DE19941917C2

DE19941917C2 - Procedures for monitoring and controlling firing systems

Info

Publication number: DE19941917C2
Application number: DE19941917A
Authority: DE
Inventors: Stephan Ester; Albert Schrameyer
Original assignee: Woehler Messgeraete Kehrgeraete GmbH
Current assignee: Woehler Messgeraete Kehrgeraete GmbH
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1999-07-17
Publication date: 2001-09-27
Anticipated expiration: 2019-07-18
Also published as: DE19941917A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung und Regelung von Feuerungsanlagen, die insbesondere öl- oder gasbefeuert sind.The invention relates to a method for monitoring and Regulation of combustion plants, in particular oil or are gas-fired.

Öl- und gasbefeuerte Feuerungsanlagen sollten regelmäßig gewartet werden, damit die Anlagen mit möglichst hohem Wirkungsgrad betrieben werden können. Pflege und Wartung, insbesondere auch zur optimalen Brennereinstellung, sind zumeist durch Zeitintervalle bestimmt, beispielsweise eine jährliche Wartung oder eine Wartung nach einer gewissen Anzahl von Betriebsstunden.Oil and gas fired firing systems should be regular be maintained so that the systems with the highest possible Efficiency can be operated. Care and Maintenance, especially for optimal burner setting mostly determined by time intervals, for example one annual maintenance or maintenance after a certain Number of operating hours.

Zumeist durchgeführt werden in regelmäßigen Intervallen klassische Rauchgasanalysen sowie Messungen der Abgasverluste. Daneben erfolgt regelmäßig eine Grenzwertüberwachung nach der allgemeinen Verwaltungsvorschrift zur Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetz (1.BImSchV).They are usually carried out at regular intervals classic flue gas analyzes as well as measurements of the Exhaust gas losses. In addition, there is a regular Limit monitoring according to the general Administrative regulation to the regulation for the implementation of the Federal Immission Control Act (1.BImSchV).

Aus der DE 196 07 418 A1 und der US 3.635.018 sind Flammendetektorsysteme zur Flammenerkennung bzw. zur Zündüberwachung in Verbrennungsanlagen bekannt. Die Lehre dieser beiden Druckschriften beruht auf der Erfahrung, daß nach einem Zündvorgang einer Verbrennungsflamme signifikante Geräuschunterschiede gegenüber einem reinem Einspritzvorgang eines Brennstoffes auftreten. Diese Unterschiede liegen zum einen im Frequenzbereich und zum anderen im Schalldruck, d. h. im Bereich der Geräuschamplitude. Geeignete Filtertechniken für die Frequenzbestimmung bzw. einfache Schwellwertschalter, anhand von Erfahrungswerten eingestellt, liefern in Verbindung mit einer akustischen Überwachung Signale, die das Zünden der Flamme einer Feuerungsanlage detektieren bzw. das Erlöschen einer derartigen Flamme. Es genügen damit diese bekannten Vorrichtungen und Verfahren den zumeist gesetzlich vorgeschriebenen Minimalanforderungen an eine solche Überwachungsanlage, nämlich der reinen Flammenerkennung. Insbesondere erfolgt dort keine Überwachung des Betriebes einer Feuerungsanlage auf einen solchen mit einem optimalen Wirkungsgrad.From DE 196 07 418 A1 and US 3,635,018 Flame detector systems for flame detection or Ignition monitoring in incinerators known. The teaching these two publications are based on the experience that significant after an ignition process of a combustion flame Noise differences compared to a pure injection process of a fuel occur. These differences lie at one in the frequency domain and the other in sound pressure, d. H. in the area of noise amplitude. Suitable filtering techniques for frequency determination or simple threshold switches, based on empirical values, deliver in Connection with an acoustic monitoring signal that the Detect the flame of a combustion system or that Such a flame goes out. So these are enough known devices and methods, mostly by law prescribed minimum requirements for such Monitoring system, namely the pure flame detection. In particular, there is no monitoring of the operation there a combustion plant on one with an optimal one Efficiency.

Eine ständige Überwachung des Betriebs einer Feuerungsanlage ist aus der FR 2 490 786 A1 bekannt, bei der eine Regelung der Brennstoffzufuhr derart erfolgt, daß die Verbrennung in der Feuerungsanlage auf einem maximalen Geräuschpegel gehalten wird. Eine solche Regelung können jedoch plötzlich auftretende Störgeräusche völlig zum Erliegen bringen. Darüber hinaus kann eine auftretende Veränderung in der Feuerungsanlage nicht erkannt werden, beispielsweise bei einem Verrußen und einer damit einhergehenden signifikanten Veränderung des Geräuschpegels.Constant monitoring of the operation of a furnace is known from FR 2 490 786 A1, in which a regulation the fuel supply is such that the combustion in the firing system at a maximum noise level is held. However, such a scheme can suddenly Completely bring noise to a standstill. In addition, an occurring change in the Combustion system cannot be recognized, for example at a soot and an associated significant Change in noise level.

Vor diesem technischen Hintergrund macht die Erfindung es sich zur Aufgabe, ein Verfahren und Hilfsmittel zur Durchführung des Verfahrens zur Verfügung zu stellen, durch welche vergleichsweise einfach eine im regulären Betrieb befindliche Feuerungsanlage permanent überwacht und ggfls. nachgeregelt werden kann.Against this technical background, the invention does it a task, a procedure and tools for To provide implementation of the process by which is comparatively simple one in regular operation located firing system permanently monitored and if necessary. can be adjusted.

Zur Lösung dieser technischen Problematik wird gemäß Anspruch 1 bei einem Verfahren zur Überwachung von Feuerungsanlagen darauf abgestellt, daß von der Feuerungsanlage einmalig ein Zeit-Frequenz-Geräuschamplituden-Diagramm erstellt wird, welches den Zündvorgang, den normalen Brennvorgang, das Hinzuschalten weiterer Brennerstufen und deren normale Brennvorgänge und/oder eine stufenlose Regelung an der optimal eingestellten Feuerungsanlage erfaßt, daß der reguläre Betrieb der Feuerungsanlage akustisch überwacht wird, daß während des Betriebs auf Basis der akustischen Überwachung ein Frequenz-Geräuschamplituden-Diagramm erstellt wird und daß eine Auswerteeinheit mit zeitlicher Korrelation die auf dem Frequenz-Geräuschamplituden-Diagramm basierenden Daten mit den auf dem Zeit-Frequenz-Geräuschamplituden- Diagramm basierenden Daten auf Übereinstimmung innerhalb einer vorgebbaren Bandbreite überwacht und bei Überschreiten der Bandbreite einen Fehler anzeigt.To solve this technical problem is according to claim 1 in a method for monitoring combustion plants based on the fact that the firing system is unique Time-frequency noise amplitude diagram is created which is the ignition process, the normal burning process, the Switch on further burner stages and their normal ones Burning processes and / or a stepless regulation on the optimally set firing system detects that the regular operation of the furnace is acoustically monitored is that during operation based on the acoustic Monitoring created a frequency-noise amplitude diagram and that an evaluation unit with temporal correlation those based on the frequency-noise amplitude diagram Data with the time-frequency noise amplitudes Chart based data on match within a predefinable bandwidth is monitored and exceeded the bandwidth indicates an error.

Es hat sich in Versuchen überraschenderweise gezeigt, daß stationäre Brennvorgänge von Feuerungsanlagen eine periodische, über die Zeit stabile Zeit-Frequenz- Geräuschamplituden-Abhängigkeit aufweisen. Daneben sind auch bei den instationären Vorgängen, beispielsweise bei dem Zünden der Anlage, dem Hinzuschalten von weiteren Brennerstufen bzw. deren Abschalten oder auch bei einer stufenlosen Regelung der Feuerungsanlage ein regelmäßig wiederkehrendes Zeit-Frequenz-Geräuschamplituden-Verhalten zu beobachten. Ist ein solches Diagramm einmalig bei einer optimal eingestellten Anlage erstellt worden, sind akustische Abweichungen von diesem Diagramm auf Störungen regelmäßig zurückzuführen, da das gewonnene Diagramm signifikante Charakteristiken aufweist. Insofern wird hier ein Maß vorgegeben, von welchem sich der spätere, reguläre Betrieb der Feuerungsanlage nur innerhalb der vorgebbaren Bandbreite bewegen darf. Andernfalls ist ein Fehler in der Feuerungsanlage aufgetreten oder stimmen Grundeinstel lungen der Anlage nicht mehr, so daß eine Wartung bei spielsweise nötig ist.Experiments have surprisingly shown that stationary combustion processes of combustion plants a periodic time-frequency stable over time Show noise amplitude dependency. Are also next to it in the transient processes, for example in the Ignition of the system, the addition of others Burner stages or their switching off or also at one infinitely variable regulation of the furnace a regular recurring time-frequency noise amplitude behavior observe. Is such a diagram unique to one optimally set up system are acoustic Deviations from this diagram on faults regularly attributed, since the diagram obtained is significant Has characteristics. In this respect it becomes a measure specified from which the later, regular operation the combustion plant only within the specified range allowed to move. Otherwise there is an error in the Firing system occurred or basic settings are correct lungs the system no longer, so that maintenance for example is necessary.

Der reguläre Betrieb der Feuerungsanlage wird akustisch überwacht, und dies permanent. Für die Aufnahme akusti scher Schwingungen sind Mikrofone in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt und auch geeignet.The regular operation of the combustion system is acoustic monitored, and this permanently. For the recording acousti shear vibrations are in a variety of microphones Embodiments known and also suitable.

Mit Hilfe solcher Mikrofone zur akustischen Überwa chung des regulären Betriebes der Feuerungsanlage wird ein Frequenz-Geräuschamplituden-Diagramm erstellt.With the help of such microphones for acoustic monitoring The regular operation of the combustion system is ensured Frequency-noise amplitude diagram created.

Im Vergleich mit dem Referenzdiagramm, dem erstellten Zeit-Frequenz-Geräuschamplituden-Diagramm der optimal eingestellten Feuerungsanlage, zeigt sich, ob der reguläre Betrieb der Feuerungsanlage in einem optimalen Bereich er folgt. Hierzu ist jedoch eine zeitliche Korrelation nötig, die sich häufig einfach daraus ergibt, daß bei ausgeschalteter Feuerungsanlage gerade keine Geräusche auftreten, ein Zündvorgang ein typisches Geräuschspektrum aufweist, an welchem sich ein derartiger Vergleich orientieren kann und daß, wie bereits erwähnt, der normale Brennvorgang ein pe riodisches Frequenzspektrum aufweist. Insoweit kann eine zeitliche Zuordnung der beiden Diagramme vergleichsweise einfach erfolgen.In comparison with the reference diagram, the one created Time-frequency-noise amplitude diagram of the optimal set combustion system, it shows whether the regular Operation of the furnace in an optimal area follows. However, a temporal correlation is necessary for this, the often simply results from the fact that when the Burner system just no noise occur Ignition process has a typical noise spectrum which such a comparison can be based on and that, as already mentioned, the normal burning process a pe has a periodic frequency spectrum. In this respect, one Comparative timing of the two diagrams simply done.

