ES2934238T3

ES2934238T3 - Method, device and computer program product for regulating a mixture of fuel and air in a heater with variable power

Info

Publication number: ES2934238T3
Application number: ES21156455T
Authority: ES
Inventors: Christian Fischer
Original assignee: Vaillant GmbH
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 2020-02-18
Filing date: 2021-02-11
Publication date: 2023-02-20
Anticipated expiration: 2041-02-11
Also published as: EP3869099B1; CN113339841A; EP3869099A1; DE102020104210A1

Abstract

Que se consideran por separado. La parte positiva depende de la relación entre el aire de combustión y el gas combustible (valor lambda) y se utiliza para determinar la señal de ionización (I). La porción negativa y/o su relación de tamaño con respecto a la porción positiva dependen de la salida de corriente del dispositivo de calentamiento (1), que se determina usando una unidad de análisis (14) a partir de valores empíricos o datos de calibración. La información sobre el rendimiento actual del calentador (1) se utiliza para seleccionar los datos de calibración adecuados para este rendimiento para controlar la proporción de aire de combustión a gas combustible (valor lambda). Esto hace posible implementar un control fiable con salida variable sin cambios significativos en el propio calentador, simplemente mediante el uso de componentes electrónicos adicionales. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)Which are considered separately. The positive part depends on the ratio between combustion air and fuel gas (lambda value) and is used to determine the ionization signal (I). The negative portion and/or its size ratio with respect to the positive portion depends on the current output of the heating device (1), which is determined using an analysis unit (14) from empirical values or calibration data. . Information about the current performance of the heater (1) is used to select the appropriate calibration data for this performance to control the ratio of combustion air to fuel gas (lambda value). This makes it possible to implement reliable control with variable output without significant changes to the heater itself, simply by using additional electronics. (Automatic translation with Google Translate, without legal value)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Procedimiento, dispositivo y producto de programa informático para regular una mezcla de combustible y aire en un calentador con potencia variableMethod, device and computer program product for regulating a mixture of fuel and air in a heater with variable power

La invención se encuentra en el campo de la regulación de una mezcla de gas de combustión y aire para un proceso de combustión en un calentador, en particular para calentar agua o calentar un edificio. Para medir la calidad de la combustión, que depende principalmente de la relación del aire de combustión al gas de combustión (valor lambda, también llamado relación de aire) durante la combustión, se realiza una medición de ionización en una zona de llama, particularmente en muchos calentadores. Tales mediciones deberían permitir una regulación estable durante largos períodos de tiempo. Si falla la regulación, en la mayoría de los casos se debe apagar el calentador, lo que, por supuesto, debe ocurrir lo menos posible.The invention lies in the field of regulating a mixture of combustion gas and air for a combustion process in a heater, in particular for heating water or heating a building. In order to measure the quality of combustion, which mainly depends on the ratio of combustion air to flue gas (lambda value, also called air ratio) during combustion, an ionization measurement is made in a flame zone, particularly in lots of heaters. Such measurements should allow stable regulation over long periods of time. If the regulation fails, in most cases the heater should be turned off, which, of course, should happen as little as possible.

