EP3919817B1 - Verfahren und vorrichtung zur erkennung von fehlern beim zünden eines brenners mit einem gebläse für die zufuhr von luft und einem brennstoffventil - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erkennung von fehlern beim zünden eines brenners mit einem gebläse für die zufuhr von luft und einem brennstoffventil Download PDF

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EP3919817B1
EP3919817B1 EP21175383.5A EP21175383A EP3919817B1 EP 3919817 B1 EP3919817 B1 EP 3919817B1 EP 21175383 A EP21175383 A EP 21175383A EP 3919817 B1 EP3919817 B1 EP 3919817B1
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EP
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ignition
speed
burner
fuel
fan
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Richard Fischbuch
Daniel Lips
Klaus Richter
Andreas Reinert
Alexander Graf
Andrej Windholz
Dirk Haibach
Tobias Funke
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Vaillant GmbH
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Vaillant GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23N2233/00—Ventilators
    • F23N2233/06—Ventilators at the air intake
    • F23N2233/08—Ventilators at the air intake with variable speed

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for detecting errors when igniting a burner.
  • Burners operated with liquid or gaseous fuel are used in particular for heating and/or providing hot domestic water and should have a high level of availability with low maintenance costs.
  • Known burners are supplied with ambient air by a fan, to which fuel gas and/or a liquid fuel in a predeterminable amount is added via a fuel valve. The mixture is then ignited in a combustion chamber and subsequently used to generate heat in a stable, controlled combustion.
  • the ignition process is a relatively important part of the entire process.
  • a mixture of air and fuel only ignites safely and in an environmentally friendly manner if the mixture ratio of air to fuel (the air ratio lambda) is in an ignitable and environmentally friendly range and is ignited at a suitable time. If this is not the case, (partially) unburned fuel may be released into the environment, possibly including carbon monoxide and/or an undesirable accumulation of flammable mixture may occur, which, if ignited at an inopportune time, causes loud noises and/or undesirable pressure surges. For this reason, special attention is paid to safe ignition, i.e. the start of a combustion process in a burner.
  • a fan is first switched on, which directs a predefined air flow into the burner, usually via a venturi nozzle. This air flow is then fed to a fuel inlet, e.g. in front of the venturi nozzle. Fuel is added, which is done by opening a fuel valve. The fuel valve is only opened by suitable sensors and controls when enough air is being supplied by the fan. Conversely, the fuel valve is closed if, for some reason, not enough air is being supplied. In addition, a so-called flame monitor ensures that the fuel supply is switched off if the flame goes out for any reason.
  • control or regulation for the entire system that switches on the fan and sets its speed and the position of the fuel valve according to predefined calibration data for safe operation of the burner at different loads.
  • Such regulation also includes constant measurement of the speed of the fan and monitoring the position of the fuel valve.
  • EN 10 2018 114 355 A1 refers to a method for detecting a faulty ignition of a burner by comparing a measured signal curve optionally from a fan, ignition electrodes and/or ionization electrodes with a stored expected signal curve.
  • the aim of the present invention is to at least alleviate the problems described with reference to the prior art and in particular to detect certain errors during the ignition process without additional sensors, in particular those errors that lead to noise and/or undesirable pressure pulses during ignition, especially so-called hard ignitions, which already represent a type of deflagration.
  • a warning message or shutdown and locking of the system should then also be possible.
  • a method for detecting errors when igniting a burner for burning a mixture of air and fuel contributes to this, in which a fan with a predeterminable or predetermined target speed generates an air flow that is fed to the burner, and fuel is mixed into the air flow at a fuel inlet via a fuel valve with a predeterminable or predetermined target position, monitors the speed of the fan and/or the position of the fuel valve during the ignition process by triggering ignition sparks using an ignition monitor, whereby characteristic changes in the monitored speed or the monitored position are detected and stored or further processed as errors during ignition. Characteristic changes with short-term deviations of up to 2 s [seconds] of the monitored speed from the specified target speed or the monitored position from the specified target position of more than 20% serve as an indication of delayed ignition. This means that no additional sensors are required, but additional information can be obtained from existing sensors.
