太陽(yáng)能光伏玻璃基板清洗設(shè)備的研究

楊 敏，樊建華，孟 超，時(shí) 璇，常 志

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二研究所，山西太原 030024)

太陽(yáng)能光伏玻璃是一種通過(guò)層壓入太陽(yáng)電池，能夠利用太陽(yáng)輻射發(fā)電，并具有相關(guān)電流引出裝置以及電纜的特種玻璃。主要流程是：玻璃－PVB（EVA）膠膜－太陽(yáng)電池－PVB（EVA）膠膜－玻璃。通過(guò)層壓密封，制作完成，具有很好的安全性。

本設(shè)備德國(guó)Asola(原名ASSGmbH)公司等國(guó)外企業(yè)已經(jīng)具備了比較成熟的技術(shù)，而我國(guó)國(guó)內(nèi)仍然是處于設(shè)計(jì)研究階段。

太陽(yáng)能光伏玻璃清洗機(jī)的主要作用是清洗太陽(yáng)能光伏玻璃基板（以下稱玻璃）。由于玻璃是一邊粗糙一邊光滑的，在運(yùn)輸和搬運(yùn)的過(guò)程中，為了防止摩擦損壞玻璃，在兩塊玻璃基板之間夾著一張紙，這樣減少了玻璃之間的摩擦，但是玻璃上面會(huì)留下細(xì)小的紙屑和灰塵，通過(guò)玻璃清洗機(jī)的清洗后，洗刷掉粘在玻璃上的灰塵和紙屑，使玻璃達(dá)到高的透光率和高的潔凈度。

整個(gè)設(shè)備采用雙層隔離的設(shè)計(jì)，傳動(dòng)部分和玻璃操作區(qū)域完全隔離，節(jié)省資源，高效耐用。各個(gè)部分均可拆分，方便清潔和維護(hù)，整個(gè)設(shè)備使用PLC控制，人機(jī)界面觸摸屏顯示，并具有聲光電報(bào)警，各個(gè)部分均裝有傳感器，觸摸屏全程顯示整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀況。

1 工藝流程

如圖1所示，玻璃清洗機(jī)的工藝流程為：上料→噴淋+刷洗→風(fēng)刀干燥→出料。

圖1 清洗機(jī)整體圖

設(shè)備主要分為4個(gè)部分：上料區(qū)、滾刷洗、噴淋區(qū)、吹干區(qū)。整個(gè)設(shè)備的傳動(dòng)是由電機(jī)帶動(dòng)主傳動(dòng)軸，主傳動(dòng)軸帶動(dòng)傳動(dòng)滾軸從而帶動(dòng)玻璃運(yùn)動(dòng)。上料區(qū)全長(zhǎng)4250mm，人工將待清洗的玻璃放在上料區(qū)后，按動(dòng)在上料區(qū)頭段的手動(dòng)開(kāi)關(guān)，上料區(qū)傳動(dòng)電機(jī)開(kāi)始工作，并通過(guò)橡膠滾輪帶動(dòng)玻璃進(jìn)入滾刷洗區(qū)；

滾刷洗區(qū)全長(zhǎng)1000mm，有4個(gè)滾刷（分為上下兩組），并通過(guò)噴嘴噴射水來(lái)刷洗玻璃的兩面；

噴淋區(qū)全長(zhǎng)1000mm，裝有上下兩組噴淋噴嘴，在噴淋區(qū)出料段用橡膠壓輪來(lái)趕水。

玻璃在趕完水后進(jìn)入吹干區(qū)，吹干區(qū)全長(zhǎng)1500mm，有3組風(fēng)刀，用于吹干玻璃。

1.1 傳動(dòng)

設(shè)備的傳動(dòng)（如圖2所示），由電機(jī)帶動(dòng)分布在設(shè)備兩側(cè)的主傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸上面安裝驅(qū)動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)輪帶動(dòng)傳送滾軸，滾軸上面安裝橡膠輪用來(lái)傳動(dòng)玻璃。PLC控制變頻器調(diào)整速度，速度可以在觸摸屏上顯示和更改，速度范圍在0～6m/min。

1.2 上料區(qū)

