DE102007053484A1 - Fuel gas air mixture regulating method for fuel gas operated burner e.g. thermal value equipment, involves comparing measured burner or flame temperature with calculated burner or flame temperature - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung eines Brenngas-Luft-Gemisches über die am Brenner, an der Brennerflamme oder in der näheren Umgebung der Brennerflamme eines Heizgerätes gemessene Temperatur.The The invention relates to a method for controlling a fuel gas-air mixture over the on Burner, at the burner flame or in the vicinity of the burner flame a heater measured temperature.
Zur Regelung eines Brenngas-Luft-Gemisches von Heizgeräten, insbesondere von Brennwertgeräten, kann die Messung der Brenner- oder Flammentemperatur genutzt werden. Grundlage einer solchen Regelung ist das Einstellen eines Brenngas-Luft-Gemisches auf eine Zieltemperatur, die z. B. am Brenner gemessen wird. Dabei ist zu beachten, dass größere Abweichungen in einer Temperaturdifferenz (zwischen einer Soll- und Ist-Temperatur) vermieden werden sollen, da ansonsten durch den Anstieg der entstehenden CO-Emissionen die Verbrennungsqualität leidet.to Control of a fuel gas-air mixture of heaters, in particular from condensing appliances, can the measurement of the burner or flame temperature can be used. Basis of such a scheme is the setting of a fuel gas-air mixture to a Target temperature, the z. B. is measured at the burner. It is too Note that larger deviations in a temperature difference (between a set and actual temperature) be avoided, otherwise due to the increase in the resulting CO emissions the combustion quality suffers.
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung eines Brenngas-Luft-Gemisches über die Brenner- oder Flammentemperatur zur Verfügung zu stellen, bei dem zur Vermeidung von Schadstoffemissionen die Erwärmung bzw. die Abkühlung der Brennerkomponenten insbesondere während der Startphase und der Modulationsphase im dynamischen Zustand berücksichtigt wird.Of the Invention is based on the object, a method of control a fuel gas-air mixture over the Burner or flame temperature to provide, in which Avoidance of pollutant emissions, the heating or cooling of the Burner components, especially during the starting phase and the Modulation phase is considered in the dynamic state.
Erfindungsgemäß wird dies gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 mit einem Verfahren zur Regelung eines Brenngas-Luft-Gemischs eines brenngasbetriebenen Brenners vorzugsweise eines Heizgerätes mit Hilfe eines Sensors zur Erfassung der Brenner- oder Flammentemperatur T und einer Regelung mit folgenden Verfahrensschritten realisiert:
- – mit dem Sensor wird eine Ausgangstemperatur gemessen,
- – bei Vorgabe einer Brennerbelastung werden der notwendige Brenngasvolumen- oder -massenstrom, unter Berücksichtigung der Verbrennungsluftzahl, des Verbrennungsluftvolumen- oder -massenstroms sowie aus einem Kennfeld oder einer Funktion die belastungsabhängige Brenner- oder Flammensolltemperatur bestimmt,
- – aus der Ausgangstemperatur und der Brenner- oder Flammensolltemperatur wird ein zeitlicher Verlauf der Brenner- oder Flammentemperatur errechnet,
- – gemäß des ermittelten Brenngasvolumen- oder -massenstroms und Verbrennungsluftvolumen- oder -massenstroms werden der Brenngas- und Verbrennungsluftstrom eingestellt,
- – die Brenner- oder Flammentemperatur wird gemessen und mit dem errechneten Verlauf der Brenner- oder Flammentemperatur verglichen,
- – ist die gemessene Brenner- oder Flammentemperatur zu einem bestimmten Zeitpunkt im dynamischen Verlauf ungleich der errechnete Brenner- oder Flammentemperatur zu diesem Zeitpunkt, so wird der Brenngasstrom oder die Luftmenge angepasst.
