ITUA20163560A1 - Metodo di pilotaggio di una valvola di regolazione della portata di gas combustibile ad un bruciatore, in particolare per caldaie a condensazione ad elevata modulazione di potenza - Google Patents

Description

METODO DI PILOTAGGIO DI UNA VALVOLA DI REGOLAZIONE DELLA PORTATA DI GAS COMBUSTIBILE AD UN BRUCIATORE, IN PARTICOLARE PER CALDAIE A CONDENSAZIONE AD ELEVATA MODULAZIONE DI POTENZA

DESCRIZIONE

La presente invenzione concerne un metodo di pilotaggio di una valvola modulante per la regolazione della portata di gas combustibile ad un bruciatore, in particolare per caldaie a condensazione ad elevata modulazione di potenza, avente le caratteristiche enunciate nel preambolo della rivendicazione principale n. 1.

Nell'ambito tecnico delle caldaie a condensazione funzionanti a gas vi è la necessità di variare la portata di gas in maniera coordinata con la portata di aria in modo da mantenere il rapporto aria/combustibile entro uno stretto intervallo corrispondente a una combustione ottimizzata sia per le emissioni di gas che per i consumi.

Nelle caldaie a condensazione di tipo tradizionale ciò viene ottenuto tramite un dispositivo attraverso il quale viene fatta passare l'aria e che, tramite una configurazione a sezione variabile lungo la direzione del flusso d'aria secondo un profilo convergente/divergente, crea per effetto Venturi in una di tali sezioni una depressione di entità correlata con l'intensità del flusso di aria. Tale sezione in depressione viene posta in comunicazione con l'uscita di una valvola di regolazione del gas la quale eroga una portata di gas corrispondente all'entità di tale depressione. Il gas così erogato viene miscelato all'aria nel punto di prelievo del segnale di depressione. Nel settore tecnico di pertinenza il dispositivo su menzionato viene comunemente denominato Venturi/mixer.

Le limitazioni di una tale soluzione sono note. Il Venturi/mixer esercita correttamente la sua funzione in un campo limitato di portate d'aria (definito tra valori di portata massima e portata minima). In particolare, per portate d'aria al di sotto di un certo valore il segnale di depressione è troppo basso per potere essere rilevato dalla valvola di modulazione del gas.

Per portate di aria vicine al valore di portata minima la valvola di modulazione del gas ha un comportamento poco preciso, in cui la corrispondenza della depressione con la portata di gas non è più valida; quindi in tali condizioni il dispositivo è inadatto per ottenere una dosatura precisa di gas.

Nelle caldaie a condensazione è stato introdotto l'uso del controllo elettronico della combustione, che rispetto al controllo pneumatico è contraddistinto dal fatto di prevedere mezzi per rilevare la qualità della combustione a valle della stessa, tramite opportuni dispositivi sensori posti nella fiamma o lungo il percorso dei fumi di combustione. Tali dispositivi sensori forniscono un segnale che, dopo opportune elaborazioni, fornisce un segnale di correzione della quantità di aria o di gas da apportare affinché la combustione venga riportata nelle condizioni desiderate. Per fare ciò non vengono utilizzate valvole che regolano la portata di gas tramite un segnale di pressione bensì tramite un segnale elettrico che agisce su un modulatore posto nella valvola. In questo modo, controllando cioè la combustione con una regolazione cosiddetta ad anello chiuso, è possibile ottenere numerosi vantaggi, per esempio un maggiore campo di modulazione, la capacità di adattarsi automaticamente a gas di qualità diversa (ossia con diverso indice di Wobbe), una procedura di installazione più semplice della caldaia, 1'auto-taratura della caldaia durante il suo funzionamento, una auto-diagnosi degli eventuali malfunzionamenti, e simili funzioni aggiuntive. Queste funzioni sono legate al fatto che viene rilevata direttamente la qualità della combustione a valle di essa e non vengono semplicemente regolati aria e gas a monte della combustione, quindi in un cosiddetto anello aperto, senza conoscere l'effettivo esito di tale miscelazione sulla combustione .

