DE2908634A1 - DEVICE FOR MEASURING THE EFFICIENCY OF A COMBUSTION - Google Patents

DEVICE FOR MEASURING THE EFFICIENCY OF A COMBUSTION

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DE2908634A1
DE2908634A1 DE19792908634 DE2908634A DE2908634A1 DE 2908634 A1 DE2908634 A1 DE 2908634A1 DE 19792908634 DE19792908634 DE 19792908634 DE 2908634 A DE2908634 A DE 2908634A DE 2908634 A1 DE2908634 A1 DE 2908634A1
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Ulrich Bonne
Albin E Johnson
Arlon D Kompelien
Ralph H Torborg
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Description

-A--A-

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1. Sie dient der Bestimmung der Rauchgasverluste bzw. des Wirkungsgrades einer Verbrennung in öfen und Boilern, und sie hilft den Verbrauchern von natürlichem Gas oder anderen Brennstoffen, den Wirkungsgrad der Verbrennung zu überwachen und erforderlichenfalls Korrekturmaßnahmen zur Brennstoffeinsparung vorzunehmen.The present invention relates to a device according to the preamble of claim 1. It is used for determination the flue gas losses or the efficiency of combustion in ovens and boilers, and it helps consumers of natural gas or other fuels to monitor combustion efficiency and if necessary Take corrective measures to save fuel.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Wirkungsgrad einer Verbrennung fortlaufend zu ermitteln und anzuzeigen. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar. It is therefore the object of the present invention to continuously determine the efficiency of a combustion and to display. This object is achieved according to the invention characterized in claim 1. More beneficial Refinements of the invention can be found in the subclaims.

Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung für den Wirkungsgrad einer Verbrennung basiert auf der Messung der Abgaszusammensetzung und der Temperatur des Abgases. Ein erster Sensor erfaßt beispielsweise den O3- bzw. CO„-Gehalt des Abgases, und ein zweiter Sensor, beispielsweise in Form eines Thermoelementes erfaßt die Temperatur des Abgases. Ein elektronischer Schaltkreis kombiniert die Meßsignale gemäß einem bestimmten Algorithmus und erzeugt eine direkte Anzeige des Wirkungsgrades der Verbrennung.The measuring device according to the invention for the efficiency of a combustion is based on the measurement of the exhaust gas composition and the temperature of the exhaust gas. A first sensor detects, for example, the O 3 or CO 2 content of the exhaust gas, and a second sensor, for example in the form of a thermocouple, detects the temperature of the exhaust gas. An electronic circuit combines the measurement signals according to a specific algorithm and generates a direct display of the combustion efficiency.

Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles sei die Erfindung im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:Based on an embodiment shown in the figures of the accompanying drawings, the invention is in described in more detail below. Show it:

Fig. 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung;1 shows a block diagram of the measuring device according to the invention;

Fig. 2 eine andere Blockdiagrammdarsteilung der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung; undFIG. 2 is another block diagram representation of FIG measuring device according to the invention; and

Fig. 3 und 4 elektrische Schaltungsschemen für Schaltkreise der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung .3 and 4 electrical circuit diagrams for circuits of the measuring device according to the invention .

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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Meßeinrichtung angeordnet , die eine direkte Anzeige des Wirkungsgrades einer Verbrennung in einem Brenner und einem Wärmeaustauscher (Ofen oder Boiler) auf einem Meßgerät gestattet. Die Einrichtung wandelt Meßsignale bezüglich der.Sauerstoffbestandteile des Abgases und der Äbgastemperatur in ein Signal, das dem Wirkungsgrad der Verbrennung entspricht. Diese Signale werden in geeigneter Weise verstärkt und mit Faktoren bewertet, und das Ergebnis wird durch die Steuereinrichtung angezeigt. Der Wirkungsgrad ^ hinsichtlich des Verbrennungsprozesses kann bei der Verbrennung von. natürlichem Gas durch folgenden Algorithmus angegeben werden:According to the present invention, a measuring device is arranged which is a direct indication of the efficiency of a combustion in a burner and a heat exchanger (Oven or boiler) permitted on a measuring device. The device converts measurement signals relating to the oxygen components of the exhaust gas and the exhaust gas temperature into a signal that corresponds to the efficiency of the combustion. These signals are appropriately amplified and evaluated with factors, and the result is displayed by the controller. The efficiency ^ with regard to the combustion process can be used in the combustion of. natural gas by following Algorithm can be specified:

K4 <ü?T> + K5V K 4 <ü? T> + K 5 V

In dieser Formel haben die einzelnen Faktoren folgende Bedeutung bzw. folgenden Wert:The individual factors in this formula have the following meanings or the following value:

L = Teilverlust auf Grund von unkondensiertemL = partial loss due to uncondensed

Wasserdampf
1-L= 0,8928
K,, Kg, Κ, = Konstanten
Steam
1-L = 0.8928
K ,, K g , Κ, = constants

K4 = -0,1790K 4 = -0.1790

K5 = - 0,0059175K 5 = - 0.0059175

K, = - öf000054123
ο
K, = - ö f 000054123
ο

¥ = Signal in mV eines Thermoelementes vom Typ K bezogen auf die Raumtemperatur¥ = signal in mV of a type K thermocouple based on room temperature

O = Signal in mV des Zr02-Sauerstoffühlers bezogen auf Luft.O = signal in mV of the Zr0 2 oxygen sensor related to air.

Der oben angegebene Wert für L ist auf natürliches Gas anwendbar. Wenn andere Brennstoffe benutzt werden, so ist derThe value for L given above is applicable to natural gas. If other fuels are used, this is the case

Wert für L entsprechend einzustellen. Wenn L auf den Wert w wSet the value for L accordingly. When L on the value w w

Null eingestellt ist, so wird der weiter unten definierte Wirkungsgrad als Mettowirkungsgrad bezeichnet, da er aufIf zero is set, the efficiency defined below is referred to as net efficiency, since it is based on

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dem unteren Heizwert des Brennstoffes basiert, während bei einer Einstellung auf den oben angegebenen Wert der angezeigte Wirkungsgrad den Bruttowirkungsgrad vorgibt, wie er üblich ist und der auf dem höheren Heizwert des Brennstoffes beruht.based on the lower calorific value of the fuel, while with a setting to the value given above, the displayed value Efficiency specifies the gross efficiency as it is customary and which is based on the higher calorific value of the fuel.

In der Norm ASHRAE 90-75R, Absatz 6.6.1 ist der Verbrennungswirkungsgrad definiert als 100 % minus den Abgasverlusten in Prozenten des Wärmeeinganges. Die Abgasverluste setzen sich folgendermaßen zusammen:In the ASHRAE 90-75R standard, paragraph 6.6.1, the combustion efficiency is defined as 100% minus the exhaust gas losses in Percent of heat input. The exhaust gas losses are made up as follows:

1. Verluste auf Grund meßbarer Wärme in den trockenen Abgasen.1. Losses due to measurable heat in the dry Exhaust.

2. Verluste auf Grund unvollständiger Verbrennung.2. Losses due to incomplete combustion.

3. Verluste auf Grund von Feuchtigkeitswärme, die durch Verbrennung von wasserstoffhaltigen Brennstoffen entsteht. 3. Losses due to the heat of moisture caused by Combustion of hydrogen-containing fuels occurs.

Die vorliegende Erläuterung des Verbrennungswirkungsgrades ist in erster Linie eine Betrachtung des Wirkungsgrades des Wärmeaustausches. Die Erörterung des Wirkungsgrades umfaßt keine Verluste auf Grund einer unvollständigen Verbrennung, und sie umfaßt keine möglichen Verluste des Ofengehäuses.The present explanation of the combustion efficiency is primarily a consideration of the efficiency of the heat exchange. The discussion of efficiency does not include losses due to incomplete combustion, and they do does not include possible losses of the furnace housing.