In an sich bekannter Art kann eine geringe Abweichung der momentanen Werte von den Werten des Referenzdia gramms zugelassen werden und erst nach Überschreiten ei ner vorgebbaren Bandbreite wird ein Fehler angezeigt.In a manner known per se, a slight deviation can occur the current values from the values of the reference slide be allowed and only after exceeding ei An error is displayed within the specified bandwidth.

In vorteilhafter Weise kann für das Erstellen der Dia gramme die selbe Mikrofonanlage verwendet werden. Ein besonderer Meßaufbau für das Erstellen des Zeit-Frequenz- Geräuschamplituden-Diagramms ist nicht nötig. Darüber hinaus wird durch diese Maßnahme eine große Individuali sierung des Überwachungsvorganges erreicht, in dem Refe renzdiagramme speziell für eine jede Feuerungsanlage er stellt werden.Advantageously, for creating the slide the same microphone system can be used. On special measurement setup for creating the time-frequency Noise amplitude diagram is not necessary. About that this measure also makes it a great individual The monitoring process is achieved in which the ref Reference diagrams specifically for each firing system be put.

Andererseits kann bei Serienfertigung von Feuerungsan lagen auch ein solches Zeit-Frequenz-Geräuschamplituden- Diagramm nur einmal erstellt werden und als Referenzdia gramm für eine Vielzahl von gleichartigen Feuerungsanla gen dienen.On the other hand, in series production of firing equipment there was also such a time-frequency noise amplitude Diagram can be created only once and as a reference slide grams for a variety of similar firing systems serve.

Als zweckmäßig hat sich erwiesen, daß die Mikrofonan lage wenigstens ein Mikrofon für eine Nutzschallmessung aufweist für das Erfassen des Luftschalls im Brennraum der Feuerungsanlage. Insbesondere kann das Mikrofon auch in nerhalb des Brennerraumes angeordnet sein. Solches reicht in akustisch ungestörter Umgebung regelmäßig. Da jedoch Feuerungsanlagen häufig in akustisch gestörter Umgebung befindlich sind, wird dann bevorzugt eine aktive Störge räuschbedämpfung vorgesehen, welche grundsätzlich be kannt ist z. B. aus Technisches Messen: Sensoren, Geräte, Systeme, tm 3/95, S. 107-112.It has proven to be useful that the microphone lay at least one microphone for a useful sound measurement has for the detection of airborne sound in the combustion chamber Combustion plant. In particular, the microphone can also be used in be arranged within the burner chamber. This is enough regularly in an acoustically undisturbed environment. However, since Firing systems often in acoustically disturbed surroundings are then an active Störge is preferred noise reduction provided, which be basically is known for. B. from technical measurement: sensors, devices, Systems, tm 3/95, pp. 107-112.

Es wird weiter bevorzugt, daß für die aktive Störge räuschbedämpfung ein zweites Mikrofon als Störschallrefe renzmikrofon vorgesehen ist. Weiter hat sich als zweckmä ßig erwiesen, als Schallsensor einen solchen nach Art eines Stethoskopes zu verwenden. Hierzu ist vorgesehen, daß ins besondere das Nutzschallmikrofon einerends in einer Lei tung, einem Schlauch oder dergleichen angeordnet ist, wo durch ein einseitig offener Resonator ausbildet wird.It is further preferred that for the active Störge noise reduction a second microphone as noise rejection reference microphone is provided. Next has proven to be useful ßig proven, as a sound sensor such a To use stethoscope. For this purpose, it is provided that especially the useful sound microphone at one end in a lei device, a hose or the like is arranged where is formed by a resonator that is open on one side.

Weiter ist bevorzugt die Leitung mit ihrem freien Ende mit der Feuerungsanlage verbunden und ist die Länge auf den akustisch interessierenden Bereich resonanzmäßig ein gestellt. Insbesondere ist der akustisch interessierende Be reich kleiner als 5000 Hz. Die Materialwahl für die Leitung und sein Durchmesser sind weitestgehend unkritisch. So hat sich ein temperaturfester Schlauch, beispielsweise ein PU- Schlauch, in der Praxis bewährt, in welchem eine Mikrofon kapsel eindrückbar ist. Mit ihrem freien Ende kann die Lei tung an einen Meßanschlußstutzen für den Feuerungsdruck oder an einem Schauglas für die optische Brennerüberwa chung angeschlossen sein, zwei Überwachungs- bzw. Ein stellungseinrichtungen, die ohnehin bei jeder Feuerungsan lage vorhanden sind. Da weitere Eingriffe in die Anlage nicht nötig sind, eignet sich das erfindungsgemäße Verfah ren insbesondere auch für eine Nachrüstung bereits vorhan dener Anlagen.The line with its free end is also preferred connected to the furnace and the length is on the acoustically interesting area in terms of resonance posed. In particular, the acoustically interesting Be range less than 5000 Hz. The choice of material for the line and its diameter are largely uncritical. So had a temperature-resistant hose, for example a PU Hose, proven in practice, in which a microphone capsule is pushable. With its free end, the lei to a measuring connection for the furnace pressure or on a sight glass for optical burner monitoring be connected, two monitoring or on positioners, which are in any furnace location are available. As further interventions in the plant are not necessary, the method according to the invention is suitable Ren already exist in particular for retrofitting their systems.

Da durch den Anschluß der Leitung an die Feuerungsan lage ggfls. aggressive Brenngase auch in die Leitung eintre ten können, ist weiter zweckmäßigerweise vorgesehen, daß das Nutzschallmikrofon durch eine Folie leitungsinnenseitig geschützt ist. Das von dem Nutzschallmikrofon abgehende analoge Mikrofonsignal wird einem Vorverstärker zugeführt und weiter das verstärkte Signal über einen Bandpaßfilter ei nem Analog/Digital-Umsetzer. Um nun die Bitbreite des A/D-Umsetzers optimal zu nutzen, sorgt eine Steuereinheit für eine unterschiedliche Verstärkung des Signals, so daß die vergleichsweise geringen Geräusche bei der normalen Ver brennung gegenüber einem Zündvorgang auch sehr genau dargestellt werden können. Gleichfalls wird, wenn vorgese hen, das analoge Mikrofonsignal des Störschallreferenzmi krofons einem Vorverstärker zugeführt und das verstärkte Signal über einen Bandpaßfilter weiter einem Analog/Digi tal-Umsetzer zugeführt. Auch hier sorgt eine Steuereinheit dafür, daß die Verstärkung der Signale derart erfolgt, daß eine optimale Nutzung der Bitbreite des A/D-Umsetzers möglich ist.Since by connecting the line to the furnace if necessary. aggressive fuel gases also enter the line ten can, it is further conveniently provided that the useful sound microphone through a film on the inside of the line is protected. The outgoing from the useful sound microphone analog microphone signal is fed to a preamplifier and further the egg signal via a bandpass filter nem analog / digital converter. To change the bit width of the A control unit ensures optimal use of the A / D converter for a different amplification of the signal, so that the comparatively low noise in normal ver combustion compared to an ignition process also very accurate can be displayed. Likewise, when read hen, the analog microphone signal of the Störschallreferenzmi krofons fed a preamplifier and the amplified Signal via a bandpass filter further an analog / digi valley converter fed. A control unit also takes care of this for the amplification of the signals in such a way that optimal use of the bit width of the A / D converter is possible.

Dieses digitalisierte Signal wird weiter einem adaptiven transversalen Digitalfilter ATDF zugeführt. Ein derartiges Filtersystem ist in der zitierten Literaturstelle beispielsweise auch beschrieben. Das Ausgangssignal des ATDF wird mit dem Ausgangssignal des A/D-Umsetzers für das Nutzsi gnalmikrofon verknüpft und es steht dann ein Schätzwert für das ungestörte, bearbeitete Nutzsignal zur Verfügung.This digitized signal becomes an adaptive transversal digital filter ATDF supplied. Such a thing Filter system is for example in the cited literature reference also described. The output signal of the ATDF is with the output signal of the A / D converter for the Nutzsi gnalmikrofon linked and then there is an estimate available for the undisturbed, processed useful signal.

Zwar sind heutige Computer sehr leistungsstark, jedoch ist ein typisches Problem der Datenverarbeitung das Auftre ten großer Datenmengen in kurzer Zeit. Es wird deshalb be vorzugt, daß ein Frequenzbereich in Intervalle aufgeteilt wird, daß kennzeichnende Merkmale der Intervalle berech net werden, daß Merkmalvektoren erstellt werden und daß als Daten die Elemente des Merkmalvektors der optimal eingestellten Feuerungsanlage als Referenzelemente und die Elemente des Merkmalvektors der im regulären Betrieb be findlichen Feuerungsanlage verglichen werden. Hierbei ba sieren die Elemente des Merkmalvektors insbesondere auf Kurzzeitspektren. Die für die Berechnung nötigen Algorith men sind heute recht schnell und es besteht gar die Möglich keit, durch geeignete Hardware solche Algorithmen für eine Frequenzspektrenberechnung, beispielsweise Fast-Fourier- Transformationen FFT, zu implementieren.Today's computers are very powerful, however is a typical problem of data processing large amounts of data in a short time. It is therefore prefers that a frequency range is divided into intervals will calculate the characteristic features of the intervals net that feature vectors are created and that as data the elements of the feature vector of the optimal set firing system as reference elements and the Elements of the feature vector of be in regular operation sensitive furnace are compared. Here ba the elements of the feature vector in particular Short-term spectra. The algorithm required for the calculation men are quite fast today and there is even the possibility speed, through suitable hardware such algorithms for a Frequency spectra calculation, for example Fast Fourier To implement transformations FFT.

Bei einer Art der Überwachung und Auswertung der Meßergebnisse ist durch Versuchsmessungen belegt, daß Frequenzen über 1000 Hz kaum mehr charakteristische, aussagekräftige Daten liefern, die geeignet sind, Vorgänge beim Zündvorgang, dem normalen Brennvorgang oder auch andere, im stationären Betrieb einer Feuerungsanlage auf tretende Ereignisse zu beschreiben. Es wird deshalb weiter bei dieser Art der Überwachung und Auswertung bevorzugt, daß der in Intervalle aufgeteilte Frequenzbereich von 0 bis 1000 Hz reicht, insbesondere jedoch bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens der Erfindung bis 1500 Hz. Dieser Bereich kann in unterschiedlich große Intervalle eingeteilt sein, um gewisse Bereiche intensiv abzudecken, jedoch kann der Frequenzbereich insbesondere bis 1000 Hz auch in gleich große Intervalle aufgeteilt sein, insbesondere in 20 Intervalle jeweils einer Bandbreite von 50 Hz. Hierdurch wird ein ausgewogenes Optimum einerseits zwischen Auf wand an Rechenleistung und andererseits an Genauigkeit er reicht.With a type of monitoring and evaluation of the The results of the measurements are proven by experimental measurements that Frequencies above 1000 Hz no longer characteristic Provide meaningful data that are suitable for operations during the ignition process, the normal burning process or also other, in the stationary operation of a furnace describe occurring events. It will therefore continue preferred for this type of monitoring and evaluation, that the frequency range divided into intervals from 0 to 1000 Hz is sufficient, but especially with a preferred one Variant of the method of the invention up to 1500 Hz. This The area can be divided into intervals of different sizes be to cover certain areas intensely, however can the frequency range in particular up to 1000 Hz Intervals of equal size, especially in 20 Intervals of a bandwidth of 50 Hz each is a balanced optimum on the one hand between Auf computing power and accuracy enough.

