EP0614048A1 - Einrichtung mit einem Feuerungsautomaten - Google Patents

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EP0614048A1
EP0614048A1 EP93114751A EP93114751A EP0614048A1 EP 0614048 A1 EP0614048 A1 EP 0614048A1 EP 93114751 A EP93114751 A EP 93114751A EP 93114751 A EP93114751 A EP 93114751A EP 0614048 A1 EP0614048 A1 EP 0614048A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel pump
drive
burner
speed
blower
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP93114751A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Eckhard Dipl.-Ing. Schwendemann (Fh)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electrowatt Technology Innovation AG
Original Assignee
Landis and Gyr Technology Innovation AG
Landis and Gyr Bussiness Support AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Landis and Gyr Technology Innovation AG, Landis and Gyr Bussiness Support AG filed Critical Landis and Gyr Technology Innovation AG
Publication of EP0614048A1 publication Critical patent/EP0614048A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F23N5/18—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel
    • F23N5/187—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel using electrical or electromechanical means
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23N3/08—Regulating air supply or draught by power-assisted systems
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    • F23N5/26—Details

Definitions

  • the invention relates to a device with an automatic burner control according to the preamble of claim 1.
  • Such devices are suitable, for example, for controlling the combustion in small to medium-sized heat generation systems which are operated with liquid fuels.
  • Burner controls used in such devices are known, for example, from the Landis & Gyr company publication "Burner controls for oil and gas burners", L ... With the help of such a burner control, the air blower, fuel pump (e.g. oil pump), fuel valve and ignition device are controlled. This means that both the commissioning process for a burner can be controlled and monitored, and the operation following such a commissioning process.
  • fuel pump e.g. oil pump
  • an approximately constant air flow is generated with the aid of the air blower, which is influenced with the aid of an upstream or downstream air flap so that the desired air flow to the burner is produced.
  • the fuel flow is generated by means of a fuel pump operated at a constant delivery rate, the amount of fuel actually conveyed and required for combustion being influenced, for example, by a backflow throttle.
  • the invention has for its object to improve the known devices so that the energy requirement is minimized and at the same time the effort for the units serving to influence the flow rate is reduced, while at the same time the finely tuned controllability of the fuel and air flow must be guaranteed.
  • the only figure shows a scheme of the device with one Automatic burner controls 1 according to the invention, to which a blower drive 2 of a blower 3 and a fuel pump drive 4 of a fuel pump 5 are connected.
  • the fan drive 2 is connected via a first interface 6 to the automatic burner control unit 1, this interface 6 in turn consisting of an operating voltage connection 6b, a control connection 6s and a feedback connection 6r.
  • the fuel pump drive 4 is connected to the automatic firing device 1 via a second interface 7, which consists of an operating voltage connection 7b, a control connection 7s and a feedback connection 7r.
  • the fan drive 2 is, according to the invention, a speed-controllable motor, for example a DC motor.
  • the drive energy is made available to him via the operating voltage connection 6b.
  • the speed control takes place via the control connection 6s.
  • the speed control is advantageously carried out by pulse width modulation.
  • the corresponding control electronics are part of the motor to be considered as a unit.
  • the feedback of the speed takes place via the feedback connection 6r.
  • the feedback signal advantageously provides a Hall probe, which, together with its signal conditioning circuit, is also part of the motor representing a structural unit. Such units are commercially available. It is essential that the feedback signal is a sequence of pulses of constant length and constant amplitude proportional to the speed of the motor, so that the length of the pause between the individual pulses is speed-dependent.
  • the fuel pump drive 4 is also a speed-controllable motor which can be controlled analogously to the blower drive 2 and whose feedback is also designed accordingly.
  • the fan drive 2 and fuel pump drive 4 can be, for example, EBM motors of the type M3G055-BD03-XA, VDB (32-38 V) DC, but are of course not restricted to this.
  • EBM motors of the type M3G055-BD03-XA, VDB (32-38 V) DC, but are of course not restricted to this.
  • the use of the same motor for both drives has advantages in terms of storage, spare parts availability and price.
  • the burner control unit 1 also has connection points for a fuel preheater 8, for a fuel valve 9, for an ignition device 10 and for a flame monitoring device 11. In addition, it has a connection 12 for the operating voltage, usually for 230 V / 50 Hz and / or 110 V / 60 Hz.
  • Such a burner control unit 1 is generally controlled by a heating controller.
  • a control input 13 which advantageously consists of three individual input points: a first input point 13.1 for a general switch-on command, a second input point 13.2 for a command to switch on a possibly existing second burner stage and a third input point 13.m for a power request signal in the case of a modulating burner. If the control input 13 consists of these three input points, the automatic burner control unit 1 can be used universally for all burner types "one-stage", "two-stage” and "modulating". This is useful in view of a low-volume series production, through which the manufacturing costs can be reduced.