Die Darstellung des Wirkungsgrades erfordert sowohl ein Signal bezüglich des O^-Pegels in dem Abgas als auch der Temperatur in der Nähe des 02-Sensors. Ein Zr02~Sauerstoffühler liefert kein Signal, das linear mit dem O_-Pegel anwächst und es ist daher eine Korrektur erforderlich, um die Nichtlinearität des 0_-Sensors zu kompensieren. Weiterhin liefert der Thermoelement-Temperaturfühler kein Signal, das streng linear zu der Temperatur verläuft, so daß auch hinsichtlich dieses Signales eine Korrektur erforderlich ist. Schließlich müssen das Sauerstoffsignal und das Temperatursignal in einer bestimmten Weise miteinander kombiniert werden, um den Wirkungsgrad zu erhalten. All diesen Paktoren wird durch den vorstehend angegebenen Algorithmus Rechnung getragen.The representation of the efficiency requires both a signal regarding the O ^ level in the exhaust gas and the temperature in the vicinity of the O 2 sensor. A Zr0 2 ~ oxygen sensor does not provide a signal that increases linearly with the O_ level and a correction is therefore required to compensate for the non-linearity of the 0_ sensor. Furthermore, the thermocouple temperature sensor does not supply a signal which is strictly linear to the temperature, so that a correction is also required with regard to this signal. Finally, the oxygen signal and the temperature signal have to be combined in a certain way in order to get the efficiency. All of these factors are taken into account by the algorithm given above.

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In Fig. 1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm der Schaltungseinrichtung dargestellt, die dem Wirkungsgradmesser für den Verbrennungsprozeß vorgeschaltet ist. Die beiden Sensoren, ein Thermoelement-Temperatursensor 10 und ein Zirkoniumoxyd-Sensor 11 für den Sauerstoffbestandteil O2. sind in einem Abgaszug eines Ofens bzw. in einem Kamin angeordnet, um ein elektrisches Temperatursignal V und ein elektrisches Sauerstoff signal ü zu liefern. Die Sensoren können auf einem Meßfühler angeordnet sein, der in den Äbgaszug eingesetzt wird. Sie können permanent in dem Abgaszug angeordnet sein oder sie können an einem Ort angeordnet sein, dem eine Abgasprobe für Prüfzwecke zugeführt wird. Bei dem Thermoelement handelt es sich typischerweise um ein Cr-Alumel-Thermoelement (Typ K), das die Temperaturdifferenz Ts - Ti erfaßt (Abgastemperatur minus Temperatur der zugeführten Verbrennungsluft). Der ZrO--Sauerstoffühler kann aus dem Modell YZ-02-SV χ 6" COER der Firma Zircoa bestehen.1 shows a simplified block diagram of the circuit device which is connected upstream of the efficiency meter for the combustion process. The two sensors, a thermocouple temperature sensor 10 and a zirconium oxide sensor 11 for the oxygen component O 2 . are arranged in an exhaust flue of a furnace or in a chimney to deliver an electrical temperature signal V and an electrical oxygen signal ü. The sensors can be arranged on a measuring sensor which is inserted into the exhaust gas duct. They can be arranged permanently in the exhaust duct or they can be arranged at a location to which an exhaust gas sample is supplied for testing purposes. The thermocouple is typically a Cr-Alumel thermocouple (type K), which detects the temperature difference Ts - Ti (exhaust gas temperature minus temperature of the supplied combustion air). The ZrO oxygen sensor can consist of the model YZ-02-SV χ 6 "COER from Zircoa.

