DE3330990A1 - Verfahren zum regeln von kesselanlagen fuer fluessige und/oder gasfoermige brennstoffe mit mindestens einem brenner und anlage zur ausfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum regeln von kesselanlagen fuer fluessige und/oder gasfoermige brennstoffe mit mindestens einem brenner und anlage zur ausfuehrung des verfahrens

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DE3330990A1
DE3330990A1 DE19833330990 DE3330990A DE3330990A1 DE 3330990 A1 DE3330990 A1 DE 3330990A1 DE 19833330990 DE19833330990 DE 19833330990 DE 3330990 A DE3330990 A DE 3330990A DE 3330990 A1 DE3330990 A1 DE 3330990A1
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Lothar 6030 Ebikon Brenner
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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/02Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/022Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using electronic means
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00Control of temperature
    • G05D23/19Control of temperature characterised by the use of electric means
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    • G05D23/1912Control of temperature characterised by the use of electric means using an analogue comparing device whose output amplitude can take more than two discrete values
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2239/00Fuels
    • F23N2239/06Liquid fuels

Description

  • Verfahren zum Regeln von Kesselanlagen für flüssige
  • und/oder gasförmige Brennstoffe mit mindestens einem Brenner und Anlage zur Ausführung des Verfahrens Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln von Kesselanlagen für flüssige und/oder gasförmige Brennstoffe mit mindestens einem Brenner, wobei man mindestens eine SOLL-Ausgangstemperatur mittels einer Führungsgrösse vorgibt und damit mindestens eine der IST-Ausgangstemperatur entsprechende Regelgrösse vergleicht zur Bildung einer Regeldifferenz, diese über der Zeit integriert zur Ansteuerung des Brenners als Steller sowie eine Anlage zur Ausführung des Verfahrens.
  • Aus der DE-OS 31 09 670 ist ein Verfahren eingangs genannter Art bekannt geworden, bei welchem eine Regeldifferenz aus Führungsgrösse und IST-Temperatur zur Ansteuerung eines Motors als Stellglied verwendet wird, der ausgangsseitig in Abhängigkeit des durchlaufenen Drehweges sequentiell Brennerstufen einer Kesselanlage ansteuert. Das dort beschriebene Verfahren zeigt folgende Nachteile auf: - Zum Einsatz derselben Regelanordnung für unterschiedliche Kesselanlagen mit unterschiedlich vielen Kesseln und je Kessel unterschiedlich vielen Brennerstufen ist eine grosse Umstellarbeit erforderlich, insbesondere um die Ansteuerkontakte mit Bezug auf den Drehweg des stellenden Motors zu montieren und zu positionieren. Vorsehen von Schalthysteresen, andern Aufschalt- als Abschaltsequenzen, ist sehr aufwendig.
  • - Erfolgt ein Stromausfall, so bleibt die Anordnung in -ihrer Momentanposition stehen. Für ein nachmaliges Wiederinbetriebnehmen der Anlage, die zwischenzeitlich wesentlich unter die SOLL-Temperatur abgekühlt worden ist, muss über den Motor erst aus der vormaligen Momentanposition in diejenige Position gelaufen werden, die ein optimal rasches Wiederaufheizen ermöglicht. Bedingt durch die Langsamkeit des als Integrator verwendeten mechanisch/elektrischen Wandlers, d.h. des Wandlers von der mechanischen Drehbewegung des Motors in elektrische Steuersignale,geht dadurch einige Zeit verloren. Diese System-Trägheit ist insbesondere dann auch nachteilig, wenn bei rascher und grosser Abnahme der Anlagen-Last, schnell die Anzahl aktivierter Brennerstufen reduziert werden sollte, um ein Ueberhitzen der Anlage zu verhindern.
