EA029136B1

EA029136B1 - Method for controlling a gas appliance or boiler

Info

Publication number: EA029136B1
Application number: EA201391308A
Authority: EA
Inventors: Пьерлуиджи Бертелли
Original assignee: Бертелли Энд Партнерс С.Р.Л.
Priority date: 2011-03-15
Filing date: 2012-03-06
Publication date: 2018-02-28
Also published as: WO2012123798A3; EA201391308A1; EP2686614A2; ES2765022T3; CN103443546A; ITMI20110411A1; WO2012123798A2; EP2686614B1; CN103443546B; PL2686614T3

Abstract

A method for controlling a gas appliance or boiler to reduce the number of orifices positioned in corresponding gas feed lines to a burner (1), said gas being fed by a conduit in which a shut-off and/or turndown valve (7) is positioned, a flame sensing member (2) being provided in proximity to the burner, a control unit (5) being provided to command and control the correct operation of the appliance. This unit is connected to and controls the shut-off valve on the basis of the characteristics of the gas combustion in the burner and modifies the flow of this gas by intervening on the valve to achieve a combustion within predefined parameters independently of the type of gas fed, such orifices being at least partially replaced by a calibrated hole.

Description

Изобретение относится к способу в соответствии с ограничительной частью основного пункта формулы изобретения. Изобретение также относится к газовому прибору в соответствии с ограничительной частью соответствующего независимого пункта формулы изобретения.The invention relates to a method in accordance with the restrictive part of the main claim. The invention also relates to a gas appliance in accordance with the restrictive part of the corresponding independent claim.

В газовых приборах газ подается к горелке/горелкам с помощью калиброванных отверстий или сопел, которые в совокупности со значением давления на выпуске газового клапана определяют правильную скорость потока газа, соответствующую рабочей мощности прибора. Калиброванное отверстие или сопло обычно является независимым компонентом, который добавляется к линии подачи газа или непосредственно к горелке так, что оно может быть заменено, если прибор должен быть адаптирован к другому типу топливного газа.In gas appliances, gas is supplied to the burner / burners using calibrated orifices or nozzles, which together with the pressure value at the outlet of the gas valve determine the correct gas flow rate corresponding to the operating power of the instrument. A calibrated orifice or nozzle is usually an independent component that is added to the gas supply line or directly to the burner so that it can be replaced if the device needs to be adapted to a different type of fuel gas.

Необходимость в сопле или калиброванном отверстии возникает главным образом из-за необходимости адаптировать давления газа на выпуске (из линий подачи горелки) к нормальным рабочим диапазонам имеющихся в продаже газовых клапанов, из-за обычного наличия регулирования давления после цилиндра в случае газа ЬРС, из-за необходимости получать правильную газовоздушную смесь (на основании заданной скорости газа на выпуске из каждого отдельного сопла) и из-за невозможности традиционными системами оценивать соответственную ситуацию.The need for a nozzle or a calibrated orifice arises mainly due to the need to adapt the gas pressure at the outlet (from the burner supply lines) to the normal operating ranges of commercially available gas valves, due to the usual presence of pressure control downstream of the cylinder in the case of LPC gas, for the need to obtain the correct gas-air mixture (based on a given gas velocity at the outlet of each individual nozzle) and because of the impossibility of assessing the corresponding situation by traditional systems.

Например, если имеется котел, установленный с возможностью работы на метане, его переход на ЬРС требует замены сопел на сопла меньшего диаметра, чтобы иметь возможность работать с более высокими давлениями на выпуске газового клапана. Этот переход также требует калибровки газового клапана, обеспеченного или механической калибровкой (механическими упорами) или электронной калибровкой (соленоидом или приводами от двигателя для регулирования потока газа). Если сопла для метана не заменить определенными соплами для ЬРС, это увеличит поток газа (и в результате мощность горения) ориентировочно на около 50-70%.For example, if there is a boiler installed with the ability to work on methane, its transition to LPC requires replacing the nozzles with nozzles of smaller diameter in order to be able to work with higher pressures at the outlet of the gas valve. This transition also requires the calibration of a gas valve provided by either mechanical calibration (mechanical stops) or electronic calibration (solenoid or motor drives to regulate the gas flow). If the methane nozzles are not replaced by certain nozzles for LPC, this will increase the gas flow (and, as a result, the burning power) by approximately 50-70%.

