DE3039994A1 - Verfahren zur einstellung von verbundreglern fuer brenner in waermeerzeugungsanlagen - Google Patents
Verfahren zur einstellung von verbundreglern fuer brenner in waermeerzeugungsanlagenInfo
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Description
2G2j394
Anmelderin: Stuttgart, den 25.8.1980
Karl Dungs GmbH & Go. P 3900 X/Lö
7067 Urbach
Vertreter:
Kohler - Schwindling - Späth
Patentanwälte
Hohentwielstraße 41
Patentanwälte
Hohentwielstraße 41
7000 Stuttgart 1
Verfahren zur Einstellung von Verbundreglern für Brenner in Wärmeerzeugungsanlagen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung von Verbundreglern für Brenner in Wärmeerzeugungsanlagen,
die in Stufen auf je nach Wärmebedarf unterschiedliche
Heizleistungen und Brennstoffdurchsätze einstellbar
sind, mit einem Luftregelventil (Luftklappe) für die Verbrennungsluft und einem Brennstoffregelventil, die
durch Stellglieder, insbesondere Stellmotoren, einstell-
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H
bar sind, die ihre Steuerbefehle von einem Steuergerät,
insbesondere in Gestalt eines Mikroprozessors erhalten, das die Steuerbefehle in Abhängigkeit vom momentanen
Wärmebedarf, von den Betriebssignalen eines Feuerungsautomaten und von gespeicherten Luft:Brennstoffwertepaaren
erzeugt.
Bei bekannten derartigen Anlagen, bei denen es sich vorzugsweise um Großanlagen handelt, waren die Stellglieder
durch ein Hebelwerk gebildet, die Luftklappe und Brennstoffregelventil
verstellten. Da sich das Verhältnis der Ventilstellungen nichtlinear mit dem Wärmebedarf
verändert waren die beiden Stellglieder über eine Kurvenscheibe miteinander verknüpft. Das Verdrehen der Kurvenscheibe
erfolgte in Abhängigkeit vom Wärmebedarf und die Kontur der Kurvenscheibe bestimmte das Verhältnis von
Luftmenge:Brennstoffmenge. Die Kurvenscheiben konnten jedoch nicht von Anlage zu Anlage identisch sein, weil
anlagenspezifische Besonderheiten eine spezielle Einstellung in jedem Arbeitspunkt erforderten. Zu diesem
Zweck waren die Kurvenscheiben einstellbar; es war ein Stahlband über die Kurvenscheibe gelegt, das mittels
radial in die Kurvenscheibe eingedrehter Schrauben punktweise verstellbar war. Zur Einregulierung der Anlage
wurden alle Arbeitspunkte der Reihe nach angefahren und es wurde dann der jeweilige Arbeitspunkt
durch Verstellen der Schraube in Abhängigkeit von Abgaswerten eingestellt. Ein derartiges Verfahren zur
Ermittlung und Speicherung der Luft:Brennstoffwertepaare ist jedoch sehr aufwendig und erfordert viel Zeit sowie
fachkundiges Personal.