Según el estado de la técnica, la regulación durante el funcionamiento se ha realizado hasta ahora a menudo por medio de un electrodo de ionización separado. Independientemente del tipo de electrodo, se determina el valor real respectivo de la ionización en el área de llama, que es proporcional al valor lambda actual, para que pueda derivarse de la medición de ionización. En este caso, se aplica una tensión alterna al electrodo de ionización, teniendo la zona de la llama ionizada cuando hay llamas presentes un efecto rectificador, de modo que una corriente de ionización fluye principalmente en cada caso solo durante una semionda de la tensión alterna. Esta corriente o una señal de tensión proporcional derivada de ella, denominada en lo sucesivo señal de ionización, se mide y opcionalmente se procesa adicionalmente como señal de ionización después de la digitalización en un convertidor analógico/digital. De esta forma, el valor lambda se puede medir y regular a un valor nominal por medio de un circuito regulador. En este caso, la alimentación de aire y/o gas de combustión se cambia mediante actuadores adecuados hasta que se alcanza el valor nominal deseado para lambda. En general, se busca un valor lambda > 1 (1 corresponde a una relación estequiométrica), por ejemplo, Lambda = 1,3 para garantizar que se suministre suficiente aire para una combustión limpia prácticamente sin generar monóxido de carbono. Sin embargo, la lambda debe permanecer lo suficientemente pequeña para asegurar una combustión estable. La regulación puede realizarse en particular a través de una válvula para la alimentación de gas de combustión y/o un ventilador para la alimentación de aire ambiente.According to the state of the art, up to now the regulation during operation has often been carried out by means of a separate ionization electrode. Regardless of the electrode type, the respective actual value of the ionization in the flame area is determined, which is proportional to the current lambda value, so that it can be derived from the ionization measurement. In this case, an alternating voltage is applied to the ionization electrode, the area of the ionized flame having a rectifying effect when flames are present, so that an ionization current mainly flows in each case only during one half wave of the alternating voltage. This current or a proportional voltage signal derived from it, hereinafter referred to as the ionization signal, is measured and optionally further processed as an ionization signal after digitization in an analog/digital converter. In this way, the lambda value can be measured and regulated to a nominal value by means of a regulating circuit. In this case, the air and/or flue gas supply is switched by suitable actuators until the desired nominal value for lambda is reached. In general, a lambda value > 1 (1 corresponds to a stoichiometric ratio) is sought, eg Lambda = 1.3 to ensure that enough air is supplied for clean combustion with virtually no carbon monoxide generation. However, the lambda must remain small enough to ensure stable combustion. The regulation can take place in particular via a valve for the supply of flue gas and/or a fan for the supply of ambient air.

La solicitud de patente EP1002997 A2 describe un calentador y un procedimiento de regulación. En este caso, se determina un A a partir de la señal de una tensión alterna en el electrodo, y se aplica una señal adicional al electrodo a intervalos de tiempo para determinar la potencia del quemador. El documento WO2009/110015 A1 también da a conocer un calentador y un procedimiento de regulación. Allí se analiza una consideración separada de un componente de señal positivo y uno negativo de un electrodo de ionización. La señal de llama propiamente dicha se detecta con una señal de corriente de ionización positiva, asociándose la parte negativa de una señal a una corriente en la falla. Además, el documento US5549469 A en la zona de monitoreo de llama menciona diferentes comportamientos de los extremos de señal positivos y negativos. También por los documentos DE 196 18 573 C1 y DE 195 02 901 C1 se conocen, por ejemplo tales regulaciones de combustión que regulan la calidad de combustión deseada (valor lambda) a través de curvas de regulación de corriente de ionización almacenadas.The patent application EP1002997 A2 describes a heater and a regulation procedure. In this case, an A is determined from the signal of an alternating voltage at the electrode, and an additional signal is applied to the electrode at time intervals to determine the power of the burner. WO2009/110015 A1 also discloses a heater and a regulation method. There a separate consideration of a positive and a negative signal component of an ionization electrode is discussed. The flame signal itself is detected with a positive ionization current signal, the negative part of a signal being associated with a fault current. Furthermore, document US5549469 A in the flame monitoring zone mentions different behaviors of the positive and negative signal ends. Also from DE 196 18 573 C1 and DE 195 02 901 C1 are known, for example, such combustion controls which regulate the desired combustion quality (lambda value) via stored ionisation current control curves.

La estructura básica de tales calentadores, sistemas de medición para la medición de ionización y su uso para la regulación son conocidos, por ejemplo también por los documentos EP 0770824 B1 y EP 2466204 B1 . También se describe allí que la precisión de regulación puede cambiar con el tiempo debido a diversas influencias, en particular debido a influencias sobre el estado o la forma del electrodo de ionización. Allí se especifican varios procedimientos para la recalibración si es necesario.The basic structure of such heaters, measuring systems for ionization measurement and their use for regulation are known, for example also from EP 0770824 B1 and EP 2466204 B1 . It is also described there that the regulation accuracy can change over time due to various influences, in particular due to influences on the state or shape of the ionization electrode. Various procedures are specified there for recalibration if necessary.