Результатом всего этого будет горение, выходящее за "чистые" параметры, допустимые нормами (в результате горение опасно для окружающей среды и потенциально для человека, и существует риск повреждения горелки и/или теплообменника газового прибора с потенциальной опасностью для людей или вещей (например, опасностью пожара)).All of this will result in burning beyond the “clean” parameters allowed by the regulations (as a result, burning is dangerous for the environment and potentially for humans, and there is a risk of damage to the burner and / or the heat exchanger of the gas appliance with potential danger to people or things (for example, fire)).

Необходимость в сменных соплах или калиброванных отверстиях на линии подачи газа к горелке (также размещенной на последней) влечет существенные дополнительные расходы для производителя таких газовых приборов, так как, например, на атмосферных рамповых горелках обычно присутствуют 520 сопел, которые должны быть подготовлены и вставлены вручную производителем во время изготовления котла и монтажником во время перехода на другой тип газа. Подобная ситуация существует на горелках с предварительным смешением, в которых хоть и присутствует только одно сопло, обычно необходимо менять сопло при переходе на используемое семейство газа (например, с природного газа на газ ЬРС, т.е. со 2-го семейства на 3-е семейство).The need for replaceable nozzles or calibrated holes on the gas supply line to the burner (also located on the latter) entails significant additional costs for the manufacturer of such gas appliances, since, for example, atmospheric ramp burners usually have 520 nozzles that must be prepared and inserted manually manufacturer during the manufacture of the boiler and installer during the transition to a different type of gas. A similar situation exists on burners with preliminary mixing, in which, although there is only one nozzle, it is usually necessary to change the nozzle when switching to the gas family used (for example, from natural gas to LPC gas, ie, from the 2nd family to 3 e family).

Также монтажнику часто требуется выполнять переход на другой тип газа посредством замены сопел, причем известна вся история случаев повреждения вещей и людей из-за ошибок при переводе прибора на другой тип газа.Also, the installer is often required to switch to a different type of gas by replacing nozzles, and the entire history of damage to things and people due to errors when switching the device to another type of gas is known.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение способа и прибора, в котором осуществляется этот способ, которые представляют собой улучшения соответствующих известных способов и приборов.An object of the present invention is to provide a method and apparatus in which this method is carried out, which are improvements to the corresponding known methods and instruments.

Особая задача изобретения заключается в обеспечении способа управления газовым прибором, который обеспечивает использование последнего с любым типом газа без необходимости "механически" преобразовывать или адаптировать указанный прибор (или котел) к определенному газу или семейству газа.A particular object of the invention is to provide a method for controlling a gas device that provides the use of the latter with any type of gas without the need to "mechanically" convert or adapt the specified device (or boiler) to a specific gas or gas family.

Другая задача заключается в обеспечении способа указанного типа, посредством которого котел может работать в соответствии с оптимальными параметрами горения для каждого типа газа, и обеспечивает исключение ситуаций горения с параметрами, не допустимыми нормами, но всегда с такими параметрами, чтобы достигать горения, не загрязняющего окружающую среду.Another task is to provide a method of this type, by which the boiler can operate in accordance with the optimal combustion parameters for each type of gas, and ensures that combustion situations are excluded with parameters that are not permissible, but always with parameters that achieve combustion that does not pollute the surrounding Wednesday

Дополнительная задача заключается в обеспечении способа указанного типа, который позволяет котлу работать правильно и надежно.An additional challenge is to provide a method of this type that allows the boiler to operate correctly and reliably.

Другая задача заключается в обеспечении газового прибора или котла, в котором осуществлен выше обозначенный способ и который имеет низкие затраты на производство и установку.Another objective is to provide a gas appliance or boiler in which the above-mentioned method is carried out and which has low production and installation costs.

Эти и другие задачи, которые будут ясны специалисту в области техники, решаются посредством способа и газового прибора в соответствии с сопровождающей формулой изобретения.These and other tasks that will be clear to a person skilled in the art will be solved by a method and a gas device in accordance with the accompanying claims.

Настоящее изобретение будет лучше понято из сопровождающих чертежей, которые обеспечены путем неограничивающего примера и на которых:The present invention will be better understood from the accompanying drawings, which are provided by non-limiting example and on which:

фиг. 1 показывает блок-схему газового котла или прибора, в котором осуществлен способ согласно изобретению;FIG. 1 shows a block diagram of a gas boiler or appliance in which the method according to the invention is carried out;

фиг. 2 показывает блок-схему способа согласно изобретению.FIG. 2 shows a flow chart of a method according to the invention.