  • the burner control unit 1 automatically detects which of the input points are wired before starting up as part of a self-test. He can then configure himself or with a given configuration automatically recognize whether the control paths are still operational.
  • a safety temperature limiter 14 Connectable to the automatic firing device 1 is also a safety temperature limiter 14, the contact of which must be included in the safety chain of the automatic firing device 1 in order to prevent the burner from being switched on under all circumstances, although the heat generator must be switched off due to overheating.
  • the burner control unit 1 contains a power supply unit 15 which is connected to the connection 12 and which generates all the voltages required.
  • the power supply unit 15 supplies the operating voltage to the operating voltage connections 6b and 7b, moreover via a fuel preheater relay 16 to the fuel preheater 8 and via said safety temperature limiter 14 and a protective relay 17 on the one hand via a fuel valve relay 18 to the fuel valve 9 and on the other hand via an ignition relay 19 to the Ignition device 10.
  • the four relays 16, 17, 18 and 19 are controlled by a programmer 20, which is indicated by dotted lines.
  • the programmer 20 is, for example, a microprocessor with associated peripheral interfaces and components.
  • the programmer 20 also has an input which is connected to a flame amplifier 21 which amplifies the signal from the flame monitoring device 11 and forms it into a signal which is compatible with the programmer 20.
  • Outputs of the program generator 20 are connected to the two control connections 6s and 7s.
  • the programmer 20 is also connected according to the invention to a setpoint data memory 22, in which setpoints for the speeds of the blower drive 2 and the fuel pump drive 4 are created.
  • Setpoint data store 22 and actual data store 23 are connected to a comparator 24, which in turn reports the results of comparison operations to programmer 20, for which purpose a corresponding connection is present.
  • the "OFF" state is assumed as the initial state.
  • the higher-level heating controller not shown in the figure, does not require any heat, so that the burner is switched off.
  • the burner control unit 1 is in the “standby” state, in which the fuel preheater 8 and the ignition device 10 are switched off, the blower drive 2 and the fuel pump drive 4 are at a standstill and the flame monitor 11 reports no flame.
  • a signal appears at the entry point 13.m indicating the size of the heat demand.
  • This signal can be, for example, a standardized voltage in the range from 0 to 10 V, 10 V meaning 100% power requirement (based on the nominal power of the burner), but alternatively also advantageously a digital signal.
  • This signal reaches the programmer 20, in the case of a microprocessor as programmer 20 and an analog input signal via an analog-digital converter, not shown. With this signal, the programmer 20 starts the start-up procedure that is usual in automatic firing systems 1. For this commissioning process, the programmer 20 fetches a value for the speed of the blower drive 2 from the target data memory 22. The blower drive 2 is controlled accordingly by the programmer 20 via the control connection 6s.
  • the blower 3 should then start up and reach the target speed after a certain ramp-up time.
  • An initially increasing signal for the speed appears at the feedback connection 6r, which reaches a certain value after the ramp-up time has elapsed.
  • This signal passes from the feedback connection 6r to the actual data memory 23 and is stored there.
  • the comparator 24 now compares the values of the target data memory 22 and the actual data memory 23 and reports the result to the programmer 20. It should be mentioned here that each Depending on the design of the programmer 20 used, certain variants in the structure of the burner control unit 1 are possible. If the program generator 20 is a microprocessor, the comparator 24 can also be a program sequence that the microprocessor processes.
  • an air pressure switch can also be installed. By running the blower 3, an increased air pressure is generated, to which this air pressure switch responds. The response of the air pressure switch is communicated to the programmer 20. If the air pressure switch does not respond, the continuation of the program sequence is stopped. This measure ensures that the burner cannot go into operation if the fan drive 2 runs correctly, but the required air mass flow is not promoted by any circumstances.
  • the ignition device 10 is then switched on by the programmer 20 in that the ignition relay 19 is activated.
  • the fact that the ignition device 10 actually receives voltage has the prerequisite that the current path via the safety temperature limiter 14 and the protective relay 17 is closed.
  • the programmer 20 also fetches from the target data memory 22 a target value for the speed of the fuel pump drive 4 belonging to the target value for the speed of the fan drive 2.
  • the fuel pump drive 4 is controlled and monitored analogously to the fan drive 2.
  • the programmer 20 then controls the fuel valve relay 18, thereby releasing the flow of fuel so that the fuel-air mixture in the burner can now ignite.