Sin embargo, hay que tener en cuenta otro parámetro en la regulación, a saber, la potencia a la que está trabajando el calentador. De hecho, la señal de ionización medida depende no solo del valor lambda, sino también de la potencia respectiva del calentador, por lo que esta debe conocerse para una regulación precisa. Como primera aproximación, la potencia se puede relacionar con el número de revoluciones de un ventilador para aire de combustión (o una mezcla de aire de combustión y gas de combustión) si se supone una relación fija entre este número de revoluciones y la potencia. Sin embargo, esto no conduce necesariamente a una regulación precisa si, por ejemplo, cambian las condiciones operativas y/o ambientales del calentador. En principio, es posible una medición exacta si el flujo de aire de combustión o la mezcla de combustión se mide con un caudalímetro, lo que, sin embargo, requiere un cierto esfuerzo de medición adicional (sensórica intrínsecamente segura, etc.).However, another parameter must be taken into account in the regulation, namely the power at which the heater is working. In fact, the measured ionization signal depends not only on the lambda value, but also on the respective power of the heater, so this must be known for accurate regulation. As a first approximation, the power can be related to the number of revolutions of a fan for combustion air (or a mixture of combustion air and combustion gas) if a fixed relationship between this number of revolutions and the power is assumed. However, this does not necessarily lead to accurate regulation if, for example, the operating and/or environmental conditions of the heater change. In principle, an exact measurement is possible if the combustion air flow or combustion mixture is measured with a flowmeter, which, however, requires some additional measurement effort (intrinsically safe sensors, etc.).

Aquí es donde la presente invención busca remediar la situación para permitir el funcionamiento seguro y fiable de un calentador y una regulación estable y precisa en diferentes potencias con poco esfuerzo.This is where the present invention seeks to remedy the situation to allow safe and reliable operation of a heater and stable and precise regulation at different powers with little effort.

Un procedimiento, un dispositivo y un producto de programa informático según las reivindicaciones independientes contribuyen a resolver este problema. Las configuraciones y perfeccionamientos ventajosos de la invención se especifican en las respectivas reivindicaciones subordinadas. La descripción, en particular en relación con las figuras, ilustra la invención y especifica otros ejemplos de realización.A method, a device and a computer program product according to the independent claims contribute to solving this problem. Advantageous configurations and developments of the invention are specified in the respective dependent claims. The description, in particular in connection with the figures, illustrates the invention and specifies other exemplary embodiments.