So ist beispielsweise für eine qualitative Beurteilung zur Überwachung des Zündvorgangs ein Frequenzbereich von 0 bis 200 Hz ausreichend und wird hierzu auch genutzt. Hier bei wird bevorzugt, daß die den Frequenzbereich von 0 bis 200 Hz abdeckende Elemente des Merkmalvektors, insbe sondere hier die Elemente mit dem Zählindex i = 0, 1, 2, 3 der Frequenzintervalle 0 bis 50 Hz, 50 bis 100 Hz, 100 bis 150 Hz und 150 bis 200 Hz, mit den gleiche Bereiche ab deckenden Referenzelementen der optimal eingestellten Feuerungsanlage verglichen werden. Insbesondere muß die Überprüfung von Zündvorgängen sehr rasch und sehr exakt erfolgen, da aus sicherheitstechnischen Gründen eine Feue rungsanlage bei einer Nichtzündung nach vorgegebenen Zeiten, abhängig von der Art der Feuerungsanlage, durch eine Sicherheitsvorrichtung abzuschalten ist, welche ledig lich manuell gelöst werden kann. Dieser schnelle Vergleich wird durch die geringe Anzahl an zu vergleichenden Ele menten sichergestellt.For example, for a qualitative assessment Monitoring the ignition process a frequency range of 0 up to 200 Hz is sufficient and is also used for this. Here it is preferred that the frequency range from 0 to Elements of the feature vector covering 200 Hz, in particular especially here the elements with the counting index i = 0, 1, 2, 3 the frequency intervals 0 to 50 Hz, 50 to 100 Hz, 100 to 150 Hz and 150 to 200 Hz, with the same ranges starting covering reference elements of the optimally set Combustion system can be compared. In particular, the Checking of ignition processes very quickly and very precisely occur because of security reasons a fire system in the event of non-ignition according to specified Times, depending on the type of furnace a safety device is to be switched off, which is single Lich can be solved manually. This quick comparison is due to the small number of Ele ment ensured.

Zur Überwachung des normalen Brennvorgangs kann bei dieser Art der Überwachung und Auswertung der Meßer gebnisse ein Bereich von 350 bis 1500 Hz, insbesondere von 400 Hz bis 1000 Hz auf Basis heuristischer Erfahrun gen genutzt werden.You can monitor the normal burning process at this type of monitoring and evaluation of the knives results in a range from 350 to 1500 Hz, in particular from 400 Hz to 1000 Hz based on heuristic experience gene can be used.

Dabei wird weiter bevorzugt, daß zur Überwachung des normalen Brennvorganges die den Frequenzbereich von 350 Hz bis 1500 Hz, gegebenenfalls den Bereich von 350 Hz oder 400 Hz bis 1000 Hz, abdeckende Elemente des Merkmalvektors, insbesondere hier beispielhaft die Ele mente i = 6, . . ., 19 mit den gleiche Bereiche abdeckenden Referenzelementen der optimal eingestellten Feuerungsan lage verglichen werden. Überraschenderweise hat sich her ausgestellt, daß Abweichungen in diesem Frequenzbereich zwischen der im regulären Betrieb befindlichen Anlage und den Referenzdaten auch Aussagen darüber zulassen, welche Fehler vorliegen. Für diese Art der Auswertung wird weiter bevorzugt, daß eine Referenzschwerpunktfrequenz der opti mal eingestellten Feuerungsanlage für einen Frequenzbe reich berechnet wird, daß eine Schwerpunktfrequenz der im regulären Betrieb befindlichen Feuerungsanlage für den gleichen Frequenzbereich berechnet wird und daß nach ei nem Überschreiten der aktuellen Schwerpunktfrequenz ei ner vorgebbaren Bandbreite um die Referenzschwerpunkt frequenz die Auswertevorrichtung einen Fehler anzeigt.It is further preferred that for monitoring the normal burning process covering the frequency range of 350 Hz to 1500 Hz, possibly the range from 350 Hz or 400 Hz to 1000 Hz, covering elements of the Feature vector, especially here the Ele elements i = 6. . ., 19 covering the same areas Reference elements of the optimally set firing system location to be compared. Surprisingly, it has come issued that deviations in this frequency range between the system in regular operation and the reference data also allow statements about which There are errors. For this type of evaluation will continue prefers that a reference center frequency of the opti times set firing system for a frequency is richly calculated that a center of gravity frequency in regular operation of the furnace for the same frequency range is calculated and that according to ei When the current center of gravity frequency is exceeded a predefinable bandwidth around the reference center of gravity frequency the evaluation device indicates an error.

Hierbei steht häufig eine Frequenzerhöhung der Schwer punktfrequenz für einen Luftmangel und eine Frequenzer niedrigung für einen Luftüberschuß, jeweils verglichen mit der Referenzschwerpunktfrequenz.Often there is an increase in the frequency of the gravity point frequency for a lack of air and a frequency reduction for excess air, each compared to the reference center frequency.

Neben den heuristischen Erfahrungen, bei welchen im wesentlichen im spektralen Bereich eine Amplitudenaus wertung erfolgt und eine Auswertung der Abhängigkeit ma ximaler Amplituden/Amplitudenbereiche von der Frequenz, wird naturgemäß ein Verfahren für die Überwachung und Auswertung vorliegender Meßergebnisse bevorzugt, wel ches auf exakten Daten beruht.In addition to the heuristic experiences, in which essentially in the spectral range evaluation and an evaluation of the dependency ma ximal amplitudes / amplitude ranges from frequency, will naturally become a process for monitoring and Evaluation of available measurement results preferred, wel based on exact data.

Hierzu werden zweckmäßigerweise als kennzeichnende Merkmale psychoakustische Kenngrößen verwendet. Hier bei handelt es sich bei den in Rede stehenden erfindungsge mäßen Verfahren insbesondere um die Berechnungen von Schwerpunkten und/oder Schärfen, von Rauhigkeiten, von Leistungsmittelwerten und Standardabweichungen.For this purpose, it is useful to use it as a character Features used psychoacoustic parameters. Here at is the fiction, in question methods, in particular for the calculations of Focus and / or sharpening, of roughness, of Performance averages and standard deviations.

Es können diese berechneten psychoakustischen Kenn größen für sich als Merkmal stehen oder, wie ggfls. auch an dere kennzeichnende Merkmale mit anderen, bereits berech neten Merkmalen, verknüpft werden.This calculated psychoacoustic characteristic sizes stand alone as a characteristic or, as necessary. also on their characteristic features with other, already calculated neten characteristics.

Für diese Art der Auswertung wird weiter bevorzugt, daß eine Referenzschärfe der optimal eingestellten Feuerungs anlage für einen Frequenzbereich berechnet wird, daß eine Schärfe der im regulären Betrieb befindlichen Feuerungsan lage für den gleichen Frequenzbereich berechnet wird und daß nach einem Überschreiten der aktuellen Schärfe einer vorgebbaren Bandbreite um die Referenzschärfe die Auswertevorrichtung einen Fehler anzeigt.For this type of evaluation it is further preferred that a reference sharpness of the optimally set firing System is calculated for a frequency range that a Sharpness of the firing system in regular operation location is calculated for the same frequency range and that after exceeding the current sharpness one Predeterminable bandwidth around the reference sharpness of the evaluation device indicates an error.

Hierzu sind mehrere, an sich bekannte mathematische Verfahren möglich, welche auch eine Wichtung der einzel nen Frequenzabschnitte bzw. Frequenzintervalle erlauben. Insbesondere kann auch intervallweise eine Schwerpunkt frequenz oder Schärfe oder eine andere psychoakustische Kenngröße jeweils berechnet werden und ergibt sich bei spielsweise bei einem betrachteten Frequenzbereich von ca. 0-1500 Hz bei einer spektralen Auswertung ein etwa gloc kenförmiger Kurvenabschnitt oberhalb der Frequenzachse zwischen etwa 600 Hz und 1100 Hz. Wird dessen Maxi mum, d. h. die Schwerpunktfrequenz, nach links verscho ben, in Richtung niedrigerer Frequenzen, steht dies signifi kant für einen Luftüberschuß und wird das Maximum nach rechts verschoben, steht dies häufig für einen Luftmangel.There are several mathematical methods known per se Procedure possible, which also includes a weighting of the individual allow frequency sections or frequency intervals. In particular, a focus can also be given at intervals frequency or sharpness or some other psychoacoustic Characteristic are calculated in each case and results at for example with a frequency range of approx. 0-1500 Hz with a spectral evaluation an approximately gloc ken-shaped curve section above the frequency axis between about 600 Hz and 1100 Hz. If its maxi mum, d. H. the center of gravity, shifted to the left ben, in the direction of lower frequencies, this signifiably edges for an excess of air and becomes the maximum after shifted to the right, this often means lack of air.

Der Vergleich einer berechneten, aktuellen Rauhigkeit mit einem Referenzwert der Rauhigkeit erlaubt den Schluß, daß bei einer Erniedrigung des aktuellen Wertes der Rauhig keit ein Luftüberschuß vorliegt.The comparison of a calculated, current roughness with a reference value of roughness allows the conclusion that if the current value is lowered, the Rauhig There is an excess of air.

Die Rauhigkeit wird bevorzugt gebildet durch einen Quo tienten einer Standardabweichung und eines Leistungsmit telwertes, insbesondere über einen Frequenzbereich von 500-1500 Hz.The roughness is preferably formed by a quo of a standard deviation and a performance mit telwert, especially over a frequency range of 500-1500 Hz.

Es hat sich weiter als zweckmäßig erwiesen, Leistungs mittelwerte für zwei getrennte Frequenzbereiche zu berech nen und auszuwerten, wobei ein erstes Intervall von 0-500 Hz insbesondere die Auswertung des Zündverhaltens auch zuläßt und die Betrachtung des Leistungsmittelwertes in einem Intervall von 500-1500 Hz insbesondere der Be rechnung der Rauhigkeit dienen kann.It has also proven useful, performance to calculate mean values for two separate frequency ranges nen and evaluate, with a first interval of 0-500 Hz especially the evaluation of the ignition behavior also allows and consideration of the mean performance in an interval of 500-1500 Hz especially the Be calculation of roughness can serve.

Wird so für ein niederfrequentes Intervall ein Leistungs mittel Wert berechnet und für einen anschließenden höherfre quenten Bereich ein weiterer Leistungsmittelwert berechnet, kann durch eine Quotientenbildung der beiden Leistungs mittelwerte die Auswertevorrichtung insbesondere einen Luftmangel detektieren, im Vergleich mit einem Referenz wert des Quotienten.So becomes a power for a low frequency interval average value calculated and for a subsequent higher fre quent area another average power is calculated, can by forming the quotient of the two performance averages the evaluation device in particular Detect lack of air compared to a reference worth the quotient.

