DE10061599A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung von Stellantrieben bei Feuerungsanlagen - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung von Stellantrieben bei FeuerungsanlagenInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Steuerung von Stellantrieben bei Feuerungsanlagen mit einem Regelgerät (2) und mindestens einem Stellantrieb (3, 4), wobei das Regelgerät (2) mittels Steuersignalen über Steuerleitungen (5a) den mindestens einen Stellantrieb (3, 4) ansteuert, der mindestens einen Stellantrieb (3, 4) aufgrund der Steuersignale insbesondere ein Brennstoffregelventil (7) oder eine Luftklappe (8) ansteuert und wobei das Regelgerät (2) die Position des mindestens einen Stellantriebs (3, 4) über eine Rückmeldeleitung (A2) an das Regelgerät (2) leitet und die Steuersignale zur Ansteuerung des mindestens einen Stellantriebs (3, 4) über eine Steuerleitung (A3) an das Regelgerät (2) leitbar sind. Dabei können mindestens vier unterscheidbare Steuersignale zur Ansteuerung des mindestens einen Stellantriebs (3, 4) sowie mindestens vier unterscheidbare Rückmeldesignale zur Positionserkennung des mindestens einen Stellantriebs (3, 4) über die eine Steuerleitung (A3) bzw. über die eine Rückmeldeleitung (A2) geleitet werden.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung von Stellantrieben bei
Feuerungsanlagen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren
zur Steuerung von Stellantrieben bei Feuerungsanlagen nach dem Oberbegriff des
Patentanspruches 11 sowie eine Verwendung dieser Vorrichtung bzw. dieses
Verfahrens nach dem Patentanspruch 15.
Die bekannten Vorrichtungen bzw. Verfahren zur Steuerung von Stellantrieben bei
Feuerungsanlagen bestehen aus einem Regelgerät, wie beispielsweise einem
Feuerungsautomaten, und verschiedenen Stellantrieben für die Steuerung der
Luftzufuhr oder der Brennstoffzufuhr von beispielsweise Gas- oder Ölbrennern. Die
entsprechenden Regelgeräte sind für die Steuerung und Überwachung von
Gebläsebrennern kleiner, mittlerer oder großer Leistung ausgelegt und universell
einsetzbar für stufenweise oder modulierend betriebene Brennerausführungen, auch
für Gas/Öl-Brenner sowie für die Brenner an ortsfesten Warmlufterzeugern (WLE nach
DIN 4794).
Das Regelgerät steuert mittels Steuersignalen über Steuerleitungen die Stellantriebe,
während die entsprechenden Stellantriebe aufgrund der Steuersignale beispielsweise
Brennstoffregelventile oder Luftklappen ansteuern und stellen, um den jeweiligen
Zufluß von Brennstoff und/oder Luft zum Brenner zu steuern.
Die Stellantriebe sind nach dem Stand der Technik reversierbare elektromotorische
Stellantriebe mit Laufzeiten von beipielsweise 4 Sek. bis 30 Sek. Sie sind links- oder
rechtsdrehend, besitzen interne elektronische Schaltungen und haben mit Vorteil ein
auskuppelbares Getriebe, um Gas oder Luftklappen bzw. Brennstoffventile in Öl- oder
Gasbrennern anzutreiben. Sie sind derart konzipiert, daß sie die Gas-, Öl- oder
Verbrennungsluftmenge lastabhängig regeln können. Die Regelung erfolgt dabei durch
das Regelgerät, wie beispielsweise einem Feuerungsautomaten, wobei einige
Stellantriebsvarianten mit zusätzlichen elektronischen Schaltbausteinen ausgerüstet
sind, um entsprechende Zusatzfunktionen in Verbindung mit externen Geräten wie
beispielsweise dem Regelgerät realisieren zu können.