Hasta ahora, en la descripción del principio de una medición de ionización para la resistencia de la llama en un proceso de combustión, se han utilizado un diodo y una resistencia conectados en serie con él como un diagrama de circuito equivalente simplificado. Esto puede utilizarse para describir bastante bien los sistemas utilizados hasta ahora, en los que la resistencia de llama tiene una función rectificadora superpuesta a una resistencia. De hecho, sin embargo, hay otra propiedad de la resistencia a la llama que se puede simular en un diagrama de circuito equivalente extendido por medio de una resistencia adicional conectada en paralelo con el diodo, la llamada resistencia inversa. El efecto diodo (efecto rectificador) de la llama (en todo caso con una llama típica en un quemador de gas o una llama carbónica) no es perfecto (solo paso en una dirección denominada aquí positiva), sino que también en la dirección opuesta ( aquí designada como parte negativa) fluye una cierta corriente. Sin embargo, la resistencia inversa es varios órdenes de magnitud mayor que la llamada resistencia directa en la dirección del flujo del diodo, por lo que su influencia es pequeña. Las investigaciones han demostrado, sin embargo, que la resistencia directa no solo depende del valor lambda, sino también de la potencia del calentador en el sentido de que con el aumento de la potencia y los datos de calibración sin cambios, se produciría un valor lambda demasiado alto. En términos de calidad, la resistencia inversa depende casi exclusivamente de la potencia del calentador, pero solo en una medida muy pequeña. Sin embargo, esta parte puede evaluarse mediante una medición sensible y usarse para determinar la influencia de la potencia en la parte positiva de la señal de ionización. Entonces la desviación entre , una potencia nominal determinada, por ejemplo, un ventilador y la potencia real determinada, por ejemplo, por variables ambientales.Up to now, in the description of the principle of an ionization measurement for flame resistance in a combustion process, a diode and a resistor connected in series with it have been used as a simplified equivalent circuit diagram. This can be used to describe fairly well the systems used so far, in which that the flame resistor has a rectifying function superimposed on a resistor. In fact, however, there is another property of flame resistance that can be simulated in an extended equivalent circuit diagram by means of an additional resistance connected in parallel with the diode, the so-called reverse resistance. The diode effect (rectifier effect) of the flame (in any case with a typical flame in a gas burner or a carbonic flame) is not perfect (it only passes in a direction called here positive), but also in the opposite direction ( here designated as negative part) a certain current flows. However, the reverse resistance is several orders of magnitude larger than the so-called forward resistance in the direction of diode flow, so its influence is small. Research has shown, however, that the forward resistance is not only dependent on the lambda value, but also on the power of the heater in the sense that with increased power and unchanged calibration data, a lambda value would be produced. too tall. In terms of quality, the reverse resistance depends almost exclusively on the power of the heater, but only to a very small extent. However, this part can be evaluated by a sensitive measurement and used to determine the influence of power on the positive part of the ionization signal. Then the deviation between , a given nominal power, for example, a fan, and the real power determined, for example, by environmental variables.

El procedimiento aquí propuesto se refiere a la regulación de una combustión en un calentador con potencia variable por medio de una señal de ionización medida en una zona de llama del calentador operado con aire de combustión y gas de combustión, la cual se deriva de una corriente iónica que fluye desde un electrodo de ionización hasta un contraelectrodo a través de la zona de llama, que es generada por una tensión alterna de ionización con una frecuencia definible, determinándose la relación (valor lambda) de aire de combustión a gas de combustión durante la combustión en el calentador con ayuda de la base de los datos de calibración de la señal de ionización y regulándose por medio del ajuste de la alimentación de gas de combustión y/o la alimentación de aire de combustión. En este caso, se realizan al menos los siguientes pasos:The procedure proposed here refers to the regulation of a combustion in a heater with variable power by means of an ionization signal measured in a flame zone of the heater operated with combustion air and combustion gas, which is derived from a current flowing from an ionization electrode to a counter electrode through the flame zone, which is generated by an alternating ionization voltage with a definable frequency, the ratio (lambda value) of combustion air to combustion gas being determined during combustion combustion in the heater with the help of the ionization signal calibration data base and being regulated by means of the adjustment of the combustion gas supply and/or the combustion air supply. In this case, at least the following steps are performed:

1.1 La señal de ionización contiene una parte positiva y una negativa, que se consideran por separado.1.1 The ionization signal contains a positive and a negative part, which are considered separately.

1.2 La parte positiva depende de la relación entre el aire de combustión y el gas de combustión (valor lambda) y se utiliza para determinar la señal de ionización (I1).1.2 The positive part depends on the ratio between combustion air and flue gas (lambda value) and is used to determine the ionization signal (I1).

1.3 La parte negativa y/o su relación de tamaño con la parte positiva dependen de la potencia actual del calefactor, que se determina utilizando una unidad de análisis (14) a partir de valores empíricos o datos de calibración.1.3 The negative part and/or its size ratio to the positive part depend on the current power of the heater, which is determined using an analysis unit (14) from empirical values or calibration data.

1.4 La información sobre la potencia actual del calefactor se utiliza para seleccionar datos de calibración adecuados para esta potencia para regular la relación de aire de combustión a gas de combustión (valor lambda).1.4 Information about the current power of the heater is used to select suitable calibration data for this power to regulate the ratio of combustion air to flue gas (lambda value).

