DE10062844A1 - Regelungsverfahren für Gasbrenner - Google Patents
Regelungsverfahren für GasbrennerInfo
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
- F23N5/12—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods
- F23N5/123—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods using electronic means
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Regelungsverfahren für Gasbrenner zur Bereitstellung eines Gas/Luft-Gemisches. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird beim Starten des Brenners die Anstiegsgeschwindigkeit des Ionisationssignals gemessen. Diese gemessene Anstiegsgeschwindigkeit wird mit einer Referenz-Anstiegsgeschwindigkeit für das Ionisationssignal verglichen, und dann, wenn die gemessene Anstiegsgeschwindigkeit von der Referenz-Anstiegsgeschwindigkeit um ein vorbestimmtes Maß abweicht, wird ein neues Übersetzungsverhältnis eingestellt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Regelungsverfahren für Gasbrenner gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Regelungsverfahren für Gasbrenner dienen der Bereitstellung eines Gas/Luft-Gemisches,
also dem Zuführen eines Gasstroms und eines Verbrennungsluftstroms zu einem Brenner.
Um innerhalb des Gasbrenners für eine optimale und vollständige Verbrennung des
Brennstoffs, nämlich des Gases, zu sorgen, muß der Gasbrenner mit einem entsprechend
abgestimmten Gas/Luft-Gemisch versorgt werden. Das Verhältnis zwischen dem Gasstrom
und dem Verbrennungsluftstrom bzw. dem Gasdruck und dem Verbrennungsluftdruck
bezeichnet man als Übersetzungsverhältnis.
Da jedoch die Qualität des von der Gasversorgung bereitgestellten Gases - die Qualität von
Gas wird durch einen sogenannten Wobbe-Index definiert - schwankt, muß zur
Gewährleistung einer optimalen und vollständigen Verbrennung das Gas/Luft-Gemisch in
Abhängigkeit von der Qualität des Gases entsprechend variiert werden.
Um die Qualität des bereitgestellten Gases berücksichtigen zu können, sind aus dem Stand
der Technik Regelungsverfahren bekannt, bei denen ein Ionisationssignal eines Sensors,
insbesondere einer in die Brennerflamme des Gasbrenners ragenden Meßelektrode, zur
Anpassung des Gas/Luft-Gemisches an unterschiedliche Gasqualitäten verwendet wird.
Diesbezüglich kann auf die DE-A-44 33 425, DE-A-39 37 290 sowie DE 195 39 568 C1
verwiesen werden. Bei den bekannten, ein Ionisationssignal verwendenden
Regelungsverfahren für Gasbrenner wird das Ionisationssignal über den gesamten
Arbeitsbereich bzw. Betriebsbereich des Brenners zur Anpassung des Gas/Luft-Gemisches
an unterschiedliche Gasqualitäten verwendet. Bei geringen Betriebslasten des Brenners ist
das Ionisationssignal jedoch stark von Außeneinflüssen abhängig und liefert demzufolge
keine verlässliche Auskunft über die tatsächlich im Brenner herrschenden
Verbrennungsverhältnisse. Diese Regelungsverfahren führen demzufolge zu einer
instabilen und damit unzureichenden Regelung.
Um für eine stabile Regelung zu sorgen, ist es aus DE-C-198 24 523 bekannt, das
Ionisationssignal ausschließlich in einem Bereich in der Nähe eines Brenner-Vollastbetriebs
zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses zu verwenden und außerhalb des Bereichs
des Brenner-Vollastbetriebs das Gas/Luft-Gemisch in Abhängigkeit dieses Übersetzungs
verhältnisses zu regeln. Wird jedoch der Brenner längere Zeit nicht in der Nähe eines
Brenner-Vollastbetriebs einsetzt, so kann es sich ergeben, daß das während des Brenner-
Vollastbetriebs eingestellte Übersetzungsverhältnisses auch keine exakte Regelung
ermöglicht, da sich z. B. die Gasqualität geändert haben kann.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, ein
verbessertes Regelungsverfahren für Gasbrenner bereitzustellen. Erfindungsgemäß wird das
Problem durch ein Regelungsverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der
Beschreibung.
Bei dem Regelungsverfahren für Gasbrenner geht es um die Bereitstellung eines Gas/Luft-
Gemisches für einen Brenner. Hierzu wird dem Brenner ein Gasstrom und ein
Verbrennungsluftstrom zugeführt. Das Verhältnis zwischen Gasstrom und
Verbrennungsluftstrom bzw. das Verhältnis zwischen Gasdruck und Verbrennungsluftdruck
bezeichnet man als Übersetzungsverhältnis.
Mit Hilfe eines ein Ionisationssignal erzeugenden Sensors wird der Verbrennungsprozeß im
Brenner überwacht. Aus dem Ionisationssignal können Informationen über den
Verbrennungsprozeß und somit über die vorhandene Gasqualität gewonnen werden. Das
Ionisationssignal wird ausschließlich in einem Bereich in der Nähe eines Brenner-
Vollastbetriebs zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses in Abhängigkeit der
Gasqualität verwendet. Dieser Bereich liegt vorzugsweise zwischen 70% und 100% des
Brenner-Vollastbetriebs, kann jedoch auch zwischen 60% und 100% des
Brennervollastbetriebs liegen. Außerhalb des obengenannten Bereichs wird das Gas/Luft-
Gemisch in Abhängigkeit des zuvor bestimmten Übersetzungsverhältnisses geregelt.
