CN109563993A - 驱动用于调节流向燃烧器的燃料气体的流量的阀的方法,特别是针对具有高功率调制的冷凝锅炉 - Google Patents
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Abstract
驱动用于调制阀(1)的设备的方法,该阀调节流向特别是具有高功率调制的冷凝锅炉的燃烧器(3)的燃气的流量,阀连同与其关联的闭合构件设计成便于使用预定的特性曲线进行操作,所输送的流量(Q燃气)关于发送到调制器的第一电流信号(I调制)成比例,使得可以调制流量,使用所述成比例的特性,在最大流量(Q燃气_最大)和最小流量(Q燃气_最小)之间的调制范围内,并且以便输送低于所述最小流量(Q燃气_最小)的受控的燃气流量(Q燃气),从而将调制的范围延伸到最小可输送的流量值,制定规定以使用能够产生特定的第二PWM电流信号(I调制′)的第二PWM电压信号来驱动调制器,以便根据第二信号移动阀的闭合构件。此外,术语第一时间间隔(Ta)和第二时间间隔(Tb)被分别地赋予高信号和低信号的连续持续时间,其总和等于第二信号的周期(T),占空比(dc)等于关系Ta/T,第二电流信号(I调制′)的强度被调制:‑通过幅度调制第二信号(I调制′),保持占空比(dc)不变,从而相应地改变流量,或‑通过调制周期(T)中的占空比,使第二信号的预设幅度关于第一时间间隔保持不变,从而相应地改变所输送的流量。
Description
技术领域
本发明涉及一种驱动用于调节流向燃烧器的燃料气体的流量(流速)的调制阀的方法,特别是针对具有高功率调制的冷凝锅炉,该方法具有在主权利要求1的前序部分中列出的特征。
背景技术
在气动式(导气式)冷凝锅炉的技术领域中,有必要以与空气的流量协调的方式改变燃气(气体)的流量,以将空气/燃料比(空燃比)保持在狭窄的区间内,该区间对应于针对燃气排放和消耗两者优化的燃烧。
在常规的冷凝锅炉中,这是通过以下实现的:空气穿其而过的设备,并且该设备,通过在气流方向上为收缩/扩散的轮廓的可变区段(截面)配置,通过文丘里效应在所述区段之一中,创建压降(低压),其大小依赖于气流的强度。所述压降区段被设置成与燃气调节阀的出口连通,其输送与所述压降的大小相对应的燃气流量。因此,输送的燃气与空气在取样压降信号所处的点处混合在一起。在相关技术领域中,上述设备通常被称为文丘里混合器。
这种类型的解决方案的局限性是众所周知的。文丘里混合器在有限的空气流量范围(限定在最大流量值与最小流量值之间)内正确地执行其功能。特别地,对于低于特定值的空气流量,压降信号太低而不能由燃气调制阀(气调阀)检测到。
对于接近最小流量值的空气流量,燃气调制阀表现出不精确的行为,在这种行为中,压降与燃气流量的对应关系不再有效;因此,在这些情况下,该设备不适合实现精确的燃气计量。
在冷凝锅炉中,已经引进了电子燃料控制的使用,其与气动控制的不同在于,提供了借助于在火焰中或沿着燃烧烟气的路线定位的合适的传感器设备,检测燃烧质量的装置,在其下游。这些传感器设备提供了信号,在适当的处理操作之后,该信号提供了如下信号:其用于校正(待)供应的空气或燃气的量,以便将燃烧带回所需的条件内。为了做到这一点,使用通过电信号来调节燃气的流动的阀,该电信号作用于定位在阀中的调制器,而不是通过压力信号。以这种方式,即通过使用闭环调节来控制燃烧,可以实现众多优势,例如更大的调制范围、自动适应不同类型的燃气(特别是有不同的沃泊(Wobbe)指数)的可能性、更简单的锅炉的安装过程、锅炉在其操作期间的自校准、任何故障的自动诊断和类似的辅助功能。这些功能与如下事实有关:燃烧的质量在其下游被直接检测到,而空气和燃气不在燃烧的上游被简单地调节,并且因此在开环中,不知道这种混合物对燃烧的结果影响(综合效果)。
此外,第二种解决方案的局限性在于可以实现的功率调制范围(P最小:P最大)的大小。使用气动控制的锅炉,这个范围通常是1:5-1:7,使用特定的昂贵的文丘里混合器设备可能达到1:10,但没有闭环系统的优势。对于电子控制锅炉,最低限度是调制范围与气动控制锅炉的调制范围相当,但锅炉制造商具有达到从1:10多达1:15及以上的更高值的需要。这造成了两个主要问题,一个涉及传感器装置检测燃烧的质量的能力(通过调制范围),且另一个涉及在这种宽的调制范围内输送空气和燃气的能力。
