DE10057234C2 - Verfahren zur Regelung eines Gasbrenners für ein Heizgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Gasbrenners für ein Heizgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Gattungsgemäße Gasbrenner besitzen eine Messelektrode, insbesondere eine Ionisati­ onselektrode zur Erfassung von Flammensignalen. Danach kann das Gas-Luft-Verhältnis des Brenners auf einen entsprechenden Lambda-Wert eingestellt werden. Die Ionisations­ elektrode gibt dabei eine von der Verbrennungstemperatur bzw. dem Lambda-Wert abge­ leitete elektrische Größe an eine Regelschaltung weiter, welche diese Größe mit einem gewählten elektrischen Sollwert vergleicht und entsprechende Regelparameter als Vorga­ ben einstellt.

Das Flammensignal zur Verbrennungsregelung wird von verschiedenen Faktoren beein­ flusst, so dass sich beim aktuellen Regelbetrieb während einer Wärmeanforderung andere Gas-/Luftverhältnisse als bei vorangegangenen Brennerlaufzyklen ergeben können. Be­ kannt ist daher eine in regelmäßigen Zeitabständen einsetzende, automatische Kalibrie­ rung sowie Speicherung von Regelparametern, um Veränderungen zu erfassen. Ein derar­ tiges Kalibrierverfahren ist in der DE 195 39 568 C1 beschrieben. Es soll nach einer be­ stimmten Anzahl von Betriebsstunden oder Einschaltungen des Gasbrenners eingeleitet werden.

Aus der DE 198 39 160 A1 ist ein Verfahren zur Regelung eines Gasbrenners bekannt, bei dem eine Ionisationselektrode ein dem Lambda-Wert der Verbrennung entsprechendes Ionisationssignal erfasst, wobei ein zweites Ionisationssignal erzeugt und ausgewertet wird, welches zum ersten Ionisationssignal gegenläufig ist. Sobald eines der Ionisationssignale von einem Kontrollwert über ein bestimmtes Maß abweicht, wird die Verbrennung unterbrochen oder ein Regelwert kalibriert.

Nachteilig ist bei den bekannten fest vorgegebenen Intervallen zwischen einzelnen Kali­ briervorgängen, dass veränderte Betriebsbedingungen, möglicherweise erst beim nächs­ ten Kalibrieren und damit relativ spät erfasst werden. In der Zwischenzeit ist der Brenner­ betrieb dann nicht optimal, weil sich durch die Speicherung von Regelparametern die je­ weils neuen Sollwerte als Vorgaben in einem unerwünschten, einseitigen Trend von der richtigen Einstellung entfernen würden. Es ergeben sich bei einem weitgehend auf die Be­ triebsbedingungen eingestellten Gasbrenner ungefähr die gleichen Werte für die Stellung eines Gasstellgliedes und es fließt dann eventuell von einer Wärmeanforderung zur nächs­ ten eine kleine Abweichung unerkannt ein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Betrieb eines Gasbrenners für ein Heizge­ rät das Gas-/Luftverhältnisse in einem engen Arbeitsbereich zu halten.

Erfindungsgemäß wurde dies mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteil­ hafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Das Verfahren zur Regelung eines Gasbrenners für ein Heizgerät ist dadurch gekenn­ zeichnet, dass eine zusätzliche Kalibrierung beim Brennerstart durchgeführt wird, wenn beim Vergleich der letzten Regelparameter mit vorhergehenden Regelparametern vorge­ gebene Grenzwerte für Abweichungen über- oder unterschritten werden.

So wird die Kalibrierung bei einer Ausführungsvariante eingeleitet, wenn als Regelparame­ ter vorgegebene Grenzwerte für die Stellung eines Gasstellgliedes und/oder für die Luft­ menge erreicht werden. Bei einer Aufgliederung in einen Haupt- und einen Nebengasstrom wird das Gasstellglied für den Nebengasstrom überwacht und dessen Ansteuerungssignal als Regelparameter zur Beurteilung der Notwendigkeit einer Kalibrierung herangezogen, weil mit dem Nebengasstrom das Modulieren des Brenners bzw. Einstellen des Gas-/Luft­ verhältnisses erfolgt. Jeweils am Ende einer Wärmeanforderung werden die Messwerte ausgewertet. Erfasst wird dabei der Strom am Gasstellglied bzw. die Stellung des Gasstell­ gliedes, um auf den Gasdurchsatz zu schließen. Die Messwerte werden nur gespeichert, wenn die Wärmeanforderung ordnungsgemäß durch das Abschalten der Reglerphase be­ endet wird und/oder der Gasbrenner aus dem gesteuerten, festgelegten Startablauf in den geregelten, stationären Betrieb übergegangen ist. Auch erfolgt eine Speicherung der Messwerte nur dann, wenn in einem Brennerlaufzyklus keine Kalibrierung enthalten war. Andererseits wird die Kalibrierung auch eingeleitet, wenn bei einer Wärmeanforderung mit einer Abschaltung im Betrieb eine Abweichung des Messwertes für den Strom am Gas­ stellglied bzw. dessen Stellung von einem Mittelwert vorliegt. Dieser Mittelwert wird vor­ zugsweise aus den letzten vier Messwerten gebildet, wobei der älteste immer durch den aktuellsten ersetzt wird. Bei Netzausfall bleiben die letzten vier Messwerte gespeichert. Alternativ dazu können auch alle vorhandenen Speicherplätze für Messwerte mit dem glei­ chen Wert, vorzugsweise dem letzten Mittelwert, belegt werden.

