EP3290802B1 - Method for controlling an inspection time in a heating system and a control unit and a heating system - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for determining an inspection time in a heating system.
- the invention also relates to a control unit designed to carry out the method according to the present invention and a heating system with the control unit according to the present invention.
- a method according to the preamble of claim 1 is out DE102013014379 known.
- the invention provides a method according to claim 1 for determining an inspection time in a heating system.
- heating system means at least one device for generating thermal energy, in particular a heater or heating burner, in particular for use in heating a building and/or for generating hot water, preferably by burning a gaseous or liquid fuel.
- a heating system can also consist of several such devices for generating thermal energy as well as other devices that support the heating operation, such as hot water and fuel storage tanks.
- Operation of the heating system can be checked using a sensor system that can record a combustion parameter.
- the heating system can be regulated, if necessary, depending on the combustion parameter recorded.
- a "combustion parameter" is to be understood in particular as a scalar parameter which is correlated in particular with a combustion, in particular of the mixture, in particular of the combustion air and the fuel.
- An example of a combustion parameter is an ionization current, which is measured on a flame of the heating system.
- the presence and/or quality of combustion and/or the presence and/or the Quality of combustion can be determined.
- the combustion parameter advantageously corresponds to at least one or exactly one measured value that depicts and/or characterizes the combustion, or the combustion parameter can be unambiguously assigned to such a measured value. Examples of a measured value that depicts and/or characterizes the combustion are a combustion signal, in particular a light intensity, pollutant emissions, a temperature and/or advantageously an ionization signal.
- Measurement of the combustion parameter is to be understood as meaning direct acquisition of a measured value by a sensor system provided for this purpose or reception of a measured value acquired by an external device.
- a measured combustion parameter is advantageously stored in a memory.
- the combustion parameter can be measured at specific points in time and/or at time intervals and/or largely continuously.
- a "calibration value” is intended to be a characteristic value derived from a detected combustion parameter, which is suitable for regulating and/or calibrating the heating system.
- the calibration value can be the value of the combustion parameter for specific operating parameters and/or operating conditions.
- the calibration value can also be a value derived from a stored, time profile of the combustion parameter, for example a local maximum of the combustion parameter.
- "Regulation or calibration of the heating system” means the one-time or repeated, in particular periodic, adjustment of operating parameters of the heating system so that the heating system can largely meet the specified and/or required performance to the full extent, especially under changing internal and external conditions, especially in wear processes and changing boundary and environmental conditions.
- Operating parameters are to be understood as meaning parameters which are used by a controller of the heating system to control and monitor processes running in the heating system.
- operating parameters are the fan speed or the fan speed characteristic, a flame ionization characteristic or an opening width of a fuel control valve.
- Controlling the heating system is to be understood as meaning a setting of operating parameters which is largely possible during normal, intended operation and largely does not interfere with normal, intended operation.
- regulation of the heating system can be understood to mean a regulation process running in the controller, which adjusts the opening width of the fuel valve as a function of the detected combustion parameter.
- Calibrating the heating system is to be understood in particular as meaning an at least partially new setting, preferably a largely completely new setting, of a sensor system in the heating system, in particular a sensor system for measuring a fuel/air ratio.
- the heater can be operated in a special calibration mode, which at least partially restricts or interrupts the normal, intended operation. For example, a performance spectrum of the heater can be run through to test the sensors.
- the method allows the state of a sensor system determining the combustion parameter to be estimated with the aid of the calibration value.
- an inspection time can be determined, which at least partially depends on the state of the sensor system determining the combustion parameter. This has the advantage that the inspection time is determined as needed. The procedure avoids unnecessary inspections, especially inspections that are too early.
- the inspection time is determined depending on whether the calibration value falls below a quality threshold, this is a particularly robust and reliable criterion for a necessary inspection.
- a calibration value that falls over time can indicate a deterioration in the sensor system that determines the combustion parameter.
- the method is further improved if the determination of the inspection time depends on at least one calibration value that is provided.
- a "calibration value provided” is to be understood as meaning a calibration value which is made available to the method according to the main claim.
- the calibration value provided can, for example, be stored in a memory of the heating device and/or be sent from an external device, in particular from a server or a cloud and/or from a measuring device.
- the calibration value provided can be a measured value determined directly or indirectly and/or a calculated value and/or a value taken from a table or a characteristic curve.
- the use of at least one provided calibration value has the advantage that, in addition to the calibration value, a further value is taken into account for determining the inspection time.
- the calibration value provided allows other influencing parameters on the state of the heating system to be included. In this way, the required inspection time can be determined more precisely.
- the method according to the present invention is intended to be carried out repeatedly in succession. Will at least one If the calibration value provided is determined in a previous iteration of the method, in particular by measuring the combustion parameter, this allows calibration values determined in the past to be taken into account. In particular, it is possible to take into account a trend over time or a development of the calibration value over time when determining the inspection time. The development of the calibration value over time can be statistically evaluated in particular. This makes it possible, for example, to avoid an early inspection time caused by an outlier in the determination of the calibration value, for example a measurement error or unusual external conditions.
- the calibration value and/or, if available, the calibration value provided is determined during a test output, characterized by a constant burner output parameter, in particular a constant fan speed, this has the advantage that the calibration value is determined largely under sufficiently similar conditions in each iteration of the method . This makes it easier to determine the inspection time.
- An additional advantage is that calibration values determined in different iterations of the method can be compared particularly easily.
- “Burner power parameter” is to be understood in particular as a parameter which is correlated with the power, in particular a heating power, of the heating system.
- the output, in particular heating output, of the heating system can advantageously be determined, in particular by the control and/or regulating unit of the heating system, at least on the basis of the burner output parameter.
- the burner output parameter corresponds to at least one or exactly one measured value representing the output or can be unambiguously assigned to such a measured value.
- a measured value can, for example, temperature, an air flow rate, a fan control signal or a fan speed.
- the method is further improved if the determination of the inspection time depends on a burner performance parameter, in particular a blower speed, and/or if present, the quality threshold depends on the burner performance parameter, in particular the blower speed.
- a burner performance parameter in particular a blower speed
- the quality threshold depends on the burner performance parameter, in particular the blower speed.
- the calibration value is a maximum combustion parameter, this has the advantage that the calibration value can be determined particularly easily and reliably.
- the combustion characteristic is an ionization current, which is determined by an ionization current measurement on a flame of the heating system, this has the advantage that the ionization current has a particularly favorable relationship to the fuel-air ratio that can be evaluated.
- a sensor system provided for measuring the ionization current for example an ionization probe, ages due to the formation of an ionization layer. The growing ionization layer results in an increasing resistance over time. Due to the ionization layer, the measured ionization current decreases over time under otherwise identical conditions. the The ionization layer at least partially restricts regulation or calibration of the heating system over time.
- a calibration value that falls sufficiently sharply over time, which was determined by measuring the ionization current, is a particularly good and reliable indicator of a required inspection.
- control unit for a heating system which control unit is set up to carry out the method according to the present invention, has the advantage that the availability and reliability of the heating system is increased by avoiding unnecessary inspections.
- a heating system with a control unit according to the present invention with at least one metering device for a fuel and/or for combustion air and/or for a mixture of a fuel and combustion air, and with an ionization probe on a flame and with a fan with a variable fan speed has the Advantage that a safe and cost-effective operation of the heating system is made possible.
- the heating system can be designed for a lower number of calibration processes, which enables cost-effective production.
- a heater 10 is shown schematically, which is arranged on a memory 12 in the embodiment.
- the heater 10 has a housing 14 which accommodates different components depending on the degree of equipment.
- the essential components are a heat cell 16, a control unit 18, one or more pumps 20 and piping 22, cables or bus lines 24 and holding means 26 in the heater 10.
- the number and complexity of the individual components also depends on the equipment level of the heater 10.
- the heat cell 16 has a burner 28, a heat exchanger 30, a blower 32, a metering device 34 and an air supply system 36, an exhaust system 38 and, when the heat cell 16 is in operation, a flame 40.
- An ionization probe 42 projects into the flame 40 .
- the dosing device 34 is designed as a fuel valve 44 .
- a fan speed 54 of the fan 32 is variably adjustable.
- the heater 10 and the memory 12 together form a heating system 46.
- the control unit 18 has a data memory 48, a computing unit 50 and a communication interface 52. The components of the heating system 46 can be controlled via the communication interface 52 .
- the communication interface 52 allows data to be exchanged with external devices. External devices are, for example, control devices, thermostats and/or devices with computer functionality, for example smartphones.
- FIG 1 shows a heating system 46 with a control unit 18.
- the control unit 18 is located outside the housing 14 of the heater 10.
- the external control unit 18 is designed as a room controller for the heating system 46 in special variants.
- the control unit 18 is mobile.
- the external control unit 18 has a communication link to the heater 10 and/or other components of the heating system 46 .
