DE29819201U1

DE29819201U1 - Regeleinrichtung für ein Verbrennungsluftgebläse

Info

Publication number: DE29819201U1
Application number: DE29819201U
Authority: DE
Original assignee: Saacke & Co KG GmbH
Current assignee: Saacke & Co KG GmbH
Priority date: 1998-10-28
Filing date: 1998-10-28
Publication date: 1999-01-28
Anticipated expiration: 2008-10-29

Description

Saacke GmbH & Co. KG, Südweststraße 13,28237 Bremen
Regeleinrichtung für ein Verbrennungsluftgebläse

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Verbrennungsluftgebläses für einen in einen Kessel arbeitenden Brenner einer Feuerungsanlage, mit einem Drosselorgan, etwa einer Luftklappe, die im Strömungsweg zwischen Verbrennungsluftgebläse und Brenner angeordnet ist, und einem Differenzdruckmeßgerät, das zwischen eine in Strömungsnchtung vor dem Drosselorgan liegende, einen ersten Druck vor der Luftklappe liefernde, erste Meßstelle und eine den Druck im Feuerraum liefernde, zweite Meßstelle geschaltet ist und das Verbrennungsluftgebläse in Abhängigkeit von der erfaßten Druckdifferenz steuert.

Moderne Feuerungsanlagen werden in der heutigen Zeit in zunehmendem Maße mit Verbrennungsluftgebläsen ausgerüstet, deren Drehzahl mittels elektronisch gesteuerter Frequenzumformer regelbar ist. Hierbei kommen im mittleren Leistungsbereich im wesentlichen zwei Ausführungen zum Einsatz. Einerseits ist es grundsätzlich möglich, den Frequenzumformer

- 25.27 -

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mittels einer elektronischen Verbundsteuerung anzusteuern und zu überwachen, wobei die Drehzahlvorgabe und deren Regelung und Überwachung lastabhängig in Form einer &ldquor;elektronischen Kurze" frei einstellbar ist. Dadurch sind sehr hohe Energieeinsparungen möglich. Als Nachteil dieser Lösung fallen allerdings relativ hohe Investionskosten an, und außerdem ist die Ausfallsicherheit einer rein elektronischen Einheit nicht immer ausreichend, insbesondere wenn extreme klimatische Einflüsse (hohe Temperaturen und Feuchtegrade, atmosphärische Störungen wie Blitzschläge usw.), starke Schwankungen der Netzspannung, Stromausfälle usw. zu berücksichtigen sind.

Andererseits ist die Ansteuerung des Frequenzumformers in Abhängigkeit der Druckdifferenz zwischen dem im Feuerraum und dem vor dem Drosselorgan bzw. der Luftklappe gemessenen Druck möglich. Bei bekannten, drehzahlgeregelten Verbrennungsluftgebläsen wird dieser Differenzdnick über den gesamten Lastbereich hinweg konstant gehalten. Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß eine sichere Überwachung mit einem Differenzdruckwächter bzw. -meßgerät normaler Bauart möglich ist, wodurch diese Lösung preiswert ist und niedrige Investitionskosten mit sich bringt.

Der Nachteil der zweitgenannten Lösung besteht insbesondere darin, daß aufgrund der Differenzdrucküberwachung im Teillastbereich mit relativ starker Drosselung bzw. stark angedrosselter Luftklappe gefahren werden muß, damit der Differenzdruck in der erforderlichen Weise konstant bleibt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Regeleinrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Verbrennungsluftgebläses mit Ansteuerung des Frequenzumformers in Abhängigkeit eines Differenzdrucks dahingehend weiterzuentwickeln, daß insbesondere im Teillastbereich eine größere Energieeinsparung als bisher möglich wird.

Diese Aufgabe wird mit einer gattungsgemäßen Regeleinrichtung dadurch gelöst, daß zwischen der ersten Meßstelle und dem Differenzdruckmeßgerät eine Druckreduziereinheit ange-

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ordnet ist, die einen reduzierten Druck an das Druckmeßgerät weitergibt, der ein vorgegebener Bruchteil des ersten Drucks ist.

