DE60032725T2 - Control system for boiler - Google Patents
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Abstract
Description
Das System für die kombinierte Regulierung von Luft und Gas zum Steuern der Verbrennung und zum Erzielen einer optimierten Leistung bei variablen thermischen Lasten in gasbefeuerten Kesseln kann Dank einiger Vereinfachungen gegenüber herkömmlichen Systemen bei vielen Kesseln verwendet werden. Ein kombiniertes Luft/Gasreguliersystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus dem Dokument EP-A-0909922 bekannt.The System for the combined regulation of air and gas to control combustion and to achieve optimized variable thermal performance Loads in gas fired boilers can, thanks to some simplifications across from usual Systems used in many boilers. A combined air / gas regulation system according to the preamble of claim 1 is known from the document EP-A-0909922 known.
1. Beschreibung1. Description
a) Vollständige Steuerunga) Complete control
Die
Hauptkomponenten dieser Steuerung (
- – Sensor zum Erfassen einer
Wassertemperatur S1 (
40 ); - – ein Potentiometer zum Einstellen der erforderlichen Temperatur P1 (PTS Sanitär-Temperatur, PTR Umgebungserwärmung);
- – ein
Gebläse
(FA1) (
36 ), dessen Geschwindigkeiten durch das mP-basierte Steuerpult gesteuert wird; - – ein
Differenz-Analog-Druckschalter (P.A.D.) (
39 ) zum Steuern des Vakuums in der Verbrennungskammer; - – Ein
Gasmodulator (MOD.) (
41 ), der durch das mP-basierte Steuerpult gesteuert wird; und - – ein Sicherheitsthermostat, das an dem Kessel angeordnet ist.
- Sensor for detecting a water temperature S1 (
40 ); - - a potentiometer for setting the required temperature P1 (PTS plumbing temperature, PTR ambient heating);
- A blower (FA1) (
36 ) whose speeds are controlled by the mP-based controller; - - a differential analogue pressure switch (PAD) (
39 ) for controlling the vacuum in the combustion chamber; - A gas modulator (MOD.) (
41 ) controlled by the mP-based controller; and - - A safety thermostat, which is located on the boiler.
Beim Start des Kessels wird ein Steuer- und Adaptionszyklus des Gebläsesystems, des Luftsensors und des Abgases durchgeführt.At the Start of the boiler is a control and adaptation cycle of the blower system, performed the air sensor and the exhaust gas.
Die durchgeführten Operationen sind die folgenden:
- – Der Signalwert, der durch den P.A.D. erzeugt wird, wird überprüft. Ein solches Signal sollte einen festen Wert nicht überschreiten. Diese Operation stellt sicher, dass keine Upwind-Erscheinung (upwind) oder möglicher Fehler in dem Sensor/Elektroniksystem vorliegt.
- – Wenn die zuvor beschriebene Überprüfung zufriedenstellend ist, wird das Gebläse gestartet. Das P.A.D.-Signal sollte größer als der zuvor genannte Wert plus einer vorgegebenen Konstante sein, um sicherzustellen, dass ein ordnungsgemäßes Vakuum in den Brennkammern vorliegt und die Adaption der Gebläsegeschwindigkeit an das Abgassystem ordnungsgemäß erfolgt ist.
- – Sollte auch diese Überprüfung zufriedenstellende Ergebnisse liefern, wird der Brenner gestartet.
- – Während der Operation wird der Druck in der Brennkammer kontinuierlich überwacht. Wenn der Vakuumwert unter einer vorbestimmten Grenze fällt, wird der Brenner abgeschaltet.
- - The signal value generated by the PAD is checked. Such a signal should not exceed a fixed value. This operation ensures that there is no upwind or potential error in the sensor / electronics system.
- - If the above check is satisfactory, the blower starts. The PAD signal should be greater than the aforementioned value plus a predetermined constant to ensure that proper vacuum is present in the combustion chambers and that the fan speed adaptation to the exhaust system has occurred properly.
- - Should this check give satisfactory results, the burner will start.
- - During the operation, the pressure in the combustion chamber is continuously monitored. If the vacuum level falls below a predetermined limit, the burner is shut down.