  • the programmer 20 then reads the value for the heat demand at the input point 13.m, and the setpoint values for the speed of the blower drive 2 corresponding to this power value from the setpoint data memory 22 and fuel pump drive 4 fetched and the motors regulated accordingly.
  • the entry point 13.m is queried cyclically by the programmer 20. Every change in the heat requirement leads to a corresponding change in the setpoints for the speeds of fan drive 2 and fuel pump drive 4.
  • the setpoint data memory contains triples of values: burner output, speed fan drive 2, speed fuel pump drive 4. With continuous control (modulating), the Setpoint memory has a corresponding number of triples, eg 128. With two-stage burners, the setpoint memory only needs to hold 3 triples (start, 1st stage, 2nd stage), with single-stage burners only 2 (start, operation).
  • Generators for the control signals for fan drive 2 and fuel pump drive 4 are not shown in the figure. These generators can, for example, generate pulse-width-modulated or frequency-variant control signals. In the case of a microprocessor-controlled burner control unit 1, these generators are not separate components, but the microprocessor acting as programmer 20 directly generates the corresponding signals.
  • the device according to the invention has the advantage over the prior art that the expenditure of energy and components for generating the required flow rates are lower. Since the relationship between the speed of the fan drive 2 and the speed of the fuel pump drive 4 is determined by stored values that can be freely selected, the optimum excess air can be set for each operating point without special measures. This is particularly advantageous because, in the prior art, in which the blower 3 and the fuel pump 5 are driven by a common shaft from the same motor, the fan wheel of the blower 3 must be matched very carefully to the fuel pump 5 used.
  • the invention makes it possible to realize particularly small designs because the blower 3 and the fuel pump 5 can each be optimized individually.
  • An actuator for fine-tuning the air volume for example an air flap
  • An actuator for fine-tuning the air volume for example an air flap
  • the variants of the burner control unit 1 for single-stage, two-stage and modulating burners differ only in the size of the target data memory. As a result, large quantities and thus low manufacturing costs can be achieved.
  • the use of regulated DC motors as drives for blower 3 and fuel pump 5 has advantages in terms of robustness and size.
  • the use of DC motors with a nominal voltage of 35 V has additional advantages in terms of safety, eg protection against contact.
  • the program of the program generator 20 can advantageously be designed such that when the heat requirement is increased, the speed of the fan drive 2 is increased first and the speed of the fuel pump drive 4 is only increased after a delay. Conversely, if the heat requirement is reduced, the speed of the fuel pump drive 4 can first be reduced and the speed of the blower drive 2 can be reduced with a time delay. As a result, air surplus is briefly ensured during load changes, so that a lack of air with the resulting unfavorable emission values is reliably avoided.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung mit einem Feuerungsautomaten (1) zur Ansteuerung eines zu dieser Einrichtung gehörenden Gebläses (3) mit einem Gebläseantrieb (2) und einer ebenfalls zu dieser Einrichtung gehörenden Brennstoffpumpe (5) mit einem Brennstoffpumpenantrieb (4). Der Feuerungsautomat (1) weist einen Programmgeber (20) auf, der einen Inbetriebsetzungsvorgang und einen fortlaufenden Betrieb steuert und überwacht. Erfindungsgemäß sind der Gebläseantrieb (2) und der Brennstoffpumpenantrieb (4) drehzahlsteuerbare Motoren, deren Drehzahl vom Programmgeber (20) einzeln geregelt wird, wobei die Sollwerte der Drehzahlen in einem Solldaten-Speicher (22) abgelegt sind. Für verschiedene Betriebszustände sind zusammengehörende Daten für die Solldrehzahlen von Gebläseantrieb (2) und Brennstoffpumpenantrieb (4) gespeichert. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung mit einem Feuerungsautomaten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Solche Einrichtungen eignen sich beispielsweise zur Steuerung der Verbrennung bei Wärmeerzeugungsanlagen kleiner bis mittlerer Leistung, die mit flüssigen Brennstoffen betrieben werden.
  • In solchen Einrichtungen zum Einsatz kommende Feuerungsautomaten sind beipielsweise aus der Landis & Gyr-Firmendruckschrift "Feuerungsautomaten fur Öl- und Gasbrenner", L..., bekannt. Mit Hilfe eines solchen Feuerungsautomaten werden Luftgebläse, Brennstoffpumpe (z.B. Ölpumpe), Brennstoffventil und Zündungseinrichtung gesteuert. Damit ist sowohl der Inbetriebsetzungsvorgang für einen Brenner steuer- und überwachbar als auch der Betrieb im Anschluß an einen solchen Inbetriebsetzungsvorgang.