- the communication connection can be wired and/or wireless, preferably a radio connection, particularly preferably via WLAN, Z-Wave, Bluetooth and/or ZigBee.
- the control unit 18 can consist of several components, in particular components that are not physically connected.
- At least one or more components of the control unit 18 can be present partially or entirely in the form of software that runs on internal or external devices, in particular on mobile computing units, such as smartphones and tablets, or servers, in particular a cloud.
- the communication connections are then corresponding software interfaces.
- FIG 2 shows a method 56 for determining an inspection time 58 in a heating system 46.
- a calibration value 62 is determined in a step 60.
- the calibration value 62 is determined from a measured maximum 64 combustion parameter.
- the combustion parameter 64 is an ionization current 66.
- the ionization current 66 is recorded largely continuously by the ionization probe 42 and stored in the control unit 18.
- figure 3 illustrates the determination of the calibration value 62.
- figure 3 shows the relationship between the ionization current 66 and a fuel-air ratio at a constant fan speed 54.
- the fuel-air ratio is also called the lambda value and describes the ratio of an air quantity to a fuel quantity in a burner 28 supplied fuel-air mixture.
- the fan speed 54 is a parameter determined by the control unit 18, which determines a fan control signal. The fan control signal is sent from the control unit 18 to the fan 32 and determines a speed of the area 32.
- the fan speed 54 is a burner performance parameter 70.
- a burner performance parameter 70 is a measure of a performance of the heating system 46.
- On a first ordinate axis 72 is the ionization current 66 applied.
- the fuel/air ratio is shown on a first abscissa axis 74 .
- the profile of the ionization current 66 has a combustion parameter maximum 76 at a fuel/air ratio of 1.
- a "combustion parameter maximum” 76 should be understood to mean a maximum possible value of the combustion parameter 64 in at least certain operating states of the heating system with a constant burner output parameter 70 .
- Advantageous the maximum combustion parameter 76 can be clearly assigned to a well-defined value of the fuel/air ratio.
- a combustion parameter maximum 76 is a maximum possible value of the combustion parameter 64 with a constant burner output parameter 70.
- the heating system 46 is preferably operated with excess air, ie with a fuel/air ratio greater than 1, preferably with a fuel/air ratio between 1.2 and 1.4, particularly preferably with a fuel/air ratio of 1.3.
- the combustion characteristic maximum 76 is determined by performing a fluid supply change.
- the fluid supply change is a short-term, pulsed change in an opening width of fuel valve 44.
- heating system 46 is operated with a largely constant or slowly changing opening width of fuel valve 44.
- the opening width is increased from a control opening width as quickly as possible to a pulse opening width and, after a pulse duration, is reduced to the control opening width as quickly as possible.
- the pulse duration is short compared to other variations of the opening width that are common in regular operation. Due to the change in fluid supply, the fuel-air mixture is enriched for a short time, ie the proportion of fuel is increased. The fuel/air ratio is briefly lowered.
- a magnitude of the fluid supply change or the pulse opening width is selected in such a way that the fuel/air ratio is reduced to a value of less than 1 for a short time will.
- the pulse opening times required for this are stored in a characteristic diagram in the control unit 18, which depends on the burner performance parameter 70 and the desired fuel/air ratio in control operation.
- the ionization current 66 rises briefly to the maximum 76 combustion parameter.
- the combustion parameter maximum 76 is determined in the exemplary embodiment by the maximum ionization current 66 being determined in a first time beginning with the fluid supply change and a test time interval ending at a second time.
- the control unit 18 evaluates a stored course of the ionization current 66 over time. A longer test time interval is determined by the control unit 18 . The length of the test time interval depends on the burner output parameter 70. In this way, a running time of the fuel-air mixture from the fuel valve 44 to the burner 28 or to the ionization probe 42 is taken into account.
- the maximum 76 of combustion parameters is the calibration value 62.
- the heating system 46 is regulated as a function of the calibration value 62, if necessary.
- a target combustion parameter is determined as a function of calibration value 62 .
- the target combustion parameter is equal to the calibration value 62 multiplied by 0.7.
- the target combustion parameter is an operating parameter which is used as a target value for a combustion parameter 64 when controlling the heating system in order to achieve the intended or desired fuel/air ratio.
- the heating system 46 is operated in such a way that the ionization current 66 largely assumes the value of the setpoint combustion parameter in normal operation.
- the opening width or the control opening width of the fuel valve 44 is set by a control process carried out by the control unit 18 in such a way that the ionization current 66 largely assumes the value of the setpoint combustion parameter.
- the target combustion characteristic is stored in a target combustion characteristic curve in the control unit 18 .
- the setpoint combustion parameter characteristic curve allocates the setpoint combustion parameter required for this to the burner output parameter 70 and the desired fuel/air ratio. If necessary, the target combustion characteristic is at least partially updated using the calibration value 62 or the target combustion characteristic determined from the calibration value 62 .
- the inspection time 58 is determined.
- the control unit 18 checks whether the calibration value 62 falls below a quality threshold 80 .
- the quality threshold 80 is a lower limit for the calibration value 62 stored in the control unit 18. If the calibration value 62 falls below the quality threshold 80, the inspection time 58 is determined by adding an inspection time interval to a currently available date. In the exemplary embodiment, the inspection interval is two weeks. An inspection notice is displayed in a display of the heating system 46 in which an operator of the heating system 46 is advised to initiate an inspection by the inspection time 58 .
- the inspection time interval has any other value. It is conceivable that the inspection time interval depends on operating parameters, in particular on a distance between the calibration value 62 and the quality threshold 80. It is also conceivable that the inspection time 58 largely corresponds to a time at which the calibration value 62 exceeds the quality threshold 80. For example, an inspection notice can be displayed and/or transmitted, in which the operator of the heating system 46 is advised to initiate an inspection as soon as possible.
- figure 4 shows a time development of the calibration value 62.
- the calibration value 62 is plotted on a second ordinate axis 81.
- FIG. An operating time of the heating system is shown on a second abscissa axis 82 .
- results for the calibration value 62 from many iterations of the method 56 are shown.
- a time scale of one in figure 4 The course of the calibration value 62 shown is about 3000 operating hours.
- the course of the calibration value 62 shows noise. The trend is that the calibration value 62 slowly decreases on average.
- a first calibration value 84 is 79 ⁇ A.
- a second calibration value 86 is 72 ⁇ A.
- one reason for the decrease in the calibration value is 62 (see figure 4 ) an oxidation layer slowly forming on the ionization probe 42.
- the oxidation layer has an insulating effect.
- figure 5 shows a dependency of the calibration value 62 on an ohmic resistance of the oxidation layer.
- the calibration value 62 is shown on a third ordinate axis 88 .
- a third abscissa axis 90 shows the ohmic resistance.
- different determinations of the calibration value 62 are shown for different ohmic resistances.
- a first determination 92 has a calibration value 62 of 75 ⁇ A with an ohmic resistance of 0 k ⁇ .
- the ionization probe 42 has no oxidation layer in the first determination 92 .
- a second determination 94 has a calibration value 62 of 62 ⁇ A with an oxidation layer with an ohmic resistance of 450 k ⁇ .
- a strength or a signal strength of the detected combustion parameter 64 is reduced as a result of aging processes.
- the ionization current 66 decreases as a result of a growing oxidation layer.
- a measure of the signal strength of the combustion parameter 64, which is restricted over time, is the calibration value 62, which decreases over time.
- a restricted combustion parameter 64 restricts the functionality of the heating system 46 at least in part. For example, the ionization current 66 stands out weaker from signal noise.
- a calibration value 62 that is too low makes determination of the target combustion parameter less precise. In this way, the desired fuel-air ratio cannot be set with a desired precision.
- the quality threshold 80 can be operated as intended by the calibration value 62 at least within the inspection time interval or at least up to the inspection time 58 or can fully meet the intended requirements, in particular with regard to operational safety and emissions.
- the quality threshold 80 is a value determined in laboratory tests.
- the inspection time interval depends on a deviation of the calibration value 62 from the quality threshold 80.
- the deviation can be a relative or absolute difference of the calibration value 62 from the quality threshold 80.
- the deviation can be the value of the quality threshold 80 minus the calibration value 62.
- the calibration value 62 is assigned the inspection time 58 with an inspection function.
- the inspection function assigns an inspection time 58 or an inspection time interval to the calibration value 62 .
- the inspection function can also depend on other operating parameters, for example an operating time or a burner output parameter 70.
- the inspection function can be a table or a characteristic map which assigns an inspection time 58 or an inspection time interval to the calibration value 62 at least at intervals.
- the inspection function can also be an analytical, in particular a rational function.
- the inspection function or the function parameters that define it can be determined in particular in laboratory tests. It is conceivable that the inspection function is based on a self-learning or intelligent algorithm, for example on an artificial neural network.
- a provided calibration value 96 is taken into account in step 78 (see FIG figure 6 ).
