ES2898383T3

ES2898383T3 - Procedimiento para regular la relación de aire de combustión en el quemador de un calentador

Info

Publication number: ES2898383T3
Application number: ES19215519T
Authority: ES
Inventors: Heinz-Jörg Tomczak; Christian Fischer
Original assignee: Vaillant GmbH
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 2019-01-10
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2022-03-07
Anticipated expiration: 2039-12-12
Also published as: DE102019100467A1; PL3680553T3; EP3680553A1; EP3680553B1

Abstract

Procedimiento para la regulación de la relación de aire de combustión en un quemador (7) para un calentador para generar calor, con un sensor de ionización que suministra una señal de ionización que representa la corriente que fluye entre el quemador (7) y un electrodo de ionización (3) previsto en el área de las llamas del quemador (7) a causa de una tensión aplicada, con un soplador para transportar la mezcla de aire y gas combustible, con una válvula de gas (1) para alimentar gas combustible y con un control (4) para llevar a cabo el procedimiento, con las etapas de procedimiento cíclicas de a) determinar la demanda de calor actual que ha de cubrir el calentador, b) establecer y emitir un parámetro de flujo másico de aire perteneciente a la demanda de calor determinada, c) establecer una señal de ionización teórica perteneciente al parámetro de flujo másico de aire establecido y a la relación de aire de combustión teórica deseada sobre la base de parámetros previamente diseñados y almacenados, d) controlar de manera continua o cuasi continua la válvula de gas (1) de manera que la señal de ionización real corresponda a la señal de ionización teórica, así como con las etapas de procedimiento llevadas a cabo a intervalos de tiempo periódicos de e) repetir las etapas a) a d) durante un periodo de tiempo establecido y, una vez transcurrido el periodo de tiempo, reducir la relación de aire de combustión con detección simultánea de la señal de ionización hasta que la señal de ionización alcance un máximo, f) determinar, verificar la plausibilidad y corregir los parámetros almacenados y continuación del procedimiento con la etapa a) con un reinicio simultáneo del periodo de tiempo, en donde, en caso de que se determinen parámetros no plausibles en la etapa f), en lugar de las etapas de procedimiento a) a f), se llevan a cabo cíclicamente las etapas de procedimiento de g) hacer funcionar el soplador (2) en un parámetro de flujo másico de aire teórico previamente definido y controlar la válvula de gas (1) con una posición de válvula previamente definida que, junto con el parámetro de flujo másico de aire teórico, da como resultado una relación de aire de combustión teórica definida superior a 1 en condiciones marco previamente definidas, h) reducir el parámetro de flujo másico de aire con medición simultánea de la señal de ionización hasta que se detecte un máximo de la señal de ionización, i) determinar y almacenar el parámetro de flujo másico de aire al que se detectó el máximo de la señal de ionización, k) multiplicar el parámetro de flujo másico de aire por un factor previamente diseñado de modo que alcance la relación de aire de combustión deseada, l) ajustar el parámetro de flujo másico de aire calculado en k).

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para regular la relación de aire de combustión en el quemador de un calentador

La invención se refiere a un procedimiento para regular la relación de aire de combustión en el quemador de un calentador.

En el documento de patente DE19539568C1 se describe un procedimiento para regular un quemador de gas de tiro forzado. Un electrodo de ionización detecta una variable eléctrica derivada de la temperatura de combustión o del valor lambda. Un circuito de regulación compara esta variable con un valor teórico eléctrico seleccionado y ajusta la relación gas-aire (valor lambda) a un valor teórico apropiado. Con el fin de compensar la influencia de un cambio relacionado con el estado en la proporcionalidad entre el valor lambda y la variable eléctrica medida derivada del mismo en la regulación, de manera que se mantenga el valor teórica lambda deseado, se lleva a cabo un ciclo de calibración después de un cierto tiempo de funcionamiento. En el mismo, el valor lambda se reduce a partir de un valor > 1. Se almacena el valor máximo resultante de lambda = 1. El valor teórico eléctrico se reajusta con este valor máximo.

Se conoce un procedimiento genérico por la patente EP1002997B1. En el caso de un quemador de gas de premezcla total o parcial equipado con un ventilador y una válvula de regulación de gas, se mide una señal de ionización en el área de llama con la ayuda de un electrodo de ionización. También se detecta la velocidad del ventilador. A continuación, se deriva una señal representativa de la relación de aire actual a partir de la señal de ionización y de la velocidad del ventilador y esta se compara con un valor especificado. Una señal de ajuste para la válvula de regulación de gas se determina en función de esta comparación. Para poder hacer funcionar el quemador de gas de forma segura durante un largo periodo de tiempo en el intervalo de razón de aire óptimo, la relación gas-aire del quemador de gas se verifica a intervalos de tiempo regulares o en función de eventos específicos. Para ello, a partir de la señal de ionización se deriva una señal representativa de la razón de aire actual y la potencia actual y esta se compara con un valor especificado. Es posible derivar a partir de esta comparación información acerca del estado de funcionamiento del quemador de gas.