  • Bei den bekannten Einrichtungen wird mit Hilfe des Luftgebläses ein annähernd konstanter Luftstrom erzeugt, der mit Hilfe einer vor- oder nachgeschalteten Luftklappe so beeinflußt wird, daß der gewünschte Luftstrom zum Brenner entsteht. Der Brennstoffstrom wird mittels einer mit konstanter Förderleistung betriebenen Brennstoffpumpe erzeugt, wobei die tatsächlich geförderte, zur Verbrennung benötigte Brennstoffmenge beispielsweise durch eine Rückstrom-Drossel beeinflußt wird.
  • Bei diesen bekannten Einrichtungen wird mit Hilfe der Fördermittel zunächst ein zu großer Mengenstrom erzeugt, der dann durch Drosselorgane auf das benötigte Maß reduziert wird. Daraus folgt ein unangemessen großer Bedarf an Förderenergie.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Einrichtungen so zu verbessern, daß der Energiebedarf minimiert und gleichzeitig der Aufwand für die der Mengenstrombeeinflussung dienenden Aggregate vermindert wird, wobei gleichzeitig die feinabgestimmte Regelbarkeit von Brennstoff- und Luftstrom garantiert werden muß.
  • Die Lösung dieser Aufgabe hat insofern große Bedeutung, da Verbrennungsanlagen für kleine und mittlere Leistungen sehr große Verbreitung haben und in großen Stückzahlen gefertigt werden. Lösungen bei Großfeuerungsanlagen können nicht Vorbild für solche Kleinanlagen sein.
  • Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Charakteristisch für die Erfindung ist, daß im Gegensatz zum bisherigen Stand der Technik das Gebläse nicht auf voller Leistung betrieben und das tatsächlich geförderte Luftvolumen anschließend beispielsweise mit einer Drosselklappe eingestellt wird, sondern daß das Gebläse von einem drehzahlsteuerbaren Motor angetrieben wird, der vom Feuerungsautomaten auf eine Solldrehzahl geregelt wird. Der Regelkreis kann beispielsweise eine Hallsonde enthalten. Charakteristisch ist weiter, daß wiederum im Gegensatz zum bisherigen Stand der Technik die Brennstoffpumpe nicht mit konstanter Förderleistung betrieben und die tatsächlich geförderte Brennstoffmenge beispielsweise über eine Rückstrom-Drossel eingestellt wird, sondern daß auch die Brennstoffpumpe von einem drehzahlgeregelten Motor angetrieben wird, der vom Feuerungsautomaten auf eine Solldrehzahl geregelt wird. Auch hier kann der Regelkreis eine Hallsonde enthalten. Damit wird nicht nur eine Verminderung des Energieaufwands zur Erreichung der gewünschten Förderströme erreicht, sondern es reduziert sich auch der Aufwand an Aggregaten, weil die Drosselklappe für den Luftstrom und die Rückstrom-Drossel für den Brennstoffstrom entfallen. Durch das Entfallen von Aggregaten erhöht sich auch die Zuverlässigkeit, während die Wartungskosten vermindert werden.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
  • Die einzige Figur zeigt ein Schema der Einrichtung mit einem erfindungsgemäßen Feuerungsautomaten 1, an den ein Gebläseantrieb 2 eines Gebläses 3 und ein Brennstoffpumpenantrieb 4 einer Brennstoffpumpe 5 angeschlossen sind. Der Gebläseantrieb 2 ist dabei über eine erste Schnittstelle 6 an den Feuerungsautomaten 1 angeschlossen, wobei diese Schnittstelle 6 ihrerseits aus einem Betriebsspannungsanschluß 6b, einem Steueranschluß 6s und einem Rückmeldeanschluß 6r besteht. Analog dazu ist der Brennstoffpumpenantrieb 4 über eine zweite Schnittstelle 7 an den Feuerungsautomaten 1 angeschlossen, die aus einem Betriebsspannungsanschluß 7b, einem Steueranschluß 7s und einem Rückmeldeanschluß 7r besteht.