Neben einer signifikanten Fehlerbeschreibung geben Än derungen insbesondere der psychoakustischen Kennwerte häufig ein Indiz für eine bestimmte Fehlerquelle. Die Zu sammenfassung mehrerer solcher typischer Veränderungen kann dann wiederum signifikant für eine Fehlerquelle ste hen. So ist erfindungsgemäß daran gedacht, daß bei einer Er niedrigung des Wertes der Rauhigkeit - für sich allein nicht signifikant- und einem Anstieg der Schärfe - für sich allein betrachtet gleichfalls nicht signifikant - die Auswertevor richtung eine Verschmutzung detektiert, wenn die aktuellen Werte mit einem Referenzwert der Rauhigkeit bzw. der Schärfe verglichen werden.In addition to a significant error description, Än changes in particular of the psychoacoustic parameters often an indication of a specific source of error. The To summary of several such typical changes can in turn be significant for a source of error hen. So it is contemplated according to the invention that in an Er lowering the value of roughness - not on its own significant - and an increase in sharpness - by itself likewise does not consider the evaluation significantly direction is detected if the current Values with a reference value for the roughness or Sharpness can be compared.

In der im Anhang wiedergegeben Tabelle II sind die Aus wertungsmöglichkeiten nochmals graphisch und zusam mengefaßt dargestellt.In Table II shown in the Appendix are the Aus Scoring options again graphically and together shown quantitatively.

Als statistische Kennwerte sind dort ein mittlerer Lei stungswert g für einen Bereich von 500-1500 Hz, eine spek trale Rauhigkeit R = σ/g für einen Bereich von 500-1500 Hz, ein Schwerpunkt bzw. eine Schärfe F_s für ei nen Bereich von 500-1500 Hz und ein Leistungsmittelwert g₁ für einen Bereich von 0-500 Hz angegeben.The statistical characteristic values are an average power value g for a range of 500-1500 Hz, a spectral roughness R = σ / g for a range of 500-1500 Hz, a focus or a sharpness F _s for a range of 500-1500 Hz and an average power value g ₁ for a range of 0-500 Hz.

Die Pfeilrichtung steht für eine Erhöhung bzw. für eine Erniedrigung der ausgewählten Kennwerte. Der Doppelpfeil ist signifikant, die Tilde läßt regelmäßig allein keine Aus sage über eine mögliche Fehlerquelle Luftüberschuß LU, Luftmangel LM oder eine Verschmutzung der Anlage zu.The direction of the arrow stands for an increase or for a Lowering of the selected parameters. The double arrow is significant, the tilde regularly leaves no out alone say about a possible source of error excess air LU, Lack of air LM or contamination of the system.

Aus der Tabelle II ist ohne weiteres abzulesen, daß einer Erniedrigung des Wertes für R oder F_s mit hoher Wahr scheinlichkeit ein Luftüberschuß LÜ vorliegt.From Table II it can easily be read that a decrease in the value for R or F _s with high probability is an excess air LÜ.

Signifikant ist auch bei einem Luftmangel der Anstieg des Quotienten der Leistungsmittelwerte g_L/g. Dies mag daraus resultieren, daß bei einem Luftmangel die Flamme länger wird, was sich in einem niederfrequenteren Klangeindruck niederschlagen kann.The increase in the quotient of the mean power values g _L / g is also significant in the case of a lack of air. This may result from a lack of air that increases the flame, which can result in a lower-frequency sound impression.

Ein Absinken der Rauhigkeit R kann auch auf eine Ver schmutzung hindeuten, welche einem Luftmangel ver gleichbar ist. Die sinkende Rauhigkeit R ergibt sich dann durch eine dämpfend wirkende Schmutzschicht.A decrease in the roughness R can also be due to a ver indicate pollution that causes a lack of air is comparable. The falling roughness R then results due to a dampening layer of dirt.

Entsprechend kann weiter vorgesehen werden, daß von der Auswerteeinheit in Abhängigkeit einer Abweichung ei nes oder mehrerer kennzeichnender Merkmale von Refe renzmerkmalen gesteuert eine Verbrennungsluft-Brenn stoffregeleinrichtung die Brennereinstellung nachregelt. So wird die Feuerungsanlage optimal betrieben. Ist eine derar tige Nachregelung nicht möglich, so heißt dies, daß eine Wartung oder manuelle Neueinstellung der Anlage vorzu nehmen ist.Accordingly, it can be further provided that from the evaluation unit as a function of a deviation ei nes or several distinctive features of Refe limit characteristics controlled a combustion air burner fabric control device adjusts the burner setting. So the furnace is operated optimally. Is one of them adjustment is not possible, this means that a Maintenance or manual readjustment of the system take is.

Es bietet sich nach diesem Verfahren auch an, die Über wachung in Verbindung mit einem Betriebsstundenzähler vorzunehmen. Die Anzahl der Betriebsstunden in Verbin dung mit der Abweichung der aktuellen Meßwerte von dem Referenzwerten kann dann als Maß für eine Wartung auch angesehen werden. Ähnliches kann in Verbindung mit ei nem schleichenden Anstieg der Abgastemperatur erfolgen, wenn deren Überwachung durch ein Thermometer bei spielsweise vorgesehen ist. Auch hierdurch wird die Festle gung eines Wartungsintervalls nicht lediglich in vorgebba ren Zeitabschnitten oder dergleichen, sondern tatsächlich in Abhängigkeit der Belastung der Anlage vorgeschlagen. Weiter bietet sich an, in Verbindung mit an sich bekannten Techniken das Verfahren nach der Erfindung für das kom plette Energiemanagement, z. B. in Verbindung mit Außen temperaturfühlern oder dergleichen, auszubauen.It is also possible to use this method, the About monitoring in connection with an operating hours counter to make. The number of operating hours in verbin with the deviation of the current measured values from the Reference values can then also be used as a measure for maintenance be considered. Similar things can be done in connection with egg there is a gradual rise in exhaust gas temperature, if their monitoring by a thermometer is provided for example. This also makes the Festle maintenance interval not only in predefined ren periods or the like, but actually in Dependence of the load on the system proposed. It also offers itself in connection with known ones Techniques the method according to the invention for the com Complete energy management, e.g. B. in connection with the outside to remove temperature sensors or the like.

Hierzu erfolgen zweckmäßigerweise die Datenübertra gungen über entsprechend ausgebildete interne/externe Da tennetze, so daß auch eine Fernüberwachung der Feuerungs anlage ermöglicht ist.For this purpose, the data is expediently transferred with appropriately trained internal / external data networks, so that remote monitoring of the furnace plant is possible.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläu tert. In der Zeichnung zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to the drawing tert. The drawing shows:

Fig. 1 schematisiert eine Meßanordnung für die akusti sche Überwachung nach der Erfindung von Feuerungsanla gen, Fig. 1 schematically a measuring arrangement for the akusti specific monitoring according to the invention of Feuerungsanla gene

Fig. 2 die Anordnung einer Mikrofonkapsel in einer Lei tung mit abgestimmter akustischer Länge, Fig. 2 shows the arrangement of a microphone capsule in a Lei tung with tuned acoustic length,

Fig. 3 schematisiert die Steuerung der Verstärkung V des Vorverstärkers für analoge Mikrofonsignale, Fig. 3, the control of the gain of the preamplifier schematically V for analog microphone signals,

Fig. 4 schematisiert den Aufbau der adaptiven transversa len Digitalfilter-Störgeräuschbedämpfung, Fig. 4 schematically the configuration of the adaptive digital filter transversalis len Störgeräuschbedämpfung,

Fig. 5 die Umsetzung des geschätzten ungestörten Nutz signals in einen Merkmalvektor, Fig. 5 shows the implementation of the estimated undisturbed useful signal into a feature vector,

Fig. 6 eine beispielhafte Zuordnung spektraler Kennwerte und Frequenzintervalle, Fig. 6 shows an exemplary assignment of spectral characteristic values and frequency intervals,

Fig. 7 schematisiert das Erstellen von Referenzwerten der ungestörten Feuerungsanlage, Fig. 7 creating schematic of reference values of the undisturbed hearth,

Fig. 8 schematisiert die Aufarbeitung der Mikrofonsi gnale zur Überwachung des Zündvorganges eines ersten Auswerteverfahrens, Fig. 8 shows diagrammatically the processing of the Mikrofonsi gnale to monitor the ignition of a first evaluation method,

Fig. 9 die Überwachung des Zündvorganges bzw. einer Flamme, Fig. 9, the monitoring of the ignition process or a flame,

Fig. 10 ein Zustandsdiagramm, aus welchem die Qualität der Verbrennung entnommen werden kann, Fig. 10 is a state diagram can be seen in which the quality of combustion,

Fig. 11 ein Frequenzspektrum bei der Verbrennung von Heizöl, Fig. 11 shows a frequency spectrum in the combustion of fuel oil,

Fig. 12 eine Schallaufnahme der Verbrennungsvorgänge gemäß Fig. 11 über ein Zeitintervall von 0 bis etwa 3000 Abtastwerte, Fig. 12 is a sound recording of the combustion processes in accordance with Fig. 11, over a time interval of 0 to about 3000 samples

Fig. 13 ein Frequenzspektrum bei der Verbrennung von Gas, Fig. 13 shows a frequency spectrum in the combustion of gas,

Fig. 14 eine Vergrößerung aus Fig. 13 im Bereich von 600-1100 Hz, Fig. 14 is an enlargement from Fig. 13 in the range of 600-1100 Hz,

Fig. 15 eine Darstellung der spektralen Leistungsdichte, aufgetragen über der Frequenz und dient Fig. 15 is an illustration of the power spectral density plotted against frequency and serves

Fig. 16 der Erläuterung eines bevorzugten Überwa chungsverfahrens nach der Erfindung. Fig. 16 the explanation of a preferred monitoring method according to the invention.

Weiter sind im Zeichnungsanhang zwei Tabellen darge stellt, in denen
Tabelle I verschiedene Meßprotokolle wiedergibt und
Tabelle II der Erläuterung der Zusammenhänge einer typi schen Merkmalsänderung mit ursächlichen Fehler dient.Furthermore, two tables are presented in the appendix to the drawing, in which
Table I reproduces various measurement protocols and
Table II serves to explain the relationships between a typical characteristic change with causal errors.

Fig. 1 zeigt stark schematisiert einen Aufbau zur Durch führung der akustischen Überwachung gemäß der erfin dungsgemäßen Verfahren. Eine Feuerungsanlage 1 weist im Brennraum 2 eine Vielzahl von Geräuschen auf, die von Flammen 4, Lüftern, Zündungen oder dergleichen herrüh ren. Deren Geräusche, angedeutet durch Schallwellen 3, lie fern ein von Mikrofonen 5, 6 aufgenommenes, analoges Nutzsignal n, regelmäßig von einem Störsignal s₁ überla gert. Fig. 1 shows a highly schematic structure for carrying out the acoustic monitoring according to the inventive method. A firing system 1 has a large number of noises in the combustion chamber 2 , which are caused by flames 4 , fans, ignitions or the like. Their noises, indicated by sound waves 3 , lie far away from an analog useful signal n recorded by microphones 5 , 6 , regularly from an interference signal s ₁ superimposed.

Ein solches Nutzschall-Mikrofon 6 kann beispielsweise im Abgaskanal 7 der Feuerungsanlage 1 angeordnet sein. Es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, daß diese Anordnung wenig zweckmäßig ist, da das Signal weniger charakteristi sche Kennwerte enthält.Such a useful sound microphone 6 can be arranged, for example, in the exhaust duct 7 of the combustion system 1 . However, it has been shown in practice that this arrangement is not very useful since the signal contains less characteristic values.