  • Die vorliegende Erfindung bezweckt die obgenannten Nachteile zu beheben und ein Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, mit grosser Flexibilität an den unterschiedlichsten Kesselanlagen eingesetzt zu werden, und das zudem regelungstechnisch wesentlich schneller reagiert. Dies wird dadurch erreicht, dass man mindestens die Integration digital vornimmt und den Brenner mittels eines digitalen Signals ansteuert.
  • Eine Anlage zur Ausführung des Verfahrens mit mindestens einer SOLL-Wert-Vorgabeeinheit, mindestens einer IST-Temperatur-Messeinrichtung, wobei der Ausgang der Vorgabeeinheit und derjenige der Messeinrichtung auf eine Vergleichseinheit geführt sind, zeichnet sich dadurch aus, dass der Ausgang der Vergleichseinheit auf eine digitale Integrations-Einheit geführt ist.
  • Durch die digitale Verarbeitung der Regeldifferenz ergibt sich grundsätzlich eine hohe Anwendungsflexibilität, indem die digitalen Signale mit Hilfe herkömmlicher logischer Aufbauten zur Steuerung auf einfache Art und Weise miteinander verknüpft werden können, womit Schalthysteresen und bevorzugte Schaltsequenzen ohne grossen Aufwand eingestellt und verändert werden können.
  • Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Figuren erläutert.
  • Es zeigen: Fig. 1 ein Funktionsblockdiagramm einer erfindungsgemässen Anordnung an einer Zweikesselanlage, je mit zwei Brennerstufen, Fig. 2 anhand eines beispielsweise aufgezeichneten Verlaufes des Regeldifferenz-Integrals eine bevorzugte Kessel- resp. Brennerstufen-Schaltsequenz.
  • Gemäss Fig. 1 umfassen zwei Kessel la und lb der Anlage 1 je eine Brenneranordnung 3a und 3bg je mit einer ersten und zweiten Brennerstufe Ia, IIa resp.
  • Ib und IIb. An einem schematisch dargestellten Vorlauf 5 wird mit einem Temperaturfühler 7 die IST-Temperatur der Anlage < gemessen und, in ein elektrisches Signal U'e) gewandelt, auf eine Vergleichseinheit 9, beispielsweise einen Differenzverstärker geführt. Als Vergleichswert resp. Führungsgrösse U() wird der Vergleichseinheit 9 von einer einstellbaren Führungsgrössen-Einheit 11, beispielsweise einer einstellbaren Gleichspannungsquelle, das der SOLL-Temperatur Awentsprechende Führungssignal zugeführt. Die ausgangsseitig der Vergleichseinheit 9 erscheinende Regeldifferenz d wird auf einen Wandler 13 geschaltet, der das analoge Eingangssignal d in ein impulslängenmoduliertes Ausgangssignal wandelt bei gleichbleibender Impulsrepetitionsfrequenz (duty-cycle). Ein derartiger Wandler 13 kann beispielsweise so realisiert werden, dass die ananloge Eingangsgrösse d auf einen analogen Integrator geführt ist, wobei zu Beginn jeder Impulsrepetitions-Periode ein Flip-Flop gesetzt und durch Erreichen eines bestimmten Schwellwertes am Ausgang des analogen Integrators rückgesetzt wird. Mit Beginn jeder Periode wird der Integrator rückgesetzt. Somit erscheinen am Ausgang des Wandlers 13 Impulse D, deren Pulslänge mit der Grösse der Regeldifferenz d variieren. Dieses pulslängenmodulierte Signal D wird einer Zeitfensterschaltung 15, beispielsweise einem logischen UND-Tor,zugeführt, deren zweitem Eingang der Ausgang eines Taktgenerators 17 aufgeschaltet ist, derart, dass nur während den durch den Inpulszug D geöffneten Zeitfenstern am Ausgang der Zeitfensterschaltung 15 die Ausgangsimpulse des Generators 17 erscheinen, womit die Impulslängen des Zuges D ausgezählt werden. Das Ausgangssignal der Zeitfensterschaltung 15 wird dem Takteingang CL eines Zählers 19 zugeführt. Die analoge Grösse d wird ausserdem einem Vorzeichendetektor 21, beispielsweise in Form eines ananlogen Komparators, zugeführt, dessen Ausgang,auf den Vorwärts-Rückwärts- Zähleingang V/R des Zählers 19 gefürhrt, die Zählrichtung des Zählers 19 ansteuert. Die Ausgänge des Zählers 19 sind auf eine Logikeinheit 23 geführt in welcher je nach Zählstand des Zählers 19 die einzelnen Brenner stufen der Kessel la und lb auf- resp abgeschaltet werden Der Zähler 19 kann dabei so ausgebildet sein, dass er vorabgesetzt werden kann, wie mit dem Eingang "Preset" angedeutet.