  • Der Gebläseantrieb 2 ist erfindungsgemäß ein drehzahlsteuerbarer Motor, beispielsweise ein DC-Motor. Die Antriebsenergie wird ihm über den Betriebsspannungsanschluß 6b zur Verfügung gestellt. Die Drehzahlsteuerung erfolgt über den Steueranschluß 6s. Vorteilhaft erfolgt die Drehzahlsteuerung durch eine Pulsweitenmodulation. Die entsprechende Steuerelektronik ist Bestandteil des als Baueinheit zu betrachtenden Motors. Die Rückmeldung der Drehzahl erfolgt über den Rückmeldeanschluß 6r. Das Rückmeldesignal liefert vorteilhaft eine Hall-Sonde, die samt ihrer Signalaufbereitungsschaltung ebenfalls Bestandteil des eine Baueinheit darstellenden Motors ist. Solche Baueinheiten sind handelsüblich. Wesentlich ist, daß das Rückmeldesignal eine der Drehzahl des Motors proportionale Folge von Pulsen konstanter Länge und konstanter Amplitude ist, so daß die Länge der Pause zwischen den einzelnen Impulsen drehzahlabhängig ist. Dadurch wird erreicht, daß die Verarbeitung des Signals der Drehzahlrückmeldung wahlweise entweder digital durch Zählen der Impulse pro Zeiteinheit oder analog durch Integration dieser Impulse erfolgen kann. Besonders vorteilhaft ist es, beide Signalverarbeitungsarten parallel anzuwenden, d.h. sowohl digital als auch analog. Da Störungen im allgemeinen auf einen digitalen Signalpfad andere Wirkungen als auf einen analogen Signalpfad haben, ist die mit dieser Kombination erreichbare Sicherheit sogar noch größer als bei einer üblichen zweikanaligen Signalverarbeitung.
  • Erfindungsgemäß ist der Brennstoffpumpenantrieb 4 ebenfalls ein drehzahlsteuerbarer Motor, der analog zum Gebläseantrieb 2 angesteuert werden kann und dessen Rückmeldung ebenfalls entsprechend gestaltet ist.
  • Als Gebläseantrieb 2 und Brennstoffpumpenantrieb 4 können beispielsweise EBM-Motoren des Typs M3G055-BD03-XA, VDB (32-38 V) DC sein, ist aber selbstverständlich nicht darauf beschränkt. Die Verwendung des gleichen Motors für beide Antriebe hat Vorteile hinsichtlich Lagerhaltung, Ersatzteil-Verfügbarkeit und Preis.
  • Der Feuerungsautomat 1 besitzt außerdem Anschlußpunkte für eine Brennstoffvorvärmer 8, für ein Brennstoffventil 9, für eine Zündeinrichtung 10 und für eine Flammenüberwachungseinrichtung 11. Daneben besitzt er einen Anschluß 12 für die Betriebsspannung, üblicherweise für 230 V/50 Hz und/oder 110 V/60 Hz.
  • Ein solcher Feuerungsautomat 1 wird in der Regel von einem Heizungsregler her angesteuert. Dazu besitzt er einen Steuereingang 13, der vorteilhaft aus drei einzelnen Eingangspunkten besteht: einem ersten Eingangspunkt 13.1 für einen generellen Einschaltbefehl, einem zweiten Eingangspunkt 13.2 für einen Befehl zum Einschalten einer eventuell vorhandenen zweiten Brennerstufe und einem dritten Eingangspunkt 13.m für ein Leistungsanforderungssignal im Falle eines modulierenden Brenners. Besteht der Steuereingang 13 aus diesen drei Eingangspunkten, ist der Feuerungsautomat 1 wahlweise universell für alle vorkommenden Brennerbauarten "Einstufig", "Zweistufig" und "Modulierend" einsetzbar. Dies ist zweckmäßig im Hinblick auf eine variantenarme Serienfertigung, durch die sich die Fabrikationskosten senken lassen.
  • Vorteilhaft ist es, wenn der Feuerungsautomat 1 im Rahmen eines Selbsttests vor der Inbetriebsetzung selbsttätig erkennt, welche der Eingangspunkte verdrahtet sind. Er kann sich dann selbst konfigurieren oder aber bei vorgegebener Konfigurierung selbsttätig erkennen, ob auch die Ansteuerpfade noch betriebsfähig sind.
  • An den Feuerungsautomaten 1 anschließbar ist weiterhin ein Sicherheitstemperaturbegrenzer 14, dessen Kontakt in die Sicherheitskette des Feuerungsautomaten 1 einbezogen werden muß, um unter allen Umständen zu verhindern, daß der Brenner eingeschaltet wird, obwohl der Wärmeerzeuger wegen Überhitzung ausgeschaltet sein muß.
  • Der Feuerungsautomat 1 enthält ein mit dem Anschluß 12 verbundenes Netzteil 15, das alle benötigten Spannungen generiert. Das Netzteil 15 liefert die Betriebsspannung an die Betriebsspannungsanschlüsse 6b und 7b, außerdem über ein Brennstoffvorwärmerrelais 16 an den Brennstoffvorwärmer 8 sowie über besagten Sicherheitstemperaturbegrenzer 14 und ein Schutzrelais 17 einerseits über ein Brennstoffventil-Relais 18 an das Brennstoffventil 9 und andererseits über ein Zündrelais 19 an die Zündeinrichtung 10. Die vier Relais 16, 17, 18 und 19 werden von einem Programmgeber 20 angesteuert, was durch punktierte Linien angedeutet ist. Der Programmgeber 20 ist beispielsweise ein Mikroprozessor mit zugehörigen peripheren Schnittstellen und Bauteilen. Der Programmgeber 20 hat auch einen Eingang, der mit einem Flammenverstärker 21 verbunden ist, der das Signal der Flammenübervachungseinrichtung 11 verstärkt und in ein für den Programmgeber 20 verträgliches Signal formt.