- With the sensor, a starting temperature is measured,
- When a burner load is specified, the required fuel gas volume or mass flow, taking into account the combustion air number, the combustion air volume or mass flow as well as from a characteristic field or a function, determines the load-dependent burner or flame target temperature,
- - a chronological progression of the burner or flame temperature is calculated from the starting temperature and the burner or flame set temperature,
- In accordance with the determined fuel gas volume or mass flow and combustion air volume or mass flow, the fuel gas and combustion air flow are adjusted,
- - The burner or flame temperature is measured and compared with the calculated course of the burner or flame temperature,
- - If the measured burner or flame temperature at a certain point in the dynamic course is not equal to the calculated burner or flame temperature at this time, the fuel gas flow or the air quantity is adjusted.
Hierdurch wird das Einregeln wesentlich beschleunigt.hereby the adjustment is significantly accelerated.
Bei kleineren Abweichungen gilt: Ist die gemessene Brenner- oder Flammentemperatur zu einem bestimmten Zeitpunkt im dynamischen Verlauf kleiner als die errechnete Brenner- oder Flammentemperatur zu diesem Zeitpunkt, so wird der Brenngasstrom erhöht oder die Luftmenge reduziert. Ist die gemessene Brenner- oder Flammentemperatur zu einem bestimmten Zeitpunkt im dynamischen Verlauf größer als die errechnete Brenner- oder Flammentemperatur zu diesem Zeitpunkt, so wird der Brenngasstrom reduziert oder die Luftmenge erhöht. Bei größeren Abweichungen kann es durch die Veränderung des Gemischs zu einer Verschiebung der Flammenposition kommen, so dass oben genannte Maßnahmen nicht zwingend zur Regelung auf den Sollwert beitragen. In der Mehrzahl der Fälle ist jedoch aufgrund der stetigen Regelung und der deshalb relativ kleinen zu erwartenden Abweichungen davon auszugehen, dass bei einer zu kalten Flamme eine Anfettung zu einer Temperaturerhöhung führt und eine Abmagerung zu einem Temperaturabfall.For smaller deviations applies: If the measured burner or flame temperature at a certain time in the dynamic course smaller than the calculated burner or flame temperature at this time, the fuel gas flow is increased or the amount of air reduced. If the measured burner or flame temperature at a certain time in the dynamic course greater than the calculated burner or flame temperature at this time, the fuel gas flow is reduced or the air increased amount. In the case of larger deviations, changing the mixture may result in a shift of the flame position, so that the measures mentioned above do not necessarily contribute to the regulation to the setpoint. In the majority of cases, however, due to the continuous control and the therefore relatively small expected deviations, it can be assumed that enrichment with too cold a flame leads to an increase in temperature and a decrease to a decrease in temperature.
Für die Regelung des Brenngas-Luft-Gemischs wird ein PI-Regler bevorzugt. Mit einem PI-Regler wird ein Stellwert aus einer Regelabweichung (Differenz zwischen Soll- und Ist-Temperatur) bestimmt. Für einen PI-Regler gilt normalerweise, dass der P-Reglerteil eine auftretende Regeldifferenz schnell auszugleichen versucht, wobei die I-Reglerkomponente anschließend die restliche Regeldifferenz beseitigt. Somit arbeitet ein PI-Regler bei entsprechender Einstellung schnell und präzise.For the scheme of the fuel gas-air mixture, a PI controller is preferred. With a PI controller is turned on Control value from a control deviation (difference between setpoint and Actual temperature) certainly. For A PI controller usually means that the P controller part has an occurring Rule difference quickly attempts to balance, with the I-regulator component subsequently eliminated the remaining control difference. Thus, a PI controller is working with appropriate setting fast and precise.