  • Bei Kesselanlagen ist es öfters so, dass sie ausgangsseitig witterungsgeführt werden, beispielsweise indem ein Mischventil 25 in Abhängigkeit eines Raumthermostaten 26 und/oder eines Aussentemperaturfühlers 27 mittels eines Stellmotors 29 gesteuert wird. Dies erfolgt z.B. gemäss Fig. 1 durch eine Aussentemperatur #a abhängige Einstellung am Ventil 25, über ein Regelgerät 30 und einem Vorlauf temperaturfühler 32 Vorzugsweise wird in einem solchen Fall das FUhrungsgrössensignal U(#w) über einen weiteren Fühler 34 abhängig von der Heizkreisvorlauftemperatur ä angesteuert, d.h. die Führungsgrösse #w wird zur Funktion #w (#a).
  • Weiter sind des öftern einander nachgeschaltete Kessel in ihrer Grösse zunehmend und, entsprechend, die darin eingesetzten Brennerkapazitäten Erfolgt nun beispielsweise ein Pendeln der IST-Teinperatur um die SOLL-Tempenatur, so ist es wenig sinnvoll, einen der grösseren Folgekessel, der beispielsweise lediglich mit seiner ersten Brennerstufe gestartet worden ist, immer wieder ein-und abzuschalten In Ausnützung der grossen Flexibilität der Anordnung gemäss Fig 1 wird dann nicht dieser zweite Kessel mit seiner ersten Stufe, gemäss Fig 1 Stufe Ib, ein- und ausgeschaltet, sondern der zweite Kessel 3b bleibt in Betrieb, während die zweite Stufe IIa des ersten, also des Führungskesseis la, den Spitzenausgleich übernimmt. In diesem Sinn erfolgt ein Wechsel von Führungs- und Folgekesselfunktion. Damit ist es möglich, bei unterschiedlichen Kesselgrössen und damit unterschiedlichen Brennerkapazitäten die Anlagen mit bezüglich Wirkungsgrad optimalen Schaltungstufen anzusteuern.
  • In Fig. 2 ist beispielsweise der zeitliche Verlauf des Regelgrössen-Integrals Jd<dt) dargestellt.- Bei Anfahren der Anlage werden gemäss Fig. 1 sukzessive, entsprechend den zugeordneten Zählständern am Zähler 19, durch die Logikeinheit 21, beispielsweise beim Zählstand Z1 die Brennerstufe In, beim Zählstand Z2 die Brennerstufe IIa, beim Zählstand Z3 die Stufe Ib des grösseren Kessels Ib, in Betrieb genommen. Beim Unterschreiten des Zählstandes Z3, bei welchem vormalig die erste Stufe Ib des Kessels lb in Betrieb genommen worden ist, wird nun, spitzenwertausgleichend, die kleinere Stufe IIa des Führungskessels la abgeschaltet, beim allfälligen Wiederüberschreiten des Zählstandes Z3 wieder in Betrieb genommen etc.
  • Die beschriebene Anordnung weist zudem mit Bezug auf den Stand der Technik, bedingt durch die rasche Reaktion der aus der Pulslängenmodulationseinheit 13, Generator 17, Zeitfensterschaltung 15 und Zähler 19, gebildeten Integrationseinheit den Vorteil auf, dass die Stellgrösse für die einzelnen Brennerstufen rasch geändert werden kann. Sinkt beispielsweise die ausgangsseitige Last der Anlage rasch ab, so dass eine weitere Energiezufuhr über die Brenner sofort gestoppt werden sollte, so ist dies mit der vorgeschlagenen Anlage ohne weiteres möglich, indem z.B. die eingestellte Temperatur Za an einem Zimmerthermostaten detektiert wird, die Führungsgrösse U(i ) rasch ge- senkt wird und in kürzester Zeit die Brennerstufen abgeschaltet werden. Beim Vorsehen eines mechanisch/ elektrischen Wandlers benötigt das Abschalten wegen des zu durchlaufenden mechanischen Weges eine relativ lange Zeit, in welcher die Anlage sehr wohl überhitzt werden kann. Mit Vorsehen der digitalen Ansteuerung können auf einfache Art und Weise, z.B.
  • durch Auswechseln eines der Logikeinheit 23 entsprechenden Moduls, unterschiedliche Schaltsequenzen, Hysteresen etc. für unterschiedliche Anlagen eingestellt werden.
  • Leerseite

