中电压加热器元件湿气检测电路的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]电加热组件被使用在广泛各种应用中，包括热交换器、循环系统、蒸汽锅炉和浸入式加热器。电加热组件一般包括外壳、外壳内的介电绝缘、嵌在介电绝缘中的电阻线圈以及从电阻线圈延伸的导体销。包括电加热组件的许多应用和系统额定用于低电压操作，其中低于600伏的电压可以被认为是低电压。例如，目前许多热交换器操作在480至600伏范围内的电压。最近，已经提出了操作在高于600伏的、用于电加热元件组件的各种应用和系统。例如，已经提出了操作在600至38000伏范围内的热交换器。这些更高容量的热交换器是作为以燃料为基础的热交换器的环境友好的替代被提出的。600和38000伏之间的电压可以被认为是中电压。这些较高的电压会对电加热组件置以更高的要求。
[0002]关于电加热组件顾虑是与电加热元件接触的湿气。湿气会在电加热组件内积聚并且可能造成电加热元件的故障。当前的系统使用软启动来试图消除与电加热元件接触的水。软启动系统通常不是智能的并且只能按照预设的启动过程。软启动系统不能识别存在或不存在湿气，并且不能确保在软启动过程之后湿气已从电加热组件被消除。软启动过程还会运行超过必要的时间并且可能导致浪费电力、时间和生产率。
【发明内容】
[0003]在各种实施例中，公开了电加热组件。电加热组件包括一个或多个电加热元件。电流泄漏传感器可操作地耦合到这一个或多个加热元件。电流泄漏传感器被配置为生成指示来自一个或多个电加热元件的电流泄漏的信号。电流泄漏与和一个或多个电加热元件接触的湿气的量成比例。晶闸管耦合到一个或多个电加热元件。晶闸管被配置为控制一个或多个加热元件的功率水平。控制逻辑被耦合到晶闸管和泄漏电路。控制逻辑被配置为在干燥模式和控制模式中激活一个或多个加热元件。当指示电流泄漏的信号低于预定阈值时，控制逻辑从干燥模式切换到控制模式。
[0004]在各种实施例中，公开了用于干燥电加热器组件的方法。该方法包括，由控制逻辑在第一功率水平激活一个或多个加热元件。泄漏传感器检测一个或多个加热元件的电流泄漏。控制逻辑在第二功率水平激活一个或多个加热元件。响应于由电流泄漏传感器检测到的电流泄漏降至低于预定阈值，控制逻辑在第二功率水平激活一个或多个加热元件。
[0005]在各种实施例中，公开了电加热组件控制电路。电加热组件控制电路包括被配置为生成指示来自一个或多个电加热元件的电流泄漏的信号的电流泄漏传感器。电流泄漏与和一个或多个电加热元件接触的湿气的量成比例。电加热控制电路还包括被配置为控制一个或多个加热元件的功率水平的晶闸管以及耦合到晶闸管和泄漏电路的控制逻辑。控制逻辑被配置为控制一个或多个加热元件。当指示电流泄漏的信号高于预定阈值时，控制逻辑在干燥模式中激活一个或多个电加热元件。当指示电流泄漏的信号低于预定阈值时，控制逻辑转变到控制模式。
【附图说明】
[0006]各种实施例的特征特别地在所附权利要求中阐述。但是，关于组织和操作两者，各种实施例连同其优点可以结合附图通过参考以下附图最好地被理解，其中:
[0007]图1示出了电加热组件的一种实施例。
[0008]图2示出了图1的电加热组件的分解视图。
[0009]图3示出了包括控制逻辑的电加热组件的一种实施例。
[0010]图4示出了包括控制逻辑的电加热组件的一种实施例。
【具体实施方式】
[0011]现在将具体地参考几种实施例，包括示出用于提供中电压加热器湿气检测电路的系统和方法的示例实现的实施例。在任何可行的地方，类似或相同的标号可以在附图中被使用并且可以指示类似或相同的功能。仅仅为了说明，附图绘出了所公开的系统和/或使用方法的示例实施例。本领域技术人员从以下描述将容易认识到，在不背离本文所述原理的情况下，本文所说明的结构和方法的备选示例实施例可以被采用。
