DE102004030300A1 - Firing equipment as gas burner has means to set a desired target parameter value after determining the parameter value corresponding to the temperature maximum for optimum air-gas ratio - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung eines Betriebsparameters einer Feuerungseinrichtung, insbesondere eines Gasbrenners, wobei die von der Feuerungseinrichtung erzeugte Temperatur von dem Wert des Betriebsparameters abhängt und bei einem bestimmten Parameterwert ein Maximum aufweist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Einstellung eines Betriebsparameters einer Feuerungseinrichtung, insbesondere eines Gasbrenners, sowie eine Feuerungseinrichtung, insbesondere einen Gasbrenner, der zur Durchführung eines Verfahrens angepasst ist.The The invention relates to a method for setting an operating parameter a firing device, in particular a gas burner, wherein the temperature generated by the firing device from the value of Operating parameters depends and has a maximum at a certain parameter value. It also concerns the invention a method for setting an operating parameter of a Firing device, in particular a gas burner, as well as a Firing device, in particular a gas burner, for carrying out a Method is adjusted.
Im Haushalt werden Gasbrenner beispielsweise als Durchlauferhitzer, für die Bereitung von Warmwasser in einem Kessel, zur Bereitstellung von Heizwärme u.ä. eingesetzt. In den jeweiligen Betriebszuständen werden an das Gerät unterschiedliche Anforderungen gestellt. Dies betrifft insbesondere die Leistungsabgabe des Brenners und die von der Brennerflamme erzeugte Temperatur. Die Leistungsabgabe und die erforderliche Temperatur werden beispielsweise beim Betreiben eines Durchlauferhitzers geringer sein als beim Erzeugen von Warmwasser in einem Kessel.in the Household gas burners, for example, as a water heater, for the Preparation of hot water in a boiler, to provide heating and the like used. In the respective operating conditions be connected to the device different requirements. This applies in particular the output of the burner and that produced by the burner flame Temperature. The power output and the required temperature become lower, for example, when operating a water heater than when producing hot water in a boiler.
Die Leistungsabgabe wird im wesentlichen durch die Einstellung der Zufuhr von Brenngas und Luft, und durch das eingestellte Mischungsverhältnis zwischen Gas und Luft bestimmt. Auch die von der Flamme erzeugte Temperatur ist unter anderem eine Funktion des Mischungsverhältnisses zwischen Gas und Luft. Das Mischungsverhältnis kann beispielsweise als Verhältnis der Massenströme oder der Volumenströme der Luft und des Gases angegeben werden.The Power delivery is essentially by adjusting the supply of fuel gas and air, and by the set mixing ratio between Gas and air are determined. Also the temperature generated by the flame is, inter alia, a function of the mixing ratio between gas and air. The mixing ratio may be, for example, as relationship the mass flows or the volume flows the air and the gas.
Die Einstellung des Mischungsverhältnisses erfolgt, insbesondere bei im Haushalt eingesetzten Gasbrennern, durch pneumatische Steuerung von Ventilen zur Einstellung der Luft- und Gaszufuhr (Prinzip des pneumatischen Verbunds). Bei der pneumatischen Steuerung werden Drücke oder Druckdifferenzen an Blenden, in Verengungen oder in Venturidüsen gemessen. Diese Größen werden als Steuergrößen für wenigstens ein pneumatisches Gasregelventil, durch das beispielsweise die Gaszufuhr zum Luftstrom eingestellt wird, verwendet. Nachteilhaft an der pneumatischen Steuerung ist jedoch insbesondere, dass empfindliche mechanische Bauteile eingesetzt werden müssen, die auf Grund der Reibung mit Hystereseeffekten behaftet sind. Besonders bei niedrigen Arbeitsdrücken kommt es zu Ungenauigkeiten in der Steuerung, so dass das Gebläse stets einen bestimmten Mindestdruck erzeugen muss, um eine ausreichend präzise Regelung zu erreichen. Außerdem ist der Aufwand bei der Herstellung der mit Membranen ausgestatteten pneumatischen Gasregelventile wegen der hohen Präzisionsanforderungen beachtlich. Im pneumatischen Verbund kann zudem auf Änderungen der Gasart und -qualität nicht flexibel reagiert werden. Um gewünschte Anpassungen der Gaszufuhr dennoch vornehmen zu können, müssen zusätzliche elektronische Einrichtungen, z.B. Stellglieder, bereitgestellt werden, was jedoch zusätzlichen Aufwand bedeutet.The Adjusting the mixing ratio, especially in household gas burners, by pneumatic Control of valves for adjusting the air and gas supply (principle of the pneumatic composite). In the case of pneumatic control pressures or pressure differences on orifices, in constrictions or in venturi nozzles. These sizes are called Control variables for at least a pneumatic gas control valve, through which, for example, the gas supply is adjusted to the air flow used. Disadvantageous to the pneumatic However, control is particular that sensitive mechanical Components must be used which are subject to hysteresis effects due to friction. Especially at low working pressures There are inaccuracies in the control, so the blower always must produce a certain minimum pressure to a sufficient precise Reach regulation. Furthermore is the effort in the production of membranes equipped with pneumatic gas control valves due to the high precision requirements considerable. In the pneumatic composite can also not on changes in the gas type and quality to react flexibly. To desired Adjustments to the gas supply, additional electronic devices, e.g. Actuators are provided, but additional Effort means.
