CN110582673B - 用于在燃气运行的加热器的启动过程中识别燃气种类的方法和燃气运行的加热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种方法，所述方法在使用气体质量传感器在燃烧器起动之前确定燃气种类的情况下用于在燃气运行的加热器的启动过程中识别燃气种类，所述燃气运行的加热器具有电子气体‑空气混合器。

Description

用于在燃气运行的加热器的启动过程中识别燃气种类的方法 和燃气运行的加热器

技术领域

本发明涉及一种用于在燃气运行的加热器中识别燃气种类的方法。

背景技术

作为燃气种类，当前尤其是区分低热量和高热量天然气以及液化气。

从现有技术中，例如在德国专利申请DE 10 2017 126 137.0中，已知一种用于混合调节的方法，所述方法基于气体质量流量传感器结合通过火焰流量测量的混合物校准。然而，这基本上设计在燃烧器运行期间的混合调节。

在启动加热器的燃烧器时，应在尽可能短的时间内调节可燃的燃气-空气-混合物物。因为对于不同的燃气而言最佳燃气空气比和点火性能都是不同的，所以需要在燃烧器启动之前或者期间确定燃气类型以将燃气量和空气量均调整到最佳的启动条件。

在用于加热器的电子燃气-空气-混合物调节中，必须考虑到气体种类相关的运行参数。在液化气中，调制范围通常小于在天然气中。此外，在加热器的调制范围中的各个功率点上的空气数值彼此不同。为了将加热器自动适配于相应可使用的燃气种类，需要自动的燃气种类识别。

常规地，在运行燃烧器期间进行燃气种类识别。在此，例如根据电离原理进行燃烧调节，其中，如此适配燃气空气比，使得存在干净的、完全的燃烧。从燃气量与空气量在燃烧运行期间的比值中能够推断出所使用的气体种类，因为相应的燃气种类所需的空气量是已知的。但是，该信息仅间接地存在，例如以风扇转速(空气量)或者气体控制阀操控(控制或者操控信号)的形式，并且，因而非常不准确。此外，不可能在启动燃烧器时或者甚至在首次调试加热器时考虑燃气种类。也不能够执行故障诊断，如果加热器没有进入运行中。在例如错误地将燃气种类存放在加热器中时，很可能出现燃烧器不点火以及加热器的不启动。

发明内容

因此，本发明的任务是提供一种方法，利用所述方法在启动加热器之前确定燃气种类并且将其用于启动过程。

该任务通过根据权利要求1特征组合解决。

根据本发明，提出了一种用于在燃气运行的加热器的启动过程中识别燃气种类的方法，所述加热器具有电子气体-空气混合器，其中，所述加热器包括用于输送空气体积流量的至少一个风扇、具有气体控制机构的气体供应器、燃烧器、用于点火所述燃烧器的点火单元、传感器和控制器，所述气体控制机构用于受调节地供应燃气，所述传感器布置在气体供应器中并且由燃气流过，所述控制器至少用于调节由风扇输送的空气体积流量和确定燃气的气体质量流量的气体控制机构。

传感器构造为气体质量传感器，所述气体质量传感器用于检测供应至燃烧器的燃气质量和燃气的、另外的物理性质，利用所述物理性质可以推断出燃气的成分。例如，为此使用量热的微传感器，所述微传感器除了检测燃气质量还检测燃气的热导率。另一种可能性在于至少一个传感器，所述传感器基于超声测量的工作原理来求得燃气质量和相应燃气相关的、当前的、特定的声速。

在根据本发明的方法中，燃气的前述物理性质中的至少一个(例如热导率)通过气体质量传感器测量出并且传输至控制器。然后，控制器从燃气的、这些测量出的性质中确定出燃气种类。

随后，在气体控制机构上的控制器根据所确定的燃气种类来调节第一起始-气体质量流量，所述第一起始-气体质量流量低于所确定的燃气种类的燃气的点火极限。相应的燃气种类的点火极限是众所周知的，并且，例如能够以特性曲线的形式存储在控制器中。

