EP4060232A1 - Leistungserfassung und luftzahlregelung mittels sensoren im feuerraum - Google Patents

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EP4060232A1
EP4060232A1 EP21162830.0A EP21162830A EP4060232A1 EP 4060232 A1 EP4060232 A1 EP 4060232A1 EP 21162830 A EP21162830 A EP 21162830A EP 4060232 A1 EP4060232 A1 EP 4060232A1
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EP
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combustion
signal
output
temperature sensor
actuator
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Siemens AG
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    • F23N2900/00—Special features of, or arrangements for controlling combustion
    • F23N2900/05005—Mounting arrangements for sensing, detecting or measuring devices

Definitions

  • the present disclosure relates to controls and/or regulation as used in combustion devices, such as gas burners, in connection with combustion sensors.
  • Combustion sensors in combustion devices are, for example, ionization electrodes and/or optical sensors.
  • the present disclosure relates to the regulation and/or control of combustion devices in the presence of hydrogen gas.
  • external influences can affect the air ratio and/or the combustion output.
  • Such external influences are, for example, the inlet pressure of the fuel, in particular the fuel gas, and the fuel composition.
  • Further examples of external influences are the ambient temperature, the ambient pressure and changes in the supply air path and in the exhaust gas path of the combustion device.
  • such sensors which monitor the flame in a safety-related manner can be included in the control of the combustion output and/or the air ratio of a combustion device.
  • Optical flame monitoring has hitherto been used for the combustion of pure hydrogen in a combustion device. Meanwhile, optical sensors for recording signals during combustion are expensive.
  • thermocouples and/or resistance temperature sensors are conceivable as sensors for recording combustion signals.
  • Thermocouples and/or resistance temperature sensors are to be thermally coupled to the supply air and/or the mixture and/or the exhaust gas and/or the plasma of a combustion at a combustion device.
  • Thermocouples and/or resistance temperature sensors are also thermally coupled to the mechanical mount. As a result of such couplings, thermocouples and/or resistance temperature sensors have hitherto tended to be too slow for monitoring a combustion process.
  • EP1154202A2 A European patent application EP1154202A2 was filed on April 27, 2001 by SIEMENS BUILDING TECH AG. The application was published on November 14, 2001.
  • EP1154202A2 deals with a control device for a burner.
  • EP1154202A2 claims a May 12, 2000 priority.
  • to EP1154202A2 is a granted European patent EP1154202B1 before.
  • EP1154202B2 distinguishes between fuel gases with a low and high calorific value.
  • Two characteristic curves are used to differentiate between the two fuel gases.
  • the two characteristic curves each relate to a control signal for an actuator of the combustion device over a fan speed of the combustion device.
  • Control signals which correspond to the characteristic curves, are weighted for controlling the combustion device.
  • EP1154202B2 the use of additional sensors to control the combustion device. Those additional sensors influence the positions of actuators of the combustion device based on their sensor results. Mentions as an example of measurement data obtained from those additional sensors EP1154202B2 a change in boiler temperature.
  • DE102004030300A1 was filed on June 23, 2004 by EBM PAPST LANDSHUT GMBH. The application was published on January 12, 2006. DE102004030300A1 deals with a method for setting an operating parameter of a combustion device.
  • DE102004055716A1 was filed on November 18, 2004 by EBM PAPST LANDSHUT GMBH. The application was published on January 12, 2006.
  • DE102004055716A1 deals with a procedure for the regulation and control of a combustion device.
  • DE102004055716A1 claims a priority dated June 23, 2004.
  • DE102004055716A1 also discloses a mixing area into which an air supply and a gas supply open.
  • a line leads out of the mixing area. The line ends at a burner part.
  • a flame is arranged above the burner part.
  • a temperature sensor can be arranged, for example, in the area of the flame, but also on the burner in the vicinity of the flame.
  • a thermocouple can also be used as a temperature sensor.
  • DE102004055716A1 teaches the regulation of the temperature Tactual generated by a firing device to a target temperature Tsoll . In this case, a characteristic curve is used which indicates the setpoint temperature T set as a function of the mass flow of air and/or the load of the firing device.
  • the air ratio ⁇ remains constant as a further parameter.
  • WO2015/113638A1 Another international patent application WO2015/113638A1 was filed on February 3, 2014 by ELECTROLUX APPLIANCES AB, SE. The application was published on August 6, 2015.
  • WO2015/113638A1 teaches a gas burner application as well as a gas cooking appliance.
  • WO2015/113638A1 discloses a monitoring device by means of which a gas supply is switched off in the absence of a flame.
  • the monitoring device cooperates with a switch-off device comprising a valve.
  • the monitor may include a thermocouple or other sensor. The monitoring device is therefore safety-oriented.
  • JP2017040451A was filed on August 21, 2015 by NORITZ CORP. The application was published on February 23, 2017. JP2017040451A handles an incinerator.
  • JP2017040451A deals JP2017040451A with the detection of a flame temperature, taking into account the delays of the respective sensor.
  • Thermocouples and thermistors are mentioned as sensors.
  • a prediction unit is used to account for those delays.
  • the prediction unit obtains a value by multiplying a difference between a temperature detected in the past and a current temperature by a coefficient. That value is added to the currently recorded temperature.
  • the coefficient required to determine that value depends on a delay time and on a predetermined period of time.
  • Delays caused by sensors are included in the 2020 technical specification of RTD platinum sensors from IST.
  • the response time for a sensor to track 63 percent of a temperature change due to delays varies between 2.5 and 40 seconds. In general, the response time depends on the dimensions of the respective sensor.
  • a pneumatic gas-air combination and/or an electronic combination can be used to regulate a combustion device.
  • a modulation range of one to seven can usually be achieved using a pneumatic gas-air combination.
  • the combustion output and the air supply only depend on the fan speed. If the use of other sensors is too complex, a correction of environmental influences is hardly possible.
  • environmental influences relate, for example, to air temperature, air pressure and changes in the supply air path or exhaust gas path of the combustion device.
  • An electronic network for the combustion of hydrogen requires additional sensors, for example to detect and safeguard the amount of fuel gas, in order to adjust the amount of fuel gas without combustion control. Meanwhile, such additional sensors are expensive.
  • the aim of the present disclosure is to provide a closed-loop and/or open-loop control system that enables combustible gases containing hydrogen to be burned.
  • an aim of the present disclosure is to provide regulation and/or control that achieves a sufficient degree of modulation.
  • Such a regulation can also be used for fuel gases containing hydrocarbons and/or for a mixture of fuel gases containing hydrocarbons with hydrogen.
  • the air ratio can then be corrected using a specified characteristic curve.
  • a procedure is in EP1902254B1 described, where in EP1902254B1 the measured temperature is given in the value range as a function of air ratio and combustion output.
  • a less complex sensor does not record any fluctuations in the ambient conditions such as air temperature, air pressure or fluctuations in the supply air path and/or exhaust gas path.
  • Such a less complex sensor is, for example, the fan speed detection of the fan. Consequently, that sensor has the disadvantage that it only incompletely determines the air supply.
  • the present disclosure addresses those difficulties by placing more than one sensor in the furnace of a combustor.
  • more than one temperature sensor placed in the combustion chamber of the combustion device.
  • the signals from both sensors, in particular both temperature sensors are read out and processed into values for a combustion output.
  • the signals from both sensors, in particular both temperature sensors can likewise each be processed into a value for an air ratio ⁇ . It can then be regulated and/or controlled on the basis of the determined combustion line and/or the determined air ratio ⁇ .
  • ambiguities can be resolved by arranging a further sensor, in particular a further temperature sensor, in the combustion chamber.
  • a signal is read from the additional sensor, in particular from the additional temperature sensor.
  • the signal read out is processed to a value of a combustion output and included in the determination of a current combustion output of the combustion device.
  • a feed signal in the evaluation.
  • a supply signal can be, for example, a fan speed of a fan in an air supply duct.
  • a supply channel can be a signal from a flow sensor in the air supply channel or in the fuel supply channel.
  • a supply signal can be obtained from an air damper position and/or from a position of a fuel actuator. The use of a feed signal has the advantage that the assignment of feed signal to combustion power is often unambiguous.
  • the two characteristic curves for determining the pairs of combustion output are specified for a specified air ratio. With the appropriate positioning of the two sensors in the combustion chamber, there is exactly one pair of points from the two sensor values at which both combustion outputs are the same for all possible air ratio values
  • the combustion output can be determined in the range of values as a function of the respective measurement signal for a specified target value of the air ratio.
  • the determination is made for each sensor arranged in the combustion chamber. In this way, both the air ratio and the combustion output can be adjusted to specified target values.
  • the combustion power depending on the associated sensor signal can be stored as a polynomial for both functions.
  • the two functions can be stored as a sequence of points between which linear interpolation is carried out over the minimum distance between the two points. If additional sensors are used, a function of the combustion power is stored in the value range of three or more sensors.
  • Another sensor can be, for example, a third sensor in the combustion chamber or a feed sensor.
  • the regulation takes place, for example, by first adjusting the air actuator or, alternatively, the fuel actuator until the combustion outputs from the two are the same or are close to one another.
  • the combustion output is then calculated, for example, as the average of the two calculated combustion outputs.
  • the air actuator and fuel actuator are then adjusted in such a way that the calculated combustion output is at its target value, for example via a control loop. Any resulting deviation of the air ratio from the target value is readjusted again via the air actuator or alternatively the fuel actuator. As a result of the readjustment, the combustion outputs calculated from the two measurement signals are the same again.
  • the air ratio and combustion output can be set together within a dead band of the target values using a multi-loop controller.
  • Changes caused by external influences on the fuel can be corrected by correcting the air ratio.
  • a change in the fuel composition initially has an effect on the air ratio.
  • a deviation in the air ratio is corrected by the method disclosed here.
  • a change in the fuel inlet pressure and/or the fuel temperature and/or the air pressure and/or the air temperature can be corrected via the air ratio control.
  • FIG 1 Fig. 1 shows a combustion device 1 such as a wall-mounted gas burner and/or a floor-standing gas burner.
  • a flame of a heat generator burns in the combustion chamber 2 of the combustion device 1 .
  • the heat generator exchanges the thermal energy of the hot combustion gases into another fluid such as water.
  • a hot water heating system is operated and / or heated drinking water.
  • a good can be heated, for example in an industrial process, with the thermal energy of the hot fuels and/or combustion gases.
  • the heat generator is part of a system with combined heat and power generation, for example a motor of such a system.
  • the heat generator is a gas turbine.
  • the heat generator can be used to heat water in a plant for the production of lithium and/or lithium carbonate.
  • the exhaust gases 10 are discharged from the combustion chamber 2, for example via a chimney.
  • the air supply 5 for the combustion process is supplied via a (motor) driven fan. Via the signal line 14, a control and/or regulating device 13 specifies the air supply V L to the blower that it is to convey. The fan speed of the fan speed sensor 12 thus becomes a measure of the air supply 5.
  • the fan speed determined by the sensor 12 is reported back to the control and/or regulating device 13 by the fan and/or by the drive 4 and/or the air actuator 4 of the fan.
  • the control and/or regulating device 13 determines the speed of the fan via the signal line 15.
  • the control and/or regulating device 13 preferably includes a microcontroller.
  • the control and/or regulating device 13 ideally includes a microprocessor.
  • the control and/or regulating device 13 can be a regulating device.
  • the control device preferably includes a microcontroller.
  • the control device ideally includes a microprocessor.
  • the controller may include a proportional and integral controller.
  • the control device can comprise a proportional and integral and derivative controller.
  • control and/or regulating device 13 can comprise a (logic) gate arrangement which can be programmed in the field.
  • control and/or regulating device 13 can comprise an application-specific integrated circuit.
  • the signal line 14 or 15 comprises an optical waveguide.
  • the signal line 14 or 15 is designed as an optical waveguide.
  • Optical fibers provide advantages in terms of galvanic isolation and protection against explosions.
  • the flap and/or valve position can be used as a measure for the air supply 5 .
  • a measured value derived from the signal of a pressure sensor 12 and/or mass flow sensor 12 and/or volume flow sensor 12 can be used.
  • the air supply V L is the value of the current air flow rate.
  • the air flow rate may be measured and/or reported in cubic meters of air per hour.
  • the air supply V L can thus be measured and/or specified in cubic meters of air per hour.
  • the fuel supply V B is set and/or regulated by the control and/or regulating device 13 with the aid of at least one fuel actuator 7-9 and/or at least one (motor-driven) adjustable valve 7-9.
  • the fuel 6 is a fuel gas.
  • a combustor 1 can then be connected to various fuel gas sources, for example sources with a high proportion of methane and/or sources with a high proportion of propane. Provision is also made for the combustion device 1 to be connected to a source of a gas or a gas mixture, the gas or the gas mixture comprising hydrogen. In a special embodiment it is provided that the gas or the gas mixture comprises more than five percent, in particular more than five percent of the amount of hydrogen.
  • the gas or the gas mixture only or includes essentially only hydrogen gas.
  • the fuel and/or the gas and/or the gas mixture comprises variably zero to thirty percent of the amount of hydrogen gas.
  • the quantity of fuel gas is set by the control and/or regulating device 13 by at least one (motor-driven) adjustable fuel valve 7 - 9 .
  • the control value, for example a pulse width modulated signal, of the gas valve 7 - 9 is a measure of the amount of fuel gas. It is also a value for the fuel supply V B .
  • a gas valve is used as the fuel actuator 7-9
  • the position of a valve can be used as a measure for the quantity of fuel gas.
  • a fuel actuator 7-9 and/or a fuel valve 7-9 are set using a stepping motor.
  • the stepping position of the stepping motor is a measure of the amount of fuel gas.
  • the fuel valve and/or the fuel flap can also be integrated in a unit with at least one or more safety shut-off valves 7, 8.
  • a signal line 16 connects the fuel actuator 7 to the control and/or regulating device 13.
  • Another signal line 17 connects the fuel actuator 8 to the control and/or regulating device 13.
  • Another further signal line 18 connects the fuel actuator 9 to the control and/or regulating device 13. or control device 13.
  • the signal lines 16-18 each comprise an optical waveguide. Optical fibers provide advantages in terms of galvanic isolation and protection against explosions.
  • At least one of the fuel valves 7 - 9 can be a valve controlled internally via a flow and/or pressure sensor, which valve receives a target value and regulates the actual value of the flow and/or pressure sensor to the target value.
  • the flow and/or pressure sensor can be implemented as a volume flow sensor, for example as a turbine wheel meter and/or as a bellows meter and/or as a differential pressure sensor.
  • the flow and/or pressure sensor can also be designed as a mass flow sensor, for example as a thermal mass flow sensor.
  • FIG 1 also shows a combustion device 1 with a first sensor 19.
  • the sensor 19 is preferably arranged in the combustion chamber 2.
  • the first sensor 19 advantageously includes a first temperature sensor 19.
  • the first sensor 19 is a first temperature sensor 19.
  • a signal line 21 connects the temperature sensor 19 to the control and/or regulating device 13.
  • the signal line 21 comprises an optical waveguide.
  • Optical fibers provide advantages in terms of galvanic isolation and protection against explosions.
  • FIG 1 also shows a combustion device 1 with a second sensor 20.
  • the sensor 20 is preferably arranged in the combustion chamber 2.
  • the second sensor 20 advantageously comprises a second temperature sensor 20.
  • the second sensor 20 is a second temperature sensor 20.
  • a signal line 22 connects the temperature sensor 20 to the control and/or regulating device 13.
  • the signal line 22 comprises an optical waveguide.
  • Optical fibers provide advantages in terms of galvanic isolation and protection against explosions.
  • FIG 2 shows the signal curve 24 of the combustion output 23 over the sensor signal of the first sensor 19 for a solid combustion gas at a predetermined, constant mixing ratio.
  • the sensor 19 is arranged in such a way that the combustion output 23 can be clearly assigned to the sensor signal.
  • Such a signal course 24 is obtained, for example, when a temperature sensor 19 is attached close to the burner 3 .
  • the characteristic curve 24 differs from that in EP1902254B1 mentioned characteristic characterized in that the characteristic 24 along the ordinate has the burning power 23 and not the temperature signal. Consequently, via the in FIG 2 characteristic curve 24 shown from the signal, the combustion power 23 can be determined.
  • the air ratio ⁇ is set for each combustion output 23 for this purpose.
  • the characteristic curve 24 is stored in the open-loop and/or closed-loop control device 13 .
  • the assignment also takes place there.
  • the characteristic curve 24 can be stored in an electronic circuit on the first temperature sensor 19 or in any other unit.
  • the evaluation also takes place there.
  • the combustion output 23 can be determined directly with the characteristic curve 24, so that an air supply sensor is not required. If the fuel gas metering is assigned directly to the air supply 5, then the combustion output 23 and the air supply 5 are also assigned directly to one another. In this way, the air supply 5 can be set via the stated assignment between the combustion output 23 and the air supply 5 and via the control signal according to the line 14 . As an alternative, the air supply 5 can be regulated in this way via a closed loop control. In a preferred embodiment, the air supply signal is present, but the association between the air supply 5 and the signal is subject to external influences. These can be changes, for example, in the air temperature and/or the ambient pressure and/or the supply air/exhaust gas path.
  • a signal where such changes are not compensated for is the fan speed signal of the fan 4 or the position feedback of a damper.
  • the association between air supply 5 and the sensor signal on line 12 in relation to reference conditions can be recalibrated regularly during operation. The recalibration takes place with the help of the sensor signal and the combustion output 23 determined via the characteristic curve 24 as well as with the help of the assignment between the combustion output 23 and the air supply 5.
  • This process has the advantage that the air supply 5 and thus the combustion output 23 can be changed quickly.
  • the correction via the characteristic curve 24 takes place much more slowly.
  • the characteristic curve of a gas supply sensor can also be corrected, for example the fuel supply based on the position of a gas flap setting.
  • the air control signal on line 14 and thus the air supply 5 are assigned directly to the fuel metering.
  • the course of the characteristic curve 24 depends heavily on the position of the sensor in the combustion chamber 2 .
  • a sensor position close to or directly on the burner 3 has the disadvantage that the dynamics of the sensor signal is impaired by the heat capacity of the burner 3 . This makes the regulation sluggish.
  • FIG 3 shows the course of a characteristic curve 24 of the combustion output 23 as a function of the sensor signal from line 21 when the sensor 19 is arranged in the combustion chamber 2 in or near the flame.
  • the sensor signal from line 21 can no longer be unambiguously assigned to the combustion output 23 via the characteristic curve 24 .
  • a second sensor 20 is therefore installed in the combustion chamber 2, which assigns the sensor signal from line 22 to the combustion output 23 via a characteristic curve 25 that deviates from characteristic curve 24. So that a clear assignment of the two sensor values to the combustion output 23 as a function of two variables is possible via the two characteristic curves 24 and 25, for all values of the combustion output 23 in the value range of the possible combustion outputs 23, the pair of points with the signals on lines 21 and 22, the is assigned to the respective value of the combustion output 23 via the characteristic curves 24 and 25 only occur once.
  • the two characteristic curves 24 and 25 can be stored as polynomials in the open-loop and/or closed-loop control device 13 .
  • the assignment then takes place by means of a rule with which the different fuel gas outputs for the currently recorded signals 21 and 22 are calculated using the characteristic curves 24 and 25 .
  • the characteristic curves 24 are stored as a sequence of pairs of values (21/23) and (22/23).
  • the signals from the lines 21 and 22 can lie between the corresponding stored pairs of values (21/23) and (22/23).
  • Adjacent value pairs (21/23) and (22/23) corresponding to the signals from lines 21 and 22 are then determined. Linear interpolation is used to determine the combustion output 23 .
  • the discrepancies in the burning power 23 for the signals from the lines 21 and 22 are then determined.
  • the absolute value of the difference between all calculated combustion powers 23 from characteristic curve 24 and all calculated values from characteristic curve is formed.
  • the mean value or one of the two calculated values is taken as the assigned value from the two combustion outputs 23 with the smallest difference.
  • Exist for the signals from the lines 21, 22 in the characteristics 24, 25 only exactly one burning power 23 for at least one of the two characteristics 24, 25, so this is taken as the result.