Aus diesen Gründen ist man dazu übergegangen, Gasbrenner mit einem elektronischen Verbund auszustatten. Bei elektronischer Steuerung können einfach steuerbare Ventile, etwa mit pulsweitenmodulierten Spulen oder mit Schrittmotoren, eingesetzt werden, um ein bestimmtes Gas-Luft-Mischungsverhältnis einzustellen. Im elektronischen Verbund kann auf Änderungen der Gasqualität flexibel reagiert werden.Out these reasons did you go over to that Gas burner with an electronic composite equip. At electronic Control can easily controllable valves, such as with pulse width modulated coils or with stepper motors, can be used to set a particular gas-air mixture ratio. In the electronic network can be flexible to changes in gas quality be reacted.
Für jeden vorgegebenen Luft-Massenstrom bzw. Gas-Massenstrom lässt sich ein Mischungsverhältnis angeben, bei dem die Effektivität der Verbrennung maximiert wird, d.h. bei dem der Brennstoff möglichst vollständig und sauber verbrennt. Optimale Verbrennung bedeutet gleichzeitig eine Maximierung des Wirkungsgrades der Anlage. Das optimale Mischungsverhältnis hängt unter anderem von der Brennstoffzusammensetzung und -qualität ab. Aus diesem Grund ist es wichtig, das Mischungsverhältnis in zeitlichen Abständen zu bestimmen und die Massenströme von Gas und Luft so einzustellen und zu regeln, dass ein maximaler Wirkungsgrad erreicht wird. Die Bestimmung des optimalen Verhältnisses erweist sich jedoch häufig als schwierig, da sich die Be triebsbedingungen nach der Inbetriebnahme des Geräts laufend ändern können.For each given air mass flow or gas mass flow can specify a mixing ratio, at which the effectiveness combustion is maximized, i. where possible the fuel Completely and burns clean. Optimum combustion means at the same time Maximizing the efficiency of the system. The optimal mixing ratio depends on different from the fuel composition and quality. For this Reason, it is important to the mixing ratio at intervals determine and the mass flows of gas and air so adjust and regulate that a maximum Efficiency is achieved. The determination of the optimal ratio proves but often difficult, since the operating conditions after commissioning of the device change constantly can.
In
der
Mit diesem Verfahren, das alleine auf das Signal der Ionisationselektrode zurückgreift, ist es jedoch nicht möglich, ein definiertes Gas-Luftverhältnis genau zu bestimmen.With This method is based solely on the signal of the ionization electrode recourse, but it is not possible a defined gas-air ratio exactly to determine.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Möglichkeit zu schaffen, einen Zielwert für das Luft-Gas-Verhältnis möglichst einfach und zuverlässig in ausgewählten Zeitabständen zu bestimmen.It Therefore, the object of the invention to provide the ability to Target value for the air-gas ratio preferably easy and reliable in selected intervals to determine.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 13 sowie durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 17.The Task is solved by a method according to claims 1 and 13 and by a device according to claim 17.
Bei dem Verfahren zur Einstellung eines Betriebsparameters einer Feuerungseinrichtung, insbesondere eines Gasbrenners, wobei die von der Feuerungseinrichtung erzeugte Temperatur von dem Wert des Betriebsparameters abhängt und bei einem bestimmten Parameterwert ein Maximum aufweist, wird nach Ermittlung des dem Temperaturmaximum entsprechenden Parameterwerts ein gewünschter Zielparameterwert eingestellt.at the method for setting an operating parameter of a firing device, in particular a gas burner, wherein the of the firing device generated temperature depends on the value of the operating parameter and at a certain parameter value has a maximum, is after Determining the parameter value corresponding to the maximum temperature a desired destination parameter value set.