- the calibration value 96 provided can be a value provided in particular in the memory 12 of the control unit 18 .
- the calibration value 96 that is provided can also be a value that can be determined by measuring the combustion parameter 64 .
- the calibration value 96 provided can be determined using a different method than the calibration value 62 . In this way, the calibration value 96 provided can verify the calibration value 62 .
- the calibration value 96 provided is determined from an alternative combustion parameter.
- the calibration value 62 is determined from an operating parameter of the heating system, for example a burner output parameter 70.
- a resulting calibration value is determined from the calibration value 62 and the at least one provided calibration value 96.
- the resulting calibration value can be an average of the calibration value 62 and the at least one calibration value 96 provided, in special variants with a weighting.
- the resulting calibration value is used instead of the calibration value 62 as in the variants of the method 56 described above for determining the inspection time 58 .
- it can be checked whether the resulting calibration value falls below the quality threshold 80.
- the inspection time 58 or the inspection time interval is determined using an inspection function. The inspection function assigns an inspection time 58 or an inspection time interval to the resulting calibration value.
- the inspection time 58 or the inspection time interval is determined using an extended inspection function.
- the extended inspection function assigns an inspection time 58 or an inspection time interval to the calibration value 62 and the at least one provided calibration value 96 .
- the inspection function can also depend on other operating parameters, for example an operating time or a Burner output parameters 70.
- the inspection function can be a table or a characteristic map which assigns an inspection time 58 or an inspection time interval to the calibration value 62 and the at least one calibration value 96 provided, at least at intervals.
- the inspection function can also be an analytical, in particular a rational function.
- the inspection function or the function parameters that define it can be determined in particular in laboratory tests. It is conceivable that the inspection function is based on a self-learning or intelligent algorithm, for example on an artificial neural network.
- FIG 6 12 shows a current iteration 98 of method 56 and a previous iteration 100 of an alternative embodiment.
- the calibration value 62 from the previous iteration 100 is stored in memory 12 .
- the calibration value 62 stored in memory from the previous iteration 100 is used as the calibration value 96 provided.
- further provided calibration values 96 are used, which are determined in previous iterations 100 further back. In this way, the development of the calibration value 62 over time can be taken into account.
- a resulting calibration value can be determined from the calibration value 62 and the other calibration values 96 provided, in particular in which the calibration values 96 provided are weighted the weaker the further back the point in time at which they were determined.
- the calibration values 96 provided can be evaluated statistically. For example, statistical departures can be taken into account in this way.
- the calibration value 62 is determined at a constant fan speed 54 using the value of a test power 102 (see figure 2 ).
- the test power 102 is a constant value stored in the control unit 18 .
- the heating system 46 regularly performs calibrations, during which a calibration value 62 is determined.
- the method 56 is carried out if the fan speed 54 currently present largely corresponds to the test performance 102 .
- the test power 102 is selected in such a way that the fan speed 54 often assumes the value of the test power 102 in the control mode of the heating system 46 .
- the test power 102 is determined in a test phase after the heating system 46 has been installed.
- the heating system 46 In the test phase, a typical operation of the heating system 46 is examined, in particular how long the heating system 46 is operated at which fan speed 54 . A value of the fan speed 54 is selected as the test power 102, with which the heating system 46 was operated long enough in the test phase.
- the calibration value 62 is determined for a burner output parameter 70 which has the value of the test output 102 .
- the heating system 46 is repeatedly, preferably regularly, operated in a calibration mode in which the heating system 46 is operated at the test output 102 and the calibration value 62 is determined.
- calibration value 62 is determined for at least two different combustion parameters 64 .
- the calibration value 62 can be determined for almost all combustion parameters 64 .
- the currently present combustion parameter 64 or a combustion parameter 64 present when the calibration value 62 is determined is recorded and taken into account in step 78 when determining the inspection time 58 .
- the Quality threshold 80 depend on the fan speed 54. It is conceivable that the inspection function and/or the extended inspection function depend on the burner performance parameter 70 .
- the heating system 46 is regulated as a function of the calibration value 62 .
- the heating system 46 is calibrated as a function of the calibration value 62, if necessary. If the calibration value 62 deviates too much from the quality threshold 80, the heating system 46 is calibrated.
- the controlled operation of the heating system 46 is interrupted and the heating system 46 runs through a largely complete power range.
- the heating system 46 is operated with different values of the burner output parameter 70, which are arranged largely uniformly between a minimum burner output parameter and a maximum burner output parameter.
- Calibration value 62 is determined for each of these values of burner output parameter 70 and stored in control unit 18 . With the help of the calibration value 62 determined in this way for different burner output parameters 70, the setpoint combustion characteristic curve stored in the control unit 18 is largely completely updated.
- the calibration value 62 is a combustion parameter maximum 76.
- the combustion parameter 64 is an ionization current 66. It is known for the ionization current 66 that it has a combustion parameter maximum 76 at a fuel/air ratio with the value 1.
- the maximum combustion parameter 76 is therefore a suitable calibration value 62.
- the calibration value 62 is a combustion parameter 64 averaged over time.
- the combustion parameter 64 is an ionization current 66.
- the ionization current 66 is determined by an ionization current measurement on a flame 40 of the heating system 46.
- the ionization current 66 is determined by the ionization probe 42 and transmitted to the control unit 18 .
- the combustion parameter 64 is a light intensity, a lambda value, pollutant emissions and/or a temperature.
- the light intensity at the flame 40 is determined by a photodiode.
- the lambda value is measured with a lambda probe in an exhaust gas.
- the exhaust system 38 has the lambda probe.
- the pollutant emission is determined by a sensor device which is located on the flame 40 and/or in the exhaust system 38 .
- the temperature is determined by a contact thermometer and/or a non-contact thermometer, in particular a pyrometer. The thermometer can be located in the exhaust system 38 and/or the flame 40 can be measured.
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Festlegen eines Inspektionszeitpunktes in einem Heizsystem. Die Erfindung betrifft auch eine Steuereinheit, die zum Ausführen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist sowie ein Heizsystem mit der Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.The invention relates to a method for determining an inspection time in a heating system. The invention also relates to a control unit designed to carry out the method according to the present invention and a heating system with the control unit according to the present invention.
Um eine optimale Verbrennung zu gewährleisten, ist es bei dem Betrieb von Gasbrennern notwendig, das richtige Brennstoff-Luft-Verhältnis sicherzustellen. Dazu muss die korrekte Funktionsweise der für die Bestimmung des Brennstoff-Luft-Verhältnisses eingesetzten Sensorik gewährleistet sein. Dazu sind Inspektionen zur Überprüfung der Funktionsweise des Gasbrenners vorgesehen. Falls notwendig, können im Rahmen einer Inspektion Verschleißteile erneuert werden. Die Inspektion muss rechtzeitig durchgeführt werden, bevor die Funktionsfähigkeit des Gasbrenners zu stark eingeschränkt ist. Im Stand der Technik wird die Inspektion nach dem Ablauf einer vorgegebenen Zeit bzw. Betriebszeit durchgeführt. Das hat den Nachteil, dass auch Inspektionen bei Gasbrennern durchgeführt werden, die keine Inspektion benötigen.In order to ensure optimal combustion, it is necessary to ensure the correct fuel-air ratio when operating gas burners. For this purpose, the correct functioning of the sensors used to determine the fuel-air ratio must be guaranteed. For this purpose, inspections to check the functioning of the gas burner are provided. If necessary, wearing parts can be replaced as part of an inspection. The inspection must be carried out in good time before the functionality of the gas burner is severely restricted. In the prior art, the inspection is carried out after a predetermined time or operating time has elapsed. This has the disadvantage that inspections are also carried out on gas burners that do not require an inspection.
Ein verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus
Die Erfindung schafft ein Verfahren gemäß Anspruch 1 zum Festlegen eines Inspektionszeitpunktes in einem Heizsystem.The invention provides a method according to claim 1 for determining an inspection time in a heating system.
Unter "Heizsystem" ist mindestens ein Gerät zur Erzeugung von Wärmeenergie zu verstehen, insbesondere ein Heizgerät bzw. Heizbrenner, insbesondere zur Verwendung in einer Gebäudeheizung und/oder zur Warmwassererzeugung, bevorzugt durch das Verbrennen von einem gasförmigen oder flüssigen Brennstoff. Ein Heizsystem kann auch aus mehreren solchen Geräten zur Erzeugung von Wärmeenergie sowie weiteren, den Heizbetrieb unterstützenden Vorrichtungen, wie etwa Warmwasser- und Brennstoffspeichern, bestehen.The term "heating system" means at least one device for generating thermal energy, in particular a heater or heating burner, in particular for use in heating a building and/or for generating hot water, preferably by burning a gaseous or liquid fuel. A heating system can also consist of several such devices for generating thermal energy as well as other devices that support the heating operation, such as hot water and fuel storage tanks.
