EP0697564B1 - Method for controlling and monitoring the combustion in a furnace - Google Patents
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- EP0697564B1 EP0697564B1 EP95112573A EP95112573A EP0697564B1 EP 0697564 B1 EP0697564 B1 EP 0697564B1 EP 95112573 A EP95112573 A EP 95112573A EP 95112573 A EP95112573 A EP 95112573A EP 0697564 B1 EP0697564 B1 EP 0697564B1
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Definitions
- the invention relates to a method for regulation and Monitoring the combustion of a furnace according to the generic term of claim 1.
- German patent application DE 43 40 534 A1 there is a method for controlling and monitoring an incineration plant, the operating point of the firing system then cyclically it is checked whether its setting the smallest possible excess of oxygen guaranteed in the exhaust gas.
- two sensors are used, one for Determination of the oxygen content is used, and the second for detection of the hydrogen content in the exhaust gas.
- the signal input and Signal outputs of the two sensors are connected to the signal inputs and outputs of a processing unit connected, among other things all fault messages are output.
- the output signal of the Processing unit is fed to a control device. This can with its output signal, which is fed to an actuator the air supply to the incinerator using a Control air flap.
- the invention has for its object a method for fail-safe To show monitoring and control of combustion plants, for that a minimum of probes as well as regulating and control devices is required.
- a special feature of the method according to the invention is that only one sensor is required to monitor the furnace is. Its signal is monitored using a control and monitoring unit evaluated redundantly.
- the control and monitoring unit processes in addition to the stationary signal of the sensor, the signals from the actuators for the fuel and air supply and the dynamic signal from the sensor. She also investigates the differential change in the sensor signal with the change the position of the actuator for the air supply.
- the goods to be monitored and regulated Firing system at least one adjustable air damper has, which is driven by a servomotor, and the respective Position of the air flap of the control and monitoring device is available as a measured value.
- One of the measuring electrodes is oxidation catalytic inactive and thus enables the hydrogen content to be recorded in the exhaust gas.
- the second measuring electrode is catalytically active. It can be used to determine the oxygen content in the exhaust gas. in the pollutant-free operation, without oxidizable flue gas components, the oxygen concentration of the exhaust gas can be determined from the sensor signal determine. If flammable gas components occur in the Exhaust gas, such as hydrogen or carbon monoxide, takes the sensor signal significantly higher values, from which the concentration of the oxidizable Gas components can be determined.
- Fig. 1 shows a furnace 1, with a burner 2, one Furnace 3, an actuator 4 for the fuel supply Burner, an actuator 5 for the air supply to the burner, one Exhaust duct 6, a sensor 7 and a control and monitoring unit 8.
- the sensor 7 is at the exit of the furnace 3 installed in the exhaust duct 6. Its signal inputs and outputs 7A and 7B are connected to the signal inputs and outputs 8A and 8B Control and monitoring unit 8 in connection.
- the signal outputs 8V and 8W of the control and monitoring unit 8 are included the signal inputs of the actuators 4 and 5 for the supply of Fuel and the supply of air to the burner 2 connected.
- Curve U shows the course of the stationary sensor signal, which can pass through areas A, B, C.
- area A there is incomplete combustion due to lack of air
- area B there is incomplete combustion due to excess air
- area C there is complete combustion.
- incomplete combustion can occur due to lack of air as well as excess air. If the excess of air is very high, the flame is cooled and the flame is incompletely burned due to the low temperature of the flame.
- area C of complete combustion the residual oxygen in the flue gas can be determined from the stationary sensor signal.
- a conventional lambda control can be carried out with the sensor 7. If the burner 2 moves into an area of incomplete combustion, the emission of unburned gas components such as hydrogen and carbon monoxide increases.
- the signal curve U of the sensor 7 is plotted over the respectively associated position S of the actuator 5.
- ⁇ GÜ
- Countermeasures are initiated automatically by the control and monitoring unit 8. These can consist of an increase in the air supply when the combustion system moves into the area of lack of air, or a reduction in the air supply if the incomplete combustion takes place due to excess air.
