用于估算代表燃烧室电气特性的数据的设备制造技术

一种用于估算代表燃烧室的电气特性的数据的设备，这种燃烧室可用于燃烧燃料。该设备包括：一个排列在燃烧室的欧姆材料上的节点（１３２）的矩阵；一个连接每个相应节点（１３２）的导线（１１６Ａ、１１６Ｂ、１１８Ａ、１１８Ｂ）；以及连接到每个导线和一个电流源的开关（ＳＷ１、ＳＷ２）。一种用于减小漏电流的电路（１１０Ａ、１１０Ｂ），该电路使用一个附加的串联元件，最好是二极管（Ｄ１），和使该二极管两边的电压为零伏的定位点的反馈控制，从而有效地减小每个开关（ＳＷ１、ＳＷ２）的断态漏电流。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于估算代表燃烧室电气特性的数据的设备，这种燃烧室可燃烧燃料。
技术介绍
估算代表燃烧燃料型的燃烧室的电气特性的数据的装置可以包括排列在燃烧室的欧姆材料上的节点矩阵以及连接各个节点的导线。此外，这种设备还可以包括连接每条导线和一个电流源的电气开关。所有的电气开关都有与它们的断开状态有关的漏电流。典型的半导体开关具有高于电动机械开关的漏电流。选择开关的步骤之一是判断断开状态的漏电流对于应用来说是否足够低。如果不是，则必须使用不同的开关或者必须设计减小漏电流的装置。举例来说，当使用四端欧姆表法测量在不同区域具有不同电阻率的薄片材料的电阻率或电导率时，必须形成与材料接触的多个接触点，典型地按照栅格排列接触点。在每个测量位置，可以连接一个微伏计或者一个电流源。为了使测量自动化，可以使用电子开关将伏特计和电流源与多个固定的薄片触点连接。在具有数百或数千个接触点的系统中，为了减少布线成本，希望每个接触点仅使用单根导线。该单根导线必须传送激励电流，或者提供微伏计连接或者不进行连接。如果要断开与特定导线有关的电流源开关并且该导线正在被微伏计使用检测电压，则开关的断开状态的漏电流将在导线的有限电阻中产生明显的电压。结果将是在理想的电压测量中加入一个误差电压。即使使用双导线，在商业应用中，如锅炉水墙特征，激励和测量电路仍然共用范围在3-6m∑的绝缘引线电阻。根据温度、开关电压以及开关的使用年限，漏电流的幅度可能变化很大，因此不容易测量并且减去误差电压。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种用于估算代表燃烧室电气特性的数据的设备，这种燃烧室可燃烧燃料。按照本专利技术的一个优选方面。该设备包括排列在燃烧室的欧姆材料上的节点矩阵、至少一个连接相应节点的导线和一个开关。将该开关至少连接到一个导线和一个电流源，用于对通过该开关和至少一个导线给相应节点提供电流进行控制，并且该关具有接通和断开状态，断开状态允许漏电流通过开关。此外，该设备包括用于根据从排列在燃烧室的欧姆材料上的节点矩阵收集的电压数据准备数据组的装置，包括通过对矩阵反复施加已知电流并且测量节点处的电压来计算欧姆材料的电阻率，每施加一次已知电流产生一组测量电压。该设备还包括一个用于减少对给负载提供的电流进行控制的开关中的漏电流的电路。该电路包括位于开关和负载之间的串联元件，该串联元件允许通过开关给负载输送电流，漏电流在这个串联元件的两边建立一个电压，连接在该串联元件的两边的一个有源器件利用反馈控制使串联元件两边的电压强制为零伏，由此使漏电流减小到该有源器件的输入电流。本专利技术的另一个目的是提供一种新型的改进电路，用于减少大电流开关中的漏电流。这是通过在负载与开关之间引入一个运算放大器和一个串联二极管实现的。运算放大器配置为强制串联二极管两边的电压为零伏，由此将通过该二极管的电流减小到零。由于负载仅“看到”与串联二极管的连接和与运算放大器的连接，因此本专利技术的电路用运算放大器的输入电流取代了原来的开关的漏电流。运算放大器的输入电流一般小于大电流开关的典型漏电流，并具有很小的输入偏移电压。由于放大器的偏流小于大电流开关的漏电流，因此与放大器的偏流有关的电压误差成正比地减小。此外，在任何测量方案中，运算放大器的输入电流更稳定而且容易计算。该电路有效地减少了与大电流开关如功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的断开状态有关的漏电流。该电路可以用于任何类型的半导体、电气或电动机械开关。该电路应用在包括进行多片电阻率测量的许多领域中。附图说明图1为包括燃烧矿物燃料的炉子且可以按照本专利技术的方法操作的燃烧室的示意性截面图；图2为按照本专利技术的方法提供数据的，假设排列在燃烧室的墙壁的所关心的部分上的节点矩阵的示意图；图3为图1所示燃烧室的水墙的所关心部分的放大透视截面图； 图4为按照本专利技术用于减小与电子开关串联的大电流开关中的漏电流的电路的示意图；以及图5为按照本专利技术用于减小连接在负载与一对相应的大电流开关之间的大电流开关中的漏电流的一对电路的示意图。