  • FIG 4 shows that the two characteristic curves can also intersect. As long as the above-mentioned condition for the unambiguous assignment is met, the combustion output 23 and thus the air supply 5 can also be determined with such characteristic curves.
  • the association can be made unambiguous with the aid of a further signal.
  • This further signal can come from a further sensor in the combustion chamber 2, which clarifies this assignment in the case of the respective signals with an ambiguous assignment. With this further sensor in the combustion chamber 2, a further characteristic curve is stored, with which the combustion output 23 can be clearly determined as described above.
  • An air supply sensor and/or a fuel supply sensor is particularly preferred as the third sensor. If the fan speed or the position of an air damper is used as the air supply sensor, the returned signal on line 15 can be used to clarify the unambiguous assignment, despite the inaccuracies described above. Such a clarification can take place in particular when the combustible gas values with the same or similar pair of values are far apart.
  • the fuel gas values with the same or a similar pair of measured values on the lines 21, 22 are not in the error range of the external influences mentioned.
  • the combustion output 23 and from this the air supply 5 can be determined not only from the signals on the lines 21, 22 of the sensors 19, 20 in the combustion chamber 2.
  • the fuel supply 6 can be determined for a fixed predetermined mixture of a fuel gas.
  • the fuel in particular the fuel gas, can also be metered in the correct ratio to the air supply 5 with the means presented.
  • the prerequisite for this is that air supply 5 and fuel supply 6 can be freely adjusted via the respective actuators 4, 9 for air and for fuel.
  • 5 shows the behavior of the signals on lines 21 and 22 over the burning power 23. 5 relates to the case that the mixture is too lean in relation to the set air ratio ⁇ , i.e.
  • characteristic curves 24 and 25 correspond to the sensor signals on the lines 21 and 22 for different combustion outputs 23 when the mixture is set in such a way that the target air ratio ⁇ target is reached. If the mixture becomes leaner, the result is characteristic curve 26 for sensor 19 and characteristic curve 27 for sensor 20. Normally, characteristic curve 24 shifts to characteristic curve 25 by a different amount than characteristic curve 26 to characteristic curve 27 due to the leaner mixture.
  • two characteristic surfaces can be stored as a function of the combustion output 23 via the respective temperature values from the lines 21 and 22 and the air ratio ⁇ in each case.
  • the combustion output 23 and the air ratio ⁇ can then be clearly determined.
  • the prerequisite for this is that for each point of the combustion output 23 and the air ratio ⁇ across all pairs of points that result, the pair of signal values from the lines 21, 22 occurs only once in both areas.
  • the current combustion output 23 and the current air ratio ⁇ can be assigned directly to the pair of points.
  • the two actuators 4 and 9 can then be corrected to the setpoint.
  • a third signal is therefore often necessary in order to clearly determine the combustion output 23 and the air ratio ⁇ .
  • This third signal can come from another sensor in the combustion chamber. However, it is preferably the air supply signal from line 14 or 15.
  • the third signal can come from the fan speed feedback from a fan speed sensor 12 in the fan or the position of an air flap.
  • the third signal can come from the position of a fuel actuator, in particular from a position of a gas flap 9 .
  • the correction of combustion output 23 and/or air ratio A takes place when the mixture is richer than setpoint air ratio ⁇ set . Then the corresponding characteristic curve for a richer mixture is on the other side of the respective characteristic curve 24 or 25.
  • the regulation takes place by keeping the air supply 5 constant or almost constant via the air actuator 4 .
  • the fuel supply 6 is changed by the fuel actuator 9 until the determined values of the combustion power 23 from the two characteristic curves 24, 25 are within a defined threshold value.
  • fuel supply 6 is kept constant or almost constant via fuel actuator 9 .
  • the air supply 5 is changed via the air actuator 4 until the determined values of the combustion outputs 23 from the two characteristic curves 24, 25 are within a defined threshold value.
  • the adjustment direction is determined via the difference between the two determined combustion powers 23, for example by detecting that the difference is decreasing. If further sensor readings are added, the sum of the squared calculated difference values is compared with the specified threshold value, for example. This procedure ensures that the actual air ratio ⁇ actual is at the setpoint air ratio ⁇ setpoint specified according to the characteristic curves 24 , 25 .
  • the combustion power P actual is determined by, for example, calculating the arithmetic mean from the two combustion powers 23 determined with the aid of the characteristic curves 24 and 25 .
  • the air actuator 4 and at least one fuel actuator 7-9 are adjusted together until the specified combustion output P setpoint is reached.
  • the air ratio ⁇ can deviate slightly due to the combustion output adjustment. In this case, the air ratio ⁇ can, as described, be readjusted by adjusting at least one fuel actuator 7-9 or the air actuator 4 at the target combustion output P setpoint .
  • combustion output 23 and air ratio ⁇ are corrected directly by adjusting both actuators 4, 7-9. Reaching the respective threshold value for the difference in combustion power 23 is stored as a criterion in the multi-loop control, as in the first and second variants.
  • the first actuator is adjusted more slowly than the second actuator.
  • the target values for air ratio ⁇ target and combustion output P target can always be achieved .
  • at least one fuel actuator 7-9 is adjusted more slowly than air actuator 4.
  • air actuator 4 is adjusted more slowly than at least one fuel actuator 7-9
  • Actuators 4 and 7 - 9 is utilized.
  • the at least one fuel actuator 7-9 with a stepper motor drive is faster than the air actuator 4 with a fan wheel that can be adjusted by a motor and a corresponding moment of inertia. Variant one is therefore often chosen.
  • the procedure presented ensures that during a change in the combustion output, the air ratio ⁇ is first corrected and only then the combustion output 23 .
  • the combustion device 1 is always operated with the correct air ratio ⁇ set during the change in combustion output.
  • the characteristic curves 24, 25 also correspond to the characteristic curves of the combustion output 23 for the respective sensors 19 , 20 at a predetermined air ratio ⁇ set .
  • the setpoint air ratio ⁇ setpoint has a course over the combustion output 23 that is defined by the characteristic curves 24, 25 and is arbitrary over a wide range.
  • setpoint air ratio ⁇ setpoint can have an increasing or decreasing profile with combustion output 23 .
  • the progression of setpoint air ratio ⁇ sol over combustion output 23 is constant.
  • the characteristic curve 24 of the first sensor 19 is shown at the air ratio target value ⁇ set and at the lean air ratio value 26 .
  • the characteristic curve 25 of the second sensor 20 is shown at the air ratio target value ⁇ setpoint and at the lean air ratio value 27 .
  • the third sensor signal can be, for example, a fan speed feedback from the fan 4 through the line 15 .
  • Air actuator 4 fuel factor 9 air actuator 4 air actuator 4 fuel factor 9 fuel factor 9 air actuator 4 can proceed on a predetermined characteristic curve of an air supply sensor 12 .
  • the predefined characteristic can be based, for example, on feedback of a fan speed or else be a characteristic of a position feedback of an air flap.
  • FIG 7 such a characteristic curve 28 stored in the control and/or regulating device 13 is shown as a reference characteristic curve over the fan speed feedback 15 of a fan speed sensor 12 .
  • the characteristic curve 28 relates to a specific and/or well-defined environmental condition.
  • a command signal along line 14 of the blower motor or damper position, as well as a feedback position signal along line 15, has a similar signal for a reference condition.
  • the signal was linearized in advance via a characteristic stored in the control and/or regulating device 13 from the control signal or a reported position signal for the air supply 5 .
  • the characteristic curve 28 can be adapted to the current ambient conditions.
  • ambient conditions are, for example, air temperature and/or air pressure and/or changes in the supply air/exhaust gas path.
  • the air supply 5 is known as a direct function of the combustion output 23 for the currently measured blower speed or reference control.
  • a direct function means that the air supply 5 does not depend on any arguments of the function other than the combustion output 23 .
  • the supply determined from characteristic curve 28 is also known.
  • the correction factor can thus be determined for the current air supply 5 as a ratio between the two signals. Since the characteristic curves of the reference air supply signals or the fan speed feedback over the air supply 5 pass through the zero point, characteristic curve 28 can be corrected to characteristic curve 29 .
  • Each characteristic value is multiplied by the determined correction factor.
  • the combustion output 23 and the air supply 5 can be quickly adjusted via the corrected characteristic curve 29 with the aid of this method. Meanwhile, the air supply 5 can be corrected slowly via the characteristic curves 24, 25. In this way, both processes are decoupled from each other. Fluctuations in the measured values of the combustion output 23 can also be averaged out via an averaging filter, and the combustion output 23 can thus be determined in a stable manner. The combustion output 23 can also be corrected in this way. The speed of a combustion output change is not affected.
  • the characteristic on which the fuel actuator 9 moves is in 8 shown.
  • Two reference characteristic curves 30, 31, which were determined for different pressures and/or different combustible gas compositions, are stored in the control and/or regulating device 13.
  • the characteristic curves 30, 31 describe the gas metering signal over the air supply 5, represented by the corrected signal value of the air supply 5 or the combustion output 23.
  • the Gas metering signal represents the fuel supply and / or gas supply.
  • the two characteristic curves 30, 31 were determined under reference conditions, ie for specific inlet pressures and/or fuel gas compositions.
  • the characteristic curve 30 was determined with a high-calorific fuel or combustible gas and/or with a high inlet pressure.
  • the characteristic curve 31 was determined with a low-calorific fuel or combustible gas and/or with a low inlet pressure. In operation, it is determined what the current ratio between fuel gas and air is by shifting the signals from the sensors 19, 20 in the combustion chamber 2 as described above. The signals are shifted to an unambiguous pair of values on both characteristic curves 24 and 25 by changing the fuel actuator 9 up to this point.
  • a ratio can be determined using the weighted average.
  • the fuel metering signal and/or the gas metering signal are in this relationship.
  • the ratio represents the current fuel parameters and/or gas parameters, such as fuel gas composition and/or inlet pressure and/or fuel gas temperature. Because the same ratio applies to all combustion output signals with the same fuel parameters and/or gas parameters, the characteristic curve 32 can be calculated.
  • the fuel actuator 9 can quickly change its combustion output 23 on the characteristic curve 32 in accordance with the current fuel parameters and/or gas parameters. In particular, the fuel actuator 9 can quickly change its position based on the characteristic curve 32 according to the current fuel parameters and/or gas parameters.
  • At least one fuel parameter and/or gas parameter changes this is achieved by correcting the weighting ratio by adapting the sensor signals on lines 21 and 22 to the characteristic curves 24, 25 as described above.
  • the new characteristic can be calculated with the new weighting parameter.
  • the method for calculating the corrected characteristic curve 32 for controlling the fuel actuator 9 with different fuel parameters and/or gas parameters corresponds to the method as in FIG EP1154202B2 described.
  • a change in the fuel composition or the gas inlet pressure can also be corrected with the method described, because these parameters affect the air ratio ⁇ .
  • the air ratio ⁇ is corrected by adapting it to the characteristic curves 24, 25 as described above.
  • the flame can be monitored with the two sensors 19, 20, for example to detect a flame failure.
  • the two signals 21, 22 generated by the sensors 19, 20 are used not only for controlling the air ratio ⁇ and the combustion output 23 but also for detecting the presence of a flame.
  • At least one signal 21 or 22 can be evaluated for falling below a threshold value.
  • the threshold values can be selected differently for sensor signal 21 than for sensor signal 22. If the respective threshold value is not reached, the temperature is so low, for example, that no flame can burn any longer.
  • a signal is generated with which the Safety shut-off valves 8.9 are closed via the lines 16, 17 so that no combustible fuel can escape unburned.
  • the difference between the two signals 21 and 22 is formed, it being necessary to ensure that both signals do not have the same temperature value during operation. If the flame goes out, the two temperatures quickly equalize. So if the difference between the two signals falls below a predetermined threshold value, this is detected as a loss of flame. It is ensured that the safety shut-off valves 8, 9 are closed.
  • the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, the method comprising the step: Determining the current combustion output (23) of the combustion device (1) as the arithmetic mean of the at least one first combustion output (23) and the at least one second combustion output (23).
  • the present disclosure also teaches one of the aforementioned methods, the method comprising the step: Determining the current combustion output (23) of the combustion device (1) as the geometric mean of the at least one first combustion output (23) and the at least one second combustion output (23).
  • the first characteristic (24) is preferably different from the second characteristic (25).
  • the first characteristic curve (24) assigns at least two different burning powers (23) to the first signal. This means that the assignment of a first signal to a combustion output (23) based on the first characteristic (24) is not unambiguous. The assignment based on the first characteristic (24) is not injective.
  • the second characteristic curve (25) assigns at least two different burning powers (23) to the second signal. This means that the assignment of a second signal to a combustion output (23) based on the second characteristic (25) is not unambiguous. The assignment based on the second characteristic (25) is not injective.
  • the combustion device (1) preferably has an air supply duct which is in fluid communication with the combustion chamber (2).
  • the air actuator (4) acts on the air supply duct.
  • the combustor (1) preferably has a fuel supply duct which is in fluid communication with the firebox (2).
  • the fuel actuator (7 - 9) acts on the fuel supply channel.
  • the present disclosure also teaches one of the aforementioned methods including a selected combustion output (23), the method comprising the step: Determining the current combustion output (23) of the combustion device (1) as the arithmetic mean of the selected combustion output (23) and the at least one second combustion output (23).
  • the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods including a selected combustion output (23), the method comprising the step: Determining the current combustion output (23) of the combustion device (1) as the geometric mean of the selected combustion output (23) and the at least one second combustion output (23).
  • the further sensor in the combustion chamber (2) comprises a further temperature sensor in the combustion chamber (2).
  • the additional sensor in the combustion chamber (2) is an additional temperature sensor in the combustion chamber (2).
  • the additional sensor in the combustion chamber (2) includes an ionization electrode in the combustion chamber (2).
  • the additional sensor in the combustion chamber (2) is an ionization electrode in the combustion chamber (2).
  • the additional characteristic assigns at least two different burning powers (23) to the additional signal. This means that the assignment of a further signal to a combustion output (23) based on the further characteristic is not unambiguous. The assignment based on the further characteristic is not injective.
  • the first characteristic (24), the second characteristic (25) and the further characteristic are preferably different in pairs.
  • the supply-based characteristic assigns the supply signal exactly one combustion power (23). This means that the allocation of a supply signal to a combustion output (23) is unambiguous using the supply-based characteristic.
  • the allocation based on the supply-based characteristic is injective. In a special case, the assignment based on the feed-based characteristic is also surjective.
  • the first characteristic (24), the second characteristic (25) and the supply-based characteristic are preferably different in pairs.
  • the supply signal device (4, 7 - 9, 12) is an air supply sensor in or on an air supply duct.
  • the air supply sensor can include, for example, a turbine wheel meter and/or a bellows meter and/or a differential pressure sensor and/or a mass flow sensor.
  • the air supply sensor is a turbine wheel meter and/or a bellows meter and/or a mass flow sensor.
  • the air supply sensor is in fluid connection with a fluid, in particular with air, in the air supply channel.
  • the air supply sensor is also in operative connection with the fluid, in particular with air, in the air supply channel because the fluid acts on the air supply sensor.
  • the supply signal device (4, 7 - 9, 12) comprises a fan (4) which acts on the air supply channel.
  • the fan (4) can in particular be a motor-driven fan (4).
  • the fan (4) is designed to signal, in particular to communicate, its fan speed.
  • the fan speed of the fan (4) is a measure of the air supply (5).
  • the supply signal device (4, 7 - 9, 12) is a fuel supply sensor in or on a fuel supply channel.
  • the fuel supply sensor can include, for example, a turbine meter and/or a bellows meter and/or a differential pressure sensor and/or a mass flow sensor.
  • the fuel delivery sensor is a turbine meter and/or a bellows meter and/or a mass flow sensor.
  • the fuel supply sensor is in fluid connection with a fluid, in particular with a fuel and/or with a fuel gas, in the fuel supply channel.
  • the fuel supply sensor is also in operative connection with the fluid, in particular with the fuel and/or the fuel gas, in the fuel supply channel because the fluid acts on the fuel supply sensor.
  • the supply signal device (4, 7-9, 12) comprises at least one fuel actuator (7-9) and/or at least one valve (7-9), which acts on the fuel supply channel.
  • the at least one fuel actuator (7 - 9) and/or the at least one valve (7 - 9) can in particular be at least one fuel valve (7 - 9) and/or at least one fuel gas valve (7 - 9).
  • the at least one fuel actuator (7 - 9) and/or the at least one valve (7 - 9) is designed to signal, in particular to communicate, its position.
  • the position of the at least one fuel actuator (7 - 9) and/or the at least one valve (7 - 9) is a measure of the fuel supply (6).
  • the combustion device (1) preferably has an air supply duct which is in fluid communication with the combustion chamber (2).
  • the air actuator (4) acts on the air supply duct.
  • the The combustor (1) preferably has a fuel supply duct which is in fluid communication with the firebox (2).
  • the fuel actuator (7 - 9) acts on the fuel supply channel.
  • the present disclosure also teaches a combustion device (1) comprising a firebox (2) and a first temperature sensor (19) in the firebox (2) and a second temperature sensor (20) in the firebox (2), wherein the second temperature sensor (20) is different from the first temperature sensor (19), at least one supply channel in fluid connection with the combustion chamber (2), at least one actuator selected from an air actuator (4) and a fuel actuator (7 - 9), the at least one actuator acting on the at least one supply channel, the combustion device (1) additionally comprises a regulating and/or control device (13) in communicative connection with the first temperature sensor (19), the second temperature sensor (20) and the at least one actuator, wherein the regulating and/or control device (13 ) is designed to carry out one of the aforementioned methods.
  • the present disclosure further teaches a combustion device (1) comprising a combustion chamber (2) and a first temperature sensor (19) in the combustion chamber (2) and a second temperature sensor (20) in the combustion chamber (2) and a further temperature sensor in the combustion chamber (2), wherein the first temperature sensor (20), the second temperature sensor (19) and the further temperature sensor are different in pairs, at least one supply channel in fluid connection with the combustion chamber (2), at least one actuator selected from an air actuator (4) and a fuel actuator (7 - 9), wherein the at least one actuator acts on the at least one supply channel, the combustion device (1) additionally comprising a regulating and/or control device (13) in communicative connection with the first temperature sensor (19), the second temperature sensor (20), the further temperature sensor and the at least one actuator, wherein the regulating and/or control device (13) is designed to carry out one of the above rmentioned method including a further temperature sensor in the combustion chamber (2).
  • the present disclosure also teaches a combustion device (1) comprising a firebox (2) and a first temperature sensor (19) in the firebox (2) and a second temperature sensor (20) in the firebox (2), the second temperature sensor (20) being different from the first temperature sensor (19), at least one feed duct in fluid communication with the combustion chamber (2), feed signal means (4, 7 - 9, 12) in operative communication with a fluid in the at least one feed duct, the feed signal means (4, 7 - 9, 12) is arranged outside the combustion chamber (2), at least one actuator selected from an air actuator (4) and a fuel actuator (7 - 9), the at least one actuator acting on the at least one supply channel, the combustion device (1) additionally comprising a Regulating and/or control device (13) in communicative connection with the first temperature sensor (19), the second temperature sensor (20), the feed signal device (4, 7 - 9, 12) and nd the at least one Actuator, wherein the regulating and/or control device (13) is designed to carry out one of the aforementioned methods using a supply signal device (4, 7 -
  • the present disclosure also teaches a computer program product comprising instructions that cause the combustion device (1) to carry out the method steps of any of the aforementioned methods.
  • the present disclosure further teaches a computer program product comprising instructions which cause a regulating and/or control device (13) of one of the aforementioned combustion devices (1) to carry out the method steps of one of the aforementioned methods.
  • the present disclosure also teaches a computer program comprising instructions which cause a regulating and/or control device (13) of one of the aforementioned combustion devices (1) to carry out the method steps of one of the aforementioned methods.
  • the present disclosure further teaches a computer program product comprising instructions that cause one of the aforesaid combustion devices (1) to carry out the method steps of any of the aforesaid methods.
