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

The method involves calculating a run of burner or flame temperature from an output temperature of a burner or a flame temperature. Fuel gas and combustion air stream are adjusted according to determined fuel gas volume or mass flow and combustion air volume or mass flow. Another burner or flame temperature is measured and is compared with the calculated burner or flame temperature, where the measured temperature at a preset point of time is larger or smaller than the calculated temperature at the point of time at a dynamic process, so that fuel gas flow or air mass is reduced or increased.

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 WO 2006/000366 A1 offenbart ein Verfahren zur Regelung eines Brenngas-Luft-Gemischs eines Brenners, bei dem die Flammentemperatur erfasst und in Abhängigkeit der gewünschten Brennerbelastung und Luftzahl auf eine Solltemperatur im stationären Zustand geregelt wird. Hierzu werden Kennlinien verwendet, welche der Brennerbelastung eine bestimmte Solltemperatur zuordnen. In Abhängigkeit des Luftmassenstroms wird eine Solltemperatur, auf die geregelt wird, ermittelt. Wird beispielsweise die Belastung erhöht, so wird einerseits die aktuelle Temperatur gemessen und die Solltemperatur bestimmt. Ist die Solltemperatur größer als die Ausgangstemperatur, so wird die Brennstoffmenge so lange angefettet, bis die Abweichung des Ist-Wertes vom Sollwert nicht mehr besteht. Da bei einem Lastwechsel aufgrund der Wärmekapazität des Brennersystems eine gewisse Trägheit zu erwarten ist, verändert sich die gemessene Temperatur auch dann im dynamischen Zustand, wenn die Brennstoffmenge nicht verändert wird. Während also beim Lastwechsel die Temperatur im dynamischen Zustand von einer Ausgangstemperatur auf eine höhere Solltemperatur kontinuierlich steigt, lehrt die WO 2006/000366 A1 , zusätzlich die Brennstoffmenge anzufetten. Hierdurch wird das Brenngas-Luft-Gemisch zunächst überfettet; die Temperatur steigt über die Solltemperatur, weshalb die Brenngasmenge abgemagert wird, wodurch es zu einem Unterschreiten der Solltemperatur kommt. Letztendlich schwingt sich die Temperatur auf die Solltemperatur ein.The WO 2006/000366 A1 discloses a method for controlling a fuel gas-air mixture of a burner, in which the flame temperature is detected and regulated in dependence on the desired burner load and air ratio to a target temperature in the steady state. For this purpose, characteristic curves are used which assign the burner load to a specific setpoint temperature. Depending on the air mass flow, a target temperature to be controlled is determined. If, for example, the load is increased, on the one hand the current temperature is measured and the setpoint temperature is determined. If the setpoint temperature is greater than the outlet temperature, the fuel quantity is enriched until the deviation of the actual value from the setpoint value no longer exists. Since a certain inertia is to be expected during a load change due to the heat capacity of the burner system, the measured temperature changes even in the dynamic state, if the fuel quantity is not changed. So while the load in the dynamic state of a temperature rises continuously from an initial temperature to a higher setpoint temperature, the teaches WO 2006/000366 A1 to additionally grease the fuel quantity. As a result, the fuel gas-air mixture is first over-enriched; the temperature rises above the setpoint temperature, which is why the amount of fuel gas is emaciated, whereby it falls below the setpoint temperature. Ultimately, the temperature swings to the setpoint temperature.

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.
According to the invention this is realized according to the features of claim 1 with a method for controlling a fuel gas-air mixture of a fuel gas burner preferably a heater with the aid of a sensor for detecting the burner or flame temperature T and a control with the following method steps:
  • 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

1 einen Verlauf der Brennertemperatur T in Abhängigkeit der Belastung Q . nach dem Stand der Technik, 1 a profile of the burner temperature T as a function of the load Q. According to the state of the art,

2 einen Verlauf der Brennertemperatur T in Abhängigkeit der Zeit t während eines Modulationssprungs von 20 kW auf 10 kW, 2 a curve of the burner temperature T as a function of the time t during a modulation jump from 20 kW to 10 kW,

3 einen Verlauf der CO-Emissionswerte in Abhängigkeit der Zeit t während eines Modulationssprungs von 20 kW auf 10 kW, 3 a course of the CO emission values as a function of the time t during a modulation jump from 20 kW to 10 kW,

4 einen Verlauf der Brennertemperatur T in Abhängigkeit der Zeit t während eines Aufheizvorgangs über lineare Kennlinien, 4 a profile of the burner temperature T as a function of time t during a heating process via linear characteristics,

5 bis 7 eine Regelung der Modulation auf einer höheren Leistung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und 5 to 7 a modulation of the modulation at a higher power according to the inventive method and

8 bis 10 eine Regelung der Modulation auf einer niedrigen Leistung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. 8th to 10 a regulation of the modulation at a low power according to the inventive method.