Si se detecta un estado de funcionamiento defectuoso, el quemador de gas se apaga. Esto conduce a una pérdida de comodidad.

Por lo tanto, el objetivo de la invención es proporcionar un procedimiento en el que todavía se garantice un funcionamiento seguro del quemador de gas incluso en el caso de un estado de funcionamiento defectuoso.

Según la invención, este objetivo se consigue mediante un procedimiento según las características de la reivindicación 1.

Configuraciones ventajosas se derivan de las características de las reivindicaciones dependientes.

La invención se explicará ahora en detalle con referencia a la figura.

La figura 1 muestra un dispositivo para llevar a cabo el procedimiento según la invención. Se muestran los componentes de un calentador (no representado aquí) que son esenciales para el proceso de combustión. El aire se alimenta a un soplador 2 a través de una alimentación de aire 5. A este respecto, se alimenta gas combustible al aire a través de una alimentación de gas 6 y una válvula de gas 1 y se mezcla y transporta mediante el soplador 2. La mezcla aire-gas se dirige luego al quemador 7 y se quema en su superficie. Un intercambiador de calor primario (no representado) que rodea el quemador 7 permite que el calor generado por la combustión sea transferido a un medio de transferencia de calor, que luego puede suministrar el calor a un disipador de calor.

Un electrodo de ionización 3 previsto en el área de las llamas permite un flujo de corriente a través de las llamas entre el quemador 7 y la corriente de ionización 3 provocado por una fuente de tensión (no representada) que aplica una tensión entre el quemador 7 y el electrodo de ionización. 3.

Un sensor de ionización mide la corriente que fluye a través del electrodo de ionización 3 y suministra una señal de ionización que representa la corriente. Un aparato de control 4 detecta la señal de ionización y controla el accionamiento del soplador 2. Para simplificar la representación, el aparato de control 4 está conectado directamente al electrodo de ionización 3. A este respecto, no se muestran ni la fuente de tensión, ni el circuito ni el sensor de ionización. El sensor de ionización puede formar parte de la fuente de tensión. La señal de ionización es un indicador de la calidad de la combustión.

Además, el grado de apertura de la válvula de gas 1 se determina a través de una conexión del aparato de control 4. Esto puede tener lugar, por ejemplo, por medio de un motor paso a paso controlado por el control 4.

Una vez encendida con éxito la mezcla de gas-aire, el soplador 2 se mueve a una velocidad teórica y el grado de apertura de la válvula de gas 1 se ajusta a esta velocidad con la ayuda de una curva característica de control almacenada.

La velocidad del soplador 2 se reduce ahora manteniendo constante el grado de apertura de la válvula de gas hasta que la señal de ionización alcanza el máximo y vuelve a caer. Se almacena un parámetro de flujo másico de aire, preferiblemente la velocidad del soplador, que se establece al alcanzarse la corriente de ionización máxima, y se calcula igualmente la potencia eléctrica del soplador necesaria para esta velocidad y, usando un factor diseñado, la velocidad objetivo para el punto de funcionamiento del sistema. A continuación, el soplador 2 se acerca a esta velocidad. El grado de apertura de la válvula de gas 1 permanece sin cambios. Usando otros factores diseñados, la potencia del soplador que se establece en el punto de la señal de ionización máxima se utiliza para calcular un valor mínimo y máximo de la potencia del soplador en el punto de funcionamiento del sistema. Si la velocidad teórica y la velocidad objetivo para el punto de funcionamiento son diferentes, se calcula un factor de corrección distinto de 1. Una vez transcurrido un periodo de tiempo predeterminado t_jdle, el sistema se calibra a continuación ajustando la cantidad de gas a través del grado de apertura de la válvula de gas 1 usando el factor de corrección y, para esta cantidad de gas ahora actual, con el grado de apertura de nuevo mantenido constante, el soplador se hace funcionar disminuyendo hasta que la señal de ionización del electrodo 3 alcanza un máximo, la velocidad y la potencia del soplador se almacenan y la velocidad objetivo para el nuevo punto de funcionamiento se alcanza a través del factor diseñado. Este proceso tiene lugar cíclicamente. El periodo de tiempo predeterminado puede variar dentro del intervalo desde varios minutos hasta varias horas o días. Sin embargo, también puede estar relacionado con el número de operaciones de encendido y puede situarse entre uno y hasta 20 operaciones de encendido.