  • strong deviations lasting only 0.2 to 1 s in the order of more than 20%, in particular 30 to 80%, from the target speed or target position are taken as an indication of delayed ignition.
  • the number and/or severity of the errors detected are stored and, if predefined limit values are exceeded, the burner is switched off or locked. In this way, possible damage to components caused by repeated pressure pulses can be avoided and maintenance can be arranged by specialist personnel.
  • a warning indicator can be provided which is activated when ignition errors are detected.
  • a device for detecting errors in the ignition of a burner for burning a mixture of air and fuel which comprises a fan for generating an air flow which is fed to the burner, wherein a fuel inlet is provided which is connected to the Air flow supplies fuel, wherein an ignition control is also present which is set up to operate the fan for ignition at a predeterminable or predetermined target speed and the fuel valve at a predeterminable or predetermined target position and to carry out an ignition process by triggering ignition sparks, and wherein a speed sensor and a valve position sensor are present and connected to an ignition monitoring system via signal lines.
  • the ignition monitoring system is designed to detect ignition errors via characteristic changes in the speed and/or valve position and to store and/or process them further. It is also designed to detect characteristic changes with short-term deviations of up to 2 s [seconds] between the measured speed and the specified target speed or the measured position and the specified target position of more than 20% as an indication of delayed ignition. It has been shown that hard ignitions in particular generate very characteristic curves in the measurement signals from the speed sensor and valve position sensor, which can be detected using standard signal evaluation methods.
  • the ignition monitoring system is equipped with a warning display that can be triggered when errors occur. This allows the occurrence of noises or pressure pulses from faulty ignition processes to be objectively documented and displayed.
  • the ignition monitoring system is designed in such a way that detected errors can be counted, parameters or setpoints in an ignition control system can be changed and/or the burner can be switched off and/or locked.
  • FIG. 1 shows a schematic of a device according to the invention.
  • a burner 1 is supplied with a mixture of ambient air and fuel via a burner inlet line 9.
  • air is conveyed from an air inlet 2 via a fan 3 to a burner inlet 10.
  • fuel from a fuel supply 5 is mixed with this air via a fuel valve 6.
  • the mixture preferably reaches the burner inlet 10 via a Venturi nozzle 4 and from there into a nozzle plate 11 or the like for distribution in a combustion chamber 13 of the burner 1.
  • the mixture can be ignited by means of an ignition electrode 12 to start the combustion.
  • An ignition control 8 triggers an ignition process.
  • the interaction of the individual components and their time-dependent control is critical for an optimal ignition process.
  • speed sensor 14 with which a speed D of the fan 3 is measured continuously or quasi-continuously. In this way, the fan can initially be brought to a target speed during the ignition process.
  • the fuel valve 6 also has a valve position sensor 15 with which the fuel valve position S can be set and monitored. Blower 3 and Fuel valves 6 are controlled via control lines 17 during an ignition process.
  • speed sensor 14 and/or valve position sensor 15 are additionally connected via signal lines 18 to an ignition monitor 16 for detecting errors during the ignition process. This ignition monitor analyzes the temporal progression of the measured values from speed sensor 14 and/or valve position sensor 15 for characteristic signal curves that indicate errors during the ignition process, in particular hard ignitions.
  • the errors can be counted or evaluated to trigger further steps.
  • a warning display 19 can be triggered or, in the case of critical values, the system can be switched off and locked until it can be serviced by specialist personnel. Parameters in the ignition control 8 can also be changed in order to possibly automatically correct detected errors.
  • Fig.2 illustrates, in a diagram, schematically and qualitatively, the behavior of the speed D of the fan 3 when the ignition spark is triggered late, in this case delayed by around 4.9 s.
  • the time in seconds is plotted on the X-axis, and the speed D on the Y-axis. If the speed D is first brought to a target speed of, for example, 5200 rpm [rounds per minute] and then the fuel valve 6 is opened, the time interval until the ignition spark is triggered is critical for the quality of the ignition process. In the example shown, ignition occurs so late that a considerable amount of ignitable mixture is already present in the burner. This leads to violent ignition, which can be described as a small deflagration, producing noise and a pressure pulse.