Ausgehend von einem zufällig oder dem zuletzt eingestellten Mischungsverhältnis zwischen Luft und Brennstoff wird die ses Mischungsverhältnis, beispielsweise durch kontinuierliche Erhöhung der Luftmenge bei konstanter zugeführter Gasmenge, oder durch Veränderung der pro Zeiteinheit zugeführten Gasmenge bei konstanter Luftmenge, kontinuierlich oder schrittweise verändert. Durch Ermittlung und Erfassung der im Wirkungsbereich der Brennerflamme gemessenen Ist-Temperaturen in Abhängigkeit von dem eingestellten Mischungsverhältnissen werden der maximale Temperaturwert sowie das dazugehörige Mischungsverhältnis bestimmt. Anschließend wird das bestimmte Mischungsverhältnis zwischen Luft- und Gasmenge mit einem vorgegebenen Faktor multipliziert, um den Zielwert für das Mischungsverhältnis zu erhalten. Der Faktor kann entweder empirisch ermittelt oder theoretisch berechnet werden. Der Faktor hängt im wesentlichen von den stöchiometrischen Verhältnissen zwischen den im Luft-Gasgemisch enthaltenen Stoffen ab. Das Mischungsverhältnis wird durch Veränderung der zugeführten Luftmenge bei konstanter zugeführter Gasmenge oder durch Veränderung der Gasmenge bei konstanter zugeführter Luftmenge eingestellt. Auf diese Weise wird ein optimales Mischungsverhältnis für jede gewünschte Brennerleistung bei unterschiedlichen Gasqualitäten, aber auch bei Veränderung von Einstellungen bzw. bei einer Änderung der Charakteristika der am Gasbrenner angeordneten Sensoren, genau, sicher und zuverlässig eingestellt. Damit wird stets eine optimale Verbrennung und damit ein maximaler Wirkungsgrad des Gasbrenners gewährleistet.outgoing from a random one or the last set mixing ratio between air and fuel is the ses mixing ratio, for example, by continuously increasing the amount of air at a constant supplied Amount of gas, or by change the amount of gas supplied per unit time at constant air flow, continuously or gradually changed. By Determination and recording of measured in the range of the burner flame Actual temperatures dependent on from the set mixing ratios become the maximum Temperature value and the associated mixing ratio certainly. Subsequently becomes the certain mixing ratio multiplied by a given factor between the amount of air and gas, around the target value for the mixing ratio to obtain. The factor can be determined either empirically or theoretically be calculated. The factor depends essentially from the stoichiometric conditions between the substances contained in the air-gas mixture. The mixing ratio becomes through change the supplied Air volume at constant supplied Gas quantity or by change set the amount of gas at a constant supply air volume. In this way, an optimal mixing ratio for each desired burner performance at different gas qualities, but also with change of settings or if the characteristics change the gas burner arranged sensors, accurate, safe and reliable. This is always an optimal combustion and thus a maximum Efficiency of the gas burner guaranteed.
Insbesondere wird der dem Temperaturmaximum entsprechende Parameterwert durch Variation des Parameterwerts, beginnend von einem Anfangswert bis zu einem Endwert, und Erfassung von der Feuerungseinrichtung erzeugter gemessener Temperaturwerte ermittelt, wobei der dem Temperaturmaximum entsprechende Parameterwert bei der Variation wenigstens einmal über- bzw. unterschritten wird. Für verschiedene Einstellungen des Parameters werden die Ist-Temperaturen aufgenommen und in Abhängigkeit von dem entsprechenden Parameterwert abgespeichert. Nach Überschreiben des Temperaturmaximums kann der Vorgang abgebrochen werden. Durch einen entsprechenden Algorithmus bzw. durch Vergleich der abgespeicherten Temperaturwerte werden der maximale Temperaturwert und der entsprechende Parameterwert ermittelt. Auf Basis dieses Werts wird dann der Zielparameterwert eingestellt.Especially the parameter value corresponding to the maximum temperature is passed through Variation of the parameter value, starting from an initial value until to a final value, and detection generated by the firing device measured temperature values, the corresponding to the maximum temperature Parameter value in the variation at least once over or is fallen short of. For different settings of the parameter become the actual temperatures recorded and depending stored by the corresponding parameter value. After overwriting of the maximum temperature, the process can be aborted. By a corresponding algorithm or by comparison of the stored Temperature values become the maximum temperature value and the corresponding Parameter value determined. Based on this value, the target parameter value is then set.
Bevorzugt wird der dem Temperaturmaximum entsprechende Parameterwert durch die Erfassung einer Änderung des Vorzeichens der ersten Ableitung einer Kurve, die die Abhängigkeit der von der Feuerungseinrichtung erzeugten gemessenen Temperaturwerte von den Parameterwerten darstellt, bestimmt. In dieser Ausführungsform wird der Parameterwert variiert. Durch einen entsprechenden Algorithmus kann für jeden Parameterwert die erste Ableitung bzw. der Differenzial errechnet werden. Beispielsweise kann ein erster Parameterwert und der bei diesem ersten Parameterwert ermittelte Temperaturwert gespeichert werden. Der Parameterwert wird daraufhin um einen relativ geringen Betrag variiert und der dazugehörige Temperaturwert ermittelt. Die erste Ableitung bzw. das Differenzial ergibt sich dann als Quotient aus der Differenz zwischen den ermittelten Temperaturen und der Differenz zwischen den entsprechenden Parameterwerten. Sobald dieser Wert Null wird bzw. sein Vorzeichen ändert, ist das Temperaturmaximum und der dazugehörige Parameterwert bestimmt, bzw. das Temperaturmaximum überschritten worden.Prefers the parameter value corresponding to the maximum temperature is passed through the detection of a change the sign of the first derivative of a curve representing the dependence the measured temperature values generated by the firing device of the parameter values. In this embodiment the parameter value is varied. Through an appropriate algorithm can for each parameter value calculates the first derivative or the differential become. For example, a first parameter value and at stored temperature value of this first parameter value become. The parameter value will then be relatively low Amount varies and the associated one Temperature value determined. The first derivative or the differential then results as a quotient of the difference between the determined Temperatures and the difference between the corresponding parameter values. As soon as this value becomes zero or changes its sign, that is Temperature maximum and the associated parameter value determined, or exceeded the maximum temperature Service.