In einer bevorzugten Ausfuhrungsform ist vorgesehen, daß die Druckreduziereinheit eine Strömungsverbindung zwischen der ersten Meßstelle und dem Differenzdruckmeßgerät aufweist, in deren Verlauf eine erste Verengung mit einer ersten freien Querschnittsfläche angeordnet ist und eine zweite, in die Umgebung fuhrende Verengung mit einer zweiten freien Querschnitts fläche zwischen der ersten Verengung und dem Differenzdruckmeßgerät angeordnet ist, so daß durch geeignete Wahl der Querschnittsflächen der vorgegebene Bruchteil festlegbar ist

In einer Ausfuhrungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Verengungen gleiche Querschnitts flächen haben, so daß der reduzierte Druck halb so groß ist wie der Druck vor dem Drosselorgan.

Es kann vorgesehen sein, daß die Querschnittsfläche wenigstens einer Verengung einstellbar ist.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert, wobei

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung zeigt;

Fig. 2 den Aufbau der erfindungsgemäßen Druckreduziereinheit in vergrößertem Maßstab zeigt;

Fig. 3 den Verlauf von Kesselgegendruck, Brennerdruckverlust, Druck vor Klappe und reduziertem Druck vor Klappe in Abhängigkeit von der Laststellung zeigt; und

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-A-

Fig. 4 eine ischematische Darstellung einer bekannten Regeleinrichtung entsprechend Fig. 1 zeigt.

Zunächst sei auf Fig. 4 Bezug genommen, die beispielhaft einen bekannten Aufbau einer Regeleinrichtung für ein Verbrennungsluftgebläse einer Feuerungsanlage zeigt. Ein mit regelbarer Drehzahl arbeitendes Verbrennungsluftgebläse 1 drückt angesaugte Luft über eine Luftklappe 2 in einen Brenner 3, mit dem ebenfalls zugeführter Brennstoff im Feuerraum eines Kessels 4 verbrannt wird.

Zur Regelung der Drehzahl des Gebläses 1 ist eine im wesentlichen aus einem Differenzdruckmeßgerät 6, einem Regler 7 und einem Frequenzumrichter 8 bestehende Regeleinrichtung vorgesehen. Das Differenzdruckmeßgerät 6 ist zwischen eine in Strömungsrichtung vor der Luftklappe 2 liegende erste Meßstelle 10 angeschlossen, die den Druck Pl vor der Luftklappe liefert, sowie an eine den Druck im Feuerraum bzw. Feuerraumgegendruck P4 liefernde, zweite Meßstelle 11. Das Gebläse 1 ist so angesteuert, daß die Druckdifferenz zwischen Feuerraumgegendruck und Druck vor der Klappe, d.h. (P4-P1), konstant gehalten wird. Dies ist dahingehend nachteilig, daß im Teillastbereich der Druck vor der Klappe relativ hoch gehalten werden muß, was durch Drosseln der Klappe erreicht wird, damit der Differenzdruck gleich dem Vollast-Differenzdruck ist. Dieser hohe Vordruck bei Teillast und der damit verbundene Drosselverlust (Energieverlust) ist an sich unnötig, läßt sich aber nicht vermeiden, wenn mit einem einfachen, kostengünstigen Regelsystem unter Verwendung eines einfachen Differenzdruckmeßgeräts und fester Druckdifferenz gearbeitet werden soll.

Fig. 3 zeigt graphisch die Verläufe von Kesselgegendruck (PA), Druckverlust im Brenner sowie Druck (Pl) vor der Luftklappe in Abhängigkeit von der Laststellung (0...100%), wobei die zugehörigen Zahlenwerte in Tabelle 1 zusammengefaßt sind, die auch Differenzdruck, Gebläsedrelizahl und elektrische Leistung angibt. Man erkennt insbesondere, daß Drehzahl bzw. elektrische Leistung des Gebläses im Teillastbereich unverhältnismäßig groß sind.

BOEfBCfERT&&Ogr;

-5-

Nachfolgendi sei auf Fig. 1 und 2 Bezug genommen, in denen die erfindungsgemäße Regeleinrichtung erläutert ist. Die Anordnung nach Fig. 1 stimmt mit der bekannten Anordnung nach Fig. 4 überein bis auf den Unterschied, daß in der Druckmeßleitung zwischen der Meßstelle 10 vor der Luftklappe und dem Differenzdruckmeßgerät 6 die in Fig. 2 vergrößert dargestellte Druckreduziereinheit angeordnet ist.