  • the pressure build-up is so great that this has a significant effect on the speed D of the fan 3.
  • the fan is briefly slowed down by the pressure pulse, so that the speed D drops sharply, for example by 20 to 80%, in particular by 40 to 60%.
  • the speed D then increases again very quickly and even shoots above the target speed until it slowly returns to the target speed.
  • the sharp drop in speed only lasts about 0.1 to 2 s, in particular only 0.5 to 1 s.
  • a very characteristic signal is created which can be easily distinguished from signals from a fault-free ignition process using conventional signal processing equipment.
  • the diagram shows four consecutive faulty ignitions with the corresponding speed D curves, all of which show very similar characteristic curves.
  • the upper solid line shows the speed D curve as a function of time in a laboratory test
  • the lower line illustrates the opening (line goes down) and closing (line goes up) of the fuel valve 6, with ignition sparks being triggered 4.9 s after the fuel valve 6 begins to open.
  • the measured values of the valve position sensor 15 can be evaluated for characteristic curves in a similar way to those of the speed sensor 14, since pressure pulses also have a significant effect there.
  • the present invention makes it possible to detect and document hard ignitions or use them to influence the ignition control in conventional systems without additional sensors, simply by evaluating the existing measured values from sensors for speed D or fuel valve position S. This can help in finding the cause of errors or reduce the number of suboptimal ignitions.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von Fehlern beim Zünden eines Brenners. Mit flüssigem oder gasförmigem Brennstoff betriebene Brenner werden insbesondere zur Heizung und/oder Bereitstellung von warmem Brauchwasser eingesetzt und sollen eine hohe Verfügbarkeit bei geringem Wartungsaufwand haben. Bekannte Brenner werden von einem Gebläse mit Umgebungsluft versorgt, der über ein Brennstoffventil Brenngas und/oder ein flüssiger Brennstoff in einer vorgebbaren Menge beigemischt wird. Das Gemisch wird dann in einer Brennkammer gezündet und anschließend in einer stabilen geregelten Verbrennung zur Wärmeerzeugung genutzt. Dabei ist der Zündvorgang ein relativ wichtiger Teil des gesamten Verfahrens. Ein Gemisch aus Luft und Brennstoff zündet nur sicher und umweltfreundlich, wenn das Mischungsverhältnis von Luft zu Brennstoff (die Luftzahl Lambda) in einem zündfähigen und umweltverträglichen Bereich vorliegt und zu einem geeigneten Zeitpunkt gezündet wird. Ist dies nicht der Fall, so gelangt möglicherweise (teilweise) unverbrannter Brennstoff in die Umwelt, darunter möglicherweise auch Kohlenmonoxid und/oder es kann zu einer unerwünschten Ansammlung von zündfähigem Gemisch kommen, welches bei Zündung zu einem ungünstigen Zeitpunkt starke Geräusche und/oder unerwünschte Druckstöße bewirkt. Aus diesem Grunde wird der sicheren Zündung, also dem Start eines Verbrennungsvorganges in einem Brenner besondere Aufmerksamkeit geschenkt.
  • Nach dem Stand der Technik wird zunächst ein Gebläse eingeschaltet, welches einen vorgebbaren Luftstrom, meist über eine Venturidüse, in den Brenner leitet. Diesem Luftstrom wird anschließend an einem Brennstoffeinlass, z. B. vor der Venturidüse, Brennstoff beigemischt, was durch Öffnen eines Brennstoffventils erfolgt. Das Brennstoffventil wird durch eine geeignete Sensorik und Steuerung erst geöffnet, wenn genügend Luft vom Gebläse gefördert wird. Umgekehrt wird das Brennstoffventil geschlossen, wenn aus irgendeinem Grund nicht mehr genug Luft gefördert wird. Außerdem sorgt ein sogenannter Flammenwächter dafür, dass die Brennstoffzufuhr abgeschaltet wird, wenn die Flamme aus irgendeinem Grunde erlischt. In jedem Fall gibt es eine Steuerung oder Regelung für das gesamte System, die das Gebläse einschalten und dessen Drehzahl sowie die Stellung des Brennstoffventils nach vorgebbaren Kalibrierdaten für einen sicheren Betrieb des Brenners bei unterschiedlicher Last einstellen. Zu einer solchen Regelung gehört auch die ständige Messung der Drehzahl des Gebläses sowie die Überwachung der Stellung des Brennstoffventils.