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Inzwischen wird daran gearbeitet, als Steuergerät einen Mikroprozessor zu verwenden, der als Stellglieder
dienende Stellmotoren steuert. Das grundlegende Einstellproblem, nämlich die anlagenspezifische Ermittlung und
Speicherung der Luft:Brennstoffwertepaare ist jedoch
nach wie vor erforderlich; es ist lediglich anstelle des mechanischen Speichers (Kurvenscheibe) ein elektronischer
Speicher (PROM oder EPROM) getreten. Die Ermittlung der Luft:Brennstoffwertepaare, die in diesen
Speicher eingegeben werden müssen, ist jedoch noch immer gleich aufwendig und zeitraubend, weil alle Arbeitspunkte
nacheinander angefahren, die Stellmotoren in Abhängigkeit
von einer Abgasmessung nachgesteuert, die festgestellten Positionen der Stellmotoren ermittelt und aufgezeichnet
werden müssen. Wegen dieses großen Aufwandes war seither die Verwendung derartiger Verbundregler auf
größere Anlagen beschränkt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein Verbundregler für Brenner in
wärmeerzeugenden Anlagen, der von einem Mikroprozessor gesteuert wird, rasch und zuverlässig auf die jeweilige
Anlage eingestellt werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß zur
Ermittlung und Einspeicherung der Luft brennstoffwertepaare
bei der erstmaligen Inbetriebnahme oder einer Inspektion der Mikroprozessor durch einen mobilen
Rechner ersetzt wird, der programmgesteuert den Arbeitsbereich des Brenners durchfährt, in jedem Arbeitspunkt
mittels einer Sonde den Abgaszustand erfaßt und durch Nachstellen das Luft:Brennstoffverhältnis auf den SoIl-
-ir-
wert bringt, worauf die in dieser Weise eingestellten
Luft:Brennstoffwertepaare ermittelt und in einen Speicher
eingeschrieben werden.
Durch die Methode, das Steuergerät durch einen Rechner zu ersetzen, der den Arbeitsbereich des Brenners durchfährt,
die Stellmotoren in Abhängigkeit von den Abgaswerten nachstellt und die eingestellten Werte ermittelt
und speichert, läßt sich ein derartiger Verbundregler mit einem Bruchteil des seither erforderlichen Zeitaufwandes
sowohl erstmalig einstellen als auch in den vorgeschriebenen Inspektionsintervallen überprüfen und
nachstellen. Damit ist es auch erstmalig möglich geworden, derartige Verbundregler in mittleren Anlagen einsetzen
zu können, bei denen der seither erforderliche Einstell- und Wartungsaufwand unwirtschaftlich groß war.
Der Aufwand für den mobilen Rechner verteilt sich auf viele Anlagen und spielt daher keine besondere Rolle.
Das Einschalten des Rechners anstelle des Mikroprozessors erfordert lediglich das Auswechseln einiger Steckbindungen.
Zusätzlich ist dann nur noch das Einsetzen einer Sonde in den Abgaskanal und das Anschließen des
Abgasmeßgerätes, das mit dem Rechner verbunden ist, an die Sonde erforderlich. Da ein Anschlußpunkt für Abgassonden
im Abgaskanal ohnedies vorgeschrieben ist und daher vorhanden ist, läßt sich eine Einstellung oder Inspektion
eines derartigen Verbundreglers erfindungsgemäß mit einem Zeitaufwand vornehmen, wie er auch bei
der Emmissionsschutzmessung auftritt, wie sie jeder Schornsteinfeger an Haushaltsheizanlagen durchführt.
Auch erfordert die Durchführung des Verfahrens keine besonderen Vorkenntnisse sondern läßt sich innerhalb
kurzer Zeit erlernen.
INSPECTED
ο η ο η ο η /
j< υ ,.· j j y 4
Zur Ermittlung der Wertepaare könnten die Impulse der Steuerbefehle, die an die Stellmotoren geliefert werden,
gezählt und summiert werden. Diese Methode ist ,jedoch relativ unsicher, weshalb gemäß einer bevorzugten Durchführungsform
der Erfindung zur Ermittlung der Wertepaare die StellungsRückmeldesignale von Luftklappe bzw. Brennstoff
regelventil verwendet werden.
Zur Ermittlung des AbgaszuStandes wird vorzugsweise eine
Cu-Sonde verwendet; ebenso oder zusätzlich kann jedoch auch eine COp- und/oder eine CO-Sonde verwendet werden.