  • the present disclosure also teaches a computer program comprising instructions that cause one of the aforesaid combustion devices (1) to carry out the method steps of any of the aforesaid methods.
  • the present disclosure also teaches a computer-readable medium storing one of the foregoing computer programs.
  • the present disclosure also teaches a computer-readable medium storing one of the foregoing computer program products.
  • the aforementioned computer-readable media is preferably tangible. Ideally, the computer-readable media is non-transitory.
  • the present disclosure teaches one of the aforementioned methods for controlling a combustion device (1) using a comparison value, the comparison value being calculated as the amount of the difference between the two determined combustion outputs (23).
  • the present disclosure teaches one of the aforementioned methods for controlling a combustion device (1) using a comparison value, the comparison value being calculated as the sum of the squared differences from all calculated combustion outputs (23).
  • the present disclosure teaches one of the aforementioned methods for controlling a combustion device (1), with a position of the air actuator and/or the fuel actuator resulting from the fact that the comparison value determined when the air actuator (4) and/or the at least one fuel actuator ( 7 - 9) reduced.
  • the air ratio ⁇ of the combustion device (1) is regulated according to an air ratio ⁇ set for the characteristic curves (24, 25).
  • the present disclosure teaches one of the aforementioned methods, wherein a combustion output (23) of the combustion device (1) is calculated from the mean value of the two combustion outputs (23) that have been determined using the characteristic curves (24, 25).
  • the present disclosure teaches one of the aforementioned methods, the combustion output (23) of the combustion device (1) being calculated from the mean value of at least two combustion outputs (23) determined from each characteristic curve (24, 25).
  • the present disclosure teaches one of the above methods, wherein one of the calculated combustion capacities (23) is selected as the combustion capacity (23) of the combustion device (1).
  • the present disclosure teaches one of the above methods, wherein the amount of the difference between the calculated combustion output (23) of the combustion device (1) and a predetermined setpoint is calculated.
  • the present disclosure teaches one of the aforementioned methods, the air actuator (4) and the at least one fuel actuator (7 - 9) being adjusted in such a way that the amount of the difference between the calculated combustion output (23) and the specified combustion output (23) defines a further one falls below the threshold.
  • the determined combustion output (23) of the combustion device (1) is adjusted to the specified setpoint.
  • the present disclosure teaches one of the above methods, using the multiplicative factor corrected function for rapid changes in combustion power (23) for the air actuator (4).
  • the present disclosure teaches one of the aforementioned methods including a weighting factor, the weighting factor being the weighting factor for the weighted arithmetic mean, calculated from the fuel actuator position at the calculated combustion power (23) as the result of the averaging and the two stored characteristic values for the fuel actuator control at the calculated combustion power (23) as values to be weighted.
  • the present disclosure teaches one of the aforementioned methods, the calculated characteristic curve depending on the combustion output (23) of the combustion device (1) being used for rapid changes in the combustion output (23) for the at least one fuel actuator (7 - 9).
  • the present disclosure teaches one of the aforementioned methods involving a fuel parameter, with a different composition of two fuels and/or fuel gases being used as two different fuel parameters.
  • the present disclosure teaches one of the aforementioned methods of two fuel parameters, wherein two different inlet pressures of a fuel and/or fuel gas are used as two different fuel parameters.
  • the present disclosure teaches one of the above methods, using pure hydrogen or a mixture of a hydrocarbon-containing fuel gas with hydrogen as the fuel.
  • the aforementioned disclosure presupposes that the two sensors (19, 20) are positioned in such a way that both temperature values cannot assume the same temperature value during operation when there is a flame in the combustion chamber (2), but the combustion performance (23) from the characteristic curves (24 , 25) can assume the same values.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Abstract

Leistungserfassung und Luftzahlregelung mittels Sensoren im Feuerraum. Verfahren zur Regelung einer Verbrennungsvorrichtung (1), die Verbrennungsvorrichtung (1) umfassend einen Feuerraum (2) und einen ersten Temperatursensor (19) im Feuerraum (2) und einen zweiten Temperatursensor (20) im Feuerraum (2), das Verfahren umfassend die Schritte: Aufzeichnen eines ersten Signales vom ersten Temperatursensor (19) und eines zweiten Signales vom zweiten Temperatursensor (20); Ermitteln einer ersten Brennleistung (23) als Funktion des ersten Signales unter Verwendung einer ersten Kennlinie (24), welche für den ersten Temperatursensor (19) einen Verlauf der Brennleistung (23) über dem Signal des ersten Temperatursensors (19) angibt; Ermitteln einer zweiten Brennleistung (23) als Funktion des zweiten Signales unter Verwendung einer zweiten Kennlinie (25), welche für den zweiten Temperatursensor (20) einen Verlauf der Brennleistung (23) über dem Signal des zweiten Temperatursensors (20) angibt; Ermitteln einer aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) als Funktion der ersten und zweiten Brennleistungen (23).

Description

    Hintergrund
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Steuerungen und/oder Regelungen, wie sie in Verbrennungsvorrichtungen, beispielsweise in Gasbrennern, im Zusammenhang mit Verbrennungssensoren eingesetzt werden. Verbrennungssensoren in Verbrennungsvorrichtungen sind beispielsweise lonisationselektroden und/oder optische Sensoren. Die vorliegende Offenbarung bezieht sich insbesondere auf die Regelung und/oder Steuerung von Verbrennungsvorrichtungen in der Gegenwart von Wasserstoffgas.
  • Im Betrieb einer Verbrennungsvorrichtung muss deren Brennleistung bekannt sein und/oder eingestellt werden. Für eine Verbrennung von Kohlenwasserstoffen oder von reinem Wasserstoff oder eines Gemisches aus beidem müssen die Luftzufuhr und die Brennstoffzufuhr zueinander eingestellt werden. Damit wird eine korrekte Luftzahl λ erreicht.
  • Ausserdem können äussere Einflüsse auf die Luftzahl und/oder auf die Brennleistung einwirken. Solche äussere Einflüsse sind beispielsweise der Eingangsdruck des Brennstoffes, insbesondere des Brenngases, und die Brennstoffzusammensetzung. Weitere Beispiele für äussere Einflüsse sind die Umgebungstemperatur, der Umgebungsdruck und Änderungen im Zuluftweg sowie im Abgasweg der Verbrennu ngsvorrichtung.
  • Neben den genannten Sensoren können solche Sensoren, welche sicherheitsgerichtet die Flamme überwachen, in die Regelung der Brennleistung und/oder der Luftzahl einer Verbrennungsvorrichtung einbezogen werden.
  • Bislang wird für die Verbrennung reinen Wasserstoffes in einer Verbrennungsvorrichtung eine optische Flammenüberwachung eingesetzt. Derweil sind optische Sensoren zur Aufzeichnung von Signalen während einer Verbrennung aufwändig.
  • Weiterhin sind Thermoelemente und/oder Widerstandstemperatursensoren als Sensoren zur Aufzeichnung von Signalen einer Verbrennung denkbar. Thermoelemente und/oder Widerstandstemperaursensoren sind thermisch anzukoppeln an die Zuluft und/oder das Gemisch und/oder das Abgas und/oder das Plasma einer Verbrennung an einer Verbrennungsvorrichtung. Thermoelemente und/oder Widerstandstemperaursensoren sind zudem thermisch an die mechanische Halterung angekoppelt. Durch jene Ankopplungen sind Thermoelemente und/oder Widerstandstemperatursensoren bislang zur Überwachung eines Verbrennungsprozesses eher zu langsam.
  • Insbesondere sind solche Elemente und Sensoren zur Überwachung einer Flamme in einer Verbrennungsvorrichtung eher langsam.
  • Eine europäische Patentanmeldung EP1154202A2 wurde eingereicht am 27. April 2001 durch SIEMENS BUILDING TECH AG. Die Anmeldung wurde veröffentlicht am 14. November 2001. EP1154202A2 behandelt eine Regeleinrichtung für einen Brenner. EP1154202A2 nimmt eine Priorität vom 12. Mai 2000 in Anspruch. Zu EP1154202A2 liegt ein erteiltes europäisches Patent EP1154202B1 vor. Ferner existiert eine Patentschrift EP1154202B2 nach einem Einspruchsverfahren.
  • EP1154202B2 unterscheidet zwischen Brenngasen mit tiefem und hohem kalorischen Brennwert. Zur Unterscheidung der beiden Brenngase kommen zwei Kennlinien zum Einsatz. Die beiden Kennlinien betreffen je ein Steuersignal für ein Stellglied der Verbrennungsvorrichtung über einer Gebläsedrehzahl der Verbrennungsvorrichtung. Für die Regelung der Verbrennungsvorrichtung werden Steuersignale, welche den Kennlinien entsprechen, gewichtet.
  • Weiterhin beansprucht EP1154202B2 den Einsatz zusätzlicher Sensoren zur Regelung der Verbrennungsvorrichtung. Jene zusätzlichen Sensoren beeinflussen anhand ihrer Sensorergebnisse die Stellungen von Stellgliedern der Verbrennungsvorrichtung. Als Beispiel für aus jenen zusätzlichen Sensoren gewonnene Messdaten nennt EP1154202B2 eine Änderung der Kesseltemperatur.
  • Eine Patentanmeldung DE102004030300A1 wurde eingereicht am 23. Juni 2004 durch EBM PAPST LANDSHUT GMBH. Die Anmeldung wurde veröffentlicht am 12. Januar 2006. DE102004030300A1 behandelt ein Verfahren zur Einstellung eines Betriebsparameters einer Feuerungseinrichtung.
  • DE102004030300A1 offenbart einen Mischbereich, in welchen eine Luftzufuhr und eine Gaszufuhr münden. Aus dem Mischbereich heraus führt eine Leitung. Die Leitung endet an einem Brennerteil. Oberhalb des Brennerteils ist eine Flamme angeordnet. Ein Temperatursensor ist wahlweise an einer Oberfläche des Brennerteils angeordnet. Der Temperatursensor kann auch an einer anderen Stelle im Wirkungsbereich der Flamme angeordnet sein. Der Temperatursensor kann dabei
    • im Flammenkern,
    • am Flammenfusspunkt,
    • an der Flammenspitze,
    • jedoch auch in einiger Entfernung von der Flamme, beispielsweise am Brennerblech selbst, angeordnet seien. Durch Ermittlung und Erfassung der im Wirkungsbereich der Brennerflamme gemessenen Ist-Temperaturen in Abhängigkeit von dem eingestellten Mischungsverhältnis werden der maximale Temperaturwert sowie das dazugehörige Mischungsverhältnis bestimmt.
  • Eine weitere Patentanmeldung DE102004055716A1 wurde eingereicht am 18. November 2004 durch EBM PAPST LANDSHUT GMBH. Die Anmeldung wurde veröffentlicht am 12. Januar 2006.
    DE102004055716A1 behandelt ein Verfahren zur Regelung und Steuerung einer Feuerungseinrichtung. DE102004055716A1 nimmt eine Priorität vom 23. Juni 2004 in Anspruch.
  • DE102004055716A1 offenbart ebenfalls einen Mischbereich, in welchen eine Luftzufuhr und eine Gaszufuhr münden. Aus dem Mischbereich heraus führt eine Leitung. Die Leitung endet an einem Brennerteil. Oberhalb des Brennerteils ist eine Flamme angeordnet. Ein Temperatursensor kann beispielsweise im Bereich der Flamme, aber auch am Brenner in der Nähe der Flamme angeordnet sein. Beispielsweise kann auch ein Thermoelement als Temperatursensor verwendet werden.
    DE102004055716A1 lehrt die Regelung der von einer Feuerungsreinrichtung erzeugten Temperatur Tist auf eine Solltemperatur Tsoll. Dabei kommt eine Kennlinie zum Einsatz, welche die Solltemperatur Tsoll abhängig vom Massenstrom an Luft und/oder der Last der Feuerungseinrichtung angibt. Als weiterer Parameter bleibt die Luftzahl λ konstant.
  • Eine internationale Patentanmeldung WO2006/000367A1 wurde eingereicht am 20. Juni 2005 durch EBM PAPST LANDSHUT. Die Anmeldung wurde veröffentlicht am 5. Januar 2006.
    WO2006/000367A1 behandelt ein Verfahren zur Einstellung einer Luftzahl an einer Feuerungseinrichtung. WO2006/000367A1 nimmt eine Priorität vom 23. Juni 2004 in Anspruch.
  • WO2006/000367A1 offenbart ebenfalls einen Mischbereich, in welchen eine Luftzufuhr und eine Gaszufuhr münden. Aus dem Mischbereich heraus führt eine Leitung. Die Leitung endet an einem Brennerteil. Oberhalb des Brennerteils ist eine Flamme angeordnet. Ein Temperatursensor kann beispielsweise im Bereich der Flamme, aber auch am Brenner in der Nähe der Flamme angeordnet sein. Beispielsweise kann auch ein Thermoelement als Temperatursensor verwendet werden. Ein Temperatursensor ist wahlweise an einer Oberfläche des Brennerteils angeordnet. Der Temperatursensor kann auch an einer anderen Stelle im Wirkungsbereich der Flamme angeordnet sein. Der Temperatursensor kann dabei
    • im Flammenkern,
    • am Flammenfusspunkt,
    • an der Flammenspitze,
    • jedoch auch in einiger Entfernung von der Flamme, beispielsweise am Brennerblech selbst, angeordnet seien. Das Verfahren aus WO2006/000367A1 basiert darauf, dass die vom Temperatursensor erfasste Ist-Temperatur Tist von einer Luftzahl λ abhängt. Die Ist-Temperatur erreicht bei λ = 1 ein Maximum Tmax. Es wird nun für einen vorgegebenen Luftmassenstrom mL anhand des Temperatursensors ein Maximum Tmax bestimmt, indem iterativ ein Gasmassenstrom angepasst wird. Anschliessend wird eine Luftzahl von vorzugsweise λ = 1.3 eingestellt und der Luftmassenstrom mL entsprechend erhöht.
  • Eine weitere, internationale Patentanmeldung WO2015/113638A1 wurde eingereicht am 3. Februar 2014 durch ELECTROLUX APPLIANCES AB, SE. Die Anmeldung wurde veröffentlicht am 6. August 2015. WO2015/113638A1 lehrt eine Gasbrenneranwendung sowie eine Gaskocheinrichtung. WO2015/113638A1 offenbart eine Überwachungseinrichtung, anhand derer eine Gaszufuhr bei nicht vorhandener Flamme abgeschaltet wird. Dazu kooperiert die Überwachungsvorrichtung mit einer Abschaltvorrichtung umfassend ein Ventil. Die Überwachungseinrichtung kann ein Thermoelement oder einen anderen Sensor umfassen. Die Überwachungseinrichtung ist mithin sicherheitsgerichtet.
  • Eine japanische Patentanmeldung JP2017040451A wurde eingereicht am 21. August 2015 durch NORITZ CORP. Die Anmeldung wurde veröffentlicht am 23. Februar 2017. JP2017040451A behandelt eine Verbrennungsvorrichtung.
  • Insbesondere befasst sich JP2017040451A mit der Detektion einer Flammentemperatur unter Berücksichtigung von Verzögerungen des jeweiligen Sensors. Als Sensoren werden Thermoelemente und Thermistoren genannt. Zur Berücksichtigung jener Verzögerungen kommt eine Vorhersageeinheit zum Einsatz. Die Vorhersageeinheit ermittelt einen Wert, indem eine Differenz zwischen einer in der Vergangenheit erfassten Temperatur und einer aktuellen Temperatur mit einem Koeffizienten multipliziert wird. Jener Wert wird zur aktuell erfassten Temperatur addiert. Der zur Ermittlung jenes Wertes erforderliche Koeffizient hängt von einer Verzögerungszeit und von einer vorgegebenen Zeitspanne ab.
  • Verzögerungen durch Sensoren finden Eingang die technische Spezifikation aus dem Jahr 2020 von RTD Platinsensoren von IST. Die Antwortzeit, bis ein Sensor 63 Prozent einer Temperaturänderung infolge von Verzögerungen nachvollzogen hat, variiert zwischen 2.5 und 40 Sekunden. Generell hängt die Antwortzeit von den Abmessungen des jeweiligen Sensors ab.
  • Für die Regelung einer Verbrennungsvorrichtung kommen ein pneumatischer Gas-Luft-Verbund und/oder ein elektronischer Verbund infrage. Technisch ist anhand eines pneumatischen Gas-Luft-Verbundes üblicherweise ein Modulationsbereich von eins zu sieben erreichbar.
  • Bei der Verbrennung von reinem Wasserstoff wird an einer lonisationselektrode kein praktisch nutzbares Signal gebildet. Deshalb eignen sich lonisationselektroden kaum zur Aufzeichnung von Signalen bei der Verbrennung reinen Wasserstoffes. Folglich ist ein anhand eines Flammensignals geregelter elektronischer Verbund bisher nur für kohlenwasserstoffhaltige Brenngase technisch realisierbar.
  • Weiterhin hängen im Falle eines elektronischen Verbundes die Brennleistung und die Luftzufuhr nur von der Gebläsedrehzahl ab. Sofern der Einsatz anderer Sensoren zu aufwändig ist, ist eine Korrektur von Umgebungseinflüssen kaum möglich. Solche Umgebungseinflüsse betreffen beispielsweise Lufttemperatur, Luftdruck sowie Änderungen im Zuluftweg oder Abgasweg der Verbrennungsvorrichtung.
  • Ein elektronischer Verbund für die Verbrennung von Wasserstoff benötigt zusätzliche Sensoren beispielsweise zur Detektion und Absicherung der Brenngasmenge, um die Brenngasmenge ohne eine Verbrennungsregelung einzustellen. Derweil sind solche zusätzlichen Sensoren aufwändig.
  • Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Regelung und/oder Steuerung bereitzustellen, welche eine Verbrennung von Brenngasen, welche Wasserstoff enthalten, ermöglicht. Insbesondere ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, eine Regelung und/oder Steuerung bereitzustellen, welche einen ausreichenden Modulationsgrad erreicht. Eine solche Regelung ist auch für kohlenwasserstoffhaltige Brenngase und/oder für eine Mischung von kohlenwasserstoffhaltigen Brenngasen mit Wasserstoff einsetzbar.
    • Zusammenfassung
  • Eine Regelung und/oder Steuerung einer Verbrennungsvorrichtung auf Grundlage eines einzelnen Signales eines Temperatursensors ist heikel Wesentlich hängt das Signal des Temperatursensors von dessen Position im Feuerraum einer Verbrennungsvorrichtung ab. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass das Temperatursignal eine Funktion der Zufuhr des Brennstoff-Luft-Gemisches und damit von der Brennleistung abhängt. Zudem hängt das Temperatursignal auch vom Mischungsverhältnis zwischen Brennstoff und Luft und damit von der Luftzahl ab. Es ist kaum möglich, mit nur einem Temperatursensor eine eindeutige Zuordnung für einen gemessenen Temperaturwert zu genau einer Kombination von Brennleistung und Luftzahl zu erhalte. Deshalb benötigt man normalerweise ein zusätzliches Signal. Dieses Signal ist üblicherweise die Luftzufuhr als Repräsentant für eine Gemischzufuhr oder Brennleistung. Mit der gemessenen Temperatur in oder in der Nähe der Flamme kann dann als Funktion des Messwertes und der Luftzufuhr die Luftzahl anhand einer vorgegebenen Kennlinie ausgeregelt werden. So ein Verfahren ist in EP1902254B1 beschrieben, wobei in EP1902254B1 die gemessene Temperatur im Wertebereich als Funktion von Luftzahl und Brennleistung abgegeben ist. Alternativ kann man die Luftzahl als zusätzliches Signal heranziehen und anhand der Luftzahl und der gemessenen Temperatur den Gemischzufuhr, also die Brennleistung bestimmen. Auch die Aufzeichnung oder Bestimmung der Brennstoffzufuhr, insbesondere der Gaszufuhr, kann ein solches zusätzliches Signal bereitstellen.