Bei der Steuerung bzw. Regelung von entsprechenden Gas- oder Ölbrennern sind
dabei besondere Sicherheitsstandards einzuhalten. Beispielsweise muß vermieden
werden, daß im Brenner Gas ausströmt oder Brennstoff eingespritzt wird, ohne daß
eine Flamme vorhanden ist, da ansonsten Explosionsgefahr herrscht. Weiterhin ist für
eine lastabhängige Luftzufuhr zu sorgen, so daß je nach eingespritzter Kraftstoffmenge
bzw. Gasmenge ein entsprechender Luftstrom zur Versorgung der Flamme vorhanden
ist. Vor der Zündung der Flamme erfolgt normalerweise eine Vorspülung, d. h. das
brennereigene Gebläse versorgt den Brennraum bei voll geöffneter Luftklappe mit
ausreichend Luft, um den Brennerraum von Brennrückständen zu befreien. Hierzu
dient ein Gebläsemotor, der Luft durch einen Luftkanal ansaugt, der durch eine
Luftklappe regelbar ist. Der entsprechende Luftklappenantrieb wird durch einen
elektromotorischen Stellantrieb gesteuert, der verschiedene Positionen wie
beispielsweise "AUF", "ZU", "ZL" (Zündlast) oder auch "KL" (Kleinlast) einnimmt. Die
Brennstoffregelung erfolgt entsprechend lastabhängig über einen entsprechenden
Brennstoff-Stellantrieb.
Die Luftklappensteuerung muß dabei kontrolliert erfolgen, um beispielsweise die
Vorspülung mit einer Nennluftmenge sicherzutellen. Die entsprechenden kontrollierten
Positionen der Luftklappensteuerung werden durch das Regelgerät angesteuert.
Steuert der Stellantrieb beispielsweise die Luftklappe nicht in die vorgeschriebene
Position, dann unterbleibt die weitere Inbetriebsetzung des Brenners oder der Brenner
wird zur Sicherheit abgeschaltet.
Beim Stand der Technik werden entsprechende sicherheitsrelevante Stellungen dieser
Brennstoff-Stellantriebe oder auch Luft-Stellantriebe bei Öl- oder Gasbrennern nicht
eindeutig (lediglich ein 230 V-Signal) oder nur über die entsprechende Laufzeit des
Stellantriebs an das Regelgerät, wie beispielsweise dem Feuerungsautomaten,
zurückgemeldet. Weiterhin benötigen herkömmliche Vorrichtungen zur Steuerung
dieser Stellantriebe mehrere Leitungen, um die jeweiligen Stellpositionen "AUF", "ZU",
"Zündlast" (ZL), "Kleinlast" (KL) oder "Leistungsregelungs-Freigabe" (LR) jeweils
einstellen zu können. Es befinden sich somit beim Stand der Technik zwischen 9 und
15 verschiedene Leitungen zwischen dem Regelgerät und dem Stellantrieb, um die
entsprechenden Stellbefehle als einzelne 230 Vac-Signale auf den Stellantrieb zu
schalten, da für jeden Stellbefehl eine separate 230 V-Steuerleitung erforderlich ist.
Die Stellungsrückmeldung eines Stellantriebs an das Regelgerät erfolgt entweder
direkt als 230 Vac-Signal oder indirekt über entsprechende Kontrollleitungen,
beispielsweise anhand einer Luftdruckmessung eines Luftdrucksensors im Brennraum,
wenn ein Stellantrieb beispielsweise den Gebläsemotor einschaltet und ein anderer
Stellantrieb die Luftklappe entsprechend öffnet.
Bei den herkömmlichen Stellantriebs-Regelungen sind daher für alle diese Funktionen
separate 230 V-Steuer- und Rückmeldeleitungen bzw. Kontrollleitungen erforderlich,
die einen hohen Verdrahtungsaufwand erfordern und insbesondere bei der
Positionsrückmeldung der einzelnen Stellantriebe nicht ein- eindeutig die jeweilig
angefahrene Position des Stellantriebes an das Regelgerät zurückmelden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Verdrahtungsaufwand zwischen
Regelgerät und Stellantrieb zu vermindern und insbesondere bei sicherheitsrelevanten
Stellantrieben die jeweilige Position des Stellantriebs eineindeutig zu erfassen.
Die Erfindung löst das ihr zugrunde liegende Problem durch die kennzeichnenden
Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und beansprucht. Eine
vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des
erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich aus Patentanspruch 15.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung von Stellantrieben bei
Feuerungsanlagen besteht aus einem Regelgerät und mindestens einem Stellantrieb,
wobei das Regelgerät mittels Steuersignalen über Steuerleitungen den mindestens
einen Stellantrieb ansteuert, der mindestens ein Stellantrieb aufgrund der
Steuersignale insbesondere ein Brennstoffregelventil oder eine Luftklappe ansteuert
und wobei das Regelgerät die Position des mindestens einen Stellantriebs aus
Rückmeldesignalen des mindestens einen Stellantriebs über Rückmeldeleitungen
und/oder Kontrollleitungen erhält, indem die Steuersignale zur Ansteuerung des
mindestens einen Stellantriebs über nur eine Steuerleitung an das Regelgerät leitbar
sind und die Position des mindestens einen Stellantriebs über nur eine
Rückmeldeleitung an das Regelgerät leitbar ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet dabei
anhand eines neuartigen Funktions- und Schaltungskonzepts den Vorteil, daß nur eine
Steuerleitung für mindestens vier Stellpositionen des Stellantriebs benötigt wird und die
entsprechende Stellposition des Stellantriebs über nur eine Rückmeldeleitung direkt an
das Regelgerät rückgemeldet wird.