Die vom Rechner ermittelten Wertepaare könnten beispielsweise ausgedruckt und manuell in den Arbeitsspeicher des
Betriebsmikroprozessors übertragen werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dagegen dient
zum Einlesen der ermittelten Luft:Brennstoffwertepaare
in den Arbeitsspeicher des Betriebsmikroprozessors ein von dem Rechner gesteuertes Programmiergerät, an das
der Arbeitsspeicher des Betriebsmikroprozessors angeschlossen wird. Dadurch läßt sich eine rasche und zuverlässige
Übertragung verwirklichen. Insbesondere wird dabei von dem Rechner noch ein Fehlercode ermittelt und
mit eingegeben, der es gestattet, daß der Betriebsmikroprozessor bei der Abfrage der Werte aus dem Arbeitsspeicher
eine Überprüfung auf Richtigkeit vornehmen kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also ein programmgesteuerter
Rechner verwendet, der zur Einstellung des Verbundreglers an die Stelle des Mikroprozessors
tritt und der einen vollständigen Zyklus der Anlage durchfährt, wobei in jedem Arbeitspunkt die Abgaswerte
ermittelt werden und der Rechner in Abhängigkeit von
ORIGINAL INSPECTED
den ermittelten Abgaswerten ein Wertepaar für die Stellglieder ermittelt. Entsprechend diesem ermittelten Wertepaar,
bzw. einem ermittelten Korrekturwert werden die Stellglieder nachgestellt und es wird dann erneut mittels
der Abgasmessung festgestellt, ob die gewünschte Abgaszusammensetzung erreicht ist. Ist dies nicht der
Fall, erfolgt eine erneute Korrekturwertermittlung und Nachstellung der Stellmotoren, was von dem Rechner
selbsttätig solange durchgeführt wird, bis der gewünschte Abgaszustand erreicht ist, worauf die tatsächlichen
Stellungswerte der Stellmotoren abgefragt und gespeichert werden; dabei wird gleichzeitig noch der Fehlererkennungscode
von dem Rechner selbsttätig ermittelt und zusammen mit dem Wertepaar gespeichert. Nach dem Durchführen
dieser Ermittlungen und Speicherungen für sämtliche Arbeitspunkte des Brenners wird der Rechner wieder durch
den Betriebsmikroprozessor ersetzt, der nunmehr entsprechend den Wärmebedarfsanforderungen die korrigierten
Wertepaare aus dem Arbeitsspeicher abfragt und entsprechend die Stellglieder ansteuert.
Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
der Zeichnung im Zusammenhang mit den Ansprüchen. Es zeigen in vereinfachter und schematisierter
Darstell lung unter Weglassung aller für das Verständnis nicht wesentlichen Einzelheiten:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Verbundregler mit Betriebsmikroprozessor,
Fig. 2 das Blockschaltbild der Anlage bei durch den
mobilen Rechner ersetztem Mikroprozessor, und
-: ·' · 3031094
-Sf-
Fig. 3 ein Teil-Blockschaltbild der Einspeicherung
der ermittelten Werte in den Arbeitsspeicher des Betriebsmikroprozessors.
Die in Pig. 1 dargestellte betriebsfertige Anlage eines Verbundreglers umfaßt als zentrales Element einen Mikro~
prozessor 1, an den Programmspeicher 2 und 5 unter Zwischenschaltung
eines Vergleichers 4 und einer Torschaltung 5 angeschlossen sind. Im Vergleicher 4- werden die
aus dem Programmspeicher abgerufenen Werte verglichen und bei Übereinstimmung über die Torschaltung 5 an den
Mikroprozessor 1 weitergegeben. Stimmen die Daten nicht überein, dann wird die Torschaltung 5 vom Vergleicher 4
geschlossen und löst einen Interrupt aus. Dadurch werden Fehlsteuerungen vermieden.
An den Mikroprozessor 1 ist ferner der Ausgang eines Analog-Digital-Wandlers 6 angeschlossen, der die analoge
Wärmebedarfsmeldung oder Wärmeleistungsanforderung in ein für den Mikroprozessor 1 geeignetes Digitalsignal
umsetzt. Außerdem ist an den Mikroprozessor 1 ein ansich bekannter Feuerungsautomat 7 angeschlossen, der
seinerseits mit einem Sicherheitsventil, einem Flammenwächter und dgl. zusammengeschaltet ist.