在燃气的调节方面,常规的电调制阀具有的调制范围(Q燃气_最大:Q燃气_最小)极限(限制)由阀的设计确定。考虑到电子控制的燃烧必须以在一个或多个族(属)内的宽范围的(许多不同的)燃气工作,而不是仅以一种类型的燃气工作,燃气流量(Q燃气)是根据在可能使用的燃气范围内的最坏的情况来考虑的,这些燃气来自于系统必须支持的那些燃气之中。
最大燃气流量(Q燃气_最大)通常是通过在输出管道中使用喷嘴实现的,喷嘴的大小适合于使用具有最低的沃泊指数的燃气实现最大功率(P最大)。根据这个喷嘴的尺寸,并且对于给定的阀,将实现会与给定的功率相对应的最小流量(Q燃气_最小)。由于必须考虑最坏的情况,因此与该最小流量(Q燃气_最小)对应的最小功率(P最小)的计算基于具有最高的沃泊指数的燃气。由此可见,在现有技术中,阀的燃气流量调制能力对于达到所需的宽调制范围以及自动适应不同类型的燃气二者均是不足的。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种用于驱动调节流向燃烧器的燃料气体的流量的调制阀的方法,特别是针对具有高功率调制的冷凝锅炉,设计用于克服关于引用的现有技术中提到的限制,并且特别是能够扩大最小流量的调制范围,其可以通过降低上述最小流量(Q最小)的平均值而以控制方式来输送。
本发明通过一种根据所附权利要求实施的驱动方法实现了这一目的以及在下文将变得更加明显的其他目的。
附图说明
本发明的特征和优点将从该发明的一些优选实施方式的以下详细描述中变得更加清楚,通过非限制性实例的方式,参考随附附图进行解释,在随附附图中:
-图1是用于调节到燃烧器的燃气流量的阀的示意图,包括使用根据本发明的方法操作的空气/燃气混合系统,
-图2是前一附图的阀示意图,
-图3是显示输送的燃气流量随在常规阀的调制器处的电流强度而变化的特性曲线的曲线图,
-图4是显示PWM电流载波信号的曲线图,该信号向图2的阀的调制器供应电流,
-图5是与图3的曲线图相对应的曲线图,显示了可使用根据本发明的驱动该阀的方法实现进行操作的特性曲线,
-图6是显示在调制器处的电流信号随时间变化的曲线图,该电流信号根据本发明的方法按照第一调制操作模式进行调制,
-图6A是使用图6所示的调制操作模式进行调制而实现的PWM信号的曲线图,
-图7是根据本发明方法的第二调制操作模式进行调制的曲线图,该图与图6的曲线图相对应,
-图7A是使用图7所示的调制操作模式进行调制而实现的PWM信号的曲线图,
-图8是显示PWM电流信号的曲线图,该信号根据本发明的方法向前述附图中的阀的调制器供应电流。
具体实施方式
首先参照图1,根据本发明的方法操作的控制燃料气体的输送的阀记为1,并仅仅示意性地示出。该阀与锅炉设施关联,优选冷凝锅炉设施,其总体标记为2,包括预混料燃烧器装置3,其具有可调制的热功率(热能),并且其火焰旨在用于加热在锅炉设施内循环的中间流体。
燃烧器装置3为强制通风式的,并且为此目的提供了风扇或风机4的使用,风机定位在朝向燃烧器(行进)的空气/燃料气体混合物的吸引处或入口。在图1的实例中,管道5在风机4和燃烧器之间延伸,在该管道中,在由风机4供应的气流和由阀1输送的燃气流之间限定了混合区6。
可在燃烧器处实现的热功率可以在最大可实现功率(P最大)和最小可实现功率(P最小)之间的预设调制范围内进行调节(取决于风机的转动速率)。
为了能够在所述调制范围内调制燃烧器3处的热功率,提供了阀1与调制器设备(总体被标记为7)可操作地关联,借助于该调制器设备,阀可以调制所输送的流量(例如通过调制阀的输出压力或通过调制燃气穿过阀的净截面(clear section))。
阀1包括与特定的闭合构件1b关联的阀座1a,和操作装置,总体标记为8,并与闭合构件1b直接关联,以便相对于阀座1a以受控运动的方式引导该闭合构件。
在图2中,阀仅示意性地示出为流量调节器,但将理解的是,阀可以配置为压力调节器。
所述操作装置8方便地包含杆状构件9,其可以以平移的方式移位,同时刚性地连接到闭合构件1b,在附图中标记为X的轴向方向上,且是连续的或阶梯式(步进式)的,使得构件9可以在受控的平移运动中在X方向上采取多个位置。在优选的实例中,操作器为电致动器的形式,并且更具体地说,是电磁致动器的形式,其中构件9是由螺线管10形成的连续的电磁体的可移动芯的形式。在这种配置中,构件9在X方向上的空间位置关于发送至控制电磁体的电信号的强度(例如电流强度)成比例(例如线性成比例)。
