定日镜清洗车的节能方法

定日镜清洗车的节能方法

王岩 吕艳 唐贵富 张春晓 王松亭 王志焱 马东生  

沈阳仪表科学研究院有限公司 辽宁 沈阳 110043

摘  要： 提出了基于超声波测距、压力、流量、液位、温度、编码器、拉绳测距等多种传感器的应用，结合清洗装置姿态自动调节、水路系统自动控制、清洗频次负载输出自动控制、防撞控制、辅助驾驶自动提示、偏航自动预警、GPS自动驾驶、不同室外温度的控制策略等功能，实现定日镜清洗车的节能目的。

关键词： 超声波测距；传感器；防撞；辅助驾驶；液位；温度；GPS，节能。

正文：

1  传感器设计背景和应用价值

设计背景：

目前随着我国新能源产业的发展，光热发电成为新型的发电方式，而作为直接采集光能的定日镜在整个光热发电工艺中显得尤为重要，由于定日镜表面的清洁度对光能的采集效率影响很大，故定日镜清洗的需求量也迅速增大。为解决在低温、高海拔、高温、水雾、沙尘、振动等极端条件下，定日镜的清洗问题，定日镜清洗车应运而生。

由于大多数定日镜清洗应用的地方属于干旱缺水地区，因此定日镜清洗车如何做到在使用最小的用水量，最少的电能实现高效的清洗作业，成为当前急需解决的技术难点。本论文就针对此问题提出解决方法。

应用价值：

通过本论文中的节能方法，可实现清洗用水利用率提高百分之三十，电车电池使用时间提高百分之四十，从而直接带来使用价值的提升，和经济价值的提升。为新升级的清洗车提供降本增效的依据，可以根据实际情况减小水箱的体积和电池的容量，由于水箱体积的减小，带来车载重的减小，可以使用更小的接地比压的路况，可以使车子使用更多复杂的路面情况。

2  创新点与优势

结合多传感器的感知系统，各个功能因不同外部条件实施不同的控制策略。将半自动与全自动相结合，提过不同的场景参数输入，形成不同的策略。以最节能、最高效、最佳清洗效果为控制目的。

多种防撞保护机制；水路保护功能可以进行水路报警、欠压、泵故障灯多种提示；通过清洗机构的伸缩情况及与定日镜之间距离情况，做出一定的算法，来提示驾驶员车辆行驶过程中与两侧定日镜之间的距离，从而方便驾驶员判断车辆在镜场中改如何调整方向。

通过外部温度、清洗频次给出不同的控制负载参数，以最合理的负载输出、最合理的与定日镜接触距离，来完成最高效和最佳清洗效果的清洗。

3  实现方案简介

3.1 减小清洗装置姿态调整的频次：

清洗车的清洗装置在清洗作业过程中，需要不断调节姿态，来满足清洗装置与定日镜之间达到最佳的清洗位置，这样就需要清洗装置的机械臂不停地做伸缩、翻转动作，就需要消耗一定的电能。

首先，减小姿态调整的频次，通过增加清洗装置上刮板的长度和辊刷的毛长，这样，就有一个较宽的范围，在这个范围内，机械臂不需要伸缩、不需要摆动也能使清洗装置与定日镜保持在最佳的清洗距离内，从而节省电能。

再次，减小姿态调整的频次，通过辅助驾驶与自动驾驶相结合。通过机械臂上的编码器可以反馈出机械臂的伸缩长度，超声波测距传感器可以反馈出清洗装置与定日镜之间的距离，通过机械臂的伸缩长度和清洗装置与定日镜的距离，通过几何计算可以推出，清洗车左右两侧分别与左右两侧定日镜的距离。从而，可以给驾驶员提示目前清洗车在镜场中的位置，这样，驾驶员尽可能的使清洗车在中间行驶，也间接地实现降低左右两侧机械臂的伸缩频次。也就是减小姿态调整的频次。自动驾驶同理。

3.2 设置多种清洗模式：

首先，设置多种清洗模式，包括两侧清洗模式、单侧左侧清洗模式、单侧右侧清洗模式、水洗模式、干洗模式。

两侧清洗模式，左右两侧清洗装置同时分别运动，进行伸缩、翻转运动，左右两侧辊刷在执行清洗时，转动。

单侧左侧清洗模式，仅左侧清洗装置运动，进行伸缩、翻转运动，仅左侧辊刷在执行清洗时，转动。

单侧右侧清洗模式，仅右侧清洗装置运动，进行伸缩、翻转运动，仅右侧辊刷在执行清洗时，转动。

水洗模式，水泵打开进行喷水水洗。

干洗模式，水泵关闭，仅进行。

通过不同模式的设定，合理使用电能，达到节省电能的目的。

3.3  辊刷与刮板配合节能：

在水洗过程中，采用辊刷与刮板相结合的方式，辊刷先进行刷毛摩擦刷洗，然后再进行喷水水洗，之后再用刮板刮掉留在定日镜上的水，由于先进行了刷洗，对定日镜进行了先期的清洗，原来附着在定日镜上的顽固污物，一部分已经被辊刷刷洗掉了，这样后面的水洗，就可以减小一定的喷水压力和喷水量，这样就能达到节约水能的效果。

3.4  根据定日镜不同的污染程度给出不同的清洗策略：

首先，根据清洗次数判断定日镜的污染程度，在二次清洗或三次清洗时，辊刷的转动速度、辊刷与定日镜的贴合距离、刮板与定日镜的贴合距离都会相应减小，这样，由于减小了摩擦力，同时，负载减小了输出功率，就达到了减小电能的目的。再者，喷水压力和喷水量也会减小，这样就节省了水能。

再次，根据清洗次数判断定日镜的污染程度，根据记录的上一次清洗时到本次清洗时的室外温度情况，自动判断定日镜的清洗难度，辊刷的转动速度、辊刷与定日镜的贴合距离、刮板与定日镜的贴合距离都会相应调整，如上一次到本次清洗之间低温时长比较长，说明定日镜上的污染物附着力比较强，这样，就需要加大辊刷的转动速度，增加摩擦力，同时，由于低温，禁止喷水作业，这样就节省了水能。

3.5  根据定日镜不同的污染程度给出不同的清洗车运行速度：

若定日镜污染程度较轻，则提高定日镜清洗车的速度，这样可以节约一部分电能。

4 结束语

为了促进光热发电规模化发展，充分发挥光热发电在新能源占比逐渐提高的新型电力系统中的作用，助力加快规划建设新型能源体系，国家能源局明确了光热发电规模化发展——力争“十四五”期间，全国光热发电每年新增开工规模达到300万千瓦左右。这给光热行业创造了巨大的发展机会。如何在光热发电规模化发展过程中应用定日镜清洗车以达到提质增效降本作用，这给我们带来了新的挑战和机遇。

参考文献

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[4]陈康立，张旭中，何龙，谭 潇，王李波，周宇明，黄圆明.浅析一种用于塔式太阳能发电站的定日镜全自动清洗车.太阳能.2020,5(313):69-73.