Mit dem Mikroprozessor 1 ist ferner ein Arbeitsspeicher 8 verbunden, der Luft:Brennstoffwertepaare sowie einen
jedem Wertepaar zugeordneten Fehlercode enthält. Gemäß dem Programm und dem Signal vom Analog-Digital-Wandler
6 fragt der Mikroprozessor 1 ein Wertepaar aus dem Arbeitsspeicher ab und erzeugt hieraus einen Steuerbefehl,
den er an einen angeschlossenen Umsetzer 9
ORIGINAL !M8PE0TEC
v_/' O v^i J U Ο Hr
bzw. 10 liefert, die ihrerseits jeweils einen Stellmotor 11 bzw. 12 ansteuern, der eine Luftklappe 13 in einer
Zuluftleitung 14- bzw. ein Brennstoff regelventil 15 in
einer Brennstoffzuleitung 16 steuert. Über nicht dargestellte
Rückmelder wird über Leitungen 17 bzw. 18 die tatsächlich erreichte Position der Luftklappe 13 bzw.
des Brennstoffregelventiles 15 an den Befehlsumsetzer 9
bzw. 10 zurückgemeldet, der seinerseits einen entsprechendes Rückmeldesignal an. den Mikroprozessor 1 liefert.
Um innerhalb gewisser relativ enger Grenzen, die beispielsweise durch atmosphärische Einflüsse gegeben sind, das
Luft:Brennstoff-Verhältnis zu beeinflussen kann noch eine Op-Sonde vorgesehen sein, deren Ausgangssignal über
einen Analog-Digital-Wandler 19 den Mikroprozessor 1 zugeführt wird, der daraufhin eine entsprechende geringfügige
zulässige Anpassung der Luftklappe 13 oder des Brennstoffregelventiles 15 vornimmt.
Während die Programmspeicher für jede derartige Anlage
im wesentlichen unverändert bleiben können, muß der Inhalt des Arbeitsspeichers für jede Anlage bei der erstmaligen
Inbetriebnahme ebenso wie bei periodisch durchzuführenden Inspektionen neu ermittelt und eingegeben
werden. Um diesen Arbeitsgang zu vereinfachen, zu beschleunigen und sicherer zu gestalten, wird bei einer
Anlage gemäß Fig. 1 der Mikroprozessor 1, der den normalen Betrieb der Anlage steuert, ersetzt durch einen
Rechner 20 mit einem angeschlossenen Programmspeicher An den Rechner 20 sind in gegenüber dem Mikroprozessor 1
unveränderterfwfeise die Analog-Digital-Wandler 6 und 19,
der Feuerungsautomat 7 und die Befehlsumsetzer 9 und 10
angeschlossen. Außerdem ist an den Rechner 20 noch ein
η ο
Abgasmeßrcerät 22 angeschlossen, das uipnale einer Abgassonde
23 in für den Rechner 20 geeignete üignalformen
umwandelt. Die Abgassonde 23 ist in einem Abgaskanal 24
eingesetzt.
Zum Umstellen der Anlage von Normalbetrieb gemäß Fig. 1 auf die Ermittlung der Luft:Brennstoffwertepaare
genügt es also, den Mikroprozessor 1 auszustecken und den Rechner 20 einzustecken, die Abgassonde 23 einzubauen
und die Verbindung von der Abgassonde 23 zum Abgasmeßgerät 22 herzustellen.
