DE102007060073B3

DE102007060073B3 - Verfahren zum Starten eines Gasbrenners

Info

Publication number: DE102007060073B3
Application number: DE102007060073A
Authority: DE
Inventors: Rainer Höbel; Christian Buchczyk
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-12-13
Filing date: 2007-12-13
Publication date: 2009-08-20
Anticipated expiration: 2027-12-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten eines Gasbrenners für ein Heizgerät mit einem modulierbaren Gebläse, einer Gas-/Luft-Verbundregelung, einer Zündeinrichtung und einer Überwachung der Funktion mit einer Ionisationselektrode als Messelektrode im Flammenbereich, welche in Abhängigkeit von der Verbrennung eine von der Verbrennungstemperatur bzw. der Luftzahl abgeleitete elektrische Größe an eine Regelschaltung legt. Dabei wird am Ende einer Stabilisierungszeit nach dem Brennerstart ein Modulieren auf einen vorgebbaren unteren Modulationsgrad angestrebt, von dem aus im Anschluss die Leistung auf einen vorgebbaren Belastungspunkt hochgefahren wird. Mit der Erfindung soll die Robustheit eines Gasbrenners für ein Heizgerät, insbesondere in der Startphase, optimiert werden. Erfindungsgemäß wird das Modulationsverfahren des Gasbrenners über die Auswertung des Flammensignals angepasst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten eines Gasbrenners für ein Heizgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Gattungsgemäße Gasbrenner besitzen einen Zündbrenner, welcher wiederum selbst mit Zündfunken zwischen zwei Elektroden gezündet wird, zum Starten des Hauptbrenners. Weiterhin ist eine Messelektrode vorhanden, insbesondere eine Ionisationselektrode zur Erfassung bzw. Bildung von Flammensignalen. Dabei entsteht ein Ionisationssignal durch die Gleichrichterwirkung der Flamme an der Ionisationselektrode. Zusätzlich wird ein gedämpftes bzw. gefiltertes Signal mit einer wesentlich größeren Zeitkonstante mit einem Flammenverstärker erzeugt. Das Gas-Luft-Verhältnis des Brenners kann nach den Messwerten auf einen entsprechenden Luftzahl-Wert Lambda eingestellt werden. Die Ionisationselektrode gibt dabei eine von der Verbrennungstemperatur bzw. dem Luftzahl-Wert abgeleitete elektrische Größe an eine Regelschaltung weiter, welche diese Größe mit einem gewählten elektrischen Sollwert vergleicht und entsprechende Regelparameter als Vorgaben einstellt.
Gattungsgemäße Gasbrenner besitzen ein modulierbares Gebläse und eine Gas-/Luft-Verbundregelung für die Bereitstellung des entsprechenden Brenngemisches in allen Leistungspunkten. Üblicherweise beginnt bei einem Gasbrenner ein normaler Startvorgang über ein fest vorprogrammiertes Startprogramm mit der Inbetriebnahme des Zündbrenners, der Vorzündung. Anschließend werden beide Gas-Magnetventile an einer Gasarmatur zeitgleich geöffnet. Innerhalb einer Sicherheitszeit muss sich ein ausreichendes Flammensignal gebildet haben. Ist dies nicht der Fall, wird sofort vom Feuerungsautomaten eine Sicherheitsabschaltung eingeleitet.
Der Brennerstart erfolgt zum Beispiel bei etwa 45% der Nennleistung. Am Ende der Stabilisierungszeit wird ein Modulieren auf einen vorgebbaren unteren Modulationsgrad angestrebt. Dies entspricht beispielsweise etwa 25% der Nennleistung und ist werksseitig voreingestellt bzw. wurde bei der Inbetriebnahme eingegeben. Auch die Zeit, in der dieses Zurückmodulieren erfolgt, ist festgelegt. Von diesem niedrigen Leistungsniveau aus wird dann im Anschluss die Leistung auf einen vorgebbaren Belastungspunkt, also entsprechend der Wärmeanforderung, hochgefahren.
Probleme können beim Startvorgang mit dem sich anschließenden Zurückmodulieren zum Beispiel durch niederkalorische Gase oder nicht optimale Oberflächentemperaturen am Brenner kurz nach dem Start entstehen, zum Beispiel wenn sich die Flamme aus der optimalen Messposition an der Ionisationselektrode heraus bewegt. Es kann dabei einerseits zu verstärkter Geräuschbildung kommen und andererseits sind Flammenabrisse möglich, welche wiederum zu unerwünschten Störabschaltungen und Fehlermeldungen führen. Auch das Altern der Ionisationselektrode kann eventuell Schwierigkeiten bereiten.
Aus der DE 195 01 749 C2 ist ein Verfahren zum Steuern eines Brennvorgangs, insbesondere beim Zünden eines Gasgebläsebrenners, bekannt. Dabei wird das Gas-/Luft-Verhältnis des Gasbrenners über die Auswertung des Flammensignals während der Startphase angepasst.