附图标记11表示弹力返回(弹性记忆)装置,例如形成为弹性(弹簧)系统,其能够将闭合构件推向阀座1a的关闭的安全位置。
应该理解,可以有效地提供其他的调制器设备来根据本发明的方法进行操作,例如通过使用步进电机或其他类似类型的调制器。
调制器设备的电控制信号由印刷电路板12中实现的控制逻辑产生,其监视燃烧器的操作。
在板12中,也方便地生成来自传感器13(用于控制燃烧)的信号,从而识别适当的调制器的供应电流值和风机的速度值,以产生所需的热功率,使用高效率燃烧,同时最小化排放不期望的燃烧残留物,诸如CO和NOx。
下面,特别参考图3的曲线图,该曲线图显示了针对低燃气流量供应至阀的电流信号(I调制)与因此输送的燃气流量(Q燃气)之间关系的特性曲线的区域。该曲线有一些特性点。点A对应于阀的一般可输送的流量条件,其针对沿特性曲线的对应的电流值实现,用比例关系优选线性比例来辨别。沿着曲线移动,随着发送到调制器的电流I调制减少,相应的流量因而实现为随上述线性比例而变化,至少远至曲线上的点B,使用上述比例关系,由与可以以受控方式输送的最小流量值(Q燃气_最小)对应的电流值I调制0辨别。由于阀的构造限制,对于低于I调制0的电流值,所述阀不再能够以受控方式输送燃气,并迅速停止输送燃气,继续沿着在点B和点C之间延伸的曲线(曲线的底部)继续变化。对于小于该辨识点C的标记为I调制_关的电流值,燃气流量明确地为零。
A'标记在曲线上的一点,在该点处,流量(Q燃气_最小')略大于阀可以以受控方式输送的最小值(Q燃气_最小),在该点处流量明确地为非零的。对于曲线上的点A',发送到调制器的电流被标记为I调制_开(I调制_开>I调制0)。
在优选的、非限制实施方式中,从调制器7发送到电磁致动器的螺线管10的电流I调制是在适当频率f'(也称为载波频率)下由电压的周期方波PWM(脉冲宽度调制)(具有电平开(ON)/关(OFF))获得的平均电流。众所周知,波的占空比,记作dc',表示信号的高电平(ON)的长度与波的周期之比,与所需的平均电流有关。换句话说,为了沿着特性曲线调制电流I调制,并且特别是针对低流量的区域,沿着从点A延伸到点B的线,发送到电磁体的载波信号的占空比逐渐成比例地减小。
PWM电压信号的载波频率f'被选择成使得谐波分量基本上从可移动的芯的质量的惯量(惯性)中被过滤掉,因此,其位置基本上由通过螺线管的电流的连续分量(平均值)决定。
图4显示了对于预选占空比,通过调制器的螺线管的瞬时电流信号随时间(t)的典型变化(曲线E)。参考标记E'表示平均电流的变化曲线,其决定了调制器的可移动的芯所受的力。因此,提供了,选择PWM信号的载波频率f'具有足够低的值,使得谐波不能完全从可移动的芯的惯量中滤除,但存在小幅度的残留的振荡运动,但足以使其在动摩擦条件和静摩擦条件两者下持续操作,从而实现大幅度降低阀的特性曲线(I调制/Q燃气)中的滞后。
参考图4,在所述实施方式中,选择PWM电压驱动信号的载波频率f'为180Hz。
根据本发明的驱动方法的原理特性,提供了,小于上述最小流量(Q燃气_最小)的受控的燃气流量能够通过阀1输送,从而扩大了可输送的流量的最小值的调制范围。
为了详细描述所述驱动方法,下面参考图5的曲线图,该曲线图再现了图3的特性曲线。
该方法规定:在到达曲线上的点B时,或者优选在到达点A'时,在该点处,燃气流量确实是非零的而且略大于阀可以使用上述已知的驱动方法输送的最小流量,从而以受控的方式输送低于最小流量(Q燃气_最小)的流量,能够产生特定的PWM电流信号(定义为I调制')的PWM电压信号被发送至调制器的电磁体,从而根据所述第二信号移动闭合构件1b,所述信号I调制'具有下文中所描述的特征。
通过预设,如下面详细说明的,信号I调制'的合适的频率,被称为脉冲注入频率且用fp表示,该方法规定了,以阀基于对PWM信号I调制'施加的占空比dc间歇地输送燃气的方式来驱动调制器。由于信号在高电平和低电平之间交替,阀输送相应的高电平和低电平或零流量,结果,生成间歇的燃气输送,这能够在混合后产生在相邻的富和贫混合“包”之间的交替,运输直到燃烧发生的点,非均匀混合包之间混合能够在到达燃烧器所需的时间内发生,从而保证燃烧的稳定性和效率。
关于PWM信号I调制',脉冲注入频率fp选择为大于混合系统的固有响应频率fm(理解为组件的机械频率,组件包括风机4和管道5,具有空气/燃气混合区)的值,并且进一步选择为小于阀1的固有响应频率fv(理解为由质量、弹性系统、静摩擦和动摩擦、磁路的电感等限定的机械频率)的值。