- the slope ⁇ AM or ⁇ AÜ is now even greater than a fixed and stored limit value ⁇ OM or ⁇ OÜ .
- the limit values ⁇ OM and ⁇ OÜ are determined from the signal curve U O plotted in FIG. This is plotted over the respectively associated position S of the actuator 5.
- the signal curve U O corresponds to that of a sensor 7 if it works as a pure oxygen sensor or has lost its ability to detect hydrogen or carbon.
- the control and monitoring unit 8 recognizes that the combustion system is incomplete combustion during operation transforms. If the values ⁇ O of the sensor signal U of the sensor 7 are reached or fallen below, the control and monitoring unit 8 recognizes that the sensor 7 must be replaced due to aging.
- the control and monitoring unit 8 can use the course of the dynamic signal to recognize whether the combustion system is in the state of incomplete combustion or not. Countermeasures are then automatically initiated by the control and monitoring unit 8.
- This test can be performed either when the burner is shut down in air or when the burner is pre-vented, or while it is operating during a complete combustion condition.
- the temperature change is caused, for example, by a brief change in the heating voltage, as shown in FIG. 6. If no change in the sensor voltage dU is detected, the measuring electrode (not shown here) is faulty and the sensor 7 must be replaced.
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung und Überwachung der Verbrennung einer Feuerungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a method for regulation and Monitoring the combustion of a furnace according to the generic term of claim 1.
Zur Energieeinsparung und Vermeidung von Umweltschäden ist die Überwachung bzw. Regelung von Verbrennungsprozessen in Feuerungsanlagen unbedingt notwendig. Die Messung des Sauerstoffgehalts in Abgasen allein kann keinen Hinweis auf eine vollständige Verbrennung liefern. Deshalb ist es besonders wichtig, die Anteile der im Abgas enthaltenen und nicht verbrannten Bestandteile zu erfassen und zu reduzieren. Zu diesen unverbrannten Bestandteilen gehören Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Kommt es zu einer unvollständigen Verbrennung, so treten im Abgas Wasserstoff- und Kohlenmonoxidemission immer gemeinsam auf. Das genaue Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid kann dagegen je nach Brennereinstellung Lastfaktor, Brennstoffbelastung sowie Lufttemperatur und Luftdruck schwanken. Als Leitgröße, an der sich erkennen läßt, ob eine unvollständige Verbrennung einsetzt, kann das Auftreten von Wasserstoff ebenso wie das Auftreten von Kohlenmonoxid im Abgas herangezogen werden.To save energy and avoid environmental damage Monitoring or regulation of combustion processes in combustion plants indispensable. The measurement of the oxygen content in Exhaust gases alone cannot indicate complete combustion deliver. It is therefore particularly important to determine the proportions of the Exhaust gas contained and unburned components to record and reduce. These unburned ingredients include Carbon monoxide and hydrogen. If there is an incomplete Combustion, hydrogen and carbon monoxide emissions occur in the exhaust gas always together. The exact ratio of hydrogen carbon monoxide, however, can vary depending on the burner setting Load factor, fuel load as well as air temperature and air pressure vary. As a benchmark by which it can be seen whether an incomplete Combustion begins, the occurrence of hydrogen as well as the occurrence of carbon monoxide in the exhaust gas will.