Das Temperatursignal V wird in einem Multiplizierer 12 quadriert, um ein Ausgangssignal V2 zu bilden» Dieses Signal wird mit einem Bewertungsfaktor Kg bewertet, und das sich ergebende Signal K^V2 bildet ein Eingangssignal für einen Summierschaltkreis Das Temperatursignal V wird mit einem Bewertungsfaktor Kn. bewertet, und das sich ergebende Signal Κςν bildet ein weiteres Eingangssignal für den Summierschaltkreis 13. Das Temperatursignal V bildet ferner als Dividend ein Eingangssignal für einen Dividierer 14.The temperature signal V is squared in a multiplier 12 to form an output signal V 2 »This signal is weighted with a weighting factor K g , and the resulting signal K ^ V 2 forms an input signal for a summing circuit. The temperature signal V is weighted with a weighting factor K n . evaluated, and the resulting signal Κ ς ν forms a further input signal for the summing circuit 13. The temperature signal V also forms an input signal for a divider 14 as a dividend.

Die Darstellung der Blöcke für die Bewertungsfaktoren Kg, K und K1J dient der vereinfachten Erläuterung, wobei es jedoch auf der Hand liegt, daß diese Bewertungsfaktoren anderweitig in den Schaltkreis eingeführt werden können. Dies sei später anhand der weiteren Figuren erläutert. The representation of the blocks for the evaluation factors K g, and K 1 K J serves to facilitate explanation, but it is obvious that these weighting factors can be introduced elsewhere in the circuit. This will be explained later on the basis of the other figures.

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Das 02-Sauerstoffsignal ü wird zunächst einem Subtrahierschaltkreis 15 als Minuend zugeführt, wobei eine feste Spannung von -1mV als Subtrahend einem anderen Eingang des Schaltkreises 15 zugeführt wird, so daß sich als Ausgangssignal des Subtrahierschaltkreises 15 die .Größe U - 1 ergibt. Diese Größe U - 1 wird dem Divisoreingang des Dividierers 14 zugeführt. Am Ausgang des Dividierers 14 ergibt sich somit eine Größe 77—r. Dieses dividierte Signal wird mit einem FaktorThe 0 2 oxygen signal u is first fed to a subtracting circuit 15 as a minuend, a fixed voltage of -1mV being fed as a subtrahend to another input of the circuit 15, so that the output signal of the subtracting circuit 15 is the size U-1. This variable U − 1 is fed to the divider input of the divider 14. A quantity 77-r thus results at the output of the divider 14. This divided signal is multiplied by a factor

V K4 bewertet, und das sich ergebende Signal K. (ψτ~γ) bildet ein weiteres Eingangssignal für den Summierschaltkreis 13. Wie zuvor erläutert, weisen alle diese ,Bewertungsfaktoren K., K1. und Kfi konstante negative Werte auf, so daß es sich bei den dem Summierschaltkreis 13 zugeführten Signalen K. (fr~r) > Kcv un<3 Kcv2 ebenfalls um negative Signale handelt. Ein letztes Eingangssignal für den Summierschaltkreis 13 wird durch den Block 16 gebildet, der den Wert 1 - L vorgibt, welcher im Falle von natürlichem Gas als Brennstoff einer festen Spannung von ungefähr 0,8928 entspricht.VK 4 is weighted, and the resulting signal K. (ψτ ~ γ) forms a further input signal for the summing circuit 13. As explained above, all of these, weighting factors K., K 1 . and K fi have constant negative values, so that the signals K (fr ~ r) > K c v un < 3 K c v2 fed to the summing circuit 13 are also negative signals. A final input signal for the summing circuit 13 is formed by the block 16, which specifies the value 1-L, which in the case of natural gas as fuel corresponds to a fixed voltage of approximately 0.8928.