优选的选择规定了,脉冲注入频率fp是混合系统的固有响应频率fm的两倍以上,并且是阀的固有响应频率fv的一半以下。
通过非限制实例,这里描述的优选实施方式中指示脉冲注入频率fp的值可能约为10Hz。
仍然是关于PWM信号I调制',其中Ta和Tb表示第一和第二相互连续的时间间隔的各自的长度,其分别与高信号和低信号关联,并且其总和等于信号I调制'的周期T(T=1/fp),占空比dc等于比例Ta/T,规定电流信号I调制'的强度以如下方式被调制:
通过幅度调制(调幅)信号I调制',保持占空比dc不变(即Ta/T=常数),从而相应地改变流量(Q),
或
通过调制周期T中的占空比dc,使信号I调制'的预设幅度关于第一时间间隔(Ta)保持不变,从而相应地改变所输送的流量。
对于第一调制操作模式,使用幅度调制,信号I调制'的最大幅度优选地选择为大体上等于值I调制0(在曲线上的点B),低于该值,阀不再能够输送受控的燃气流量,或者可选择地,可以将幅度选择为等于值I调制_开(曲线上的点A'),所述幅度逐渐减少,从而以比例相关的方式减少输送流量Q燃气,因此,获得的流量值低于最小流量Q燃气_最小'。
图6是时间调制电流强度I调制的幅度的定性曲线图,保持脉冲占空比dc不变(假设在此描述的实例中Ta/Tb=1)。在这种情况下,使用幅度调制,幅度可以从点A'开始减小,从而调制(通过降低)电流强度I调制(例如通过改变载波信号的占空比),并从而以比例相关的方式调制可输送的流量。可以得到的特性曲线(具有几乎是线性比例)在图5中示出为虚线,并且从点A'延伸到点C',其中可以输送小于最小流量Q燃气_最小的流量Q燃气_最小*。
图6A是周期T内信号I调制'的草图,当保持Ta/Tb不变并且优选地选择为1时,经受幅度调制。
对于第二调制操作模式,使用脉冲占空比dc调制,提前预设信号I调制'的幅度。例如,可以方便地选择它等于I调制_开和I调制_关之间的差(预设幅度=I调制_开-I调制_关)。通过调制脉冲占空比dc,从而实现以比例相关的方式调制输送的燃气流量,例如通过实施图5的曲线图中在点A'和点C'之间延伸的(虚线)特性曲线。
图7和图7A分别显示了与图6和图6A的第二调制模式的曲线图相对应的该第二调制操作模式的曲线图。
对于上述两种操作模式,由此发现使用上述驱动,可以(使用阀1)输送低于流量Q燃气_最小'(曲线上的点A')的受控的燃气流量,可以将调制的范围延伸到最小燃气流量值直到(远至)曲线上的点C'(Q燃气_最小*、I调制0*)。
原则上,通过结合上述第一和第二操作模式来调制电流信号I调制'的强度,从而将幅度调制与调制脉冲占空比相结合,也可以实现点A'到点C'的特性曲线。
图8为通过应用刚刚描述的驱动方法向调制器发送的电流信号(I调制)的变化的曲线图。
在这种情况下,驱动电压PWM载波的载波频率f'为180Hz。脉冲注入频率fp选择为7Hz,对应的周期为0.1428s(T=1/7s),其中在选择为42.5mA的I调制_开和选择为37.5mA的I调制_关之间存在交替。曲线图上的曲线F表示平均电流信号I调制,而曲线F'表示瞬时电流I调制。在曲线F'的振荡部分,残差在瞬时电流I调制中看不到。
这种间歇性的燃气输送,如果在运输到(特别是在燃烧器3处)发生燃烧的点期间保持不变,将导致脉冲火焰或者甚至火焰熄灭。实际上,将燃气注入空气气流中的点(混合区6)总是位于距离燃烧器几十厘米的特定距离处。考虑到这种操作是在非常低的功率下进行的,空气/燃气混合物的流动也会结束得相当低,因为由脉冲注入产生的相邻富/贫混合“包”在其到达燃烧器附近之前需要一些时间。在这时候,根据已知的燃气扩散规律(定律),初始的非均匀包在一定量的时间后趋于具有均匀燃气浓度。此外,由于风机定位在混合器和燃烧器之间(在几乎所有锅炉的空气/燃气系统中),因此,通过由风机引起的涡旋运动,使得不均匀的包适当地混合在一起。
如上所述,脉冲注入频率fp应受两个约束。它应该小于阀的响应频率,换句话说,不应该大于阀必须进行开启/关闭循环所处的速度。此外,脉冲注入频率不应过低,以使上述扩散和混合现象充分发生。实际上,如果考虑到要达到的最小功率,存在与其相对应的特定的空气/燃气混合流量。由于从混合器到燃烧器的管道的尺寸(截面(区段)和宽度)是已知的,因此可以计算混合物的速度;使用该速度,可以计算出在与脉冲注入频率相对应的时间内由混合物通过的空间。通过的这个空间必然是从混合器到燃烧器的通路的长度的一小段;由此计算出了脉冲注入频率应该具有的最小值。这个值将随着操作功率的降低而降低,并且这方便地与在低功率区域中应用该驱动阀的方法的事实相结合。
