EP0643265B1 - Method and device for controlling excess-air premix gas burners - Google Patents

Method and device for controlling excess-air premix gas burners Download PDF

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EP0643265B1
EP0643265B1 EP94113828A EP94113828A EP0643265B1 EP 0643265 B1 EP0643265 B1 EP 0643265B1 EP 94113828 A EP94113828 A EP 94113828A EP 94113828 A EP94113828 A EP 94113828A EP 0643265 B1 EP0643265 B1 EP 0643265B1
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EP
European Patent Office
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mean
value
threshold
value signal
gas
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Expired - Lifetime
Application number
EP94113828A
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German (de)
French (fr)
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EP0643265A1 (en
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Detlef Dr.-Ing. Altemark
Hans-Jürgen Kruczek
Ulrich Prof.-Dr. Spicher
Jürgen Dr. Sterlepper
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EON Ruhrgas AG
Original Assignee
Ruhrgas AG
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Publication date
Application filed by Ruhrgas AG filed Critical Ruhrgas AG
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Application granted granted Critical
Publication of EP0643265B1 publication Critical patent/EP0643265B1/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • F23N5/08Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements
    • F23N5/082Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2223/00Signal processing; Details thereof
    • F23N2223/08Microprocessor; Microcomputer
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
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    • F23N2235/02Air or combustion gas valves or dampers
    • F23N2235/06Air or combustion gas valves or dampers at the air intake
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    • F23N2235/16Fuel valves variable flow or proportional valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2239/00Fuels
    • F23N2239/06Liquid fuels