[0012]图1和2示出了电加热元件20的一种实施例。电加热元件20可以包括限定开口的外部外壳22。外部外壳22可以容纳从第一端24延伸到第二端26的介电核心和(一根或多根)电阻丝。在一些实施例中，电加热元件20可以包括双核心28。双核心28 —般可以包括圆柱形的外核心30和内核心40。例如，内核心可以至少部分地嵌套在外核心30的中心开口内。在一些实施例中，例如，外核心30可以至少部分地位于外部外壳22内。外核心30和/或内核心40可以完全位于外部外壳22内。例如，外核心30和/或内核心40可以包括电绝缘和/或介电材料。电加热元件20可以包括多层核心，其包括两个或更多个至少部分嵌套的核心，例如，部分嵌套的介电核心。
[0013]在一些实施例中，外核心30和/或内核心40可以包括多个核心段。例如，外核心30可以包括多个外核心段32a-32d并且内核心40可以包括多个内核心段42a_42d。在各种实施例中，例如，外核心段32a-32d和/或内核心段42a-42d可以轴向对准，和/或端到端定位，以使得它们一般而言共同延伸外壳22的长度。边界38、48可以位于相邻的外核心段32a-32d和/或内核心段32a-32d的接口处。导电组件60可以位于内核心40内。例如，导电组件60可以包括一个或多个螺旋电阻丝62a、62b和/或一个或多个导体销64a、64b。一个或多个导体销64a、64b可以包括在导体销64a、64b周围布置的绝缘护套66a、66b。电阻丝62a、62b的至少一部分可以是螺旋的并且可以在电流流经电阻丝62a、62b的时候产生热量。例如，第一螺旋电阻丝62a可以通过u形电线62c耦合到第二螺旋电阻丝62b。包括第一通道56a和第二通道56b的终止套管50和/或终止盘70可以位于外部外壳22的任一端。绝缘护套66a、66b可以延伸通过第一通道56a和第二通道56b。关于示例中电压加热元件的更多细节在2013年3月14日提交的标题为“MEDIUM VOLTAGE HEATING ELEMENTASSEMBLY”的美国专利申请13/802,842中提供，其全部公开内容通过引用被结合于此。
[0014]在一些实施例中，可能有必要在操作之前从电加热组件除去湿气。电加热组件中的湿气会对输入电流产生可选电流路径并且会导致电加热组件的故障。由于湿气造成的加热器的事实故障对于600和38000伏之间的中电压应用本质上可能是灾难性的。图3示出了包括湿气检测电路的电加热组件100的一种实施例。电加热组件100可以包括，例如，与关于图1和2讨论的加热元件20类似的电加热元件。电加热组件100可以包括被配置为从电加热元件100内检测和/或消除湿气的一个或多个部件。电加热元件100可被配置为在电加热元件的全面操作之前从电加热元件内消除湿气。
[0015]在一些实施例中，电加热组件100可以包括多个电加热元件162a_162d。加热元件162a-162d可以包括，例如，螺旋电阻丝。加热元件可以耦合到开关102。开关102可被配置为将多个加热元件162a-162d连接到电源(未示出)(例如中电压(600-38000伏)电源)和/或从其断开。开关102可以包括，例如，一个或多个单极开关和/或一个或多个多极开关。泄漏传感器104可被配置为检测来自加热元件162a-162d的电流泄漏。泄漏传感器104可以包括多个电流传感器106a-106d，用于检测被加热元件162a_162d汲取的电流。例如，在一种实施例中，电加热组件100可以包括与每个加热元件162a-162d关联的一个或多个电流传感器106a-106d。电流传感器106a-106d可被配置为检测来自每个加热元件162a-162d的、由于与加热元件162a_162d接触的湿气造成的电流泄漏。在一些实施例中，由泄漏传感器104检测到的电流泄漏的量可以与和多个加热元件162a-162d当中每一个接触的湿气的量成比例。
[0016]在一些实施例中，电流传感器106a_106d可以包括一个或多个回路。这一个或多个回路可以围绕将加热元件162a-162d连接到开关10