Ein Betrieb des Heizsystems kann mit Hilfe einer Sensorik, welche eine Verbrennungskenngröße erfassen kann, überprüft werden. In Abhängigkeit von der erfassten Verbrennungskenngröße kann das Heizsystem, falls notwendig, geregelt werden. Unter einer "Verbrennungskenngröße" soll insbesondere eine skalare Kenngröße verstanden werden, welche insbesondere mit einer Verbrennung, insbesondere des Gemischs, insbesondere aus der Verbrennungsluft und dem Brennstoff, korreliert ist. Ein Beispiel für eine Verbrennungskenngröße ist ein lonisationsstrom, welcher an einer Flamme des Heizsystems gemessen wird. Vorteilhaft kann, insbesondere durch die Steuer- und/oder Regeleinheit des Heizsystems, wenigstens anhand der Verbrennungskenngröße auf ein Vorhandensein und/oder eine Güte der Verbrennung geschlossen werden und/oder das Vorhandensein und/oder die Güte der Verbrennung ermittelt werden. Vorteilhaft entspricht die Verbrennungskenngröße zumindest einem oder genau einem, die Verbrennung abbildenden und/oder charakterisierenden Messwert bzw. kann die Verbrennungskenngröße einem solchen Messwert eindeutig zugeordnet werden. Beispiele für einen die Verbrennung abbildenden und/oder charakterisierenden Messwert sind ein Verbrennungssignal, insbesondere einer Lichtintensität, ein Schadstoffausstoß, eine Temperatur und/oder vorteilhaft ein lonisationssignal.Operation of the heating system can be checked using a sensor system that can record a combustion parameter. The heating system can be regulated, if necessary, depending on the combustion parameter recorded. A "combustion parameter" is to be understood in particular as a scalar parameter which is correlated in particular with a combustion, in particular of the mixture, in particular of the combustion air and the fuel. An example of a combustion parameter is an ionization current, which is measured on a flame of the heating system. The presence and/or quality of combustion and/or the presence and/or the Quality of combustion can be determined. The combustion parameter advantageously corresponds to at least one or exactly one measured value that depicts and/or characterizes the combustion, or the combustion parameter can be unambiguously assigned to such a measured value. Examples of a measured value that depicts and/or characterizes the combustion are a combustion signal, in particular a light intensity, pollutant emissions, a temperature and/or advantageously an ionization signal.
Unter "Messen" der Verbrennungskenngröße soll ein direktes Erfassen eines Messwerts durch eine dazu vorgesehene Sensorik oder ein Empfangen eines durch eine externe Vorrichtung erfassten Messwerts verstanden werden. Vorteilhaft wird eine gemessene Verbrennungskenngröße in einem Speicher hinterlegt. Eine Messung der Verbrennungskenngröße kann zu bestimmten Zeitpunkten und/oder in Zeitintervallen und/oder weitgehend kontinuierlich erfolgen.“Measurement” of the combustion parameter is to be understood as meaning direct acquisition of a measured value by a sensor system provided for this purpose or reception of a measured value acquired by an external device. A measured combustion parameter is advantageously stored in a memory. The combustion parameter can be measured at specific points in time and/or at time intervals and/or largely continuously.
Unter einem "Kalibrationswert" soll ein aus einer erfassten Verbrennungskenngröße abgeleiteter Kennwert sein, welcher dazu geeignet ist, das Heizsystem zu regeln und/oder zu kalibrieren. Beispielsweise kann der Kalibrationswert der Wert der Verbrennungskenngröße bei bestimmten Betriebsparametern und/oder Betriebsbedinungen sein. Der Kalibrationswert kann auch ein aus einem gespeicherten, zeitlichen Verlauf der Verbrennungskenngröße abgeleiteter Wert sein, beispielsweise ein lokales Maximum der Verbrennungskenngröße. Unter "Regeln oder Kalibrieren des Heizsystems" ist das einmalige oder wiederholte, insbesondere periodische, Einstellen von Betriebsparametern des Heizsystems gemeint, so dass das Heizsystem die spezifizierte und/oder angeforderte Leistung weitgehend im vollen Umfang erfüllen kann, insbesondere unter veränderlichen inneren und äußeren Bedingungen, insbesondere bei Verschleißprozessen und wechselnden Rand- und Umweltbedingungen. Dabei sind unter "Betriebsparameter" Parameter zu verstehen, die von einer Steuerung des Heizsystems zum Steuern und Überwachen von im Heizsystem ablaufenden Prozessen verwendet werden. Beispiele für "Betriebsparameter" sind die Gebläsedrehzahl bzw. die Gebläsedrehzahlkennlinie, eine Flammenionisationskennlinie oder eine Öffnungsweite eines Brennstoffregelventils.A "calibration value" is intended to be a characteristic value derived from a detected combustion parameter, which is suitable for regulating and/or calibrating the heating system. For example, the calibration value can be the value of the combustion parameter for specific operating parameters and/or operating conditions. The calibration value can also be a value derived from a stored, time profile of the combustion parameter, for example a local maximum of the combustion parameter. "Regulation or calibration of the heating system" means the one-time or repeated, in particular periodic, adjustment of operating parameters of the heating system so that the heating system can largely meet the specified and/or required performance to the full extent, especially under changing internal and external conditions, especially in wear processes and changing boundary and environmental conditions. “Operating parameters” are to be understood as meaning parameters which are used by a controller of the heating system to control and monitor processes running in the heating system. Examples of "operating parameters" are the fan speed or the fan speed characteristic, a flame ionization characteristic or an opening width of a fuel control valve.
Unter "Regeln des Heizsystems" soll dabei ein Einstellen von Betriebsparametern verstanden werden, welches weitgehend während eines normalen, vorgesehenen Betriebs möglich ist und den normalen, vorgesehenen Betrieb weitgehend nicht stört. Beispielsweise kann unter Regeln des Heizsystems ein in der Steuerung ablaufender Regelprozess verstanden werden, welcher in Abhängigkeit von der erfassten Verbrennungskenngröße die Öffnungsweite des Brennstoffventils anpasst. Unter "Kalibrieren des Heizsystems" soll insbesondere eine zumindest teilweise neue Einstellung, bevorzugt eine weitgehend vollständig neue Einstellung, einer Sensorik des Heizsystems verstanden werden, insbesondere eine Sensorik zur Messung eines Brennstoff-Luft-Verhältnisses. Dazu kann das Heizgerät in einem speziellen Kalibriermodus betrieben werden, welcher den normalen, vorgesehenen Betrieb zumindest teilweise einschränkt oder unterbricht. Beispielsweise kann zur Prüfung der Sensorik ein Leistungsspektrum des Heizgeräts durchgefahren werden.“Controlling the heating system” is to be understood as meaning a setting of operating parameters which is largely possible during normal, intended operation and largely does not interfere with normal, intended operation. For example, regulation of the heating system can be understood to mean a regulation process running in the controller, which adjusts the opening width of the fuel valve as a function of the detected combustion parameter. “Calibrating the heating system” is to be understood in particular as meaning an at least partially new setting, preferably a largely completely new setting, of a sensor system in the heating system, in particular a sensor system for measuring a fuel/air ratio. For this purpose, the heater can be operated in a special calibration mode, which at least partially restricts or interrupts the normal, intended operation. For example, a performance spectrum of the heater can be run through to test the sensors.
Das Verfahren erlaubt es, mit Hilfe des Kalibrationswerts den Zustand einer die Verbrennungskenngröße ermittelnden Sensorik abzuschätzen. In Abhängigkeit des Kalibrationswerts lässt sich ein Inspektionszeitpunkt bestimmen, welcher zumindest teilweise vom Zustand der die Verbrennungskenngröße ermittelnden Sensorik abhängt. Das hat den Vorteil, dass der Inspektionszeitpunkt bedarfsgerecht festgelegt wird. Mit dem Verfahren werden unnötige, insbesondere zu frühe Inspektionen vermieden.The method allows the state of a sensor system determining the combustion parameter to be estimated with the aid of the calibration value. Depending on the calibration value, an inspection time can be determined, which at least partially depends on the state of the sensor system determining the combustion parameter. This has the advantage that the inspection time is determined as needed. The procedure avoids unnecessary inspections, especially inspections that are too early.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nach dem Hauptanspruch möglich.Advantageous developments of the method according to the main claim are possible due to the features listed in the subclaims.
Wird der Inspektionszeitpunkt in Abhängigkeit davon festgelegt wird, ob der Kalibrationswert eine Qualitätsschwelle unterschreitet, ist das ein besonders robustes und zuverlässiges Kriterium für eine notwendige Inspektion. Ein mit der Zeit sinkender Kalibrationswert kann auf eine Verschlechterung der die Verbrennungskenngröße ermittelnden Sensorik hindeuten.If the inspection time is determined depending on whether the calibration value falls below a quality threshold, this is a particularly robust and reliable criterion for a necessary inspection. A calibration value that falls over time can indicate a deterioration in the sensor system that determines the combustion parameter.