上料區(qū)全長(zhǎng)4.25m，寬2m，適合目前所有規(guī)格的玻璃基板，上料區(qū)的傳動(dòng)和后面的部分是分開(kāi)，上料區(qū)在沒(méi)有玻璃時(shí)是不動(dòng)的，當(dāng)人工把玻璃放好后，手動(dòng)按鈕開(kāi)始上料。（如圖3所示）。

圖2 傳動(dòng)區(qū)

圖3 上料區(qū)

1.3 水處理區(qū)

水處理區(qū)包括噴淋洗、滾刷洗和水循環(huán)3個(gè)部分，噴淋是由磁力泵從設(shè)備底部的存水槽中抽水，然后噴淋清洗玻璃。噴淋洗區(qū)（如圖4所示）是噴淋水洗，通過(guò)壓力噴出水沖洗玻璃，只是在后面增加了兩個(gè)橡膠滾，用來(lái)壓走玻璃基板面上的水。滾刷洗部分（如圖5所示）是在玻璃的上下兩面分別安裝兩組滾刷，電機(jī)帶動(dòng)滾刷旋轉(zhuǎn)，當(dāng)玻璃進(jìn)入滾刷洗區(qū)時(shí)，噴淋和滾刷同時(shí)開(kāi)啟，清洗玻璃的兩面。

圖4 噴淋區(qū)

圖5 滾刷洗區(qū)

水循環(huán)：本設(shè)備使用的是電導(dǎo)率低于5μs/cm的純水，在水處理每個(gè)工位的下面都有一個(gè)存水槽（如圖6所示），用磁力泵抽水，并配備有過(guò)濾系統(tǒng)，水處理工位底部有管道將噴淋后的水回流回純水槽，在滾刷洗存水槽安裝有電導(dǎo)率探頭，當(dāng)電導(dǎo)率高于30μs/cm時(shí)，PLC控制排水電磁閥打開(kāi)，將滾刷洗水槽中的水排出，水槽中安裝有高低雙液位開(kāi)關(guān)，當(dāng)水槽中的水達(dá)到低液位的時(shí)候，停止排水。噴淋洗存水槽與滾刷洗存水槽是聯(lián)通的，當(dāng)滾刷洗存水槽的水排除后，噴淋洗存水槽的水會(huì)補(bǔ)流進(jìn)滾刷洗存水槽，噴淋洗存水槽內(nèi)安裝有高低雙液位開(kāi)關(guān)，當(dāng)水槽內(nèi)的水位低于液位開(kāi)關(guān)時(shí)，注水開(kāi)關(guān)打開(kāi)，重新注入新水。這樣即保證設(shè)備的正常運(yùn)行，又能最大程度地節(jié)省純水。

圖6 水循環(huán)圖

1.4 吹干區(qū)

玻璃在洗干凈后進(jìn)入吹干區(qū)，見(jiàn)圖1中虛線部分，吹干區(qū)有3組風(fēng)刀，有3個(gè)風(fēng)機(jī)帶動(dòng)，吹干洗好的玻璃。同一組風(fēng)道的上下間距是可調(diào)的，可以適應(yīng)不同厚度的玻璃。風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口安裝有高效過(guò)濾器，過(guò)濾空氣中的灰塵，杜絕二次污染。

1.5 電器設(shè)計(jì)

設(shè)備使用PLC控制，觸摸屏顯示狀態(tài)，上料之后全自動(dòng)運(yùn)行，設(shè)備控制全部在觸摸屏上實(shí)現(xiàn)，采用+GF+品牌的電導(dǎo)率測(cè)試探頭和顯示器，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，控制穩(wěn)定，風(fēng)機(jī)采用延時(shí)啟動(dòng)設(shè)計(jì)，避免線電流瞬間過(guò)大造成設(shè)備的損害。風(fēng)機(jī)安裝熱繼電器，當(dāng)風(fēng)機(jī)負(fù)載時(shí)，PLC會(huì)停止該風(fēng)機(jī)的工作，并報(bào)警，在觸摸屏上顯示報(bào)警內(nèi)容。