Außer der einen Steuerleitung und der einen Rückmeldeleitung ist zur Ansteuerung
des Stellantriebs lediglich eine Phasen-Leitung und eine Leistungsregelungsleitung
erforderlich, so daß das Regelgerät zur Steuerung bzw. Regelung des mindestens
einen Stellantriebs lediglich vier Leitungen benötigt. Dadurch verringert sich der
Verdrahtungsaufwand herkömmlicher sicherheitsgerichtete Stellantriebssteuerungen
mit Positionsrückmeldungen an das Regelgerät (bzw. Steuergerät) erheblich, und die
jeweilig eingenommene Position des Stellantriebs ist eineindeutig erfaßbar, da die
Position eineindeutig über die Rückmeldeleitung an das Regelgerät zurückgemeldet
wird.
Je nach Stellwinkel eines Stellantriebs zur Luftklappenstellung oder zur Regelung
eines Brennstoffventils ergeben sich unterschiedliche Signale auf der einen
Rückmeldeleitung, die im Regelgerät entsprechend auswertbar sind, so daß sich eine
eindeutige Zuordnung des Rückmeldesignals zum Stellwinkel ergibt. Die Position des
Stellantriebs ist dadurch einfach und eineindeutig meßbar.
Zur Ansteuerung des mindestens einen Stellantriebs weist die erfindungsgemäße
Vorrichtung ein Diodennetzwerk und mindestens zwei Relais auf, so daß mindestens
vier unterscheidbare Steuersignale über die eine Steuerleitung von dem Regelgerät zu
dem mindestens einen Stellantrieb leitbar sind.
Das Regelgerät, welches eine Wechselspannungs- oder Wechselstromquelle aufweist,
besitzt mit Vorteil zwei erste Dioden, während der mindestens eine Stellantrieb zwei
zweite Dioden und zwei Relais aufweist, so daß sich die eine Steuerleitung zwischen
den zwei ersten Dioden des Regelgeräts und den zwei zweiten Dioden des
Stellantriebs befindet. Die positiven und/oder die negativen Halbwellen eines
Wechselspannungs- oder Wechselstromsignals der Wechselspannungs- oder
Wechselstromquelle des Regelgeräts steuern dabei mittels der zwei ersten Dioden und
der zwei zweiten Dioden die zwei Relais des Stellantriebs derart an, daß dadurch
mindestens vier unterscheidbare Steilsignale an mindestens einen Motor des
Stellantriebs anlegbar sind.
Das Diodennetzwerk, welches aus den zwei ersten Dioden und den zwei zweiten
Dioden besteht, ist dabei derart gestaltet, daß beispielsweise die positive Halbwelle des
Wechselspannungs- oder Wechselstromsignals des Regelgeräts das erste Relais und
die negative Halbwelle des Wechselspannungs- oder Wechselstromsignals des
Regelgeräts das zweite Relais ansteuert, so daß insgesamt vier Steilsignale an den
mindestens einen Motor des Stellantriebs anlegbar sind. Durch die Positionierung
zweier erster Dioden innerhalb des Regelgeräts und zweier zweiten Dioden innerhalb
des Stellantriebs wird erreicht, daß über die eine Steuerleitung vier Stellsignale an den
Stellantrieb leitbar sind.