Die Wahl eines I-Reglers bzw. P-Reglers könnte hingegen nachteilig sein. Abhängig vom System, kann die Regelung bei einem sehr groß gewählten Integralen Anteil (I-Anteil) zwar sehr schnell regeln, allerdings ist ein großer Sprung im Temperaturverlauf bzw. ein starker CO-Ausstoß zu verzeichnen. Bei der Wahl eines sehr kleinen I-Anteils ist der Sprung sehr klein, die Regelungszeit jedoch ist sehr lang.The Choosing an I-controller or P-controller, on the other hand, could be disadvantageous. Dependent from the system, the regulation can be applied to a very large integral share (I share) Although regulate very fast, but is a big jump in the temperature or a strong CO emissions too recorded. Choosing a very small I share is the jump very small, but the regulation time is very long.
Für ein zuverlässiges Messergebnis muss die Trägheit eines Temperaturmesssystems berücksichtigt werden. Diese kann sowohl auf den verwendeten Messfühlern, als auch auf das Systemverhalten selbst, zurückgeführt werden.For a reliable measurement result must be inertia a temperature measuring system are taken into account. This can be due to the sensors used as well as to the system behavior itself, be traced back.
Die Erfindung wird nun anhand der Figuren detailliert erläutert. Hierbei zeigenThe The invention will now be explained in detail with reference to FIGS. in this connection demonstrate
Wie
der
Kurve
Dabei
folgt die Brenner- oder Flammentemperatur der Kurve
Die bei Modulationssprüngen während der Modulation stattfindende Aufheiz- bzw. Abkühlvorgänge können durch folgende Funktion beschrieben werden: The heating or cooling processes taking place during modulation jumps during the modulation can be described by the following function:
In der Gleichung 1 bedeuten
- T0
- – die Ausgangsbrenner- oder -flammentemperatur,
- T2
- – die Brenner- oder Flammensolltemperatur,
- T1(t)
- – der zeitliche Verlauf der Brenner- oder Flammensolltemperatur,
- t
- – die Zeit und
- τ
- – ein Regelungsparameter, der vorgegeben wird und Einfluss auf den Gradienten hat.
- T 0
- The output burner or flame temperature,
- T 2
- - the burner or flame set temperature,
- T 1 (t)
- - the time course of the burner or flame set temperature,
- t
- - the time and
- τ
- - A control parameter that is specified and has an influence on the gradient.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht
die Abwandlung eines stationären
Soll-Temperaturwertes
T2 der Regelung in einen Soll-Wert T1(t) in Abhängigkeit der Zeit, wobei der
zeitliche Verlauf der Brenner- oder Flammensolltemperatur T1 einer e-Funktion (wie Kurve
Indikator
für ein
gut funktionierendes Regelungssystem sind neben den CO2 Emissionen,
die aus dem Luftüberschuss
resultieren, besonders unter Sicherheitsaspekten, die CO-Emissionen.
Die
Kurve
Der
CO-Ausstoß nach
der erfindungsgemäßen Regelung,
dargestellt als Kurve
Während des Startvorgangs selbst kommt es in der Regel zu einer unvollständigen Verbrennung, insbesondere aufgrund einer systembedingten Gemischanfettung. Dieser Effekt hat einen für den Gerätestart charakteristischen, hohen CO-Ausstoß zur Folge. Dieser CO-Anstieg wird als systembedingt bei der erfindungsgemäßen Regelung vorausgesetzt und ist von den dargestellten CO-Verläufen zu differenzieren.During the Starting process itself, it usually comes to an incomplete combustion, in particular due to systemic mixture enrichment. This Effect has a for the device start characteristic, high CO emissions to Episode. This increase in CO is considered systemic in the control according to the invention provided and is from the CO courses shown to differentiate.
Ein
anderes Ausführungsbeispiel
sieht eine Annäherung
der Soll-Temperatur T1 dem Aufheizverhalten des
Systems (Kurve
Zunächst wird das Verfahren für eine Regelung der Modulation auf einer höheren Brennerleistung beschrieben. Hier ist von einem ausgeschalteten Brenner und von einem Heizgerät, das sich in einem Standby-Zustand befindet, auszugehen. Mit einem Temperatursensor, vorzugsweise mit einem PTC-Sensor, wird eine Ausgangstemperatur T0 am Brenner, z. B. T0 = 25°C gemessen.First, the method for controlling the modulation on a higher burner power will be described. Here is an off burner and a heater, which is in a standby state to go out. With a temperature sensor, preferably with a PTC sensor, an output temperature T 0 at the burner, z. B. T 0 = 25 ° C measured.