Фиг. 1 показывает упрощенную блок-схему некоторых элементов (полезных для понимания настоящего изобретения) газового котла или прибора, образованного в соответствии с изобретением. Котел содержит горелку 1, вблизи которой размещен электрод 2 (или эквивалентный элемент) для измеренияFIG. 1 shows a simplified block diagram of some elements (useful for understanding the present invention) of a gas boiler or appliance according to the invention. The boiler contains a burner 1, near which is placed an electrode 2 (or equivalent element) to measure

- 1 029136- 1 029136

уровня пламени горелки 1. Этот чувствительный электрод 2 или элемент связан с его собственной известной электронной схемой (не показана) и работает, создавая электрический сигнал, соответствующий "качеству" горения, т.е. обнаруживая, происходит ли горение, не создавая загрязнения окружающей среды, и находится ли в допустимых пределах.burner flame level 1. This sensitive electrode 2 or element is connected to its own known electronic circuit (not shown) and works by creating an electrical signal corresponding to the "quality" of combustion, i.e. detecting whether combustion occurs without causing environmental pollution, and is within acceptable limits.

Электрод 2 соединен предпочтительно с блоком 5 микропроцессора, выполненным с возможностью управления правильной работой котла. Конкретнее, это управление посредством блока 5 происходит с помощью сигнала пламени (исходящего от электрода), используемого в качестве обратной связи для контура управления, который также содержит привод 6 для регулирующего клапана 7 (т.е. для запирания и/или отпирания) для потока газа по направлению к горелке, размещенного на линии 8 подачи газа к горелке. Эта линия 8 подачи соединена с одним или более трубопроводами подачи газа (не показаны), связанными с горелкой.The electrode 2 is preferably connected to the microprocessor unit 5, configured to control the correct operation of the boiler. More specifically, this control through unit 5 occurs using a flame signal (coming from the electrode), used as feedback for the control loop, which also contains the actuator 6 for the control valve 7 (i.e. for locking and / or unlocking) for flow gas towards the burner located on line 8 of the gas supply to the burner. This supply line 8 is connected to one or more gas supply lines (not shown) connected to the burner.

В каждой линии подачи газа отсутствуют сопла, конкретно выполненные для особого типа газа, с которым котел может работать. Если горелка обеспечена множеством линий подачи газа, по меньшей мере часть из этих линий (если не все) не обеспечена конкретными газовыми соплами, но вместо этого содержит простое калиброванное отверстие, пригодное к использованию с любым газом, подаваемым к горелке.In each gas supply line there are no nozzles, specifically made for a special type of gas with which the boiler can work. If the burner is provided with multiple gas supply lines, at least some of these lines (if not all) are not provided with specific gas nozzles, but instead contain a simple calibrated orifice suitable for use with any gas supplied to the burner.

После начального этапа (блок 10), на котором приводят в действие горелку, открывая клапан 7, способ изобретения содержит этап, на котором приводят в действие алгоритм управления горением (блок 11). Это управление может быть осуществлено известным образом на основе контроля пламени с помощью электрода 2 или путем возможного использования других датчиков (известного типа, например, датчика СО, лямбда-зонда и т.д.), измеряющих горение.After the initial stage (block 10), in which the burner is actuated by opening the valve 7, the method of the invention comprises the stage in which the combustion control algorithm is activated (block 11). This control can be carried out in a known manner on the basis of flame monitoring with the help of electrode 2 or by the possible use of other sensors (of a known type, for example, a CO sensor, a lambda probe, etc.) measuring combustion.

Управление также может быть выполнено в соответствии с заявкой РСТ № РСТ/1Т2010/000126 на имя того же заявителя, согласно которой блок 5 управления взаимодействует с блоком памяти (не показан), в котором хранится множество оптимальных рабочих условий котла, условий, которые являются функциями характеристик, связанных с пламенем, с тепловой мощностью и со значением лямбда, и которые представлены на кривых работы. Согласно этому способу управления рабочую точку котла определяют на одной из этих кривых, соотношение горения воздух/газ изменяют, начиная с текущего рабочего значения, смещают эту рабочую точку вдоль кривой, проверяя, достигает ли этот вариант соотношения заданного значения, и, если это так, то восстанавливают предыдущее соотношение воздух-газ, соответствующее правильной работе, а, если это не так, поток газа изменяют для достижения оптимального соотношения горения.The control can also be performed in accordance with PCT application No. PCT / 1T2010 / 000126 in the name of the same applicant, according to which control unit 5 interacts with a memory unit (not shown), which stores many optimal operating conditions of the boiler, conditions that are functions flame related characteristics, with a thermal power and with a lambda value, and which are represented on the work curves. According to this control method, the working point of the boiler is determined on one of these curves, the air / gas burning ratio is changed, starting from the current working value, this working point is shifted along the curve, checking whether this version of the ratio reaches the specified value, and, if so, then the previous air-gas ratio is restored, which corresponds to proper operation, and if this is not the case, the gas flow is changed to achieve an optimum combustion ratio.

