DE102023112183A1 - Method for operating a burner device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennereinrichtung, bei dem mit einem Zündtransformator (1) eine Zündspannung erzeugt, diese am Zündtransformator (1) gemessen und zur Zündung einer Flamme an eine Zündelektrode (2) übertragen wird. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass nach Zündung der Flamme mit dem Zündtransformator (1) eine unterhalb der Zündspannung liegende Überwachungsspannung erzeugt, diese an die als Überwachungselektrode arbeitende Zündelektrode (2) übertragen und zur Flammenüberwachung am Zündtransformator (1) gemessen wird.The invention relates to a method for operating a burner device, in which an ignition voltage is generated using an ignition transformer (1), this voltage is measured at the ignition transformer (1) and transmitted to an ignition electrode (2) to ignite a flame. According to the invention, after the flame has been ignited with the ignition transformer (1), a monitoring voltage below the ignition voltage is generated, this is transmitted to the ignition electrode (2) working as a monitoring electrode and is measured on the ignition transformer (1) for flame monitoring.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for operating a burner device according to the preamble of patent claim 1.
Eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens der eingangs genannten Art ist aus dem (ebenfalls von der Anmelderin angemeldeten) Patentdokument
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu verbessern. Insbesondere soll ein Verfahren geschaffen werden, bei dem der vorhandene Zündtransformator und die vorhandene Zündelektrode noch besser genutzt werden.The invention is based on the object of improving a method of the type mentioned at the beginning. In particular, a method is to be created in which the existing ignition transformer and the existing ignition electrode are used even better.
Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.This task is solved with a method of the type mentioned at the beginning by the features listed in the characterizing part of patent claim 1.
Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass nach Zündung der Flamme mit dem Zündtransformator eine unterhalb der Zündspannung liegende Überwachungsspannung erzeugt, diese an die als Überwachungselektrode arbeitende Zündelektrode übertragen und zur Flammenüberwachung am Zündtransformator gemessen wird.According to the invention, it is therefore provided that after the flame has been ignited with the ignition transformer, a monitoring voltage below the ignition voltage is generated, this is transmitted to the ignition electrode working as a monitoring electrode and is measured on the ignition transformer for flame monitoring.
Mit anderen Worten zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren somit dadurch aus, dass die Zündelektrode nicht nur zur Zündung der Brennereinrichtung, sondern darüber hinaus auch zur Überwachung der gezündeten Flamme verwendet wird.In other words, the method according to the invention is characterized in that the ignition electrode is used not only to ignite the burner device, but also to monitor the ignited flame.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.Other advantageous developments of the method according to the invention result from the dependent patent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren einschließlich seiner vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The method according to the invention, including its advantageous developments according to the dependent claims, is explained in more detail below using the graphic representation of a preferred exemplary embodiment.
Es zeigt schematisch
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1 ein Schaltbild zur Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 a circuit diagram to illustrate the method according to the invention.
Das in
Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei nun, dass nach Zündung der Flamme mit dem Zündtransformator 1 eine unterhalb der Zündspannung liegende Überwachungsspannung erzeugt, diese an die als Überwachungselektrode arbeitende Zündelektrode 2 übertragen (Pfeil 11) und zur Flammenüberwachung am Zündtransformator 1 gemessen wird (Pfeil 15). Wie eingangs bereits ausgeführt, ist es auf diese Weise möglich, die Zündelektrode 2 auch als Überwachungselektrode zu verwenden.What is essential for the method according to the invention is that after the flame has been ignited with the ignition transformer 1, a monitoring voltage below the ignition voltage is generated, this is transmitted to the
Besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass der Zündtransformator 1 mit einer von einem Pulsweitenmodulationsgenerator 3 erzeugten elektrischen Spannung betrieben wird (siehe Pfeil 12). Der Pulsweitenmodulationsgenerator 3 selbst wird dabei vorzugsweise mit Wechselspannung betrieben (Pfeil 18). Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass der Pulsweitenmodulationsgenerator 3 mit einer Regeleinrichtung 4 geregelt wird (siehe die Pfeile 13 und 14).It is particularly preferred that the ignition transformer 1 is operated with an electrical voltage generated by a pulse width modulation generator 3 (see arrow 12). The pulse
Außerdem ist bevorzugt vorgesehen, dass die pulsweitenmodulierte Zündspannung am Zündtransformator 1 mit einer Spannungsmesseinrichtung gemessen wird (siehe nochmals Pfeil 15). Noch etwas genauer betrachtet, ist dabei weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass die am Zündtransformator 1 gemessene Überwachungsspannung als Messsignal an die Regeleinrichtung 4 weitergeleitet wird (siehe Pfeile 15 und 16). Außerdem ist dabei noch bevorzugt vorgesehen, dass die am Zündtransformator 1 gemessene Überwachungsspannung über eine Abtast-Halte-Schaltung 5 (siehe hierzu insbesondere https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Sample-and-Hold-Schaltung&oldid=219320546) zur Regeleinrichtung 4 geleitet wird.In addition, it is preferably provided that the pulse width modulated ignition voltage on the ignition transformer 1 is measured with a voltage measuring device (see
Ferner ist noch bevorzugt vorgesehen, dass die Regeleinrichtung 4 auf Basis von Messsignalen vom Zündtransformator 1 und vom Pulsweitenmodulationsgenerator 3 ein Flammenüberwachungssignal (siehe Pfeil 17) erzeugt. Dieses wird dabei von der Regeleinrichtung 4 bevorzugt ein Form einer elektrischen Spannung zwischen 0 und 10 V bereit gestellt.Furthermore, it is preferably provided that the
Ferner ist noch bevorzugt vorgesehen, dass mit der Brennereinrichtung ein mindestens anteilig Wasserstoff enthaltendes Gas verbrannt wird. Noch etwas genauer betrachtet, ist ganz besonders bevorzugt vorgesehen, dass mit der Brennereinrichtung ein Gas mit mindestens 20 Vol.-% Wasserstoff verbrannt wird.Furthermore, it is preferably provided that a gas containing at least a portion of hydrogen is burned with the burner device. Looking at it a little more closely, it is particularly preferred that the burner device burns a gas with at least 20% by volume of hydrogen.