Über das Diodennetzwerk wird dabei beispielsweise das erste Signal "keine
Spannung", das zweite Signal "positive Halbwelle", das dritte Signal "negative
Halbwelle" oder das vierte Signal "230 Vac-Wechselspannungs- und/oder
Wechselstromsignal" übertragen. Durch einfaches Verschalten der beiden Relais des
Stellantriebs lassen sich damit die Stellbefehle "AUF", "ZU", "Zündlast" oder "Kleinlast"
direkt aus den Kontaktstellungen des Steuer- bzw. Regelgeräts ableiten und
entsprechend auf den mindestens einen Motor des Stellantriebes schalten. Der
Schaltungsaufwand ist dabei weitaus geringer als bei den herkömmlichen Funktions-
bzw. Schaltungskonzepten, die für ihre verschiedenen Funktionen mehrere Relais und
zum Teil verschiedene Trigger-Schaltungen benötigten.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei
mit Vorteil derart ausgelegt, daß mindestens vier unterscheidbare Rückmeldesignale
zur Positionserkennung des mindestens einen Stellantriebs mittels eines
Widerstandsnetzwerks über die eine Rückmeldeleitung an das Regelgerät leitbar sind.
Die mindestens vier unterscheidbaren Rückmeldesignale sind dabei durch ein einziges
Strom-/Spannungssignal, welches mindestens vier unterscheidbare Werte aufweist,
darstellbar.
Dieses eine Strom-/Spannungssignal, welches über die Rückmeldeleitung an das
Regelgerät geleitet wird, weist dabei mit Vorteil je nach erreichter Stellposition des
Stellantriebs vier unterschiedlich hohe Spannungen bzw. Ströme auf. Zur Erzeugung
dieser positionsabhängigen Spannungen bzw. Ströme weist der Stellantrieb
mindestens vier Widerstände auf, die jeweils unterschiedliche Widerstandswerte
besitzen. Die mindestens vier Widerstände sind dabei parallel mit der einen
Rückmeldeleitung verbunden, wobei je nach Position des Stellantriebs das Strom-
/Spannungssignal auf der einen Rückmeldeleitung erzeugt wird, dessen Wert, d. h.
Spannungsabfall bzw. Stromfluß, von der Position des Stellantriebs abhängt. Das
Strom-/Spannungssignal ist dann im Regelgerät mittels eines einfachen
Meßwiderstandes auswertbar.
Die mindestens vier Widerstände des Stellantriebs werden in die 230 V-Rückmelde
leitungen der einzelnen Stellpositionen eingefügt und auf die eine Rückmeldeleitung
parallel zusammengeschaltet. Damit ist das Strom- bzw. Spannungssignal auf der
einen Rückmeldeleitung ein direkter Wert für die jeweils erreichte Stellposition und
dem jeweils bekannten und zugehörigen Widerstandswert. Der Spannungsabfall an
einem oder mehreren der mindestens vier Widerstände bzw. der jeweilige Stromfluß
durch diese Widerstände ist somit ein Maß für die Position des Stellantriebs.
Das Strom-/Spannungssignal auf der einen Rückmeldeleitung setzt sich dann aus dem
Stromfluß bzw. dem Spannungsabfall durch bzw. an einem oder mehreren dieser
mindestens vier Widerstände zusammen und wird mittels einer Gleichrichterdiode auf
der Rückmeldeleitung gleichgerichtet, um dann an dem mindestens einen
Meßwiderstand im Regelgerät auswertbar zu sein. Der entsprechende Spannungs
abfall über dem Meßwiderstand im Regelgerät bzw. der entsprechende Stromfluß
durch diesen Meßwiderstand ist im Regelgerät meßbar und beispielsweise an einen
Analog/Digitalwandler leitbar, der den Spannungsabfall bzw. den Stromfluß am
Meßwiderstand der jeweiligen Stellposition des Stellantriebs zuordnet und darstellt.
Somit ist eine eineindeutige Positionsrückmeldung über die eine Rückmeldeleitung
möglich, da mit einem nur sehr geringen Aufwand (vier Widerstände und eine
Gleichrichterdiode) die jeweilige Position des Stellantriebs der jeweilig gemessenen
Spannung an dem Meßwiderstand bzw. dem gemessenen Strom an dem
Meßwiderstand zugeordnet und ausgewertet werden kann.
Mit Vorteil läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren für einen Gas- oder Ölbrenner
verwenden, der einen als Regelgerät dienenden Feuerungsautomaten zur
Ansteuerung eines Brennstoff-Stellantriebs und eines Luft-Stellantriebs aufweist. Über
den Strom-/Spannungspegei der einen Rückmeldeleitung wird im Feuerungsautomat
der Luftzufluß und der Brennstoffzufluß des Brenners überwacht, da die jeweilige
Position des Stellantriebs einen direkten Rückschluß auf den entsprechenden Luft-
bzw. Brennstoffzufluß zuläßt.