Das Verfahren wird weiter verbessert, wenn das Festlegen des Inspektionszeitpunktes von wenigstens einem bereitgestellten Kalibrationswert abhängt. Unter einem "bereitgestellten Kalibrationswert" ist ein Kalibrationswert zu verstehen, welcher dem Verfahren gemäß des Hauptanspruchs zur Verfügung gestellt wird. Der bereitgestellte Kalibrationswert kann beispielsweise in einem Speicher des Heizgeräts hinterlegt sein und/oder von einem externen Gerät aus gesendet werden, insbesondere von einem Server bzw. einer Cloud und/oder von einem Messgerät. Der bereitgestellte Kalibrationswert kann ein direkt oder indirekt ermittelter Messwert und/oder ein berechneter Wert und/oder ein aus einer Tabelle bzw. einer Kennlinie entnommener Wert sein. Die Verwendung wenigstens eines bereitgestellten Kalibrationswerts hat den Vorteil, dass zusätzlich zum Kalibrationswert ein weiterer Wert zum Festlegen des Inspektionszeitpunkts berücksichtigt wird. Der bereitgestellte Kalibrationswert erlaubt es, weitere Einflussparameter auf den Zustand des Heizsystems einzubeziehen. Auf diese Weise kann der benötigte Inspektionszeitpunkt genauer ermittelt werden.The method is further improved if the determination of the inspection time depends on at least one calibration value that is provided. A "calibration value provided" is to be understood as meaning a calibration value which is made available to the method according to the main claim. The calibration value provided can, for example, be stored in a memory of the heating device and/or be sent from an external device, in particular from a server or a cloud and/or from a measuring device. The calibration value provided can be a measured value determined directly or indirectly and/or a calculated value and/or a value taken from a table or a characteristic curve. The use of at least one provided calibration value has the advantage that, in addition to the calibration value, a further value is taken into account for determining the inspection time. The calibration value provided allows other influencing parameters on the state of the heating system to be included. In this way, the required inspection time can be determined more precisely.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist dafür vorgesehen, wiederholt hintereinander ausgeführt zu werden. Wird der wenigstens eine bereitgestellte Kalibrationswert in einer vorhergehenden Iteration des Verfahrens ermittelt wird, insbesondere durch eine Messung der Verbrennungskenngröße, erlaubt das die Berücksichtigung von in der Vergangenheit ermittelten Kalibrationswerten. Insbesondere ist es möglich, einen zeitlichen Trend bzw. eine zeitliche Entwicklung des Kalibrationswerts bei der Festlegung des Inspektionszeitpunktes zu berücksichtigen. Die zeitliche Entwicklung des Kalibrationswerts kann insbesondere statistisch ausgewertet werden. Das erlaubt beispielsweise, einen zu frühen Inspektionszeitpunkt, verursacht durch einen Ausreißer bei der Ermittlung des Kalibrationswerts, beispielsweise durch einen Messfehler oder durch ungewöhnliche äußere Bedingungen, zu vermeiden.The method according to the present invention is intended to be carried out repeatedly in succession. Will at least one If the calibration value provided is determined in a previous iteration of the method, in particular by measuring the combustion parameter, this allows calibration values determined in the past to be taken into account. In particular, it is possible to take into account a trend over time or a development of the calibration value over time when determining the inspection time. The development of the calibration value over time can be statistically evaluated in particular. This makes it possible, for example, to avoid an early inspection time caused by an outlier in the determination of the calibration value, for example a measurement error or unusual external conditions.
Wird der Kalibrationswert und/oder, falls vorhanden, der bereitgestellte Kalibrationswert bei einer Testleistung, gekennzeichnet durch einen konstanten Brennerleistungsparameter, insbesondere eine konstante Gebläsedrehzahl, ermittelt, hat das den Vorteil, dass der Kalibrationswert bei jeder Iteration des Verfahrens weitgehend unter hinreichend ähnlichen Bedingungen ermittelt wird. Auf diese Weise wird die Festlegung des Inspektionszeitpunktes erleichtert. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass in unterschiedlichen Iterationen des Verfahrens ermittelte Kalibrationswerte besonders einfach vergleichbar sind.If the calibration value and/or, if available, the calibration value provided is determined during a test output, characterized by a constant burner output parameter, in particular a constant fan speed, this has the advantage that the calibration value is determined largely under sufficiently similar conditions in each iteration of the method . This makes it easier to determine the inspection time. An additional advantage is that calibration values determined in different iterations of the method can be compared particularly easily.
Unter "Brennerleistungsparameter" soll insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, welche mit der Leistung, insbesondere einer Heizleistung, des Heizsystems korreliert ist. Vorteilhaft kann, insbesondere durch die Steuer- und/oder Regeleinheit des Heizsystems, wenigstens anhand des Brennerleistungsparameters die Leistung, insbesondere Heizleistung, des Heizsystems ermittelt werden. Vorteilhaft entspricht der Brennerleistungsparameter mindestens einem oder genau einem, die Leistung abbildenden Messwert bzw. kann einem solchen Messwert eindeutig zugeordnet werden. Ein solcher Messwert kann beispielsweise eine Temperatur, eine Luftdurchflussmenge, ein Gebläsesteuersignal oder eine Gebläsedrehzahl sein.“Burner power parameter” is to be understood in particular as a parameter which is correlated with the power, in particular a heating power, of the heating system. The output, in particular heating output, of the heating system can advantageously be determined, in particular by the control and/or regulating unit of the heating system, at least on the basis of the burner output parameter. Advantageously, the burner output parameter corresponds to at least one or exactly one measured value representing the output or can be unambiguously assigned to such a measured value. Such a measured value can, for example, temperature, an air flow rate, a fan control signal or a fan speed.
Das Verfahren wird weiter verbessert, wenn die Festlegung des Inspektionszeitpunktes von einem bzw. dem Brennerleistungsparameter, insbesondere einer bzw. der Gebläsedrehzahl, abhängt und/oder wenn falls vorhanden, die Qualitätsschwelle von dem Brennerleistungsparameter, insbesondere der Gebläsedrehzahl, abhängt. Das ermöglicht es, den Inspektionszeitpunkt in Abhängigkeit von bei unterschiedlichen Brennerleistungsparametern ermittelten Kalibrationswerten festzulegen. Damit kann besonders häufig kontrolliert werden, ob eine Inspektion notwendig ist. Das macht die Festlegung des Inspektionszeitpunkts besonders zuverlässig. Wird das Heizsystem in Abhängigkeit vom Kalibrationswert kalibriert und/oder geregelt, hat das den Vorteil, dass das Heizsystem mit weitgehend optimalen Betriebsparametern betrieben wird. Auf diese Weise wird das Verfahren noch verlässlicher.The method is further improved if the determination of the inspection time depends on a burner performance parameter, in particular a blower speed, and/or if present, the quality threshold depends on the burner performance parameter, in particular the blower speed. This makes it possible to determine the inspection time depending on the calibration values determined for different burner output parameters. This makes it possible to check particularly frequently whether an inspection is necessary. This makes the determination of the inspection time particularly reliable. If the heating system is calibrated and/or regulated as a function of the calibration value, this has the advantage that the heating system is operated with largely optimal operating parameters. In this way, the process becomes even more reliable.
Da der Kalibrationswert ein Verbrennungskenngrößenmaximum ist, hat das den Vorteil, dass der Kalibrationswert besonders einfach und zuverlässig ermittelt werden kann.Since the calibration value is a maximum combustion parameter, this has the advantage that the calibration value can be determined particularly easily and reliably.
Ist die Verbrennungskenngröße ein lonisationsstrom, welcher durch eine Ionisationsstrommessung an einer Flamme des Heizsystems bestimmt wird, hat das den Vorteil, dass der lonisationstrom einen besonders günstig auswertbaren Zusammenhang zum Brennstoff-Luft-Verhältnis hat. Das erlaubt eine präzise und zuverlässige Regelung und/oder Kalibrierung des Heizsystems. Eine zur Messung des Ionisationsstroms vorgesehene Sensorik, beispielsweise eine lonisationssonde, altert durch die Ausbildung einer lonisationsschicht. Die wachsende Ionisationsschicht hat einen mit der Zeit steigenden Widerstand zur Folge. Durch die Ionisationschicht sinkt der gemessene lonisationstrom mit der Zeit bei sonst gleichen Bedingungen. Die lonisationsschicht schränkt eine Reglung bzw. Kalibrierung des Heizsystems mit der Zeit zumindest teilweise ein. Ein mit der Zeit ausreichend stark sinkender Kalibrationswert, welcher durch die Messung des Ionisationsstroms ermittelt wurde, ist ein besonders guter und zuverlässiger Indikator für eine benötigte Inspektion.If the combustion characteristic is an ionization current, which is determined by an ionization current measurement on a flame of the heating system, this has the advantage that the ionization current has a particularly favorable relationship to the fuel-air ratio that can be evaluated. This allows precise and reliable control and/or calibration of the heating system. A sensor system provided for measuring the ionization current, for example an ionization probe, ages due to the formation of an ionization layer. The growing ionization layer results in an increasing resistance over time. Due to the ionization layer, the measured ionization current decreases over time under otherwise identical conditions. the The ionization layer at least partially restricts regulation or calibration of the heating system over time. A calibration value that falls sufficiently sharply over time, which was determined by measuring the ionization current, is a particularly good and reliable indicator of a required inspection.
