用于自适应控制的加热器束和减少电流泄漏的方法技术

技术编号:20597378 阅读:8 留言:0更新日期:2019-03-16 12:56
提供一种控制加热系统的方法,其包括具有至少一个加热器组件,加热器组件包括多个加热器单元,每个加热器单元限定至少一个独立控制的加热区,通过电连接到每个加热器单元中的每个独立控制的加热区的电源导体向每个加热器单元供电,并调制供给每个独立控制的加热区的功率。向每个独立控制的加热区选择性地提供电压,使得减少数量的独立控制的加热区按次接收电压,或者至少一部分独立控制的加热区始终接收降低的电压。

Heater Beam for Adaptive Control and Method for Reducing Current Leakage

A method for controlling a heating system is provided, which includes at least one heater component, which comprises a plurality of heater units, each of which defines at least one independently controlled heating area, which is supplied to each heater unit by a power supply conductor connected to each independently controlled heating area in each heater unit, and modulated to each independently controlled heating area. The power of the controlled heating zone. Voltage is selectively supplied to each independently controlled heating area so that a reduced number of independently controlled heating areas receive voltage in succession, or at least part of the independently controlled heating area always receives reduced voltage.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于自适应控制的加热器束和减少电流泄漏的方法
本专利技术涉及电加热器,并且更具体地涉及用于加热诸如热交换器的流体流的加热器及其控制。
技术介绍
本节中的陈述仅提供与本申请相关的背景信息,并且可能不构成现有技术。流体加热器可以是筒式加热器的形式,其具有杆构造以加热沿着筒式加热器的外表面流动或流过筒式加热器的外表面的流体。筒式加热器可设置在热交换器内,用于加热流过热交换器的流体。如果筒式加热器未被适当密封,则湿气和流体可能进入筒式加热器以污染绝缘材料从而导致介电击穿并因此导致加热器故障,其中所述绝缘材料使电阻加热元件与筒式加热器的金属护套电绝缘。湿气还可能导致电源导体和外部金属护套之间的短路。筒式加热器的故障可能导致使用筒式加热器的设备的昂贵停机时间。此外,在操作期间,一些加热器可能经历“电流泄漏”,其通常是电流流到地面。电流通过电加热器中导体周围的绝缘泄漏,这种情况会导致电压升高和过热。
技术实现思路
在本申请的一种形式中,提供了一种控制加热系统的方法,其包括提供至少一个加热器组件,该加热器组件包括多个加热器单元,每个加热器单元限定至少一个独立控制的加热区。通过电连接到每个加热器单元中的每个独立控制的加热区的电源导体向每个加热器单元供电,并且该电源被调制到每个独立控制的加热区,其中选择性地提供电压到每个独立控制的加热区,使得减少数量的独立控制的加热区按次接收电压,或者至少一部分独立控制的加热区始终接收降低的电压。