然后，在点火单元进行持续的点火试验的情况下，所供应的气体质量流量在空气体积流量恒定时从起始-气体质量流量开始增加，直到超过提前确定的燃气种类的点火范围。在点火试验期间，监控并且通过控制器来检测，是否出现燃烧器的点火。为此，例如能够在燃烧器上使用电极，所述电极在燃烧器点火的情况下将火焰信号传递到控制器。

在液化气和天然气中，相应的燃气种类的点火范围不同，因为高热量的燃气、例如液化气在空气体积流量相同时比低热量的燃气、例如低热量的天然气(L-气体)更早点火。在此，在技术上明确界定了，相应的燃气的相应点火范围在燃气-空气-混合物物的哪些范围内。

通过根据本发明的方法实现了，在燃烧器点火之前已经确定了燃气种类并且将启动所需的燃气-空气-混合物限制在较小的范围内。用于启动燃烧器的、最佳的燃气-空气-混合物被快速地识别出并且实现。由此，缩短了启动时间并且减小了在燃烧器启动时的失败尝试的次数。

只要在启动方法中能够确定出燃烧器没有点火，则在改进方案中设置，在气体控制机构上的控制器根据所确定的燃气种类来调节第二起始-气体质量流量，所述第二起始-气体质量流量小于第一气体质量流量并且进一步低于所确定的燃气种类的燃气的点火极限。随后，在此指向性上述启动方法的以下步骤：在点火单元进行持续的点火试验的情况下，所供应的气体质量流量在空气体积流量恒定时从起始-气体质量流量开始增加，直到超过提前确定的燃气种类的点火范围。在此，有利的是，能够扩大存在适于燃烧器的启动过程的燃气-空气-混合物的范围并且能够实现燃烧器启动，即使所确定的第一起始-气体质量流量是不合适的。

所述方法在实施方式中的特征在于，在点火单元进行点火试验的情况下，所供应的气体质量流量在空气体积流量恒定时从起始-气体质量流量开始稳定地增加。通过控制器调整恒定的风扇转速可能实现恒定的空气体积流量。

此外，所述方法的特征在于，控制器通过由控制器测量出的风扇转速、在实验室中提前求得的特性曲线和风扇的电流消耗来计算实际的空气体积流量。

所述方法不仅涉及一般而言的燃烧器启动，而且涉及在首次调试加热器时的燃烧器启动。为此，在方法的改进方案中设置了，在燃气运行的加热器的启动过程中，在首次安装所述燃气运行的加热器之后，首先执行对气体供应器的气体管道的排气，其中，控制器打开气体控制机构并且通过气体质量传感器将信号传导至控制器，一旦探测到燃气。气体质量传感器能够随时用于探测在气体供应器中的空气，以便促使气体管道的排气。

在所述方法的、可替代的变型中，在燃气运行的加热器的所述启动过程中，在首次安装燃气运行的加热器之后，首先执行对气体供应器的气体管道的排气，其中，重复前述用于解决所述任务的启动过程，直到检测到燃烧器的点火。

通常，在所述方法中优选设置，气体质量流量通过电调制的气体控制机构来调节，其中，气体控制机构通过控制器获得调节信号，并且，因而根据需要地适配气体质量流量。

此外，在所述方法中优选设置，由通过气体质量传感器所确定的燃气种类来确定配属于相应的燃气种类的空气需求，并且，将其用于加热器运行的、另外的调节。为此，在控制器中优选存储有相应的值或者特性曲线，能够访问所述值或者特性曲线以用于调节或者将来的起动过程。在此，也访问在现有技术中已知的参量，例如，液化气在相同体积情况下需要比天然气大三倍的空气需求以确保完全燃烧。