Die Verwendung einer Steuereinheit für ein Heizsystem, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auszuführen, hat den Vorteil, dass durch das Vermeiden von unnötigen Inspektionen die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit des Heizsystems erhöht wird.The use of a control unit for a heating system, which control unit is set up to carry out the method according to the present invention, has the advantage that the availability and reliability of the heating system is increased by avoiding unnecessary inspections.
Ein Heizsystem mit einer Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, mit mindestens einem Dosierer für einen Brennstoff und/oder für Verbrennungsluft und/oder für eine Mischung aus einem Brennstoff und Verbrennungsluft, sowie mit einer lonisationssonde an einer Flamme und mit einem Gebläse mit variierbarer Gebläsedrehzahl hat den Vorteil, dass ein sicherer und kostengünstiger Betrieb des Heizsystems ermöglicht wird. Das Heizsystem kann auf eine niedrigere Anzahl von Kalibriervorgängen ausgelegt werden, was eine kostengünstige Herstellung ermöglicht.A heating system with a control unit according to the present invention, with at least one metering device for a fuel and/or for combustion air and/or for a mixture of a fuel and combustion air, and with an ionization probe on a flame and with a fan with a variable fan speed has the Advantage that a safe and cost-effective operation of the heating system is made possible. The heating system can be designed for a lower number of calibration processes, which enables cost-effective production.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Verfahrens zum Festlegen eines Inspektionszeitpunktes in einem Heizsystem gemäß der vorliegenden Erfindung sowie einer Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung und des Heizsystems gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
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Figur 1 eine schematische Darstellung eines Heizsystems mit einer Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, -
Figur 2 ein Verfahren zum Festlegen eines Inspektionszeitpunktes in einem Heizsystem gemäß der vorliegenden Erfindung, -
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Abhängigkeit des Ionisationsstroms vom Brennstoff-Luft-Verhältnis, -
Figur 4 eine schematische Darstellung einer Zeitentwicklung eines Kalibrationswerts, -
Figur 5 eine schematische Darstellung einer Abhängigkeit des Kalibrationswerts von einem ohmschen Widerstand einer Oxidationsschicht einer Ionisationssonde des Heizsystems und -
Figur 6 eine Variante des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
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figure 1 a schematic representation of a heating system with a control unit according to the present invention, -
figure 2 a method for determining an inspection time in a heating system according to the present invention, -
figure 3 a schematic representation of a dependence of the ionization current on the fuel-air ratio, -
figure 4 a schematic representation of a time development of a calibration value, -
figure 5 a schematic representation of a dependence of the calibration value on an ohmic resistance of an oxidation layer of an ionization probe of the heating system and -
figure 6 a variant of the method according to the present invention.
In den verschiedenen Ausführungsvarianten erhalten gleiche Teile die gleichen Bezugszahlen.The same parts are given the same reference numbers in the different design variants.
In
Als wesentliche Komponenten befinden sich eine Wärmezelle 16, eine Steuereinheit 18, eine oder mehrere Pumpen 20 sowie Verrohrungen 22, Kabel oder Busleitungen 24 und Haltemittel 26 im Heizgerät 10. Auch bei den einzelnen Komponenten hängt deren Anzahl und Komplexität vom Ausstattungsgrad des Heizgeräts 10 ab.The essential components are a
Die Wärmezelle 16 weist einen Brenner 28, einen Wärmetauscher 30, ein Gebläse 32, ein Dosierer 34 sowie ein Zuluftsystem 36, ein Abgassystem 38 und, wenn die Wärmezelle 16 in Betrieb ist, eine Flamme 40 auf. In die Flamme 40 ragt eine Ionisationssonde 42. Der Dosierer 34 ist als Brennstoffventil 44 ausgebildet. Eine Gebläsedrehzahl 54 des Gebläses 32 ist variabel einstellbar. Das Heizgerät 10 und der Speicher 12 bilden zusammen ein Heizsystem 46. Die Steuereinheit 18 weist einen Datenspeicher 48, eine Recheneinheit 50 und eine Kommunikationsschnittstelle 52 auf. Über die Kommunikationsschnittstelle 52 sind die Komponenten des Heizsystems 46 ansteuerbar. Die Kommunikationsschnittstelle 52 ermöglicht einen Datenaustausch mit externen Geräten. Externe Geräte sind beispielsweise Steuergeräte, Thermostate und/oder Geräte mit Computerfunktionalität, beispielsweise Smartphones.The
Der Verlauf des Ionisationsstroms 66 weist ein Verbrennungskenngrößenmaximum 76 bei einem Brennstoff-Luft-Verhältnis von 1 auf. Unter einem "Verbrennungskenngrößenmaximum" 76 soll ein in zumindest bestimmten Betriebszuständen des Heizsystems maximal möglicher Wert der Verbrennungskenngröße 64 bei einem konstanten Brennerleistungsparameter 70 verstanden werden. Vorteilhaft lässt sich das Verbrennungskenngrößenmaximum 76 eindeutig einem wohlbestimmten Wert des Brennstoff-Luft-Verhältnisses zuordnen. Ein Verbrennungskenngrößenmaximum 76 ist ein maximal möglicher Wert der Verbrennungskenngröße 64 bei einem konstanten Brennerleistungsparameter 70.The profile of the ionization current 66 has a combustion parameter maximum 76 at a fuel/air ratio of 1. A "combustion parameter maximum" 76 should be understood to mean a maximum possible value of the
Bei einer Vergrößerung oder Verkleinerung des Brennstoff-Luft-Verhältnisses ausgehend vom Verbrennungskenngrößenmaximum 76 nimmt der lonisationsstrom 66 ab, wobei sich der Betrag der Steigung stetig vergrößert. Bevorzugt wird das Heizsystem 46 mit einem Luftüberschuss betrieben, also mit einem Brennstoff-Luft-Verhältnis größer als 1, bevorzugt mit einem Brennstoff-Luft-Verhältnis zwischen 1.2 und 1.4, besonders bevorzugt mit einem Brennstoff-Luft-Verhältnis von 1.3.When the fuel/air ratio increases or decreases, starting from the combustion parameter maximum 76, the ionization current 66 decreases, with the magnitude of the gradient increasing steadily. The
Das Verbrennungskenngrößenmaximum 76 wird ermittelt, indem eine Fluidzufuhränderung durchgeführt wird. Die Fluidzufuhränderung ist eine kurzzeitige, pulsförmige Veränderung einer Öffnungsweite des Brennstoffventils 44. im Regelbetrieb wird das Heizsystem 46 mit einer weitgehend konstanten bzw. sich langsam ändernden Öffnungsweite des Brennstoffventils 44 betrieben. Bei der Fluidzufuhränderung wird die Öffnungsweite ausgehend von einer Regelöffnungsweite so schnell wie möglich auf eine Pulsöffnungsweite vergrößert und nach einer Pulsdauer so schnell wie möglich auf die Regelöffnungsweite gesenkt. Die Pulsdauer ist kurz gegenüber sonstigen, im Regelbetrieb üblichen Variationen der Öffnungsweite. Durch die Fluidzufuhränderung wird das Brennstoff-Luft-Gemisch kurzzeitig angefettet, also ein Brennstoff-Anteil erhöht. Das Brennstoff-Luft-Verhältnis wird kurzzeitig gesenkt. Eine Stärke der Fluidzufuhränderung bzw. die Pulsöffnungsweite ist so gewählt, dass das Brennstoff-Luft-Verhältnis kurzzeitig auf einen Wert kleiner als 1 gesenkt wird. Im Ausführungsbeispiel sind in der Steuereinheit 18 dafür benötigte Pulsöffnungszeiten in einem Kennfeld abgelegt, welches vom Brennerleistungsparameter 70 und dem gewünschten Brennstoff-Luft-Verhältnis im Regelbetrieb abhängt.The combustion characteristic maximum 76 is determined by performing a fluid supply change. The fluid supply change is a short-term, pulsed change in an opening width of