在另一种形式中,提供了一种减少加热系统中的电流泄漏的方法,其包括提供至少一个加热器组件,该加热器组件包括多个加热器单元,每个加热器单元限定至少一个独立控制的加热区,通过电连接到每个加热器单元中的每个独立控制的加热区的电源导体向每个加热器单元供电,并调制供给每个独立控制的加热区的功率,其中选择性地向每个加热器提供电压,使得按次接收电压的独立控制的加热区的总面积减小或者至少一部分独立控制的加热区始终接收降低的电压。在另一种形式中,提供了一种加热器系统,其包括具有多个加热器组件的加热器束,每个加热器组件包括多个加热器单元,每个加热器单元限定至少一个独立控制的加热区,以及电源导体电连接到每个加热器单元中的每个独立控制的加热区。电源装置被配置为通过电源导体调制到加热器单元的每个独立控制的加热器区的功率,其中电压被选择性地供应到每个独立控制的加热区,使得减少数量的独立控制的加热区按次接收电压或者独立控制的加热区的至少一部分始终接收降低的电压。在另一种形式中,提供了一种加热器系统,其包括具有多个加热器单元的加热器组件,每个加热器单元限定至少一个独立控制的加热区。电源导体电连接到每个加热器单元中的每个独立控制的加热区,并且电源装置被配置为通过电源导体调制到加热器单元的每个独立控制的加热器区的功率。将电压选择性地提供给每个独立控制的加热区,使得减少数量的独立控制的加热区按次接收电压,或者至少一部分独立控制的加热区始终接收降低的电压。根据本文提供的描述,其他适用领域将变得显而易见。应该理解的是,描述和具体示例仅用于说明的目的,并不旨在限制本申请的范围。附图说明为了可以很好地理解本公开,现在将描述其各种形式,通过示例的方式给出,参考附图,其中:图1是根据本申请的教导构造的加热器束的透视图;图2是图1的加热器束的加热器组件的透视图;图3是图1的加热器束的加热器组件的变体的透视图;图4是图3的加热器组件的透视图,其中为清楚起见,移除加热器组件的外护套;图5是图3的加热器组件的芯体的透视图。;图6是包括图1的加热器束的热交换器的透视图,其中加热器束部分地从热交换器拆卸以露出加热器束以用于说明目的;和图7是操作加热器系统的方法的框图,该加热器系统包括根据本申请的教导构造的加热器束。本文描述的附图仅用于说明目的,并不旨在以任何方式限制本申请的范围。具体实施方式以下描述本质上仅是示例性的,并不旨在限制本申请、应用或用途。参考图1,根据本申请的教导构造的加热器系统通常由附图标记10表示。加热器系统10包括加热器束12和电连接到加热器束12的电源装置14。电源装置14包括控制器15用于控制对加热器束12的电力供应。如在本公开中使用的“加热器束”是指包括可以独立控制的两个或更多物理上不同的加热装置的加热器装置。因此,当加热器束中的一个加热装置发生故障或劣化时,加热器束12中的其余加热装置可以继续运行。在一种形式中,加热器束12包括安装凸缘16和固定到安装凸缘16的多个加热器组件18。安装凸缘16包括多个孔20,加热器组件18延伸穿过这些孔。尽管加热器组件18布置成以这种形式平行,但应该理解的是,加热器组件18的替代位置/布置在本申请的范围内。如进一步所示,安装凸缘16包括多个安装孔22。通过穿过安装孔22的螺钉或螺栓(未示出),安装凸缘16可以组装到携带待加热的流体的容器或管道(未示出)的壁上。至少一部分加热器组件18浸没在容器或管道内的流体中,以本申请的这种形式加热流体。如图2所示,根据一种形式的加热器组件18可以是筒式加热器30的形式。筒式加热器30是管形加热器,其通常包括芯体32,缠绕在芯体32周围的电阻加热线34,金属护套36,金属护套包围芯体32和电阻加热线34在其中,以及填充金属护套36中的空间的绝缘材料38,以使电阻加热线34与金属护套36电绝缘并使其从电阻加热线34到金属护套36的热量导热。芯体32可以由陶瓷制成。绝缘材料38可以是压实的氧化镁(MgO)。多个电源导体42沿着纵向方向延伸穿过芯体32并且电连接到电阻加热线34。电源导体42还延伸穿过密封外护套36的端部件44。电源导体42是连接到外部电源装置14(如图1所示)以从外部电源装置14向电阻加热线32供电。图2仅示出了两个延伸穿过端部件44的电源导体42,两个以上的电源导体42可以延伸穿过端部件44。电源导体42可以是导电销的形式。在美国专利No.2,831,951和3,970,822中更详细地阐述了筒式加热器的各种结构和进一步的结构和电气细节,这些专利与本申请共同转让,其内容通过引用整体并入本文。