Wie der 1 zu entnehmen ist, ist die Brenneroberflächentemperatur T bei einer höheren Leistung niedrig und bei einer niedrigen Belastung hoch, da die Flamme mit zunehmender Belastung Q . von der Brenneroberfläche abhebt.Again 1 can be seen, the burner surface temperature T is low at a higher power and high at a low load, since the flame with increasing load Q. lifts off from the burner surface.

2 zeigt das Systemverhalten während eines Belastungswechsels (Modulationssprungs) des Heizgerätes von 20 kW auf 10 kW. Das Diagramm verdeutlicht, dass im Betrieb der Unterschied zwischen einer Brenner- oder Flammensolltemperatur T2, auf welche geregelt werden soll, und einer Ausgangstemperatur T0 verhältnismäßig groß sein kann. Ähnlich verhält sich das System beim Startvorgang, denn das Heizgerät (bzw. die Brennertemperatur) gelangt hier vom kalten Zustand in einen modulationsabhängigen heißen Zustand. 2 shows the system behavior during a load change (modulation jump) of the heater from 20 kW to 10 kW. The diagram illustrates that during operation, the difference between a burner or flame target temperature T 2 , to which it is to be controlled, and an output temperature T 0 can be relatively large. Similarly, the system behaves during startup, because the heater (or the burner temperature) passes from the cold state in a modulation-dependent hot state.

Kurve 3 in 2 stellt das Verhalten eines Heizgerätes bei Modulationssprung von 20 kW auf 10 kW unter der Bedingung, dass die Luftzahl Lambda konstant gehalten wird, dar.Curve 3 in 2 represents the behavior of a heater at modulation jump from 20 kW to 10 kW under the condition that the air ratio lambda is kept constant.

Dabei folgt die Brenner- oder Flammentemperatur der Kurve 3 in Abhängigkeit der Zeit t, die mittels einer Exponential-Funktion wiedergegeben werden kann, bis zu einem stationären Endwert.The burner or flame temperature follows the curve 3 as a function of the time t, which can be reproduced by means of an exponential function, up to a stationary final value.

Die bei Modulationssprüngen während der Modulation stattfindende Aufheiz- bzw. Abkühlvorgänge können durch folgende Funktion beschrieben werden:

Figure 00050001
The heating or cooling processes taking place during modulation jumps during the modulation can be described by the following function:
Figure 00050001

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.
In the equation 1 mean
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 3, 2) folgt und abhängig von der Ausgangs- und Brenner- oder Flammensolltemperatur der Modulation bzw. des Belastungswechsels ist.The inventive method allows the modification of a stationary target temperature value T 2 of the control in a desired value T 1 (t) as a function of time, wherein the time course of the burner or flame target temperature T 1 of an e-function (as curve 3 . 2 ) and depending on the output and burner or flame set temperature of the modulation or the load change is.

Indikator für ein gut funktionierendes Regelungssystem sind neben den CO2 Emissionen, die aus dem Luftüberschuss resultieren, besonders unter Sicherheitsaspekten, die CO-Emissionen. 3 zeigt Werte der CO-Emissionen des Systems bei einem exemplarischen Modulationssprungs von 20 kW auf 10 kW.Indicators of a well-functioning control system are, in addition to the CO 2 emissions that result from the excess air, especially under safety aspects, the CO emissions. 3 shows values of the CO emissions of the system at an exemplary modulation jump from 20 kW to 10 kW.

Die Kurve 1 zeigt einen CO-Verlauf für den Fall, dass eine Regelung die Gasmenge derart dosieren würde, dass sofort nach dem Brennerstart auf den Temperaturzielwert geregelt werden würde. In diesem Fall würde aufgrund der großen Temperaturdifferenz die Gasarmatur so stark geöffnet, dass die Verbrennung nicht mehr standardmäßig bzw. normkonform „sauber" wäre. Man erkennt am Anfang einen deutlich überhöhten CO-Ausstoß, der mit zunehmender Zeit sinkt. Kurve 2 zeigt einen CO-Verlauf, der sich unter Berücksichtigung des erfindungsgemäßen Vorgehens bei dem gleichen Modulationssprung (von 20 kW auf 10 kW) einstellt.The curve 1 shows a CO course in the event that a control would dose the amount of gas so that would be controlled immediately after the burner start to the temperature target value. In this case, due to the large temperature difference, the gas valve would be opened so much that the combustion would no longer be standard or "clean." At the beginning, a markedly high CO emission is observed, which decreases with increasing time 2 shows a CO course, which takes into account the inventive approach at the same modulation jump (from 20 kW to 10 kW) sets.