Aquí y en lo que sigue, la parte de la señal de ionización que depende más firmemente del valor lambda se define y se denomina parte positiva, la otra se denomina parte negativa. Sin embargo, esto depende del tipo de evaluación de la señal, por lo que en la práctica también puede ser al revés, dependiendo de la electrónica de evaluación.Here and in what follows, the part of the ionization signal that depends more strongly on the lambda value is defined and called the positive part, the other is called the negative part. However, this depends on the type of signal evaluation, so that in practice it can also be the other way around, depending on the evaluation electronics.

Al analizar la parte negativa, el valor real de la potencia del calefactor (en cualquier caso en el rango que es importante para la regulación) se puede determinar casi independientemente del valor lambda. En cualquier caso, la potencia actual del calefactor se puede determinar utilizando valores empíricos o datos de calibración sin necesidad de sensores adicionales en el calentador.By analyzing the negative part, the actual value of the heater power (in any case in the range that is important for regulation) can be determined almost independently of the lambda value. In either case, the actual power of the heater can be determined using empirical values or calibration data without the need for additional sensors on the heater.

En una forma de realización, se usa para el procedimiento una frecuencia de la tensión alterna de ionización entre 10 y 10000 Hz [hercios], preferiblemente entre 50 y 300 Hz, en particular alrededor de 100 Hz. Para ello pueden utilizarse los dispositivos de medición de ionización ya conocidos que funcionan en estos rangos.In one embodiment, a frequency of the alternating ionization voltage between 10 and 10000 Hz [hertz], preferably between 50 and 300 Hz, in particular around 100 Hz, is used for the method. For this, measuring devices can be used already known ionization devices that work in these ranges.

En una forma de realización preferida, los máximos de las amplitudes de la parte positiva de la señal de ionización y los mínimos de las amplitudes de la parte negativa se determinan y procesan adicionalmente por separado para diferentes propósitos. Sin embargo, esta forma de realización no es el único tipo posible de evaluación. Por ejemplo, los valores medios rectificados de las respectivas semiondas también se pueden usar como medida.In a preferred embodiment, the maxima of the amplitudes of the positive part of the ionization signal and the minima of the amplitudes of the negative part are determined and further processed separately for different purposes. However, this embodiment is not the only possible type of evaluation. For example, the rectified mean values of the respective half-waves can also be used as a measure.

En particular, la regulación del valor lambda se puede corregir continuamente utilizando la información sobre la potencia actual del calentador de la parte negativa de la señal de ionización.In particular, the lambda value regulation can be continuously corrected using the information about the current power of the heater from the negative part of the ionization signal.

En una forma de realización alternativa, los datos de calibración de la regulación del calentador se corrigen mediante un número de revoluciones de un ventilador con el resultado de la medición de la potencia actual del calentador si es necesario. De esta forma, se puede utilizar un tipo de regulación conocido, pero reiteradamente adaptado a las condiciones de funcionamiento modificadas.In an alternative embodiment, the calibration data of the heater regulation is corrected by a number of revolutions of a fan with the result of measuring the current power of the heater if necessary. In this way, a known type of regulation can be used, but repeatedly adapted to the changed operating conditions.

Además, también se propone un calentador, que tiene una alimentación de aire y una alimentación de gas de combustión, que están regulados por una unidad de control que utiliza una señal de ionización, que comprende un electrodo de ionización, un contraelectrodo, una fuente de tensión alterna de ionización para una tensión alterna de ionización de una frecuencia definible y una electrónica de evaluación para determinar una parte positiva de la señal de ionización, que se puede suministrar a la unidad de regulación, estando presente una unidad de análisis para evaluar una parte negativa de la señal de ionización para determinar una potencia actual del calentador. In addition, a heater is also proposed, having an air supply and a combustion gas supply, which are regulated by a control unit using an ionization signal, comprising an ionization electrode, a counter electrode, a source of alternating ionization voltage for an alternating ionization voltage of a definable frequency and evaluation electronics for determining a positive part of the ionization signal, which can be supplied to the control unit, an analysis unit being present for evaluating a part negative of the ionization signal to determine a current power of the heater.

La unidad de análisis está preferiblemente conectada a la electrónica de evaluación o integrada en ella.The analysis unit is preferably connected to or integrated into the evaluation electronics.