Der dem Temperaturmaximum entsprechende Parameterwert kann insbesondere durch eine iterative Annäherung des Parameterwerts an den dem Temperaturmaximum entsprechenden Parameterwert ermittelt werden. Iteration bedeutet in diesem Zusammenhang jede schrittweise Annäherung an das Temperaturmaximum bzw. den zum Maximum gehörenden Parameterwert. Dabei kann ein geeigneter Iterationsalgorithmus verwendet werden.Of the The parameter value corresponding to the maximum temperature can in particular through an iterative approach of the parameter value at the parameter value corresponding to the temperature maximum be determined. Iteration in this context means any gradual approach to the temperature maximum or the parameter value belonging to the maximum. In this case, a suitable iteration algorithm can be used.
Das Verfahren umfasst insbesondere wenigstens einen weiteren Variationsschritt, bei dem der Parameterwert, ausgehend von dem zuletzt erreichten Endwert, unter Über- bzw. Unterschreitung des dem Temperaturmaximum entsprechenden Parameterwerts variiert wird, wobei der Abstand zwischen Anfangs- und Endwert bei jeder Wiederholung des Variationsschrittes verringert wird. Durch dieses Verfahren wird das Temperaturmaximum bzw. der dazugehörige Parameterwert mit jeder Wiederholung genauer eingegrenzt. Auf diese Weise kann zunächst eine grobe Abschätzung der Lage des Temperaturmaximums vorgenommen werden. Mit jedem Überschreiten des Temperaturmaximums wird dann eine genauere Bestimmung durchgeführt.The In particular, the method comprises at least one further variation step, at which the parameter value, starting from the last reached End value, under or undershooting the parameter value corresponding to the temperature maximum is varied, with the distance between the beginning and end value at every repetition of the variation step is reduced. By this method becomes the temperature maximum or the associated parameter value with each repetition more exactly limited. This way you can first one rough estimate the location of the maximum temperature can be made. With each passing the temperature maximum then a more accurate determination is made.
Der genannte Verfahrensschritt wird bevorzugt wiederholt, bis der dem Temperaturmaximum entsprechende Parameterwert innerhalb einer vorgegebenen Toleranz bestimmt werden kann.The said method step is preferably repeated until the temperature maximum corresponding parameter value can be determined within a predetermined tolerance.
Der Variationsschritt wird insbesondere wiederholt, bis der dem Temperaturmaximum entsprechende Parameterwert innerhalb einer vorgegebenen Toleranz bestimmt werden kann.Of the Variation step is repeated in particular until the temperature maximum corresponding parameter value within a specified tolerance can be determined.
Der Variationsschritt kann n-mal wiederholt werden, wobei n eine vorgegebene natürliche Zahl ist. Dies bedeutet, dass die Zahl der Wiederholungen des Annäherungsschritts an das Temperaturmaximum vorbestimmt ist.Of the Variation step can be repeated n times, where n is a given natural Number is. This means that the number of repetitions of the approximation step is predetermined at the temperature maximum.
Der Parameterwert ist insbesondere das Verhältnis einer Luftmenge zu einer Menge an Verbrennungsmedium in einem der Feuerungseinrichtung pro Zeiteinheit zuzuführenden Gemisch aus Luft und Verbrennungsmedium. Während das Verfahren prinzipiell auch zur Bestimmung anderer Betriebsparameter geeignet ist, die eine ähnliche Charakteristik zeigen, wie die Temperaturabhängigkeit vom Mischungsverhältnis, bezieht sich die vorliegende Erfindung hauptsächlich auf die Bestimmung des optimalen Mischungsverhältnisses zwischen Luft und Verbrennungsmedium. Dieser Wert ist für einen effektiven Betrieb des Brenners besonders kritisch. Insbesondere bei Schwankungen der Qualität des Verbrennungsgases sollte eine Neueinstellung des Mischungsverhältnisses vorgenommen werden, um eine möglichst saubere Verbrennung zu erreichen. Ein Nachstellen des Parameters kann dabei beispielsweise in periodischen Zeitabständen, bei einem Lastwechsel, beim Betriebsstart, oder bei einer Wartung des Geräts durchgeführt werden.Of the Parameter value is in particular the ratio of an amount of air to a Amount of combustion medium in one of the firing device per Time unit to be supplied Mixture of air and combustion medium. While the procedure in principle Also suitable for determining other operating parameters, the a similar Characteristics show how the temperature dependence of the mixing ratio relates the present invention is based primarily on the determination of optimal mixing ratio between air and combustion medium. This value is for one effective operation of the burner particularly critical. Especially with fluctuations in quality the combustion gas should readjust the mixing ratio be made to one as possible to achieve clean combustion. An adjustment of the parameter can, for example, at periodic intervals, at a load change, at the start of operation, or during maintenance of the equipment carried out become.