Der CO-Ausstoß nach der erfindungsgemäßen Regelung, dargestellt als Kurve 2 in 3, zeigt dass die CO-Emissionen permanent auf einem niedrigen Niveau gehalten werden können. Somit werden die bei der Verbrennung, insbesondere während der Aufheizphase bei Start oder bei Modulationssprüngen entstehenden überhöhten Schadstoffemissionen verhindert, die sich einstellen würden, wenn ohne das erfindungsgemäße Vorgehen direkt auf die Zieltemperatur geregelt würde.The CO emissions according to the invention control, shown as a curve 2 in 3 , shows that CO emissions can be permanently kept at a low level. Thus, the excessive pollutant emissions which occur during combustion, in particular during the heating phase at startup or during modulation jumps, which would occur if the procedure according to the invention were regulated directly to the target temperature, are prevented.

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 6, 4) über lineare Teilabschnitte innerhalb einer Kennlinie vor, z. B. über einen Ansatz mit zwei (Kurve 5, 4) oder mit mehreren Abschnitten (Kurve 4, 4) derartig, dass stets eine ausreichende Verbrennungsqualität gewährleistet ist.Another embodiment provides an approximation of the setpoint temperature T 1 the heating behavior of the system (curve 6 . 4 ) via linear sections within a characteristic before, z. B. via an approach with two (curve 5 . 4 ) or with several sections (curve 4 . 4 ) such that always a sufficient quality of combustion is guaranteed.

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 5 dargestellt, wird die der Wärmeanforderung von 20 kW entsprechende Schrittzahl (z.B. 280) bestimmt und eingestellt. Aus einer hinterlegten Temperatur-Kennlinie wird die der Wärmeanforderung von 20 kW entsprechende belastungsabhängige Brenner- oder Flammensolltemperatur T2 ermittelt, z.B. T2 = 350°C (s. 6).For a heat request, eg Q. = 20 kW, a corresponding air mass flow (eg for lambda = 1.3 and Q = 20 kW) is set on the blower via a mass flow sensor. From a stored gas valve characteristic, as in 5 shown, the heat demand of 20 kW corresponding step number (eg 280) is determined and set. From a stored temperature characteristic, the heat-demand of 20 kW corresponding load-dependent burner or flame target temperature T 2 is determined, eg T 2 = 350 ° C (s. 6 ).

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 (7). Die Brenner- oder Flammentemperatur wird gemessen und mit der errechneten Brenner- oder Flammentemperatur T1(t) verglichen.The moment of a modulation jump or a heat load change is kept fixed by setting the time t to the value 0. At each subsequent time t 1 to t x , the time profile of the burner or flame temperature T 1 is determined according to Equation 1 ( 7 ). The burner or flame temperature is measured and compared with the calculated burner or flame temperature T 1 (t).

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 8 bis 10 zu entnehmen. Dabei wird von der bereits oben erwähnten aktuellen Belastung, z.B. Q . = 20 kW und von der am Brenner gemessenen Ausgangstemperatur T0, z.B. T0 = 350°C ausgegangen. Nach der Modulationsänderung von Q . = 20 kW auf Q . = 10 kW regelt das Gebläse die entsprechende Luftmenge und die Gasarmatur wird abhängig von dem gemessenen Luftmassenstrom auf die zu erwartende Schrittzahl (in diesem Fall 150 Steps) eingestellt. Die notwendige Schrittzahl wird aus der hinterlegten Gasarmaturen-Kennlinie ermittelt.A modulation of the modulation on a low load is similar to the scheme described above and is the 8th to 10 refer to. It is from the current load already mentioned above, eg Q. = 20 kW and from the measured at the burner output temperature T 0 , eg T 0 = 350 ° C assumed. After the modulation change of Q. = 20 kW on Q = 10 kW, the fan controls the corresponding air volume and the gas valve is set to the expected number of steps (in this case 150 steps) depending on the measured air mass flow. The necessary number of steps is determined from the stored gas valve characteristic.