Una limitazione di questa seconda tipologia di soluzione sta ancora una volta nell'ampiezza del campo di modulazione di potenza (Pmin:Pmax) che si può ottenere. Con una caldaia a controllo pneumatico tale campo è tipicamente 1:5-1:7, potendo arrivare a 1:10 con l'uso di speciali e costosi dispositivi Venturi/mixer, senza però avere i vantaggi di un sistema ad anello chiuso. Per una caldaia a controllo elettronico viene richiesto per lo meno un campo di modulazione paragonabile a quello delle caldaie a controllo pneumatico, ma i costruttori di caldaie hanno la necessità di ottenere valori più elevati da 1:10 fino a 1:15 e oltre. Ciò pone due principali problematiche, una relativa alla capacità dei mezzi sensori nella rilevazione dalla qualità di combustione in tutto il campo di modulazione, e l'altra relativa alla capacità di erogare aria e gas in tale campo di modulazione esteso.

Per quanto riguarda la regolazione del gas le tradizionali valvole con modulazione elettrica hanno un campo di modulazione (Qgas_max:Qgas_min) il cui limite è definito da come la valvola è stata concepita. Considerando che il controllo elettronico della combustione deve funzionare non con un singolo tipo di gas ma con un range esteso all'interno di una o più famiglie di gas, le portate di gas (Qgas) vanno considerate in funzione del caso peggiore nel campo dei possibili gas in uso all'interno di quelli che il sistema deve supportare.

La portata di gas massima (Qgas_max) viene tipicamente ottenuta utilizzando un ugello nel condotto di uscita dimensionato in modo tale da ottenere la potenza massima (Pmax) con il gas avente l'indice di Wobbe più basso. In base al dimensionamento di tale ugello e per una data valvola si otterrà una portata minima (Qgas_min) che corrisponderà a una data potenza. Dovendo considerare il caso peggiore, nel calcolo della potenza minima (Pmin) corrispondente a tale portata minima (Qgas_min) si fa riferimento al gas avente indice di Wobbe più elevato. Ne consegue che nello stato dell'arte le valvole hanno una capacità di modulazione di portata gas inadeguata per conseguire sia il campo di modulazione esteso richiesto che per potersi adattare automaticamente a gas di qualità diversa.

Uno scopo principale dell'invenzione è quello di mettere a disposizione un metodo di pilotaggio di una valvola modulante per la regolazione della portata di gas combustibile ad un bruciatore, in particolare per caldaie a condensazione ad elevata modulazione di potenza, concepito per superare i limiti lamentati con riferimento alla tecnica nota citata, ed in particolare capace di ampliare il campo di modulazione delle portate minime erogabili in modo controllato, abbassando il valore medio della portata minima (Qmin) più sopra menzionata.

Questo scopo ed altri ancora che appariranno più chiaramente nel seguito sono raggiunti dall'invenzione mediante un metodo di pilotaggio realizzato in accordo con le rivendicazioni accluse.

Le caratteristiche ed i vantaggi dell'invenzione meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue di alcuni suoi preferiti esempi di attuazione illustrati, a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento agli uniti disegni in cui:

la figura 1 è una vista schematica di una valvola di regolazione della portata di gas ad un bruciatore con un sistema di miscelazione aria-gas operante con il metodo dell'invenzione,

la figura 2 è una vista schematica della valvola della figura precedente,

la figura 3 è un grafico che rappresenta la curva caratteristica della portata di gas erogata in funzione della intensità di corrente al modulatore di una valvola di tipo convenzionale,

la figura 4 è un grafico che rappresenta un segnale portante in corrente PWM che alimenta il modulatore della valvola di figura 2,

la figura 5 è un grafico corrispondente a quello di figura 3, in cui è mostrata la curva caratteristica ottenibile operando con il metodo di pilotaggio della valvola in accordo con l'invenzione,

la figura 6 è un grafico che rappresenta l'andamento nel tempo del segnale di corrente al modulatore in accordo con una prima modalità di modulazione in accordo con il metodo dell'invenzione,

la figura 6A è un grafico del segnale PWM implementato con la modalità di modulazione mostrata in figura 6, la figura 7 è un grafico corrispondente a quello di figura 6 e relativo ad una seconda modalità di modulazione in accordo con il metodo dell'invenzione, la figura 7A è un grafico del segnale PWM implementato con la modalità di modulazione mostrata in figura 7, la figura 8 è un grafico che rappresenta un segnale in corrente PWM che alimenta il modulatore della valvola delle figure precedenti in accordo con il metodo dell'invenzione .