Gemäß dem Schaltplan
in
Als eine Funktion dieses Vakuums erzeugt die Steuerung den aktuellen Wert, der zu dem Modulator zu senden ist, so dass ein konstantes und optimales Luft-Gas-Verhältnis erzielt wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Verbrennung mit Emissionswerten innerhalb der erforderlichen Grenzen erfolgt, während eine optimale Effizienz bei jeder thermischen Last beibehalten wird.When a function of this vacuum, the controller generates the current one Value to be sent to the modulator, so that a constant and optimal air-gas ratio is achieved. This will ensure that the combustion with emission levels within the required limits, while optimum efficiency is maintained at every thermal load.
Das Anordnen eines Thermostats an dem Brenner stellt sicher, dass der Kessel stets innerhalb der erforderlichen Emissionsgrenzen und sicher betrieben wird. Als eine Funktion seiner Temperatur kann der Brenner im Falle eines abnormalen Temperaturan stiegs aufgrund eines Fehlers in dem Luft- oder Gas-Steuersystem sogar die Flamme stoppen.The Placing a thermostat on the burner ensures that the Boiler always within the required emission limits and safe is operated. As a function of its temperature, the burner can in the case of an abnormal rise in temperature due to a fault even stop the flame in the air or gas control system.
Ein derartiges Thermostat wird elektrisch in Reihe in bezug auf den bereits vorhandenen Grenzthermostat angeordnet. Ein Eingreifen dieses Thermostats überführt den Kessel dann in einen Status des nicht-flüchtigen Abschaltens.One such thermostat is electrically connected in series with respect to already existing limit thermostat arranged. An intervention of this Thermostats convict the Boiler then into a state of non-volatile shutdown.
In diesem Diagramm repräsentiert T(PTS) den Wert für eine erforderliche Sanitärtemperatur (oder Umgebungserwärmungs-Temperatur), die mit Hilfe des Potentiometers P1 bestimmt wird. T(SS) repräsentiert den Wert der Wassertemperatur, die durch den Sensor S1 erfasst wird. Diese Werte werden in dem Summenblock A1 verglichen, und das Ergebnis, der Fehler e(T), wird einem Steuersystem PID zugeführt, der durch die Blöcke Kp e(T), Ki Int[e(T)], Kd d[e(T)]e A2 repräsentiert wird, um den Wert V(N) zu erhalten, der den Wert des erforderlichen Vakuums in der Brennkammer der thermischen Last repräsentiert.In represents this diagram T (PTS) the value for a required sanitary temperature (or Ambient heating temperature) which is determined by means of the potentiometer P1. T (SS) represents the value of the water temperature detected by the sensor S1. These values are compared in the sum block A1, and the result the error e (T) is supplied to a control system PID which through the blocks Kp e (T), Ki Int [e (T)], Kd d [e (T)] e A2 is represented by the value V (N) to obtain the value of the required vacuum in the Combustion chamber represents the thermal load.
Dieser Wert wird in dem Summenblock A4 mit dem Rückführ-Wert Vc(H), der durch den P.A.D. hervorgebracht wurde, und dem Wert des tatsächlich durch das Gebläse erzeugten Vakuums verglichen. Das Ergebnis, der Fehler e(H), wird einem Steuersystem PID zugeführt, das durch die Blöcke Kp e(H), Ki Int[e(T)], Kd d[e(T)]dt repräsentiert wird, und einem Block V(F) = f[e(H)] zugeführt, um VF zu erhalten, der die erforderliche Gebläsegeschwindigkeit repräsentiert, die für das Gebläse erforderlich ist, um das erforderliche Vakuum in der Brennkammer zu erzeugen.This value is in the sum block A4 with the feedback value Vc (H) produced by the PAD and the value of the actual vacuum generated by the blower. The result, the error e (H), is supplied to a control system PID represented by the blocks Kp e (H), Ki Int [e (T)], Kd d [e (T)] dt and one block V (F) = f [e (H)] to obtain VF representing the required blower speed required for the blower to generate the required vacuum in the combustion chamber.