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a stoichiometric working Gas burner, a flame characteristic representative of the combustion state measured, a measurand obtained, from which an average signal is formed and this is used to regulate the gas and / or air mass flow.
  • One measure for reducing NO x emissions during combustion processes is to lower the flame temperature. This can be done by stoichiometric combustion. In addition to the amount of air required for complete combustion, the burner is supplied with cooling gas, which cooling gas can also include excess air. The combustion state depends on how much excess air or cooling gas is used.
  • the invention has for its object to remedy this situation and the possibility for automatic detection and consideration of the gas type.
  • the invention is based on the knowledge that a relationship dependent on the type of gas between the mean signal and the standard deviations. Depending on the type of gas, a defined value of the standard deviations is different Assigned mean signal. By capturing these relationships, the control system is able to recognize the type of gas and the setpoint of the mean signal - if necessary taking into account the set performance - to specify accordingly so that the burner in the desired area, e.g. B. in a desired one Distance from the flame stability limit or from a CO emission limit, is operated.
  • the desired area e.g. B. in a desired one Distance from the flame stability limit or from a CO emission limit
  • the threshold value can, for example, be set at the flame stability limit. It can also be assigned a critical value for CO emissions. These show the same course as the standard deviations.
  • the regulation ensures that the Burner at a reliable distance from the respective, by the threshold of the standard deviations represented limit remains.
  • the main advantage of this control concept is that no characteristics are required for the mean signal are.
  • the controller only gives a roughly set output for the starting process a "safe" gas / air mass flow ratio. Based on this, he drives then for the first time the threshold of the standard deviations and determines from them automatically the setpoint of the mean signal. For this he only needs one Specification for the distance that this setpoint is from that actual value of the mean value signal which is assigned to the threshold value of the standard deviations is.
  • the threshold value of the standard deviations is approached periodically, the length of the periods depending on the stability of the operating conditions can be.
  • the Target value it is preferable to adapt the Target value, as characterized for example in claims 2 and 3.
  • the setpoint can be adapted, for example, when changing the gas type Adjustment of performance, a change in air temperature or as a result of any disturbance to the state of the flame may be necessary.
  • a particularly good control behavior can be achieved in that in addition to the periodic adaptation of the setpoint of the mean value signal as required becomes.
  • the periods can be chosen to be relatively long.
  • a further improvement of the control concept is achieved in that gas type-dependent Characteristic values for the threshold of the standard deviations, this Threshold value assigned actual value of the mean value signal and the distance of the setpoint of the mean signal from this actual value are specified that when starting the threshold value of the standard deviations from the assigned st value of Average signal the gas type is recognized and that depending on the gas type associated threshold value and the associated distance of the target value of the mean value signal selected from the actual value of the mean value signal assigned to this threshold value will.
  • the burner can be very close, for example, to the flame stability limit or the CO emission limit. Because these limits are depending on the gas type, different threshold values of the standard deviations assigned. The distance that the setpoint of the mean value signal from the actual value assigned to the respective threshold value, depending on the gas type to get voted. By specifying these values specifically for the gas type very refine the control concept. However, this advantage is bought by that the controller must be given a larger number of characteristic values.
  • the time when approaching the threshold value of the standard deviations Frequency of threshold violations and the threshold of the To allow standard deviations to be considered reached only if the threshold values are exceeded occur with a predetermined frequency. That way ensures that the regulation does not respond to any short-term exceeding of the threshold value responds.
  • the level of the frequency limit e.g. 1000 / s is included not critical.
  • the measured value is preferably that which represents the combustion state Flame property used for flame monitoring, d. H. to turn off the Burner if the flame goes out.
  • An essential development of the invention is as for the combustion state representative flame property to measure the light intensity. It was found that the standard deviations in light intensity particularly at the Flame stability limit a concise course in precisely assignable assignment to the mean signal. Add to that the light intensity is instant The burner is switched off when the flame goes out. You can also use the light intensity Detect in a simple manner and convert it into corresponding measurement signals. Above all, the measurement of the light intensity enables a reliable one Detection of the respective gas type. The measurement is inertia and leaves the detection an integral flame area. Finally it was found that the Light intensity only depends on the power to a comparatively small extent. This is based above all on the map-free, adaptive control concept.
  • a flame property representative of the combustion state measure the light intensity over one or more radiation bands.
  • a suitable selection of the radiation bands can cause interference radiating system components can be avoided.
  • the different Radiation characteristics of the individual gas types when selecting the Radiation bands are taken into account and thus an optimal measurement signal for the gas type be generated. It is also possible to use the measured value acquisition via or to recognize several radiation bands of gas types.
  • the infrared radiation is preferably excluded when measuring the light intensity. The measurement is therefore not caused by heated parts in the vicinity of the Flame adulterated.
  • a photomultiplier or a semiconductor has proven to be an advantageous sensor.
  • the measurement of the light intensity is preferably carried out within an adjustable range Field of view of the flame area.
  • Optics for determination at the inlet of the light guide the field of view size.
  • the field of vision should be so large that a representative flame area is detected.
  • premix burners for example can be worked with a relatively small angle because of the flame has a very uniform structure. This applies all the more, the more intensive the premix is.
  • muzzle-mixing burners on the other hand, a relatively large one must be used Flame area can be detected.
  • the optics can also be designed as a heat shield be so that the light guide is close to the flame can be introduced.
  • the light guide can be as close as desired the flame will be approximated. Furthermore, through the use of coolants further optimizes the life of the light guide. It is also possible to use less expensive light guides use lower temperature resistance.
  • the light guide can with a gas curtain, preferably with an air curtain for Protection against contamination.
  • the device according to FIG. 1 comprises a stoichiometric one premixing gas burner 1 with a combustion chamber 2 and one of these upstream mixing chamber 3.
  • a gas line 4 in which an actuator 5 in the form of a motor-driven gas throttle valve is arranged.
  • a safety valve 6 To the mixing chamber 3 also leads an air line 7, in which an actuator 8 in Form a motor-driven air throttle valve is arranged.
  • the burner 1 is also provided with a light guide 9, which detects the light intensity within the combustion chamber 2. in the present case, the light guide 9 observes the combustion chamber 2 through a central opening in a burner plate 10. Das Field of view from a not shown, a heat shield visual optics is narrow, since the burner with intensive premixing works. The main transmission area lies between 200 and 600 nm, so infrared radiation is excluded out.
  • the light guide 9 is interposed by a transducer 11 in the form of a photomultiplier or semiconductor connected to a controller 12 designed as a computer. This is via a relay stage 13 with the actuators 5 and 8 and with the safety valve 6 in connection. Further the controller receives the feedback from the actuators.
  • controller 12 with an operating device 14, a digital-analog stage 15 and an output device 16 provided for the process control variables.
  • the light intensity represents a flame property that represents the combustion state within the combustion chamber 2 of the gas burner 1.
  • the light intensity is detected by the light guide 9 and fed to the controller 12 as a measurement signal. From the measurement signal, this forms an average signal Um and a signal SN for the averaged standard deviations.
  • the diagram in FIG. 2 shows the course of these two signals, plotted against the air ratio ⁇ , for a given gas type and a given power. As the air ratio increases, the mean signal signal decreases, while the standard deviations increase. When the flame stability limit is reached, the initially gradual increase turns into a steep characteristic curve.
  • the two curves shown in FIG. 2 simultaneously represent the pollutant emissions, namely around the NO x curve and SN the CO curve, see the diagram according to FIG. 3.
  • the course of the curves in the diagram according to FIG. 2 is gas type. and performance-dependent.
  • a diagram can be created for each gas type create with groups of curves for the two signals whose Parameter is the performance.
  • the invention is based on the knowledge that a gas type-dependent Relationship between the mean signal and the Standard deviations is present. So becomes a certain one Value of the standard deviations are defined, so are this value each Different mean signals are assigned according to the gas type. Out In this relationship, the controller recognizes the current gas type and gives a corresponding setpoint for the further control the mean signal before.
  • the Burner with a roughly specified output and one in safe air range. Then becomes the flame stability limit by increasing the air ratio approached, which is defined as the threshold value of the standard deviations is. As soon as this threshold value is reached, the Controller the associated actual value of the average signal and gives, based on this, a setpoint that is around a certain Amount is higher than the actual value entered. Because the recorded actual value at the flame stability limit, the instantaneous Represents the type of gas, the distance between the setpoint and the actual value can be varied depending on the gas type, if necessary under gas type Adjustment of the threshold.
  • the controller guides the flame stability limit depending on need, for example when changing the gas type, if the air temperature rises or if other conditions occur Disorders. He recognizes the need for example by that the value of the standard deviations compared to that of Every setpoint adaptation changes the stored value significantly.
  • the ratio of the actual values of the standard deviation can be the same and the mean value signal are monitored.
  • a significant one Deviation of this relationship from the relationship between the a value of the standard deviation stored in the setpoint adaptation and the setpoint itself can be used as an indication be taken for need.
  • a periodic approach to the flame stability limit is provided be.
  • the system does not respond to any brief exceedance of the threshold value defining the flame stability limit of the standard deviations is the frequency the threshold violations are recorded and a corresponding limit value is set, for example 1000 exceedances per second.
  • the level of this limit is not critical.
  • Maps worked as shown in Figures 4 to 8 are.
  • the standard deviations are called long-term standard deviations LSN detected to prevent the Regulator considers short-term malfunctions as a gas type change.
  • a setpoint characteristic curve of the mean value signal is provided for each gas type To be specified, and plotted against the performance.
  • the corresponding diagram is shown in Fig. 4.
  • the performance is reproduced here and also in the following diagrams as mass air flow.
  • Figures 5, 6 and 7 show corresponding ones Diagrams, namely Fig. 5 for butane, Fig. 6 for Natural gas and Fig. 7 for a known under the name G 110 Test gas, which is 51% hydrogen and 24% nitrogen and consists of 25% methane.
  • the first concept is that no maps for the Standard deviations are required. There is this when starting the flame stability limit there is a risk that it will there is a sharp rise in CO emissions. The danger is all the more larger, the lower the calorific value of the gas and the higher the performance is.
  • the threshold that defines the flame stability limit the standard deviations must not be chosen too low, because otherwise it does not differ from normal gas Burner operation can be distinguished. You put it on the other hand, close to the flame stability limit, is a corresponding level of CO emissions. The rise However, the CO emission occurs only briefly and can may be tolerated because it does not reduce the total output significantly increased. Otherwise, this disadvantage does not apply if afterburning is provided.
  • the second is Control concept more complex. For that it can always be in safe Work away from the flame stability limit.
  • the given Setpoints can be used for every gas type and every power level take into account the permissible CO values.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines überstöchiometrisch arbeitenden Gasbrenners, wobei eine für den Verbrennungszustand repräsentative Flammeneigenschaft gemessen, eine Meßgröße gewonnen, hieraus ein Mittelwertsignal gebildet und dieses zum Regeln des Gas- und/oder Luftmassentrom verwendet wird.The invention relates to a method for operating a stoichiometric working Gas burner, a flame characteristic representative of the combustion state measured, a measurand obtained, from which an average signal is formed and this is used to regulate the gas and / or air mass flow.

Eine Maßnahme zur Verminderung der NOx-Emissionen bei Verbrennungsvorgängen besteht darin, die Flammentemperatur zu senken. Dies kann durch überstöchiometrische Verbrennung geschehen. Dem Brenner wird dabei zusätzlich zu der für eine vollständige Verbrennung erforderliche Luftmenge Kühlgas zugeführt, wobei dieses Kühlgas unter anderem auch Überschußluft sein kann. Der Verbrennungszustand ist abhängig davon, mit wieviel Luftüberschuß bzw. Kühlgas gearbeitet wird.One measure for reducing NO x emissions during combustion processes is to lower the flame temperature. This can be done by stoichiometric combustion. In addition to the amount of air required for complete combustion, the burner is supplied with cooling gas, which cooling gas can also include excess air. The combustion state depends on how much excess air or cooling gas is used.