Alternativ, in der Zeichnung jedoch nicht dargestellt, kann ein Nutzschall-Mikrofon auch innerhalb der Feue rungsanlage 1 und insbesondere innerhalb des Brennerrau mes 2 unmittelbar angeordnet sein.Alternatively, but not shown in the drawing, a useful sound microphone can also be arranged directly within the firing system 1 and in particular within the Brenner room 2 .

Es wird für die Aufnahme des Nutzschallsignals eine Mi krofonanordnung bevorzugt, vergleiche Fig. 2, bei welcher ein Mikrofon, hier eine Mikrofonkapsel 5 in einer Leitung 9, insbesondere in einem PU-Schlauch, insbesondere akustisch abgestimmter Länge, an einen Druckmeßstutzen oder an ein Schauglas 8 der Feuerungsanlage 1 angeschlossen wird. Das analoge Mikrofonsignal der Mikrofonkapsel 5, hier das Nutzsignal n, regelmäßig von einem Störsignal s₁ überla gert, wird einem Vorverstärker 10 zugeführt, und es gelangt das verstärkte Signal über einen Bandpaßfilter 11 an einen Analog/Digital-Umsetzer 12.It is preferred for the recording of the useful sound signal, a microphone arrangement, see FIG. 2, in which a microphone, here a microphone capsule 5 in a line 9 , in particular in a PU tube, in particular an acoustically coordinated length, to a pressure measurement port or to a sight glass 8 of the furnace 1 is connected. The analog microphone signal of the microphone capsule 5 , here the useful signal n, regularly superimposed by an interference signal s ₁ , is fed to a preamplifier 10 , and the amplified signal passes via a bandpass filter 11 to an analog / digital converter 12 .

Es kann zweckmäßig sein, je nach auszuwertendem Fre quenzbereich, daß der Bandpaßfilter 11 eine obere Grenzfre quenz von 2,5 kHz aufweist. Der Analog/Digital-Umsetzer 12 weist eine Abtastfrequenz von ca. 5 kHz auf, wobei hö here Abtastfrequenzen zwar genauere Ergebnisse liefern, je doch auch eine erheblich größere Datenmenge. Bei einer Abtastfrequenz von 5 kHz, ergeben sich 300.000 Abtast werte pro Kanal und Minute, welche beispielsweise auf ei ner Festplatte 13 für die spätere Auswertung gespeichert werden können. Alternativ, angedeutet durch den Pfeil 14 in Fig. 1, kann eine Online-Analyse zugleich oder alternativ durchgeführt werden.It may be appropriate, depending on the frequency range to be evaluated, that the bandpass filter 11 has an upper limit frequency of 2.5 kHz. The analog / digital converter 12 has a sampling frequency of approximately 5 kHz, higher sampling frequencies delivering more precise results, but also a considerably larger amount of data. At a sampling frequency of 5 kHz, there are 300,000 samples per channel and minute, which can be saved, for example, on a hard disk 13 for later evaluation. Alternatively, indicated by arrow 14 in FIG. 1, an online analysis can be carried out simultaneously or alternatively.

Zweckmäßigerweise sind dazu entsprechende Analog/Di gital-Umsetzer 12 in einem Computer, auch in einem Perso nalcomputer 15 angeordnet. Für den Computer 15 selbst oder eine Fernüberwachung stehen dann digitalisierte und gegebenenfalls geeignet normierte Abtastwerte gemäß Pfeil 16 zur Verfügung, vgl. auch Fig. 12.Appropriately, corresponding analog / digital converters 12 are arranged in a computer, also in a personal computer 15 . Digitized and possibly suitably standardized sample values according to arrow 16 are then available for the computer 15 itself or for remote monitoring, cf. also Fig. 12.

Regelmäßig wird von der Mikrofonkapsel 5 nicht allein das reine Nutzsignal n erfaßt, sondern sind Störungen über lagert, so daß ein Signal n + s₁ tatsächlich zur Verfügung ge stellt wird.Regularly not only the pure useful signal n is detected by the microphone capsule 5 , but interference is superimposed so that a signal n + s _{1 is} actually provided.

Bevorzugt wird deshalb regelmäßig eine aktive Störge räuschbedämpfung. Hierzu ist ein zweites Mikrofon 17 als Störschallreferenzmikrofon vorgesehen. Auch das analoge Mikrofonsignal s₂ des Störschallreferenzmikrofons 17 wird einem Vorverstärker 18 zugeführt und gelangt über einen Bandpaßfilter 19 an einen A/D-Wandler 12, ggfls. an einen gesondert ausgebildeten.An active Störge noise reduction is therefore preferred. For this purpose, a second microphone 17 is provided as a noise reference microphone. The analog microphone signal s _{2 of} the interference sound reference microphone 17 is also fed to a preamplifier 18 and reaches an A / D converter 12 via a bandpass filter 19 , if necessary. to a specially trained.

Auch für die Bandpaßfilter 19 hat sich eine obere Grenz frequenz von 2,5 kHz als sehr zweckmäßig erwiesen, da die hohen Frequenzen bei bestimmten Auswerteverfahren nach der Erfindung kaum signifikante Daten hinsichtlich des nor malen Betriebes einer Feuerungsanlage 1 liefern.Also for the bandpass filter 19 , an upper limit frequency of 2.5 kHz has proven to be very useful, since the high frequencies in certain evaluation methods according to the invention provide hardly any significant data with regard to the normal operation of a furnace 1 .

Fig. 2 zeigt beispielhaft die Anordnung insbesondere der Mikrofonkapsel 5 in einem Schlauch 9 als Leitung zur Auf nahme des gestörten Nutzschallsignals n + s₁. Die Abstim mung der Schlauchlänge, um einen einseitig offenen Reso nator auszubilden, ergibt sich bei einer interessierenden Fre quenz von 750 Hz ± 250 Hz aus
Fig. 2 shows an example of the arrangement, in particular of the microphone capsule 5 in a hose 9 as a line for the reception of the disturbed useful sound signal n + s ₁ . The tuning of the hose length in order to form a resonator that is open on one side results from a frequency of interest of 750 Hz ± 250 Hz

mit µ = 0, 1, 2, . . . .with µ = 0, 1, 2,. . . .

Da bei einer Länge L_µ=0 = 0,111 m die Resonanz am we nigstens ausgeprägt ist, wird diese Schlauchlänge gegenüber einer Schlauchlänge von L_µ=1 = 0.332 m und den übrigen Längen bevorzugt.Since the resonance is at least pronounced at a length L _{µ = 0} = 0.111 m, this hose length is preferred over a hose length of L _{µ = 1} = 0.332 m and the other lengths.

Der Schlauch 9 kann mit seinem freien Ende 20, wie be reits erläutert, an ein Schauglas, einen Druckmeßstutzen 8 oder dergleichen der Feuerungsanlage 1 angesetzt werden.The tube 9 can be attached with its free end 20 , as already explained, to a sight glass, a pressure measuring connection 8 or the like of the furnace 1 .

Innerhalb des Schlauches 9 wird die Mikrofonkapsel 5 ggfls. durch eine übergezogene Folie 21 vor aggressiven Rauchgasen und dergleichen geschützt.Within the tube 9 , the microphone capsule 5, if necessary. protected by a covered film 21 from aggressive smoke gases and the like.

Anstelle des Schlauches 9 kann auch durch die Verwen dung eines starren Rohres beispielsweise aus einem Kunst stoff oder einem Metall ein einseitig offener Resonator aus gebildet werden.Instead of the tube 9 , a resonator that is open on one side can also be formed by using a rigid tube, for example, from a plastic or a metal.

Die Geräuschpegel von Feuerungsanlagen schwanken in Abhängigkeit von der Frequenz erheblich, vergleiche hierzu auch die Fig. 11 und 13, insbesondere ist der Unterschied zwischen der Zündung und dem normalen Brennbetrieb doch deutlich. Es hat sich deshalb als zweckmäßig erwiesen, um die gesamte Bitbreite und damit die Darstellungsmög lichkeit der Werte durch die A/D-Umsetzer 12 optimal aus zunutzen, den Verstärkungsfaktor V der Vorverstärker 10, 18 entsprechend dem Signalpegel anzupassen.The noise level of combustion systems fluctuate considerably as a function of frequency, see also FIGS. 11 and 13, in particular the difference between the ignition and normal combustion is clear. It has therefore proven to be advantageous in order to optimally utilize the entire bit width and thus the display possibility of the values by the A / D converter 12, to adapt the gain factor V of the preamplifiers 10 , 18 according to the signal level.

Dies wird anhand der Fig. 3 und dem dort dargestellten Signalweg des gestörten Nutzsignals n + s₁ weiter erläutert. Es liefert die Mikrofonkapsel 5 das gestörtes Nutzsignal n + s₁, welches dem Vorverstärker 10, beispielsweise in bekann ter Art als Differenzverstärker geschaltet, zugeführt wird. Von da gelangt das verstärkte Signal über den Bandpaßfilter 11 an den Analog/Digital-Umsetzer 12. Eine Steuereinheit 26 regelt in sich bekannter Art den Verstärkungsfaktor V des Vorverstärkers 10, angedeutet durch unterschiedliche Wi derstände 22, um die optimale Ausnutzung der Bitbreite des A/D-Umsetzers 12 zu nutzen.This is further explained with reference to FIG. 3 and the signal path of the disturbed useful signal n + s _{1 shown} there. It provides the microphone capsule 5 with the disturbed useful signal n + s ₁ , which is connected to the preamplifier 10 , for example in a known manner as a differential amplifier. From there, the amplified signal passes through the bandpass filter 11 to the analog / digital converter 12 . A control unit 26 controls the gain V of the preamplifier 10 in a manner known per se, indicated by different resistances 22 , in order to utilize the optimal use of the bit width of the A / D converter 12 .

Zweckmäßigerweise sind der A/D-Umsetzer 12 und die Steuereinheit 26 kartenmäßig innerhalb eines Computers 15 integriert. Ggfls. können dort auch der Vorverstärker 10 und der Bandpaßfilter 11 integriert sein, beispielsweise auch in Form von sogenannten Soundkarten.The A / D converter 12 and the control unit 26 are expediently integrated in the form of a card within a computer 15 . If necessary. The preamplifier 10 and the bandpass filter 11 can also be integrated there, for example in the form of so-called sound cards.

Anhand der Fig. 4 wird die Störgeräuschbedämpfung nä her erläutert. Die innerhalb der Feuerungsanlage 1 befindli che Schallquelle 20 liefert über die Mikrofonkapsel 5 ein Nutz- und Störsignal n + s₁. Dieses wird, wie bereits erläu tert, im Vorverstärker 10 geregelt vorverstärkt und über den Tiefpaß 11 einem A/D-Umsetzer 12 zugeführt.The noise reduction is explained in more detail with reference to FIG. 4. The sound source 20 located within the furnace 1 provides a useful and interference signal n + s ₁ via the microphone capsule 5 . As already explained, this is preamplified in a controlled manner in the preamplifier 10 and fed to an A / D converter 12 via the low-pass filter 11 .