Weiterhin zeigt die EP 1 717 514 A1 ein Verfahren zum Starten einer Gasbrennervorrichtung, insbesondere das Vorbereiten einer Zündung in der Startphase eines Brenners, also vor dem Zünden.
Bekannt ist aus der EP 1 248 044 A2 ein Verfahren zur adaptiven Heizungsmodulationssperrzeitsteuerung, wonach der Brenner mit einem mittleren Gasdurchsatz gezündet wird und dieser Gasdurchsatz anschließend nach erfolgter Zündung auf einen Kleinstdurchsatz für eine festlegbare Heizungsmodulationssperrzeit gehalten wird.
Aus der EP 1 207 340 B1 geht noch ein Verfahren zur Regelung eines Gasbrenners hervor, bei dem beim Brennerstart eine Kalibrierung durchgeführt wird, wenn beim Vergleich der letzten Regelparameter mit den vorhergehenden Regelparametern vorgegebene Grenzwerte für Abweichungen über- oder unterschritten werden. Dies erfolgt vorzugsweise noch im Startablauf, also vor dem geregelten, stationären Brennerbetrieb.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Robustheit eines Gasbrenners für ein Heizgerät, insbesondere in der Startphase, zu optimieren.
Erfindungsgemäß wurde dies mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Das Verfahren zum Starten eines Gasbrenners ist dadurch gekennzeichnet, dass das Modulationsverhalten des Gasbrenners über die Auswertung des Flammensignals angepasst wird. Wenn innerhalb der Stabilisierungszeit das Flammensignal einen vorgebbaren Schwellwert unterschreitet, wird entweder die Stabilisierungszeit verlängert und/oder ein anderes Modulationsverhalten aktiviert. Alternativ oder ergänzend dazu kann der Modulationsgrad nur geringfügig und/oder schrittweise abgesenkt werden oder es wird der niedrigere Modulationsgrad in einem verlängerten Zeitraum angefahren. Dabei kann der niedrigere Modulationsgrad stufenweise angefahren werden und die Verweildauer auf einer Stufe des Modulationsgrades wird verlängert.
Weiterhin wird das Zurückmodulieren unterbrochen und der aktuelle Modulationsgrad gehalten, wenn das Flammensignal einen weiteren, als untere Grenze vorgebbaren Schwellwert erreicht hat. Der Flammensignalwert und/oder der Wert für den Modulationsgrad, bei dem das Zurückmodulieren unterbrochen wurde, wird dabei als unterer Grenzwert gespeichert, angezeigt und/oder beim nächsten Brennerstart als unterster Modulationsgrad verwendet.
Mit der Erfindung wird die Robustheit eines Gasbrenners, insbesondere in der Startphase, optimiert. Mögliche Geräuschbildung und Flammenabrisse werden unterbunden, so dass unerwünschte Störabschaltungen und Fehlermeldungen vermieden werden. Durch das erfindungsgemäß sichere und flexible Reagieren auf das Flammensignal werden andererseits bei optimalen Verbrennungsrandbedingungen und bei optimaler Gasversorgung, das heißt einer Versorgung mit hochkalorischen Gasen, die Startphase so schnell wie möglich durchfahren und der tiefste Modulationsgrad so schnell wie möglich erreicht. Der Nutzer erhält Vorteile durch eine höhere Verfügbarkeit sowie weniger Störungen und Fehlermeldungen.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Es zeigt den Modulationsgrad über der Zeitachse, jeweils bei einem Brennerstart:
1: mit normalem Flammensignal und
2: mit niedrigerem Flammensignal, unterhalb eines vorgebbaren Schwellwertes.
Das Starten eines Gasbrenners beginnt zunächst mit der Zündung und Flammenbildung. Dann schließt sich die Stabilisierungszeit S an.
Gemäß 1 wird bei normalem Flammensignal am Ende der Stabilisierungszeit S in einer Modulationsphase M relativ weit, bis auf 30% der Nennleistung, zurückmoduliert. Auf diesem schon nach 20 s erreichten Niveau folgt eine Verweilzeit V, bis nach 45 s die Leistung in einer weiteren Modulationsphase M auf den kleinstmöglichen Modulationsgrad mit 25% abgesenkt wird.
Dagegen wird gemäß 2, wenn das Flammensignal während der Stabilisierungszeit S unterhalb eines vorgebbaren Schwellwertes liegt, am Ende der Stabilisierungszeit S in einer ersten Modulationsphase M nur um 5% zurück moduliert. Auf diesem Niveau folgt eine Verweilzeit V, bis nach 45 s die Leistung um weitere 10% in einer zweiten Modulationsphase M abgesenkt wird. Daran schließt sich wieder eine Verweilzeit V an. Erst nach 80 s wird erneut in einer dritten Modulationsphase M die Leistung bis auf den kleinstmöglichen Modulationsgrad mit 25% abgesenkt. Der gesamte verlängerte Startablauf hat dann wegen der zusätzlichen Modulationsphasen M und Verweilzeiten V 90 s gedauert.