Bei einem bekannten Verfahren der eingangs genannten Art (EP0262390B1) wird als für den Verbrennungszustand repräsentative Flammeneigenschaft der lonisationsstrom gemessen. Das hieraus gebildete Mittelwertsignal weist über der Luftzahl A einen Verlauf auf, der mit zunehmender Luftzahl abfällt, wobei sich die Annäherung an die Flammenstabilitätsgrenze dadurch zeigt, daß sich die Kurve der Senkrechten annähert. Eine derartige Regelung setzt leistungsabhängige Sollwertkennfelder voraus, die jeweils nur für einen begrenzten Heiz- und Brennwertbereich gelten. Außerdem sind die Signale durch Einflüsse auf Elektrode und Brennerbauteile nicht langzeitstabil. Änderungen der Gasart bedingen also eine externe Umschaltung des Reglers.In a known method of the type mentioned (EP0262390B1) is used as flame property representative of the combustion state is the ionization current measured. The mean value signal formed from this has a profile over the air ratio A. on, which decreases with increasing air ratio, whereby the approximation to the Flame stability limit shows that the curve approximates the normal. Such a regulation requires performance-dependent setpoint maps, each only apply to a limited heating and condensing range. Besides, they are Signals due to influences on the electrode and burner components are not stable over the long term. Changes the type of gas therefore requires the controller to be switched externally.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und die Möglichkeit für eine selbsttätige Erkennung und Berücksichtigung der Gasart vorzusehen.The invention has for its object to remedy this situation and the possibility for automatic detection and consideration of the gas type.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Standardabweichungen des Meßwertes erfaßt, dem Mittelwertsignal zur Bestimmung des Verbrennungszustandes zugeordnet und zusätzlich zur Einstellung und Regelung verwendet werden, wobei

  • a) der Gas- und/oder Luftmassenstrom solange variiert wird, bis ein vorgegebener Schwellwert der Standardabweichung erreicht ist;
  • b) der Istivert des Mittelwertsignals bei Erreichen des Schwellwertes der Standardabweichung erfaßt wird;
  • c) ein Sollwert des Mittelwertsignals in einem vorgegebenen Abstand von dem in Schritt b) erfaßten Istwert des Mittelwertsignals vorgegeben wird;
  • d) der Gas- und/oder Luftmassenstrom unter Verwendung des in Schritt c) gewonnenen Sollwertes des Mittelwertsignals geregelt wird; und
  • e) die Schritte a) bis d) bedarfsabhängig und/oder periodisch wiederholt werden.
  • Dabei ist zu berücksichtigen, daß der vorstehend zitierte Stand der Technik bereits die Erfassung der Standardabweichungen zum Zwecke der Brennerregelung beschreibt, allerdings nur als Alternative zum Mittelwertsignal.To achieve this object, the method according to the invention is characterized in that the standard deviations of the measured value are recorded, assigned to the mean value signal for determining the combustion state and used in addition for setting and control, whereby
  • a) the gas and / or air mass flow is varied until a predetermined threshold value of the standard deviation is reached;
  • b) the actual value of the mean value signal is detected when the threshold value of the standard deviation is reached;
  • c) a target value of the mean value signal is specified at a predetermined distance from the actual value of the mean value signal acquired in step b);
  • d) the gas and / or air mass flow is regulated using the setpoint value of the mean value signal obtained in step c); and
  • e) steps a) to d) are repeated as required and / or periodically.
  • It should be noted that the prior art cited above already describes the detection of standard deviations for the purpose of burner control, but only as an alternative to the mean signal.

    Der Erfindung hingegen liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine gasartabhängige Beziehung zwischen dem Mittelwertsignal und den Standardabweichungen vorhanden ist. Je nach Gasart ist einem definierten Wert der Standardabweichungen ein anderes Mittelwertsignal zugeordnet. Durch Erfassung dieser Zusammenhänge ist das Regelsystem in der Lage, die Gasart zu erkennen und den Sollwert des Mittelwertsignals-gegebenenfalls unter Berücksichtigung der eingestellten Leistung - entsprechend vorzugeben, so daß der Brenner in dem gewünschten Bereich, z. B. in einem gewünschten Abstand von der Flammenstabilitätsgrenze oder von einer CO-Emissionsgrenze, betrieben wird.The invention, however, is based on the knowledge that a relationship dependent on the type of gas between the mean signal and the standard deviations. Depending on the type of gas, a defined value of the standard deviations is different Assigned mean signal. By capturing these relationships, the control system is able to recognize the type of gas and the setpoint of the mean signal - if necessary taking into account the set performance - to specify accordingly so that the burner in the desired area, e.g. B. in a desired one Distance from the flame stability limit or from a CO emission limit, is operated.

    Der Schwellwert kann beispielsweise an die Flammenstabilitätsgrenze gelegt werden. Auch kann er einem kritischen Wert der CO-Emissionen zugeordnet sein. Diese zeigen denselben Verlauf wie die Standardabweichungen. Die Regelung sorgt dafür, daß der Brenner in zuverlässigem Abstand von der jeweiligen, durch den Schwellwert der Standardabweichungen repräsentierten Grenze bleibt. Der wesentliche Vorteil dieses Regelkonzeptes liegt darin, daß keine Kennlinien für das Mittelwertsignal erforderlich sind. Lediglich für den Startvorgang gibt der Regler bei einer grob eingestellten Leistung ein "sicheres" Gas-/Luftmassenstromverhältnis vor. Ausgehend hiervon fährt er sodann erstmalig den Schwellwert der Standardabweichungen an und bestimmt hieraus selbsttätig den Sollwert des Mittelwertsignals. Hierzu benötigt er lediglich eine Vorgabe für den Abstand, den dieser Sollwert von demjenigen Istwert des Mittelwertsignals einhalten soll, welcher dem Schwellwert der Standardabweichungen zugeordnet ist.The threshold value can, for example, be set at the flame stability limit. It can also be assigned a critical value for CO emissions. These show the same course as the standard deviations. The regulation ensures that the Burner at a reliable distance from the respective, by the threshold of the standard deviations represented limit remains. The main advantage of this control concept is that no characteristics are required for the mean signal are. The controller only gives a roughly set output for the starting process a "safe" gas / air mass flow ratio. Based on this, he drives then for the first time the threshold of the standard deviations and determines from them automatically the setpoint of the mean signal. For this he only needs one Specification for the distance that this setpoint is from that actual value of the mean value signal which is assigned to the threshold value of the standard deviations is.

    Im einfachsten Fall wird der Schwellwert der Standardabweichungen periodisch angefahren, wobei die Länge der Perioden von der Stabilität der Betriebsbedingungen abhängig sein kann. Vorzuziehen allerdings ist eine bedarfsabhängige Adaption des Sollwertes, wie sie beispielsweise in den Ansprüchen 2 und 3 gekennzeichnet ist. Die Adaption des Sollwertes kann beispielsweise bei einem Wechsel der Gasart, einer Verstellung der Leistung, einer Änderung der Lufttemperatur oder als Folge irgendeiner auf den Zustand der Flamme einwirkenden Störung erforderlich werden. In the simplest case, the threshold value of the standard deviations is approached periodically, the length of the periods depending on the stability of the operating conditions can be. However, it is preferable to adapt the Target value, as characterized for example in claims 2 and 3. The The setpoint can be adapted, for example, when changing the gas type Adjustment of performance, a change in air temperature or as a result of any disturbance to the state of the flame may be necessary.