Además, también se propone un producto de programa informático que comprende instrucciones que hacen que el calentador aquí descrito lleve a cabo el procedimiento propuesto.In addition, a computer program product is also proposed that comprises instructions that cause the heater described herein to carry out the proposed procedure.

Un ejemplo de realización esquemático de la invención, al que esta no se limita, y el funcionamiento del procedimiento según la invención se explicarán ahora con más detalle con referencia al dibujo. Representan:A schematic exemplary embodiment of the invention, to which it is not limited, and the operation of the method according to the invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. They represent:

Figura 1: un diagrama de circuito equivalente ampliado para la resistencia de la llama en un proceso de combustión, yFigure 1: An expanded equivalent circuit diagram for flame resistance in a combustion process, and

Figura 2: una representación esquemática de un calentador con regulación a través de una señal de ionización según la invención.Figure 2: A schematic representation of a heater with regulation via an ionization signal according to the invention.

La figura 1 muestra esquemáticamente un diagrama de circuito equivalente ampliado 10 para una llama en la que fluye una corriente de ionización generada por una fuente de tensión de ionización 11. Por un lado, la llama actúa como un diodo D, es decir, esencialmente solo deja pasar corriente en una dirección y también tiene una cierta resistencia, la resistencia directa RF, que puede representarse mediante una resistencia conectada en serie con el diodo D. Además, sin embargo, el diodo D también deja pasar cierta corriente en su dirección de bloqueo, lo que puede representarse mediante una resistencia inversa RR conectada en paralelo con el diodo D. En el ejemplo de aplicación descrito, la resistencia inversa RR es varios órdenes de magnitud mayor que la resistencia directa RF, por lo que se ha despreciado su existencia en muchos circuitos y diagramas de circuitos equivalentes. Sin embargo, es importante para la invención que esta resistencia cambie con la potencia de un calefactor en gran medida independientemente del valor lambda presente, mientras que la resistencia directa cambia con el valor lambda y la potencia, por lo que es complicada una regulación solo del valor lambda en diferentes potencias. Sin embargo, si es posible determinar la información sobre la potencia midiendo la resistencia inversa, lo cual es metrológicamente posible, entonces se puede eliminar la influencia de la potencia sobre la resistencia directa, que es precisamente el objeto de la presente invención.1 schematically shows an enlarged equivalent circuit diagram 10 for a flame in which flows an ionization current generated by an ionization voltage source 11. On the one hand, the flame acts as a diode D, i.e. essentially only it passes current in one direction and also has a certain resistance, the forward resistance RF, which can be represented by a resistor connected in series with diode D. In addition, however, diode D also passes some current in its blocking direction , which can be represented by a reverse resistance RR connected in parallel with the diode D. In the application example described, the reverse resistance RR is several orders of magnitude larger than the forward resistance RF, so its existence has been neglected in many circuits and equivalent circuit diagrams. However, it is important for the invention that this resistance changes with the power of a heater to a large extent regardless of the present lambda value, while the direct resistance changes with the lambda value and the power, whereby a regulation of only the current is complicated. lambda value in different powers. However, if it is possible to determine the information about the power by measuring the reverse resistance, which is metrologically possible, then the influence of the power on the forward resistance can be eliminated, which is precisely the object of the present invention.