Gemäß Fig. 2 ist ein weiteres Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt. Komponenten, die mit denen in Fig. 1 übereinstimmen, weisen in Fig. 2 und den restlichen Figuren die gleichen Bezugsziffern auf. Das Thermoelement-Ausgangssignal V wird zunächst einem Verstärker 17 zugeführt. Der über die Schaltungsanordnung verteilte Bewertungsfaktor wird aus Fig. 2 ersichtlich. Der Verstärker 17 besitzt einen Bewertungsfaktoroi. 1, so daß der Verstärker ein Ausgangssignal eo =(*1eein = 06IV According to FIG. 2, a further block diagram of the device according to the invention is shown. Components which correspond to those in FIG. 1 have the same reference numerals in FIG. 2 and in the remaining figures. The thermocouple output signal V is first fed to an amplifier 17. The weighting factor distributed over the circuit arrangement can be seen from FIG. The amplifier 17 has an evaluation factor. 1 , so that the amplifier has an output signal e o = ( * 1 e in = 06 I V

Das Signal OC1V wird den beiden Eingängen e2 und e3 des Multiplizierers 12 zugeführt. Dex* Multiplizierer besitzt einen Bewertungsfaktor 0^2' so ^a^ sich ain Ausgang des Multiplizierers ein Signal The signal OC 1 V is fed to the two inputs e 2 and e 3 of the multiplier 12. Dex * multiplier has a weighting factor 0 ^ 2 '^ a ^ to as ai n output of the multiplier a signal

2 ^ V2 ergibt. Dieses Signal bildet ein Eingangssignal eg für den Summierschaltkreis 13. Die verteilten Bewertungsfaktoren cs£ und OC ^ setzen sich am Summiereingang eo zu dem zuvor beschriebenen Bewertungsfaktor Kß zusammen. Das Signal 0^1V wird ebenfalls2 ^ V 2 yields. This signal forms an input signal e g for the summing circuit 13. The distributed weighting factors cs £ and OC ^ are made up at the summing input e o to form the previously described weighting factor K β . The signal 0 ^ 1 V is also

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einem weiteren Eingang e„ des Summierschaltkreises 13 zugeführt. Der verteilte Bewertungsfaktor °C. führt am Summiereingang e„ zu dem zuvor beschriebenen Bewertungs faktor Kj-. Das Signal Ot1 V wird ferner einem Eingang e. des Dividierers 14 zugeführt.a further input e ″ of the summing circuit 13 is supplied. The distributed weighting factor ° C. leads to the previously described evaluation factor Kj- at the summing input e ". The signal Ot 1 V is also an input e. of the divider 14 supplied.

Das Ausgangssignal U- des Zr02-Sauerstoffsensors ist an einen Eingang &r des Subtrahierschaltkreises 15 angeschlossen und demThe output signal U- of the Zr0 2 oxygen sensor is connected to an input & r of the subtraction circuit 15 and the

anderen Eingang e7 wird ein Signal mit einer festen Spannung von -1mV zugeführt. Der verteilte Bewertungsfaktor des Subtrahierschaltkreises umfaßt einen Teil od im Zusammenhang mit dem Eingang e, und einen TeUOd1- im Zusammenhang mit dem Eingang e?. Das Ausgangssignal weist den Wert e = °^4eg + 0^0T = °^4e6 ~ °^ς auf. Macht man d . =°£-5? so ergibt sich dieser Wert mit eQ = o£. (U-1) . Die Subtraktion von 1 mV von dem Betrag ü führt zu einer überraschenden Abnahme des Standardfehlers. Das Signal oc.{U-1} wird einem Eingang e^ des Dividierers 14 zugeführt. Der Dividierer 14 besitzt einen verteilten Bewertungsfaktor 0C^' so ^a^ sicn folgende Beziehung ergibt:the other input e 7 is fed a signal with a fixed voltage of -1mV. The distributed weighting factor of the subtraction circuit comprises a part od in connection with the input e, and a TeUOd 1 - in connection with the input e ? . The output signal has the value e = ° ^ 4 e g + 0 ^ 0 T = ° ^ 4 e 6 ~ ° ^ ς. Do you d. = ° £ - 5 ? this results in this value with e Q = o £. (U-1). The subtraction of 1 mV from the amount ü leads to a surprising decrease in the standard error. The signal oc. {U-1} is fed to an input e ^ of the divider 14. The divider 14 has a distributed weighting factor 0 C ^ ' so ^ a ^ s i cn results in the following relationship:

4 V
<X1
4 V
<X1

eo = °V e e o = ° V e

Diese Bewertungsfaktoren 0C 1, 0^3 und °t., sowie der Bewertungsfaktor am Summiereingang e., n, umfassen den Bewertungsfaktor K. These evaluation factors 0 C 1 , 0 ^ 3 and ° t., As well as the evaluation factor at the summation input e., N , include the evaluation factor K.