Последующий блок 12 определяет, началось ли горение, и находится ли оно в пределах параметров, и не загрязняет ли оно окружающую среду, или же оно оказывается за пределами этих параметров.The subsequent block 12 determines whether the combustion has started and whether it is within the parameters, and whether it does not pollute the environment, or whether it is beyond these parameters.

Если ответ отрицательный (горение в пределах допустимых параметров), поток газа к горелке увеличивают, воздействуя с помощью блока 5 на клапан 7 (блок 13), на не более чем заданное максимальное значение, и затем процесс заканчивается (блок 14).If the answer is negative (burning within permissible parameters), the gas flow to the burner is increased, by acting with block 5 on valve 7 (block 13), to no more than the specified maximum value, and then the process ends (block 14).

Если ответ положительный (горение за пределами допустимых параметров), поток газа уменьшают (блок 15), и он определяет, было ли достигнуто (блок 16) минимальное значение потока. Если оно находится в этом состоянии, возможно после последовательности изменений потока работу (блок 17) горелки останавливают, так как обнаруживается такое неисправное состояние, чтобы делать своевременную блокировку или остановку работы прибора для исключения потенциального разрушения или опасности, и требуется обслуживание. Если оно не находится в этом состоянии, и уменьшение потока газа посредством привода 6 клапана 7 приводит котел в рабочее состояние в пределах допустимых ограничений, достигнутую ситуацию поддерживают, так как работа происходит правильно. В результате процедура заканчивается (блок 14).If the answer is positive (burning beyond the permissible parameters), the gas flow is reduced (block 15), and it determines whether the minimum value of the flow has been reached (block 16). If it is in this state, it is possible, after a sequence of changes in the flow, to stop the operation (block 17) of the burner, since such a malfunction is detected to make timely blocking or stopping the operation of the device to eliminate potential damage or danger and maintenance is required. If it is not in this state, and a decrease in gas flow through the actuator 6 of valve 7 causes the boiler to operate in the allowed limits, the situation is maintained, since the operation is correct. As a result, the procedure ends (block 14).

Блок 5 управления поддерживает клапан 7 в достигнутом положении при условии, что газ в системе или приборе остается при такой скорости потока, чтобы обеспечивать правильное горение с течением времени.The control unit 5 maintains the valve 7 in the reached position, provided that the gas in the system or instrument remains at that flow rate so as to ensure proper combustion over time.

Вследствие этого, используя управление горением, основанное на подаче команд газовому клапану посредством электронного управления (например, посредством обратной связи, получаемой от сигнала пламени), может обнаруживаться плохое состояние горения (которое может появляться из-за наличия неправильного типа газа), и принимаются следующие меры:As a consequence, using a combustion control based on commanding a gas valve through electronic control (for example, through feedback from a flame signal), a poor combustion state (which may appear due to the presence of the wrong type of gas) can be detected and the following measures:

уменьшают поток газа (воздействуя на привод газового клапана 7), пока не будет достигнуто закрытие, если не достигнута правильная работа по горению;reduce the gas flow (by acting on the gas valve actuator 7) until closure is achieved, unless proper combustion operation is achieved;

обеспечивают аварийный режим работы, когда это возможно, и указывают нарушение монтажнику, который затем установит давление газа на выпуске, чтобы адаптировать его к используемому типу газа, таким образом восстанавливая правильные рабочие условия;provide emergency operation when possible, and indicate a violation to the installer, who will then set the gas pressure at the outlet to adapt it to the type of gas used, thereby restoring the correct working conditions;

автоматически воздействуют на установку давления (в случае газового клапана без механической калибровки).automatically affect the pressure setting (in the case of a gas valve without mechanical calibration).

В любом случае, правильная и безопасная работа котла гарантируется при любом условии.In any case, the correct and safe operation of the boiler is guaranteed under any condition.

В результате, используя правильное управление горением (например, вышеуказанный способ, основанный на кривых работы, или другой способ, основанный на контроле пламени или с добавлениемAs a result, using proper combustion control (for example, the above method based on work curves, or another method based on flame control or with the addition of

- 2 029136- 2 029136

других датчиков горения), когда тип и форма горелки обеспечивают правильную смесь воздух/газ, требование взаимозаменяемых сопел, связанных с линиями подачи газа, пропадает.other combustion sensors), when the type and shape of the burner provide the correct air / gas mixture, the requirement of interchangeable nozzles associated with the gas supply lines disappears.