Mit Vorteil läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße
Verfahren zur sicheren Regelung von Stellantrieben von Feuerungsanlagen
verwenden, indem die Stellantriebe mittels der entsprechenden Steuersignale
angesteuert und gestellt werden und die Positionen der Stellantriebe mittels des
Rückmeldesignals über die eine Rückmeldeleitung überwacht und geregelt werden.
Werden, wie beispielsweise bei mehrstufigen Ölbrennern üblich, die Ventile für die
Leistungsstufen vom Brennstoff-Stellantrieb angesteuert, kann der Feuerungsautomat
über den Spannungspegel der Rückmeldeleitung auch diese Ventile überwachen und
ggf. die Ventilstellung einem weiteren Betriebsstundenzähler zuordnen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird anhand der
nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Gas- oder Ölbrenners;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Luftklappensteuerung;
Fig. 3 ein schematisches Schaltungskonzept des Regelgeräts und des
Stellantriebs, und
Fig. 4 die Zuordnung der Widerstandswerte zur Stellungsposition des
Stellantriebs.
Fig. 1 zeigt die schematische Darstellung eines Gas- oder Ölbrenners mit Gebläse 1,
Regelgerät 2, Brennstoff-Stellantrieb 3 und Luft-Stellantrieb 4. Das Regelgerät 2,
welches beispielsweise ein Feuerungsautomat ist, steuert dabei über Steuerleitungen
5a den Brennstoff-Stellantrieb 3 bzw. den Luft-Stellantrieb 4. Über entsprechende
Rückmeldeleitungen 5b wird die Position des Brennstoff-Stellantriebs 3 oder auch Luft-
Stellantriebs 4 an das Regelgerät 2 rückgemeldet.
Über eine Brennstoffleitung 6 wird Brennstoff über ein Brennstoffregelventil 7 in die
Brennkammer des Brenners mittels einer Brennstoffdüse 9 eingeleitet. Über eine
Luftöffnung 11 wird Luft von dem Gebläse 1 in die Brennkammer geblasen, wobei die
Menge der einströmenden Luft über eine Luftklappe 8 gesteuert wird. Die Luftklappe 8
wird über den Luft-Stellantrieb 4 gesteuert. Mittels einer nicht dargestellten
Zündvorrichtung wird der Brennstoff an der Brennstoffdüse 9 entzündet und von der
einströmenden Luft versorgt. Dadurch ergibt sich eine Flamme 10. Mittels einen
Luftdrucksensors 15 wird der bestehende Luftdruck in der Brennkammer gemessen
und mittels einer Flammensonde 13 wird festgestellt, ob die Flamme 10 existiert.
Entsprechende Rückmelde- bzw. Kontrollsignale werden über Kontrollleitungen 14 an
das Regelgerät 2 geleitet.
Fig. 2 zeigt die schematische Darstellung der Luftregelung mit dem Luft-Stellantrieb 4
und einer Luftklappe 8. Die Luftklappe 8 besteht aus einem Drehteller 12, der zwischen
einer ZU-Position A und einer AUF-Position B verschiedene Öffnungswinkel →
einnehmen kann. Die jeweilige Position des Drehtellers 12 wird durch den Luft-
Stellantrieb 4 eingestellt. Der Luft-Stellantrieb 4 erhält entsprechende Steuersignale
über Steuerleitungen 5a und sendet entsprechende Rückmeldesignale über
Rückmeldeleitungen 5b an das Regelgerät 2. Gemäß der erfindungsgemäßen
Vorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren bestehen diese Steuer-
/Rückmeldeleitungen 5a, b aus einer Phasenleitung A1, einer Rückmeldeleitung A2,
einer Steuerleitung A3 und einer Leistungsregelungsleitung A4.
Ein bevorzugtes Funktions- und Schaltungskonzept wird anhand der Fig. 3
dargestellt, die im oberen Teil die Schaltungsanordnung innerhalb des Regelgeräts 2
und im unteren Teil die Schaltungsanordnung im Luft-Stellantrieb 4 darstellt. Zwischen
dem Regelgerät 2 und dem Luft-Stellantrieb 4 sind lediglich vier Leitungen A1 bis A4
zur Ansteuerung und Leistungsversorgung des Stellantriebs 4 sowie zur
Positionsrückmeldung der eingenommenen Steilposition des Stellantriebs 4 notwendig.