    Ein besonders gutes Regelverhalten läßt sich dadurch erreichen, daß zusätzlich zu der bedarfabhängigen Adaption des Sollwertes des Mittelwertsignals periodisch adaptiert wird. Die Perioden können dabei relativ lang gewählt werden.A particularly good control behavior can be achieved in that in addition to the periodic adaptation of the setpoint of the mean value signal as required becomes. The periods can be chosen to be relatively long.

    Eine weitere Verbesserung des Regelkonzeptes wird dadurch erzielt, daß gasartabhängige Kennwerte für den Schwellwert der Standardabweichungen, den diesem Schwellwert zugeordneten Istwert des Mitttelwertsignals und den Abstand des Sollwertes des Mittelwertsignals von diesem Istwert vorgegeben werden, daß beim Anfahren des Schwellwertes der Standardabweichungen aus dem zugeordneten stwert des Mittelwertsignals die Gasart erkannt wird und daß in Abhängigkeit von der Gasart der zugehörige Schwellwert und der zugehörige Abstand des Sollwertes des Mittelwertsignals von dem diesem Schwellwert zugeordneten Istwert des Mittelwertsignals gewählt werden.A further improvement of the control concept is achieved in that gas type-dependent Characteristic values for the threshold of the standard deviations, this Threshold value assigned actual value of the mean value signal and the distance of the setpoint of the mean signal from this actual value are specified that when starting the threshold value of the standard deviations from the assigned st value of Average signal the gas type is recognized and that depending on the gas type associated threshold value and the associated distance of the target value of the mean value signal selected from the actual value of the mean value signal assigned to this threshold value will.

    Auf diese Weise kann der Brenner sehr eng beispielsweise an der Flammenstabilitätsgrenze oder der CO-Emissionsgrenze betrieben werden. Diesen Grenzen sind nämlich, abhängig von der Gasart, unterschiedliche Schwellwerte der Standardabweichungen zugeordnet. Auch kann der Abstand, den der Sollwert des Mittelwertsignals von dem dem jeweiligen Schwellwert zugeordneten Istwert einhalten soll, je nach Gasart unterschiedlich gewählt werden. Durch gasartspezifische Vorgabe dieser Werte läßt sich also das Regelkonzept sehr verfeinern. Allerdings wird dieser Vorteil dadurch erkauft, daß dem Regler eine größere Zahl von Kennwerten vorgegeben werden muß.In this way, the burner can be very close, for example, to the flame stability limit or the CO emission limit. Because these limits are depending on the gas type, different threshold values of the standard deviations assigned. The distance that the setpoint of the mean value signal from the actual value assigned to the respective threshold value, depending on the gas type to get voted. By specifying these values specifically for the gas type very refine the control concept. However, this advantage is bought by that the controller must be given a larger number of characteristic values.

    Beispielsweise beim Anfahren der Flammenstabilitätsgrenze ist es von Wichtigkeit, das Erreichen des Schwellwertes der Standardabweichungen zuverlässig zu erfassen. Dies bereitet dann Schwierigkeiten, wenn der Meßwert der den Verbrennungszustand repräsentierenden Flammeneigenschaft aufgrund von Störungen schwankt, da diese Störungen in die Standardabweichungen eingehen. Demgegenüber hat es sich als vorteilhaft erwiesen, beim Anfahren des Schwellwertes der Standardabweichungen die zeitliche Häufigkeit der Schwellwertüberschreitungen zu erfassen und den Schwellwert der Standardabweichungen nur dann als erreicht gelten zu lassen, wenn die Schwellwertüberschreitungen mit einer vorgegebenen Häufigkeit auftreten. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die Regelung nicht auf jede kurzzeitige Schwellwertüberschreitung reagiert. Die Höhe des Grenzwertes der zeitlichen Häufigkeit (z. B. 1000/s) ist dabei nicht kritisch.For example, when approaching the flame stability limit, it is important that Reliable detection of the threshold value of the standard deviations. This is difficult if the measured value represents that of the combustion state Flame property fluctuates due to disturbances as these disturbances go into the standard deviations. In contrast, it has proven to be beneficial proved that the time when approaching the threshold value of the standard deviations Frequency of threshold violations and the threshold of the To allow standard deviations to be considered reached only if the threshold values are exceeded occur with a predetermined frequency. That way ensures that the regulation does not respond to any short-term exceeding of the threshold value responds. The level of the frequency limit (e.g. 1000 / s) is included not critical.

    Beim Anfahren der Flammenstabilitätsgrenze besteht die Gefahr, daß kurz vor Erreichen des Schwellwertes der Standardabweichungen die CO-Emissionen stark ansteigen. Diese Gefahr nimmt zu, je höher die Leistung des Brenners und je niedriger der Brennwert des Gases ist. Allerdings treten die CO-Spitzenwerte nur sehr kurzfristig auf und verschlechtern daher die gesamten Schadstoffemissionen des Brenners nur geringfügig. Immerhin kann es sich bei hohen Brennerleistungen empfehlen, für eine Nachoxidation des Kohlenmonoxids zu sorgen.When approaching the flame stability limit, there is a risk that shortly before reaching of the threshold of the standard deviations, the CO emissions rise sharply. This risk increases the higher the performance of the burner and the lower the Calorific value of the gas is. However, the peak CO values occur only very briefly and therefore only slightly deteriorate the total pollutant emissions of the burner. After all, it can be recommended for a high burner output Post-oxidation of carbon monoxide.

    Vorzugsweise wird der Meßwert der den Verbrennungszustand repäsentierenden Flammeneigenschaft zur Flammenüberwachung verwendet, d. h. zum Abstellen des Brenners im Falle eines Erlöschens der Flamme.The measured value is preferably that which represents the combustion state Flame property used for flame monitoring, d. H. to turn off the Burner if the flame goes out.