La figura 2 muestra esquemáticamente un ejemplo de realización de un dispositivo aquí propuesto. En un calentador 1 para quemar gas de combustión con aire en una cámara de combustión, se forma una zona de llama 2 durante el funcionamiento. El aire llega al calefactor 1 a través de una alimentación de aire 3 y un ventilador 5. El gas de combustión se agrega al aire a través de una alimentación de gas de combustión 4 y una válvula de gas de combustión 6. La alimentación de gas de combustión y el número de revoluciones del ventilador 5 se pueden regular a través de las líneas de control 7. Una señal de ionización I se mide en la zona de llama 2 por medio de un electrodo de ionización 8. Para ello se utiliza un sistema de medición, mediante el cual el electrodo de ionización 8 se somete a una tensión alterna de ionización U de una frecuencia predefinible f de una fuente de tensión alterna de ionización 11, midiendo una primera electrónica de evaluación 13 la señal de ionización resultante I y, de acuerdo con los datos de calibración (curva de regulación) almacenados en una memoria de datos de calibración 15, convirtiéndolos en un valor lambda, es decir, una relación de mezcla de aire a combustible. En términos simplificados, se puede especificar un valor nominal para la señal de ionización. Con este valor como valor real, una unidad de regulación 16 puede regular el ventilador 5 y/o la válvula de gas de combustión 6 de tal manera que el valor real para lambda se ajuste al valor deseado.Figure 2 schematically shows an embodiment example of a device proposed here. In a heater 1 for burning flue gas with air in a combustion chamber, a flame zone 2 is formed during operation. Air reaches the heater 1 via an air supply 3 and a fan 5. Flue gas is added to the air via a flue gas feed 4 and a flue gas valve 6. The gas supply The combustion chamber and the speed of the fan 5 can be regulated via the control lines 7. An ionization signal I is measured in the flame zone 2 by means of an ionization electrode 8. A system is used for this. measuring instrument, through which the ionization electrode 8 is subjected to an alternating ionization voltage U of a predefined frequency f from an alternating ionization voltage source 11, a first evaluation electronics 13 measuring the resulting ionization signal I and, according to the calibration data (regulation curve) stored in a calibration data memory 15, converting it into a lambda value, ie, an air-to-fuel mixture ratio. In simplified terms, a nominal value for the ionization signal can be specified. With this value as actual value, a control unit 16 can regulate the fan 5 and/or the flue gas valve 6 in such a way that the actual value for lambda is set to the desired value.

Además de esta regulación en sí conocida y que se basa esencialmente en la parte de la señal de ionización I que aquí se denomina positiva, también se puede evaluar una parte negativa de la señal de ionización I. La señal de ionización I se conduce a través de una línea de datos 12 a una unidad de análisis 14, que obtiene información sobre la potencia del calentador 1 a partir de la parte negativa o su relación con la parte positiva. Esto se puede hacer preferiblemente utilizando valores empíricos o datos de calibración. Por supuesto, la unidad de análisis 14 puede ser parte de la electrónica de evaluación 13, que luego evalúa por separado la parte positiva y la negativa de la señal de ionización I. Aunque el efecto de la resistencia inversa RR en la corriente iónica en la llama es pequeño, se puede medir fácilmente con la tecnología de medición actual. De hecho, una señal de ionización normal tiene semiondas positivas y negativas, cuyos máximos o mínimos respectivos pueden determinarse, a partir de los cuales se obtiene la información deseada respectivamente para la regulación. Los experimentos han demostrado que los mínimos que se asignan a la resistencia inversa RR apenas dependen del valor lambda en un amplio rango, sino que dependen en gran medida de la potencia real (valor real) del calentador. Esto permite eliminar la influencia de la potencia sobre la regulación del valor lambda con los máximos de las partes positivas de la señal de ionización.In addition to this regulation which is known per se and is essentially based on the part of the ionization signal I which is called positive here, a negative part of the ionization signal I can also be evaluated. The ionization signal I is conducted via from a data line 12 to an analysis unit 14, which obtains information about the power of the heater 1 from the negative part or its relation to the positive part. This can preferably be done using empirical values or calibration data. Of course, the analysis unit 14 can be part of the evaluation electronics 13, which then separately evaluates the positive and negative part of the ionization signal I. Although the effect of the reverse resistance RR on the ionic current in the flame is small, it can be easily measured with current measurement technology. In fact, a normal ionization signal has positive and negative half waves, the respective maxima or minima of which can be determined, from which the desired information respectively for regulation is obtained. Experiments have shown that the minima assigned to the reverse resistor RR hardly depend on the lambda value over a wide range, but are highly dependent on the actual power (actual value) of the heater. It allows to eliminate the influence of power on the regulation of the lambda value with the maxima of the positive parts of the ionization signal.