另一优点源于以下事实,根据本发明的方法不需要对阀进行大量改进,而是本质上基于应用于阀的调制器的电信号的特定限定。这种方法的应用也不需要对电子控制硬件进行大量改进,并且原则上可以通过对电子控制固件进行修改来实现,相对于使用更复杂且更精密的阀具有明显的成本优势。
因而,本发明实现了所提出的目的,结果比已知的解决方案具有所声称的优势。
Claims (7)
1.驱动用于调制阀(1)的设备的方法,所述阀调节流向具有高功率调制的冷凝锅炉的燃烧器(3)的燃气的流量,所述冷凝锅炉包括空气-燃气混合系统,所述空气-燃气混合系统包括在空气-燃气混合区(6)与所述燃烧器(3)之间延伸的管道(5)和风机(4),
所述阀(1)包括与特定的闭合构件(1b)关联的阀座(1a),和电子操作装置(8),所述操作装置能够控制所述闭合构件(1b)相对于所述阀座(1a)的移位,从而通过调制所输送的燃气的流量(Q燃气)来进行调节,所述操作装置(8)包含至少一个电磁体,
所述阀(1)被设计成使得以预定的特性曲线进行操作,所输送的流量(Q燃气)关于发送给所述电磁体的第一电流信号(I调制)的强度成比例,使得能够在最大流量(Q燃气_最大)和最小流量(Q燃气_最小)之间的调制范围内,使用成比例的所述特性来调制所述流量(Q燃气),所述最小流量对应于所述第一电流信号的一个值(I调制0),当低于所述值时,所述阀不能以受控的方式输送燃气,
其特征在于,为了输送低于所述最小流量(Q燃气_最小)的燃气的受控的流量(Q燃气),从而将调制范围延伸到最小可输送的流量值,制定规定以:
-使用第二PWM电压信号驱动调制器的所述电磁体,在所述电磁体中,所述第二PWM电压信号能够产生特定的第二PWM电流信号(I调制'),从而根据所述第二信号(I调制')移动所述闭合构件(1b),
其中,所述第二信号(I调制')的频率(fp)从高于所述混合系统的固有响应频率(fm)的值和低于所述阀的固有响应频率(fv)的值中选择,且
其中,术语第一时间间隔(Ta)和第二时间间隔(Tb)被分别地赋予高信号和低信号的连续持续时间,其总和等于所述第二信号的周期(T),占空比(dc)等于关系Ta/T,所述第二电流信号(I调制')的强度被调制:
-通过幅度调制所述第二信号(I调制'),保持所述占空比(dc)不变(即Ta/T=常数),从而相应地改变所述流量(Q燃气),
或
-通过调制所述周期(T)中的占空比(dc),使所述第二信号(I调制')的预设幅度关于所述第一时间间隔(Ta)保持不变,从而相应地改变所输送的流量(Q燃气)。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,当以幅度调制进行操作时,所述第二信号(I调制')的最大幅度选择为大体等于或略大于(I调制_开)所述第一信号的所述值(I调制0),低于所述值时,所述阀不能以受控的方式输送燃气,所述幅度逐渐减少从而以比例相关的方式减少所输送的流量(Q),从而实现可输送的流量值低于所述最小流量(Q燃气_最小)。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,借助于调制所述占空比(dc)进行操作时,使用以下关系选择信号(I调制')关于所述第一时间间隔(Ta)的幅度的值:
I调制'=I调制_0-I调制_关,
其中I调制_关为如果应用到所述阀则不输送燃气的流量(Q燃气=0)的电流信号值。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,选择所述第二信号的频率(fp)为所述混合系统的固有响应频率(fm)的两倍以上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,选择所述第二信号的频率(fp)为所述阀的固有响应频率(fv)的一半以下。