  • Entsprechend hinreichend genaue Sensoren zur Bestimmung vom Luftzufuhr, Gemischzufuhr oder Brennstoffzufuhr sind aufwändig. Ein wenig aufwändiger Sensor erfasst keine Schwankungen der Umgebungsbedingungen wie Lufttemperatur, Luftdruck oder auch Schwankungen des Zuluftweges und/oder Abgasweges. Ein solcher wenig aufwändiger Sensor ist beispielsweise die Gebläsedrehzahlerfassung des Gebläses. Mithin hat jener Sensor den Nachteil, dass er die Luftzufuhr nur unvollständig bestimmt.
  • Die vorliegende Offenbarung geht jene Schwierigkeiten an, indem mehr als ein Sensor im Feuerraum einer Verbrennungsvorrichtung angeordnet wird. Insbesondere kann mehr als ein Temperatursensor im Feuerraum der Verbrennungsvorrichtung angeordnet werden. Die Signale beider Sensoren, insbesondere beider Temperatursensoren, werden ausgelesen und je zu Werten einer Brennleistung verarbeitet. Die Signale beider Sensoren, insbesondere beider Temperatursensoren, können ebenfalls je zu einem Wert einer Luftzahl λ verarbeitet werden. Anschliessend kann auf Basis der ermittelten Brennleitung und/oder der ermittelten Luftzahl λ geregelt und/oder gesteuert werden.
  • Die Verarbeitung der einzelnen Messsignale für sich genommen zu einem Wert der Brennleistung oder der Luftzahl oder einer Kombination aus Brennleistung und Luftzahl ist häufig nicht eindeutig.
  • Für den Fall einer mehrdeutigen Zuordnung einzelner Signalen zu verschiedenen Brennleistungen werden mögliche Brennleistungen ermittelt, welche zu den einzelnen Signalen passen. Es werden Paare gebildet aus Brennleistungen, welche aus den Signalen des ersten genannten Sensors ermittelt wurden, und Brennleistungen, welche aus den Signalen des zweiten genannten Sensors ermittelt wurden. Ausgewählt wird dasjenige Paar mit der geringsten Differenz an Brennleistungen. Eine aktuelle Brennleistung der Verbrennungsvorrichtung wird auf Basis dieses Paares ermittelt.
  • Ferner können jene Mehrdeutigkeiten aufgelöst werden, indem ein weiterer Sensor, insbesondere ein weiterer Temperatursensor, im Feuerraum angeordnet wird. Ein Signal wird aus dem weiteren Sensor, insbesondere aus dem weiteren Temperatursensor, ausgelesen. Das ausgelesene Signal wird zu einem Wert einer Brennleistung drittverarbeitet und in die Bestimmung einer aktuellen Brennleistung der Verbrennungsvorrichtung mit einbezogen.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Auflösung von Mehrdeutigkeiten besteht darin, ein Zufuhrsignal in die Auswertung mit einzubeziehen. Ein solches Zufuhrsignal kann beispielsweise eine Gebläsedrehzahl eines Gebläses in einem Luftzufuhrkanal sein. Ebenso kann ein solches Zufuhrkanal ein Signal eines Flusssensors im Luftzufuhrkanal oder im Brennstoffzufuhrkanal sein. Zudem kann ein Zufuhrsignal aus einer Luftklappenstellung und/oder aus einer Stellung eines Brennstoffaktors gewonnen werden. Die Verwendung eines Zufuhrsignales hat den Vorteil, dass die Zuordnung von Zufuhrsignal zu Brennleistung oft eindeutig ist.
  • Die beiden Kennlinien zur Ermittlung der Paare an Brennleistung sind für eine vorgegebene Luftzahl festgelegt. Bei entsprechender Positionierung der beiden Sensoren im Feuerraum gibt es genau ein Punktepaar der beiden Sensorwerte, bei dem beide Brennleistungen für alle möglichen Luftzahlwerte gleich sind
  • Mit dem vorgestellten Verfahren kann die Brennleistung im Wertebereich als Funktion des jeweiligen Messsignales bei einem vorgegebenen Sollwert der Luftzahl bestimmt werden. Die Bestimmung erfolgt für jeden im Feuerraum angeordneten Sensor. Damit können sowohl Luftzahl als auch Brennleistung auf vorgegebene Sollwerte ausgeregelt werden. Die Brennleistungen in Abhängigkeit des zugehörigen Sensorsignals können für beide Funktionen als Polynom hinterlegt sein. In einer bevorzugten Ausführung können die beiden Funktionen als Folge von Punkten hinterlegt sein, zwischen denen linear auf der minimalen Abstandsstrecke zwischen beiden Punkten interpoliert wird. Werden weitere Sensoren verwendet, so wird eine Funktion der Brennleistung im Wertebereich von drei oder mehr Sensoren hinterlegt. Ein weiterer Sensor kann beispielsweise ein dritter Sensor im Feuerraum oder ein Zufuhrsensor sein.
  • Die Regelung erfolgt beispielsweise, indem man zunächst den Luftaktor oder alternativ den Brennstoffaktor so verstellt, bis die aus beiden Brennleistungen gleich sind oder nahe beieinander liegen. Danach wird die Brennleistung beispielsweise als Mittelwert beider errechneten Brennleistungen errechnet. Daraufhin werden Luftaktor und Brennstoffaktor so verstellt, dass bis die errechnete Brennleistung auf ihrem Sollwert liegt, beispielsweise über einen Regelkreis. Eine daraus folgende eventuelle Abweichung der Luftzahl vom Sollwert wird wieder über den Luftaktor oder alternativ den Brennstoffaktor nachgeregelt. Als Ergebnis der Nachregelung sind die aus beiden Messsignalen errechneten Brennleistungen wieder gleich.
  • Alternativ können Luftzahl und Brennleistung über eine Mehrkreisregelung gemeinsam innerhalb eines Totbandes der Zielwerte eingestellt werden.
  • Über die Korrektur der Luftzahl können Änderungen durch äussere Einflüsse auf den Brennstoff korrigiert werden. Eine Änderung der Brennstoffzusammensetzung hat zunächst eine Auswirkung auf die Luftzahl. Durch das hier offenbarte Verfahren wird eine Abweichung der Luftzahl korrigiert. Ebenso kann eine Änderung des Brennstoffeingangsdrucks und/oder der Brennstofftemperatur und/oder des Luftdruckes und/oder der Lufttemperatur über die Luftzahlregelung korrigiert werden.
  • Äussere Einflüsse auf die Brennleistung können ebenfalls kompensiert werden, da die Brennleistung neu berechnet und auf einen vorgegebenen Sollwert ausgeregelt werden kann. Auch Änderungen im Zuluft-/Abgasweg können so hinsichtlich der Luftzahl als auch der Brennleistung korrigiert werden.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Verschiedene Merkmale werden dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung der offenbarten nicht einschränkenden Ausführungsformen ersichtlich. Die Zeichnungen, die der detaillierten Beschreibung beiliegen, können kurz wie folgt beschrieben werden:
    • FIG 1 zeigt eine Verbrennungsvorrichtung mit zwei Sensoren zur Flammenüberwachung im Feuerraum.
    • FIG 2 zeigt den Verlauf der Brennleistung über das Messignal eines im Feuerraum angeordneten Sensors, wenn die Zuordnung eindeutig ist.
    • FIG 3 zeigt den Verlauf der Brennleistung über den Signalen zweier im Feuerraum angeordneter Sensoren, wenn die Zuordnung eines Sensors nicht eindeutig ist.
    • FIG 4 zeigt den Verlauf der Brennleistung über den Signalen zweier im Feuerraum angeordneter Sensoren, wenn sich die Signalverläufe kreuzen.
    • FIG 5 zeigt den Verlauf der Brennleistung über den Signalen zweier im Feuerraum angeordneter Sensoren und den abweichenden Verlauf beider Signale, wenn das Gemisch abgemagert worden ist.
    • FIG 6 zeigt den Verlauf der Brennleistung über den Signalen zweier im Feuerraum alternativ angeordneter Sensoren und den abweichenden Verlauf beider Signale, wenn das Gemisch abgemagert worden ist.
    • FIG 7 zeigt den Verlauf der Luftzufuhr über dem Luftzufuhrsignal für zwei verschiedene Zuluft-Abgaswege.
    • FIG 8 zeigt den Verlauf zweier vorgegebener Stellkurven für das Brenngasventil und die berechnete Stellkurve für die aktuellen Brennstoffparameter und/oder Gasparameter.
    Detaillierte Beschreibung
  • FIG 1 zeigt eine Verbrennungsvorrichtung 1 wie beispielsweise einen wandhängenden Gasbrenner und/oder einen bodenstehenden Gasbrenner. Im Feuerraum 2 der Verbrennungsvorrichtung 1 brennt im Betrieb eine Flamme eines Wärmeerzeugers. Der Wärmeerzeuger tauscht die Wärmeenergie der heissen Brenngase in ein anderes Fluid wie beispielsweise Wasser. Mit dem warmen Wasser wird beispielsweise eine Warmwasserheizungsanlage betrieben und/oder Trinkwasser erwärmt. Gemäss einer anderen Ausführungsform kann mit der Wärmeenergie der heissen Brennstoffe und/oder Brenngase ein Gut beispielsweise in einem industriellen Prozess erhitzt werden. Gemäss einer weiteren Ausführungsform ist der Wärmeerzeuger Teil einer Anlage mit Kraft-Wärme-Kopplung, beispielsweise ein Motor einer solchen Anlage. Gemäss einer anderen Ausführungsform ist der Wärmeerzeuger eine Gasturbine. Ferner kann der Wärmeerzeuger der Erhitzung von Wasser in einer Anlage zur Gewinnung von Lithium und/oder Lithiumkarbonat dienen. Die Abgase 10 werden aus dem Feuerraum 2 beispielsweise über einen Schornstein abgeführt.
  • Die Luftzufuhr 5 für den Verbrennungsprozess wird über ein (motorisch) angetriebenes Gebläse zugeführt. Über die Signalleitung 14 gibt eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 13 dem Gebläse die Luftzufuhr VL vor, die es fördern soll. Damit wird die Gebläsedrehzahl des Gebläsedrehzahlsensors 12 ein Mass für die Luftzufuhr 5.
  • Gemäss einer Ausführungsform wird die vom Sensor 12 ermittelte Gebläsedrehzahl der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 13 vom Gebläse und/oder vom Antrieb 4 und/oder Luftaktor 4 des Gebläses zurückgemeldet. Beispielsweise ermittelt die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 13 die Drehzahl des Gebläses über die Signalleitung 15.
  • Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 13 umfasst vorzugsweise einen Microcontroller. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 13 umfasst idealerweise einen Microprozessor. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 13 kann eine Regeleinrichtung sein. Vorzugsweise umfasst die Regeleinrichtung einen Microcontroller. Die Regeleinrichtung umfasst idealerweise einen Microprozessor. Die Regeleinrichtung kann einen proportionalen und integralen Regler umfassen. Ferner kann die Regeleinrichtung einen proportionalen und integralen und derivativen Regler umfassen.
  • Ferner kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 13 eine im Feld programmierbare (Logik-) Gatter-Anordnung umfassen. Ausserdem kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 13 eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung umfassen.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Signalleitung 14 oder 15 einen Lichtwellenleiter. In einer speziellen Ausführungsform ist die Signalleitung 14 oder 15 als Lichtwellenleiter ausgeführt. Lichtwellenleiter verschaffen Vorteile im Hinblick auf galvanische Trennung und Schutz vor Explosionen.
  • Wird die Luftzufuhr 5 über eine Luftklappe und/oder ein Ventil eingestellt, kann als Mass für die Luftzufuhr 5 die Klappen- und/oder Ventilstellung verwendet werden. Ferner kann ein aus dem Signal eines Drucksensors 12 und/oder Massenstromsensors 12 und/oder Volumenstromsensors 12 abgeleiteter Messwert verwendet werden.
  • Gemäss einer Ausführungsform ist die Luftzufuhr VL der Wert der aktuellen Luftdurchflussrate. Die Luftdurchflussrate kann in Kubikmeter Luft pro Stunde gemessen und/oder angegeben sein. Die Luftzufuhr VL kann somit in Kubikmeter Luft pro Stunde gemessen und/oder angegeben sein.
  • Die Brennstoffzufuhr VB wird durch die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 13 mit Hilfe mindestens eines Brennstoffaktors 7 - 9 und/oder mindestens eines (motorisch) einstellbaren Ventiles 7 - 9 eingestellt und/oder ausgeregelt. In der Ausführung in FIG 1 ist der Brennstoff 6 ein Brenngas. Eine Verbrennungsvorrichtung 1 kann dann an verschiedene Brenngasquellen angeschlossen werden, beispielsweise an Quellen mit hohem Methan-Anteil und/oder an Quellen mit hohem Propan-Anteil. Ebenso ist vorgesehen, die Verbrennungsvorrichtung 1 an eine Quelle eines Gases oder einer Gasmischung angeschlossen ist, wobei das Gas oder die Gasmischung Wasserstoff umfasst. In einer speziellen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Gas oder die Gasmischung mehr als fünf Prozent, insbesondere mehr als fünf Prozent der Stoffmenge, an Wasserstoff umfasst. In einer weiteren speziellen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Gas oder die Gasmischung nur oder im Wesentlichen nur Wasserstoffgas umfasst. In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass der Brennstoff und/oder das Gas und/oder die Gasmischung variabel null bis dreissig Prozent der Stoffmenge an Wasserstoffgas umfasst. In FIG 1 wird die Menge an Brenngas durch mindestens ein (motorisch) einstellbares Brennstoffventil 7 - 9 von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 13 eingestellt. Der Ansteuerwert, beispielsweise ein pulsweitenmoduliertes Signal, des Gasventiles 7 - 9 ist dabei ein Mass für die Menge an Brenngas. Er ist auch ein Wert für die Brennstoffzufuhr VB.
  • Wird als Brennstoffaktor 7 - 9 eine Gasklappe verwendet, so kann als Mass für die Menge an Brenngas die Position einer Klappe verwendet werden. Gemäss einer speziellen Ausführungsform werden ein Brennstoffaktor 7 - 9 und/oder Brennstoffventil 7 - 9 anhand eines Schrittmotors eingestellt. In jenem Fall ist die Schrittstellung des Schrittmotors ein Mass für die Menge an Brenngas. Das Brennstoffventil und/oder die Brennstoffklappe kann auch in einer Einheit mit zumindest einem oder mehreren Sicherheitsabsperrventilen 7, 8 integriert sein. Eine Signalleitung 16 verbindet den Brennstoffaktor 7 mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 13. Eine weitere Signalleitung 17 verbindet den Brennstoffaktor 8 mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 13. Wiederum eine weitere Signalleitung 18 verbindet den Brennstoffaktor 9 mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 13. In einer speziellen Ausführungsform umfassen die Signalleitungen 16 - 18 jeweils einen Lichtwellenleiter. Lichtwellenleiter verschaffen Vorteile im Hinblick auf galvanische Trennung und Schutz vor Explosionen.
  • Weiterhin kann mindestens eines der Brennstoffventiles 7 - 9 ein intern über einen Strömungs- und/oder Drucksensor geregeltes Ventil sein, das einen Sollwert erhält und den Istwert des Strömungs- und/oder Drucksensors auf den Sollwert regelt. Der Strömungs- und/oder Drucksensor kann dabei als Volumenstromsensor beispielsweise als Turbinenradradzähler und/oder als Balgenzähler und/oder als Differenzdrucksensor realisiert sein. Der Strömungs- und/oder Drucksensor kann auch als Massenstromsensor, beispielsweise als thermischer Massenstromsensor, ausgeführt sein.
  • FIG 1 zeigt ebenfalls eine Verbrennungsvorrichtung 1 mit einem ersten Sensor 19. Der Sensor 19 ist vorzugsweise im Feuerraum 2 angeordnet. Der erste Sensor 19 umfasst vorteilhaft einen ersten Temperatursensor 19. Idealerweise ist der erste Sensor 19 ein erster Temperatursensor 19.
  • Eine Signalleitung 21 verbindet den Temperatursensor 19 mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 13. In einer speziellen Ausführungsform umfasst die Signalleitung 21 einen Lichtwellenleiter. Lichtwellenleiter verschaffen Vorteile im Hinblick auf galvanische Trennung und Schutz vor Explosionen.
  • FIG 1 zeigt ebenfalls eine Verbrennungsvorrichtung 1 mit einem zweiten Sensor 20. Der Sensor 20 ist vorzugsweise im Feuerraum 2 angeordnet. Der zweite Sensor 20 umfasst vorteilhaft einen zweiten Temperatursensor 20. Idealerweise ist der zweite Sensor 20 ein zweiter Temperatursensor 20.
  • Eine Signalleitung 22 verbindet den Temperatursensor 20 mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 13. In einer speziellen Ausführungsform umfasst die Signalleitung 22 einen Lichtwellenleiter. Lichtwellenleiter verschaffen Vorteile im Hinblick auf galvanische Trennung und Schutz vor Explosionen.
  • FIG 2 zeigt den Signalverlauf 24 der Brennleistung 23 über dem Sensorsignal des ersten Sensors 19 für ein festes Brenngas bei einem vorgegebenen, konstanten Mischungsverhältnis. In FIG 2 ist der Sensor 19 so angeordnet, dass dem Sensorsignal eindeutig die Brennleistung 23 zugeordnet werden kann. Einen solchen Signalverlauf 24 erhält man beispielsweise, wenn ein Temperatursensor 19 nahe am Brenner 3 angebracht ist. Die Kennlinie 24 unterscheidet sich von der in EP1902254B1 genannten Kennlinie dadurch, dass die Kennlinie 24 entlang der Ordinate die Brennleistung 23 und nicht das Temperatursignal hat. Mithin kann also über die in FIG 2 dargestellten Kennlinie 24 aus dem Signal die Brennleistung 23 ermittelt werden. Hierfür ist die Luftzahl λ für jede Brennleistung 23 eingestellt. Die Kennlinie 24 ist in einer bevorzugten Ausführung in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 13 hinterlegt. Die Zuordnung erfolgt auch dort. Alternativ kann die Kennlinie 24 in einer elektronischen Schaltung am ersten Temperatursensor 19 oder in einer beliebigen anderen Einheit hinterlegt sein. Dort erfolgt auch die Auswertung.
  • Mit der Kennlinie 24 kann die Brennleistung 23 direkt ermittelt werden, so dass ein Luftzufuhrsensor nicht benötigt wird. Ist die Brenngasdosierung der Luftzufuhr 5 direkt zugeordnet, so sind Brennleistung 23 und Luftzufuhr 5 ebenfalls direkt einander zugeordnet. Damit kann die Luftzufuhr 5 über die genannte Zuordnung zwischen Brennleistung 23 und Luftzufuhr 5 und über das Stellsignal gemäss Leitung 14 eingestellt werden. Als Alternative kann die Luftzufuhr 5 auf diese Weise über einen geschlossenen Regelkreis eingeregelt werden. In einer bevorzugten Ausführung ist das Luftzufuhrsignal vorhanden, die Zuordnung zwischen Luftzufuhr 5 und dem Signal unterliegt aber äusseren Einflüssen. Dies können Änderungen beispielsweise der Lufttemperatur und/oder des Umgebungsdruckes und/oder des Zuluft-/Abgasweges sein. Typischerweise ist ein Signal, bei dem solche Änderungen nicht kompensiert werden, das Gebläsedrehzahlsignal des Gebläses 4 oder die Positionsrückmeldung einer Luftklappe. Die Zuordnung zwischen Luftzufuhr 5 und dem Sensorsignal an Leitung 12 gegenüber Referenzbedingungen kann im Betrieb regelmässig nachkalibriert werden. Die Nachkalibrierung erfolgt mit Hilfe des Sensorsignales und der über die Kennlinie 24 ermittelten Brennleistung 23 sowie mit Hilfe der Zuordnung zwischen Brennleistung 23 und der Luftzufuhr 5. Dieser Vorgang hat den Vorteil, dass mit dem Sensorsignal an Leitung 12 die Luftzufuhr 5 und damit die Brennleistung 23 schnell verändert werden können. Demgegenüber erfolgt die Korrektur über die Kennlinie 24 viel langsamer. Ebenso kann die Kennlinie eines Gaszufuhrsensors korrigiert werden, etwa die Brennstoffzufuhr anhand der Position einer Gasklappenstellung. Dabei werden das Luftstellsignal an Leitung 14 und damit die Luftzufuhr 5 direkt der Brennstoffdosierung zugeordnet. Der Verlauf der Kennlinie 24 hängt stark von der Position des Sensors im Feuerraum 2 ab. Eine Sensorposition nahe oder direkt am Brenner 3 hat den Nachteil, dass die Dynamik des Sensorsignales durch die Wärmekapazität des Brenners 3 beeinträchtigt wird. Damit wird die Regelung träge. Ausserdem möchte man den ersten Sensor 19 auch gleichzeitig zur Flammenüberwachung nutzen. Damit die Flamme überwacht werden kann, muss der Sensor 19 in einer Position im Flammenbereich oder nahe ihm angeordnet sein. Zur Flammenüberwachung sollte Sensor 19 auch ausreichend schnell reagieren, also eine ausreichend kleine Zeitkonstante haben. FIG 3 zeigt den Verlauf einer Kennlinie 24 der Brennleistung 23 in Abhängigkeit vom Sensorsignal aus Leitung 21, wenn der Sensor 19 im Feuerraum 2 in oder nahe der Flamme angeordnet ist.