Alternativ kann der Parameterwert beispielsweise auch dem Flammenabstand zur Brennerdüse bzw. -fläche entsprechen.alternative For example, the parameter value may also be the flame distance to Burner nozzle or -area correspond.
Der Parameterwert kann durch Erhöhung des Massenstroms bzw, des Volumenstroms der Luft oder des Verbrennungsmediums verändert werden. Über die Einstellung entsprechender Gasventile, insbesondere im elektronischen Verbund, kann auf einfache Weise das Mischungsverhältnis erhöht bzw. erniedrigt werden. Dabei wird insbesondere die Einstellung der Zufuhr des jeweils anderen Mediums bzw. die Einstellung des entsprechenden Gasventils konstant gehalten.Of the Parameter value can be increased by increasing the Mass flow or, the volume flow of the air or the combustion medium changed become. about the adjustment of corresponding gas valves, in particular in the electronic Composite, can easily increase the mixing ratio or be lowered. In particular, the setting of the supply of the other medium or the setting of the corresponding Gas valve kept constant.
Der Massen- bzw. Volumenstrom der der Feuerungseinrichtung zugeführten Luft und des der Feuerungseinrichtung zugeführten Verbrennungsmediums wird bevorzugt alternierend verändert, insbesondere erhöht. Nachdem eine Überschreitung des Temperaturmaximums registriert worden ist, muss das Mischungsverhältnis in umgekehrter Richtung erhöht werden, um sich dem Temperaturmaximum von der anderen Seite erneut anzunähern. Ist beispielsweise das Mischungsverhältnis zu Beginn des Verfahrens oberhalb des dem Temperaturmaximum entsprechenden Werts eingestellt, so wird zunächst bei konstanter Einstellung des Luftventils und/oder der Ventilatordrehzahl des Brennergebläses das Gasventil so weit geöffnet, bis ein Wert unterhalb des dem Temperaturmaximum entsprechenden Werts erreicht wird. Daraufhin wird die Gasventileinstellung beibehalten und die Luftzufuhr, beispielsweise durch Erhöhung der Ventilatordrehzahl oder durch Veränderung der Ventilöffnung der Luftzufuhr, erhöht. Nach erneuter Überschreitung des Maximums kann der Vorgang wiederholt werden, bis der Maximalwert eindeutig ermittelt werden kann.Of the Mass or volume flow of the firing device supplied air and the combustion medium supplied to the firing device preferably alternately changed, especially increased. After exceeding the Temperature maximum has been registered, the mixing ratio in increased in the opposite direction be to recapture the temperature maximum from the other side to approach. For example, is the mixing ratio at the beginning of the process above the value corresponding to the maximum temperature, so will be first with constant adjustment of the air valve and / or the fan speed of the burner fan the gas valve opened so far, to a value below the temperature maximum corresponding Value is achieved. Thereafter, the gas valve adjustment is maintained and the air supply, for example, by increasing the fan speed or by change the valve opening the air supply, increased. After renewed exceedance of the maximum, the process can be repeated until the maximum value can be clearly determined.
Aus den von der Feuerungseinrichtung erzeugten gemessenen Temperaturwerten kann in Abhängigkeit von den Parameterwerten eine erste Kennlinie erstellt werden. Dazu werden die gemessenen Temperaturwerte in Abhängigkeit vom variierten Parameterwert in einer Tabelle oder in einer anderen Darstellung, beispielsweise in einer graphischen Darstellung, abgespeichert. Bei Bedarf kann auf diese Kennlinie zurückgegriffen werden. Beispielsweise kann zum Nachregulieren des Zielparameterwerts auf den aus der Kennlinie bekannten, der maximalen Temperatur entsprechenden Parameterwert zurückgegriffen werden. Ausgehend von dieser Einstellung wird durch Öffnung eines Ventils um einen vorgegebenen Faktor der Zielparameterwert eingestellt.Out the measured temperature values generated by the firing device can depend on from the parameter values, a first characteristic curve can be created. To the measured temperature values become dependent on the varied parameter value in a table or other representation, for example in a graphical representation, stored. If necessary can resorted to this characteristic become. For example, to readjust the destination parameter value the known from the characteristic, the maximum temperature corresponding Parameter value used become. Starting from this setting is opened by opening a Valve adjusted by a predetermined factor of the target parameter value.