Благодаря изобретению одинаковая модель котла или газовый прибор определенной мощности могут использоваться для всех типов газа без необходимости изменять сопла, на основании газа, подаваемого к прибору. Это упрощает установку монтажником/обслуживающим персоналом, которые, чтобы адаптировать котел к особому газу, должны воздействовать всего лишь на параметр конфигурации блока управления (или, точнее, на его алгоритм управления), исходя из определенного значения горения (пламени).Thanks to the invention, the same boiler model or gas device of a certain power can be used for all types of gas without the need to change the nozzles, on the basis of the gas supplied to the device. This simplifies installation by the installer / service personnel, who, in order to adapt the boiler to a specific gas, must affect only the configuration parameter of the control unit (or, more precisely, its control algorithm), based on a certain value of combustion (flame).

В результате взаимозаменяемые сопла могут быть полностью заменены путем их замены на простое калиброванное отверстие на стороне подачи газа для получения максимального преимущества по затратам во время производства котла. Более того, на горелках с предварительным смешением, управляемых посредством автоматической системы управления горением (управляющей соотношением воздух/газ), адаптирующейся к типу газа, наличие другого типа газа во время установки может быть обозначено путем контроля параметров управления газовым клапаном или динамики сигнала пламени, основанной на определенной рабочей мощности или значении горения (большее или меньшее открытие газового клапана для получения одинакового значения горения или большая или меньшая динамика сигала пламени для равных рабочих условий), таким образом предупреждая монтажника о необходимости изменять параметр конфигурации семейства газа.As a result, interchangeable nozzles can be completely replaced by replacing them with a simple calibrated orifice on the gas supply side to maximize the cost advantage during production of the boiler. Moreover, on pre-mix burners controlled by an automatic combustion control system (controlling the air / gas ratio) that adapts to the type of gas, the presence of another type of gas during installation can be indicated by controlling the parameters of the gas valve control or the dynamics of the flame signal based at a certain operating power or burning value (more or less opening of the gas valve to obtain the same value of burning or more or less dynamics of the flame flame for equal working conditions), thus alerting the installer to change the gas family configuration parameter.

Был описан особый вариант выполнения изобретения. Однако возможны другие варианты, оставаясь в пределах объема охраны сопровождающей формулы изобретения.A special embodiment of the invention has been described. However, other options are possible, while remaining within the protection scope of the accompanying claims.

Claims

CLAIM

1. A method of controlling a gas boiler having a burner (1) and containing a control valve (7) for gas supplied to the burner (1), means (2) for measuring the flame present in the latter, and means (5) for controlling the functional elements of the boiler, such as said gas valve (7) placed in a pipeline (8) supplying gas to at least one gas supply line connected to the burner, and according to the method

replace at least one nozzle of the corresponding gas supply line connected to the burner with a calibrated orifice independent of the type of gas supplied to the burner;

open the valve (7) and activate the burner (1);

monitor the quality of combustion of gas in the burner (1) using an electric signal from the means (2) of flame measurement, connected to the means (5) of the control;

affect the gas valve (7) based on the signal received from the flame measurement tool (2), to change the gas flow to the burner (1) and to return the specified indicator to the specified limits, if the burning quality indicator indicates an abnormal burning,

however, the described control is carried out independently of the gas supply to the burner and the specific setting of the burner for operation with a specific type of gas.

2. The method according to claim 1, according to which combustion control is carried out by determining the operating point of the boiler on its operation curve under operating conditions, changing the air / gas combustion ratio, starting with the current or effective operating value, in order to offset this operating point along the curve, then check whether this version of the ratio of a given value, and in this case, take into account the correctness of combustion at the specified operating point, and restore the previous working ratio of air-gas or, otherwise, change the flow of gas to reach the operating point is not polluting combustion environment, or stop operation of the device.

3. The method according to claim 1, according to which act on the gas valve (7) by acting on the actuator (6) of the valve.

4. A gas boiler control device used to implement the method of claim 1, having a burner (1) and comprising a control valve (7) for gas supplied to the burner (1), means (2) for measuring the flame present in the latter, and means (5) for controlling the functional elements of the boiler, such as said gas valve (7), the latter being placed in a pipeline (8) supplying gas to at least one gas supply line connected to the burner, characterized in that it contains in said line filing calibrated hole used Available for any gas supplied.

- 3 029136