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,用于以受控的方式输送在所述最大流量(Q燃气_最大)和所述最小流量(Q燃气_最小)之间的范围中的流量(Q燃气)的所述第一电流信号(I调制)由具有预选的载波频率(f')的特定的第一PWM电压信号产生,其中所述第一信号的强度根据其相对应的占空比(dc')来调制,而且其中,当借助于对所述第二电流信号(I调制')进行幅度调制来操作时,所述幅度通过改变所述第一电流信号(I调制)的占空比(dc')而变化。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,当借助于幅度调制来操作时,选择限定所述周期(T)的所述第一时间间隔和第二时间间隔(Ta、Tb)之间的比等于1。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114715671A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-07-08 | 华能山东石岛湾核电有限公司 | 基于乏燃料贮存系统的卸料球管的负压度调整方法 |
CN116447618A (zh) * | 2023-04-18 | 2023-07-18 | 南京国电南自维美德自动化有限公司 | 一种环形燃烧室燃料流量控制方法及系统 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022200152B4 (de) * | 2022-01-10 | 2023-08-24 | Festo Se & Co. Kg | Magnetaktuator, Ventilanordnung und Verfahren |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4785846A (en) * | 1986-12-24 | 1988-11-22 | Honeywell B.V. | Gas control apparatus with a pressure regulator |
EP0740242A1 (de) * | 1995-04-26 | 1996-10-30 | Honeywell B.V. | Servodruckregler für ein Gasventil |
JPH10153314A (ja) * | 1996-11-20 | 1998-06-09 | Paloma Ind Ltd | ガスこんろのガス量調節装置 |
US6003544A (en) * | 1996-04-02 | 1999-12-21 | Sit La Precisa S.R.L. | Valve unit for controlling the delivery pressure of a gas |
JP2001208341A (ja) * | 2000-01-31 | 2001-08-03 | Chofu Seisakusho Co Ltd | ガス流量調整装置 |
WO2009015155A1 (en) * | 2007-07-25 | 2009-01-29 | Honeywell International Inc. | System, apparatus and method for controlling valves |
JP2010169145A (ja) * | 2009-01-21 | 2010-08-05 | Rinnai Corp | 比例弁駆動装置 |
WO2014060991A1 (en) * | 2012-10-17 | 2014-04-24 | Gas Point S.R.L. | Apparatus for controlling and adjusting the combustion in a fuel gas burner |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4880157A (en) * | 1987-02-20 | 1989-11-14 | Carrier Corporation | Capacity control for integrated furnace |
US6401669B1 (en) * | 2001-04-19 | 2002-06-11 | Ibc Technologies | Condensing boiler |