  • Dies alles verhindert jedoch nicht alle Arten von Fehlern beim Zündvorgang selbst. Aus verschiedenen Gründen kann es schon bei Inbetriebnahme eines Brenners oder später im Betrieb durch Verschleiß und andere Einflüsse dazu kommen, dass der Zündvorgang nicht optimal abläuft. Einerseits gibt es für alle Bauteile und Parameter Toleranzen und/oder Verschmutzungen und/oder Verschleiß, die dazu führen, dass ein gewünschter Wert für einen Parameter nicht immer genau eingestellt werden kann. Andererseits gibt es im Betrieb unterschiedliche Umgebungstemperaturen, Luftfeuchtigkeit und sogar geringe Unterschiede in der Brennstoffzusammensetzung, die dazu führen, dass mit einer vorgegebenen Einstellung von Gebläse und Brennstoffventil manchmal keine optimale Zündung (mehr) erreicht wird. DE 10 2018 114 355 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zum Detektieren einer fehlerhaften Zündung eines Brenners durch das Vergleichen eines gemessenen Signalverlaufs wahlweise von einem Gebläse, Zündelektroden und/oder lonisationselektroden mit einem hinterlegten erwartungsgemäßen Signalverlauf.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest zu lindern und insbesondere bestimmte Fehler beim Zündvorgang ohne zusätzliche Sensorik zu erkennen, und zwar insbesondere solche Fehler, die zu Geräuschentwicklung und/oder unerwünschten Druckimpulsen beim Zünden führen, insbesondere darunter besonders sogenannte harte Zündungen, die schon eine Art Verpuffung darstellen. Je nach Schwere und/oder Häufigkeit eines festgestellten Fehlers soll dann auch eine Warnmeldung oder Abschaltung und Verriegelung der Anlage möglich sein.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe dienen ein Verfahren und eine Vorrichtung sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, veranschaulicht die Erfindung und gibt weitere Ausführungsbeispiele an.
  • Hierzu trägt ein Verfahren zum Erkennen von Fehlern beim Zünden eines Brenners zur Verbrennung eines Gemisches von Luft und Brennstoff bei, bei dem ein Gebläse mit einer vorgebbaren bzw. vorgegebenen Soll-Drehzahl einen Luftstrom erzeugt, der dem Brenner zugeleitet wird, und dem Luftstrom über ein Brennstoffventil mit einer vorgebbaren bzw. vorgegebenen Soll-Stellung Brennstoff an einem Brennstoffeinlass beigemischt wird, überwacht während des Zündvorgangs durch Auslösen von Zündfunken mittels einer Zündüberwachung die Drehzahl des Gebläses und/oder die Stellung des Brennstoffventils, wobei charakteristische Änderungen der überwachten Drehzahl bzw. der überwachten Stellung erkannt und als Fehler beim Zünden gespeichert oder weiterverarbeitet werden. Charakteristische Änderungen mit kurzzeitigen bis zu 2 s [Sekunden] dauernden Abweichungen der überwachten Drehzahl von der vorgegebenen Soll-Drehzahl bzw. der überwachten Stellung von der vorgegebenen Soll-Stellung von mehr als 20 % dienen dabei als Hinweis auf eine verspätete Zündung . So sind keine zusätzlichen Sensoren erforderlich, es können aber zusätzliche Informationen aus vorhandenen Sensoren gewonnen werden.