附图说明

本发明的、其他有利的改进方案在从属权利要求中得到表征或者在下文中与本发明的优选实施例的描述一起参照附图得到详细阐述。附图示出：

图1加热器的示意性结构；

图2就高热量的燃气而言的方法流程的曲线图；

图3就低热量的燃气而言的方法流程的曲线图。

具体实施方式

在图1中是加热器100的示意性结构，所述加热器用于利用调制的预混合风扇5来执行方法，所述预混合风扇吸入环境空气a并且使其与燃气混合。燃气通过在气体管道中的气体喷嘴4被供应至预混合风扇5，其中，在气体安全阀1上游的气体管道中布置有气体控制机构或者气体阀2和热气体质量传感器3，所述气体控制机构或者气体阀能够由发动机M电子控制。气体入口压力d被调整为气体调节压力c。在与环境空气混合之后，燃气-空气-混合物具有混合压力b。在所示出的实施例中，在风扇出口上设置有可选的止回阀6。然后，混合物具有燃烧器压力e。其后连接燃烧器28，所述燃烧器具有布置在燃烧器火焰中的电极7，利用所述电极探测在燃烧器28上的火焰并且将相应的信号传递至控制器9。围绕燃烧器28布置有热交换器18。沿流动方向连续地，具有排气门8的排气系统紧随。在排气系统中，排气压力f占主导。调节流经气体控制机构2的燃气量和风扇转速以及(必然地)调节空气数值通过控制器9进行，相应的调节特性曲线存储并且能够保存在所述控制器中。到控制器9和来自控制器9的、相应的信号线路以箭头表征。

图2示出了用于高热量燃气的气体种类识别的方法的流程，在通过热气体质量传感器3测量出所施加的燃气的热导率并且将其传输至控制器9之后。在方法中，首先在时间段t1至t2中，空气体积流量VL通过风扇5被调节到恒定的值。在所示出的实施例中，在达到恒定的空气体积流量VL时，将通过气体管道由气体控制机构2调节的气体质量流量VG调节到起始-气体质量流量，所述起始-气体质量流量低于高热量的燃气的点火范围HG的下点火极限z1。随后，控制器9在时间段t2至t3中在空气体积流量VL恒定时调节气体控制机构2，以便在点火单元进行持续的点火试验的情况下使供应至风扇5的气体质量流量VG从起始-气体质量流量开始稳定地增加，直到超过了高热量的燃气的点火范围HG并且超过了高热量的燃气的上点火极限z2。只要不存在阻止燃烧器启动的、异常的框架条件，则燃烧器28在时间段t2-t3中点火并且随后在时间段t3-t4中在气体质量流量VG调节为恒定时燃烧。未达到低热量的燃气所需的燃气量和(必然地)低热量的燃气的点火范围LG。

图3示出了参照与图2相同的曲线图的方法，只要通过热气体质量传感器3确定出了涉及低热量的燃气。然后，气体质量流量VG在空气体积流量VG恒定时从开始就增加到超过高热量的燃气的点火范围HG，其中，起始-气体质量流量低于低热量的燃气的点火范围LG的下点火极限z3。随后，控制器9在时间段t2-t3中在空气体积流量VL恒定时调节气体控制机构2，以便在点火单元进行持续的点火试验的情况下使供应至风扇5的气体质量流量VG从起始-气体质量流量开始稳定地增加，直到超过了低热量的燃气的点火范围LG并且超过了低热量的燃气的上点火极限z4。只要不存在阻止燃烧器启动的、异常的框架条件，则燃烧器28在时间段t2-t3中点火并且随后在时间段t3-t4中在气体质量流量VG调节为恒定时燃烧。

Claims (11)

1.一种用于在燃气运行的加热器(100)的启动过程中识别燃气种类的方法，所述加热器具有电子气体-空气混合器，其中，所述加热器(100)包括用于输送空气体积流量的至少一个风扇(5)、具有气体控制机构(2)的气体供应器、燃烧器(28)、用于点火所述燃烧器(28)的点火单元、传感器和控制器(9)，所述气体控制机构用于受调节地供应燃气，所述传感器布置在所述气体供应器中并且由所述燃气流过，所述控制器至少用于调节由所述风扇(5)输送的空气体积流量和确定燃气的气体质量流量的所述气体控制机构(2)，其中

a.所述传感器构造为气体质量传感器，所述气体质量传感器用于求得燃气质量和配属于所述燃气质量的物理性质，

b.所述燃气的物理性质由所述气体质量传感器(3)测量出并且传输到所述控制器(9)，

c.所述控制器(9)由所述燃气的、测量出的物理性质来确定燃气种类，

d.在所述气体控制机构(2)上的所述控制器(9)根据所确定的燃气种类来调节第一起始-气体质量流量，所述第一起始-气体质量流量低于所确定的燃气种类的燃气的点火极限，