Nochmals in anderen Worten ausgedrückt zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere wie folgt aus:
- Der Brennerstart erfolgt, indem dem Verbrennungssystem vorzugweise zunächst einfach ein konstanter Luftvolumenstrom zugeführt wird. Anschließend wird die Zündung eingeschaltet, wodurch sich Hochspannungsentladungen oberhalb der Mindestzündenergie des Brenngas-Luftgemisches zwischen den Elektroden (- drähten) ausbilden. Innerhalb weniger Millisekunden wird durch das entstehende Plasma der ionisierten Luft die maximale Durchbruchspannung erreicht, welche auf der Primärseite des Zündtransformators 1 in Form eines Spannungssignals ausgekoppelt wird. Sofern eine „sichere“ Zündung gewährleistet ist, wird das Gasventil geöffnet und das Gasregelventil gemäß Kennlinie (sogenannte Gasrampe) verfahren. Nachdem das Brenngas-Luftgemisch den Brennraum bzw. die Elektroden erreicht hat, setzen unverzüglich thermochemische, vorwiegend exotherme Reaktionen ein, die nach Ablauf der Zündverzugszeit innerhalb der Zündgrenzen des jeweiligen Brenngas-Luftgemisches zu einer selbst erhaltenden Flammenausbreitung führen. Die Leitfähigkeit der Flamme führt zu einem Abfall der Durchbruchspannung, welche wiederum durch das primärseitig ausgekoppelte Spannungssignal zur Flammenerkennung mit entsprechendem Stopp der Gasrampe des Gasregelventils verwendet wird. Nach Ablauf der Sicherheitszeit wird die Spannung vom Zündtransformator insbesondere durch Pulsweitenmodulation unterhalb der Durchschlagspannung geregelt, so dass im Falle eines Flammenverlustes bzw. einer Flammenverlagerung kein Zündfunke zwischen den Elektroden (Unterschreitung der Mindestzündenergie) entsteht. Durch die angelegte Wechselspannung kann die elektrische Leitfähigkeit der Flamme gemessen werden. Zusätzlich steht der Anteil der Kohlenwasserstoffe im Brenngas-Luftgemisch in direkter Korrelation mit dem Gleichrichtereffekt der elektrischen Wechselspannung, so dass eine Flammenüberwachung via Ionisationsstrom ebenfalls möglichst ist.
- The burner is started by preferably simply initially supplying a constant air volume flow to the combustion system. The ignition is then switched on, causing high-voltage discharges above the minimum ignition energy of the fuel gas-air mixture to form between the electrodes (wires). Within a few milliseconds, the resulting plasma of ionized air reaches the maximum breakdown voltage, which is coupled out on the primary side of the ignition transformer 1 in the form of a voltage signal. If “safe” ignition is guaranteed, the gas valve is opened and the gas control valve is moved according to the characteristic curve (so-called gas ramp). After the fuel gas-air mixture has reached the combustion chamber or the electrodes, thermochemical, predominantly exothermic reactions begin immediately, which, after the ignition delay time has elapsed, lead to self-sustaining flame propagation within the ignition limits of the respective fuel gas-air mixture. The conductivity of the flame leads to a drop in the breakdown voltage, which in turn is used by the voltage signal coupled out on the primary side for flame detection with a corresponding stop of the gas ramp of the gas control valve. After the safety time has elapsed, the voltage from the ignition transformer is regulated below the breakdown voltage, in particular by pulse width modulation, so that in the event of a flame loss or flame displacement, no ignition spark occurs between the electrodes (the minimum ignition energy is not reached). The electrical conductivity of the flame can be measured by applying the alternating voltage. In addition, the proportion of hydrocarbons in the fuel gas-air mixture is directly correlated with the rectifier effect of the alternating electrical voltage, so that flame monitoring via ionization current is also possible.
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- ZündtransformatorIgnition transformer
- 22
- Zündelektrodeignition electrode
- 33
- PulsweitenmodulationsgeneratorPulse width modulation generator
- 44
- RegeleinrichtungControl device
- 55
- Abtast-Halte-Schaltung Sample and hold circuit
- 11 bis 1811 to 18
- PfeilArrow
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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