  • Bevorzugt werden nur 0,2 bis 1 s dauernde starke Abweichungen in der Größenordnung von mehr als 20 %, insbesondere 30 bis 80%, von Soll-Drehzahl bzw. Soll-Stellung als Hinweis auf eine verspätete Zündung genommen.
  • Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden die Zahl und/oder Stärke der festgestellten Fehler gespeichert und bei Überschreiten vorgebbarer Grenzwerte der Brenner abgeschaltet oder verriegelt. Auf diese Weise können eventuelle Schäden an Komponenten durch wiederholte Druckimpulse vermieden und eine Wartung durch Fachpersonal veranlasst werden.
  • Je nach Art der Zündsteuerung und nach Anforderungen an die Sicherheit eines Systems werden erfindungsgemäß bei Feststellung von Fehlern auch Korrekturen an Parametern der Zündsteuerung und/oder den Sollwerten von Drehzahl des Gebläses und/oder Stellung des Brennstoffventils beim Zündvorgang vorgenommen werden. Dies kommt insbesondere bei Systemen mit einer fortgeschrittenen Software in Betracht, bei denen eine zentrale Datenverarbeitung Zündvorgänge steuert und den folgenden Betrieb regelt.
  • Für einfachere Anwendungen oder zusätzlich kann eine Warnanzeige vorhanden sein, die beim Erkennen von Fehlern bei der Zündung angesteuert wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung zum Erkennen von Fehlern bei der Zündung eines Brenners zur Verbrennung eines Gemisches von Luft und Brennstoff vorgeschlagen, die ein Gebläse zur Erzeugung eines Luftstroms umfasst, der dem Brenner zugeleitet wird, wobei ein Brennstoffeinlass vorhanden ist, der über ein Brennstoffventil dem Luftstrom Brennstoff zuführt, wobei weiter eine Zündsteuerung vorhanden ist, die eingerichtet ist, das Gebläse zum Zünden mit einer vorgebbaren bzw. vorgegebenen Soll-Drehzahl und das Brennstoffventil mit einer vorgebbaren bzw. vorgegebenen Soll-Stellung zu betreiben und durch Auslösen von Zündfunken einen Zündvorgang durchzuführen und wobei ein Drehzahlsensor und ein Ventilstellungssensor vorhanden und über Signalleitungen mit einer Zündüberwachung verbunden sind.
  • Die Zündüberwachung ist eingerichtet, Fehler beim Zünden über charakteristische Änderungen der Drehzahl und/oder der Ventilstellung zu erkennen und zu speichern und/oder weiterzuverarbeiten. Sie ist weiter eingerichtet, charakteristische Änderungen mit kurzzeitigen bis zu 2 s [Sekunden] dauernden Abweichungen der gemessenen Drehzahl von der vorgegebenen Soll-Drehzahl bzw. der gemessenen Stellung von der vorgegebenen Soll-Stellung von mehr als 20 % als Hinweis auf eine verspätete Zündung zu erkennen. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere harte Zündungen ganz charakteristische Verläufe der Messsignale von Drehzahlsensor und Ventilstellungssensor erzeugen, die sich mit üblichen Signalauswertungsmethoden detektieren lassen.
  • Bevorzugt ist die Zündüberwachung mit einer Warnanzeige ausgestattet ist, die bei Auftreten von Fehlern auslösbar ist. Dies erlaubt es, das Auftreten von Geräuschen oder Druckimpulsen von fehlerhaften Zündvorgängen auch objektiv zu dokumentieren und anzuzeigen.
  • Besonders bevorzugt ist die Zündüberwachung so ausgelegt, dass festgestellte Fehler gezählt, Parameter oder Sollwerte in einer Zündsteuerung verändert und/oder der Brenner abgeschaltet und/oder verriegelt werden können.
  • Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, umfassend Befehle, die bewirken, dass die hier vorgeschlagene Vorrichtung das vorgeschlagene Verfahren ausführt.