In der deutschen Patentanmeldung DE 43 40 534 A1 ist ein Verfahren zur Regelung und Überwachung einer Verbrennunganlage beschrieben, wobei der Arbeitspunkt der Feuerungsanlage zyklisch daraufhin überprüft wird, ob seine Einstellung den geringstmöglichen Sauerstoffüberschuß im Abgas gewährleistet. Für die Erfassung der Abgaskomponenten werden zwei Sensoren verwendet, wobei der eine zur Ermittlung des Sauerstoffgehaltes dient, und der zweite zur Erfassung des Wasserstoffanteils im Abgas. Die Signalein- und Signalausgänge der beiden Sensoren sind mit den Signalein- und - ausgängen einer Verarbeitungseinheit verbunden, von der unter anderem alle Störmeldungen ausgegeben werden. Das Ausgangssignal der Verarbeitungseinheit wird einer Regeleinrichtung zugeführt. Diese kann mit ihrem Ausgangssignal, das einem Stellglied zugeleitet wird, die Luftzufuhr für die Verbrennunganlage mit Hilfe einer Luftklappe steuern. Mit der Sonde, die zu Erfassung des Wasserstoffs vorgesehen ist, kann im Zustand vollständiger Verbrennung auch die Sauerstoffkonzentration im Abgas bestimmt werden. Damit ist es möglich, die beiden Sonden zur gegenseitigen Überwachung zu verwenden, wodurch die Sicherheit der Anlage erhöht wird. Nachteilig an diesem Verfahren ist allerdings, daß zwei Sonden benötigt werden, wodurch sich der schaltungstechnische Aufwand der Regelung verdoppelt.In the German patent application DE 43 40 534 A1 there is a method for controlling and monitoring an incineration plant, the operating point of the firing system then cyclically it is checked whether its setting the smallest possible excess of oxygen guaranteed in the exhaust gas. For the detection of the exhaust gas components two sensors are used, one for Determination of the oxygen content is used, and the second for detection of the hydrogen content in the exhaust gas. The signal input and Signal outputs of the two sensors are connected to the signal inputs and outputs of a processing unit connected, among other things all fault messages are output. The output signal of the Processing unit is fed to a control device. This can with its output signal, which is fed to an actuator the air supply to the incinerator using a Control air flap. With the probe used to capture the hydrogen is provided in the state of complete combustion the oxygen concentration in the exhaust gas can also be determined. In order to it is possible to use the two probes for mutual monitoring use, which increases the safety of the system. Disadvantageous however, this method requires two probes be, which increases the circuit complexity of the control doubled.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur fehlersicheren Überwachung und Regelung von Feuerungsanlagen aufzuzeigen, für das ein Minimum an Sonden sowie Regel- und Steuerungseinrichtungen erforderlich ist.The invention has for its object a method for fail-safe To show monitoring and control of combustion plants, for that a minimum of probes as well as regulating and control devices is required.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.This object is achieved by the features of the claim 1 solved.
Ein besonderes Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, daß für die Überwachung der Feuerungsanlage nur ein Sensor erforderlich ist. Sein Signal wird mit Hilfe einer Regelungs- und Überwachungeinheit redundant ausgewertet. Die Regelungs- und Überwachungseinheit verarbeitet neben dem stationären Signal des Sensors, die Signale der Stellglieder für die Brennstoff- und Luftzufuhr und das dynamische Signal des Sensors. Zudem ermittelt sie die differentielle Änderung des Sensorssignals mit der Änderung der Position des Stellgliedes für die Luftzufuhr. Hierbei wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß die zu überwachende und zu regelnde Feuerungsanlage mindestens eine verstellbare Luftklappe aufweist, die mit einem Stellmotor angetrieben wird, und die jeweilige Position der Luftklappe der Regelungs- und Überwachungseinrichtung als Meßwert zur Verfügung steht. Für die Regelung und Überwachung der Feuerungsanlage werden neben dem stationären Sensorsignal U auch noch das dynamische Sensorverhalten dU/dt sowie die differentielle Änderung des Sensorsignals mit der Änderung der Stellgliedposition dU/dS herangezogen. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, daß die Funktionsfähigkeit des Sensors kontinuierlich überprüft wird. Diese Überprüfung geschieht einmal durch Registrierung der Signaländerung des Sensors bei kurzzeitiger Änderung der Sensortemperatur und zum zweiten durch Registrierung eines kurzen Signalanstiegs beim Starten der Feuerungsanlage. Der Anstieg des Sensorsignals wird beim Starten der Feuerungsanlage durch einen kurzzeitigen Anstieg der Wasserstoff/Kohlenmonoxidemission hervorgerufen. Der verwendete Sensor ist in der DE-A-40 21 929 beschrieben. Er verfügt über zwei Meßelektroden und eine Referenzelektrode. Eine der Meßelektroden ist oxidationskatalytisch inaktiv und ermöglicht somit die Erfassung des Wasserstoffanteils im Abgas. Die zweite Meßelektrode ist katalytisch aktiv. Mit ihr kann der Sauerstoffanteil im Abgas ermittelt werden. Im schadstoffreien Betrieb, ohne oxidierbare Rauchgasbestandteile, läßt sich aus dem Sensorsignal die Sauerstoffkonzentration des Abgases bestimmen. Beim Auftreten von brennbaren Gasbestandteilen im Abgas, wie Wasserstoff oder Kohlenmonoxid, nimmt das Sensorsignal deutlich höhere Werte an, aus denen die Konzentration der oxidierbaren Gasbestandteile bestimmt werden kann.A special feature of the method according to the invention is that only one sensor is required to monitor the furnace is. Its signal is monitored using a control and monitoring unit evaluated redundantly. The control and monitoring unit processes in addition to the stationary signal of the sensor, the signals from the actuators for the fuel and air supply and the dynamic signal from the sensor. She also investigates the differential change in the sensor signal with the change the position of the actuator for the air supply. Here is from made use of the fact that the goods to be monitored and regulated Firing system at least one adjustable air damper has, which is driven by a servomotor, and the respective Position of the air flap of the control and monitoring device is available as a measured value. For regulation and Monitoring of the firing system are carried out in addition to the stationary sensor signal U also the dynamic sensor behavior dU / dt as well the differential change in the sensor signal with the change in Actuator position dU / dS used. Another advantage of The procedure is that the functionality of the sensor is continuous is checked. This check is done once by registration the signal change of the sensor with a brief change the sensor temperature and secondly by registering one short signal rise when starting the furnace. Of the The sensor signal increases when the firing system is started through a brief increase in hydrogen / carbon monoxide emissions evoked. The sensor used is in DE-A-40 21,929. It has two measuring electrodes and one Reference electrode. One of the measuring electrodes is oxidation catalytic inactive and thus enables the hydrogen content to be recorded in the exhaust gas. The second measuring electrode is catalytically active. It can be used to determine the oxygen content in the exhaust gas. in the pollutant-free operation, without oxidizable flue gas components, the oxygen concentration of the exhaust gas can be determined from the sensor signal determine. If flammable gas components occur in the Exhaust gas, such as hydrogen or carbon monoxide, takes the sensor signal significantly higher values, from which the concentration of the oxidizable Gas components can be determined.
Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind in den Ansprüchen gekennzeichnet. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Feuerungsanlage mit einer Regelungs- und Überwachungeinheit sowie einem Sensor,
- Fig. 2
- die Signalverläufe des Sensors,
- Fig. 3, 4, und 5
- die zeitlichen Verläufe des Sensorsignals,
- Fig. 6
- die Signalverläufe des Sensors bei Temperaturänderung,
- Fig. 7
- die Signalverläufe des Sensors nach dem Zünden des Brenners.
- Fig. 1
- a furnace with a control and monitoring unit and a sensor,
- Fig. 2
- the signal curves of the sensor,
- 3, 4 and 5
- the time profiles of the sensor signal,
- Fig. 6
- the signal curves of the sensor when the temperature changes,
- Fig. 7
- the waveforms of the sensor after the burner has been ignited.