Bei
einer Wärmeanforderung,
z.B. Q . = 20 kW, wird am Gebläse
ein entsprechender Luftmassenstrom (z.B. für Lambda = 1,3 und Q . = 20 kW) über einen
Massenstromsensor eingestellt. Aus einer hinterlegten Gasarmatur-Kennlinie,
wie in
Der
Zeitpunkt eines Modulationssprungs bzw. einer Wärmebelastungsänderung
wird fest gehalten, indem die Zeit t auf den Wert 0 gesetzt wird.
Zu jedem nachfolgenden Zeitpunkt t1 bis
tx, wird der zeitliche Verlauf der Brenner-
oder Flammentemperatur T1 nach der Gleichung
1 bestimmt (
Die Regelung greift nur dann ein, wenn eine Abweichung der gemessenen Brenner- oder Flammentemperatur (Ist-Temperatur) von der errechneten Brenner- oder Flammentemperatur T1(t) (Soll-Temperatur) auftritt. Diese Abweichung zwischen der Ist- und Soll-Temperatur wird über den Schrittmotor der Gasarmatur geregelt, so dass wenn die gemessene Brenner- oder Flammentemperatur größer als die errechneten Brenner- oder Flammentemperatur T1(t) ist, der Brenngasstrom reduziert oder die Luftmenge erhöht wird oder wenn die gemessene Brenner- oder Flammentemperatur größer ist als die errechneten Brenner- oder Flammentemperatur T1(t), der Brenngasstrom reduziert oder die Luftmenge erhöht wird.The control only intervenes when a deviation of the measured burner or flame temperature (actual temperature) from the calculated burner or flame temperature T 1 (t) (setpoint temperature) occurs. This deviation between the actual and desired temperature is controlled by the stepper motor of the gas valve, so that when the measured burner or flame temperature is greater than the calculated burner or flame temperature T 1 (t), the fuel gas flow is reduced or the amount of air is increased or if the measured burner or flame temperature is greater than the calculated burner or flame temperature T 1 (t), the fuel gas flow is reduced or the amount of air is increased.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird beendet, sobald die gemessene Brenner- oder Flammentemperatur der Brenner- oder Flammensolltemperatur T2 entspricht.The inventive method is terminated as soon as the measured burner or flame temperature of the burner or flame setpoint T 2 corresponds.
Eine
Regelung der Modulation auf einer niedrigen Belastung erfolgt ähnlich der
oben beschriebenen Regelung und ist den
Die Temperatur steigt mit reduzierter Belastung und der Anstieg folgt der dargestellten Kurve. Aus der hinterlegten Temperatur-Kennlinie wird die für Q . = 10 kW entsprechende Brenner- oder Flammensoll-Temperatur T2, z.B. T2 = 550°C ermittelt. Der Zeitpunkt des Modulationssprungs wird fest gehalten, indem die Zeit t auf den Wert 0 gesetzt wird. Zu jedem Zeitpunkt t1 bis tx der jetzt laufenden Zeit, wird der zeitliche Verlauf der Brenner- oder Flammentemperatur T1 nach der Gleichung 1 bestimmt und mit der aktuellen, gemessenen Brenner- oder Flammentemperatur verglichen. Abweichungen zwischen der gemessenen und errechneten Temperatur werden ebenfalls über eine Verstellung des Schrittmotors der Gasarmatur ausgeglichen.The temperature increases with reduced load and the rise follows the curve shown. From the stored temperature characteristic is the for Q. = 10 kW corresponding burner or flame set temperature T 2 , eg T 2 = 550 ° C determined. The timing of the modulation jump is held fixed by setting the time t to the value 0. At each time t 1 to t x of the current time, the time profile of the burner or flame temperature T 1 is determined according to equation 1 and compared with the current, measured burner or flame temperature. Deviations between the measured and calculated temperature are also compensated by an adjustment of the stepper motor of the gas valve.