ES2381512B1 (es) * | 2009-06-04 | 2013-05-07 | Coprecitec, S.L | Aparato domestico a gas con control de llama |
ITPD20110261A1 (it) * | 2011-08-03 | 2013-02-04 | Sit La Precisa Spa Con Socio Unico | Metodo e sistema di controllo di una unità valvolare modulante includente un elettromagnete |
US9410719B2 (en) * | 2014-05-14 | 2016-08-09 | Emerson Electric Co. | Systems and methods for controlling gas powered appliances |
-
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- 2017-05-09 EP EP17722030.8A patent/EP3458776B1/en active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4785846A (en) * | 1986-12-24 | 1988-11-22 | Honeywell B.V. | Gas control apparatus with a pressure regulator |
EP0740242A1 (de) * | 1995-04-26 | 1996-10-30 | Honeywell B.V. | Servodruckregler für ein Gasventil |
US6003544A (en) * | 1996-04-02 | 1999-12-21 | Sit La Precisa S.R.L. | Valve unit for controlling the delivery pressure of a gas |
JPH10153314A (ja) * | 1996-11-20 | 1998-06-09 | Paloma Ind Ltd | ガスこんろのガス量調節装置 |
JP2001208341A (ja) * | 2000-01-31 | 2001-08-03 | Chofu Seisakusho Co Ltd | ガス流量調整装置 |
WO2009015155A1 (en) * | 2007-07-25 | 2009-01-29 | Honeywell International Inc. | System, apparatus and method for controlling valves |
JP2010169145A (ja) * | 2009-01-21 | 2010-08-05 | Rinnai Corp | 比例弁駆動装置 |
WO2014060991A1 (en) * | 2012-10-17 | 2014-04-24 | Gas Point S.R.L. | Apparatus for controlling and adjusting the combustion in a fuel gas burner |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114715671A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-07-08 | 华能山东石岛湾核电有限公司 | 基于乏燃料贮存系统的卸料球管的负压度调整方法 |
CN114715671B (zh) * | 2022-04-19 | 2023-11-28 | 华能山东石岛湾核电有限公司 | 基于乏燃料贮存系统的卸料球管的负压度调整方法 |
CN116447618A (zh) * | 2023-04-18 | 2023-07-18 | 南京国电南自维美德自动化有限公司 | 一种环形燃烧室燃料流量控制方法及系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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