Eine weitere Kennlinie wird durch Wiederholung des Verfahrnes, wie es oben geschildert wurde, bei verschiedenen Brennerleistungen erstellt. Diese Kennlinie zeigt eine Abhängigkeit zwischen der von der Feuerungseinrichtung pro Zeiteinheit erzeugten Brennerleistung oder der der Feuerungseinrichtung zugeführten Luftmenge oder eines Differenzdrucks an einer Blende oder einem Drosselventil und der entsprechenden Solltemperatur. Bei der Verwendung einer derartigen Kennlinie kann der Zielparameterwert in einfacher Weise dadurch ermittelt und/oder eingestellt werden, dass bei vorgegebener Leistung einer oder mehrere Betriebsparameter so lange verändert werden, bis sich die zur Leistung gehörenden Solltemperatur einstellt. Insbesondere kann das Luft-Gasverhältnis verändert werden, bis eine Ist-Temperatur eingestellt ist, die der Solltemperatur entspricht. Auf diese Weise kann bei einem Lastwechsel auf bereits bekannte gemessene Zielparameter zurückgegriffen werden, ohne dass das oben beschriebene Verfahren für jede neu eingestellte Leistung durchgeführt werden muss. Die Kennlinie kann insbesondere bei Lastwechseln verwendet werden, die innerhalb einer kurzen Zeitdauer durchgeführt werden, in der die Brennstoffqualität und/oder die Betriebseinstellungen und/oder die am Gasbrenner eingesetzten Sensoren keine erheblichen Änderungen erfahren. Jedoch sollte die Kennlinie in bestimmten Zeitabständen bzw. beim Eintreten bestimmter Bedingungen neu aufgenommen werden, insbesondere wenn anzunehmen ist, dass neue Randbedingungen vorliegen.Another characteristic is created by repeating the process as described above at different burner powers. This characteristic shows a dependence between the burner power generated by the firing device per unit time or the amount of air supplied to the firing device or a differential pressure at an orifice or a throttle valve and the corresponding setpoint temperature. When using such a characteristic curve, the target parameter value can be easily determined and / or adjusted by changing one or more operating parameters for a given power level until the setpoint temperature associated with the power is reached. In particular, the air-gas ratio can be changed until an actual temperature is set, which corresponds to the target temperature. In this way, during a load change, it is possible to resort to already known measured target parameters, without the above-described method having to be carried out for each newly set power. The characteristic can be used in particular during load changes that are carried out within a short period of time in which the fuel quality and / or the operating settings and / or the sensors used on the gas burner do not undergo any significant changes. However, the characteristic should be at certain intervals or when entering be conditions are reassessed, in particular if it can be assumed that new constraints exist.
Die Kennlinie wird insbesondere in Abhängigkeit vom Luftmassenstrom oder Luftvolumenstrom erstellt. Der Luftmassenstrom kann durch einen entsprechenden im Luftzufuhrabschnitt des Brenners angeordneten Sensor gemessen werden.The Characteristic curve becomes particularly dependent on the air mass flow or air flow created. The air mass flow can through a corresponding arranged in the air supply section of the burner Sensor to be measured.
Bei einer bestimmten von der Feuerungseinrichtung erzeugten Brennerleistung kann das eingangs geschilderte Verfahren zur Bestimmung des Zielparameterwerts durchgeführt werden, um einen Wert der zweiten Kennlinie zu ersetzen. Auf diese Weise muss nicht die gesamte zweite Kennlinie stets neu aufgenommen werden, wenn eine Anpassung an die Randbedingungen stattfinden soll. Vielmehr kann eine Anpassung der zweiten Kennlinie durch Ersatz einzelner Werte, beispielsweise besonders kritischer Werte, durchgeführt werden.at a particular burner power generated by the firing device can the initially described method for determining the target parameter value carried out to replace a value of the second characteristic. In this way the entire second characteristic curve does not always have to be resumed if an adaptation to the boundary conditions should take place. Rather, it can an adaptation of the second characteristic by replacement of individual values, For example, particularly critical values are performed.
Bevorzugt wird eine vom Gasbrenner erzeugte Temperatur gemessen, und unter Verwendung der erstellten zweiten Kennlinie bei einem vorgegebenen Parameter, der einer bestimmten Brennerleistung entspricht, wenigstens ein Betriebsparameter der Feuerungseinrichtung so lange verändert, bis die vom Gasbrenner erzeugte Temperatur der aus der Kennlinie ermittelten Solltemperatur entspricht. Bei einem Lastwechsel, beispielsweise beim Übergang von einem ersten in einen zweiten Betriebszustand, findet ein Regelungsvorgang statt, bei dem insbesondere die Luft und/oder Gaszufuhr variiert wird, bis die aus der zweiten Kennlinie für die entsprechende Brennerleistung ausgelesene Solltemperatur erreicht wird.Prefers a temperature generated by the gas burner is measured, and under Use of the created second characteristic at a given Parameter that corresponds to a specific burner output, at least an operating parameter of the firing device changed until the temperature generated by the gas burner of the determined from the characteristic curve Set temperature corresponds. At a load change, for example at the transition from a first to a second operating state, finds a regulatory process instead of varying in particular the air and / or gas supply, from the second characteristic curve for the corresponding burner output read target temperature is reached.