具体实施例方式图1示出了典型的功率生成单元10，功率生成单元10具有燃烧矿物燃料的炉子12形式的燃烧室，此外还包括水平的气体通道14和返回通道16。炉子12具有由水墙18定界的炉侧，每个水墙18具有多个在图3中示出的水墙管28，矿物燃料如煤在炉子12中燃烧期间对管28加热使水墙管28中的热交换介质，即水，循环并且转变为蒸汽。功率生成单元10可以包括其他传统元件如汽轮机(没有示出)，用于在通过其上的蒸汽的动力作用下发电。此外，水平气体通道14和返回通道16可以包括选择的节热器、过热器和再热器装置。给煤设备20可将煤提供给进料器，进料器控制到粉碎机24的煤流速度。热的一次燃烧空气通过管道22也供给粉碎机24，这些空气携带粉碎的煤通过并且离开粉碎机24，此后，通过煤管26到达若干组煤喷嘴。每组煤喷嘴被安装在相应的切向点火风箱30中，每个点火风箱30还支撑一组二次空气喷嘴。风箱30将受控气流和粉碎的煤引入炉子12，以便在其中形成旋转火球。旋转火球是一种燃烧方法，导致释放造成水墙管28的炉侧表面上的沉积的材料。基于碳燃烧的副产品在水墙管28的炉边表面上积累为炉渣和/或灰。某些燃烧室如燃烧天然气的燃烧室不按照燃烧煤或固体废料的燃烧室的方式腐蚀或消耗。因此，与在燃烧矿物燃料的燃烧室墙部分相比，在燃烧天然气的燃烧室中的节点之间的燃烧室墙部分的面积将长时间大致保持不变。因此，在燃烧天然气的燃烧室中的测量电压的波动主要与由于温度变化而导致的该部分的电阻增加有关。在对这种类型的，即燃烧天然气的，燃烧室进行计算的过程中，节点之间的部分的面积是已知的，并且可以按照已知的关系，将所计算的该部分的电阻的波动转换为对该部分的温度的准确测量。另一方面，与燃烧天然气的燃烧室相比，在燃烧固体废物或煤的燃烧室中，相对更经常地出现燃烧室墙的腐蚀和消耗。在这种条件下，燃烧室的温度和估算部分的面积都在所测量的节点之间的电压中造成变化。在这些情况下，必须单独测量温度，以便在计算中排除多重变量。对温度变化进行补偿后(这些是已知的)，计算的电阻的变化可归因于燃烧室的估算部分的截面面积，例如厚度，的变化。图2示意性地示出了可以假设排列在燃烧室水墙的所关心部分上构成矩阵34的多个节点32。各相邻对节点32之间的水墙部分的特征为未知电阻36，在图2中示意性示为在各相邻对节点32之间延伸的非线性线段。为了进行讨论，将矩阵34当作沿着X(水平)和Y(垂直)方向延伸的二维表面。反复利用四线技术得到包括矩阵34中的节点32之间的电压测量的数据组。四线技术在矩阵34中的不同位置应用恒流源38和接地40。对于电流源/接地的每次重复，通过在矩阵34中的节点32之间连接伏特计44的引线42进行电压测量。根据所产生的电压测量组可以计算未知电阻36的值。对于具有均匀截面的非等温材料来说，计算欧姆材料(例如碳钢)的剩余厚度相对简单。但是，计算包括在水墙中的欧姆材料的剩余厚度相对更复杂。图3示出了图1所示炉子12的水墙的所关心的部分。如图所示，水墙包括通过材料的连接板并排连接布置的单独的水管28。水墙18具有面对炉子12内部的对内表面46。多个节点48形成了布置在水墙18的外侧表面52上的矩阵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，用于估算代表燃烧室的电气特性的数据，这种燃烧室可燃烧燃料，该设备包括：排列在该燃烧室的欧姆材料上的节点矩阵；连接相应节点的至少一个导线；一个开关，连接到该至少一个导线和一个用于对通过该开关和至少一个导线给相 应节点提供电流进行控制的电流源，该开关具有接通状态和断开状态，断开状态允许漏电流通过该开关；用于根据从排列在燃烧室的欧姆材料上的节点矩阵收集的电压数据准备数据组的装置，包括通过对该矩阵反复施加已知电流并且测量节点处的电压来计算欧姆材 料的电阻率，每施加一次已知电流产生一组测量电压；一个电路，用于减少对提供给负载的电流进行控制的开关中的漏电流，该电路包括：一个串联元件，位于所述开关和所述负载之间，该串联元件允许通过所述开关给所述负载提供电流，漏电流在这个串 联元件的两边建立一个电压；以及一个有源器件，连接在所述串联元件的两边，利用反馈控制迫使所述串联元件两边的电压为零伏，由此使漏电流减小到该有源器件的输入电流。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：TM格拉伊森，RL狄克曼，
申请(专利权)人：阿尔斯托姆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]