Wie aus Fig;. 2 hervorgeht, sind in der Druckmeßleitung zwei Düsen bzw. Verengungen 13 und 14 angeordnet, wobei die Verengung 13 im Strömungsweg zwischen der Meßstelle 10 und dem Differenzdruckmeßgerät 6 angeordnet ist und eine freie Querschnittsfläche A2 aufweist, und die zweite Verengung 14 zwischen der ersten Verengung 13 und dem Differenzdruckmeßgerät 6 angeordnet ist und eine Strömungsverbindung mit einer freien Querschnittsfläche Al zvrischen der Druckmeßleitung und der Umgebung herstellt.

Diese Anorclnung hat zur Folge, daß beide Verengungen 13 und 14, sobald der Druck Pl vor der Luftklappe 2 größer als der Umgebungsdruck P3 ist, von Luft durchströmt werden, wodurch sich ein Druckunterschied zwischen dem Druck Pl vor der ersten Verengung 13 und dem letztlich vom Differenzdruckmeßgerät erfaßten Druck P2 hinter dieser Engstelle einstellt. Durch entsprechende Wahl der freien Querschnittsflächen Al, A2 kann das gewünschte Druckverhältnis P2/P1 eingestellt werden. Wenn beispielsweise die Querschnittsflächen gleich sind, wird erreicht, daß P2 halb so groß ist wie Pl.

Diese fehlersichere Druckteilung hat zur Folge, daß die Regelung und Überwachung des Differenzdrucks in grundsätzlich gleicher Weise wie bisher (Fig. 4) realisiert werden kann, wobei jedoch aufgrund des quadratischen Verlaufes der Druckänderung in Abhängigkeit vom Durchsatz der reale Druck Pl vor der Luftklappe im Teillastbereich wie gewünscht deutlich reduziert ist. Fig. 3 zeigt den Verlauf des als &ldquor;reduzierter Druck vor Klappe" bezeichneten, tatsächlich vom Differenzdruckmeßgerät 6 erfaßten Drucks P2 in Abhängigkeit von der Laststellung, wobei neben der ausgezogenen Linie, die für gleiche Querschnittsflächen A2 und Al gilt, weitere mögliche Druckverläufe angedeutet sind, die sich auf andere Druckteilungsver-

hältnisse aufgrund anderer Querschnittsflächen beziehen. Tabelle 2 gibt die aufgetragenen Zahlenwerte der einzelnen Druckgrößen, den sich erfindungsgemäß einstellenden Differenzdruck (8 Millibar statt 32 Millibar) sowie die sich daraus ergebende Reduzierung von Gebläsedrehzahl und elektrischer Leistung wieder.

Neben der deutlichen Energieeinsparung im Teillastbereich aufgrund der Differenzdruckabsenkung ergeben sich eine Reihe weiterer Vorteile:

- das System arbeitet gleichzeitig als vollwertige Feuerraumdruckregelung,

- das System kann unabhängig vom Brennerfabrikat sowie der Art der Verhältnisregelung Brennstoff/Luft (mechanisch oder elektronisch) eingesetzt werden;

- die Nachrüstung an vorhandene Anlagen ist problemlos möglich;

- die Inbetriebsetzung ist einfach, es sind kaum Fehler möglich;

- auf eine Luftmangelsicherung kann verzichtet werden;

- durch Drehzahlerhöhung ergeben sich weniger Brennervarianten;

in den meisten Betriebspunkten ergibt sich eine deutliche Geräuschreduzierung;

- bei Ausfall des Frequenzumrichters ist durch den Einsatz einer zweiten mechanischen Kurve ein kompletter Notbetrieb möglich;

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- die Aufschaltung eines 02-Korrekturwertes ist ohne weiteres in Form einer Sollwertkorrektur am Regler zu realisieren. Aufgrund der zulässigen Hysterese des Druckwächters ist dennoch eine zuverlässige Überwachung möglich.

Die in der vorangehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verv/irklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Tabelle 1: Druckverhältnisse bei dp - Überwachung

(Differenzdruck: Feuerraum <-> Druck vor Klappe)

	Feuerraum-	Druckverlust	Druckverlust	Druck	67%	Diff.-Druck
Laststellung	Gegendruck	Brenner	Klappe	vor Klappe	68%	Überwachung
10%	0,2	0,3	31,7	32,2	70%	32,0
20%	0,6	1.1	30,9	32,6	72%	32,0
30%	1,4	2,5	29,5	33,4	75%	32,0
40%	2,6	4,5	27,5	34,6	79%	32,0
50%	4,0	7,0	25,0	36,0	83%	32,0
60%	5,8	10,1	21,9	37,8	88%	32,0
70%	7,8	13,7	18,3	39,8	94%	32,0
80%	10,2	17,9	14,1	42,2	100%	32,0
90%	13,0	22,7	9,3	45,0	32,0
100%	16,0	28,0	4,0	48,0	32,0

