中電壓加熱器元件濕氣檢測電路的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]電加熱組件被使用在廣泛各種應(yīng)用中，包括熱交換器、循環(huán)系統(tǒng)、蒸汽鍋爐和浸入式加熱器。電加熱組件一般包括外殼、外殼內(nèi)的介電絕緣、嵌在介電絕緣中的電阻線圈以及從電阻線圈延伸的導(dǎo)體銷。包括電加熱組件的許多應(yīng)用和系統(tǒng)額定用于低電壓操作，其中低于600伏的電壓可以被認(rèn)為是低電壓。例如，目前許多熱交換器操作在480至600伏范圍內(nèi)的電壓。最近，已經(jīng)提出了操作在高于600伏的、用于電加熱元件組件的各種應(yīng)用和系統(tǒng)。例如，已經(jīng)提出了操作在600至38000伏范圍內(nèi)的熱交換器。這些更高容量的熱交換器是作為以燃料為基礎(chǔ)的熱交換器的環(huán)境友好的替代被提出的。600和38000伏之間的電壓可以被認(rèn)為是中電壓。這些較高的電壓會(huì)對(duì)電加熱組件置以更高的要求。
[0002]關(guān)于電加熱組件顧慮是與電加熱元件接觸的濕氣。濕氣會(huì)在電加熱組件內(nèi)積聚并且可能造成電加熱元件的故障。當(dāng)前的系統(tǒng)使用軟啟動(dòng)來試圖消除與電加熱元件接觸的水。軟啟動(dòng)系統(tǒng)通常不是智能的并且只能按照預(yù)設(shè)的啟動(dòng)過程。軟啟動(dòng)系統(tǒng)不能識(shí)別存在或不存在濕氣，并且不能確保在軟啟動(dòng)過程之后濕氣已從電加熱組件被消除。軟啟動(dòng)過程還會(huì)運(yùn)行超過必要的時(shí)間并且可能導(dǎo)致浪費(fèi)電力、時(shí)間和生產(chǎn)率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在各種實(shí)施例中，公開了電加熱組件。電加熱組件包括一個(gè)或多個(gè)電加熱元件。電流泄漏傳感器可操作地耦合到這一個(gè)或多個(gè)加熱元件。電流泄漏傳感器被配置為生成指示來自一個(gè)或多個(gè)電加熱元件的電流泄漏的信號(hào)。電流泄漏與和一個(gè)或多個(gè)電加熱元件接觸的濕氣的量成比例。晶閘管耦合到一個(gè)或多個(gè)電加熱元件。晶閘管被配置為控制一個(gè)或多個(gè)加熱元件的功率水平?？刂七壿嫳获詈系骄чl管和泄漏電路?？刂七壿嫳慌渲脼樵诟稍锬Ｊ胶涂刂颇Ｊ街屑せ钜粋€(gè)或多個(gè)加熱元件。當(dāng)指示電流泄漏的信號(hào)低于預(yù)定閾值時(shí)，控制邏輯從干燥模式切換到控制模式。
[0004]在各種實(shí)施例中，公開了用于干燥電加熱器組件的方法。該方法包括，由控制邏輯在第一功率水平激活一個(gè)或多個(gè)加熱元件。泄漏傳感器檢測一個(gè)或多個(gè)加熱元件的電流泄漏?？刂七壿嬙诘诙β仕郊せ钜粋€(gè)或多個(gè)加熱元件。響應(yīng)于由電流泄漏傳感器檢測到的電流泄漏降至低于預(yù)定閾值，控制邏輯在第二功率水平激活一個(gè)或多個(gè)加熱元件。
[0005]在各種實(shí)施例中，公開了電加熱組件控制電路。電加熱組件控制電路包括被配置為生成指示來自一個(gè)或多個(gè)電加熱元件的電流泄漏的信號(hào)的電流泄漏傳感器。電流泄漏與和一個(gè)或多個(gè)電加熱元件接觸的濕氣的量成比例。電加熱控制電路還包括被配置為控制一個(gè)或多個(gè)加熱元件的功率水平的晶閘管以及耦合到晶閘管和泄漏電路的控制邏輯。控制邏輯被配置為控制一個(gè)或多個(gè)加熱元件。當(dāng)指示電流泄漏的信號(hào)高于預(yù)定閾值時(shí)，控制邏輯在干燥模式中激活一個(gè)或多個(gè)電加熱元件。當(dāng)指示電流泄漏的信號(hào)低于預(yù)定閾值時(shí)，控制邏輯轉(zhuǎn)變到控制模式。
【附圖說明】
[0006]各種實(shí)施例的特征特別地在所附權(quán)利要求中闡述。但是，關(guān)于組織和操作兩者，各種實(shí)施例連同其優(yōu)點(diǎn)可以結(jié)合附圖通過參考以下附圖最好地被理解，其中:
[0007]圖1示出了電加熱組件的一種實(shí)施例。
[0008]圖2示出了圖1的電加熱組件的分解視圖。
[0009]圖3示出了包括控制邏輯的電加熱組件的一種實(shí)施例。
[0010]圖4示出了包括控制邏輯的電加熱組件的一種實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0011]現(xiàn)在將具體地參考幾種實(shí)施例，包括示出用于提供中電壓加熱器濕氣檢測電路的系統(tǒng)和方法的示例實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例。在任何可行的地方，類似或相同的標(biāo)號(hào)可以在附圖中被使用并且可以指示類似或相同的功能。僅僅為了說明，附圖繪出了所公開的系統(tǒng)和/或使用方法的示例實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員從以下描述將容易認(rèn)識(shí)到，在不背離本文所述原理的情況下，本文所說明的結(jié)構(gòu)和方法的備選示例實(shí)施例可以被采用。