KV zur Bildung der resultierenden Signalkomponente 4 , wie anhandKV to form the resulting signal component 4 , as based on

U-1U-1

von Fig. 1 beschrieben. Das Signal 1 - L wird an dem Summiereingang e.... dem Summierschaltkreis 13 zugeführt. Die elektronische Berechnung des Wirkungsgrades erfolgt in dem Summierschaltkreis 13, wobei der Wirkungsgrad dem Ausgang e gemäß der Formel ^=I-L +K. j^-γ + K_V + K.V2 entnehmbar ist. Da jede derof Fig. 1 described. The signal 1 - L is fed to the summing circuit 13 at the summing input e. The electronic calculation of the efficiency takes place in the summing circuit 13, the efficiency of the output e according to the formula ^ = IL + K. j ^ -γ + K_V + KV 2 can be taken. Since each of the

W 4U-IDDW 4U-IDD

Konstanten K^, K5 und Kfi ein negatives Vorzeichen aufweist, werden die letzten drei Ausdrücke negativ und diese werden von dem Wert 1 subtrahiert. Das Ausgangssignal wird einem Meßgerät 24 zugeführt, das in der nächsten Figur dargestellt ist und eine direkte Ablesung des Wirkungsgrades ermöglicht.Constants K ^, K 5 and K fi has a negative sign, the last three terms are negative and these are subtracted from the value. 1 The output signal is fed to a measuring device 24, which is shown in the next figure and enables a direct reading of the efficiency.

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2308634 - ίο -2308634 - ίο -

Die Figuren 3 und 4 zeigen elektrische Schaltungsdiagramme für den vorstehend erläuterten Schaltkreis. Fig. 3 zeigt das Gesamtsystem einschließlich einer herkömmlichen geschlossenen Temperatur-Regelschleife 20 zur Erfassung der Temperatur an der Stelle 21, an der die Meßfühler 10 und 11 angeordnet sind, über den Heizwiderstand 22 kann dem ZrO„-Sauerstoffühler erforderlichenfalls Hitze zugeführt werden. Ein stufenweise schaltbarer Drehschalter 23, der in der ausgeschalteten Stellung dargestellt ist, kann bei Fortschaltung um 3 Stellungen den Wirkungsgrad direkt auf einem Meßgerät 24 anzeigen. Wenn der Schalter um eine Stellung weitergeschaltet wird, so zeigt er den Sauerstoffgehalt (O_) durch den Sensor 11 an, und wenn er um 2 Stellungen weitergeschaltet wird, so zeigt er die Temperatur durch den Sensor 10 an.Figures 3 and 4 show electrical circuit diagrams for the circuit explained above. Fig. 3 shows the overall system including a conventional closed loop temperature control loop 20 for sensing the temperature at the site 21, on which the sensors 10 and 11 are arranged, via the If necessary, the heating resistor 22 can be connected to the ZrO “oxygen sensor Heat can be supplied. A step-wise switchable rotary switch 23, which is shown in the off position can display the efficiency directly on a measuring device 24 when switching by 3 positions. When the switch is up is switched one position further, it shows the oxygen content (O_) by the sensor 11, and if it changes by 2 positions is switched on, it indicates the temperature through the sensor 10.