    Eine wesentliche Weiterbildung der Erfindung besteht darin, als für den Verbrennungszustand repäsentative Flammeneigenschaft die Lichtintensität zu messen. Es wurde gefunden, daß die Standardabweichungen der Lichtintensität insbesondere an der Flammenstabilitätsgrenze einen prägnanten Verlauf in exakt erfaßbarer Zuordnung zum Mittelwertsignal aufweisen. Hinzu kommt, daß die Lichtintensität ein sofortiges Abstellen des Brenners beim Erlöschen der Flamme bewirkt. Auch läßt sich die Lichtintensität in apparativ einfacher Weise erfassen und in entsprechende Meßsignale umwandeln. Vor allen Dingen ermöglicht die Messung der Lichtintensität eine zuverlässige Erkennung der jeweiligen Gasart. Die Messung ist trägheitslos und läßt die Erfassung eines integralen Flammenbereichs zu. Schließlich wurde gefunden, daß die Lichtintensität nur in vergleichsweise geringem Umfang leistungsabhängig ist. Dies kommt vor allen Dingen dem kennfeldlosen, adaptiven Regelkonzept zugrunde.An essential development of the invention is as for the combustion state representative flame property to measure the light intensity. It was found that the standard deviations in light intensity particularly at the Flame stability limit a concise course in precisely assignable assignment to the mean signal. Add to that the light intensity is instant The burner is switched off when the flame goes out. You can also use the light intensity Detect in a simple manner and convert it into corresponding measurement signals. Above all, the measurement of the light intensity enables a reliable one Detection of the respective gas type. The measurement is inertia and leaves the detection an integral flame area. Finally it was found that the Light intensity only depends on the power to a comparatively small extent. This is based above all on the map-free, adaptive control concept.

    Die Erfassung der Strahlung einer Flamme mittels eines Sensor und Verwendung des Ausgangssignals des Sensors zu Regelungszwecken ist an sich bekannt, beispielsweise aus der EP 0 408 846 A1.The detection of the radiation of a flame by means of a sensor and use of the Output signal of the sensor for control purposes is known per se, for example from EP 0 408 846 A1.

    Besonders vorteilhaft ist es, als für den Verbrennungszustand repräsentative Flammeneigenschaft die Lichtintensität über ein oder mehrere Strahlungsbänder zu messen. Durch geeignete Auswahl der Strahlungsbänder können Störeinflüsse durch strahlende Systemkomponenten vermieden werden. Insbesondere können die verschiedenen Strahlungscharkteristika der einzelnen Gasarten bei der Auswahl der Strahlungsbänder mitberücksichtigt und somit ein für die Gasart optimales Meßsignal erzeugt werden. Es ist auch möglich, anhand der Meßwerterfassung über ein oder mehrere Strahlungsbanden Gasarten zu erkennen. It is particularly advantageous as a flame property representative of the combustion state measure the light intensity over one or more radiation bands. A suitable selection of the radiation bands can cause interference radiating system components can be avoided. In particular, the different Radiation characteristics of the individual gas types when selecting the Radiation bands are taken into account and thus an optimal measurement signal for the gas type be generated. It is also possible to use the measured value acquisition via or to recognize several radiation bands of gas types.

    Vorzugsweise wird bei der Messung der Lichtintensität die Infrarotstrahlung ausgeschlossen. Die Messung wird also nicht durch aufgeheizte Teile in der Umgebung der Flamme verfälscht.The infrared radiation is preferably excluded when measuring the light intensity. The measurement is therefore not caused by heated parts in the vicinity of the Flame adulterated.

    Als vorteilhafter Meßaufnehmer hat sich ein Fotomultipler oder auch ein Halbleiter erwiesen.A photomultiplier or a semiconductor has proven to be an advantageous sensor.

    Vorzugsweise erfolgt die Messung der Lichtintensität innerhalb eines einstellbaren Blickfeldes auf den Flammenbereich. Am Einlaß des Lichtleiters eine Optik zur Bestimmung der Blickfeldgröße vorgesehen sein. Das Blickfeld soll so groß sein, daß ein repräsentativer Flammenbereich erfaßt wird. Im Falle von Vormischbrennern beispielsweise kann mit einem relativ kleinen Winkel gearbeitet werden, da die Flamme eine sehr gleichmäßige Struktur aufweist. Dies gilt umso mehr, je intensiver die Vormischung ist. Bei mündungsmischenden Brennern hingegen muß ein relativ großer Flammenbereich erfaßt werden. The measurement of the light intensity is preferably carried out within an adjustable range Field of view of the flame area. Optics for determination at the inlet of the light guide the field of view size. The field of vision should be so large that a representative flame area is detected. In the case of premix burners, for example can be worked with a relatively small angle because of the flame has a very uniform structure. This applies all the more, the more intensive the premix is. In the case of muzzle-mixing burners, on the other hand, a relatively large one must be used Flame area can be detected.

    Die Optik kann gleichzeitig als Wärmeschild ausgebildet sein, so daß der Lichtleiter entsprechend dicht an die Flamme herangeführt werden kann.The optics can also be designed as a heat shield be so that the light guide is close to the flame can be introduced.

    Vorteilhaft ist es, außerdem Mittel zum Kühlen des Lichtleiters vorzusehen. Der Lichtleiter kann so beliebig nahe an die Flamme angenähert werden. Desweiteren wird durch den Einsatz von Kühlmitteln die Lebensdauer der Lichtleiter weiter optimiert. Es ist auch möglich kostengünstigere Lichtleiter mit niedrigerer Temperaturrestistenz zu verwenden.It is also advantageous to have means for cooling the light guide to provide. The light guide can be as close as desired the flame will be approximated. Furthermore, through the use of coolants further optimizes the life of the light guide. It is also possible to use less expensive light guides use lower temperature resistance.

    Der Lichtleiter kann in einer Weiterbildung der Erfindung mit einem Gasschleier, vorzugsweise mit einem Luftschleier zum Schutz vor Verschmutzungen umgeben sein.In a further development of the invention, the light guide can with a gas curtain, preferably with an air curtain for Protection against contamination.

    Als erfindungswesentlich offenbart gelten auch solche Kombinationen der erfindungsgemäßen Merkmale, die von den vorstehend diskutierten Verknüpfungen abweichen.Such combinations are also disclosed as being essential to the invention of the features of the present invention that are different from the above discussed links differ.

    Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

    Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
    Fig. 2 bis 8
    Diagramme der erfindungsgemäß maßgeblichen Kennwerte.
    The invention is explained in more detail below on the basis of preferred exemplary embodiments in conjunction with the accompanying drawing. The drawing shows in:
    Fig. 1
    a schematic representation of a device according to the invention;
    2 to 8
    Diagrams of the characteristic values relevant according to the invention.

    Die Vorrichtung nach Fig. 1 umfaßt einen überstöchiometrisch vormischenden Gasbrenner 1 mit einer Brennkammer 2 und einer dieser vorgeschalteten Mischkammer 3. Zur Mischkammer 3 führt eine Gasleitung 4, in der ein Stellglied 5 in Form einer motorgetriebenen Gasdrosselklappe angeordnet ist. Ferner enthält die Gasleitung 4 ein Sicherheitsventil 6. Zur Mischkammer 3 führt außerdem eine Luftleitung 7, in der ein Stellglied 8 in Form einer motorgetriebenen Luftdrosselklappe angeordnet ist.The device according to FIG. 1 comprises a stoichiometric one premixing gas burner 1 with a combustion chamber 2 and one of these upstream mixing chamber 3. To the mixing chamber 3 leads a gas line 4, in which an actuator 5 in the form of a motor-driven gas throttle valve is arranged. Furthermore contains the gas line 4 a safety valve 6. To the mixing chamber 3 also leads an air line 7, in which an actuator 8 in Form a motor-driven air throttle valve is arranged.