[0012]圖1和2示出了電加熱元件20的一種實(shí)施例。電加熱元件20可以包括限定開口的外部外殼22。外部外殼22可以容納從第一端24延伸到第二端26的介電核心和(一根或多根)電阻絲。在一些實(shí)施例中，電加熱元件20可以包括雙核心28。雙核心28 —般可以包括圓柱形的外核心30和內(nèi)核心40。例如，內(nèi)核心可以至少部分地嵌套在外核心30的中心開口內(nèi)。在一些實(shí)施例中，例如，外核心30可以至少部分地位于外部外殼22內(nèi)。外核心30和/或內(nèi)核心40可以完全位于外部外殼22內(nèi)。例如，外核心30和/或內(nèi)核心40可以包括電絕緣和/或介電材料。電加熱元件20可以包括多層核心，其包括兩個(gè)或更多個(gè)至少部分嵌套的核心，例如，部分嵌套的介電核心。
[0013]在一些實(shí)施例中，外核心30和/或內(nèi)核心40可以包括多個(gè)核心段。例如，外核心30可以包括多個(gè)外核心段32a-32d并且內(nèi)核心40可以包括多個(gè)內(nèi)核心段42a_42d。在各種實(shí)施例中，例如，外核心段32a-32d和/或內(nèi)核心段42a-42d可以軸向?qū)?zhǔn)，和/或端到端定位，以使得它們一般而言共同延伸外殼22的長度。邊界38、48可以位于相鄰的外核心段32a-32d和/或內(nèi)核心段32a-32d的接口處。導(dǎo)電組件60可以位于內(nèi)核心40內(nèi)。例如，導(dǎo)電組件60可以包括一個(gè)或多個(gè)螺旋電阻絲62a、62b和/或一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體銷64a、64b。一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體銷64a、64b可以包括在導(dǎo)體銷64a、64b周圍布置的絕緣護(hù)套66a、66b。電阻絲62a、62b的至少一部分可以是螺旋的并且可以在電流流經(jīng)電阻絲62a、62b的時(shí)候產(chǎn)生熱量。例如，第一螺旋電阻絲62a可以通過u形電線62c耦合到第二螺旋電阻絲62b。包括第一通道56a和第二通道56b的終止套管50和/或終止盤70可以位于外部外殼22的任一端。絕緣護(hù)套66a、66b可以延伸通過第一通道56a和第二通道56b。關(guān)于示例中電壓加熱元件的更多細(xì)節(jié)在2013年3月14日提交的標(biāo)題為“MEDIUM VOLTAGE HEATING ELEMENTASSEMBLY”的美國專利申請(qǐng)13/802,842中提供，其全部公開內(nèi)容通過引用被結(jié)合于此。
[0014]在一些實(shí)施例中，可能有必要在操作之前從電加熱組件除去濕氣。電加熱組件中的濕氣會(huì)對(duì)輸入電流產(chǎn)生可選電流路徑并且會(huì)導(dǎo)致電加熱組件的故障。由于濕氣造成的加熱器的事實(shí)故障對(duì)于600和38000伏之間的中電壓應(yīng)用本質(zhì)上可能是災(zāi)難性的。圖3示出了包括濕氣檢測電路的電加熱組件100的一種實(shí)施例。電加熱組件100可以包括，例如，與關(guān)于圖1和2討論的加熱元件20類似的電加熱元件。電加熱組件100可以包括被配置為從電加熱元件100內(nèi)檢測和/或消除濕氣的一個(gè)或多個(gè)部件。電加熱元件100可被配置為在電加熱元件的全面操作之前從電加熱元件內(nèi)消除濕氣。
[0015]在一些實(shí)施例中，電加熱組件100可以包括多個(gè)電加熱元件162a_162d。加熱元件162a-162d可以包括，例如，螺旋電阻絲。加熱元件可以耦合到開關(guān)102。開關(guān)102可被配置為將多個(gè)加熱元件162a-162d連接到電源(未示出)(例如中電壓(600-38000伏)電源)和/或從其斷開。開關(guān)102可以包括，例如，一個(gè)或多個(gè)單極開關(guān)和/或一個(gè)或多個(gè)多極開關(guān)。泄漏傳感器104可被配置為檢測來自加熱元件162a-162d的電流泄漏。泄漏傳感器104可以包括多個(gè)電流傳感器106a-106d，用于檢測被加熱元件162a_162d汲取的電流。例如，在一種實(shí)施例中，電加熱組件100可以包括與每個(gè)加熱元件162a-162d關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)電流傳感器106a-106d。電流傳感器106a-106d可被配置為檢測來自每個(gè)加熱元件162a-162d的、由于與加熱元件162a_162d接觸的濕氣造成的電流泄漏。在一些實(shí)施例中，由泄漏傳感器104檢測到的電流泄漏的量可以與和多個(gè)加熱元件162a-162d當(dāng)中每一個(gè)接觸的濕氣的量成比例。
[0016]在一些實(shí)施例中，電流傳感器106a_106d可以包括一個(gè)或多個(gè)回路。這一個(gè)或多個(gè)回路可以圍繞將加熱元件162a-162d連接到開關(guān)10