  • Ein schematisches Ausführungsbeispiel der Erfindung, auf das diese jedoch nicht beschränkt ist, und die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar:
    • Fig. 1:
    eine Vorrichtung zur Erkennung von Fehlern beim Zünden eines Brenners, und
    Fig. 2:
    ein Diagramm zur Veranschaulichung der Auswirkungen eines Fehlers auf die Drehzahl eines Gebläses eines Brenners.
  • Figur 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Ein Brenner 1 wird über eine Brennereinlassleitung 9 mit einem Gemisch aus Umgebungsluft und Brennstoff versorgt. Dazu wird von einem Lufteinlass 2 über ein Gebläse 3 Luft zu einem Brennereinlass 10 gefördert. An einem Brennstoffeinlass 7 wird dieser Luft über ein Brennstoffventil 6 Brennstoff aus einer Brennstoffversorgung 5 beigemischt. Das Gemisch gelangt vorzugsweise über eine Venturidüse 4 zum Brennereinlass 10 und von dort in eine Düsenplatte 11 oder dergleichen zur Verteilung in einem Brennraum 13 des Brenners 1. Das Gemisch kann mittels einer Zündelektrode 12 zum Starten der Verbrennung gezündet werden. Eine Zündsteuerung 8 löst einen Zündvorgang aus. Dabei ist das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten und deren zeitabhängige Steuerung kritisch für einen optimalen Zündvorgang. Deshalb gibt es einen Drehzahlsensor 14, mit dem eine Drehzahl D des Gebläses 3 kontinuierlich oder quasikontinuierlich gemessen wird. So kann das Gebläse beim Zündvorgang zunächst auf eine Soll-Drehzahl gebracht werden. Auch das Brennstoffventil 6 weist einen Ventilstellungssensor 15 auf, mit dem die Brennstoffventilstellung S eingestellt und überwacht werden kann. Gebläse 3 und Brennstoffventil 6 werden über Steuerleitungen 17 bei einem Zündvorgang angesteuert. Erfindungsgemäß sind Drehzahlsensor 14 und/oder Ventilstellungssensor 15 über Signalleitungen 18 zusätzlich mit einer Zündüberwachung 16 zur Feststellung von Fehlern beim Zündvorgang verbunden. Diese Zündüberwachung analysiert den zeitlichen Verlauf der Messwerte von Drehzahlsensor 14 und/oder Ventilstellungssensor 15 auf charakteristische Signalverläufe, die auf Fehler beim Zündvorgang, insbesondere auf harte Zündungen, hinweisen. Werden solche charakteristischen Verläufe festgestellt, was beispielsweise schon durch Überschreitung vorgebbarer Schwellwerte für Transienten der Messsignale ermittelt werden kann, so können die Fehler gezählt oder zur Auslösung weiterer Schritte ausgewertet werden. Insbesondere kann eine Warnanzeige 19 ausgelöst werden oder bei kritischen Werten die Anlage abgeschaltet und bis zur Wartung durch Fachpersonal verriegelt werden. Es können auch Parameter in der Zündsteuerung 8 verändert werden, um festgestellte Fehler möglicherweise automatisch zu beheben.