    Der Brenner 1 ist ferner mit einem Lichtleiter 9 versehen, der die Lichtintensität innerhalb der Brennkammer 2 erfaßt. Im vorliegenden Fall beobachtet der Lichtleiter 9 die Brennkammer 2 durch eine zentrale Öffnung in einer Brennerplatte 10. Das Blickfeld, das von einer nicht dargestellten, ein Wärmeschild bildenden Optik bestimmt wird, ist schmal, da der Brenner mit intensiver Vormischung arbeitet. Der Haupttransmissionsbereich liegt zwischen 200 und 600 nm, schließt Infrarotstrahlung also aus.The burner 1 is also provided with a light guide 9, which detects the light intensity within the combustion chamber 2. in the In the present case, the light guide 9 observes the combustion chamber 2 through a central opening in a burner plate 10. Das Field of view from a not shown, a heat shield visual optics is narrow, since the burner with intensive premixing works. The main transmission area lies between 200 and 600 nm, so infrared radiation is excluded out.

    Der Lichtleiter 9 ist unter Zwischenschaltung eines Meßwertaufnehmers 11 in Form eines Fotomultipliers oder Halbleiters an einen als Rechner ausgebildeten Regler 12 angeschlossen. Dieser steht über eine Relaisstufe 13 mit den Stellgliedern 5 und 8 sowie mit dem Sicherheitsventil 6 in Verbindung. Ferner nimmt der Regler die Rückmeldungen der Stellglieder auf.The light guide 9 is interposed by a transducer 11 in the form of a photomultiplier or semiconductor connected to a controller 12 designed as a computer. This is via a relay stage 13 with the actuators 5 and 8 and with the safety valve 6 in connection. Further the controller receives the feedback from the actuators.

    Im übrigen ist der Regler 12 mit einer Bedienungseinrichtung 14, einer Digital-Analog-Stufe 15 und einer Ausgabeeinrichtung 16 für die Prozeßkontrollgrößen versehen.Otherwise, the controller 12 with an operating device 14, a digital-analog stage 15 and an output device 16 provided for the process control variables.

    Die Lichtintensität stellt eine Flammeneigenschaft dar, die den Verbrennungszustand innerhalb der Brennkammer 2 des Gasbrenners 1 repräsentiert. Die Lichtintensität wird von dem Lichtleiter 9 erfaßt und als Meßsignal dem Regler 12 zugeleitet. Dieser bildet aus dem Meßsignal ein Mittelwertsignal Um sowie ein Signal SN für die gemittelten Standardabweichungen. Das Diagramm in Fig. 2 zeigt den Verlauf dieser beiden Signale, aufgetragen über der Luftzahl λ, und zwar für eine vorgegebene Gasart und eine vorgegebene Leistung. Mit steigender Luftzahl fällt das Mittelwertsignal ab, während die Standardabweichungen ansteigen. Der anfänglich allmähliche Anstieg geht bei Erreichen der Flammenstabilitätsgrenze in einen hierfür charakteristischen steilen Verlauf über. Die beiden in Fig. 2 gezeigten Kurven repräsentieren gleichzeitig die Schadstoffemissionen, und zwar Um den NOx-Verlauf und SN den CO-Verlauf, siehe das Diagramm nach Fig. 3.The light intensity represents a flame property that represents the combustion state within the combustion chamber 2 of the gas burner 1. The light intensity is detected by the light guide 9 and fed to the controller 12 as a measurement signal. From the measurement signal, this forms an average signal Um and a signal SN for the averaged standard deviations. The diagram in FIG. 2 shows the course of these two signals, plotted against the air ratio λ, for a given gas type and a given power. As the air ratio increases, the mean signal signal decreases, while the standard deviations increase. When the flame stability limit is reached, the initially gradual increase turns into a steep characteristic curve. The two curves shown in FIG. 2 simultaneously represent the pollutant emissions, namely around the NO x curve and SN the CO curve, see the diagram according to FIG. 3.

    Der Verlauf der Kurven in dem Diagramm nach Fig. 2 ist gasart- und leistungsabhängig. Für jede Gasart läßt sich ein Diagramm erstellen mit Kurvenscharen für die beiden Signale, deren Parameter die Leistung ist. The course of the curves in the diagram according to FIG. 2 is gas type. and performance-dependent. A diagram can be created for each gas type create with groups of curves for the two signals whose Parameter is the performance.

    Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine gasartabhängige Beziehung zwischen dem Mittelwertsignal und den Standardabweichungen vorhanden ist. Wird also ein bestimmter Wert der Standardabweichungen definiert, so sind diesem Wert je nach Gasart unterschiedliche Mittelwertsignale zugeordnet. Aus dieser Beziehung erkennt der Regler die momentane Gasart und gibt für die weitere Regelung einen entsprechenden Sollwert für das Mittelwertsignal vor.The invention is based on the knowledge that a gas type-dependent Relationship between the mean signal and the Standard deviations is present. So becomes a certain one Value of the standard deviations are defined, so are this value each Different mean signals are assigned according to the gas type. Out In this relationship, the controller recognizes the current gas type and gives a corresponding setpoint for the further control the mean signal before.

    Nach einer ersten Weiterbildung der Erfindung kann der Brenner mit einer grob vorgegebenen Leistung und einer im sicheren Bereich liegenden Luftzahl gestartet werden. Sodann wird durch Erhöhung der Luftzahl die Flammenstabilitätsgrenze angefahren, die als Schwellwert der Standardabweichungen definiert ist. Sobald dieser Schwellwert erreicht ist, erfaßt der Regler den zugehörigen Istwert des Mittelwertsignals und gibt, ausgehend hiervon, einen Sollwert vor, der um einen bestimmten Betrag höher ist als der erfaßte Istwert. Da der erfaßte Istwert an der Flammenstabilitätsgrenze gleichzeitig die momentane Gasart repräsentiert, kann der Abstand des Sollwertes vom Istwert gasartabhängig variiert werden, ggf. unter gasartabhängiger Verstellung des Schwellwertes.After a first development of the invention, the Burner with a roughly specified output and one in safe air range. Then becomes the flame stability limit by increasing the air ratio approached, which is defined as the threshold value of the standard deviations is. As soon as this threshold value is reached, the Controller the associated actual value of the average signal and gives, based on this, a setpoint that is around a certain Amount is higher than the actual value entered. Because the recorded actual value at the flame stability limit, the instantaneous Represents the type of gas, the distance between the setpoint and the actual value can be varied depending on the gas type, if necessary under gas type Adjustment of the threshold.