Die außenliegende, störende Schallquelle 23 wird von dem Störschallreferenzmikrofon 17 aufgenommen, dessen analoges Signal s₂ gleichfalls wieder über einen Vorverstär ker 18 und einen Bandpaßfilter 19 weitergeleitet wird.The external, disturbing sound source 23 is picked up by the interference sound reference microphone 17 , the analog signal s _{2 of which is} also passed on again via a preamplifier 18 and a bandpass filter 19 .

Auch die Verstärkung V des Vorstärkers 18 wird durch eine Steuereinheit 27, weiter im Detail nicht dargestellt, ge regelt. über einen A/D-Umsetzer 24 gelangt das bearbeitete Störungssignal s₂ an einen adaptiven transversalen Digital filter, ATDF, 25 mit dem Ausgangssignal s₂*. Regelmäßig entspricht dieser Wert s₂* jedoch nicht dem Wert s₁*, dem weiterverarbeiteten Störsignal, so daß durch Differenzbil dung der beiden Signale (n* + s₁*) und s₂* tatsächlich der exakte Wert des bearbeiteten Nutzsignals n* nicht erhaltbar ist. Es ist deshalb zweckmäßig, die Filterkoeffizienten des ATDF 25 zu veränderbar zu gestalten. Es sind diese Filter koeffizienten anhand eines Abgleichkriteriums so zu be stimmen, daß die Filterausgangsfolge s₂* einer optimalen Nachbildung der tatsächlichen Störkomponente s₁ im Sum mensignal (n* + s₁*) entspricht. Hierzu kann die Fehlersi gnalfolge am Systemausgang betrachtet werden und der quadratische Effektivwert der Fehlersignalfolge E wird mi nimiert min [E(ñ)²], vgl. Pfeil 28 in Fig. 4. Damit steht ñ als Schätzung des ungestörten Nutzsignals n vergleichsweise exakt zur Verfügung.The gain V of the preamplifier 18 is regulated by a control unit 27 , not shown in further detail. via an A / D converter 24, the processed interference signal 25 reaches s ₂ to an adaptive transversal digital filter, ATDF, with the output signal s ₂ *. Regularly, this value s ₂ * does not correspond to the value s ₁ *, the further processed interference signal, so that the exact value of the processed useful signal n * cannot actually be obtained by difference formation of the two signals (n * + s ₁ *) and s ₂ * is. It is therefore advisable to make the filter coefficients of the ATDF 25 too changeable. These filter coefficients are to be determined using a matching criterion so that the filter output sequence s ₂ * corresponds to an optimal simulation of the actual interference component s ₁ in the sum signal (n * + s ₁ *). For this purpose, the error signal sequence at the system output can be viewed and the root mean square value of the error signal sequence E is minimized min [E (ñ) ² ], cf. Arrow 28 in FIG. 4. Thus, ñ is available comparatively exactly as an estimate of the undisturbed useful signal n.

Da ñ eine Vielzahl von Werten insbesondere eines Fre quenzbereichs von 0 bis 1500 Hz, gegebenenfalls bis 1500 Hz charakterisiert, ist es bei einem ersten Überwa chungsverfahren nach der Erfindung zweckmäßig, den Be reich von 1000 Hz zu unterteilen, beispielsweise in 20 hier gleichgroße Intervalle von 50 Hz. Es kann dann für jedes In tervall aus der Vielzahl der Werte ñ ein Merkmal berechnet werden, insbesondere spektrale Kennwerte. Es steht dann ein Vektor m als Merkmalvektor zur Verfügung, vergleiche Fig. 5, dessen Elemente mit einem Zählindex i = 0 . . . 19 insbesondere auch Kurzzeitspektren sind. Die Zuordnung des Vektors m mit seinen verschiedenen Werten hinsichtlich der Frequenzintervalle ist in Fig. 6 nochmals gezeigt.Since ñ characterizes a large number of values, in particular a frequency range from 0 to 1500 Hz, possibly up to 1500 Hz, it is expedient in a first monitoring method according to the invention to divide the region from 1000 Hz, for example into 20 intervals of equal size here 50 Hz. A characteristic can then be calculated for each interval from the multiplicity of values ñ, in particular spectral characteristic values. A vector m is then available as a feature vector, see FIG. 5, the elements of which have a counting index i = 0. , , 19 are in particular also short-term spectra. The assignment of the vector m with its different values with regard to the frequency intervals is shown again in FIG. 6.

Natürlich können andere Intervalle, gleich lang oder un terschiedlich, auch überlappend, gewählt werden. Es ist da mit auch möglich, eine Wichtung spezieller Frequenzberei che vorzunehmen.Of course, other intervals can be the same length or un different, also overlapping. It is there with also possible a weighting of special frequency range che to make.

Insbesondere für eine qualitative Überwachung des Zünd vorgangs kann ein Frequenzbereich zwischen 0 und 200 Hz herangezogen werden, vergleiche auch die Fig. 11 und 13. In diesem Bereich kann sicher erkannt werden, ob die Zün dung erfolgt ist. Im spektralen Bereich wird dieser Fre quenzbereich durch die Elemente m₀ bis m₃ hier beispielhaft gemäß Fig. 8 charakterisiert. Die dort gebildete Summe Z wird mit Z_ref verglichen, durch welche der Betrieb bei opti mal eingestellter Anlage charakterisiert ist. Ein solcher Ver gleich kann beispielsweise in einer Normierung bestehen, beispielsweise in einer Quotientenbildung. Damit läßt sich aus Fig. 9 sofort ablesen, ob ein Zündvorgang stattgefunden hat, ein nicht erkennbarer Zustand vorliegt oder ob kein Zündvorgang stattgefunden hat. Hierbei ist ein Wert α ge eignet zu wählen, welcher beispielsweise 20% betragen kann und durch den eine Bandbreite definiert wird. In einem Bereich oberhalb 1 - α, unschraffiert, ist die Flamme dann si cher eingeschaltet, in dem Bereich kleiner als α, gleichfalls unschraffiert, aus. Der schraffierte Bereich dazwischen ist unbestimmt.In particular for a qualitative monitoring of the ignition process, a frequency range between 0 and 200 Hz can be used, compare also FIGS. 11 and 13. In this range it can be reliably recognized whether the ignition has taken place. In the spectral range, this frequency range is characterized by the elements m ₀ to m ₃ here as an example according to FIG. 8. The sum Z formed there is compared with Z _ref , by which the operation with an optimally set system is characterized. Such a comparison can consist, for example, of normalization, for example of forming a quotient. It can thus be seen immediately from FIG. 9 whether an ignition process has taken place, an undetectable state is present or whether no ignition process has taken place. In this case, a value α ge is to be selected, which can be 20%, for example, and which defines a bandwidth. In a region above 1 - α, unshaded, the flame is then safely switched on, in the region smaller than α, likewise unshaded, off. The shaded area in between is indefinite.

Im Bereich insbesondere von 600 Hz bis 1100 Hz, hier beispielhaft in einem Intervall von 350 Hz bis 1000 Hz, kann bei diesem Verfahren nach der Erfindung der normale Brennvorgang der Feuerungsanlage 1 überwacht werden. Über einen solchen Bereich hat es sich als zweckmäßig er wiesen, Schwerpunktfrequenzen f_s bzw. Schiefen γ aufzu tragen, wobei eine Schwerpunktfrequenz f_s definiert wird durch:
In the range in particular from 600 Hz to 1100 Hz, here for example in an interval from 350 Hz to 1000 Hz, the normal combustion process of the combustion system 1 can be monitored in this method according to the invention. Over such a range, it has proven expedient to apply center frequencies f _s or skew γ, a center frequency f _{s being} defined by:

wobei sich hier zweckmäßigerweise für die Zählfolge die Intervalleinteilung anbietet.where the expedient for the counting sequence Interval division offers.

Überraschenderweise hat sich in diesem Frequenzbereich gezeigt, daß ein Luftüberschuß bei einer Verschiebung der Schwerpunktfrequenz zu kleineren Frequenzen, ein Luft mangel bei einer Verschiebung zu höheren Frequenzen ge genüber der Referenzschwerpunktfrequenz bei normaler, korrekter Verbrennung vorliegt, vergleiche auch Fig. 14.Surprisingly, it has been shown in this frequency range that there is an excess of air when the center of gravity frequency is shifted to lower frequencies, an air deficiency when there is a shift to higher frequencies compared to the reference center of gravity frequency with normal, correct combustion, see also FIG. 14.

Durch entsprechenden Vergleich ist damit die Möglich keit gegeben, durch eine Regelung den Verbrennungsvor gang zu optimieren und falls dies nicht möglich ist, den Be darf einer Wartung zu signalisieren.The comparison is therefore possible given, by a regulation the combustion advance optimize the course and if this is not possible, the Be allowed to signal maintenance.

Wird dann weiter für dieses Frequenzintervall ein nor mierter Kennwert Z/Z_Ref gebildet, gemäß Fig. 8, und über dem Frequenzverhältnis f_s/f_sRef aufgetragen, vgl. Fig. 10, kann der Betriebszustand der Feuerungsanlage jederzeit ab gelesen werden.If a standardized characteristic value Z / Z _{Ref is then} formed for this frequency interval, as shown in FIG. 8, and plotted over the frequency ratio f _s / f _sRef , cf. Fig. 10, the operating state of the furnace can be read at any time.

In Fig. 10 steht der unschraffierte Bereich für eine Feue rungsanlage 1, bei welcher eine korrekte Verbrennung statt findet. Darüberliegende Werte, durch den nach oben gerich teten Doppelpfeil charakterisiert, signalisieren eine instatio näre Verbrennung. Im schraffierten Bereich links liegende Werte, angedeutet durch den nach links gerichteten Doppel pfeil, deuten regelmäßig auf eine Störung mit Luftübert schuß hin, während der nach rechts gerichtete Pfeil, bzw. die rechts der unschraffierten Fläche liegenden Werte eine Stö rung durch Luftmangel regelmäßig anzeigen. Im Bereich des nach unten gerichteten Pfeils ist die Flamme regelmäßig erloschen.In Fig. 10, the unshaded area for a Feue approximately 1 , in which a correct combustion takes place. Values above this, characterized by the upward-pointing double arrow, signal an instationary combustion. Values in the hatched area on the left, indicated by the double arrow pointing to the left, regularly indicate a fault with excess air, while the arrow pointing to the right or the values to the right of the unshaded area regularly indicate a fault due to lack of air. In the area of the arrow pointing downwards, the flame is regularly extinguished.

Fig. 11 zeigt spektrale Kennwerte, aufgetragen über der Frequenz einer Feuerungsanlage 1 für Heizöl. Die Numme rierung der Kurven 9-11 in Fig. 11 korrespondiert mit den laufenden Nummern der Versuche aus der Tabelle I im An hang. Unabhängig von einem Luftüberschuß, gemäß lf. 10 und 11, oder einer exakten Verbrennung, gemäß lf. 9, im op timierten Zustand zeigt der Frequenzbereich zwischen 0 und 200 Hz den Zündvorgang. Hier sind charakteristische Ab weichungen nicht erkennbar. Wohl kann aber der Zündvor gang selbst, wie bereits erläutert, in diesem Frequenzbereich sicher aufgrund der großen Amplitude erkannt werden. Fig. 11 shows spectral characteristics plotted against the frequency of a furnace 1 for heating oil. The numbering of curves 9-11 in FIG. 11 corresponds to the serial numbers of the tests from Table I in the appendix. Regardless of an excess of air, according to lf. 10 and 11, or an exact combustion, according to lf. 9, in the optimized state, the frequency range between 0 and 200 Hz shows the ignition process. Characteristic deviations are not discernible here. However, as already explained, the ignition process itself can certainly be recognized in this frequency range on account of the large amplitude.