Claims

Verfahren zum Starten eines Gasbrenners für ein Heizgerät mit einem modulierbaren Gebläse, einer Gas-/Luft-Verbundregelung, einer Zündeinrichtung und einer Überwachung der Flamme mit einer Ionisationselektrode als Messelektrode im Flammenbereich, welche in Abhängigkeit von der Verbrennung eine von der Verbrennungstemperatur bzw. der Luftzahl abgeleitete elektrische Größe an eine Regelschaltung legt, wobei am Ende einer Stabilisierungszeit nach dem Brennerstart ein Modulieren auf einen vorgebbaren unteren Modulationsgrad angestrebt wird, von dem aus im Anschluss die Leistung auf einen vorgebbaren Belastungspunkt hochgefahren wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulationsverhalten des Gasbrenners über die Auswertung des Flammensignals angepasst wird, dass wenn innerhalb der Stabilisierungszeit (S) das Flammensignal einen vorgebbaren Schwellwert unterschreitet, die Stabilisierungszeit (S) verlängert wird, ein anderes Modulationsverhalten aktiviert wird und/oder der Modulationsgrad nur geringfügig und/oder schrittweise abgesenkt wird, wobei der niedrigere Modulationsgrad in einem verlängerten Zeitraum und stufenweise angefahren wird und die Verweildauer auf einer Stufe des Modulationsgrades verlängert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zurückmodulieren unterbrochen und der aktuelle Modulationsgrad gehalten wird, wenn das Flammensignal einen weiteren, als untere Grenze vorgebbaren Schwellwert erreicht hat.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flammensignalwert und/oder der Wert für den Modulationsgrad, bei dem das Zurückmodulieren unterbrochen wurde, als unterer Grenzwert gespeichert, angezeigt und/oder beim nächsten Brennerstart als unterster Modulationsgrad verwendet wird.