  • Ausgänge des Programmgebers 20 sind mit den beiden Steueranschlüssen 6s und 7s verbunden. Der Programmgeber 20 ist außerdem erfindungsgemäß mit einem Solldaten-Speicher 22 verbunden, in dem Sollwerte für Drehzahlen von Gebläseantrieb 2 und Brennstoffpumpenantrieb 4 angelegt sind. Zudem ist ein Istdaten-Speicher 23 vorhanden, der mit den Rückmeldeanschlüssen 6r und 7r verbunden ist. Solldaten-Speicher 22 und Istdaten-Speicher 23 stehen mit einem Vergleicher 24 in Verbindung, der seinerseits die Ergebnisse von Vergleichs-operationen an den Programmgeber 20 meldet, wozu eine entsprechende Verbindung vorhanden ist.
  • Nachstehend wird die Funktionsweise einer solchen Einrichtung beschrieben, und zwar am Beispiel einer für einen modulierenden Brenner konfigurierten Einrichtung.
  • Als Ausgangszustand sei der "AUS"-Zustand angenommen. Der übergeordnete, in der Figur nicht dargestellte Heizungsregler verlangt keine Wärme, so daß der Brenner ausgeschaltet ist. Der Feuerungsautomat 1 befindet sich im Zustand "Standby", bei dem der Brennstoffvorwärmer 8 und die Zündeinrichtung 10 ausgeschaltet sind, sich der Gebläseantrieb 2 und der Brennstoffpumpenantrieb 4 im Stillstand befinden und der Flammenwächter 11 keine Flamme meldet.
  • Verlangt anschließend der Heizungsregler Wärme, so erscheint am Eingangspunkt 13.m ein Signal, das die Größe des Wärmebedarfs angibt. Dieses Signal kann beispielsweise eine normierte Spannung im Bereich von 0 bis 10 V sein, wobei 10 V 100 % Leistungsanforderung (bezogen auf die Nennleistung des Brenners) bedeutet, alternativ aber auch vorteilhaft ein digitales Signal. Dieses Signal gelangt an den Programmgeber 20, im Falle eines Mikroprozessors als Programmgeber 20 und eines analogen Eingangssignal über einen nicht dargestellten Analog-Digital-Wandler. Durch dieses Signal wird durch den Programmgeber 20 der bei Feuerungsautomaten 1 übliche Inbetriebsetzungsvorgang gestartet. Für diesen Inbetriebsetzungsvorgang holt sich der Programmgeber 20 aus dem Solldaten-Speicher 22 einen Wert für die Drehzahl des Gebläseantriebs 2. Der Gebläseantrieb 2 wird vom Programmgeber 20 über den Steueranschluß 6s entsprechend angesteuert. Daraufhin sollte das Gebläse 3 anlaufen und nach einer gewissen Hochlaufzeit die Solldrehzahl erreichen. Am Rückmeldeanschluß 6r erscheint ein zunächst steigendes Signal für die Drehzahl, das nach dem Verstreichen der Hochlaufzeit einen bestimmten Wert erreicht. Dieses Signal gelangt vom Rückmeldeanschluß 6r zum Istdaten-Speicher 23 und wird dort abgelegt. Der Vergleicher 24 vergleicht nun die Werte von Solldaten-Speicher 22 und Istdaten-Speicher 23 und meldet das Ergebnis an den Programmgeber 20. Es sei hier erwähnt, daß je nach verwendeter Bauart des Programmgebers 20 gewisse Varianten im Aufbau des Feuerungsautomaten 1 möglich sind. Ist der Programmgeber 20 ein Mikroprozessor, so kann der Vergleicher 24 durchaus auch eine Programmsequenz sein, die der Mikroprozessor abarbeitet.
  • Um höchste Sicherheit zu gewährleisten, kann zusätzlich noch ein Luftdruckwächter vorhanden sein. Durch das Laufen des Gebläses 3 wird ein erhöhter Luftdruck erzeugt, auf den dieser Luftdruckwächter anspricht. Das Ansprechen des Luftdruckwächters wird dem Programmgeber 20 mitgeteilt. Spricht der Luftdruckwächter nicht an, wird die Weiterführung des Programmablaufs gestoppt. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, daß der Brenner nicht in Betrieb gehen kann, wenn zwar der Gebläseantrieb 2 korrekt läuft, durch irgendwelche Umstände aber nicht der erforderliche Luftmassenstrom gefördert wird.