(Alle Werte in mbar)

Drehzahl	elektische
Gebläse	Leistung
75%	42%
74%	41%
74%	41%
76%	44%
78%	47%
82%	55%
86%	64%
90%	73%
95%	86%
100%	100%
(ca -	Werte)

Tabelle 2 Druckverhältnisse bei dp - Überwachung Einsatz einer Reduziereinheit Auslegungspunkt: Halbierung des Druckes vor Klappe

(Differenzdruck: Feuerraum <-> Druck vor Klappe / 2 )

	Feuerraum-	Druckverlust	Druckverlust	Druck	34%	gemessener	Diff.-Druck
Laststellung	Gegendruck	Brenner	Klappe	vor Klappe (p1)	36%	Druck (p2)	Überwachung
10%	0,2	0,3	15,9	16,3	39%	8,2	8,0
20%	0,6	1,1	15,5	17,3	44%	8,6	8,0
30%	1,4	2,5	14,9	18,9	50%	9,4	8,0
40%	2,6	4,5	14,1	21,1	57%	10,6	8,0
50%	4,0	7,0	13,0	24,0	66%	12,0	8,0
60%	5,8	10,1	11,7	27,5	76%	13,8	8,0
70%	7,8	13,7	10,1	31,7	87%	15,8	8,0
80%	10,2	17,9	8,3	36,5	100%	18,2	8,0
90%	13,0	22,7	6,3	41,9	21,0	8,0
100%	16,0	28,0	4,0	48,0	24,0	8,0

(Alle Werte in mbar)

Drehzahl	elektische
Gebläse	Leistung
52%	14%
54%	16%
56%	18%
60%	22%
65%	27%
71%	36%
78%	47%
86%	64%
93%	80%
100%	100%
(ca-	Werte)

Claims

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Bremen,

26. Oktober 1998

Saacke GmbH & Co. KG, Südweststraße 13,28237 Bremen Regeleinrichtung für ein Verbrennungsluftgebläse

Ansprüche

1. Regeleinrichtung zur Regelung der Drehzahl eines Verbrennungsluftgebläses (1) für einen in einen Kessel (4) arbeitenden Brenner (3) einer Feuerungsanlage, mit einem Drosselorgan (2), etwa einer Luftklappe, das im Luftströmungsweg zwischen Verbrennungsluftgebläse und Brenner angeordnet ist, und einem Differenzdruckmeßgerät (6), das zwischen eine in !Strömungsrichtung vor dem Drosselorgan (2) liegende, einen ersten Druck (Pl) vor dem Drosselorgan liefernde, erste Meßstelle (10) und eine den Druck im Feuerraum (P4) liefernde, zweite Meßstelle (11) geschaltet ist und das Verbrennungsluftgebläse (1) in Abhängigkeit von der erfaßten Druckdifferenz (P2-P4) steuert, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Meßstelle (10) und dem Differenzdruckmeßgerät (6) eine Druckreduziereinheit (13,14) angeordnet ist, die einen reduzierten Druck (P2) an das Differenz-

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druckmeßgerät (6) weitergibt, der ein vorgegebener Bruchteil (F) des ersten Drucks (Pl) ist(P2/Pl=F,F<l).
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckreduziereinheit eine Strömungsverbindung zwischen der ersten Meßstelle (10) und dem Differenzdruckmeßgerät (6) aufweist, in deren Verlauf eine erste Verengung (13) mit einer ersten freien Querschnittsfläche (A2) angeordnet ist und eine zweite, in die Umgebung ruhrende Verengung (14) mit einer zweiten freien Querschnittsfläche (A) zwischen der ersten Verengung (13) und dem Differenzdruckmeßgerät (6) angeordnet ist, so daß durch geeignete Wahl der Querschnittsflächen (Al, A2) der vorgegebene Bruchteil (F) festlegbar ist.
3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verengungen gleiche Querschmttsflächen haben, so daß der reduzierte Druck (P2) halb so groß ist wie der Druck (I¹I) vor dem Drosselorgan (2).
4. Regeleinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche wenigstens einer Verengung (13,14) einstellbar ist.