Fig. 1 zeigt eine Feuerungsanlage 1, mit einem Brenner 2, einem
Feuerungsraum 3, einem Stellglied 4 für die Brennstoffzufuhr zum
Brenner, einem Stellglied 5 für die Luftzufuhr zum Brenner, einem
Abgaskanal 6, einen Sensor 7 sowie einer Regelungs- und Überwachungseinheit
8. Der Sensor 7 ist am Ausgang des Feuerungsraumes 3
in den Abgaskanal 6 eingebaut. Seine Signalein- und -ausgänge 7A
und 7B stehen mit den Signalein- und -ausgängen 8A und 8B der
Regelungs- und Überwachungseinheit 8 in Verbindung. Die Signalausgänge
8V und 8W der Regelungs- und Überwachungseinheit 8 sind mit
den Signaleingängen der Stellglieder 4 und 5 für die Zufuhr des
Brennstoffs und die Zufuhr für die Luft zum Brenner 2 verbunden.Fig. 1 shows a furnace 1, with a
In Fig. 2 sind verschiedene Zustände der Feuerungsanlage 1 dargestellt.
Die Kurve U zeigt den Verlauf des stationären Sensorsignals,
das die Bereiche A, B, C, durchlaufen kann. Im Bereich A
liegt eine unvollständige Verbrennung bei Luftmangel, im Bereich B
eine unvollständige Verbrennung bei Luftüberschuß und im Bereich C
eine vollständige Verbrennung vor. Wie Fig.2 zeigt kann eine unvollständige
Verbrennung sowohl bei Luftmangel als auch Luftüberschuß
auftreten. Bei sehr hohem Luftüberschuß wird die Flamme
gekühlt, und es kommt wegen der zu niedrigen Temperatur der Flamme
zu einer unvollständigen Verbrennung. Im Bereich C der vollständigen
Verbrennung kann aus dem stationären Sensorsignal der Restsauerstoff
im Rauchgas bestimmt werden. In diesem Bereich kann
eine herkömmliche Lambda-Regelung mit dem Sensor 7 durchgeführt
werden. Fährt der Brenner 2 in einen Bereich unvollständiger Verbrennung,
so steigt die Emission an unverbrannten Gasbestandteilen
wie Wasserstoff und Kohlenmonoxid an. Die Folge davon ist, daß
sich der Wert des stationären Sensorsignals U ändert. Eine unvollständige
Verbrennung wird von der Regelungs- und Überwachungseinheit
8 erkannt, wenn der Wert des stationären Sensorsignals U
einen festgelegten Grenzwert UGM bzw. UGÜ überschreitet. Wie dem
Verlauf des stationären Sensorsignal U zu entnehmen ist, ist der
Grenzwert UGM vor dem Übergang in den Bereich A mit Luftmangel
größer als der Grenzwert UGÜ vor dem Übergang in den Bereich B mit
Luftüberschuß. Diese Grenzwerte werden einmal in der Regelungs-
und Überwachungseinheit 8 gespeichert. Fährt die Feuerungsanlage
vom Zustand einer vollständigen Verbrennung in Richtung einer unvollständigen
Verbrennung, so erkennt die Regelungs- und Überwachungseinheit
8 beim Erreichen eines dieser Grenzwerte UGM bzw.
UGÜ, ob sich die Feuerungsanlage 1 auf den Zustand einer unvollständigen
Verbrennung zubewegt, der durch Luftmangel oder Luftüberschuß
verursacht wird.
In Fig.2 ist der Signalverlauf U des Sensors 7 über der jeweils
zugehörigen Position S des Stellgliedes 5 aufgetragen. Wie an Hand
von Fig.2 zu sehen ist, wird bei der Zunahme von Wasserstoff und
Kohlenmonoxid im Abgas auch die Steigung α = dU/dS der Kurve U
größer. Eine unvollständige Verbrennung wird von der Regelungs-
und Überwachungseinheit 8 zusätzlich erkannt, wenn die Steigung
α = dU/dS betragsmäßig einen Grenzwert α GM = |dUM/dSM|bzw. αGÜ
= |dUÜ/dSÜ| überschreitet. Diese Grenzwerte werden in der Regelungs-
und Überwachungseinheit 8 ebenfalls einmal gespeichert.