Der für den normalen Betrieb der Anlage wichtige, diesen Betrieb charakterisierende Frequenzbereich liegt etwa zwi schen 350 Hz bis 400 Hz als untere Eckfrequenzen und 1500 Hz. Deutlich ausgeprägt ist ein relatives Maximum in einem Bereich von etwa 900 Hz der Kurve lf. 9, welche die normale, korrekte Verbrennung charakterisiert. Ein Luft überschuß in diesem höherfrequenten Bereich wird erkenn bar an einer Verschiebung des Maximums hin zu kleineren Frequenzen, hier bei ca. 800 Hz für die Kurven lf. 10 und 11. Insbesondere wandert die Schwerpunktfrequenz bei dem Auftreten des Fehlers eines Luftüberschusses nach links.The one important for the normal operation of the system Operation characterizing frequency range is approximately between between 350 Hz and 400 Hz as the lower corner frequencies and 1500 Hz. A relative maximum is clearly pronounced a range of about 900 Hz of curve lf. 9 which the characterized normal, correct combustion. An air excess in this higher frequency range is recognized bar at a shift of the maximum to smaller ones Frequencies, here at approx. 800 Hz for the curves running. 10 and 11. In particular, the center of gravity moves at the Left excess air error occurs.

Entsprechend einem solchen Vergleich kann durch eine geeignet ausgebildete Regeleinrichtung das Brennstoff- Luftgemisch eingestellt werden, bis eine optimale Verbren nung gewährleistet ist. Sollte dies nicht möglich sein, kann die Anlage auch Wartungsbedarf signalisieren.According to such a comparison, a suitably trained control device the fuel Air mixture can be adjusted until optimal burning guaranteed. If this is not possible, you can the system also signal maintenance needs.

Die Kurven der laufenden Nummern 9 bis 11 aus Fig. 11 basieren auf üblichen Schallaufnahmen, digitalisiert und normiert in Fig. 12 über ein Zeitintervall von etwa 3000 Ab tastwerten dargestellt. Diese Schallaufnahmen lassen unauf bereitet die Signifikanz der Kurven, gemäß Fig. 11, nicht er kennen.The curves of the serial numbers 9 to 11 from FIG. 11 are based on conventional sound recordings, digitized and normalized in FIG. 12 over a time interval of approximately 3000 samples. Unprocessed, these sound recordings do not reveal the significance of the curves, as shown in FIG. 11.

Fig. 13, verschiedene Brennzustände von Gas zeigend, läßt im Bereich zwischen 0 und 200 Hz signifikante Unter schiede lediglich hinsichtlich der Amplitude erkennen. Dies ist wenig aussagekräftig für den Betrieb der Anlage, ledig lich die Aussage Zündung ja-nein ist problemlos möglich. Fig. 13, showing different combustion states of gas, can be seen in the range between 0 and 200 Hz significant differences only in terms of the amplitude. This is not very meaningful for the operation of the system, only the statement ignition yes-no is possible without any problems.

Auch in Fig. 13 und der zugehörigen Fig. 14 korrespon dieren die laufenden Nummern 3 bis 7 der dort gezeigten Kurven mit der Nummerierung der Versuche in Tabelle I.In FIG. 13 and the associated FIG. 14, the sequence numbers 3 to 7 of the curves shown there also correspond to the numbering of the tests in Table I.

In Fig. 14 ist der interessierende Bereich, vergrößert dar gestellt, zwischen 600 und 1100 Hz liegend gezeigt.In Fig. 14, the area of interest is shown enlarged, shown lying between 600 and 1100 Hz.

Zwischen etwa 890 und 900 Hz liegend sind die relativen Maxima der normalen Verbrennung, gemäß der Kurven lf. Nummer 3 und 4 erkennbar. Die Verschiebung eines Maxi mums, der Schwerpunktfrequenz, hin zu kleineren Frequen zen gemäß lf. Nummer 7, zeigt Luftüberschuß, hier mit CO- Anteil, an. Die Verschiebung nach rechts, gemäß den lf. Nummern 5 und 6, auf Werte von etwa 940 Hz zeigt Luft mangel, hier in Verbindung mit CO-Anteilen, an.The relative ones are between about 890 and 900 Hz Maxima of normal combustion, according to curves lf. Number 3 and 4 recognizable. The shift of a maxi mums, the center frequency, towards smaller frequencies zen according to running Number 7, shows excess air, here with CO- Share in. The shift to the right, according to lf. Numbers 5 and 6, at values of around 940 Hz shows air deficiency, here in connection with CO shares.

Anhand der Fig. 15 und 16 wird ein bevorzugtes Verfah ren nach der Erfindung zur Überwachung und Regelung von Feuerungsanlagen 1 weiter erläutert. Bei diesem Verfahren werden als kennzeichnende Merkmale psychoakustische Kenngrößen verwendet, die insbesondere in ihrer Kombina tion exakte Aussagen über den Zustand der Anlage erlau ben. In der bereits erläuterten Weise werden für die Auswer tung digitale Abtastwerte herangezogen, die mittels der Vor richtung entsprechend Fig. 1 gewonnen werden. Diese digi talen Abtastwerte lassen eine Amplituden/Zeit-Auswertung (Yt-Grafik) bereits zu. Über diese zeitabhängigen Werte kann ein Zeitfenster, bspw. ein sogenanntes Hannig-Fenster, gelegt werden, so daß für eine weitere Berechnung eine be stimmte Anzahl von digitalen Abtastwerten zur Verfügung stehen, beispielsweise bei dem in Fig. 16 gezeigten Fenster 4096 Abtastwerte.Referring to Figs. 15 and 16, a preferred procedural ren is explained further according to the invention for monitoring and control of furnaces. 1 In this method, psychoacoustic parameters are used as characteristic features, which, in particular in their combination, allow precise statements about the condition of the system. In the manner already explained, digital samples are used for the evaluation, which are obtained by means of the device according to FIG. 1. These digital sampling values already permit an amplitude / time evaluation (Yt graphic). A time window, for example a so-called Hannig window, can be placed over these time-dependent values, so that a certain number of digital samples are available for a further calculation, for example 4096 samples in the window shown in FIG .

In der zeitlichen Abfolge sollten sich aus Genauigkeits gründen diese Fenster überlappen, beispielsweise wie ge zeigt hälftig, so daß 2048 Abtastwerte sich jeweils von Fen ster zu Fenster überlappen.The chronological order should be made out of accuracy establish these windows overlap, for example as ge shows half, so that 2048 samples differ from Fen overlap to window.

Aus den Werten eines Fensters kann durch geeignete, ins besondere schnelle Rechenoperationen ein Leistungsdichte spektrum gewonnen werden. Insbesondere im Bereich der Fast-Fourier-Transformationen FFT sind bereits hardware mäßige Implementierungen bekannt, die solche Spektrums berechnungen äußerst schnell und exakt ausführen können.From the values of a window can be selected by suitable ins special fast arithmetic operations a power density spectrum can be obtained. Especially in the area of Fast Fourier transforms FFT are already hardware moderate implementations known such spectrum can perform calculations extremely quickly and precisely.

Es wird an dieser Stelle nochmals darauf hingewiesen, daß es eine Vielzahl von Normierungen, insbesondere hin sichtlich von Spektren gibt, so daß die in Fig. 16 gezeigte quadratische Normierung des Spektrums ausdrücklich als lediglich beispielhaft anzusehen ist. Gleiches gilt hinsicht lich einer Vielzahl von Wichtungen. Hier wesentlich ist le diglich, daß naturgemäß für Vergleiche von aktuellen Wer ten mit Referenzwerten die selben Normierungen und Wich tungen beibehalten werden.It is pointed out again at this point that there are a large number of normalizations, in particular with regard to spectra, so that the quadratic normalization of the spectrum shown in FIG. 16 is expressly to be regarded as merely exemplary. The same applies to a large number of weightings. It is only essential here that the same standards and weightings are naturally retained for comparisons of current values with reference values.

Abhängig vom Betrieb - stationär oder instationär - er folgt weiter eine Mittelung der Spektren, wodurch eine ge wisse statistische Genauigkeit gegeben ist, so daß einzelne Fehlmessungen von untergeordneter Bedeutung bleiben. Es kann solches durch eine gleitende Blockmittelung erfolgen.Depending on the company - stationary or unsteady the spectra are further averaged, resulting in a ge know statistical accuracy is given, so that individual Incorrect measurements remain of minor importance. It this can be done by moving block averaging.

Bei der hier beispielhaft vorgeschlagenen Auswertung der Meßergebnisse hat es sich weiter als zweckmäßig erwie sen, zwei Frequenzbereiche, hier zwischen 0 und 500 Hz so wie zwischen 500 und 1500 Hz, weiter zu betrachten. Die Betrachtung der Bereiche von 0 bis 500 Hz bzw. von 500 bis 1000 Hz führt in der eingangs erläuterten Weise zu Wasser fallgrafiken, wenn beispielsweise die Amplitude der Leich tungsdichtespektren über der Zeit und der Frequenz aufge tragen werden.In the evaluation proposed here as an example of the measurement results, it has also proven to be expedient sen, two frequency ranges, here between 0 and 500 Hz so as between 500 and 1500 Hz, to consider further. The Consideration of the ranges from 0 to 500 Hz or from 500 to 1000 Hz leads to water in the manner explained at the beginning case graphics if, for example, the amplitude of the body density spectra over time and frequency will wear.

Fig. 15 zeigt die spektrale Leistungsdichte aufgetragen über der Frequenz der Beispiele der lf. Nummern 1 und 2 der Tabelle I. Fig. 15 shows the spectral power density is plotted against the frequency of the examples of lf. Numbers 1 and 2 of Table I.

Als erste psychoakustische Kenngröße wird für den Be reich von 0 bis 500 Hz eine mittlere spektrale Dichte, ein Leistungsmittelwert g_L ermittelt. In gleicher Weise wird eine mittlere spektrale Dichte bzw. Leistungsmittelwert g für den Bereich von 500 bis 1500 Hz berechnet. Für die Auswertung werden jedoch letztlich nicht die Leistungsmit telwerte für sich betrachtet, sondern als Quotient g_L/g mit einander verknüpft.As the first psychoacoustic parameter, an average spectral density, an average power value g _{L, is} determined for the range from 0 to 500 Hz. In the same way, an average spectral density or average power value g is calculated for the range from 500 to 1500 Hz. Ultimately, however, the mean power values are not considered for the evaluation, but rather linked as a quotient g _L / g.

Als weitere psychoakustische Kenngröße wird die spek trale Standardabweichung σ für das Frequenzintervall von 500 bis 1500 Hz berechnet, die gleichfalls wiederum nicht für sich, sondern als Quotient mit dem Leistungsmittelwert g des selben Intervalls verknüpft, die so die Rauhigkeit R = σg hier beispielhaft definieren.As another psychoacoustic parameter, the spec central standard deviation σ for the frequency interval of 500 to 1500 Hz calculated, which again is not for itself, but as a quotient with the performance average g of the same interval, which is the roughness R = Define σg here as an example.