Claims (8)

  1. Patentansprüche: C Verfahren zum Regeln von Kesselanlagen für flüssige und/oder gasförmige Brennstoffe mit mindestens einem Brenner, wobei man mindestens eine SOLL-Ausgangstemperatur mittels einer Führungsgrösse vorgibt und damit mindestens eine der IST-Ausgangstemperatur entsprechende Regelgrösse vergleicht zur Bildung einer Regeldifferenz, diese über der Zeit integriert zur Ansteuerung des Brenners als Steller, dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens die Integration digital (13, 15, 17, 19) vornimmt und den Brenner (I, II) mittels eines digitalen Signals ansteuert.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man mit der Regeldifferenz (d) einen Impulszug (D) pulslängenmoduliert und die Integration durch Auszählen der Impulslängen des Impulszuges mittels eines Zeittaktsignals (17) vornimmt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 für Kesselanlagen mit mindestens zwei Kesseln (la, lb),mindestens einer davon mit mindestens zwei Brennerstufen (Ia,IIa) versehen, dadurch gekennzeichnet, dass man in Abhängigkeit des Erreichens vorgegebener Schwellwerte (Z) des digitalen Integral-Signals die Auf- und Abschaltsequenz der Stufen wirkungsgrad-optimal ansteuert.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man bei als Führungskessel (la) eingesetztem Kessel mit mindestens zwei Stufen (Ia, IIa) bezüglich des als Folgekessel (lb) eingesetzten zweiten Kessels, die Abschaltsequenz so wählt, dass erst die einige schaltete Stufenzahl des Führungskessels reduziert wird, bevor der Folgekessel als Ganzes abgeschaltet wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 für Kesselanlagen, deren Verbraucher mindestens eine witterungsgeführte Heizkreisregelung besitzt, dadurch gekennzeichnete dass man die Führungsgrösse (U Sw) in Abhängigkeit der Heizkreis-Vorlauftemperatur #a) steuert.
  6. a 6. Anlage zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit mindestens einer SOLL-Wert-Vorgabeeinheit (11) mindestens einer IST-Temperatur-Messelnrichtung (7>, wobei der Ausgang der Vorgabeeinheit und derjenige der Messeinrichtung auf eine Vergleichseinheit (9) geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Vergleichseinheit auf eine digitale Integrations-Einheit (13, 15, 17, 19) geführt ist.
  7. 7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der Vergleichseinheit (9) erst auf den Modulationseingang eines puls längenmodul ierbaren Generators (13) geführt ist, dass dessen Ausgang eine Zeittorschaltung (15) ansteuert für Referenztakt-Impulse eines Taktgenerators (17) und dass die Referenztakt-Impulse ausgangsseitig der Zeittorschaltung auf eine Zählereinheit (19) geführt sind, deren Ausgang in Abhängigkeit festgelegter Zählstände (in 21) mindestens den einen Brenner der Anlage ansteuert.
  8. 8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorzeichendetektionsschaltung (21) am Ausgang der Vergleichseinheit (9) für die Regeldifferenz (d) vorgesehen ist, deren Ausgang auf einen Vorwärts-Rückwärts-Zählsteuereingang (V/R) der Zählereinheit (19) geführt ist.
DE19833330990 1982-09-13 1983-08-27 Verfahren zum regeln von kesselanlagen fuer fluessige und/oder gasfoermige brennstoffe mit mindestens einem brenner und anlage zur ausfuehrung des verfahrens Withdrawn DE3330990A1 (de)

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DE (1) DE3330990A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0845730A1 (de) * 1996-11-27 1998-06-03 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Heizungsregelung
US6359266B2 (en) * 1999-08-16 2002-03-19 Xerox Corporation Flicker free fuser control
EP2218967A3 (de) * 2009-02-12 2014-05-14 Viessmann Werke GmbH & Co KG Verfahren und Vorrichtung zum Regeln der Laufzeit eines Brenners

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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