  • Hat der Programmgeber 20 die Nachricht vom ordnungsgemäßen Lauf des Gebläseantriebs 2 erhalten, so wird dann vom Programmgeber 20 die Zündeinrichtung 10 dadurch eingeschaltet, daß das Zündrelais 19 angesteuert wird. Daß die Zündvorrichtung 10 dabei tatsächlich Spannung erhält, hat zur Voraussetzung, daß der Strompfad über den Sicherheitstemperaturbegrenzer 14 und das Schutzrelais 17 geschlossen ist. Der Programmgeber 20 holt außerdem aus dem Solldaten-Speicher 22 einen zum Sollwert für die Drehzahl des Gebläseantriebs 2 gehörenden Sollwert für die Drehzahl des Brennstoffpumpenantriebs 4. Der Brennstoffpumpenantrieb 4 wird analog zum Gebläseantrieb 2 angesteuert und überwacht. Im Anschluß daran wird vom Programmgeber 20 das Brennstoffventil-Relais 18 angesteuert, wodurch der Fluß des Brennstoffs freigegeben wird, so daß das Brennstoff-Luft-Gemisch im Brenner nun zünden kann.
  • Bei einwandfreier Funktion, incl. der hier nicht beschriebenen Flammenüberwachung, wird dann vom Programmgeber 20 der am Eingangspunkt 13.m anliegende Wert für den Warmebedarf gelesen, aus dem Solldaten-Speicher 22 die diesem Leistungswert entsprechenden Sollwerte für die Drehzahlen von Gebläseantrieb 2 und Brennstoffpumpenantrieb 4 geholt und die Motoren entsprechend geregelt. Der Eingangspunkt 13.m wird vom Programmgeber 20 zyklisch abgefragt. Jede Änderung des Wärmebedarfs führt zu einer entsprechenden Änderung der Sollwerte für die Drehzahlen von Gebläseantrieb 2 und Brennstoffpumpenantrieb 4. Der Solldaten-Speicher enthält Werte-Tripel: Brenner-Leistung, Drehzahl Gebläseantrieb 2, Drehzahl Brennstoffpumpenantrieb 4. Bei stetiger Ansteuerung (modulierend) hat der Sollwertspeicher eine entsprechende Zahl von Tripeln, z.B. 128. Bei zweistufigen Brennern braucht der Sollwertspeicher nur 3 Tripel aufzunehmen (Start, 1. Stufe, 2. Stufe), bei einstufigen Brennern nur 2 (Start, Betrieb).
  • In der Figur nicht dargestellt sind Generatoren für die Steuersignale für Gebläseantrieb 2 und Brennstoffpumpenantrieb 4. Diese Generatoren können beispielsweise pulsweitenmodulierte oder frequenzvariante Steuersignale erzeugen. Im Falle eines mikroprozessorgesteuerten Feuerungsautomaten 1 sind diese Generatoren keine separaten Bauelemente, sondern der als Programmgeber 20 fungierende Mikroprozessor erzeugt direkt die entsprechenden Signale.
  • Die erfindungsgemäße Einrichtung hat gegenüber dem vorbekannten Stand der Technik den Vorteil, daß der Energie- und der Bauteileaufwand zur Erzeugung der benötigten Förderströme geringer sind. Da der Zusammenhang zwischen der Drehzahl des Gebläseantriebs 2 und der Drehzahl des Brennstoffpumpenantriebs 4 durch Speicherwerte festgelegt ist, die frei wählbar sind, kann ohne besondere Maßnahmen für jeden Arbeitspunkt der optimale Luftüberschuß eingestellt werden. Dies ist besonders vorteilhaft, weil beim vorbekannten Stand der Technik, bei dem das Gebläse 3 und die Brennstoffpumpe 5 über eine gemeinsame Welle vom gleichen Motor angetrieben werden, das Lüfterrad des Gebläses 3 sehr sorgfältig auf die verwendete Brennstoffpumpe 5 abgestimmt werden muß. Durch die Erfindung lassen sich besonders kleine Bauformen realisieren, weil Gebläse 3 und Brennstoffpumpe 5 je für sich allein optimiert werden können. Das beim Stand der Technik meist unverzichtbar zusätzlich erforderliche Stellglied für die Feinabstimmung der Luftmenge, beispielsweise eine Luftklappe, kann entfallen. Vorteilhaft ist auch, daß sich die Varianten des Feuerungsautomaten 1 für einstufige, zweistufige und modulierende Brenner nur in der Größe des Solldaten-Speichers unterscheiden. Dadurch sind große Stückzahlen und somit niedrige Fertigungskosten zu erreichen. Die Verwendung geregelter DC-Motoren als Antriebe für Gebläse 3 und Brennstoffpumpe 5 hat Vorteile hinsichtlich Robustheit und Baugröße.Die Verwendung von DC-Motoren mit 35 V Nennspannung hat zusätzlich Vorteile hinsichtlich Sicherheit, z.B. Berührungsschutz.