Als weiteres kennzeichnendes Merkmal des zu verglei chenden Merkmalvektors wird der Schwerpunkt oder die Schärfe hier in dem Intervall von 500 bis 1500 Hz berech net. Es ist hier beispielhaft die Schärfe definiert als
As a further characteristic feature of the feature vector to be compared, the center of gravity or sharpness is calculated here in the interval from 500 to 1500 Hz. The sharpness is defined here as an example

Diese psychoakustische Kenngröße wird hier für sich al lein in die Auswertung des Zustandes der Feuerungsanlage einbezogen.This psychoacoustic parameter is here al lein in the evaluation of the state of the furnace involved.

Es erlauben diese drei psychoakustischen Kenngrößen Aussagen über den Zustand der Feuerungsanlage in signifi kanter Art und Weise, vergleiche die Doppelpfeile in der Ta belle II. Wird wie dort gezeigt, der Leistungsmittelwert g des Intervalls 500 bis 1500 Hz für sich noch mit hinzuge nommen, kann die Sicherheit der Aussagen über Fehlerursa chen weiter noch erhöht werden.These three psychoacoustic parameters allow it Statements about the state of the furnace in signifi edgy way, compare the double arrows in the Ta belle II. As shown there, the average power g of the interval 500 to 1500 Hz taken, the security of the statements about error cause Chen be further increased.

Auch für dieses Auswerteverfahren müssen Referenz werte der psychoakustischen Kenngrößen zur Verfügung ge stellt werden. Gleichfalls ist für die Klassifikation des Feh lers das Verfahren durch Bestimmung der Referenzwerte an die jeweilige Anlage gleichsam in einem Lernvorgang zu adaptieren, vergleiche Fig. 7.Reference values for the psychoacoustic parameters must also be made available for this evaluation procedure. Likewise, for the classification of the error, the method has to be adapted to the respective system by determining the reference values in a learning process, see FIG. 7.

Durch das Verfahren nach der Erfindung ist das Erkennen und Beurteilen der Qualität, allgemein des Brennerstarts, der Startleistung, des allgemeinen Betriebes, ggfls. der Druckverlust, der Zustand der Wärmertauscher, abgasseitig, durchaus feststellbar, dies ggfls. in Kombination mit Tempe ratursensoren, Drucksensoren oder dergleichen mehr. In Verbindung mit der vorgestellten Überwachung sind die Meßergebnisse dieser bekannten Überwachungselemente deutlich verbessert bewertbar, da eine Korrelation mit den tatsächlichen Ist-Werten der Verbrennung möglich ist, die mit den Werten einer optimal arbeitenden Anlage in Bezug setzbar sind.With the method according to the invention, recognition is possible and assessing the quality, generally the start of the burner, the starting performance, the general operation, if necessary. the Pressure loss, the condition of the heat exchanger, on the flue gas side, definitely noticeable, if necessary. in combination with Tempe rature sensors, pressure sensors or the like. In In connection with the presented surveillance are the Measurement results of these known monitoring elements can be significantly improved because of a correlation with the actual actual values of the combustion is possible that with the values of an optimally working system in relation are settable.

Gleichfalls ist nachgeschaltet eine Regelung der Feue rungsanlage möglich. Hier ist insbesondere an eine Verbren nungsluft-Brennstoffregeleinrichtung gedacht, welche die Brennereinstellung nachregelt. Je nach Vorgabe durch die Feuerungsanlage selbst kann beispielsweise auch eine Än derung der Drehzahl eines Gebläses erfolgen, eine Druckän derung innerhalb eines pneumatischen Verbundes, eine Um stellung innerhalb eines mechanischen Verbundes, bei spielsweise eine Drosselklappenregelung oder dergleichen mehr. Solches wird regelmäßig durch die Feuerungsanlage selbst vorgegeben sein und ist hieran in Anpassung lediglich der Regelteil auf das erfindungsgemäße Verfahren abzustim men.A regulation of the fire is also connected downstream system possible. Here is especially a scorching air fuel control device, which the Burner adjustment readjusted. Depending on the specifications by the The combustion system itself can also have a change, for example change in the speed of a fan, a pressure change change within a pneumatic network, a change position within a mechanical network, at for example, a throttle valve control or the like more. This is done regularly by the furnace itself be predetermined and is only in adaptation to it to adapt the control part to the method according to the invention men.

Claims

1. A method for monitoring a furnace, characterized in that

- That the firing system creates a one-time frequency-noise amplitude diagram which detects the ignition process, the normal burning process, the switching on of further burner stages and their normal burning processes and / or a stepless control on the optimally set firing system ( 1 ),
- that the regular operation of the furnace ( 1 ) is monitored acoustically,
- That a frequency-noise amplitude diagram is created during operation based on acoustic monitoring, and
- That an evaluation unit with time correlation monitors the data based on the frequency-noise amplitude diagram with the data based on the time-frequency noise amplitude diagram for agreement within a predeterminable bandwidth and indicates an error when the bandwidth is exceeded.

2. The method according to claim 1, characterized in net that for the creation of the diagrams the same Mi krofonanlage is used.

3. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the microphone system has at least one microphone ( 5 , 6 ) for a useful sound measurement for detecting the airborne sound ( 3 ) in the combustion chamber ( 2 ) of the furnace ( 1 ).

4. Procedure according to one or more of the foregoing existing claims, characterized in that a active noise suppression is provided.

5. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that at least two microphones ( 5 , 17 ) are provided for the microphone system, that at least one microphone as a useful sound microphone ( 5 ) and that at least one two th microphone as a noise reference microphone ( 17th ) is provided for active noise suppression.

6. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that a microphone ( 5 ) is arranged at one end in a line ( 9 ) with which it forms a resonator open on one side.

7. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the useful sound microphone ( 5 ) the line ( 9 ) with its free end ( 20 ) with the firing system ( 1 ) is the and the line length (L) is resonantly tuned to an acoustically interesting area.

8. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the line ( 9 ) with its free end ( 20 ) is connected to a measuring connection piece for the furnace pressure or to a sight glass ( 8 ) for the optical burner monitoring.

9. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the useful sound microphone ( 5 ) is protected on the inside by a film ( 21 ).

10. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the useful sound microphone is arranged within the burner chamber ( 2 ).

11. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that a microphone signal (n + s ₁ ) of the useful sound microphone ( 5 ) is fed to a preamplifier ( 10 ) that the amplified signal via a bandpass filter ( 11 ) an analog / Digital converter ( 12 ) is supplied and that a control unit ( 26 ) controls the gain (V) of the signal (n + s ₁ ) for optimal use of the bit width of the A / D converter ( 12 ).

12. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that a microphone signal (s ₂ ) of the noise reference microphone ( 17 ) is fed to a preamplifier ( 18 ) that the amplified signal via a bandpass filter ( 19 ) an analog / digital Converter ( 24 ) is supplied that a control unit ( 27 ) controls the gain (V) of the signal (s ₂ ) for optimal use of the bit width of the A / D converter ( 24 ), that the digitized signal further an adaptive transversal Digital filter (ATDF) ( 25 ) is supplied and that its output signal (s ₂ *) with the output signal (n * + s ₁ *) of the A / D converter ( 12 ) for the useful signal microphone ( 5 ) links an estimate (n ) for the undisturbed, processed useful signal (s).

13. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that a frequency range is divided into intervals, that characterizing features of the intervals are calculated, that feature vectors ( m ) are created and that the data (m _iRef ) of the feature vec tors ( m _Ref ) of the optimally set firing system ( 1 ) as reference elements and the elements (m _i ) of the feature vector ( m ) of the firing system ( 1 ) in normal operation are compared.

14. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the elements (m _i , m _iRef ) of the feature vector ( m , m _Ref ) are short-term spectra.

15. Procedure according to one or more of the preceding existing claims, characterized in that the Spectra are power density spectra.

16. Method according to one or more of the preceding existing claims, characterized in that a The spectra are averaged.

17. Procedure according to one or more of the preceding existing claims, characterized in that the in Intervals divided frequency range between 0 and 1500 Hz.

18. Method according to one or more of the preceding existing claims, characterized in that the Frequency range divided into equal intervals is.

19. Procedure according to one or more of the preceding existing claims 1 to 17, characterized in that the area at different sized intervals is divided.

20. Procedure according to one or more of the preceding existing claims 1 to 17, characterized in that intervals overlap.

21. Procedure according to one or more of the foregoing existing claims, characterized in that for Monitoring an ignition process is used from 0 to 200 Hz.

22. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that for monitoring an ignition process, the frequency range from 0 to 200 Hz covering elements (m _i ) of the feature vector ( m ) with the same range covering reference _elements (m _iRef ) of the optimally set combustion system ( 1 ) can be compared.

23. Procedure according to one or more of the foregoing existing claims, characterized in that for Monitoring the normal burning process a Fre frequency range from 350 Hz to 5000 Hz, in particular up to 1500 Hz.

24. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that for monitoring the normal burning process, the elements covering the frequency range above 350 Hz (m _i ) of the feature vector ( u ) with the reference elements covering the same area (m _i _Ref ) the optimally set combustion system ( 1 ) are compared.

25. Procedure according to one or more of the preceding existing claims, characterized in that kenn drawing features psychoacoustic parameters are.

26. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that focal points and / or sharpening (f _s , F _s ) are calculated as characteristic features.

27. Procedure according to one or more of the preceding existing claims, characterized in that as characteristic features roughness (R) calculated become.

28. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that average power values (g, g _L ) are calculated as characteristic features.

29. Procedure according to one or more of the foregoing existing claims, characterized in that as characteristic features standard deviations (σ) be calculated.

30. Procedure according to one or more of the preceding existing claims, characterized in that as characteristic features already calculated char can be linked together.

31. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that a reference center _frequency (f _sRef ) or sharpness (F _sRef ) of the optimally set firing system ( 1 ) is calculated for a frequency range that a center of gravity frequency (f _s ) or Sharpness (F _s ) of the firing system ( 1 ) in regular operation is calculated for the same frequency range and that after exceeding the current center of gravity frequency (f _s ) or sharpness (F _s ) of a predefinable bandwidth around the reference center frequency (f _sRef ) or sharpness (F _sRef ) the evaluation device indicates an error.

32. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that when the center of gravity frequency (f _s ) or sharpness (F _s ) is _lowered, the evaluation device detects an excess of air, compared with the reference center of gravity frequency (f _sRef ) or sharpness (F _sRef ).

33. Procedure according to one or more of the foregoing existing claims, characterized in that at a decrease in the value of the roughness (R) Evaluation device detects excess air, compared to a reference value of roughness.

34. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that an average power value (g _L ) is calculated for a low-frequency interval, that an average power value (g) is calculated for a subsequent higher frequent interval that by forming a quotient ( g _L / g) of the two average power values, the evaluation device detects a lack of air, compared to a reference value of the quotient.

35. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that when the value of the roughness (R) and the sharpness (F _s ) decrease, the evaluation device detects contamination, compared with a reference value of the roughness or the sharpness.

36. Procedure according to one or more of the foregoing existing claims, characterized in that of the evaluation unit depending on a deviation One or more distinctive features a combustion controlled by reference features air-fuel control device the burner setting readjusted.