱2内的液面高度，通电，通过控制柜3打开水箱2内的电加热器，并设定加热的目标温度，待第一温度传感器18测得清洗液达到目标温度后，通过控制柜3启动水泵16，并设定加压的目标压力，待第一压力传感器15测得清洗液达到目标压力后，打开阀门14，加热加压后的清洗液通过连接管11到达分流装置，并从喷嘴5高速喷射到被污染的镜面上，为探究清洗液的温度对用水量的影响，可将目标温度设定为30℃、40℃、50℃和60℃，为探究清洗液的压力对用水量的影响，可将目标压力设定为0.1mpa、0.15mpa和0.2mpa；

考虑到连接管11较长，加热加压后的清洗液在其中流动可能会有较大的温降和压降，因此通过第二温度传感器4和第二压力传感器12监测并反馈到达喷嘴5前清洗液的实际温度和实际压力；

通过控制柜3控制导轨滑块21带动喷嘴5沿导轨移动，从而实现清洗整块镜面，可通过控制柜3控制导轨滑块21的移动速度，探究喷嘴5的移动速度对用水量的影响，清洗液冲洗镜面后最终被废液箱1收集聚集在箱底，若聚集较多时可以开启阀门使废液流出，清洗完毕后读取水箱2内的液面高度，即可计算出清洗过程的用水量，并且观察导轨刻度22可获取导轨滑块21的启停位置；

更换不同结构的喷嘴5或利用角度调节装置6改变喷嘴5与聚光镜的夹角，可以探究喷嘴5的结构或喷嘴5的角度对用水量的影响。

由此，采用本发明提供的实验平台，便可对清洗聚光镜镜面的过程中，清洗液的种类、温度、压力，喷嘴的结构、角度、距离和移动速度等因素对用水量的影响进行实验探究，寻求最佳节水方案，从而达到节约清洗用水的目的。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。