Die erfindungsgemäße Feuerungseinrichtung, insbesondere ein Gasbrenner, ist zur Durchführung eines der oben genannten Verfahren angepasst.The firing device according to the invention, in particular a gas burner, is to carry out one of the above Adapted procedure.
Insbesondere weist die Feuerungseinrichtung einen Temperatursensor im Wirkungsbereich der Brennerflamme der Feuerungseinrichtung auf. Der Temperatursensor kann dabei im Flammenkern, am Flammenfußpunkt, an der Flammenspitze, jedoch auch in einiger Entfernung von der Flamme, beispielsweise am Brennerblech selbst, angeordnet seien.Especially the firing device has a temperature sensor in the area of effect of Burner flame of the firing device on. The temperature sensor can be found in the flame kernel, at the base of the flames, at the tip of the flames, but also at some distance from the flame, for example on the burner plate itself, are arranged.
Außerdem weist die Feuerungseinrichtung bevorzugt ein Gasventil mit einem Stellglied, insbesondere mit einem Schrittmotor, einer pulsweitenmodulierten Spule oder mit einer durch eine elektrische Größe gesteuerten Spule, auf. Da das Verfahren insbesonders für den elektronischen Verbund geeignet ist, können die genannten Ventile, die einfach und präzise betätigbar sind, eingesetzt werden.In addition, points the firing device prefers a gas valve with an actuator, in particular with a stepper motor, a pulse width modulated Coil or with a controlled by an electrical size coil on. As the procedure is especially for the electronic composite is suitable, the said valves, the simple and precise actuated are to be used.
Die Feuerungseinrichtung kann wenigstens einen Massenstromsensor und/oder Volumenstromsensor zur Messung der der Feuerungseinrichtung pro Zeiteinheit zugeführten Luftmenge und/oder der pro Zeiteinheit zugeführten Menge an Brennstoffmedium und/oder der Menge des zugeführten Gemisches aus Luft und Brennstoffmedium aufweisen.The Firing device can at least one mass flow sensor and / or Volume flow sensor for measuring the firing device per Time unit supplied Air quantity and / or the amount of fuel medium supplied per unit time and / or the amount of supplied Have mixtures of air and fuel medium.
Weitere Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung besonderer Ausführungsbeispiele der Erfindung.Further Features and advantages of the subject invention from the following description of particular embodiments the invention.
Es zeigen:It demonstrate:
Der
Gasbrenner weist einen Luftzufuhrabschnitt
Mittels
eines Ventils
Für die Gaszufuhr
ist ein Gaszufuhrabschnitt
Durch
ein Ventil
Die
Ventile
Über eine
Leitung
Am
Brennerteil
Eine
nicht dargestellte Einrichtung zur Steuerung bzw. zur Regelung des
Luft- und/oder Gasstroms erhält
Eingangsdaten vom Temperatursensor
Die Steuerung erfolgt dabei durch Durchführung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens. Insbesondere weist die Steuereinrichtung einen Speicher zum Abspeichern von Kennlinien bzw. von Sollwerten sowie eine entsprechende Datenverarbeitungseinheit auf, die zur Durchführung des Verfahrens ein gerichtet ist.The Control takes place by carrying out the following Process. In particular, the control device has a memory for storing characteristic curves or setpoints and a corresponding one Data processing unit, which is directed to the implementation of the method is.
Anhand
der in der
In
Zu
Beginn des Verfahrens ist ein bestimmtes Mischungsverhältnis λs eingestellt.
Dieses Verhältnis könnte beispielsweise
der zuletzt am Gasbrenner eingestellte Wert sein. Im vorliegenden
Fall liegt λs oberhalb eines Werts λ1, bei
dem sich ein Temperaturmaximum T1 ergibt.
Ausgehend von λs wird bei dem Verfahren nun das Mischungsverhältnis gesenkt.
Dies geschieht beispielsweise, indem bei konstantem Luftmassenstrom
mL/t der Massenstrom an Brenngas mG/t erhöht
wird. Die Veränderung
des Gasstroms mG/t kann dabei beispielsweise
schrittweise unter Variation der Schritte des Schrittmotors eines
Gasventils durchgeführt
werden. Das Mischungsverhältnis
wird z.B. in gleichbleibenden Abständen Δλ1 schrittweise
abgesenkt. Bei jeder Absenkung um den Wert Δλ1 soll
eine Temperaturmessung durchgeführt
und ein Messpunkt erfasst werden. Bei der Messung wird ein Wert λ festgehalten und
mit dem Temperatursensor
Das Mischungsverhältnis λ wird um den Wert Δλ1 abgesenkt und die entsprechende Temperatur erfasst. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis ein Endwert λe erreicht ist.The mixing ratio λ is lowered by the value Δλ 1 and the corresponding temperature is detected. This process is repeated until a final value λ e is reached.