La presente invención hace posible implementar una regulación fiable con potencia variable sin cambios significativos en el propio calentador, utilizando únicamente electrónica adicional, lo que también permite una (post)calibración de las regulaciones existentes para diferentes potencias.The present invention makes it possible to implement a reliable regulation with variable power without significant changes in the heater itself, using only additional electronics, which also allows a (post)calibration of the existing regulations for different powers.

Lista de símbolos de referenciaReference symbol list

1 Calentador con una cámara de combustión1 Heater with a combustion chamber

2 Zona de llama2 flame zone

3 Alimentación de aire 3 Air supply

4 Alimentación de gas de combustión4 Flue gas supply

5 Ventilador5 Fan

6 Válvula de gas de combustión6 Flue gas valve

7 Líneas de control7 control lines

Electrodo de ionizaciónionization electrode

9 Quemador/contraelectrodo9 Burner/counter electrode

10 Diagrama de circuito equivalente de llama10 Flame Equivalent Circuit Diagram

11 Fuente de tensión alterna de ionización11 AC ionization voltage source

12 Línea de señal12 signal line

3 Electrónica de evaluación3 Evaluation electronics

14 Unidad de análisis14 Unit of analysis

15 Memoria de datos de calibración15 Calibration data memory

16 Unidad de regulación16 Regulating unit

U Tensión alterna de ionizaciónU Alternating ionization voltage

f Frecuenciaf Frequency

I Señal de ionizaciónI ionization signal

D DiodoD diode

RF Resistencia directaRF direct resistance

RR Resistencia inversa RR reverse resistance

Claims

1. Procedure for regulating combustion in a heater (1) with variable power by means of an ionization signal (I), measured in a flame zone (2) of the heater (1) powered with combustion air and combustion gas, which is derived from an ionic current, which flows from an ionization electrode (8) to a counter electrode (9) through the flame zone (2), which is generated by an alternating ionization voltage (U) with a predeterminable frequency (f), the ratio (lambda value) of combustion air to combustion gas being determined during combustion in the heater (1) on the basis of the calibration data of the ionization signal (I) and regulated by the setting of the supply of combustion gas and/or the supply of combustion air, having the following stages:

1.1 The ionization signal contains a positive and a negative part that are considered separately from each other;

1.2 The positive part depends on the ratio of combustion air to combustion gas (lambda value) and is used to determine the ionization signal (I);

1.3 The negative part and/or its relation to the positive part depend on the current power of the heater (1), which is determined by an analysis unit (14) from empirical values or from calibration data;

1.4 Information about the current power of the heater (1) is used to select suitable calibration data for this power to regulate the ratio of combustion air to flue gas (lambda value).

The method according to claim 1, in which the frequency (f) of the alternating ionization voltage (U) is between 10 and 10,000 Hz [hertz].

Method according to claim 1 or 2, in which the maxima of the amplitudes of the positive part of the ionization signal (I) and the minima of the amplitudes of the negative part are determined.

Method according to any of the preceding claims, in which the regulation of the ratio of combustion air to combustion gas (lambda value) is continuously corrected by means of the information on the current power of the heater (1) coming from the negative part of the ionization signal (I).

Method according to one of the claims 1 to 3, in which, with the result of the measurement of the actual power of the heater (1), the calibration data of the heater regulation is corrected if necessary by a number of revolutions of a fan.

6. Heater (1) having an air supply (3) and a combustion gas supply (4), which are regulated by a regulation unit (16) using an ionization signal (I), comprising an electrode ionization voltage (8), a counter electrode (9), an ionization alternating voltage source (11) for an ionization alternating voltage (U) of a frequency (f), and evaluation electronics (13) to determine a part positive part of the ionization signal (I) that can be supplied to the regulation unit (16), an analysis unit (14) being present for evaluating a negative part of the ionization signal (I) to determine a current power of the heater (1).

Heater (1) according to claim 6, in which the analysis unit (14) is connected to the evaluation electronics (13).

A computer program product comprising commands which cause a heater according to claim 6 or 7 to carry out a procedure according to any one of claims 1 to 5.