  • Wie man in FIG 3 sieht, kann dem Sensorsignal aus Leitung 21 nicht mehr eindeutig über die Kennlinie 24 die Brennleistung 23 zugeordnet werden. Daher wird im Feuerraum 2 ein zweiter Sensor 20 angebracht, der über eine von Kennlinie 24 abweichende Kennlinie 25 das Sensorsignal aus Leitung 22 der Brennleistung 23 zuordnet. Damit über die beiden Kennlinien 24 und 25 eine eindeutige Zuordnung der beiden Sensorwerte zur Brennleistung 23 als Funktion zweier Variablen möglich ist, darf für alle Werte der Brennleistung 23 im Wertebereich der möglichen Brennleistungen 23 das Punktepaar mit den Signalen an den Leitungen 21 und 22, das über die Kennlinien 24 und 25 dem jeweiligen Wert der Brennleistung 23 zugeordnet wird, nur einmal vorkommen.
  • In der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 13 können beispielsweise die beiden Kennlinien 24 und 25 als Polynom hinterlegt sein. Die Zuordnung erfolgt dann mittels einer Vorschrift, mit der die verschiedenen Brenngasleistungen für die aktuell aufgezeichneten Signale 21 und 22 mittels der Kennlinien 24 und 25 berechnet werden. In einer bevorzugten Ausführung sind die Kennlinien 24 als Folge von Wertepaaren (21/23) und (22/23) hinterlegt. Die Signale aus den Leitungen 21 und 22 können zwischen den entsprechenden, hinterlegten Wertepaaren (21/23) und (22/23) liegen. Es werden dann zu den Signalen aus den Leitungen 21 und 22 entsprechende, benachbarte Wertepaare (21/23) und (22/23) ermittelt. Zur Ermittlung der Brennleistung 23 wird linear interpoliert.
  • Daraufhin werden die Abweichungen der Brennleistungen 23 für die Signale aus den Leitungen 21 und 22 ermittelt. Dazu wird der Betrag der Differenz zwischen allen berechneten Brennleistungen 23 aus Kennlinie 24 und allen berechneten Werten aus Kennlinie gebildet. Von den beiden Brennleistungen 23 mit der geringsten Differenz wird beispielsweise der Mittelwert oder einer der beiden berechneten Werte als zugeordneter Wert genommen. Existieren für die Signale aus den Leitungen 21, 22 in den Kennlinien 24, 25 nur genau eine Brennleistung 23 für zumindest einen der beiden Kennlinien 24, 25, so wird dieser als Ergebnis genommen.
  • FIG 4 zeigt, dass die beiden Kennlinien sich auch schneiden können. Solange die oben genannte Bedingung für die eindeutige Zuordnung erfüllt ist, können auch mit solchen Kennlinien die Brennleistung 23 und damit die Luftzufuhr 5 bestimmt werden.
  • Ist die Bedingung für die eindeutige Zuordnung nicht immer erfüllt, so kann mit Hilfe eines weiteren Signales die Zuordnung eindeutig gemacht werden. Dieses weitere Signal kann von einem weiteren Sensor im Feuerraum 2 stammen, der bei den jeweiligen Signalen mit nicht eindeutiger Zuordnung diese Zuordnung klarstellt. Mit diesem weiteren Sensor im Feuerraum 2 wird eine weitere Kennlinie hinterlegt mit der wie oben beschrieben die Brennleistung 23 eindeutig bestimmt werden kann.
  • Besonders bevorzugt als dritter Sensor ist ein Luftzufuhrsensor und/oder ein Brennstoffzufuhrsensor. Wird als Luftzufuhrsensor die Gebläsedrehzahl oder die Position einer Luftklappe verwendet, so kann das rückgemeldete Signal an Leitung 15 trotz seiner oben beschriebenen Ungenauigkeiten zur Klarstellung der eindeutigen Zuordnung verwendet werden. Eine solche Klärung kann insbesondere dann erfolgen, wenn die Brenngaswerte mit gleichem oder ähnlichem Wertepaar weit auseinander liegen. Vorteilhaft liegen die Brenngaswerte mit gleichem oder ähnlichem Messwertepaar an den Leitungen 21, 22 dabei nicht im Fehlerbereich der genannten äusseren Einflüsse.
  • Mit dem vorgestellten Verfahren und der vorgestellten Anordnung kann aber nicht nur aus den Signalen an den Leitungen 21, 22 der Sensoren 19, 20 im Feuerraum 2 die Brennleistung 23 und daraus die Luftzufuhr 5 ermittelt. Ebenso kann mit dem vorgestellten Verfahren und der vorgestellten Anordnung nicht nur die Brennstoffzufuhr 6 für eine fest vorgegeben Mischung eines Brenngases ermittelt werden. Mit den vorgestellten Mitteln kann auch der Brennstoff, insbesondere das Brenngas, im richtigen Verhältnis zu Luftzufuhr 5 dosiert werden. Voraussetzung dafür ist, dass Luftzufuhr 5 und Brennstoffzufuhr 6 frei über die jeweiligen Aktoren 4, 9 für Luft und für Brennstoff einstellbar sind. FIG 5 zeigt das Verhalten der Signale den Leitungen 21 und 22 über der Brennleistung 23. FIG 5 betrifft den Fall, dass im Verhältnis zur eingestellten Luftzahl λ das Gemisch zu mager wird, also zu wenig Brenngas gegenüber dem Sollwert vorhanden ist. Die Kennlinien 24 und 25 entsprechen den Sensorsignalen an den Leitungen 21 und 22 für verschiedene Brennleistungen 23, wenn das Gemisch so eingestellt ist, dass die Sollluftzahl λsoll erreicht wird. Wird das Gemisch magerer, so ergeben sich die Kennlinie 26 für Sensor 19 und Kennlinie 27 für Sensor 20. Normalerweise verschiebt sich durch die Abmagerung die Kennlinie 24 zur Kennlinie 25 um einen anderen Betrag als Kennlinie 26 zur Kennlinie 27.
  • Grundsätzlich können zur angestrebten Korrektur der Luftzahl λ anstatt der Kennlinien 24 und 25 zwei Kennflächen als Funktion der Brennleistung 23 über den jeweiligen Temperaturwerten aus den Leitungen 21 und 22 und jeweils der Luftzahl λ hinterlegt sein. Man kann dann die Brennleistung 23 und die Luftzahl λ eindeutig bestimmen. Voraussetzung dafür ist, dass für jeden Punkt der Brennleistung 23 und der Luftzahl λ über alle sich ergebende Punktepaare das Paar an Signalwerten aus den Leitungen 21, 22 in beiden Flächen nur einmal vorkommt. Ist das Punktepaar bestimmt, so können direkt die aktuelle Brennleistung 23 und die aktuelle Luftzahl λ dem Punktepaar zugeordnet werden. Die beiden Aktoren 4 und 9 können daraufhin auf den Sollwert korrigiert werden.
  • Die für die Korrektur genannte Bedingung der eindeutigen Bestimmbarkeit ist für die beiden Flächen nicht immer einzuhalten. Daher ist häufig ein drittes Signal notwendig, um Brennleistung 23 und die Luftzahl λ eindeutig zu bestimmen. Dieses dritte Signal kann von einem weiteren Sensor im Feuerraum stammen. Bevorzugt handelt sich aber um das Luftzufuhrsignal aus Leitung 14 oder 15. Beispielsweise kann das dritte Signal aus der Gebläsedrehzahlrückmeldung eines Gebläsedrehzahlsensors 12 im Gebläse oder der Position einer Luftklappe stammen. Ebenso kann das dritte Signal aus der Stellung eines Brennstoffaktors, insbesondere aus einer Position einer Gasklappe 9, stammen. Eine Positionierung der Sensoren im Feuerraum zur Erfüllung der Anforderungen für eine eindeutige Zuordnung der Signale zu Brennleistung 23 und/oder Luftzahl λ im Wertebereich ist mit Hilfe des zusätzlichen, dritten Sensorwertes deutlich einfacher zu bewerkstelligen.
  • Entsprechend erfolgt die Korrektur von Brennleistung 23 und/oder Luftzahl A, wenn das Gemisch gegenüber der Sollluftzahl λsoll fetter ist. Dann befindet sich die entsprechende Kennlinie für fetteres Gemisch auf der anderen Seite der jeweiligen Kennlinie 24 oder 25.
  • Das Hinterlegen zweier Flächen in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 13 ist aufwändig. Daher ist sind in einem bevorzugten Vorgehen nur zwei Funktionen 24, 25 der Brennleistung 23 in Abhängigkeit beider Sensorsignale 21, 22 der Sensoren 19, 20 hinterlegt. Die Kennlinien 24, 25 können jeweils als Polynom in Abhängigkeit von mehreren Messsignalen hinterlegt sein. Die Kennlinien 24, 25 können auch als Folge von Punkten in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 13 hinterlegt. Zwischen den Punkten wird vorzugsweise linear interpolier. Eventuell kommen Signale von weiteren Sensoren am Feuerraum und/oder in der Luftzufuhr 5 und/oder in der Brennstoffzufuhr 6 wie etwa ein Gebläsedrehzahlsensor 12 hinzu.
  • In einer ersten Variante erfolgt die Regelung, indem die Luftzufuhr 5 über den Luftaktor 4 konstant oder nahezu konstant gehalten wird. Die Brennstoffzufuhr 6 wird durch den Brennstoffaktor 9 verändert, bis die ermittelte Werte der Brennleistungen 23 aus beiden Kennlinien 24, 25 innerhalb eines definierten Schwellwertes liegen.
  • In einer zweiten Variante wird die Brennstoffzufuhr 6 über den Brennstoffaktor 9 konstant oder nahezu konstant gehalten. Die Luftzufuhr 5 wird über den Luftaktor 4 verändert, bis die ermittelten Werte der Brennleistungen 23 aus beiden Kennlinien 24, 25 innerhalb eines definierten Schwellwertes liegen.
  • Die Stellrichtung wird über den Differenzbetrag der beiden ermittelten Brennleistungen 23 ermittelt, beispielsweise indem detektiert wird, dass sich der Differenzbetrag verkleinert. Kommen weitere Sensormesswerte hinzu, wird beispielsweise die Summe der quadrierten errechneten Differenzwerte mit dem vorgegebenen Schwellwert verglichen. Mit diesem Vorgehen ist sichergestellt, dass die Ist-Luftzahl λist auf der gemäss den Kennlinien 24, 25 vorgegebenen Sollluftzahl λsoll liegt. Im nächsten Schritt wird die Brennleistung Pist bestimmt, indem beispielsweise der arithmetische Mittelwert aus beiden mit Hilfe der Kennlinien 24 und 25 bestimmten Brennleistungen 23 errechnet wird. Danach werden der Luftaktor 4 und mindestens ein Brennstoffaktor 7-9 gemeinsam verstellt, bis die vorgegebene Brennleistung Psoll erreicht ist. Die Luftzahl λ kann bedingt durch die Brennleistungsverstellung etwas abweichen. In diesem Fall kann die Luftzahl λ, wie beschrieben, über ein Verstellen mindestens eines Brennstoffaktors 7 - 9 oder des Luftaktors 4 bei der Soll-Brennleistung Psoll nachgeregelt werden.
  • In einer dritten Variante werden Brennleistung 23 und Luftzahl λ direkt ausgeregelt, indem beide Aktoren 4, 7 - 9 verstellt werden. Das Erreichen des jeweiligen Schwellwerts für die Differenz der Brennleistungen 23 ist wie in der ersten und zweiten Variante als Kriterium in der Mehrkreisregelung hinterlegt.
  • Nahezu konstant bedeutet in den oben genannten Varianten, dass der erste Aktor langsamer als der zweite Aktor verstellt wird. Mithin können die Sollwerte für Luftzahl λsoll und Brennleistung Psoll immer erreicht werden. In der zweiten Variante wird mindestens ein Brennstoffaktor 7 - 9 langsamer verstellt als der Luftaktor 4. In der ersten Variante wird Luftaktor 4 langsamer verstellt als der mindestens eine Brennstoffaktor 7 - 9. Bevorzugt wird ein Ablauf gewählt, bei dem die vorgegebene, unterschiedliche Geschwindigkeit der Aktoren 4 und 7 - 9 ausgenutzt wird. Der mindestens eine Brennstoffaktor 7 - 9 mit einem Schrittmotorantrieb ist schneller als der Luftaktor 4 mit einem motorisch verstellbaren Lüfterrad und entsprechendem Trägheitsmoment. Häufig wird daher Variante eins gewählt.
  • Mit der vorgestellten Vorgehensweise ist sichergestellt, dass während einer Brennleistungsänderung zunächst die Luftzahl λ und erst dann die Brennleistung 23 korrigiert wird. So wird auch während der Brennleistungsänderung die Verbrennungsvorrichtung 1 immer mit der korrekten Luftzahl λsoll betrieben. Aus diesem Grund entsprechen die Kennlinien 24, 25 auch Kennlinien der Brennleistung 23 für die jeweiligen Sensoren 19, 20 bei einer vorgegebenen Luftzahl λsoll. Die Sollluftzahl λsoll hat über der Brennleistung 23 einen über den Kennlinien 24, 25 definierten, in weitem Bereich beliebigen, Verlauf. So kann die Sollluftzahl λsoll mit der Brennleistung 23 beispielsweise einen aufsteigenden oder absteigenden Verlauf haben. In einer speziellen Ausführung ist der Verlauf der Sollluftzahl λsol über der Brennleistung 23 konstant.
  • In FIG 6 ist die Kennlinie 24 des ersten Sensors 19 beim Luftzahlsollwert λsoll und beim abgemagerten Luftzahlwert 26 dargestellt. Weiterhin ist die Kennlinie 25 des zweiten Sensors 20 beim Luftzahlsollwert λsoll und beim abgemagerten Luftzahlwert 27 dargestellt. Insbesondere mit einem dritten Sensorsignal kann bei einem solchen Verlauf sicher eine eindeutige Zuordnung der Sensorsignale an den Leitungen 21 und 22 zur Luftzahl λ erreicht werden. Ebenso kann eine eindeutige Zuordnung zur Brennleistung 23 erreicht werden. Das dritte Sensorsignal kann beispielsweise eine Gebläsedrehzahlrückmeldung des Gebläses 4 durch die Leitung 15 sein. Luftaktor 4Brennstoffaktor 9Luftaktor 4Luftaktor 4Brennstoffaktor 9Brennstoffaktor 9Luftaktor 4 Während einer Verstellung der Brennleistung 23 aufgrund einer geänderten Brennleistungsanforderung kann der Luftaktor 4 auf einer vorgegebenen Kennlinie eines Luftzufuhrsensors 12 verfahren. Die vorgegebene Kennlinie kann beispielsweise auf einer Rückmeldung einer Gebläsedrehzahl beruhen oder aber eine Kennlinie einer Positionsrückmeldung einer Luftklappe sein. In FIG 7 ist eine solche, in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 13 hinterlegte Kennlinie 28 über der Gebläsedrehzahlrückmeldung 15 eines Gebläsedrehzahlsensors 12 als Referenzkennlinie dargestellt. Die Kennlinie 28 bezieht sich auf eine bestimmte und/oder wohldefinierte Umgebungsbedingung.
  • Für ein Stellsignal entlang Leitung 14 des Gebläsemotors oder eine Luftklappenstellung wie für auch ein rückgemeldetes Positionssignal entlang Leitung 15 gilt ein ähnliches Signal für eine Referenzbedingung. Dabei wurde das Signal über eine in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 13 hinterlegte Kennlinie vom Ansteuersignal oder einem rückgemeldeten Positionssignal zur Luftzufuhr 5 vorab linearisiert.
  • Wurde nach der Korrektur der Luftzahl λ die aktuelle Brennleistung 23 bestimmt, kann die Kennlinie 28 an die aktuellen Umgebungsbedingungen angepasst werden. Solche Umgebungsbedingungen sind beispielsweise Lufttemperatur und/oder Luftdruck und/oder Änderung des Zuluft-/Abgasweges. Für die aktuell gemessene Gebläsedrehzahl oder Referenzansteuerung ist die Luftzufuhr 5 als direkte Funktion der Brennleistung 23 bekannt. Dabei bedeutet eine direkte Funktion, dass die Luftzufuhr 5 von keinen andere Argumenten der Funktion als von der Brennleistung 23 abhängt. Die aus Kennlinie 28 ermittelte Zufuhr ist ebenfalls bekannt. Der Korrekturfaktor kann somit für die aktuelle Luftzufuhr 5 als Verhältnis zwischen beiden Signalen ermittelt werden. Da die Kennlinien der Referenz-Luftzufuhr-Signale oder der Gebläsedrehzahlrückmeldung über der Luftzufuhr 5 durch den Nullpunkt gehen, kann Kennlinie 28 zur Kennlinie 29 korrigiert werden. Dabei wird jeder Kennlinienwert mit dem ermittelten Korrekturfaktor multipliziert wird. Mit Hilfe dieses Verfahrens können schnell die Brennleistung 23 und die Luftzufuhr 5 über die korrigierte Kennlinie 29 verstellt werden. Währenddessen kann die Korrektur der Luftzufuhr 5 über die Kennlinien 24, 25 langsam erfolgen. So werden beide Vorgänge voneinander entkoppelt. Über ein Mittelwertfilter können Fluktuationen der Messwerte der Brennleistung 23 auch herausgemittelt werden und so die Brennleistung 23 stabil bestimmt werden. Die Brennleistung 23 kann so auch korrigiert werden. Die Geschwindigkeit einer Brennleistungsänderung wird dabei nicht beeinträchtigt.
  • Die Kennlinie, auf welcher der Brennstoffaktor 9 verfährt, ist in FIG 8 dargestellt. Zwei Referenzkennlinien 30, 31, die für unterschiedliche Drücke und/oder unterschiedliche Brenngaszusammensetzungen ermittelt wurden, sind in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 13 hinterlegt. Die Kennlinien 30, 31 beschreiben das Gasdosierungssignal über der Luftzufuhr 5, repräsentiert durch den korrigierten Signalwert der Luftzufuhr 5 oder der Brennleistung 23. Das Gasdosierungssignal repräsentiert dabei die Brennstoffzufuhr und/oder Gaszufuhr. Die beiden Kennlinien 30, 31 wurden unter Referenzbedingungen, das heisst für bestimmte Eingangsdrücke und/oder Brenngaszusammensetzungen ermittelt. Die Kennlinie 30 wurde mit einem hochkalorischen Brennstoff oder Brenngas und/oder mit einem hohen Eingangsdruck ermittelt. Die Kennlinie 31 wurde mit einem niederkalorischen Brennstoff oder Brenngas und/oder mit einem tiefen Eingangsdruck ermittelt. Im Betrieb wird bestimmt, wie das aktuelle Verhältnis zwischen Brenngas und Luft ist, indem wie oben beschrieben, die Signale aus den Sensoren 19, 20 im Feuerraum 2 verschoben werden. Die Signale werden auf ein eindeutiges Wertepaar auf beiden Kennlinien 24 und 25 verschoben, indem der Brennstoffaktor 9 bis zu diesem Ziel verändert wird.