    Das Anfahren der Flammenstabilitätsgrenze führt der Regler bedarfsabhängig durch, beispielsweise bei einem Gasartwechsel, bei einer Erhöhung der Lufttemperatur oder beim Auftreten sonstiger Störungen. Den Bedarf erkennt er beispielsweise daran, daß sich der Wert der Standardabweichungen gegenüber dem bei jeder Sollwertadaption gespeicherten Wert signifikant ändert. Genauso kann das Verhältnis der Istwerte der Standardabweichung und des Mittelwertsignals überwacht werden. Eine signifikanten Abweiung dieses Verhältnisses von dem Verhältnis zwischen dem einen bei der Sollwertadaption gespeicherten Wert der Standardabweichung und dem Sollwert selbst kann genauso als Indiz für den Bedarf genommen werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein periodisches Anfahren der Flammenstabilitätsgrenze vorgesehen sein.The controller guides the flame stability limit depending on need, for example when changing the gas type, if the air temperature rises or if other conditions occur Disorders. He recognizes the need for example by that the value of the standard deviations compared to that of Every setpoint adaptation changes the stored value significantly. The ratio of the actual values of the standard deviation can be the same and the mean value signal are monitored. A significant one Deviation of this relationship from the relationship between the a value of the standard deviation stored in the setpoint adaptation and the setpoint itself can be used as an indication be taken for need. Alternatively or in addition a periodic approach to the flame stability limit is provided be.

    Damit das System nicht auf jede kurzzeitige Überschreitung des die Flammenstabilitätsgrenze definierenden Schwellwertes der Standardabweichungen anspricht, wird die zeitliche Häufigkeit der Schwellwertüberschreitungen erfaßt und hierfür ein entsprechender Grenzwert festgelegt, beispielsweise 1000 Überschreitungen pro Sekunde. Die Höhe dieses Grenzwertes ist unkritisch.So that the system does not respond to any brief exceedance of the threshold value defining the flame stability limit of the standard deviations is the frequency the threshold violations are recorded and a corresponding limit value is set, for example 1000 exceedances per second. The level of this limit is not critical.

    Nach einer zweiten Weiterbildung der Erfindung wird mit Kennfeldern gearbeitet, wie sie in den Figuren 4 bis 8 dargestellt sind. Dabei werden die Standardabweichungen als Langzeit-Standardabweichungen LSN erfaßt, um zu verhindern, daß der Regler kurzzeitige Störungen als Gasartwechsel betrachtet.After a second development of the invention Maps worked as shown in Figures 4 to 8 are. The standard deviations are called long-term standard deviations LSN detected to prevent the Regulator considers short-term malfunctions as a gas type change.

    Für jede Gasart wird eine Sollwertkennlinie des Mittelwertsignals Um vorgegeben, und zwar aufgetragen über der Leistung. Das entsprechende Diagramm ist in Fig. 4 dargestellt. Die Leistung wird hier und auch in den folgenden Diagrammen wiedergegeben als Luftmassenstrom.A setpoint characteristic curve of the mean value signal is provided for each gas type To be specified, and plotted against the performance. The corresponding diagram is shown in Fig. 4. The performance is reproduced here and also in the following diagrams as mass air flow.

    Zusätzlich zu dem Diagramm nach Fig. 4 wird für jede Gasart ein Kennfeld für die Langzeit-Standardabweichungen LSN vorgegeben, und zwar ebenfalls aufgetragen über der Leistung, hier über dem Luftmassenstrom. Die Figuren 5, 6 und 7 zeigen entsprechende Diagramme, und zwar Fig. 5 für Butan, Fig. 6 für Erdgas und Fig. 7 für ein unter der Bezeichnung G 110 bekanntes Prüfgas, das zu 51 % aus Wasserstoff, zu 24 % aus Stickstoff und zu 25 % aus Methan besteht.In addition to the diagram of Fig. 4, for each gas type a map for the long-term standard deviations LSN is specified, and also plotted against the performance, here above the air mass flow. Figures 5, 6 and 7 show corresponding ones Diagrams, namely Fig. 5 for butane, Fig. 6 for Natural gas and Fig. 7 for a known under the name G 110 Test gas, which is 51% hydrogen and 24% nitrogen and consists of 25% methane.

    Für die nähere Erläuterung der Regelvorgänge sei angenommen, daß der Brenner mit Erdgas arbeitet, siehe Fig. 8, die insoweit mit Fig. 6 übereinstimmt. Dabei liegt der LSN-Wert auf dem Punkt A, während der Regler den Um-Wert bei dieser Leistung auf der Kennlinie nach Fig. 4 hält. Erfolgt nun ein Übergang auf Butan, so führt dessen höherer Brennwert dazu, daß das Mittelwertsignal Um eine ansteigende Tendenz erhält. Dieser Tendenz wirkt der Regler durch Reduzierung der Gaszufuhr entgegen. Um wird also konstant gehalten. Dadurch steigt zwangsläufig der LSN-Wert an und bewegt sich in Richtung auf den Punkt B in Fig. 8. Bereits im Punkt C verläßt er den Kennfeldbereich. Dieser Übergang wird vom Regler erfaßt und zu einer Umschaltung auf das Kennfeld nach Fig. 5 benutzt.For a more detailed explanation of the control processes, it is assumed that the burner works with natural gas, see Fig. 8, so far corresponds to Fig. 6. The LSN value is there the point A, while the controller does the um-value at this power 4 on the characteristic curve. Now there is a transition on butane, its higher calorific value leads to the average signal To get a rising trend. This tendency the controller counteracts this by reducing the gas supply. At is therefore kept constant. This inevitably increases LSN value and moves towards point B in Fig. 8. Already at point C he leaves the map area. This Transition is detected by the controller and switches to 5 uses the map.

    Wird andererseits bei einem Betrieb mit Erdgas auf das Prüfgas G 110 umgeschaltet, so sinkt der LSN-Wert ab und verläßt den Kennfeldbereich gemäß Fig. 8 an der unteren Grenze. Dies führt dazu, daß der Regler auf das Kennfeld nach Fig. 7 umschaltet.On the other hand, when operating with natural gas, the Test gas G 110 switched, the LSN value drops and leaves 8 at the lower limit. This leads to the controller being on the map according to FIG. 7 toggles.