Das Regelgerät 2 weist unter anderem eine Wechselspannungs-/Wechselstromquelle
16 auf, die unter anderem über die Phasenleitung A1 die Stromversorgung des
Regelgeräts 2 sowie des Luft-Stellantriebs 4 übernimmt. Die an der Phasenleitung A1
anliegende Dauerphase ist für den Luft-Stellantriebszuiauf bei ausgeschaltetem Regler
2 zuständig. Weiterhin weist das Regelgerät 2 verschiedene Schalter auf, die
beispielsweise über ein entsprechendes Regelprogramm ein- und ausgeschaltet
werden können.
Je nach den entsprechenden Schaltstellungen wird das Wechselstrom- bzw.
Wechselspannungssignal über die Diode D1 bzw. über die Diode D2 und über die eine
Steuerleitung A3 an den Luftstellantrieb 4 geleitet. Die Steuerleitung A3 ist über eine
Diode D3 mit einem ersten Relais RL1 und über die Diode D4 mit einem zweiten
Relais RL2 verbunden. Dabei ergeben sich je nach den Schalterstellungen des
Regelgeräts 2 entsprechende Signale an den Dioden D1 und D2, so daß innerhalb des
Luft-Stellantriebs 4 insgesamt vier Schaltzustände nach folgender Tabelle einstellbar
sind:
Durch die einfache Verschaltung der beiden Relais RL1 und RL2 sowie durch die
Übertragung entsprechender positiver bzw. negativer Netzhalbwellen über die Dioden
D1 und D3 bzw. D2 und D4 lassen sich die Stellbefehle "AUF", "ZU", "Zündlast" (ZL)
und "Kleinlast" (KL) aus den jeweiligen Kontaktstellungen der Schalter des Regelgeräts
2 ableiten.
Über die Leistungsregelungsleitung A4 läßt sich ein Leistungsregelungs-Freigabesignal
(BV2-Anschluß des Regelgeräts 2) an den Luft-Stellantrieb 4 leiten. Die
Leistungsregelungsleitung A4 ist mit einem entsprechenden Leistungsregler 17
verbunden, der die Motoren 18 des Luft-Stellantriebs 4 regelt. Diese Motoren sind
beispielsweise für die Stellungen "AUF" bzw. "ZU" verantwortlich.
Die Schaltung des Luft-Stellantriebs 4 weist darüber hinaus vier Widerstände R1, R2,
R3 und R4 auf, die über entsprechende Schalter die jeweilige Position des
Stellantriebs 4, die von der Ansteuerung der beiden Relais RL1 und RL2 abhängt, auf
die Rückmeldeleitung A2 legen. Die vier Widerstände werden in die 230 V-
Rückmeldeleitungen der einzelnen Stellpositionen (beispielsweise "AUF", "ZU" und
"ZL") geschaltet, so daß das Stromsignal auf der Rückmeldeleitung A2 einen direkten
Wert für die erreichte Stellposition des Luft-Stellantriebs 4, d. h. der Motoren 18
darstellt. Das Stromsignal wird auf der Rückmeldeleitung A2 durch eine Gleichrichter
diode DR gleichgerichtet und auf einen Meßwiderstand Rm im Regelgerät 2 gelegt. Der
Spannungsabfall über dem Meßwiderstand Rm wird beispielsweise an einen
Analog/Digital-Wandler weitergeleitet, der die Pegelunterschiede des Spannungs
pegels am Meßwiderstand Rm mit beispielsweise einer 8 bit-Auflösung darstellt.
Fig. 4 zeigt die entsprechende Zuordnung der einzelnen Stellpositionen des
Brennstoff-Stellantriebs 3 oder auch des Luft-Stellantriebs 4 zu der an dem
Meßwiderstand Rm gemessenen Spannung URm. Als Beispiel für die entsprechende
Widerstandsdimensionierung der vier Widerstände R1, R2, R3 und R4 im Luft-
Stellantrieb 4 wird nachfolgende Tabelle angegeben:
Rm
= 10 kΩ
R1 = 100 kΩ
R2 = 200 kΩ
R3 = 270 kΩ
R4 = 330 kΩ
R1 = 100 kΩ
R2 = 200 kΩ
R3 = 270 kΩ
R4 = 330 kΩ
Als Bedingung für die Dimensionierung der Widerstände R1, R2, R3, und R4 für die
Stellantriebsrückmeldung gilt:
- R1 < R2 < R3 < R4, oder
- R1 < R2 < R3 < R4, bzw.