在出料口安裝自檢測(cè)探頭，當(dāng)玻璃積壓時(shí)，PLC會(huì)停止整條設(shè)備的傳動(dòng)，但各個(gè)部分仍然工作，直到出料口玻璃被傳送走后，傳動(dòng)繼續(xù)，傳動(dòng)的啟動(dòng)停止都可以設(shè)定時(shí)間，使傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)、軟停止，減少玻璃在傳動(dòng)過(guò)程中的震動(dòng)。

2 設(shè)備特點(diǎn)

本設(shè)備整個(gè)操作過(guò)程簡(jiǎn)節(jié)明了，極易上手，適應(yīng)市面上所有尺寸的太陽(yáng)能電池玻璃，設(shè)備在使用過(guò)程中，無(wú)論是清洗的效果還是玻璃的傳送速度，都能夠滿足廠家使用的要求。且水循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較新穎。

3 設(shè)備問(wèn)題

由于是新品設(shè)備，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用后，設(shè)備存在以下問(wèn)題：

（1）設(shè)備的主傳動(dòng)軸和傳動(dòng)滾軸之間鏈接用的是塑料齒輪，材料經(jīng)過(guò)幾次嘗試更換，最終選擇PVDF，這種材料質(zhì)地堅(jiān)硬，耐磨損，韌性強(qiáng)，但是在長(zhǎng)時(shí)間的使用過(guò)程中，此種塑料齒輪的壽命也只有1年的時(shí)間。

（2）在水循環(huán)系統(tǒng)中，滾刷洗和噴淋洗都需要有磁力泵把水從存水槽抽到噴淋管路中，沖洗玻璃后，水又回流回存水槽，由于玻璃的數(shù)量比較大，水槽中的雜質(zhì)比較多，雜質(zhì)經(jīng)常堵塞磁力泵，導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法運(yùn)行，只能拆下水泵清洗泵頭里面的雜質(zhì)后才能重新使用，費(fèi)時(shí)費(fèi)工。

（3）風(fēng)刀吹干區(qū)域中，三道風(fēng)刀的設(shè)計(jì)是能否完全吹干玻璃，但是在實(shí)際運(yùn)用中，只用一道風(fēng)刀就能吹干玻璃，后面兩道風(fēng)刀有點(diǎn)累贅和浪費(fèi)。

4 改進(jìn)方案

為了能讓設(shè)備更好的運(yùn)行，增加工作效率，對(duì)于出現(xiàn)的問(wèn)題，做出相應(yīng)的改進(jìn)：

（1）傳動(dòng)系統(tǒng)選用鏈條直接帶動(dòng)，傳動(dòng)軸上安裝尼龍材料齒輪，電機(jī)帶動(dòng)鏈條，鏈條帶動(dòng)傳動(dòng)軸，傳送滾軸上面也用尼龍齒輪，改進(jìn)后能夠零件使用壽命，而且能保證速度，減少傳動(dòng)鏈接的動(dòng)能損失，節(jié)省材料。

（2）關(guān)于雜質(zhì)的問(wèn)題，把泵的位置做成活動(dòng)的，泵的進(jìn)出口都用軟管連接，設(shè)備連續(xù)工作一天后，必須清洗泵頭，更換存水槽中的臟水。

（3）風(fēng)刀改成一組，增加風(fēng)機(jī)的功率。

（4）整個(gè)設(shè)備還可以縮短，上料區(qū)縮短到500mm，滾涮洗只需一組滾刷，一組噴淋，噴淋洗也只用一組噴淋頭即可，再加上已經(jīng)縮短了的吹干區(qū)，整個(gè)設(shè)備總長(zhǎng)度可以控制在3000mm以內(nèi)。在設(shè)備正常使用的前提下，節(jié)省了材料，節(jié)省了空間。

5 結(jié)束語(yǔ)

玻璃清洗機(jī)在我國(guó)屬于一個(gè)新型的設(shè)備，隨著光伏產(chǎn)業(yè)鏈的日益壯大，太陽(yáng)能玻璃清洗機(jī)的運(yùn)用會(huì)越來(lái)越多，所以高效、節(jié)能的清洗設(shè)備會(huì)越來(lái)越受到客戶的需求。

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