Eine Kalibrierung wird eingeleitet, wenn der Messwert für den Strom am Gasstellglied bzw. dessen Stellung außerhalb eines am Regler einstellbaren Toleranzbandes liegt. Dadurch ist es möglich, die Kalibrierung an stark schwankende Betriebs- oder Umgebungsbedingungen anzupassen. Grundsätzlich erfolgt ein Vergleich der letzten Regelparameter mit gespeicherten, vorhergehenden Regelparametern bei jedem Brennerstart.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Kalibrierung ergibt sich ein sicherer Betrieb eines Gasbrenners bei wechselnden Gas-/Luftverhältnissen in aufeinanderfolgenden Lauf­ zyklen. Die Kalibrierung läuft somit dynamisch und variabel ab. Mit dieser Anpassung an veränderte Randbedingungen werden Störabschaltungen vermieden und es ist jederzeit ein optimaler Brennerbetrieb gewährleistet.

Anhand der nachfolgenden Tabelle als Ausführungsbeispiel soll die Erfindung erläutert werden:

Dargestellt ist eine Anzahl von aufeinanderfolgenden Brennerstarts mit beliebigen Werten als Annahme für gemessene und gespeicherte Regelparameter, beispielsweise für die Stellung eines Gasstellgliedes. Der Wert 1 ist der älteste im Speicher und wird immer durch den neuesten Wert 3 ersetzt. Aus diesen drei beispielhaften Messwerten - oder al­ ternativ auch aus einer höheren Anzahl - wird jeweils ein aktueller Mittelwert gebildet. Die­ ser Mittelwert ist mit einem auf die Betriebsbedingungen einstellbaren Toleranzband ver­ sehen, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Abweichung um ±3 zulässt. Jeder einzelne Messwert muss innerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegen. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt eine Kalibrierung beim nächsten Brennerstart. In der Tabelle liegt zum Bei­ spiel der Wert 26 zweimal unter dem für den jeweiligen Brennerstart zulässigen aktuellen Grenzwert von 27,0 bzw. 26,3 und macht eine Kalibrierung erforderlich.

Claims (8)

1. Verfahren zur Regelung eines Gasbrenners für ein Heizgerät, insbesondere zur Einstellung des Gas-Luft-Verhältnisses auf einen entsprechenden Lambda-Sollwert nach den Signalen einer Ionisationselektrode, die eine von der Verbrennungstemperatur bzw. dem Lambda-Wert abgeleitete elektrische Größe an eine Regelschaltung legt, welche die­ se Größe mit einem gewählten elektrischen Sollwert vergleicht und einstellt, mit einer in regelmäßigen Zeitabständen einsetzenden, automatischen Kalibrierung sowie Speicherung von Regelparametern, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kalibrierung beim Brennerstart durchgeführt wird, wenn beim Vergleich der letzten Regelparameter, die jeweils am Ende einer Wärmeanforderung als Messwerte gespeichert werden, mit vorhergehenden Regelparametern vorgegebene Grenzwerte für die Stellung eines Gasstellgliedes und/oder die Luftmenge über- oder unterschritten werden, wobei bei einer Aufgliederung in einen Haupt- und einen Nebengasstrom das Gasstellglied für den Nebengasstrom überwacht wird und dessen Ansteuerungssignal als Regelparameter zur Beurteilung der Notwendigkeit einer Kalibrie­ rung herangezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils am Ende einer Wärmeanforderung als Messwert der Strom am Gasstellglied und/oder dessen Stellung ausgewertet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung eingeleitet wird, wenn bei einer Wärmean­ forderung mit einer Abschaltung im Betrieb eine Abweichung des Messwertes für den Strom am Gasstellglied bzw. dessen Stellung von einem Mittelwert vorliegt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelwert vorzugsweise aus den letzten Messwerten gebildet wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Netzausfall vorzugsweise die letzten Messwerte ge­ speichert bleiben.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Netzausfall alle Speicherplätze für Messwerte mit dem gleichen Wert, vorzugsweise dem letzten Mittelwert, belegt werden.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung eingeleitet wird, wenn der Messwert für den Strom am Gasstellglied bzw. dessen Stellung außerhalb eines einstellbaren Toleranz­ bandes liegt.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vergleich der letzten Regelparameter mit gespeicher­ ten, vorhergehenden Regelparametern bei jedem Brennerstart durchgeführt wird.