  • Mit der aktuellen, korrigierten Brennstoffzufuhr 6 bei der zugeordneten Luftzufuhr 5 kann über den gewichteten Mittelwert ein Verhältnis ermittelt werden. In diesem Verhältnis befinden sich das Brennstoffdosiersignal und/oder das Gasdosiersignal. Das Verhältnis repräsentiert die aktuellen Brennstoffparameter und/oder Gasparameter, wie Brenngaszusammensetzung und/oder Eingangsdruck und/oder Brenngastemperatur. Weil für alle Brennleistungssignale bei gleichen Brennstoffparametern und/oder Gasparametern das gleiche Verhältnis gilt, kann die Kennlinie 32 berechnet werden. Auf der Kennlinie 32 kann entsprechend den aktuellen Brennstoffparametern und/oder Gasparametern der Brennstoffaktor 9 seine Brennleistung 23 schnell verändern. Insbesondere kann anhand der Kennlinie 32 entsprechend den aktuellen Brennstoffparametern und/oder Gasparametern der Brennstoffaktor 9 seine Stellung schnell verändern.
  • Wenn sich zumindest ein Brennstoffparameter und/oder Gasparameter ändert, wird dies anhand der Korrektur des Gewichtungsverhältnisses über die Anpassung der Sensorsignale an den Leitungen 21 und 22 an die Kennlinien 24, 25 wie oben beschrieben erreicht. Die neue Kennlinie kann mit dem neuen Gewichtungsparameter berechnet werden. Das Verfahren zur Berechnung der korrigierten Kennlinie 32 zur Ansteuerung des Brennstoffaktors 9 bei unterschiedlichen Brennstoffparametern und/oder Gasparametern entspricht dem Verfahren wie in EP1154202B2 beschrieben. Mit dem beschriebenen Verfahren kann auch eine Änderung der Brennstoffzusammensetzung oder des Gaseingangsdruckes korrigiert werden, weil diese Parameter sich auf die Luftzahl λ auswirken. Die Luftzahl λ wird mittels Anpassung an die Kennlinien 24, 25 wie oben beschrieben ausgeregelt.
  • Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass mit den beiden Sensoren 19, 20 die Flamme überwacht werden kann, um beispielsweise einen Flammenabriss zu detektieren. Hierzu werden die beiden von den Sensoren 19, 20 erzeugten Signale 21, 22 neben der Regelung auf die Luftzahl λ und der Brennleistung 23 auch zur Detektion des Vorhandenseins einer Flamme verwendet.
  • So kann zumindest ein Signal 21 oder 22 auf das Unterschreiten eines Schwellwerts ausgewertet werden. Die Schwellwerte können für Sensorsignal 21 anders als für Sensorsignal 22 gewählt werden. Wird der jeweilige Schwellwert unterschritten, so ist beispielsweise die Temperatur so gering, dass keine Flamme mehr brennen kann. Es wird ein Signal erzeugt, mit dem die Sicherheitsabsperrventile 8,9 über die Leitungen 16, 17 geschlossen werden, damit kein zündbarer Brennstoff unverbrannt austreten kann. In einer weiteren Variante wird die Differenz beider Signale 21 und 22 gebildet, wobei darauf geachtet werden muss, dass beide Signale während des Betriebs nicht den gleichen Temperaturwert haben. Erlischt nun die Flamme, so gleichen sich beide Temperaturen schnell an. Sinkt also die Differenz beider Signale unter einen vorgegebenen Schwellwert, so wird dies als Flammenverlust detektiert. Es wird sichergestellt, dass die Sicherheitsabsperrventile 8, 9 geschlossen werden.
  • Mit anderen Worten, die vorliegende Offenbarung lehrt ein Verfahren zur Regelung einer Verbrennungsvorrichtung (1), die Verbrennungsvorrichtung (1) umfassend einen Feuerraum (2) und einen ersten Temperatursensor (19) im Feuerraum (2) und einen zweiten Temperatursensor (20) im Feuerraum (2), wobei der zweite Temperatursensor (20) verschieden ist vom ersten Temperatursensor (19), das Verfahren umfassend die Schritte:
    • Aufzeichnen eines ersten Signales vom ersten Temperatursensor (19);
    • Aufzeichnen eines zweiten Signales vom zweiten Temperatursensor (20);
    • Ermitteln mindestens einer ersten Brennleistung (23) als Funktion des ersten Signales unter Verwendung einer ersten Kennlinie (24), welche für den ersten Temperatursensor (19) einen Verlauf der Brennleistung (23) über dem Signal des ersten Temperatursensors (19) angibt;
    • Ermitteln mindestens einer zweiten Brennleistung (23) als Funktion des zweiten Signales unter Verwendung einer zweiten Kennlinie (25), welche für den zweiten Temperatursensor (20) einen Verlauf der Brennleistung (23) über dem Signal des zweiten Temperatursensors (20) angibt;
    • Ermitteln einer aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) als Funktion der mindestens einen ersten Brennleistung (23) und der mindestens einen zweiten Brennleistung (23); und
    • Regeln der aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) auf eine Sollleistung der Verbrennungsvorrichtung (1).
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, das Verfahren umfassend den Schritt:
    Ermitteln der aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) als arithmetisches Mittel der mindestens einen ersten Brennleistung (23) und der mindestens einen zweiten Brennleistung (23).
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt ausserdem eines der vorgenannten Verfahren, das Verfahren umfassend den Schritt:
    Ermitteln der aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) als geometrisches Mittel der mindestens einen ersten Brennleistung (23) und der mindestens einen zweiten Brennleistung (23).
  • Die erste Kennlinie (24) ist vorzugsweise verschieden von der zweiten Kennlinie (25).
  • In einer Ausführungsform ordnet die erste Kennlinie (24) dem ersten Signal mindestens zwei verschiedene Brennleistungen (23) zu. Das heisst, dass die Zuordnung eines ersten Signales zu einer Brennleistung (23) anhand der ersten Kennlinie (24) nicht eindeutig ist. Die Zuordnung anhand der ersten Kennlinie (24) ist nicht injektiv. In einer Ausführungsform ordnet die zweite Kennlinie (25) dem zweiten Signal mindestens zwei verschiedene Brennleistungen (23) zu. Das heisst, dass die Zuordnung eines zweiten Signales zu einer Brennleistung (23) anhand der zweiten Kennlinie (25) nicht eindeutig ist. Die Zuordnung anhand der zweiten Kennlinie (25) ist nicht injektiv.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt weiterhin ein Verfahren zur Regelung einer Verbrennungsvorrichtung (1), die Verbrennungsvorrichtung (1) umfassend einen Feuerraum (2) und einen ersten Temperatursensor (19) im Feuerraum (2) und einen zweiten Temperatursensor (20) im Feuerraum (2), wobei der zweite Temperatursensor (20) verschieden ist vom ersten Temperatursensor (19), das Verfahren umfassend die Schritte:
    • Aufzeichnen eines ersten Signales vom ersten Temperatursensor (19);
    • Aufzeichnen eines zweiten Signales vom zweiten Temperatursensor (20);
    • Schätzen mindestens einer ersten Brennleistung (23) als Funktion des ersten Signales unter Verwendung einer ersten Kennlinie (24), welche für den ersten Temperatursensor (19) einen Verlauf der Brennleistung (23) über dem Signal des ersten Temperatursensors (19) angibt;
    • Schätzen mindestens einer zweiten Brennleistung (23) als Funktion des zweiten Signales unter Verwendung einer zweiten Kennlinie (25), welche für den zweiten Temperatursensor (20) einen Verlauf der Brennleistung (23) über dem Signal des zweiten Temperatursensors (20) angibt;
    • Ermitteln einer aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) als Funktion der mindestens einen ersten Brennleistung (23) und der mindestens einen zweiten Brennleistung (23); und
    • Regeln der aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) auf eine Sollleistung der Verbrennungsvorrichtung (1).
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt ausserdem ein Verfahren zur Regelung einer Verbrennungsvorrichtung (1), die Verbrennungsvorrichtung (1) umfassend einen Feuerraum (2) und einen ersten Temperatursensor (19) im Feuerraum (2) und einen zweiten Temperatursensor (20) im Feuerraum (2), wobei der zweite Temperatursensor (20) verschieden ist vom ersten Temperatursensor (19), das Verfahren umfassend die Schritte:
    • Aufzeichnen eines ersten Signales vom ersten Temperatursensor (19);
    • Aufzeichnen eines zweiten Signales vom zweiten Temperatursensor (20);
    • Schätzen mindestens einer ersten Luftzahl λ als Funktion des ersten Signales unter Verwendung einer ersten Kennlinie, welche für den ersten Temperatursensor (19) einen Verlauf der Luftzahl λ über dem Signal des ersten Temperatursensors (19) angibt;
    • Schätzen mindestens einer zweiten Luftzahl λ als Funktion des zweiten Signales unter Verwendung einer zweiten Kennlinie, welche für den zweiten Temperatursensor (20) einen Verlauf der Luftzahl λ über dem Signal des zweiten Temperatursensors (20) angibt;
    • Ermitteln einer aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) als Funktion der mindestens einen ersten Luftzahl λ und der mindestens einen zweiten Luftzahl λ; und
    • Regeln der aktuellen Luftzahl λ der Verbrennungsvorrichtung (1) auf eine Sollleistung der Luftzahl λsoll.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt zudem eines der vorgenannten Verfahren, die Verbrennungsvorrichtung (1) zusätzlich umfassend mindestens einen Aktor ausgewählt aus einem Luftaktor (4) und einem Brennstoffaktor (7 - 9), das Regeln der aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) auf eine Sollleistung der Verbrennungsvorrichtung (1) umfassend die Schritte:
    • Bilden einer Differenz aus der aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) und der Sollleistung der Verbrennungsvorrichtung (1);
    • Erzeugen eines Aktorsignales aus der Differenz; und
    • Senden des Aktorsignales an den mindestens einen Aktor.
  • Die Verbrennungsvorrichtung (1) weist vorzugsweise einen Luftzufuhrkanal auf, welcher in Fluidverbindung mit dem Feuerraum (2) ist. Der Luftaktor (4) wirkt auf den Luftzufuhrkanal. Die Verbrennungsvorrichtung (1) weist vorzugsweise einen Brennstoffzufuhrkanal auf, welcher in Fluidverbindung mit dem Feuerraum (2) ist. Der Brennstoffaktor (7 - 9) wirkt auf den Brennstoffzufuhrkanal.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt ausserdem eines der vorgenannten Verfahren, das Verfahren umfassend die Schritte:
    • Ermitteln mindestens einer dritten Brennleistung (23) als Funktion des ersten Signales unter Verwendung der ersten Kennlinie (24), wobei die erste Kennlinie (24) dem ersten Signal mindestens zwei verschiedene Brennleistungen (23) zuordnet, sodass die mindestens eine dritte Brennleistung (23) verschieden ist von der mindestens einen ersten Brennleistung (23);
    • Bilden einer ersten Differenz aus der mindestens einen ersten Brennleistung (23) und der mindestens einen zweiten Brennleistung (23);
    • Bilden einer zweiten Differenz aus der mindestens einen dritten Brennleistung (23) und der mindestens einen zweiten Brennleistung (23);
    • Vergleichen der ersten Differenz mit der zweiten Differenz;
    • Auswählen der mindestens einen ersten Brennleistung (23), falls die erste Differenz kleiner ist als die zweite Differenz;
    • Auswählen der mindestens einen dritten Brennleistung (23), falls die zweite Differenz kleiner ist als die erste Differenz; und
    • Ermitteln der aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) als Funktion der ausgewählten Brennleistung (23) und der mindestens einen zweiten Brennleistung (23).
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, das Verfahren umfassend die Schritte:
    • Ermitteln mindestens einer dritten Brennleistung (23) als Funktion des ersten Signales unter Verwendung der ersten Kennlinie (24), wobei die erste Kennlinie (24) dem ersten Signal mindestens zwei verschiedene Brennleistungen (23) zuordnet, sodass die erste Brennleistung (23) verschieden ist von der dritten Brennleistung (23);
    • Bilden einer ersten Differenz aus der mindestens einen ersten Brennleistung (23) und der mindestens einen zweiten Brennleistung (23);
    • Bilden einer zweiten Differenz aus der mindestens einen dritten Brennleistung (23) und der mindestens einen zweiten Brennleistung (23);
    • Vergleichen der ersten Differenz mit der zweiten Differenz;
    • Auswählen der mindestens einen ersten Brennleistung (23), falls die erste Differenz kleiner ist als die zweite Differenz;
    • Auswählen der mindestens einen dritten Brennleistung (23), falls die zweite Differenz kleiner ist als die erste Differenz oder falls die zweite Differenz gleich der ersten Differenz ist; und
    • Ermitteln der aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) als Funktion der ausgewählten Brennleistung (23) und der mindestens einen zweiten Brennleistung (23).
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt zudem eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug einer ausgewählten Brennleistung (23), das Verfahren umfassend den Schritt:
    Ermitteln der aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) als arithmetisches Mittel der ausgewählten Brennleistung (23) und der mindestens einen zweiten Brennleistung (23).
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt weiterhin eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug einer ausgewählten Brennleistung (23), das Verfahren umfassend den Schritt:
    Ermitteln der aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) als geometrisches Mittel der ausgewählten Brennleistung (23) und der mindestens einen zweiten Brennleistung (23).
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, die Verbrennungsvorrichtung (1) zusätzlich umfassend einen weiteren Sensor im Feuerraum (2), wobei der weitere Sensor im Feuerraum (2) verschieden ist vom ersten Temperatursensor (19) und vom zweiten Temperatursensor (20), das Verfahren umfassend die Schritte:
    • Aufzeichnen eines weiteren Verbrennungssignales vom weiteren Sensor;
    • Ermitteln mindestens einer weiteren Brennleistung (23) als Funktion des weiteren Verbrennungssignales unter Verwendung einer weiteren Kennlinie, welche für den weiteren Sensor einen Verlauf der Brennleistung (23) über dem Signal des weiteren Sensors angibt; und
    • Ermitteln der aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) als Funktion der mindestens einen ersten Brennleistung (23) und der mindestens einen zweiten Brennleistung (23) und der mindestens einen weiteren Brennleistung (23).
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, die Verbrennungsvorrichtung (1) zusätzlich umfassend einen weiteren Sensor im Feuerraum (2), wobei der weitere Sensor im Feuerraum (2) verschieden ist vom ersten Temperatursensor (19) und vom zweiten Temperatursensor (20), das Verfahren umfassend die Schritte:
    • Aufzeichnen eines weiteren Verbrennungssignales vom weiteren Sensor;
    • Schätzen mindestens einer weiteren Brennleistung (23) als Funktion des weiteren Verbrennungssignales unter Verwendung einer weiteren Kennlinie, welche für den weiteren Sensor einen Verlauf der Brennleistung (23) über dem Signal des weiteren Sensors angibt; und
    • Ermitteln der aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) als Funktion der mindestens einen ersten Brennleistung (23) und der mindestens einen zweiten Brennleistung (23) und der mindestens einen weiteren Brennleistung (23).
  • In einer Ausführungsform umfasst der weitere Sensor im Feuerraum (2) einen weiteren Temperatursensor im Feuerraum (2). In einer speziellen Ausführungsform ist der weitere Sensor im Feuerraum (2) ein weiterer Temperatursensor im Feuerraum (2). In einer Ausführungsform umfasst der weitere Sensor im Feuerraum (2) eine lonisationselektrode im Feuerraum (2). In einer speziellen Ausführungsform ist der weitere Sensor im Feuerraum (2) eine lonisationselektrode im Feuerraum (2).
  • In einer Ausführungsform ordnet die weitere Kennlinie dem weiteren Signal mindestens zwei verschiedene Brennleistungen (23) zu. Das heisst, dass die Zuordnung eines weiteren Signales zu einer Brennleistung (23) anhand der weiteren Kennlinie nicht eindeutig ist. Die Zuordnung anhand der weiteren Kennlinie ist nicht injektiv.
  • Die erste Kennlinie (24), die zweite Kennlinie (25) und die weitere Kennlinie sind vorzugsweise paarweise verschieden.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, die Verbrennungsvorrichtung (1) zusätzlich umfassend mindestens einen Zufuhrkanal in Fluidverbindung mit dem Feuerraum (2), eine Zufuhrsignaleinrichtung (4, 7 - 9, 12) in Wirkverbindung mit einem Fluid im mindestens einen Zufuhrkanal, wobei die Zufuhrsignaleinrichtung (4, 7 - 9, 12) ausserhalb des Feuerraumes (2) angeordnet ist, das Verfahren umfassend die Schritte:
    • Aufzeichnen eines Zufuhrsignales von der Zufuhrsignaleinrichtung (4, 7 - 9, 12);
    • Ermitteln einer zufuhrbasierten Brennleistung (23) als Funktion des Zufuhrsignales unter Verwendung einer zufuhrbasierten Kennlinie, welche für die Zufuhrsignaleinrichtung (4, 7 - 9, 12) einen Verlauf der Brennleistung (23) über dem Signal der Zufuhrsignaleinrichtung (4, 7 - 9, 12) angibt; und
    • Ermitteln der aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) als Funktion der mindestens einen ersten Brennleistung (23) und der mindestens einen zweiten Brennleistung (23) und der zufuhrbasierten Brennleistung (23).
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, die Verbrennungsvorrichtung (1) zusätzlich umfassend mindestens einen Zufuhrkanal in Fluidverbindung mit dem Feuerraum (2), eine Zufuhrsignaleinrichtung (4, 7 - 9, 12) in Wirkverbindung mit einem Fluid im mindestens einen Zufuhrkanal, wobei die Zufuhrsignaleinrichtung (4, 7 - 9, 12) ausserhalb des Feuerraumes (2) angeordnet ist, das Verfahren umfassend die Schritte:
    • Aufzeichnen eines Zufuhrsignales von der Zufuhrsignaleinrichtung (4, 7 - 9, 12);
    • Schätzen einer zufuhrbasierten Brennleistung (23) als Funktion des Zufuhrsignales unter Verwendung einer zufuhrbasierten Kennlinie, welche für die Zufuhrsignaleinrichtung (4, 7 - 9, 12) einen Verlauf der Brennleistung (23) über dem Signal der Zufuhrsignaleinrichtung (4, 7 - 9, 12) angibt; und
    • Ermitteln der aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) als Funktion der mindestens einen ersten Brennleistung (23) und der mindestens einen zweiten Brennleistung (23) und der zufuhrbasierten Brennleistung (23).
  • In einer Ausführungsform ordnet die zufuhrbasierte Kennlinie dem Zufuhrsignal genau eine Brennleistung (23) zu. Das heisst, dass die Zuordnung eines Zufuhrsignales zu einer Brennleistung (23) anhand der zufuhrbasierten Kennlinie eindeutig ist. Die Zuordnung anhand der zufuhrbasierten Kennlinie ist injektiv. In einem Spezialfall ist die Zuordnung anhand der zufuhrbasierten Kennlinie auch surjektiv.
  • Es ist vorgesehen, dass der mindestens eine Zufuhrkanal mindestens einen Zufuhrkanal ausgewählt aus
    • einem Luftzufuhrkanal und
    • einem Brennstoffzufuhrkanal, insbesondere einem Brennstoffzufuhrkanal, umfasst. Es ist ferner vorgesehen, dass der mindestens eine Zufuhrkanal genau ein Zufuhrkanal ausgewählt aus
    • einem Luftzufuhrkanal und
    • einem Brennstoffzufuhrkanal, insbesondere einem Brennstoffzufuhrkanal, ist.
  • Die erste Kennlinie (24), die zweite Kennlinie (25) und die zufuhrbasierte Kennlinie sind vorzugsweise paarweise verschieden.