e.在所述点火单元进行点火试验的情况下，所供应的气体质量流量在空气体积流量恒定时从所述起始-气体质量流量开始增加，直到超过所确定的燃气种类的点火范围，

f.在所述点火试验期间，监控并且检测所述燃烧器(28)的点火。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在不点火的情况下，在所述气体控制机构(2)上的所述控制器(9)根据所确定的燃气种类来调节第二起始-气体质量流量，所述第二起始-气体质量流量小于第一起始-气体质量流量并且进一步低于所确定的燃气种类的燃气的点火极限，其中，随后在所述点火单元进行点火试验的情况下，所供应的气体质量流量在空气体积流量恒定时从所述第二起始-气体质量流量开始增加，直到超过所确定的燃气种类的点火范围，在所述点火试验期间，监控并且检测所述燃烧器(28)的点火。

3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，在所述点火单元进行点火试验的情况下，所供应的气体质量流量在空气体积流量恒定时从所述起始-气体质量流量开始稳定地增加。

4.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，在所述燃气运行的加热器(100)的所述启动过程中，在首次安装所述燃气运行的加热器之后，首先执行对所述气体供应器的气体管道的排气，其中，一旦探测到燃气，所述控制器就打开所述气体控制机构(2)并且通过所述气体质量传感器(3)将信号传导至所述控制器(9)。

5.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，在所述燃气运行的加热器(100)的所述启动过程中，在首次安装所述燃气运行的加热器之后，首先执行对所述气体供应器的气体管道的排气，其中，重复具有步骤b)至f)的启动过程，直到检测到所述燃烧器的点火。

6.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述控制器(9)通过由所述控制器(9)测量出的风扇转速、在实验室中提前求得的特性曲线和所述风扇(5)的电流消耗来计算实际的空气体积流量。

7.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述气体质量流量通过电调制的气体控制机构(2)来调节，其中，所述气体控制机构(2)通过所述控制器(9)获得调节信号。

8.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，由通过所述气体质量传感器(3)所确定的燃气种类来确定配属于相应的燃气种类的空气需求。

9.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，用于求得燃气质量和配属于燃气质量的物理性质的所述气体质量传感器构造为热气体质量传感器(3)，所述热气体质量传感器测量所述燃气的热导率。

10.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，用于求得燃气质量和配属于燃气质量的物理性质的所述气体质量传感器构造为超声-气体质量传感器(3)，所述超声-气体质量传感器测量燃气特定的声速。

11.一种具有电子气体-空气混合器的燃气运行的加热器(100)，其中，所述加热器(100)包括用于输送空气体积流量的至少一个风扇(5)、具有气体控制机构(2)的气体供应器、燃烧器(28)、用于点火所述燃烧器(28)的点火单元、传感器和控制器(9)，所述气体控制机构用于受调节地供应燃气，所述传感器布置在所述气体供应器中并且由所述燃气流过，所述控制器至少用于调节由所述风扇(5)输送的空气体积流量和确定燃气的气体质量流量的所述气体控制机构(2)，其中，

a.所述传感器构造为用于求得燃气质量和配属于燃气质量的物理性质的气体质量传感器，

b.所述燃气的物理性质由所述气体质量传感器(3)测量出并且传输到所述控制器(9)传输，

c.所述控制器(9)由所述燃气的、测量出的物理性质来确定燃气种类，

d.在所述气体控制机构(2)上的所述控制器(9)根据所确定的燃气种类来调节第一起始-气体质量流量，所述第一起始-气体质量流量低于所确定的燃气种类的燃气的点火极限，

e.在所述点火单元进行点火试验的情况下，所供应的气体质量流量在空气体积流量恒定时从所述起始-气体质量流量开始增加，直到超过所确定的燃气种类的点火范围，

f.在所述点火试验期间，监控并且检测所述燃烧器(28)的点火。

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