- R3//R4 < R1 < R2, oder
- R3//R4 < R1 < R2
Die Dimensionierung der Widerstände R1 bis R4 sollte derart gewählt werden, daß am
Meßwiderstand Rm im Regelgerät 2 die Pegelunterschiede mit einer Auflösung von 8
bit erkannt werden, um so mittels eines Analog/Digital-Wandlers weiter verarbeitet zu
werden.
In der Fig. 4 sind die entsprechenden Positionen "AUF", "ZU", "ZL" (Zündlast) und
"LRmax" bzw. "LRmin" (maximale Leistungsregelung bzw. minimale
Leistungsregelung) gegenüber der jeweiligen am Meßwiderstand Rm anliegenden
Spannung URm dargestellt, die vom jeweiligen Widerstand R1 bis R4 innerhalb des
Stellantriebs 3 bzw. 4 abhängt.
Claims (15)
1. Vorrichtung zur Steuerung von Stellantrieben bei Feuerungsanlagen, mit einem
Regelgerät (2) und mindestens einem Stellantrieb (3, 4), wobei das Regelgerät (2)
mittels Steuersignalen über Steuerleitungen (5a) den mindestens einen Stellantrieb (3,
4) ansteuert, der mindestens eine Stellantrieb (3, 4) aufgrund der Steuersignale
insbesondere ein Brennstoffregelventil (7) oder eine Luftklappe (8) ansteuert, und
wobei das Regelgerät (2) die Position des mindestens einen Stellantriebs (3, 4) aus
Rückmeldesignalen über Rückmeldeleitungen (5b) und/oder Kontrollleitungen (14)
ableitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale zur Ansteuerung des
mindestens einen Stellantriebs (3, 4) über eine Steuerleitung (A3) an das Regelgerät
(2) leitbar sind, und daß die Position des mindestens einen Stellantriebs (3, 4) über
eine Rückmeldeleitung (A2) an das Regelgerät (2) leitbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine
Stellantrieb (3, 4) über eine Steuerleitung (A3), eine Rückmeldeleitung (A2), eine
Phase (A1) und eine Leistungsregelungsleitung (A4) durch das Regelgerät (2) steuer-
/regelbar ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens vier unterscheidbare Steuersignale zur Ansteuerung des mindestens einen
Stellantriebs (3, 4) mittels eines Diodennetzwerks (D1,. .D4) und mindestens zweier
Relais (RL1, RL2) über die eine Steuerleitung (A3) leitbar sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelgerät (2) eine
Wechselspannungs- oder Wechselstromquelle (16) und zwei erste Dioden (D1, D2)
und der mindestens eine Stellantrieb (3, 4) zwei zweite Dioden (D3, D4) und zwei
Relais (RL1, RL2) aufweist, daß sich die eine Steuerleitung (A3) zwischen den zwei
ersten Dioden (D1, D2) und den zwei zweiten Dioden (D3, D4) befindet, und daß die
positive und/oder die negative Halbwelle eines Wechselspannungs- oder
Wechselstromsignals des Regelgeräts (2) die zwei Relais (RL1, RL2) über das
Diodennetzwerk (D1,. .D4) und die eine Steuerleitung (A3) derart ansteuern, daß
mindestens vier unterscheidbare Stellsignale an mindestens einen Motor (18) des
Stellantriebs (3, 4) legbar sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
Diodennetzwerk (D1,. .D4) derart geschaltet ist, daß die positive Halbwelle des
Wechselspannungs- oder Wechselstromsignals des Regelgeräts (2) das erste Relais
(LR1) und die negative Halbwelle des Wechselspannungs- oder Wechselstromsignals
des Regelgeräts (2) das zweite Relais (LR2) ansteuert, so daß vier Stellsignale "AUF",
"ZU", "Zündlast" und "Kleinlast" an den mindestens einen Motor (18) des Stellantriebs
(3, 4) legbar sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens vier unterscheidbare Rückmeldesignale zur Positionserkennung des
mindestens einen Stellantriebs (3, 4) mittels eines Widerstandsnetzwerks (R1,. .R4)
über die eine Rückmeldeleitung (A2) an das Regelgerät (2) leitbar sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens vier
unterscheidbaren Rückmeldesignale durch ein Strom-/Spannungsignal mit mindestens
vier unterscheidbaren Werten darstellbar sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Stellantrieb (3, 4) mindestens vier Widerstände (R1,. .R4) mit jeweils unterschiedlichen
Widerstandswerten aufweist, daß die mindestens vier Widerstände (R1,. .R4) parallel
mit der einen Rückmeldeleitung (A2) verbunden sind, wobei je nach Position des
Stellantriebs (3, 4) ein Strom-/Spannungssignal auf der einen Rückmeldeleitung (A2)
erzeugt wird, dessen Wert von der Position des Stellantriebs (3, 4) abhängt, und
daß das Strom-/Spannungssignal im Regelgerät (2) mittels mindestens eines
Meßwiderstands (Rm) auswertbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Spannungsabfall an einem oder mehreren der mindestens vier Widerstände (R1,. .R4)
ein Maß für die Position des Stellantriebs (3, 4) darstellt, daß sich das Strom-
/Spannungssignal auf der einen Rückmeldeleitung (A2) aus dem Stromfluß bzw.