    Beide beschriebenen Konzepte haben ihre Vorteile. Der des ersten Konzeptes liegt darin, daß keine Kennfelder für die Standardabweichungen erforderlich sind. Dafür besteht beim Anfahren der Flammenstabilitätsgrenze die Gefahr, daß es zu einem starken Anstieg der CO-Emissionen kommt. Diese Gefahr ist um so größer, je brennwertärmer die Gasart und je höher die Leistung ist. Der die Flammenstabilitätsgrenze definierende Schwellwert der Standardabweichungen darf nicht zu niedrig gewählt werden, da er sonst bei unterschiedlichem Gas nicht vom normalem Brennerbetrieb unterschieden werden kann. Legt man ihn andererseits nahe an die Flammenstabilitätsgrenze, so ist ein entsprechender Pegel der CO-Emissionen die Folge. Der Anstieg der CO-Emission tritt allerdings nur kurzzeitig auf und kann unter Umständen toleriert werden, da er den Gesamtausstoß nicht wesentlich erhöht. Im übrigen entfällt dieser Nachteil, sofern für eine Nachverbrennung gesorgt ist.Both concepts described have their advantages. The des The first concept is that no maps for the Standard deviations are required. There is this when starting the flame stability limit there is a risk that it will there is a sharp rise in CO emissions. The danger is all the more larger, the lower the calorific value of the gas and the higher the performance is. The threshold that defines the flame stability limit the standard deviations must not be chosen too low, because otherwise it does not differ from normal gas Burner operation can be distinguished. You put it on the other hand, close to the flame stability limit, is a corresponding level of CO emissions. The rise However, the CO emission occurs only briefly and can may be tolerated because it does not reduce the total output significantly increased. Otherwise, this disadvantage does not apply if afterburning is provided.

    Im Hinblick auf die Vorgabe der Kennfelder ist das zweite Regelungskonzept aufwendiger. Dafür kann es ständig in sicherem Abstand von der Flammenstabilitätsgrenze arbeiten. Die vorgegebenen Sollwerte können bei jeder Gasart und jeder Leistungsstufe die zulässigen CO-Werte berücksichtigen.With regard to the specification of the maps, the second is Control concept more complex. For that it can always be in safe Work away from the flame stability limit. The given Setpoints can be used for every gas type and every power level take into account the permissible CO values.

    Wie aus Fig. 1 ersichtlich, kann der von der Auswerteeinrichtung 11 gelieferte Meßwert der Lichtintensität auch zur Flammenüberwachung dienen, nämlich zum Abschalten des Sicherheitsventils 6.As can be seen from FIG. 1, that of the evaluation device 11 delivered measurement of the light intensity also for Flame monitoring are used, namely to switch off the safety valve 6.

    Im Rahmen der Erfindung sind durchaus Abwandlungsmöglichkeiten gegeben. So kann an Stelle der Lichtintensität auch eine andere den Verbrennungszustand repräsentierende Flammeneigenschaft gemessen werden, sofern die gasartabhängige Beziehung zwischen dem Mittelwertsignal und den Standardabweichungen ausreichend deutlich erfaßt werden kann. Ferner ist die Anordnung nicht auf eine zentrale Ausrichtung des Meßwertaufnehmers beschränkt. Vielmehr kann dieser in beliebiger Weise der Brennkammer zugeordnet werden. Theoretisch möglich ist auch ein Konzept, bei dem der Regler nach einem beispielsweise die Flammenstabilitätsgrenze repräsentierenden Wert der Standardabweichungen arbeitet, sofern die entsprechenden CO-Emissionen toleriert werden können. Ferner besteht die Möglichkeit, einen Abstand von dieser Grenze vorzugeben. Dieser kann, ebenso wie der Abstand des Mittelwertsignals im Falle des adaptiven Regelkonzeptes, mechanisch vorgegeben werden, beispielsweise als Anzahl der Stellschritte der Luft- und/oder der Gasdrosselklappe.Within the scope of the invention there are possibilities for modification given. So instead of the light intensity, one can other flame property representing the state of combustion be measured, provided the gas type-dependent relationship sufficient between the mean signal and the standard deviations can be clearly recorded. Furthermore, the arrangement not limited to a central alignment of the sensor. Rather, it can be the combustion chamber in any way be assigned. A concept is also theoretically possible in which the controller according to, for example, the flame stability limit representative value of the standard deviations works if the corresponding CO emissions are tolerated can be. There is also the possibility of a distance from this limit. This can, just like the distance the mean value signal in the case of the adaptive control concept, be specified mechanically, for example as a number the adjustment steps of the air and / or gas throttle valve.

    Claims (10)

    1. Method for controlling an excess-air premix gas burner, wherein a flame property representative of the state of combustion is measured, a measured quantity is obtained, a mean-value signal is formed therefrom and used to control the gas and/or air mass flow,
      characterised in that
      the standard deviation of the measured quantity is recorded, assigned to the mean-value signal for determining the state of combustion and additionally used for adjustment and control, whereby
      a) the gas and/or air mass flow is varied until a specified threshold of the standard deviation is reached;
      b) the actual value of the mean-value signal is recorded on reaching the threshold of the standard deviation;
      c) a setpoint of the mean-value signal is specified at a specified distance from the actual value of the mean-value signal recorded in step b);
      d) the gas and/or air mass flow is controlled using the setpoint of the mean-value signal obtained in step c); and
      e) steps a) to d) are repeated as required and/or periodically.
    2. Method according to claim 1, characterised in that
      f) the setpoint of the mean-value signal obtained in step c) is stored:
      g) a value of the standard deviation recorded once on reaching the setpoint of the mean-value signal is stored;
      h) the ratio between the actual values of the mean-value signal and the standard deviation is monitored;
      i) the ratio according to h) is compared with the ratio of the values stored in steps f) and g); and
      k) steps a) to d) are repeated if the ratios compared in step i) diverge significantly.
    3. Method according to claims 1 and 2, characterised in that
      a value of the standard deviation recorded once on reaching the setpoint of the mean-value signal is stored;
      the actual value of the standard deviation is monitored;
      the actual value of the standard deviation is compared with the stored value of the standard deviation; and
      steps a) to d) are repeated if the values compared with each other diverge significantly.
    4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterised in that characteristic values as a function of the type of gas are specified for the threshold of the standard deviations, for the actual value of the mean-value signal assigned to said threshold and for the distance of the setpoint of the mean-value signal from said actual value, that on approaching the threshold of the standard deviations the type of gas is identified from the assigned actual value of the mean-value signal, and that, as a function of the type of gas, the associated threshold and the associated distance of the setpoint of the mean-value signal from the actual value of the mean-value signal assigned to said threshold are selected.
    5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterised in that on approaching the threshold of the standard deviations the frequency of threshold overruns is recorded, and that the threshold of the standard deviation is considered to have been reached only if the threshold overruns occur with a specified frequency.
    6. Method according to any one of claims 1 to 5, characterised in that the measured quantity of the flame property representing the state of combustion is used for flame supervision.
    7. Method according to any one of claims 1 to 6, characterised in that the light intensity is measured as the flame property representative of the state of combustion.
    8. Method according to any one of claims 1 to 7, characterised in that the light intensity is measured over one or more radiation ranges as the flame property representative of the state of combustion.
    9. Method according to claim 7 or 8, characterised in that infra-red radiation is excluded when measuring the light intensity.
    10. Method according to any one of claims 7 to 9, characterised in that measurement of light intensity occurs within an adjustable field of view of the flame range.
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