Mit dem erfindungsgemäßen Regelungsverfahren sollen die bei der Verbrennung, insbesondere beim Start oder bei Modulationssprüngen während der Modulation, entstehenden Schadstoffemissionen verhindert werden. Dabei wird nicht direkt auf einen vorgegebenen End-Soll-Temperaturwert geregelt, sondern indem das natürliche Aufheizverhalten bzw. Abkühlverhalten des Systems in die Regelung integriert wird. Somit werden größere Sprünge in der Temperaturdifferenz zwischen der Soll- und Ist-Temperatur vermieden und eine gute Verbrennungsqualität erreicht.With the control method according to the invention should during combustion, especially at the start or at modulation jumps while the modulation, resulting pollutant emissions are prevented. It is not directly on a predetermined end-target temperature value regulated, but by the natural Heating behavior or cooling behavior of the system is integrated into the scheme. Thus, larger jumps in the Temperature difference between the setpoint and actual temperature avoided and a good combustion quality reached.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, eine Regelung ausgerichtet auf die Messung der Brenner- oder Flammentemperatur für Modulationssprünge anzupassen.With Help of the method according to the invention Is it possible, a regulation aimed at measuring the burner or flame temperature to adapt for modulation jumps.
Ein unsauberes Systemverhalten, z. B. beim Aufheizen des Systems nach dem Brennerstart, wird vermieden, in dem die Regelung nach dem Brennerstart immer im Betrieb ist und die Verbrennungsqualität permanent geprüft und geregelt wird.One unclean system behavior, eg. B. when heating the system after the burner start, is avoided, in which the control after the burner start always in operation and the quality of combustion is permanently checked and regulated becomes.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007053484A DE102007053484A1 (en) | 2006-11-15 | 2007-11-09 | Fuel gas air mixture regulating method for fuel gas operated burner e.g. thermal value equipment, involves comparing measured burner or flame temperature with calculated burner or flame temperature |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102006054106.5 | 2006-11-15 | ||
DE102006054106 | 2006-11-15 | ||
AT452/07 | 2007-03-22 | ||
AT0045207A AT505064B8 (en) | 2007-03-22 | 2007-03-22 | CONTROL OF THE COMBUSTION GAS-AIR MIXTURE ABOUT THE BURNER OR FLAME TEMPERATURE OF A HEATER |
DE102007053484A DE102007053484A1 (en) | 2006-11-15 | 2007-11-09 | Fuel gas air mixture regulating method for fuel gas operated burner e.g. thermal value equipment, involves comparing measured burner or flame temperature with calculated burner or flame temperature |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102007053484A1 true DE102007053484A1 (en) | 2008-06-12 |
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ID=39363346
Family Applications (1)
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DE102007053484A Withdrawn DE102007053484A1 (en) | 2006-11-15 | 2007-11-09 | Fuel gas air mixture regulating method for fuel gas operated burner e.g. thermal value equipment, involves comparing measured burner or flame temperature with calculated burner or flame temperature |
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DE (1) | DE102007053484A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102020205449A1 (en) | 2020-04-29 | 2021-11-04 | Viessmann Werke Gmbh & Co Kg | Device and method for controlling combustion for a fuel gas with a proportionate amount of additional gas |
-
2007
- 2007-11-09 DE DE102007053484A patent/DE102007053484A1/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102020205449A1 (en) | 2020-04-29 | 2021-11-04 | Viessmann Werke Gmbh & Co Kg | Device and method for controlling combustion for a fuel gas with a proportionate amount of additional gas |
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Legal Events
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R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |
Effective date: 20141111 |