En el caso de un error de sensor en el sistema electrónico principal, el modo de aseguramiento de la comodidad se hace cargo del funcionamiento seguro y también garantiza un suministro básico para el funcionamiento de calefacción y agua caliente. Hasta que se solucione el fallo en el sistema principal, el usuario recibe una comodidad limitada de agua caliente.

El sistema aprovecha el efecto físico de que la corriente de ionización medida alcanza un máximo con una razón de aire de aproximadamente 1. Sin embargo, esta información física no se utiliza para regular la calidad de la combustión, sino para controlar el sistema a partir de este punto (razón de aire de aprox. 1) en un intervalo al que la carga térmica se mantiene constante y el aparato continúa funcionando con un nivel aceptable de eficiencia cuando el sistema principal ha fallado. Superar o no llegar a los límites de la potencia del soplador para el punto de funcionamiento respectivo indica un funcionamiento no seguro. Si se supera uno de estos límites porque la potencia del soplador aumenta o disminuye demasiado, se inicia una nueva calibración. Si los límites de potencia del soplador se vuelven a incumplir en el punto de funcionamiento establecido, el aparato entra en un estado de bloqueo.

En el punto de funcionamiento deseado del sistema, la calidad de la combustión no se regula a través de la corriente de ionización ajustando la posición de la válvula de gas o la velocidad del soplador a la señal, sino que el sistema funciona en el modo de control. La señal de ionización medida en el punto de funcionamiento solo sirve como indicador de un error en el caso de un incumplimiento de los valores absolutos mínimos o máximos, con el fin de llevar el dispositivo a un estado de bloqueo en este caso.

Lista de referencias

1 válvula de gas

2 soplador

3 electrodo de ionización

4 control

5 alimentación de aire

6 alimentación de gas

7 quemador

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la regulación de la relación de aire de combustión en un quemador (7) para un calentador para generar calor, con un sensor de ionización que suministra una señal de ionización que representa la corriente que fluye entre el quemador (7) y un electrodo de ionización (3) previsto en el área de las llamas del quemador (7) a causa de una tensión aplicada, con un soplador para transportar la mezcla de aire y gas combustible, con una válvula de gas (1) para alimentar gas combustible y con un control (4) para llevar a cabo el procedimiento, con las etapas de procedimiento cíclicas de

a) determinar la demanda de calor actual que ha de cubrir el calentador,

b) establecer y emitir un parámetro de flujo másico de aire perteneciente a la demanda de calor determinada,

c) establecer una señal de ionización teórica perteneciente al parámetro de flujo másico de aire establecido y a la relación de aire de combustión teórica deseada sobre la base de parámetros previamente diseñados y almacenados,

d) controlar de manera continua o cuasi continua la válvula de gas (1) de manera que la señal de ionización real corresponda a la señal de ionización teórica, así como con las etapas de procedimiento llevadas a cabo a intervalos de tiempo periódicos de

e) repetir las etapas a) a d) durante un periodo de tiempo establecido y, una vez transcurrido el periodo de tiempo, reducir la relación de aire de combustión con detección simultánea de la señal de ionización hasta que la señal de ionización alcance un máximo,

f) determinar, verificar la plausibilidad y corregir los parámetros almacenados y continuación del procedimiento con la etapa a) con un reinicio simultáneo del periodo de tiempo, en donde, en caso de que se determinen parámetros no plausibles en la etapa f), en lugar de las etapas de procedimiento a) a f), se llevan a cabo cíclicamente las etapas de procedimiento de

g) hacer funcionar el soplador (2) en un parámetro de flujo másico de aire teórico previamente definido y controlar la válvula de gas (1) con una posición de válvula previamente definida que, junto con el parámetro de flujo másico de aire teórico, da como resultado una relación de aire de combustión teórica definida superior a 1 en condiciones marco previamente definidas,

h) reducir el parámetro de flujo másico de aire con medición simultánea de la señal de ionización hasta que se detecte un máximo de la señal de ionización,

i) determinar y almacenar el parámetro de flujo másico de aire al que se detectó el máximo de la señal de ionización,

k) multiplicar el parámetro de flujo másico de aire por un factor previamente diseñado de modo que alcance la relación de aire de combustión deseada,

l) ajustar el parámetro de flujo másico de aire calculado en k).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el parámetro de flujo másico de aire es la velocidad de soplado del soplador.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el parámetro de flujo másico de aire es la potencia eléctrica del soplador.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la tensión aplicada entre el quemador (7) y el electrodo de ionización (3) es una tensión alterna.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, en las etapas h) a l), la relación de aire se modifica, en lugar de reduciendo o aumentando el parámetro de flujo másico de aire, aumentando o reduciendo la alimentación de gas mediante el control de la válvula de gas (1), usándose, en lugar del parámetro de flujo másico de aire, la posición de válvula de la válvula de gas (1).