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)

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: – mit dem Sensors wird eine Ausgangstemperatur T0 gemessen, – bei Vorgabe einer Brennerbelastung (Q .) werden der notwendige Brenngasvolumen- (V .B) oder -massenstrom (m .B), unter Berücksichtigung der Verbrennungsluftzahl (λ) der Verbrennungsluftvolumen- (V .L) oder -massenstrom (m .L) sowie aus einem Kennfeld oder einer Funktion die belastungsabhängige Brenner- oder Flammensolltemperatur T2 = f(Q .) bestimmt, – aus der Ausgangstemperatur T0 und der Brenner- oder Flammensolltemperatur T2 wird eine zeitlicher Verlauf der Brenner- oder Flammentemperatur T1(t) = f(T0, T2, t) errechnet, – gemäß des ermittelten Brenngasvolumen- (V .B) oder -massenstroms (m .B) und Verbrennungsluftvolumen- (V .L) oder -massenstroms (m .L) werden der Brenngas- und Verbrennungsluftstrom eingestellt, – die Brenner- oder Flammentemperatur wird gemessen und mit der errechneten Brenner- oder Flammentemperatur T1(t) verglichen, – ist die gemessene Brenner- oder Flammentemperatur zu einem bestimmten Zeitpunkt t im dynamischen Verlauf größer oder kleiner als die errechnete Brenner- oder Flammentemperatur T1(t) zu diesem Zeitpunkt t, so wird der Brenngasstrom oder die Luftmenge reduziert oder erhöht.Method for controlling a fuel gas-air mixture of a combustion gas-operated burner preferably a heater with the aid of a sensor for detecting the burner or flame temperature (T) and a control with the following steps: - With the sensor, an output temperature T 0 is measured, - at default a burner load (Q.) are the necessary Brenngasvolumen- (V. B) or -massenstrom (m. B), in consideration of the combustion air ratio (λ) of the Verbrennungsluftvolumen- (V. L) or -massenstrom (m. L) as well as from a characteristic map or a function, the load-dependent burner or flame target temperature T 2 = f (Q.) Determined from the output temperature T 0 and the burner or flame target temperature T 2 is a time course of the burner or flame temperature T 1 (t) = f (T 0 , T 2 , t) calculated according to the determined fuel gas volume (V B ) or mass flow (m B ) and combustion air volume (V L ) or mass nstroms (. m L) of the combustion gas and combustion air flow are adjusted, - the burner or flame temperature is measured and compared with the calculated burner or flame temperature T 1 (t) are compared - is the measured burner or flame temperature at a certain time t in the dynamic course greater or smaller than the calculated burner or flame temperature T 1 (t) at this time t, the fuel gas flow or the amount of air is reduced or increased. Verfahren zur Regelung eines Brenngas-Luft-Gemischs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenngasstrom reduziert oder die Luftmenge erhöht wird, wenn die gemessene Brenner- oder Flammentemperatur zu einem bestimmten Zeitpunkt t im dynamischen Verlauf größer als die errechnete Brenner- oder Flammentemperatur T1(t) zu diesem Zeitpunkt t ist, beziehungsweise der Brenngasstrom erhöht oder die Luftmenge reduziert wird, wenn die gemessene Brenner- oder Flammentemperatur zu einem bestimmten Zeitpunkt t im dynamischen Verlauf kleiner als die errechnete Brenner- oder Flammentemperatur T1(t) zu diesem Zeitpunkt t ist.Method for controlling a fuel gas-air mixture according to claim 1, characterized in that the fuel gas stream is reduced or the amount of air is increased when the measured burner or flame temperature at a certain time t in the dynamic curve greater than the calculated burner or flame temperature T. 1 (t) at this time t is, or the fuel gas flow is increased or the amount of air is reduced if the measured burner or flame temperature at a certain time t in the dynamic curve smaller than the calculated burner or flame temperature T 1 (t) to this Time t is. Verfahren zur Regelung eines Brenngas-Luft-Gemischs nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des zeitlichen Verlaufs der Brenner- oder Flammentemperatur gemäß einer Formel
Figure 00100001
erfolgt, wobei τ ein Regelungsparameter ist.
Method for controlling a fuel gas-air mixture according to claim 1 or 2, characterized in that the determination of the time profile of the burner or flame temperature according to a formula
Figure 00100001
where τ is a control parameter.
Verfahren zur Regelung eines Brenngas-Luft-Gemischs nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren beendet wird, wenn die gemessene Brenner- oder Flammentemperatur der Brenner- oder Flammensolltemperatur T2 entspricht.Method for controlling a fuel gas-air mixture according to one of claims 1 to 3, characterized in that the method is terminated when the measured burner or flame temperature of the burner or flame set temperature T 2 corresponds. Verfahren zur Regelung eines Brenngas-Luft-Gemischs nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des Brenngas-Luft-Gemischs nach Erreichen der Flammensolltemperatur T2 gemäß einer konventionellen PI-Regelung erfolgt.Method for controlling a fuel gas-air mixture according to claim 4, characterized in that the regulation of the fuel gas-air mixture after reaching the desired flame temperature T 2 is carried out according to a conventional PI control.
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