因此,应该理解的是,这里示出的形式仅仅是示例性的,不应该被解释为限制本申请的范围。或者,多个电阻加热线34和多对电源导体42可用于形成多个加热电路,这些加热电路可被独立控制以增强筒式加热器30的可靠性。因此,当其中一个电阻加热线34发生故障时,剩余的电阻线34可以继续产生热量而不会导致整个筒式加热器30发生故障并且不会导致昂贵的机器停机时间。如图3至5所示,加热器组件50可以是筒式加热器的形式,除了芯体的数量和使用的电源导体的数量之外其具有类似于图2的结构。更具体地,加热器组件50每个包括多个加热器单元52,以及包围多个加热器单元52在其中的的金属护套54,以及多个电源导体56。绝缘材料(图3-5中未示出)在多个加热单元52和外金属护套54之间提供,以使加热器单元52与外金属护套54电绝缘。多个加热器单元52每个包括芯体58和围绕芯体58的电阻加热元件60。每个加热器单元52的电阻加热元件60可以限定一个或多个加热电路以限定一个或多个加热区62。在本形式中,每个加热器单元52限定一个加热区62,并且每个加热器组件50中的多个加热器单元52沿纵向方向X对齐。因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制加热系统的方法,包括:提供至少一个加热器组件,加热器组件包括多个加热器单元,每个加热器单元限定至少一个独立控制的加热区;通过电连接到每个加热器单元中的每个独立控制的加热区的电源导体向每个加热器单元供电;和调制供应给每个独立控制的加热区的功率,其中电压被选择性地提供给每个独立控制的加热区,使得减少数量的独立控制的加热区按次接收电压或独立控制的加热区的至少一子集接收始终接收降低的电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.07 US 15/204,6721.一种控制加热系统的方法,包括:提供至少一个加热器组件,加热器组件包括多个加热器单元,每个加热器单元限定至少一个独立控制的加热区;通过电连接到每个加热器单元中的每个独立控制的加热区的电源导体向每个加热器单元供电;和调制供应给每个独立控制的加热区的功率,其中电压被选择性地提供给每个独立控制的加热区,使得减少数量的独立控制的加热区按次接收电压或独立控制的加热区的至少一子集接收始终接收降低的电压。2.根据权利要求1所述的方法,还包括:使用比例因子用于调整调制功率,确定要选择性地提供的电压的大小,以及确定选择性地提供电压的持续时间中的至少一个。3.根据权利要求2所述的方法,还包括使用所述比例因子作为以下至少一个的函数:至少一个独立控制的加热区的功率损耗容量,至少一个独立控制的加热区的最大允许温度,至少一个独立控制的加热区的暴露的加热区域,加热系统的热行为模型,产生由加热器系统加热的流体流动的环境系统的特性,加热器组件上的流体流速,至少一个独立控制的加热区的区域,至少一个独立控制的加热区的电绝缘电阻,至少一个独立控制的加热区的电流泄漏,至少一个独立控制的加热区的电路电阻,至少一个独立控制的加热区的区电路EMF,以及至少一个独立控制的加热区的介电常数。4.根据权利要求2所述的方法,其中所述比例因子是功率限制函数,该函数限制瓦特数,选择性供应的电压的大小以及为每个加热区提供的电压被选择性地供应到小于通过使用比例函数在全线电压下产生的值的多个值的持续时间中的一个值,所述比例函数是期望值与全线电压值之间的比率,其中功率控制器通过将百分比输出乘以所述比例函数来提供比例输出。5.根据权利要求1所述的方法,其中,将所述电压顺序地提供给所述独立控制的加热区的预定几何区域。6.根据权利要求1所述的方法,其中基于每个加热区的电阻变化将所述电压顺序地提供给不同的加热区。7.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员:马卡·D·埃弗利迈克尔·W·鲁尔路易斯·P·辛德豪尔马卡·L·霍恩理查德·T·威廉姆斯
申请(专利权)人:沃特洛电气制造公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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