Somit kann der Übergang zu einer unvollständigen Verbrennung bei
Luftmangel als auch bei Luftüberschuß durch die Regel- und Überwachungseinheit
8 auch auf diese Weise erkannt werden. Gegenmaßnahmen
werden von der Regel- und Überwachungseinheit 8 automatisch
eingeleitet. Diese können in der Erhöhung der Luftzufuhr bestehen,
wenn die Feuerungsanlage in den Bereich des Luftmangels fährt,
oder in einer Verminderung der Luftzufuhr, wenn die unvollständige
Verbrennung durch Luftüberschuß erfolgt. Bei einem schon gealterten
Sensor weist das Sensorsignal UA beim Einsetzen einer unvollständigen
Verbrennung eine geringere Steigung αA =dUA/dS auf, als
bei einem neuen Sensor. Die Steigung αAM bzw. αAÜ ist jedoch auch
jetzt noch größer als ein festgesetzter und gespeicherter Grenzwert
αOM bzw. αOÜ. Die Grenzwerte αOM und αOÜ werden aus dem in
Fig.2 aufgetragenen Signalverlauf UO ermittelt. Dieser ist über
der jeweils zugehörigen Position S des Stellgliedes 5 aufgetragen.
Der Signalverlauf UO entspricht dem eines Sensor 7, wenn dieser
als reiner Sauerstoffsensor arbeitet oder seine Funktionsfähigkeit
verloren hat, Wasserstoff bzw. Kohlenstoff zu erkennen. Jeder
Stellgliedposition S ist ein Wert αO zugeordnet. Diese Werte αO
entsprechen der Steigung αO= dUO/dS des Sensorsignals UO bei der
jeweiligen Stellgliedposition S. Beim Erreichen der Grenzwerte αOM
bzw. αOÜ erkennt die Regelungs- und Überwachungseinheit 8, daß die
Feuerungsanlage in einen Betrieb unvollständigen Verbrennung übergeht.
Werden die Werte αO von dem Sensorsignal U des Sensors 7 erreicht
oder unterschritten, so erkennt die Regelungs- und Überwachungseinheit
8, daß der Sensor 7 wegen Überalterung ausgetauscht
werden muß. 2 shows various states of the furnace 1. Curve U shows the course of the stationary sensor signal, which can pass through areas A, B, C. In area A there is incomplete combustion due to lack of air, in area B there is incomplete combustion due to excess air and in area C there is complete combustion. As shown in Fig. 2, incomplete combustion can occur due to lack of air as well as excess air. If the excess of air is very high, the flame is cooled and the flame is incompletely burned due to the low temperature of the flame. In area C of complete combustion, the residual oxygen in the flue gas can be determined from the stationary sensor signal. In this area, a conventional lambda control can be carried out with the sensor 7. If the
In FIG. 2, the signal curve U of the sensor 7 is plotted over the respectively associated position S of the
Eine weitere Sicherheitskontrolle für die Überwachung der Feuerungsanlage läßt sich aus dem dynamischen Verlauf des Sensorsignals dU/dt ableiten. Dieses wird anhand der Fig. 3, 4 und 5 erläutert. Im Bereich C, wenn eine vollständige Verbrennung vorliegt, ändert sich der Sauerstoffgehalt im Abgas nur langsam. Entsprechend ändert sich auch die Sensorspannung mit der Zeit nur langsam, d. h. dU/dt ist klein. Fährt die Feuerungsanlage 1 in den Zustand unvollständiger Verbrennung gleichgültig ob Luftmangel oder Luftüberschuß vorliegt, so wird Wasserstoff bzw. Kohlenmonoxid emittiert. Diese Emissionen geschehen nicht gleichmäßig, sondern je nach Flammenbild mehr oder weniger pulsierend. Der Sensor 7 folgt diesen schnellen Änderungen der Wasserstoff- und Kohlenmonoxidemmission. Das Sensorsignal wird unruhig. Der dynamische Signalverlauf dU/dt übersteigt, wie Fig. 5 zeigt, einen Grenzwert GD. Unabhängig vom stationären Sensorsignal kann von der Regel- und Überwachungseinheit 8 also am Verlauf des dynamischen Signals erkannt