In Fig. 3 umschließen die gestrichelten Blöcke die Komponenten von Fig. 2. Diese Komponenten betreffen den Multiplizierer 12, den Subtraktionsschaltkreis 15, den Dividierer 14 und den Summierschaltkreis 13. In Fig. 4 ist der wichtige Teil von Fig. 3 mit den gleichen Bezugsziffern noch einmal dargestellt. Der Multiplizierer 12 umfaßt einen Verstärker 1C5 (Operationsverstärker der Fa. RCA von Typ CA3080A), Widerstände R8 bis R15 und R18 und einen Rückkopplungskondensator C3. Die Potentiometer P2 und P3 werden vom Hersteller eingestellt, um eine geeignete Quadrierung des Multiplizierers sicherzustellen. Der Summierschaltkreis 13 umfaßt die Widerstände R100-102, R20, R19, den Kondensator C4 und den Operationsverstärker 1C4. Der Dividierer 14 umfaßt den integrierten Schaltkreis 1C6 (Typ 4291 H der Firma Burr-Brown) und die Widerstände R16 und R17. Der Subtrahierschaltkreis 15 umfaßt den Operationsverstärker 1C2, die Widerstände R4-R7, den Kondensator C2 und das Potentiometer P1 für die Einstellung des Wertes -1. Der Verstärker 17 umfaßt den Operationsverstärker 1C1, die Widerstände R1-R3 und den Kondensator C1. Die Schaltkreiskomponenten zur Bildung und Einstellung des Wertes 1-L umfassen einen Spannungsteiler mit einem Widerstand R21 und dem Potentiometer P4 sowie eine Spannungsversorgungsklemme -15. Das Meßgerät 24 kann durch den Typ 250-5RIn Fig. 3, the dashed blocks enclose the components of Fig. 2. These components relate to the multiplier 12, the subtracting circuit 15, the divider 14 and the summing circuit 13. In FIG. 4 is the important part of FIG Fig. 3 is shown again with the same reference numerals. The multiplier 12 comprises an amplifier 1C5 (operational amplifier from RCA type CA3080A), resistors R8 to R15 and R18 and a feedback capacitor C3. The potentiometers P2 and P3 are set by the manufacturer to ensure proper squaring of the multiplier. The summing circuit 13 includes resistors R100-102, R20, R19, den Capacitor C4 and the operational amplifier 1C4. The divider 14 comprises the integrated circuit 1C6 (type 4291 H of the company Burr-Brown) and resistors R16 and R17. The subtracting circuit 15 comprises the operational amplifier 1C2, the resistors R4-R7, the capacitor C2 and the potentiometer P1 for the setting of the value -1. The amplifier 17 includes the Operational amplifier 1C1, resistors R1-R3 and the capacitor C1. The circuit components for formation and adjustment of the value 1-L include a voltage divider with a resistor R21 and the potentiometer P4 as well as a voltage supply terminal -15. The measuring device 24 can by the type 250-5R

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der Firma Beede vorgegeben sein und das Potentiometer P5 in Reihe mit dem Widerstand R24 dient zur Eichung des Meßgerätes 24. from Beede and the potentiometer P5 in series with the resistor R24 is used to calibrate the measuring device 24.

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Claims (6)