Es wird demnach zur Bestimmung eines die Gasqualität berücksichtigenden
Übersetzungsverhältnisses der Brenner mit insbesondere 70% bis 100% des Brenner-
Vollastbetriebs gefahren und während dieses Betriebs wird mit Hilfe eines Ionisationssignals
ein die vorhandene Gasqualität berücksichtigendes Übersetzungsverhältnis ermittelt. Sobald
der Arbeitszustand des Brenners den Bereich von insbesondere 70% bis 100% des Brenner-
Vollastbetriebs verläßt, wird das Gas/Luft-Gemisch unter Beibehaltung des zuletzt
bestimmten Übersetzungsverhältnisses geregelt.
Ist jedoch der Brenner längere Zeit nicht in der Nähe eines Brenner-Vollastbetriebs einsetzt
worden, so kann es sich ergeben, daß das während des Brenner-Vollastbetriebs eingestellte
Übersetzungsverhältnisses keine exakte Regelung ermöglicht, da sich z. B. die Gasqualität
geändert haben kann.
Erfindungsgemäß wird daher eine Referenz-Anstiegsgeschwindigkeit für das
Ionisationssignal bestimmt. Diese Referenz-Anstiegsgeschwindigkeit wird für einen Brenner
mit vorbestimmten Brennerbedingungen, insbesondere bei vorbestimmter Temperatur und
Stillstandszeit des Brenners, ermittelt und gespeichert. Beim Starten des Brenners wird die
aktuelle Anstiegsgeschwindigkeit des Ionisationssignals gemessen, und zwar dann, wenn der
Brenners beim Starten infolge einer Wärmeanforderung die vorbestimmten
Brennerbedingungen aufweist. Diese gemessene Anstiegsgeschwindigkeit wird mit der
Referenz-Anstiegsgeschwindigkeit verglichen, und dann, wenn die gemessene
Anstiegsgeschwindigkeit von der Referenz-Anstiegsgeschwindigkeit um ein vorbestimmtes
Maß abweicht, wird ein neues Übersetzungsverhältnis eingestellt. Hierzu wird der Brenner
in der Nähe eines Brenner-Vollastbetriebs betrieben. Sollte es nicht möglich sein, den
Brenner in der Nähe des Brenner-Vollastbetriebs zu betrieben, so kann alternativ auch eine
Wartungsanzeige aktiviert werden, um einer Bedienperson die Veränderung anzuzeigen.
An dieser Stelle sei angemerkt, daß das obige Verfahren noch dadurch verbessert werden
kann, daß ein Referenzstart des Brenners aus gewissen Brennerbedingungen definiert wird.
Stellt z. B. die Regelung fest, daß der Brenner für eine vorbestimmte Zeitdauer nicht
betrieben wurde - sogenannte Stillstandszeit - und alle Temperaturen - z. B.
Wassertemperaturen eines vom Brenner zu betreibenden Boilers - unter einem
vorgegebenem Wert liegen, so sollte der Brenner zuerst für eine vorgegebene Zeitdauer auf
einen vorbestimmten Wert des Brenner-Vollastbetriebs, z. B. 75% des Brenner-
Vollastbetriebs, betrieben werden, bevor abhängig von der Wärmeanforderung geregelt
wird.
Claims (6)
1. Regelungsverfahren für Gasbrenner zur Bereitstellung eines Gas/Luft-Gemisches,
nämlich zum Zuführen eines Gasstroms und eines Verbrennungsluftstroms zu einem
Brenner, wobei ein Ionisationssignal eines Sensors verwendet wird um das Gas/Luft-
Gemisch an unterschiedliche Gasqualitäten anzupassen, wobei das Ionisationssignal
ausschließlich in einem Bereich in der Nähe eines Brenner-Vollastbetriebs zur Einstellung
eines Übersetzungsverhältnisses verwendet wird, und wobei außerhalb des Bereichs des
Brenner-Vollastbetriebs das Gas/Luft-Gemisch in Abhängigkeit dieses Übersetzungs
verhältnisses geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) beim Starten des Brenners die Anstiegsgeschwindigkeit des Ionisationssignals gemessen wird,
- b) die gemessene Anstiegsgeschwindigkeit mit einer Referenz-Anstiegsgeschwindigkeit für das Ionisationssignal verglichen wird,
- c) dann, wenn die gemessene Anstiegsgeschwindigkeit von der Referenz- Anstiegsgeschwindigkeit um ein vorbestimmtes Maß abweicht, ein neues Übersetzungsverhältnis eingestellt wird.
2. Regelungsverfahren für Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Referenz-Anstiegsgeschwindigkeit für einen Brenner mit vorbestimmten Brenner
bedingungen, insbesondere bei vorbestimmter Temperatur und Stillstandszeit des Brenners,
ermittelt und gespeichert wird.
3. Regelungsverfahren für Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß dann, wenn der Brenner beim Starten infolge einer
Wärmeanforderung die vorbestimmten Brennerbedingungen aufweist, die
Anstiegsgeschwindigkeit gemessen und mit einer Referenz-Anstiegsgeschwindigkeit
verglichen wird.
4. Regelungsverfahren für Gasbrenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die gemessene Anstiegsgeschwindigkeit von der
Referenz-Anstiegsgeschwindigkeit um ein vorbestimmtes Maß abweicht, der Brenner zur
Einstellung eines neuen Übersetzungsverhältnisses in der Nähe eines Brenner-
Vollastbetriebs betrieben wird.
5. Regelungsverfahren für Gasbrenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die gemessene Anstiegsgeschwindigkeit von der
Referenz-Anstiegsgeschwindigkeit um ein vorbestimmtes Maß abweicht und der Brenner
zur Einstellung eines neuen Übersetzungsverhältnisses nicht in der Nähe eines Brenner-
Vollastbetriebs betrieben werden kann, eine Wartungsanzeige aktiviert wird.
6. Regelungsverfahren für Gasbrenner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Ionisationssignal in einem Bereich von 70% bis 100%
des Brenner-Vollastbetriebs zur Einstellung eines Übersetzungsverhältnisses verwendet
wird.
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