Der Rückführ-Wert Vc(H), der durch den P.A.D. hervorgebracht wurde, wird ebenfalls als Eingang des Blockes T verwendet, der I(mod), den Modulatorstromwert, gemäß einer vorbestimmten Kurve erzeugt, die mit Vc(mod) bis I(mod) korreliert, um das Verhältnis von Luft (erzeugt durch das Gebläse bei einer Geschwindigkeit VF) und Gas (er zeugt durch den Modulator mit einem Strom I(mod)) beizubehalten und eine optimale Verbrennung sicherzustellen, während eine gleichmäßige thermische Effizienz bei variierenden Ladebedingungen beibehalten wird. Der Strom des Wertes I(mod), der dem Modulator des Gasventils zugeführt wird, erzeugt den tatsächlichen Druck P(gas) in der Brennkammer.Of the Return Value Vc (H) generated by the P.A.D. is also produced is used as the input of the block T, the I (mod), the Modulatorstromwert, according to a generated predetermined curve that correlates with Vc (mod) to I (mod), about the relationship of air (generated by the blower at a speed VF) and gas (he testifies through the modulator with a current I (mod)) and optimum combustion ensure while a uniform thermal Efficiency is maintained under varying loading conditions. The current the value I (mod) supplied to the modulator of the gas valve, generates the actual pressure P (gas) in the combustion chamber.
Im Falle eines Überhitzens des Brenners aufgrund einer schlechten Verbrennung mit nicht-standardgemäßen Emissionen wird das Brennerthermostat (THERM BURN) eingeschaltet, wodurch der Brenner ausgeschaltet wird, so dass der Kessel sicher abgeschaltet wird.in the Trap of overheating burner due to poor combustion with non-standard emissions the burner thermostat (THERM BURN) is switched on, which causes the Burner is turned off, so that the boiler safely shut off becomes.
b) Vereinfachte Steuerungb) Simplified control
Die
Hauptkomponenten dieser Steuerung, wie sie in
- – Ein Sensor zum Erfassen einer
Wassertemperatur S1 (
40 ); - – ein Potentiometer zum Einstellen der erforderlichen Temperatur P1 (PTS Sanitär-Temperatur, PTR Umgebungserwärmung);
- – ein
Gebläse
(FA1) (
36 ), dessen Geschwindigkeit durch das mP-basierte Steuerpult gesteuert wird; - – ein
Minimum-Differenz-Druckschalter (PD.) (
39 ) zum Steuern des Vakuums in der Verbrennungskammer; - – ein
Gasmodulator (MOD.) (
41 ), der durch das mP-basierte Steuerpult gesteuert wird; und - – ein Sicherheitsthermostat, das an dem Brenner angeordnet ist.
- A sensor for detecting a water temperature S1 (
40 ); - - a potentiometer for setting the required temperature P1 (PTS plumbing temperature, PTR ambient heating);
- A blower (FA1) (
36 ) whose speed is controlled by the mP-based controller; - A minimum difference pressure switch (PD.) (
39 ) for controlling the vacuum in the combustion chamber; - A gas modulator (MOD.) (
41 ) controlled by the mP-based controller; and - - A safety thermostat, which is located on the burner.
Gemäß dem in
Bei jedem Starten des Kessels wird ein Steuerzyklus des Gebläsesystems, des Luftsensors und des Abgases durchgeführt.at every start of the boiler, a control cycle of the blower system, performed the air sensor and the exhaust gas.
Der Wert des durch den P.D. erzeugten Signals wird überprüft. Ein derartiges Signal sollte seine Zustimmung nicht in der Abwesenheit der Gebläseoperation geben; somit liegt keine Upwind-Erscheinung oder möglicher Fehler in dem Druckschalter/Elektroniksystem vor.Of the Value of the by the P.D. generated signal is checked. Such a signal should his consent not in the absence of the blower operation give; so there is no upwind appearance or possible Error in the pressure switch / electronics system.
Bei Wärmebedarf wird das Gebläse bei maximaler Geschwindigkeit gestartet, um die Verbindung des Differenz-Druckschalters sicherzustellen, um auf diese Weise die ordnungsgemäße Operation des Gebläse/Abgas-Systems zu überprüfen.at heat demand becomes the fan started at maximum speed to connect the differential pressure switch to ensure that the proper operation of the Blower / exhaust system to check.