werden, ob sich die Feuerungsanlage im Zustand einer unvollständigen Verbrennung befindet oder nicht. Es werden dann von der Regel- und Überwachungseinheit 8 automatisch Gegenmaßnahmen eingeleitet.Another security check for monitoring the furnace can be derived from the dynamic course of the sensor signal dU / dt. This will be explained with reference to FIGS. 3, 4 and 5. In area C, when there is complete combustion, the oxygen content in the exhaust gas changes only slowly. Accordingly, the sensor voltage changes only slowly over time, ie dU / dt is small. If the combustion system 1 is in the state of incomplete combustion irrespective of whether there is a lack of air or excess air, hydrogen or carbon monoxide is emitted. These emissions do not occur uniformly, but more or less pulsating depending on the flame pattern. Sensor 7 follows these rapid changes in hydrogen and carbon monoxide emissions. The sensor signal becomes restless. As shown in FIG. 5, the dynamic signal curve dU / dt exceeds a limit value G D. Regardless of the stationary sensor signal, the control and monitoring unit 8 can use the course of the dynamic signal to recognize whether the combustion system is in the state of incomplete combustion or not. Countermeasures are then automatically initiated by the control and monitoring unit 8.
Alle obenbeschriebenen Werte αO und Grenzwerte UGM, UGÜ, αGM, αGÜ,
αOM, αOÜ, αAM, αAÜ, GD, welche für die Überwachung der Feuerungsanlage
1 erforderlich sind, werden vorzugsweise bei der Inbetriebnahme
der Feuerungsanlage in der Regel- und Überwachungseinheit 8
gespeichert. Die Feuerungsanlage wird zu diesem Zweck in die Zustände
gefahren, die während ihres späteren Betriebes auftreten
können.
Die Funktionstüchtigkeit des Sensors 7 selbst kann zudem dadurch
überwacht werden, daß die Registrierung der Sensorsignaländerung
bei kurzzeitiger Änderung der Sensortemperatur erfolgt. Durch eine
kurzzeitige Änderung der Sensortemperatur wird bei einem funktionsfähigen
Sensor 7 eine kurzzeitige Änderung des Sensorsignals
hervorrufen. Dieser Test kann entweder bei Brennerstillstand an
Luft oder beim Vorlüften des Brenners oder im Betrieb während eines
Zustandes vollständiger Verbrennung durchgeführt werden. Die
Temperaturänderung wird beispielsweise durch eine kurzzeitige Änderung
der Heizspannung hervorgerufen, wie in Fig. 6 dargestellt.
Wird keine Änderung der Sensorspannung dU detektiert, so ist die
Meßelektrode (hier nicht dargestellt) fehlerhaft und der Sensor 7
muß ausgetauscht werden.All the above-described values α O and limit values U GM , U GÜ , α GM , α GÜ , α OM , α OÜ , α AM , α AÜ , G D , which are required for monitoring the furnace 1, are preferably used when commissioning the Firing system stored in the control and monitoring unit 8. For this purpose, the combustion system is brought into the states that can occur during its later operation.
The functionality of the sensor 7 itself can also be monitored by registering the sensor signal change when the sensor temperature changes briefly. A brief change in the sensor temperature will cause a brief change in the sensor signal in a functional sensor 7. This test can be performed either when the burner is shut down in air or when the burner is pre-vented, or while it is operating during a complete combustion condition. The temperature change is caused, for example, by a brief change in the heating voltage, as shown in FIG. 6. If no change in the sensor voltage dU is detected, the measuring electrode (not shown here) is faulty and the sensor 7 must be replaced.