  • Gemäss einer Ausführungsform ist die Zufuhrsignaleinrichtung (4, 7 - 9, 12) ein Luftzufuhrsensor in oder an einem Luftzufuhrkanal. Der Luftzufuhrsensor kann beispielsweise einen Turbinenradradzähler und/oder einen Balgenzähler und/oder einen Differenzdrucksensor und/oder einen Massenstromsensor umfassen. In einer speziellen Ausführungsform ist der Luftzufuhrsensor ein Turbinenradradzähler und/oder ein Balgenzähler und/oder ein Massenstromsensor. Der Luftzufuhrsensor ist in diesem Fall in Fluidverbindung mit einem Fluid, insbesondere mit Luft, im Luftzufuhrkanal. Der Luftzufuhrsensor ist ebenfalls in Wirkverbindung mit dem Fluid, insbesondere mit Luft, im Luftzufuhrkanal, weil das Fluid auf den Luftzufuhrsensor wirkt. Gemäss einer Ausführungsform umfasst die Zufuhrsignaleinrichtung (4, 7 - 9, 12) ein Gebläse (4), welches auf den Luftzufuhrkanal wirkt. Das Gebläse (4) kann insbesondere ein motorisch angetriebenes Gebläse (4) sein. Das Gebläse (4) ist ausgebildet, seine Gebläsedrehzahl zu signalisieren, insbesondere zu kommunizieren. Die Gebläsedrehzahl des Gebläses (4) ist ein Mass für die Luftzufuhr (5). Gemäss noch einer Ausführungsform ist die Zufuhrsignaleinrichtung (4, 7 - 9, 12) ein Brennstoffzufuhrsensor in oder an einem Brennstoffzufuhrkanal. Der Brennstoffzufuhrsensor kann beispielsweise einen Turbinenradradzähler und/oder einen Balgenzähler und/oder einen Differenzdrucksensor und/oder einen Massenstromsensor umfassen. In einer speziellen Ausführungsform ist der Brennstoffzufuhrsensor ein Turbinenradradzähler und/oder ein Balgenzähler und/oder ein Massenstromsensor. Der Brennstoffzufuhrsensor ist in diesem Fall in Fluidverbindung mit einem Fluid, insbesondere mit einem Brennstoff und/oder mit einem Brenngas, im Brennstoffzufuhrkanal. Der Brennstoffzufuhrsensor ist ebenfalls in Wirkverbindung mit dem Fluid, insbesondere mit dem Brennstoff und/oder dem Brenngas, im Brennstoffzufuhrkanal, weil das Fluid auf den Brennstoffzufuhrsensor wirkt. Gemäss wiederum einer weiteren Ausführungsform umfasst die Zufuhrsignaleinrichtung (4, 7 - 9, 12) mindestens einen Brennstoffaktor (7 - 9) und/oder mindestens ein Ventil (7 - 9), welcher oder welches auf den Brennstoffzufuhrkanal wirkt. Der mindestens eine Brennstoffaktor (7 - 9) und/oder das mindestens eine Ventil (7 - 9) kann insbesondere mindestens ein Brennstoffventil (7 - 9) und/oder mindestens ein Brenngasventil (7 - 9) sein. Der mindestens eine Brennstoffaktor (7 - 9) und/oder das mindestens eine Ventil (7 - 9) ist ausgebildet, seine Stellung zu signalisieren, insbesondere zu kommunizieren. Die Stellung des mindestens einen Brennstoffaktors (7 - 9) und/oder des mindestens einen Ventiles (7 - 9) ist ein Mass für die Brennstoffzufuhr (6).
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, die Verbrennungsvorrichtung (1) zusätzlich umfassend mindestens einen Aktor ausgewählt aus einem Luftaktor (4) und einem Brennstoffaktor (7 - 9), das Verfahren umfassend die Schritte:
    • Senden eines Änderungssignales an den mindestens einen Aktor;
    • nach dem Senden des Änderungssignales an den mindestens einen Aktor:
    • Aufzeichnen eines dritten Signales vom ersten Temperatursensor (19);
    • Aufzeichnen eines vierten Signales vom zweiten Temperatursensor (20);
    • Ermitteln mindestens einer dritten Brennleistung (23) als Funktion des dritten Signales unter Verwendung der ersten Kennlinie (24);
    • Ermitteln mindestens einer vierten Brennleistung (23) als Funktion des vierten Signales unter Verwendung der zweiten Kennlinie (25); und
    • Ermitteln der aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) als Funktion der mindestens einen ersten Brennleistung (23), der mindestens einen zweiten Brennleistung (23), der mindestens einen dritten Brennleistung (23) und der mindestens einen vierten Brennleistung (23).
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, die Verbrennungsvorrichtung (1) zusätzlich umfassend mindestens einen Aktor ausgewählt aus einem Luftaktor (4) und einem Brennstoffaktor (7 - 9), das Verfahren umfassend die Schritte:
    • Senden eines Änderungssignales an den mindestens einen Aktor;
    • nach dem Senden des Änderungssignales an den mindestens einen Aktor:
    • Aufzeichnen eines dritten Signales vom ersten Temperatursensor (19);
    • Aufzeichnen eines vierten Signales vom zweiten Temperatursensor (20);
    • Schätzen mindestens einer dritten Brennleistung (23) als Funktion des dritten Signales unter Verwendung der ersten Kennlinie (24);
    • Schätzen mindestens einer vierten Brennleistung (23) als Funktion des vierten Signales unter Verwendung der zweiten Kennlinie (25);
    • Ermitteln einer weiteren, aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) als Funktion der mindestens einen ersten Brennleistung (23), der mindestens einen zweiten Brennleistung (23), der mindestens einen dritten Brennleistung (23) und der mindestens einen vierten Brennleistung (23); und
    • Regeln der aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) auf die Sollleistung der Verbrennungsvorrichtung (1).
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt ausserdem eines der vorgenannten Verfahren, die Verbrennungsvorrichtung (1) zusätzlich umfassend mindestens einen Aktor ausgewählt aus einem Luftaktor (4) und einem Brennstoffaktor (7 - 9), das Verfahren umfassend die Schritte:
    • Senden eines Änderungssignales an den mindestens einen Aktor;
    • nach dem Senden des Änderungssignales an den mindestens einen Aktor:
    • Aufzeichnen eines dritten Signales vom ersten Temperatursensor (19);
    • Aufzeichnen eines vierten Signales vom zweiten Temperatursensor (20);
    • Ermitteln mindestens einer dritten Brennleistung (23) als Funktion des dritten Signales unter Verwendung der ersten Kennlinie (24);
    • Ermitteln mindestens einer vierten Brennleistung (23) als Funktion des vierten Signales unter Verwendung der zweiten Kennlinie (25);
    • Ermitteln einer weiteren, aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) ausschliesslich als Funktion der mindestens einen dritten Brennleistung (23) und der mindestens einen vierten Brennleistung (23); und
    • Regeln der weiteren, aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) auf die Sollleistung der Verbrennungsvorrichtung (1).
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner eines der vorgenannten Verfahren, die Verbrennungsvorrichtung (1) zusätzlich umfassend mindestens einen Aktor ausgewählt aus einem Luftaktor (4) und einem Brennstoffaktor (7 - 9), das Verfahren umfassend die Schritte:
    • Senden eines Änderungssignales an den mindestens einen Aktor;
    • nach dem Senden des Änderungssignales an den mindestens einen Aktor:
    • Aufzeichnen eines dritten Signales vom ersten Temperatursensor (19);
    • Aufzeichnen eines vierten Signales vom zweiten Temperatursensor (20);
    • Schätzen mindestens einer dritten Brennleistung (23) als Funktion des dritten Signales unter Verwendung der ersten Kennlinie (24);
    • Schätzen mindestens einer vierten Brennleistung (23) als Funktion des vierten Signales unter Verwendung der zweiten Kennlinie (25);
    • Ermitteln einer weiteren, aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) ausschliesslich als Funktion der mindestens einen dritten Brennleistung (23) und der mindestens einen vierten Brennleistung (23); und
    • Regeln der weiteren, aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) auf die Sollleistung der Verbrennungsvorrichtung (1).
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt weiterhin eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug einer weiteren, aktuellen Brennleistung (23), die Verbrennungsvorrichtung (1) zusätzlich umfassend mindestens einen Aktor ausgewählt aus einem Luftaktor (4) und einem Brennstoffaktor (7 - 9), das Regeln der weiteren, aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) auf die Sollleistung der Verbrennungsvorrichtung (1) umfassend die Schritte:
    • Bilden einer Differenz aus der weiteren, aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) und der Sollleistung der Verbrennungsvorrichtung (1);
    • Erzeugen eines Aktorsignales aus der Differenz; und
    • Senden des Aktorsignales an den mindestens einen Aktor.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt zudem eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug eines Änderungssignales, das Verfahren umfassend den Schritt:
    • nach dem Senden des Änderungssignales an den mindestens einen Aktor:
    • Ändern einer Stellung des mindestens einen Aktors.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt darüber hinaus eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug eines Änderungssignales, das Verfahren umfassend den Schritt:
    • nach dem Senden des Änderungssignales an den mindestens einen Aktor:
    • Ändern einer Gebläsedrehzahl des mindestens einen Aktors.
  • Die Verbrennungsvorrichtung (1) weist vorzugsweise einen Luftzufuhrkanal auf, welcher in Fluidverbindung mit dem Feuerraum (2) ist. Der Luftaktor (4) wirkt auf den Luftzufuhrkanal. Die Verbrennungsvorrichtung (1) weist vorzugsweise einen Brennstoffzufuhrkanal auf, welcher in Fluidverbindung mit dem Feuerraum (2) ist. Der Brennstoffaktor (7 - 9) wirkt auf den Brennstoffzufuhrkanal.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt zudem eine Verbrennungsvorrichtung (1) umfassend einen Feuerraum (2) und einen ersten Temperatursensor (19) im Feuerraum (2) und einen zweiten Temperatursensor (20) im Feuerraum (2), wobei der zweite Temperatursensor (20) verschieden ist vom ersten Temperatursensor (19), mindestens einen Zufuhrkanal in Fluidverbindung mit dem Feuerraum (2), mindestens einen Aktor ausgewählt aus einem Luftaktor (4) und einem Brennstoffaktor (7 - 9), wobei der mindestens eine Aktor auf den mindestens einen Zufuhrkanal wirkt, die Verbrennungsvorrichtung (1) zusätzlich umfassend eine Regel- und/oder Steuereinrichtung (13) in kommunikativer Verbindung mit dem ersten Temperatursensor (19), dem zweiten Temperatursensor (20) und dem mindestens einen Aktor, wobei die Regel- und/oder Steuereinrichtung (13) ausgebildet ist zur Ausführung eines der vorgenannten Verfahren.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt weiterhin eine Verbrennungsvorrichtung (1) umfassend einen Feuerraum (2) und einen ersten Temperatursensor (19) im Feuerraum (2) und einen zweiten Temperatursensor (20) im Feuerraum (2) und einen weiteren Temperatursensor im Feuerraum (2), wobei der erste Temperatursensor (20), der zweite Temperatursensor (19) und der weitere Temperatursensor paarweise verschieden sind, mindestens einen Zufuhrkanal in Fluidverbindung mit dem Feuerraum (2), mindestens einen Aktor ausgewählt aus einem Luftaktor (4) und einem Brennstoffaktor (7 - 9), wobei der mindestens eine Aktor auf den mindestens einen Zufuhrkanal wirkt, die Verbrennungsvorrichtung (1) zusätzlich umfassend eine Regel- und/oder Steuereinrichtung (13) in kommunikativer Verbindung mit dem ersten Temperatursensor (19), dem zweiten Temperatursensor (20), dem weiteren Temperatursensor und dem mindestens einen Aktor, wobei die Regel- und/oder Steuereinrichtung (13) ausgebildet ist zur Ausführung eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug eines weiteren Temperatursensors im Feuerraum (2).
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt ausserdem eine Verbrennungsvorrichtung (1) umfassend einen Feuerraum (2) und einen ersten Temperatursensor (19) im Feuerraum (2) und einen zweiten Temperatursensor (20) im Feuerraum (2), wobei der zweite Temperatursensor (20) verschieden ist vom ersten Temperatursensor (19), mindestens einen Zufuhrkanal in Fluidverbindung mit dem Feuerraum (2), eine Zufuhrsignaleinrichtung (4, 7 - 9, 12) in Wirkverbindung mit einem Fluid im mindestens einen Zufuhrkanal, wobei die Zufuhrsignaleinrichtung (4, 7 - 9, 12) ausserhalb des Feuerraumes (2) angeordnet ist, mindestens einen Aktor ausgewählt aus einem Luftaktor (4) und einem Brennstoffaktor (7 - 9), wobei der mindestens eine Aktor auf den mindestens einen Zufuhrkanal wirkt, die Verbrennungsvorrichtung (1) zusätzlich umfassend eine Regel- und/oder Steuereinrichtung (13) in kommunikativer Verbindung mit dem ersten Temperatursensor (19), dem zweiten Temperatursensor (20), der Zufuhrsignaleinrichtung (4, 7 - 9, 12) und dem mindestens einen Aktor, wobei die Regel- und/oder Steuereinrichtung (13) ausgebildet ist zur Ausführung eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug einer Zufuhrsignaleinrichtung (4, 7 - 9, 12).
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt zudem ein Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bewirken, dass die Verbrennungsvorrichtung (1) die Verfahrensschritte eines der vorgenannten Verfahren ausführt.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt weiterhin ein Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bewirken, dass eine Regel- und/oder Steuereinrichtung (13) einer der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen (1) die Verfahrensschritte eines der vorgenannten Verfahren ausführt.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt ausserdem ein Computerprogramm umfassend Befehle, die bewirken, dass eine Regel- und/oder Steuereinrichtung (13) einer der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen (1) die Verfahrensschritte eines der vorgenannten Verfahren ausführt.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner ein Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bewirken, dass eine der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen (1) die Verfahrensschritte eines der vorgenannten Verfahren ausführt.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt zudem ein Computerprogramm umfassend Befehle, die bewirken, dass eine der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen (1) die Verfahrensschritte eines der vorgenannten Verfahren ausführt.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt zudem ein computerlesbares Medium, auf dem das eines der vorgenannten Computerprogramme gespeichert ist.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt ausserdem ein computerlesbares Medium, auf dem das eines der vorgenannten Computerprogrammprodukte gespeichert ist.
  • Die vorgenannten computerlesbaren Medien ist vorzugsweise tangibel. Idealerweise sind die computerlesbaren Medien nicht-flüchtig.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt zudem ein Verfahren zur Regelung einer Verbrennungsvorrichtung (1), die Verbrennungsvorrichtung (1) umfassend einen Feuerraum (2) und einen ersten Temperatursensor (19) im Feuerraum (2) und einen zweiten Temperatursensor (20) im Feuerraum (2), wobei der zweite Temperatursensor (20) verschieden ist vom ersten Temperatursensor (19), einen Luftaktor (4) zum Erzeugen einer Luftzufuhr (5) und mindestens einen Brennstoffaktor (7 - 9) zum Erzeugen einer Brennstoffzufuhr (6), das Verfahren umfassend die Schritte:
    • Verstellen des mindestens einen Brennstoffaktors (7 - 9) und/oder des Luftaktors (4);
    • Aufzeichnen eines ersten Signales vom ersten Temperatursensor (19);
    • Ermitteln mindestens einer ersten Brennleistung (23) als Funktion des ersten Signales unter Verwendung einer ersten Kennlinie (24), welche für den ersten Temperatursensor (19) einen Verlauf der Brennleistung (23) über dem Signal des ersten Temperatursensors (19) angibt;
    • Aufzeichnen eines zweiten Signales vom zweiten Temperatursensor (20);
    • Ermitteln mindestens einer zweiten Brennleistung (23) als Funktion des zweiten Signales unter Verwendung einer zweiten Kennlinie (25), welche für den zweiten Temperatursensor (20) einen Verlauf der Brennleistung (23) über dem Signal des zweiten Temperatursensors (20) angibt;
    • Bestimmen eines Vergleichswertes aus der ersten ermittelten Brennleistung (23) und aus der zweiten ermittelten Brennleistung (23); und
    • Wiederholen der vorgenannten Schritte, bis der bestimmte Vergleichswert kleiner ist als ein vorgegebener Schwellwert.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt ausserdem ein Verfahren zur Regelung einer Verbrennungsvorrichtung (1), die Verbrennungsvorrichtung (1) umfassend einen Feuerraum (2) und einen ersten Temperatursensor (19) im Feuerraum (2) und einen zweiten Temperatursensor (20) im Feuerraum (2), wobei der zweite Temperatursensor (20) verschieden ist vom ersten Temperatursensor (19), einen Luftaktor (4) zum Erzeugen einer Luftzufuhr (5) und mindestens einen Brennstoffaktor (7 - 9) zum Erzeugen einer Brennstoffzufuhr (6), das Verfahren umfassend die Schritte:
    • Aufzeichnen eines ersten Signales vom ersten Temperatursensor (19);
    • Ermitteln mindestens einer ersten Brennleistung (23) als Funktion des ersten Signales unter Verwendung einer ersten Kennlinie (24), welche für den ersten Temperatursensor (19) einen Verlauf der Brennleistung (23) über dem Signal des ersten Temperatursensors (19) angibt;
    • Aufzeichnen eines zweiten Signales vom zweiten Temperatursensor (20);
    • Ermitteln mindestens einer zweiten Brennleistung (23) als Funktion des zweiten Signales unter Verwendung einer zweiten Kennlinie (25), welche für den zweiten Temperatursensor (20) einen Verlauf der Brennleistung (23) über dem Signal des zweiten Temperatursensors (20) angibt;
    • Bestimmen eines Vergleichswertes aus der ersten ermittelten Brennleistung (23) und aus der zweiten ermittelten Brennleistung (23);
    • Verstellen des mindestens einen Brennstoffaktors (7 - 9) und/oder des Luftaktors (4) als Funktion des Vergleichswertes; und
    • Wiederholen der vorgenannten Schritte, bis der bestimmte Vergleichswert kleiner ist als ein vorgegebener Schwellwert.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt weiterhin eines der vorgenannten Verfahren zur Regelung einer Verbrennungsvorrichtung (1), die Verbrennungsvorrichtung (1) umfassend einen Feuerraum (2) und einen ersten Temperatursensor (19) im Feuerraum (2) und einen zweiten Temperatursensor (20) im Feuerraum (2), wobei der zweite Temperatursensor (20) verschieden ist vom ersten Temperatursensor (19), einen Luftaktor (4) zum Erzeugen einer Luftzufuhr (5) und mindestens einen Brennstoffaktor (7 - 9) zum Erzeugen einer Brennstoffzufuhr (6), die Verbrennungsvorrichtung (1) zusätzlich umfassend zumindest einen weiteren Temperatursensor im Feuerraum (2), wobei der weitere Temperatursensor verschieden ist vom ersten Temperatursensor (19) und auch verschieden ist vom zumindest zweiten Temperatursensor (20), das Verfahren umfassend die Schritte:
    • Verstellen des mindestens einen Brennstoffaktors (7 - 9) und/oder des Luftaktors (4);
    • Aufzeichnen eines weiteren Verbrennungssignales vom weiteren Temperatursensor im Feuerraum (2) zusätzlich zur Aufzeichnung der Signale vom ersten und dem zweiten Temperatursensor (19, 20);
    • Ermitteln mindestens einer weiteren Brennleistung (23) als Funktion des weiteren Verbrennungssignales unter Verwendung einer weiteren Kennlinie, welche für den weiteren Sensor einen Verlauf der Brennleistung (23) über dem Signal des weiteren Sensors angibt; und
    • Bestimmen eines Vergleichswertes aus der ersten ermittelten Brennleistung (23) und aus der zweiten ermittelten Brennleistung (23) und aus der mindestens einen weiteren Brennleistung (23); und
    • Wiederholen der vorgenannten Schritte, bis der bestimmte Vergleichswert kleiner ist als ein vorgegebener Schwellwert.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner eines der vorgenannten Verfahren zur Regelung einer Verbrennungsvorrichtung (1), die Verbrennungsvorrichtung (1) umfassend einen Feuerraum (2) und einen ersten Temperatursensor (19) im Feuerraum (2) und einen zweiten Temperatursensor (20) im Feuerraum (2), wobei der zweite Temperatursensor (20) verschieden ist vom ersten Temperatursensor (19), einen Luftaktor (4) zum Erzeugen einer Luftzufuhr (5) und mindestens einen Brennstoffaktor (7 - 9) zum Erzeugen einer Brennstoffzufuhr (6), die Verbrennungsvorrichtung (1) zusätzlich umfassend zumindest einen weiteren Temperatursensor im Feuerraum (2), wobei der weitere Temperatursensor verschieden ist vom ersten Temperatursensor (19) und auch verschieden ist vom zumindest zweiten Temperatursensor (20), das Verfahren umfassend die Schritte:
    • Aufzeichnen eines weiteren Verbrennungssignales vom weiteren Temperatursensor im Feuerraum (2) zusätzlich zur Aufzeichnung der Signale vom ersten und dem zweiten Temperatursensor (19, 20);
    • Ermitteln mindestens einer weiteren Brennleistung (23) als Funktion des weiteren Verbrennungssignales unter Verwendung einer weiteren Kennlinie, welche für den weiteren Sensor einen Verlauf der Brennleistung (23) über dem Signal des weiteren Sensors angibt; und
    • Bestimmen eines Vergleichswertes aus der ersten ermittelten Brennleistung (23) und aus der zweiten ermittelten Brennleistung (23) und aus der mindestens einen weiteren Brennleistung (23);
    • Verstellen des mindestens einen Brennstoffaktors (7 - 9) und/oder des Luftaktors (4) als Funktion des Vergleichswertes; und
    • Wiederholen der vorgenannten Schritte, bis der bestimmte Vergleichswert kleiner ist als ein vorgegebener Schwellwert.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt eines der vorgenannten Verfahren zur Regelung einer Verbrennungsvorrichtung (1) unter Einbezug eines Vergleichswertes, wobei der Vergleichswert als Betrag der Differenz beider ermittelten Brennleistungen (23) berechnet wird.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt eines der vorgenannten Verfahren zur Regelung einer Verbrennungsvorrichtung (1) unter Einbezug eines Vergleichswertes, wobei der Vergleichswert als Summe der quadrierten Differenzen aus allen berechneten Brennleistungen (23) errechnet wird.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt eines der vorgenannten Verfahren zur Regelung einer Verbrennungsvorrichtung (1), wobei sich eine Stellung des Luftaktors und/oder des Brennstoffaktors dadurch ergibt, dass sich der bestimmte Vergleichswert beim Verstellen des Luftaktors (4) und/oder des mindestens einen Brennstoffaktors (7 - 9) verringert.