Infolge der Fluidzufuhränderung steigt der lonisationsstrom 66 kurzzeitig auf das Verbrennungskenngrößenmaximum 76 an. Das Verbrennungskenngrößenmaximum 76 wird im Ausführungsbeispiel ermittelt, indem in einem mit der Fluidzufuhränderung beginnenden ersten Zeitpunkt und einem zweiten Zeitpunkt endenden Testzeitintervall der maximale lonisationsstrom 66 ermittelt wird. Die Steuereinheit 18 wertet einen gespeicherten zeitlichen Verlauf des Ionisationsstroms 66 aus. Eine Längere des Testzeitintervalls wird durch die Steuereinheit 18 festgelegt. Die Länge des Testzeitintervalls hängt vom Brennerleistungsparameter 70 ab. Auf diese Weise wird insbesondere eine Laufzeit des Brennstoff-LuftGemisches vom Brennstoffventil 44 bis zum Brenner 28 bzw. bis zur Ionisationssonde 42 berücksichtigt.As a result of the change in the fluid supply, the ionization current 66 rises briefly to the maximum 76 combustion parameter. The combustion parameter maximum 76 is determined in the exemplary embodiment by the maximum ionization current 66 being determined in a first time beginning with the fluid supply change and a test time interval ending at a second time. The
Im Ausführungsbeispiel ist das Verbrennungskenngrößenmaximum 76 der Kalibrationswert 62. im Ausführungsbeispiel wird das Heizsystem 46, falls notwendig, in Abhängigkeit vom Kalibrationswert 62 geregelt. Eine Sollverbrennungskenngröße wird in Abhängigkeit vom Kalibrationswert 62 ermittelt. Im Ausführungsbeispiel ist die Sollverbrennungskenngröße gleich dem Kalibrationswert 62 multipliziert mit 0.7. Die Sollverbrennungskenngröße ist ein Betriebsparameter, welcher bei der Regelung des Heizsystems als Sollwert für eine Verbrennungskenngröße 64 verwendet wird, um das vorgesehene bzw. gewünschte Brennstoff-Luft-Verhältnis zu erreichen. Im Ausführungsbeispiel wird das Heizsystem 46 so betrieben, dass der lonisationsstrom 66 im Regelbetrieb weitgehend den Wert der Sollverbrennungskenngröße annimmt. Die Öffnungsweite bzw. die Regelöffnungsweite des Brennstoffventils 44 wird durch einen durch die Steuereinheit 18 durchgeführten Regelprozess so eingestellt, dass der lonisationsstrom 66 weitgehend den Wert der Sollverbrennungskenngröße annimmt. Im Ausführungsbeispiel ist die Sollverbrennungskenngröße in einer Sollverbrennungskenngrößenkennlinie in der Steuereinheit 18 gespeichert. Die Sollverbrennungskenngrößenkennlinie ordnet dem Brennerleistungsparameter 70 und dem gewünschten Brennstoff-Luft-Verhältnis die dafür nötige Sollverbrennungskenngröße zu. Falls notwendig, wird die Sollverbrennungskenngrößenkennlinie mithilfe des Kalibrationswert 62 bzw. der aus dem Kalibrationswert 62 ermittelten Sollverbrennungskenngröße zumindest teilweise aktualisiert.In the exemplary embodiment, the maximum 76 of combustion parameters is the
In einem weiteren Schritt 78 wird der Inspektionszeitpunkt 58 festgelegt. Dazu wird von der Steuereinheit 18 überprüft, ob der Kalibrationswert 62 eine Qualitätsschwelle 80 unterschreitet. Die Qualitätsschwelle 80 ist eine in der Steuereinheit 18 hinterlegte Untergrenze für den Kalibrationswert 62. Unterschreitet der Kalibrationswert 62 die Qualitätsschwelle 80, wird der Inspektionszeitpunkt 58 ermittelt, in dem auf ein aktuell vorliegendes Datum ein Inspektionszeitabstand aufaddiert wird. Im Ausführungsbeispiel beträgt der Inspektionszeitabstand zwei Wochen. In einer Anzeige des Heizsystems 46 wird ein Inspektionshinweis angezeigt, in dem ein Betreiber des Heizsystems 46 darauf hingewiesen wird, eine Inspektion bis zum Inspektionszeitpunkt 58 zu veranlassen.In a
In alternativen Ausführungsformen hat der Inspektionszeitabstand einen beliebigen anderen Wert. Es ist denkbar, dass der Inspektionszeitabstand von Betriebsparametern abhängt, insbesondere von einem Abstand des Kalibrationswerts 62 von der Qualitätsschwelle 80. Es ist auch denkbar, dass der Inspektionszeitpunkt 58 weitgehend einem Zeitpunkt entspricht, an dem der Kalibrationswert 62 die Qualitätsschwelle 80 überschreitet. Beispielsweise kann ein Inspektionshinweis angezeigt und/oder übermittelt werden, in dem der Betreiber des Heizsystems 46 darauf hingewiesen wird, so schnell wie möglich eine Inspektion zu veranlassen.In alternative embodiments, the inspection time interval has any other value. It is conceivable that the inspection time interval depends on operating parameters, in particular on a distance between the
Im Ausführungsbeispiel ist ein Grund für das Sinken des Kalibrationswerts 62 (siehe
Durch Alterungsprozesse wird eine Stärke bzw. eine Signalstärke der erfassten Verbrennungskenngröße 64 gesenkt. Im Ausführungsbeispiel sinkt der lonisationsstrom 66 durch eine wachsende Oxidationsschicht. Ein Maß für die mit der Zeit eingeschränkte Signalstärke der Verbrennungskenngröße 64 ist der mit der Zeit sinkende Kalibrationswert 62. Durch eine eingeschränkte Verbrennungskenngröße 64 wird eine Funktionalität des Heizsystems 46 wenigstens teilweise eingeschränkt. Beispielsweise hebt sich so der lonisationsstrom 66 schwächer von einem Signalrauschen ab. Ein zu niedriger Kalibrationswert 62 macht eine Ermittlung der Sollverbrennungskenngröße ungenauer. Auf diese Weise kann das gewünschte Brennstoff-Luft-Verhältnis nicht mit einer gewünschten Präzision eingestellt werden. Wird das Signal der Verbrennungskenngröße 64 zu stark gesenkt, kann ein vorgesehener und/oder vorschriftsgemäßer Betrieb des Heizsystems 46 unmöglich sein, insbesondere in Hinsicht auf Emissionen des Heizsystems 46. Im Ausführungsbeispiel ist die Qualitätsschwelle 80 so gewählt, dass das Heizsystem 46 ab einer ersten Unterschreitung der Qualitätschwelle 80 durch den Kalibrationswert 62 wenigstens innerhalb des Inspektionszeitabstands bzw. wenigstens bis zum Inspektionszeitpunkt 58 wie vorgesehen betreibbar ist bzw. vorgesehene Anforderungen im vollen Umfang erfüllen kann, insbesondere in Hinsicht auf Betriebssicherheit und Emissionen. Die Qualitätsschwelle 80 ist im Ausführungsbeispiel ein in Laborversuchen ermittelter Wert.A strength or a signal strength of the detected
In alternativen Ausführungsformen hängt der Inspektionszeitabstand von einer Abweichung des Kalibrationswerts 62 von der Qualitätsschwelle 80. Die Abweichung kann ein relativer oder absoluter Unterschied des Kalibrationswerts 62 von der Qualitätsschwelle 80 sein. Beispielsweise kann die Abweichung der Wert der Qualitätsschwelle 80 abzüglich des Kalibrationswerts 62 sein.In alternative embodiments, the inspection time interval depends on a deviation of the
In weiteren Ausführungsformen wird in Schritt 78 dem Kalibrationswert 62 der Inspektionszeitpunkt 58 mit einer Inspektionsfunktion zugeordnet. Die Inspektionsfunktion ordnet dem Kalibrationswert 62 einen Inspektionszeitpunkt 58 bzw. einen Inspektionszeitabstand zu. Die Inspektionsfunktion kann auch von weiteren Betriebsparametern abhängen, beispielsweise von einer Betriebszeit oder von einem Brennerleistungsparameter 70. Die Inspektionsfunktion kann eine Tabelle bzw. ein Kennfeld sein, welche dem Kalibrationswert 62 wenigstens auf Intervallen einen Inspektionszeitpunkt 58 bzw. einen Inspektionszeitabstand zuordnet. Die Inspektionsfunktion kann auch eine analytische, insbesondere rationale Funktion sein. Die Inspektionsfunktion bzw. sie definierende Funktionsparameter können insbesondere in Labortest ermittelt werden. Es ist denkbar, dass die Inspektionsfunktion auf einem selbst lernenden bzw. intelligenten Algorithmus basiert, beispielsweise auf einem künstlichen neuronalen Netzwerk.In further embodiments, in
In alternativen Ausführungsformen wird in Schritt 78 ein bereitgestellter Kalibrationswert 96 berücksichtigt (siehe
In weiteren Varianten werden in Schritt 78 mehre bereitgestellte Kalibrationswerte 96 berücksichtigt, insbesondere mehr als ein bereitgestellter Kalibrationswert 96. In besonderen Varianten wird aus dem Kalibrationswert 62 und dem mindestens einem bereitgestellten Kalibrationswert 96 ein resultierender Kalibrationswert ermittelt. Beispielsweise kann der resultierende Kalibrationswert ein Mittelwert aus dem Kalibrationswert 62 und dem mindestens einem bereitgestellten Kalibrationswert 96 sein, in besonderen Varianten mit einer Gewichtung.In further variants, several provided