Die Prüfung, ob die Meßelektrode (hier nicht dargestellt) des Sensors 7 noch in der Lage ist, Wasserstoff bzw. Kohlenmonoxid zu detektieren, kann während des Startvorgangs des Brenners vorgenommen werden. Diese Prüfung wird anhand von Fig. 7 erläutert. Beim Zünden des Brenners entsteht zwangsläufig eine kurzzeitige Wasserstoff-/Kohlenmonoxidemission, die der Sensor 7 detektiert, wenn seine sensitive Funktion in Ordnung ist. Erkennt der Sensor 7 kurz nach dem Zündvorgang den Anstieg von Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid nicht, so ist er defekt und muß ausgetauscht werden. Dieses wird von der Regel- und Überwachungseinheit 8 ebenfalls angezeigt.Checking whether the measuring electrode (not shown here) of the sensor 7 is still able to detect hydrogen or carbon monoxide, can be made while the burner is starting up will. This test is explained with reference to FIG. 7. When igniting the burner inevitably produces a short-term hydrogen / carbon monoxide emission, which the sensor 7 detects when its sensitive function is OK. Sensor 7 detects briefly after the ignition process the increase in hydrogen and / or carbon monoxide not, it is defective and must be replaced. This is also displayed by the control and monitoring unit 8.
Claims (3)
- Method for controlling and monitoring the combustion of a furnace (1) having a burner (2) for solid and liquid fuels, downstream of which furnace (1) a sensor (7) is connected, the actuators (4 and 5) for the supply of fuel and air for the burner (2) being controlled by a control and monitoring unit (8) to whose signal inputs the sensor (7) is connected, characterized in that in order to carry out the method a sensor (7) is used with which both the hydrogen content and the oxygen content in the exhaust gas of the furnace (1) can be determined, in that, before the furnace is commissioned, the limiting values UGM and UGÜ of the steady-state sensor voltage signal U is sensed in the case of upward transgression into the regions of incomplete combustion with excess air or a deficiency of air and stored, in that the limiting values αGM = |dUM/dSM| and αGÜ = |dUÜ/dSÜ| at which a change-over to incomplete combustion in the case of excess air or a deficiency of air takes place are determined from the profile of the voltage signal U of the sensor (7) by means of the respectively associated positions S of the actuator element (5) for the feeding in of air, and are stored, in that, in order to detect the malfunctioning of the sensor (7), the values of the increases αO = dUO/dS are determined from the profile of the voltage signal U of the sensor (7) by means of the respectively associated positions S of the actuator element (5) for the feeding in of air when the sensor (7) has exclusive sensitivity to oxygen, and are stored, in that these values αO and the limit values αOM and αOÜ which are determined and at which complete combustion changes over into the state of incomplete combustion are stored, in that the profile of the voltage signal U of the sensor (7) is continuously monitored by the control and monitoring unit (8), and using the values αO and limiting values UGM and UGÜ, αGM and αGÜ, αOM and αOÜ, respectively, which are stored in the control and monitoring unit 8, the change-overs to incomplete combustion in the case of a deficiency of air and excess air are detected and, when one of these limiting values UGM and UGÜ, αGM and αGÜ, αOM and αOÜ, respectively, is reached, counteracting measures in the form of an increase or a reduction in the supply of air are automatically initiated, in that the control and monitoring unit (8) additionally monitors the signal profile dU/dt of the sensor (7) and, when a limiting value (GD) which relates to this and is also stored in the control and monitoring unit (8) is exceeded the furnace (1) is adjusted to complete combustion, and in that, in addition to checking the sensor (7), the heating voltage is changed and the brief emission of hydrogen/carbon monoxide when the burner is switched on is utilized.
- Method according to Claim 1, characterized in that, in order to check the sensor (7) with the aid of the control and monitoring device (8) the heating voltage of the sensor (7) is changed and, when the sensor signal U is unchanged a malfunction of the sensor (7) is displayed by the control and monitoring unit (8).
- Method according to one of Claims 1 or 2, characterized in that, in order to check the sensor (7), the brief emission of hydrogen/carbon monoxide when the burner is switched on is utilized, and when the sensor signal U is unchanged a malfunction of the sensor (7) is displayed by the control and monitoring unit (8).
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