Spannungsabfall durch bzw. an einem oder mehreren der mindestens vier
Widerstände (R1,. .R4) zusammensetzt, und daß eine Gleichrichterdiode (DR) das
Strom-/Spannungssignal auf der Rückmeldeleitung (A2) gleichrichtet.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-9, dadurch gekennzeichnet, daß das
Strom-/Spannungssignal über die eine Rückmeldeleitung (A2) an mindestens einen
Meßwiderstand (Rm) im Regelgerät (2) leitbar ist, und daß der Spannungsabfall über
dem Meßwiderstand (Rm) meßbar und an einen Analog/Digitalwandler legbar ist.
11. Verfahren zur Steuerung von Stellantrieben bei Feuerungsanlagen, mit einem
Regelgerät (2) und mindestens einem Stellantrieb (3, 4), wobei der mindestens eine
Stellantrieb (3, 4) mittels Steuersignalen des Regelgeräts (2) über Steuerleitungen (5a)
angesteuert wird, aufgrund der Steuersignale insbesondere ein Brennstoffregelventil
(7) oder eine Luftklappe (8) angesteuert wird, und wobei die Position des mindestens
einen Stellantriebs (3, 4) aus Rückmeldesignalen über Rückmeldeleitungen (5b)
und/oder Kontrollleitungen (14) abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuersignale zur Ansteuerung des mindestens einen Stellantriebs (3, 4) über eine
Steuerleitung (A3) an das Regelgerät (2) und die Position des mindestens einen
Stellantriebs (3, 4) über eine Rückmeldeleitung (A2) an das Regelgerät (2) geleitet
werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß über die eine
Steuerleitung (A3) mindestens vier unterscheidbare Signale zur Ansteuerung von
mindestens vier unterschiedlichen Steilpositionen des mindestens einen Stellantriebs
(3, 4) geleitet werden, und daß über die eine Rückmeldeleitung (A2) mindestens vier
unterscheidbare Signale geleitet werden, die die jeweilige Position des mindestens
einen Stellantriebs (3, 4) an das Regelgerät (2) leiten.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß vier
unterscheidbare Steuersignale zur Ansteuerung des mindestens einen Stellantriebs (3,
4) mittels eines Diodennetzwerks (D1,. .D4) und mindestens zweier Relais (RL1, RL2)
über die eine Steuerleitung (A3) geleitet werden, und daß vier unterscheidbare
Rückmeldesignale zur Positionserkennung des mindestens einen Stellantriebs (3, 4)
mittels eines Widerstandsnetzwerks (R1,. .R4) über die eine Rückmeldeleitung (A2) an
das Regelgerät (2) geleitet werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-13, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Brennstoff-Stellantrieb (3) und ein Luft-Stellantrieb (4) eines Gas- oder Ölbrenners
durch das als Feuerungsautomat dienende Regelgerät (2) angesteuert werden, wobei
über den Strom-/Spannungspegel der einen Rückmeldeleitung (A2) der Luftzufluß und
der Brennstoffzufluß des Brenners überwacht werden.
15. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10 oder des
Verfahrens nach einem der Ansprüche 11-14 zur sicheren Regelung von
Stellantrieben von Feuerungsanlagen, indem die Stellantriebe mittels Steuersignalen
angesteuert und gestellt und die Positionen der Stellantriebe mittels
Rückmeldesignalen überwacht und geregelt werden.
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