  • Fig. 2 veranschaulicht beispielhaft in einem Diagramm schematisch und qualitativ das Verhalten der Drehzahl D des Gebläses 3 bei einer verspäteten Auslösung von Zündfunken, hier um etwa 4,9 s verzögert. Auf der X-Achse ist die Zeit in Sekunden aufgetragen, auf der Y-Achse die Drehzahl D. Wenn die Drehzahl D zunächst auf eine Solldrehzahl von z. B. 5200 rpm [rounds per minute - Umdrehungen pro Minute] gebracht und dann das Brennstoffventil 6 geöffnet wird, so ist das Zeitintervall bis zur Auslösung von Zündfunken kritisch für die Qualität des Zündvorganges. Im dargestellten Beispiel erfolgt die Zündung so spät, dass bereits eine erhebliche Menge an zündfähigem Gemisch im Brenner vorhanden ist. Dies führt zu einer heftigen Zündung, die schon als eine kleine Verpuffung beschrieben werden kann, bei der Geräusche und ein Druckimpuls entstehen. Tatsächlich ist die Druckentfaltung so groß, dass dies deutlich auf die Drehzahl D des Gebläses 3 zurückwirkt. Das Gebläse wird kurzzeitig von dem Druckimpuls abgebremst, so dass die Drehzahl D stark absinkt, um beispielsweise 20 bis 80%, insbesondere um 40 bis 60%. Anschließend steigert sich die Drehzahl D wieder sehr schnell und schießt sogar über die Soll-Drehzahl hinaus bis sie langsam zur Soll-Drehzahl zurückkehrt. Der scharfe Einbruch der Drehzahl dauert nur etwa 0,1 bis 2 s, insbesondere nur 0,5 bis 1 s. Jedenfalls entsteht ein sehr charakteristisches Signal, welches mit üblichen Signalverarbeitungsmitteln leicht von Signalen eines fehlerfreien Zündvorganges unterschieden werden kann. Im Diagramm sind vier aufeinanderfolgende fehlerhafte Zündungen mit den jeweils zugehörigen Verläufen der Drehzahl D dargestellt, die alle sehr ähnliche charakteristische Verläufe zeigen. Die obere durchgezogene Linie zeigt den Verlauf der Drehzahl D in Abhängigkeit von der Zeit bei einer Laboruntersuchung, die untere Linie veranschaulicht das Öffnen (Linie geht nach unten) und Schließen (Linie geht nach oben) des Brennstoffventils 6, wobei Zündfunken jeweils 4,9 s nach dem Beginn des Öffnens des Brennstoffventils 6 ausgelöst werden. Die Messwerte des Ventilstellungssensors 15 können in ähnlicher Weise wie die des Drehzahlsensors 14 auf charakteristische Verläufe ausgewertet werden, da sich Druckimpulse auch dort signifikant auswirken.
  • Bei einem Brenner nach dem Stand der Technik gibt es bisher keine Instrumentierung, die eine harte Zündung detektieren, aufzeichnen oder gar zur Veränderung von Parametern nutzen könnte. Es gibt außer den oben beschriebenen Sensoren zwar auch manchmal Durchflussmesser in der Brennereinlassleitung 9, aber diese liefern bei harten Zündungen kein einfach auswertbares charakteristisches Signal.
  • Die vorliegende Erfindung erlaubt es, bei herkömmlichen Systemen ohne zusätzliche Sensorik nur durch besondere Auswertung ohnehin vorliegender Messwerte von Sensoren für Drehzahl D oder Brennstoffventilstellung S harte Zündungen festzustellen, zu dokumentieren oder auch für eine Beeinflussung der Zündsteuerung zu nutzen. Dies kann bei der Suche nach der Ursache von Fehlern helfen oder auch die Zahl an nicht optimalen Zündungen verringern.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Brenner
    2
    Lufteinlass
    3
    Gebläse
    4
    Venturidüse
    5
    Brennstoffversorgung
    6
    Brennstoffventil
    7
    Brennstoffeinlass
    8
    Zündsteuerung
    9
    Brennereinlassleitung
    10
    Brennereinlass
    11
    Düsenplatte
    12
    Zündelektrode
    13
    Brennraum
    14
    Drehzahlsensor
    15
    Ventilstellungssensor
    16
    Zündüberwachung
    17
    Steuerleitungen
    18
    Signalleitungen
    19
    Warnanzeige
    D
    Drehzahl
    S
    Stellung des Brennstoffventils

Claims (10)

  1. Verfahren zum Erkennen von Fehlern beim Zünden eines Brenners (1) zur Verbrennung eines Gemisches von Luft und Brennstoff, bei dem ein Gebläse (3) mit einer vorgegebenen Soll-Drehzahl einen Luftstrom erzeugt, der dem Brenner (1) zugeleitet wird, und dem Luftstrom über ein Brennstoffventil (6) mit einer vorgegebenen Soll-Stellung Brennstoff an einem Brennstoffeinlass (7) beigemischt wird, wobei während des Zündvorgangs durch Auslösen von Zündfunken mittels einer Zündüberwachung (16) zumindest die Drehzahl (D) des Gebläses (3) oder die Stellung (S) des Brennstoffventils (6) überwacht wird und wobei charakteristische Änderungen der überwachten Drehzahl (D) bzw. der überwachten Stellung (S) erkannt und als Fehler beim Zünden gespeichert oder weiterverarbeitet werden, wobei charakteristische Änderungen mit kurzzeitigen bis zu 2 s [Sekunden] dauernden Abweichungen der überwachten Drehzahl (D) von der vorgegebenen Soll-Drehzahl bzw. der überwachten Stellung (S) von der vorgegebenen Soll-Stellung von mehr als 20 % als Hinweis auf eine verspätete Zündung dienen.