Während der Operation wird der Unterdruck in der Druckkammer kontinuierlich überwacht. Wenn der Vakuumwert unter eine vorbestimmte Grenze abfällt, gibt der Druckschalter P.D. nicht länger seine Zustimmung, so dass der Kessel abgeschaltet wird.During the Operation, the negative pressure in the pressure chamber is continuously monitored. When the vacuum level drops below a predetermined limit, there is the pressure switch P.D. no longer his approval, so that the boiler is switched off.
Das Hinzufügen eines Thermostats zu dem Brenner stellt sicher, dass der Kessel stets innerhalb der erforderlichen Emissionsgrenzen und bei voller Sicherheit betrieben wird. Als Funktion seiner Temperatur kann der Brenner im Falle eines abnormalen Temperaturanstiegs aufgrund eines Fehlers des Luft- oder Gassteuersystems die Flamme stoppen.The Add a thermostat to the burner ensures that the boiler always within the required emission limits and with complete safety is operated. As a function of its temperature, the burner can in the case of an abnormal temperature rise due to a fault of the air or gas control system stop the flame.
Ein derartiges Thermostat wird in bezug auf das bereits vorhandene Grenzthermostat elektrisch in Reihe geschaltet. Ein Eingriff dieses Thermostats überführt den Kessel daher in einen Zustand des nicht-flüchtigen Abschaltens.One Such thermostat is in relation to the already existing limit thermostat electrically connected in series. An intervention of this thermostat converts the Boiler therefore in a state of non-volatile shutdown.
In diesem Diagramm repräsentiert T(PTS) den Wert der erforderlichen Sanitärtemperatur (oder Umgebungserwärmungstemperatur), die durch das Potentiometer P1 erfasst wird. T(SS) repräsentiert den Wassertemperaturwert, der durch den Sensor S1 erfasst wird. Diese Werte werden in dem Summenblock A1 verglichen, und das Ergebnis, der Fehler e(T), wird einem Steuersystem PID zugeführt, um den Wert V(FAN) zu erhalten, der den Wert der Gebläsegeschwindigkeit als eine Funktion des Bedarfs der thermischen Last repräsentiert.In this diagram, T (PTS) represents the value of the required sanitary temperature (or ambient heating temperature) detected by the potentiometer P1. T (SS) represents the water temperature value detected by the sensor S1. These values are compared in the sum block A1, and the result, the error e (T), is fed to a control system PID to obtain the value V (FAN) which is the value of the Ge blowing speed as a function of the demand of the thermal load.
Dieser Wert (V(Fan)), der dem Gebläse (Block V(F) = f[e(H)]) zugeführt wird, erzeugt die tatsächliche Geschwindigkeit VF.This Value (V (fan)) corresponding to the blower (block V (F) = f [e (H)]) will generate the actual Speed VF.
Der Wert V(Fan) wird auch als Eingang des Blockes T verwendet, der I(mod), den Modulatorstromwert, gemäß einer vorbestimmten Kurve, die mit V(Fan) bis I(mod) korreliert, erzeugt, um das Luft-Gas-Verhältnis, das durch den Modulator mit dem Strom I(mod) erzeugt wird, beizubehalten und eine optimale Verbrennung sicherzustellen, während eine konstante thermische Effizienz bei variierenden Lastbedingungen beibehalten wird. Der Stromwert I(mod), der dem Gasventilmodulator zugeführt wird, erzeugt den tatsächlichen Druck P(gas) in der Verbrennungskammer.Of the Value V (fan) is also used as the input of the block T, which is I (mod), the Modulatorstromwert, according to a predetermined curve, which correlates with V (fan) to I (mod) generates, around the air-gas ratio, which is generated by the modulator with the current I (mod) to maintain and to ensure optimal combustion while maintaining a constant thermal Efficiency is maintained under varying load conditions. Of the Current value I (mod), which is supplied to the gas valve modulator generated the actual Pressure P (gas) in the combustion chamber.
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