  • Das Überwinden der starren Kopplung zwischen Gebläse 3 und Brennstoffpumpe 5 ermöglicht außerdem eine Verbesserung im Emissionsverhalten der mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ausgestatteten Brenner. Das Programm des Programmgebers 20 kann vorteilhaft so gestaltet sein, daß bei einer Erhöhung des Wärmebedarfs zuerst die Drehzahl des Gebläseantriebs 2 erhöht und erst zeitverzögert auch die Drehzahl des Brennstoffpumpenantriebs 4 erhöht wird. Umgekehrt kann bei einer Verminderung des Wärmebedarfs zuerst die Drehzahl des Brennstoffpumpenantriebs 4 vermindert und zeitverzögert die Drehzahl des Gebläseantriebs 2 vermindert werden. Dadurch wird bei Lastwechseln kurzzeitig für einen Luftüberschuß gesorgt, so daß Luftmangel mit den daraus folgenden ungünstigen Emissionswerten sicher vermieden wird.

Claims (6)

  1. Einrichtung mit einem Feuerungsautomaten (1) zur Ansteuerung eines zu dieser Einrichtung gehörenden Gebläses (3) mit einem Gebläseantrieb (2) und einer ebenfalls zu dieser Einrichtung gehörenden Brennstoffpumpe (5) mit einem Brennstoffpumpenantrieb (4), wobei der Feuerungsautomat (1) einen dem Ein- und Ausschalten dienenden Steuereingang (13) und einen Programmgeber (20) aufweist, der einen Inbetriebsetzungsvorgang und einen fortlaufenden Betrieb eines mit flüssigem Brennstoff betriebenen Brenners in einer Heizungsanlage kleiner bis mittlerer Leistung steuert und überwacht,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - der Gebläseantrieb (2) ein drehzahlsteuerbarer Motor ist, daß
    - der Brennstoffpumpenantrieb (4) ebenfalls ein drehzahlsteuerbarer Motor ist und daß
    - der Programmgeber (20) mit einem Solldaten-Speicher (22) verbunden ist,
    - in dem für verschiedene Betriebszustände zusammengehörende Daten für die Solldrehzahlen von Gebläseantrieb (2) und Brennstoffpumpenantrieb (4) gespeichert sind.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlsteuerbaren Motoren des Gebläseantriebs (2) und des Brennstoffpumpenantriebs (4) Einrichtungen zur Erzeugung von Rückmeldesignalen aufweisen, die über Rückmeldeanschlüsse (6r, 7r) an den Feuerungsautomaten (1) übermittelbar sind, daß der Feuerungsautomat (1) einen Istdaten-Speicher (23) aufweist, in dem die Rückmeldesignale speicherbar sind, und daß der Feuerungsautomat (1) einen Vergleicher (24) aufweist, der die Werte von Solldaten-Speicher (22) und Istdaten-Speicher (23) vergleicht und das Ergebnis an den Programmgeber (20) übermittelt.
  3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Erzeugung von Rückmeldesignalen eine Hall-Sonde aufweisen.
  4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Solldaten-Speicher (22) mindestens zwei Werte-Tripel enthält, deren jeder aus je einem Wert für Brenner-Leistung, Drehzahl des Gebläseantriebs (2) und Drehzahl des Brennstoffpumpenantriebs (4) besteht.
  5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereingang (13) besteht aus:
    - einem ersten Eingangspunkt 13.1 für einen generellen Einschaltbefehl,
    - einem zweiten Eingangspunkt 13.2 für einen Befehl zum Einschalten einer eventuell vorhandenen zweiten Brennerstufe und
    - einem dritten Eingangspunkt 13.m für ein Leistungsanforderungssignal im Falle eines modulierenden Brenners.
  6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekannzeichnet, daß der Programmgeber (20) im Rahmen eines Selbsttests vor der Inbetriebsetzung selbsttätig erkennt, welche der Eingangspunkte (13.1, 13.2, 13.m) verdrahtet sind, worauf er sich auf den entsprechenden Brennertyp selbst konfiguriert.
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