  2. Verfahren nach Anspruch 2, wobei 0,1 bis 2 s dauernde Abweichungen von mehr als 20 % als Hinweis auf eine verspätete Zündung dienen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zahl und/oder Stärke der festgestellten Fehler gespeichert werden und bei Überschreiten vorgebbarer Grenzwerte der gespeicherten Zahl bzw. Stärke der Brenner (1) abgeschaltet oder verriegelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei bei Überschreitung vorgebbarer Schwellwerte für Transienten der Messsignale der Drehzahl (D) des Gebläses (3) bzw. der Stellung (S) des Brennstoffventils (6) der Brenner (1) abgeschaltet oder verriegelt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei Feststellung von Fehlern zumindest eine Maßnahme aus der folgenden Gruppe vorgenommen werden: Korrekturen an Parametern einer Zündsteuerung (8), Korrekturen an dem Sollwert der Drehzahl (D) des Gebläses (3), Korrekturen an der Soll-Stellung des Brennstoffventils (6) beim Zündvorgang.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Warnanzeige (19) beim Erkennen von Fehlern bei der Zündung angesteuert wird.
  7. Vorrichtung zum Erkennen von Fehlern bei der Zündung eines Brenners (1) zur Verbrennung eines Gemisches von Luft und Brennstoff, bei der ein Gebläse (3) vorhanden ist zur Erzeugung eines Luftstroms, der dem Brenner (1) zugeleitet wird, wobei ein Brennstoffeinlass (7) vorhanden ist, der über ein Brennstoffventil (6) dem Luftstrom Brennstoff zuführt, wobei weiter eine Zündsteuerung (8) vorhanden ist, die eingerichtet ist, das Gebläse (3) zum Zünden mit einer vorgegebenen Soll-Drehzahl und das Brennstoffventil (6) mit einer vorgegebenen Soll-Stellung zu betreiben und durch Auslösen von Zündfunken einen Zündvorgang durchzuführen und wobei ein Drehzahlsensor (14) und ein Ventilstellungssensor (15) vorhanden und über Signalleitungen (18) mit einer Zündüberwachung (16) verbunden sind, wobei die Zündüberwachung (16) eingerichtet ist, Fehler beim Zünden charakteristische Änderungen zumindest der mit dem Drehzahlsensor gemessenen Drehzahl (D) oder der mit dem Ventilstellungssensor (15) gemessenen Stellung (S) zu erkennen und dann zumindest zu speichern oder weiterzuverarbeiten, sowie charakteristische Änderungen mit kurzzeitigen bis zu 2 s [Sekunden] dauernden Abweichungen der gemessenen Drehzahl (D) von der gemessenen Soll-Drehzahl bzw. der gemessenen Stellung (S) von der vorgegebenen Soll-Stellung von mehr als 20 % als Hinweis auf eine verspätete Zündung zu erkennen.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Zündüberwachung mit einer Warnanzeige (19) ausgestattet ist, die bei Auftreten von Fehlern auslösbar ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die Zündüberwachung (16) zur Durchführung zumindest einer der Maßnahmen aus folgender Gruppe ausgelegt ist: festgestellte Fehler zählen, Parameter oder Sollwerte in einer Zündsteuerung (8) ändern, Brenner (1) abschalten, Brenner (1) verriegeln.
  10. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9 die Verfahrensschritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 ausführt.
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