  • Mit den vorgenannten Offenbarungen wird die Luftzahl λ der Verbrennungsvorrichtung (1) gemäss einer für die Kennlinien (24, 25) eingestellten Luftzahl λ ausgeregelt.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt eines der vorgenannten Verfahren, wobei eine Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) aus dem Mittelwert der beiden Brennleistungen (23), die anhand der Kennlinien (24, 25) bestimmt worden sind, berechnet wird.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt eines der vorgenannten Verfahren, wobei die Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) aus dem Mittelwert von zumindest zwei aus jeder Kennlinie (24, 25) bestimmten Brennleistungen (23) berechnet wird.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt eines der vorgenannten Verfahren, wobei eine der berechneten Brennleistungen (23) als Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) ausgewählt wird.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt eines der vorgenannten Verfahren, wobei der Betrag der Differenz zwischen der berechneten Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) und einem vorgegebenen Sollwert berechnet wird.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt eines der vorgenannten Verfahren, wobei der Luftaktor (4) und der mindestens eine Brennstoffaktor (7 - 9) so verstellt werden, dass der Betrag der Differenz aus berechneter Brennleistung (23) und vorgegebener Brennleistung (23) einen weiteren, definierten Schwellwert unterschreitet.
  • Mit der vorgenannten Offenbarung wird die bestimmte Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) auf den vorgegebenen Sollwert ausgeregelt.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt eines der vorgenannten Verfahren, die Verbrennungsvorrichtung (1) umfassend einen zusätzlichen Luftzufuhrsensor (12),
    • wobei für den Luftzufuhrsensor (12) eine Funktion des rückgemeldeten Signales zur Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) hinterlegt ist; und
    • wobei die Funktion anhand der aktuell bestimmten Brennleistung (23) korrigiert wird.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug eines Luftzufuhrsensors (12),
    • wobei ein Signal des Luftzufuhrsensors (12) aufgezeichnet wird;
    • wobei die Korrektur der Funktion durch einen multiplikativen Faktor erfolgt, der auf jeden Wert der hinterlegten Funktion angewandt wird; und
    • wobei der multiplikative Faktor aus dem Quotienten der bestimmten Brennleistung (23) und dem aus dem aufgezeichneten Messwert berechneten Funktionswert bestimmt wird.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt eines der vorgenannten Verfahren, wobei für schnelle Änderungen der Brennleistung (23) für den Luftaktor (4) die mit dem multiplikativen Faktor korrigierte Funktion verwendet wird.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt eines der vorgenannten Verfahren,
    • wobei für zwei Brennstoffe mit verschiedenen Brennstoffparametern jeweils eine Kennlinie der Brennstoffaktoransteuerung in Abhängigkeit von der berechneten Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) hinterlegt ist;
    • wobei ein Gewichtungsfaktor aus den beiden hinterlegten Kennlinien und dem durch die Bestimmung der Brennstoffaktorstellung sich ergebende Ansteuerwert errechnet wird; und
    • wobei anhand des Gewichtungsfaktors eine Kennlinie zum Verstellen des mindestens einen Brennstoffaktors (7 - 9) berechnet wird.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug eines Gewichtungsfaktors, wobei der Gewichtungsfaktor der Gewichtungsfaktor für den gewichteten arithmetischen Mittelwert ist, berechnet aus der Brennstoffaktorstellung an der berechneten Brennleistung (23) als Ergebnis der Mittelwertbildung und den beiden hinterlegten Kennlinienwerten für die Brennstoffaktoransteuerung an der berechneten Brennleistung (23) als zu gewichtende Werte.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt eines der vorgenannten Verfahren, wobei bei für schnelle Änderungen der Brennleistung (23) für den mindestens einen Brennstoffaktor (7 - 9) die errechnete Kennlinie in Abhängigkeit der Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) verwendet wird.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug eines Brennstoffparameters, wobei als zwei verschiedene Brennstoffparameter eine unterschiedlich Zusammensetzung von zwei Brennstoffen und/oder Brenngasen verwendet werden.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt eines der vorgenannten Verfahren zweier Brennstoffparameter, wobei als zwei verschiedene Brennstoffparameter zwei unterschiedliche Eingangsdrücke eines Brennstoffes und/oder Brenngases verwendet werden.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt eines der vorgenannten Verfahren, wobei als Brennstoff reiner Wasserstoff oder eine Mischung aus einem kohlenwasserstoffhaltigen Brenngas mit Wasserstoff verwendet wird.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt eines der vorgenannten Verfahren, die Verbrennungsvorrichtung (1) zusätzlich umfassend mindestens zwei Sicherheitsabsperrventile (7, 8) zur Unterbrechung einer Brennstoffzufuhr (6) zum Feuerraum (2),
    • wobei zumindest zwei der Temperatursensoren (19, 20) zur Überwachung einer Flamme im Feuerraum (2) verwendet werden;
    • wobei bei Unterschreiten eines dem Sensor (19, 20) zugehörigen, vorgegebenen Signales ein Flammenabriss erkannt wird; und
    • daraufhin zumindest eines der Sicherheitsabsperrventile (7, 8) geschlossen wird, so dass die Brennstoffzufuhr (6) unterbrochen wird.
  • Die vorliegende Offenbarung lehrt zudem eines der vorgenannten Verfahren, die Verbrennungsvorrichtung (1) zusätzlich umfassend mindestens zwei Sicherheitsabsperrventile (7, 8) zur Unterbrechung einer Brennstoffzufuhr (6) zum Feuerraum (2),
    • wobei zumindest zwei der Temperatursensoren (19, 20) zur Überwachung einer Flamme im Feuerraum (2) verwendet werden;
    • wobei anhand von zumindest zwei Temperatursensoren (19, 20) ein Betrag einer Differenz der Signale der Temperatursensoren (19, 20) gebildet wird;
    • wobei bei Unterschreiten des Betrages der Differenz der Temperaturwerte unter einen Schwellwert ein Flammenabriss erkannt wird; und
    • daraufhin zumindest eines der Sicherheitsabsperrventile (7, 8) geschlossen wird, so dass die Brennstoffzufuhr (6) unterbrochen wird.
  • Die vorgenannte Offenbarung setzt voraus, dass die beiden Sensoren (19, 20) so positioniert sind, dass beide Temperaturwerte im Betrieb bei vorhandener Flamme im Feuerraum (2) nicht den gleichen Temperaturwert annehmen können, jedoch die Brennleistungen (23) aus den Kennlinien (24, 25) gleiche Werte annehmen können.
  • Das Genannte bezieht sich auf einzelne Ausführungsformen der Offenbarung. Verschiedene Änderungen an den Ausführungsformen können vorgenommen werden, ohne von der zu Grunde liegenden Idee abzuweichen und ohne den Rahmen dieser Offenbarung zu verlassen. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung ist definiert über deren Ansprüche. Es können verschiedenste Änderungen vorgenommen werden, ohne den Schutzbereich der folgenden Ansprüche zu verlassen.
    • Bezugszeichen
    • 1: Verbrennungsvorrichtung
    • 2: Feuerraum
    • 3: Brenner
    • 4: Gebläse
    • 5: Luftzufuhr
    • 6: Brennstoffzufuhr
    • 7: Sicherheitsabsperrventil
    • 8: Sicherheitsabsperrventil
    • 9: Brennstoffdosierventil, insbesondere Brenngasdosierventil
    • 10: Abgaskanal
    • 11: Luftzufuhrsignal
    • 12: Luftzufuhrsensor, beispielsweise Gebläsedrehzahlsensor
    • 13: Regel- und/oder Steuereinrichtung
    • 14: Leitung für das Gebläseansteuersignal
    • 15: Leitung für die Rückmeldung der Luftzufuhr, beispielsweise Gebläsedrehzahlrückmeldung
    • 16: Leitung für das Ansteuersignal für ein Sicherheitsabsperrventil
    • 17: Leitung für das Ansteuersignal für ein Sicherheitsabsperrventil
    • 18: Leitung für das Ansteuersignal für ein Brennstoffdosierventil
    • 19: erster Sensor im Feuerraum
    • 20: erster Sensor im Feuerraum
    • 21: Leitung für das Messsignal vom ersten Sensor im Feuerraum und Signal aus dieser Leitung
    • 22: Leitung für das Messsignal vom zweiten Sensor im Feuerraum und Signal aus dieser Leitung
    • 23: Brennleistung
    • 24: Kennlinie der Brennleistung über dem gemessenen Messsignal des ersten Sensors im Feuerraum
    • 25: Kennlinie der Brennleistung über dem gemessenen Messsignal des zweiten Sensors im Feuerraum
    • 26: Kennlinie der Brennleistung über dem gemessenen Messsignal des ersten Sensors im Feuerraum bei abgemagertem Gemisch
    • 27: Kennlinie der Brennleistung über dem gemessenen Messsignal des zweiten Sensors im Feuerraum bei abgemagertem Gemisch
    • 28: Kennlinie des Luftsensorsignales vor Änderung des Abgasweges zur Modulation
    • 29: Kennlinie des Luftsensorsignales nach Änderung des Abgasweges zur Modulation
    • 30: Stellkennlinie Brennstoffzufuhr über Brennstoffansteuerung für einen hochkalorischen Brennstoff, insbesondere ein hochkalorisches Brenngas, und/oder einen hohen Eingangsdruck
    • 31: Stellkennlinie Brennstoffzufuhr über Brennstoffansteuerung für einen niederkalorischen Brennstoff, insbesondere ein niederkalorisches Brenngas, und/oder einen tiefen Eingangsdruck
    • 32: von der Verbrennungsvorrichtung ermittelte Kennlinie passend zu den aktuellen Brennstoffparametern und/oder Brenngasparametern zur Modulation

Claims (10)

  1. Verfahren zur Regelung einer Verbrennungsvorrichtung (1), die Verbrennungsvorrichtung (1) umfassend einen Feuerraum (2) und einen ersten Temperatursensor (19) im Feuerraum (2) und einen zweiten Temperatursensor (20) im Feuerraum (2), wobei der zweite Temperatursensor (20) verschieden ist vom ersten Temperatursensor (19), das Verfahren umfassend die Schritte:
    Aufzeichnen eines ersten Signales vom ersten Temperatursensor (19);
    Aufzeichnen eines zweiten Signales vom zweiten Temperatursensor (20);
    Ermitteln mindestens einer ersten Brennleistung (23) als Funktion des ersten Signales unter Verwendung einer ersten Kennlinie (24), welche für den ersten Temperatursensor (19) einen Verlauf der Brennleistung (23) über dem Signal des ersten Temperatursensors (19) angibt;
    Ermitteln mindestens einer zweiten Brennleistung (23) als Funktion des zweiten Signales unter Verwendung einer zweiten Kennlinie (25), welche für den zweiten Temperatursensor (20) einen Verlauf der Brennleistung (23) über dem Signal des zweiten Temperatursensors (20) angibt;
    Ermitteln einer aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) als Funktion der mindestens einen ersten Brennleistung (23) und der mindestens einen zweiten Brennleistung (23); und
    Regeln der aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) auf eine Sollleistung der Verbrennungsvorrichtung (1).
  2. Das Verfahren gemäss Anspruch 1, die Verbrennungsvorrichtung (1) zusätzlich umfassend mindestens einen Aktor ausgewählt aus einem Luftaktor (4) und einem Brennstoffaktor (7 - 9), das Regeln der aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) auf eine Sollleistung der Verbrennungsvorrichtung (1) umfassend die Schritte:
    Bilden einer Differenz aus der aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) und der Sollleistung der Verbrennungsvorrichtung (1);
    Erzeugen eines Aktorsignales aus der Differenz; und
    Senden des Aktorsignales an den mindestens einen Aktor.
  3. Das Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 2, das Verfahren umfassend die Schritte:
    Ermitteln mindestens einer dritten Brennleistung (23) als Funktion des ersten Signales unter Verwendung der ersten Kennlinie (24), wobei die erste Kennlinie (24) dem ersten Signal mindestens zwei verschiedene Brennleistungen (23) zuordnet, sodass die mindestens eine dritte Brennleistung (23) verschieden ist von der mindestens einen ersten Brennleistung (23);
    Bilden einer ersten Differenz aus der mindestens einen ersten Brennleistung (23) und der mindestens einen zweiten Brennleistung (23);
    Bilden einer zweiten Differenz aus der mindestens einen dritten Brennleistung (23) und der mindestens einen zweiten Brennleistung (23);
    Vergleichen der ersten Differenz mit der zweiten Differenz;
    Auswählen der mindestens einen ersten Brennleistung (23), falls die erste Differenz kleiner ist als die zweite Differenz;
    Auswählen der mindestens einen dritten Brennleistung (23), falls die zweite Differenz kleiner ist als die erste Differenz; und
    Ermitteln der aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) als Funktion der ausgewählten Brennleistung (23) und der mindestens einen zweiten Brennleistung (23).
  4. Das Verfahren gemäss Anspruch 3, das Verfahren umfassend den Schritt:
    Ermitteln der aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) als arithmetisches Mittel der ausgewählten Brennleistung (23) und der mindestens einen zweiten Brennleistung (23).
  5. Das Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, die Verbrennungsvorrichtung (1) zusätzlich umfassend einen weiteren Sensor im Feuerraum (2), wobei der weitere Sensor im Feuerraum (2) verschieden ist vom ersten Temperatursensor (19) und vom zweiten Temperatursensor (20), das Verfahren umfassend die Schritte:
    Aufzeichnen eines weiteren Verbrennungssignales vom weiteren Sensor;
    Ermitteln mindestens einer weiteren Brennleistung (23) als Funktion des weiteren Verbrennungssignales unter Verwendung einer weiteren Kennlinie, welche für den weiteren Sensor einen Verlauf der Brennleistung (23) über dem Signal des weiteren Sensors angibt; und
    Ermitteln der aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) als Funktion der mindestens einen ersten Brennleistung (23) und der mindestens einen zweiten Brennleistung (23) und der mindestens einen weiteren Brennleistung (23).
  6. Das Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, die Verbrennungsvorrichtung (1) zusätzlich umfassend mindestens einen Zufuhrkanal in Fluidverbindung mit dem Feuerraum (2), eine Zufuhrsignaleinrichtung (4, 7 - 9, 12) in Wirkverbindung mit einem Fluid im mindestens einen Zufuhrkanal, wobei die Zufuhrsignaleinrichtung (4, 7 - 9, 12) ausserhalb des Feuerraumes (2) angeordnet ist, das Verfahren umfassend die Schritte:
    Aufzeichnen eines Zufuhrsignales von der Zufuhrsignaleinrichtung (4, 7 - 9, 12);
    Ermitteln einer zufuhrbasierten Brennleistung (23) als Funktion des Zufuhrsignales unter Verwendung einer zufuhrbasierten Kennlinie, welche für die Zufuhrsignaleinrichtung (4, 7 - 9, 12) einen Verlauf der Brennleistung (23) über dem Signal der Zufuhrsignaleinrichtung (4, 7 - 9, 12) angibt; und
    Ermitteln der aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) als Funktion der mindestens einen ersten Brennleistung (23) und der mindestens einen zweiten Brennleistung (23) und der zufuhrbasierten Brennleistung (23).
  7. Das Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, die Verbrennungsvorrichtung (1) zusätzlich umfassend mindestens einen Aktor ausgewählt aus einem Luftaktor (4) und einem Brennstoffaktor (7 - 9), das Verfahren umfassend die Schritte:
    Senden eines Änderungssignales an den mindestens einen Aktor;
    nach dem Senden des Änderungssignales an den mindestens einen Aktor:
    Aufzeichnen eines dritten Signales vom ersten Temperatursensor (19);
    Aufzeichnen eines vierten Signales vom zweiten Temperatursensor (20);
    Ermitteln mindestens einer dritten Brennleistung (23) als Funktion des dritten Signales unter Verwendung der ersten Kennlinie (24);
    Ermitteln mindestens einer vierten Brennleistung (23) als Funktion des vierten Signales unter Verwendung der zweiten Kennlinie (25); und
    Ermitteln der aktuellen Brennleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1) als Funktion der mindestens einen ersten Brennleistung (23), der mindestens einen zweiten Brennleistung (23), der mindestens einen dritten Brennleistung (23) und der mindestens einen vierten Brennleistung (23).
  8. Verbrennungsvorrichtung (1) umfassend einen Feuerraum (2) und einen ersten Temperatursensor (19) im Feuerraum (2) und einen zweiten Temperatursensor (20) im Feuerraum (2), wobei der zweite Temperatursensor (20) verschieden ist vom ersten Temperatursensor (19), mindestens einen Zufuhrkanal in Fluidverbindung mit dem Feuerraum (2), mindestens einen Aktor ausgewählt aus einem Luftaktor (4) und einem Brennstoffaktor (7 - 9), wobei der mindestens eine Aktor auf den mindestens einen Zufuhrkanal wirkt, die Verbrennungsvorrichtung (1) zusätzlich umfassend eine Regel- und/oder Steuereinrichtung (13) in kommunikativer Verbindung mit dem ersten Temperatursensor (19), dem zweiten Temperatursensor (20) und dem mindestens einen Aktor, wobei die Regel- und/oder Steuereinrichtung (13) ausgebildet ist zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
  9. Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bewirken, dass die Verbrennungsvorrichtung (1) des Anspruches 8 die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführt.
  10. Computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogrammprodukt nach Anspruch 9 gespeichert ist.
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