Zur Ermittlung der gesuchten Wertepaare wird nun durch
entsprechende Eingabe in den Analog-Digital-Wandler 6 der gesamte Betriebsbereich abgefahren, wobei an jedem
Arbeitspunkt der Rechner in Abhängigkeit der vom Abgasmeßgerät 22 erhaltenen Werte die Stellmotoren 11 und 12
solange nachfährt, bis die Abgassonde 23 den gewünschten Zustand des Abgases meldet. Die zu diesem Zeitpunkt anstehenden
Signale auf den Leitungen 17 und 18 werden erfaßt und gespeichert. Dabei wird im allgemeinen so vorgegangen, daß nicht die Luftklappe 13 und das Brennstoff
regelventil nachgestellt werden, sondern es wird entsprechend dem Arbeitspunkt bzw. Wärmebedarf das
Brennstoffregelventil 15 auf einen entsprechenden Durchsatz
eingestellt und es wird die Luftklappe 13 zur Einstellung
der gewünschten Abgaszusammensetzung nachgestellt. Es kann auch umgekehrt verfahren v/erden, daß
nämlich die Luftklappe eingestellt und. das Brennstoffregelventil nachgefahren wird.
Ist der gesamte Betriebsbereich durchfahren worden,
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dann wird an den Rechner 20 gemäß Fig. 3 ein handelsübliches Programmiergerät 25 angeschlossen, das die neuen
Werte in den als EPROM ausgebildeten Arbeitsspeicher 8 eingibt. Zur Datensicherung wird vom Rechner 20 für jedes
Luft:Brennstoffwertepaar ein zusätzliches Codesignal ermittelt
und mit in den Arbeitsspeicher 8 eingegeben. Anhand dieses Codewortes kann der Mikroprozessor 1 beim
Betrieb der Anlage feststellen, ob die aus dem Arbeitsspeicher 8 abgerufenen Luft:Brennstoffwertepaare fehlerhaft
sind.
Claims (5)
- ^"inn/PatentansprücheVerfahren zur Einstellung von Verbundreglern für Brenner in Wärmeerzeugungsanlagen, die in Stufen auf je nach Wärmebedarf unterschiedliche Heizleistungen und Brennstoffdurchsätze einstellbar sind, mit einem Luftregelventil (Luftklappe) für die Verbrennungsluft und einem Brennstoffregelventil, die beide durch Stellglieder, insbesondere Stellmotoren, einstellbar sind, die ihre Steuerbefehle von einem Steuergerät, insbesondere in Gestalt eines Mikroprozessors, erhalten, das die Steuerbefehle in Abhängigkeit vom momentanen Wärmebedarf, von den Betriebssignalen eines Feuerungsautomaten und von gespeicherten Luft: Brennstoffwertepaaren erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung und Einspeicherung der Luft: Brennstoffwertepaare bei der erstmaligen Inbetriebnahme oder einer Inspektion der Anlage der Mikroprozessor (1) durch einen Rechner (20) ersetzt wird,' der programmgesteuert den Arbeitsbereich des Brenners durchfährt, in jedem Arbeitspunkt mittels einer Sonde (23) den Abgaszustand erfaßt und durch Nachstellen des Luft:Brennstoffverhältnisses den Abgaszustand auf den Sollwert bringt, worauf die in dieser Weise eingestellten LuftrBrennstoffwertepaare ermittelt und in einen Speicher (8) eingeschrieben werden.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Wertepaare die Stellungsrückmeldesignale (1? bzw. 18) von Luftklappe (13) bzw.ORIGINAL INSPECTED_ 2 —Brennstoffregelventil (15) verwendet werden.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgaszustand mit einer Og- und/oder CO2- und/oder CO-Sonde (23) ermittelt wird.
- 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Wertepaare dem mobilen Rechner (20) die ermittelten Abgaswerte zugeführt werden und er hieraus die Korrekturbefehle für die Stellmotoren (11 bzw. 12) zum Einstellen von Luftklappe (13) bzw. Brennstoffregelventil (15) ermittelt und an diese weiterleitet.
- 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einlesen der ermittelten Luft:Brennstoffwertepaare in den Arbeitsspeicher (8) des Mikroprozessors (1) ein von dem Rechner (20) gesteuertes Programmiergerät (25) dient, an das der Arbeitsspeicher (8) des Mikroprozessors (1) angeschlossen wird.
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