HONEYWELL IHC. 5. März 1979 Honeywell Plaza 1007352 Ge Minneapolis, !«linn.,, USA Einrichtung zur Messung des Wirkungsgrades einer Verbrennung. Patentansprüche:HONEYWELL IHC. March 5, 1979 Honeywell Plaza 1007352 Ge Minneapolis,! «Linn. ,, USA Device for measuring the efficiency of a combustion. Patent claims: 1. Einrichtung zur Messung des Wirkungsgrades einer Verbrennung, gekennzeichnet durch einen ersten Sensor (11) zur Messung der Konzentration eines Gasbestandteiles in den Abgasen einer Brenner- und Wärmeaustauscheinrichtung , der ein erstes elektrisches Signal CU) entsprechend dem Pegel des Gasbestandteiles erzeugt; einen zweiten Sensor (10) zur Messung der Abgastemperatur in der Nähe des ersten Sensors (11) der ein zweites der Temperatur entsprechendes elektrisches Signal (V) erzeugt; einen Schaltkreis (12-15), dem die elektrischen Sensorsignale zugeführt werden und der ein dem Wirkungsgrad der Verbrennung entsprechendes drittes elektrisches Signal erzeugt; und1. Device for measuring the efficiency of a combustion, characterized by a first sensor (11) for measuring the concentration of a gas component in the exhaust gases of a burner and heat exchange device which is a first electrical signal CU) generated according to the level of the gas component; a second sensor (10) for measuring the exhaust gas temperature in the vicinity of the first sensor (11) of a second of the Temperature corresponding electrical signal (V) generated; a circuit (12-15) to which the electrical sensor signals are supplied and which generates a third electrical signal corresponding to the efficiency of the combustion; and eine auf das dritte elektrische Signal ansprechende Einrichtung zur Anzeige des Wirkungsgrades der Verbrennung.a device responsive to the third electrical signal for displaying the efficiency of the combustion. 909845/0663909845/0663 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Schaltkreis umfaßt:2. Device according to claim 1, characterized in that the circuit comprises: Eine Multipliziereinrichtung (12), der das zweite elektrische Signal (V) zur Quadratbildung zugeführt wird; eine Subtraktionseinrichtung (15), der das erste elektrische Signal (U) zugeführt wird und die von diesem einen vorbestimmten Pegel (-1) subtrahiert, um ein subtrahiertes Signal (U-1) zu bilden;A multiplier (12) to which the second electrical signal (V) is fed for square formation; a subtraction device (15) to which the first electrical signal (U) is fed and which is predetermined by this one Subtract level (-1) to form subtracted signal (U-1); eine Dividiereinrichtung (14), der das zweite elektrische Signal (V) und das subtrahierte Signal (U-1) zugeführt werden, um ein dividiertes Signal (^—=—) zu bilden; eine weitere Einrichtung (16) zur Bildung eines vierten elektrischen Signales entsprechend dem Wert 1-L , wobei L dem Teilverlust auf Grund von unkondensiertem Wasserdampf entspricht; unda dividing device (14) to which the second electrical signal (V) and the subtracted signal (U-1) are fed, to form a divided signal (^ - = -); a further device (16) for generating a fourth electrical signal corresponding to the value 1-L, where L corresponds to the partial loss due to uncondensed water vapor; and eine Summiereinrichtung (13), der das zweite elektrische Signal (V), das quadrierte zweite elektrische Signal (V2) und das dividierte Signal (tjzj) über Bewertungsfaktorglieder (K5,Κ,,K.) zugeführt werden und der das vierte elektrische Signal (1-L ) unmittelbar zugeführt wird, so daß der angezeigte Wirkungsgrad durch folgende Gleichung ermittelt wird:a summing device (13) to which the second electrical signal (V), the squared second electrical signal (V 2 ) and the divided signal (tjzj) are fed via weighting factor elements (K 5 , Κ ,, K.) and to which the fourth electrical Signal (1-L) is supplied directly so that the displayed efficiency is determined by the following equation: = 1-L + K4'V + Kc · V + K.-V2 = 1-L + K 4 ' V + K c * V + K-V 2 w „ ■„"■ 5 6w "■" "■ 5 6 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sensor (11) ein Sauerstoffsensor ist und auf den Bestandteil O2 in den Abgasen anspricht.3. Device according to claim 2, characterized in that the first sensor (11) is an oxygen sensor and is responsive to the constituent O 2 in the exhaust gases. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet , daß der Sauerstoffsensor ein Zirkoniumoxyd (ZrO2)-Fühler ist.4. Device according to claim 3, characterized in that the oxygen sensor is a zirconium oxide (ZrO 2 ) sensor. 909845/0663909845/0663 5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Temperatursensor (10) ein Thermoelement angeordnet ist.5. Device according to claim 1 or one of the following, characterized in that as Temperature sensor (10) a thermocouple is arranged. 6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Anzeigeeinrichtung (24) in Wirkungsgradprozenten geeicht ist.6. Device according to claim 1, characterized that the display device (24) is calibrated in efficiency percentages. 909845/0663909845/0663
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