Der resultierende Kalibrationswert wird an Stelle des Kalibrationswert 62 wie in den oben beschriebenen Varianten des Verfahrens 56 zum Festlegen des Inspektionszeitpunktes 58 verwendet. Beispielsweise kann überprüft werden, ob der resultierende Kalibrationswert die Qualitätsschwelle 80 unterschreitet. Es ist auch denkbar, dass der Inspektionszeitpunkt 58 bzw. der Inspektionszeitabstand mit einer Inspektionsfunktion ermittelt wird. Die Inspektionsfunktion ordnet dem resultierenden Kalibrationswert einen Inspektionszeitpunkt 58 bzw. einen Inspektionszeitabstand zu.The resulting calibration value is used instead of the
In weiteren Varianten wird der Inspektionszeitpunkt 58 bzw. der Inspektionszeitabstand mit einer erweiterten Inspektionsfunktion ermittelt. Die erweiterte Inspektionsfunktion ordnet dem Kalibrationswert 62 und dem mindestens einem bereitgestellten Kalibrationswert 96 einen Inspektionszeitpunkt 58 bzw. einen Inspektionszeitabstand zu. Die Inspektionsfunktion kann auch von weiteren Betriebsparametern abhängen, beispielsweise von einer Betriebszeit oder von einem Brennerleistungsparameter 70. Die Inspektionsfunktion kann eine Tabelle bzw. ein Kennfeld sein, welche dem Kalibrationswert 62 und dem mindestens einem bereitgestellten Kalibrationswert 96 wenigstens auf Intervallen einen Inspektionszeitpunkt 58 bzw. einen Inspektionszeitabstand zuordnet. Die Inspektionsfunktion kann auch eine analytische, insbesondere rationale Funktion sein. Die Inspektionsfunktion bzw. sie definierende Funktionsparameter können insbesondere in Labortest ermittelt werden. Es ist denkbar, dass die Inspektionsfunktion auf einem selbst lernenden bzw. intelligenten Algorithmus basiert, beispielsweise auf einem künstlichen neuronalen Netzwerk.In further variants, the
Im Ausführungsbeispiel wird der Kalibrationswert 62 bei konstanten Gebläsedrehzahl 54 mit dem Wert einer Testleistung 102 ermittelt (siehe
In alternativen Ausführungsformen wird der Kalibrationswert 62 bei wenigstens zwei unterschiedlichen Verbrennungskenngröße 64 ermittelt. Insbesondere kann der Kalibrationswert 62 bei weitgehend allen Verbrennungskenngröße 64 ermittelt werden. In diesen Ausführungsformen wird die aktuell vorliegende Verbrennungskenngröße 64 bzw. eine bei der Ermittlung des Kalibrationswert 62 vorliegende Verbrennungskenngröße 64 erfasst und in Schritt 78 bei der Festlegung des Inspektionszeitpunktes 58 berücksichtigt. Beispielsweise kann die Qualitätsschwelle 80 von der Gebläsedrehzahl 54 abhängen. Es ist denkbar, dass die Inspektionsfunktion und/oder die erweiterte Inspektionsfunktion vom Brennerleistungsparameter 70 abhängen.In alternative specific embodiments,
Im Ausführungsbeispiel wird das Heizsystem 46 in Abhängigkeit vom Kalibrationswert 62 geregelt. In Varianten des Ausführungsbeispiels wird das Heizsystem 46 in Abhängigkeit vom Kalibrationswert 62, falls notwendig, kalibriert. Weicht der Kalibrationswert 62 zu stark von der Qualitätsschwelle 80 ab, wird das Heizsystem 46 kalibriert. Der Regelbetrieb des Heizsystems 46 wird unterbrochen und das Heizsystem 46 durchfährt einen weitgehend vollständigen Leistungsbereich. Dazu wird das Heizsystem 46 mit unterschiedlichen Werten des Brennerleistungsparameters 70 betrieben, welche weitgehend gleichmäßig zwischen einem minimalen Brennerleistungsparameter und einem maximalen Brennerleistungsparameter angeordnet sind. Bei jedem dieser Wert des Brennerleistungsparameter 70 wird der Kalibrationswert 62 ermittelt und in der Steuereinheit 18 gespeichert. Mithilfe der so ermittelten Kalibrationswert 62 für unterschiedliche Brennerleistungsparameter 70 wird die in der Steuereinheit 18 hinterlegte Sollverbrennungskenngrößenkennlinie weitgehend vollständig aktualisiert.In the exemplary embodiment, the
Erfindungsgemäß ist der Kalibrationswert 62 ein Verbrennungskenngrößenmaximum 76. Die Verbrennungskenngröße 64 ist ein lonisationsstrom 66. Für den lonisationsstrom 66 ist bekannt, dass er ein Verbrennungskenngrößenmaximum 76 bei einem Brennstoff-Luft-Verhältnis mit dem Wert 1 aufweist. Daher ist das Verbrennungskenngröße Maximum 76 ein geeigneter Kalibrationswert 62. In alternativen Ausführungsformen ist der Kalibrationswert 62 eine über eine Zeit gemittelte Verbrennungskenngröße 64.According to the invention, the
Im Ausführungsbeispiel ist die Verbrennungskenngröße 64 ein lonisationsstrom 66. Der lonisationsstrom 66 wird durch eine Ionisationsstrommessung an einer Flamme 40 des Heizsystems 46 bestimmt. Der lonisationsstrom 66 wird durch die Ionisationssonde 42 ermittelt und an die Steuereinheit 18 übermittelt. In weiteren Ausführungsformen ist die Verbrennungskenngröße 64 eine Lichtintensität, ein Lambda-Wert, ein Schadstoffausstoß und/oder eine Temperatur. Dabei wird die Lichtintensität an der Flamme 40 durch eine Fotodiode ermittelt. Der Lambda-Wert wird mit einer Lambda-Sonde in einem Abgas gemessen. Das Abgassystem 38 weist die Lambda Sonde auf. Der Schadstoffausstoß wird durch eine Sensorvorrichtung ermittelt, welche sich an der Flamme 40 und/oder im Abgassystem 38 befindet. Die Temperatur wird durch ein Kontaktthermometer und/oder ein berührungslos arbeitendes Thermometer, insbesondere ein Pyrometer bestimmt. Dabei kann sich das Thermometer im Abgassystem 38 befinden und/oder die Flamme 40 vermessen.In the exemplary embodiment, the
Es wird darauf hingewiesen, dass die oben beschrieben Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsformen selbstverständlich miteinander kombiniert werden können.It is pointed out that the features of the different embodiments described above can of course be combined with one another.
Claims (10)
- Method (56) for defining an inspection time (58) in a heating system (46), comprising the following steps:• determining a calibration value (62) by way of a measurement of a combustion characteristic variable (64), in particular an ionization current (66);• defining an inspection time (58) in a manner dependent on the calibration value (62);characterized in that the calibration value (62) is a combustion characteristic variable maximum (76).
- Method (56) according to Claim 1, characterized in that the inspection time (58) is defined in a manner dependent on whether the calibration value (62) falls below a quality threshold (80).
- Method (56) according to either of the preceding claims, characterized in that the definition of the inspection time (58) depends on at least one provided calibration value (96).
- Method (56) according to Claim 3, characterized in that the at least one provided calibration value (96) is determined in a previous iteration (100) of the method (56), in particular by way of a measurement of the combustion characteristic variable (64).
- Method (56) according to one of the preceding claims, characterized in that the calibration value (62) and/or, if available, the provided calibration value (96) are/is determined with a test power (102), characterized by a constant burner power parameter (70), in particular a constant blower rotational speed (54).
- Method (56) according to one of the preceding claims, characterized in that the definition of the inspection time (58) depends on a or the burner power parameter (70), in particular a or the blower rotational speed (54), and/or in that, if present, the quality threshold (80) depends on the burner power parameter (70), in particular the blower rotational speed (54).
- Method (56) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating system (46) is calibrated and/or regulated in a manner dependent on the calibration value (62).
- Method (56) according to one of the preceding claims, characterized in that the combustion characteristic variable (64) is an ionization current (66) which is determined by way of an ionization current measurement at a flame (40) of the heating system (46).
- Control unit (18) for a heating system (46), wherein the control unit (18) is configured such that a method (56) according to one of the preceding claims can be carried out.
- Heating system (46) having a control unit (18) according to Claim 10, having at least one dosing means (34) for a fuel and/or for combustion air and/or for a mixture of a fuel and combustion air, and also having an ionization probe (42) at a flame (40) and having a blower (32) with variable blower rotational speed (54).
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