Wie
in
Im
Ergebnis erhält
man eine Anzahl von Wertepaaren aus gemessener Temperatur und entsprechendem λ-Wert bzw.,
die in einer Tabelle oder als Kennlinie, wie in
Im nächsten Schritt kann durch Auswahl des zum maximalen Temperaturwert T1 gehörenden Wertepaars (λ1, T1) der Wert λ1 festgelegt werden.In the next step (T λ 1, 1) can be obtained by selection of the belonging to the maximum temperature value T 1 value pair, the value λ 1 are set.
Falls die Schrittweite Δλ1 zunächst relativ groß gewählt wurde, so dass das Wertepaar (λ1; T1) nicht mit hinreichender Genauigkeit bestimmt werden konnte, kann ausgehend von λe der Messvorgang in kleinen Schritten Δλ2 und erneuter Überschreitung des bisher ermittelten Maximalwerts λ1, vorzugsweise bis zu einem Wert λ1 + Δλ1, wiederholt werden. Innerhalb des Bereichs λ1 – Δλ1 und λ1 + Δλ1 wird sich nun ein genauerer Wert für λ1 ergeben. Der Vorgang kann so oft wiederholt werden, bis eine hinreichende Genauigkeit bei der Bestimmung von λ1 erzielt wird. Auf diese Weise kann iterativ das Wertepaar (λ1; T1) ermittelt werden.If the step size Δλ 1 was initially selected to be relatively large so that the value pair (λ 1 ; T 1 ) could not be determined with sufficient accuracy, the measuring process can be started in small steps Δλ 2 starting from λ e and again exceeding the previously determined maximum value λ 1 , preferably up to a value λ 1 + Δλ 1 , be repeated. Within the range λ 1 -Δλ 1 and λ 1 + Δλ 1 , a more accurate value for λ 1 will now result. The process can be repeated until a sufficient Accuracy in the determination of λ 1 is achieved. In this way, the value pair (λ 1 , T 1 ) can be determined iteratively.
Im nächsten Schritt wird der Zielwert λZ ermittelt. λZ entspricht dem Luft-Gasverhältnis, bei dem die effektivste Verbrennung und damit der größte Wirkungsgrad für die Verbrennung erreicht werden. λZ ergibt sich dabei aus λ1 durch Multiplikation mit einem vorgegebenen Faktor, beispielswei se 1, 3.In the next step, the target value λ Z is determined. λ Z corresponds to the air-gas ratio at which the most effective combustion and thus the highest efficiency for combustion are achieved. λ Z results from λ 1 multiplied by a predetermined factor, beispielswei se 1, 3rd
Es ist bekannt, dass sich die maximale Temperatur T1 bei einem stöchiometrischen Verhältnis von 1,0 zwischen dem im Gas enthaltenen Brennstoffanteil und dem im Gas und der Luft enthaltenen Sauerstoffanteil einstellt. Die effektivste Verbrennung findet jedoch bei einem anderen Verhältnis, etwa bei λZ = 1, 3·λ1, statt.It is known that the maximum temperature T 1 is set at a stoichiometric ratio of 1.0 between the fuel fraction contained in the gas and the oxygen content contained in the gas and the air. However, the most effective combustion takes place at a different ratio, such as at λ Z = 1, 3 · λ 1 .
Im nächsten Verfahrensschritt wird das Verhältnis λZ am Gasbrenner eingestellt. Als Messgrößen werden dabei beispielsweise die im Luft- und Gaszufuhrabschnitt durch die Massenstromsensoren gemessenen Massenströme für Luft und Gas verwendet. Der weitere Betrieb der Anlage erfolgt, bis zu einer Neubestimmung von λZ, in dieser Einstellung.In the next process step, the ratio λ Z is set at the gas burner. For example, the mass flows for air and gas measured in the air and gas supply sections by the mass flow sensors are used as measured variables. Further operation of the system takes place until a new determination of λ Z , in this setting.
Bei einem Lastwechsel, das heißt, bei einer erforderlichen Änderung der Brennerleistung, wird das Verfahren in der Regel erneut durchgeführt. Das Verfahren kann auch nach dem Einschalten des Gasbrenners durchgeführt oder in periodischen Abständen wiederholt werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Gasbrenner stets in einem optimalen Bereich betrieben wird.at a load change, that is, with a required change the burner power, the process is usually carried out again. The procedure can also be done after switching on the gas burner or at periodic intervals be repeated. This will ensure that the Gas burner is always operated in an optimal range.
Um
zu verhindern, dass das Verfahren bei jedem Lastwechsel erneut durchgeführt werden
muss, kann eine zweite Kennlinie, wie in
Durch
die Verwendung der zweiten in
In
Statt
einer völligen
Neubestimmung der zweiten Kennlinie gemäß
Die Durchführung des Verfahrens führt zu einem Betriebsmodus, bei dem eine saubere Verbrennung und damit ein möglichst hoher Wirkungsgrad des Gasbrenners erreicht wird.The execution of the procedure leads to a mode of operation in which a clean combustion and thus one possible high efficiency of the gas burner is achieved.
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