Con riferimento iniziale alla figura 1, con 1 è contrassegnata, e solo schematicamente rappresentata, una valvola per il controllo della erogazione di un gas combustibile operante secondo il metodo della presente invenzione. La valvola è associata ad un impianto a caldaia, preferibilmente a condensazione, globalmente indicato con 2, includente un apparecchio bruciatore 3 a pre-miscelazione con potenza termica modulabile, la cui fiamma è destinata al riscaldamento di un fluido intermedio circolante nell'impianto a caldaia.

L'apparecchio bruciatore 3 è del tipo a ventilazione forzata ed è previsto a tale scopo l'impiego di un ventilatore 4 posto in aspirazione ovvero in mandata della miscela combustibile aria-gas destinata al bruciatore. Nell'esempio di figura 1, tra il ventilatore 4 ed il bruciatore è esteso un condotto 5 nel quale è definita una zona di miscelazione 6 tra il flusso di aria alimentato dal ventilatore 4 ed il flusso di gas erogato dalla valvola 1.

La potenza termica ottenibile al bruciatore è regolabile (in modo correlato al numero di giri del ventilatore) in un prefissato campo di modulazione fra la potenza massima (Pmax) e la potenza minima (Pmin) realizzabili.

Per poter modulare la potenza termica al bruciatore 3 nel campo di modulazione predetto, è previsto che la valvola 1 sia associata operativamente ad un dispositivo modulatore, globalmente indicato con 7, con il quale la valvola può modulare la portata erogata (ad esempio attraverso una modulazione della pressione in uscita dalla valvola o attraverso una modulazione della sezione di passaggio del gas attraverso la valvola).

La valvola 1 comprende una sede di valvola la associata ad un rispettivo otturatore lb ed un mezzo operatore, globalmente indicato con 8, direttamente associato all'otturatore lb per comandare quest'ultimo in un movimento controllato relativamente alla sede valvolare la.

In figura 2 la valvola è prettamente schematizzata come regolatore di portata, resta comunque inteso che la valvola possa essere configurata come regolatore di pressione.

Detto mezzo operatore 8 comprende convenientemente un organo astiforme 9 spostabile in traslazione, in solido con l'otturatore lb, lungo una direzione assiale, indicata con X nelle figure, ed è di tipo proporzionale o a livelli, così che l'organo 9 possa assumere lungo la direzione X una pluralità di posizioni in un movimento di traslazione controllato. In un esempio preferito, l'operatore è realizzato come attuatore elettrico, e più in particolare come attuatore elettromagnetico, in cui l'organo 9 è realizzato come nucleo mobile di un elettromagnete proporzionale costituito da un solenoide 10. In tale configurazione, le posizioni spaziali dell'organo 9, lungo la direzione X, sono correlate proporzionalmente (ad esempio con legge di proporzionalità lineare) all'intensità del segnale elettrico (ad esempio dell'intensità di corrente) inviato all'elettromagnete di comando.

Con 11 è contrassegnato un mezzo di richiamo elastico, ad esempio formato come molleggio, atto a sollecitare l'otturatore verso una posizione di chiusura di sicurezza della sede di valvola la.

E' inteso che altri dispositivi modulatori possano essere efficacemente previsti per operare secondo il metodo della presente invenzione, ad esempio tramite impiego di motori passo-passo o altre analoghe tipologie di modulatori.

Il segnale di comando elettrico del dispositivo modulatore è generato da una logica di controllo implementata in una scheda elettronica 12 che sovraintende al funzionamento del bruciatore.

Nella scheda 12 viene inoltre convenientemente elaborato un segnale proveniente da un sensore 13 dedicato al controllo della combustione, al fine di individuare i valori di corrente di alimentazione del modulatore e di velocità del ventilatore idonei per generare la potenza termica richiesta con una combustione ad elevata efficienza, minimizzando l'emissione di indesiderati residui di combustione, quali CO ed NOx.

Nel seguito si fa particolare riferimento al grafico di figura 3 in cui è mostrata la zona della curva caratteristica che esprime la correlazione fra il segnale di corrente (Imod) alimentato alla valvola e la portata di gas erogata dalla stessa (Qgas), relativa a basse portate di gas. La curva presenta alcuni punti caratteristici. Il punto A corrisponde ad una generica condizione di portata erogabile dalla valvola ottenuta per un corrispondente valore di corrente lungo la curva caratteristica contraddistinta da una legge di proporzionalità, preferibilmente una proporzionalità lineare. Muovendosi lungo la curva, al diminuire della corrente Imod inviata al modulatore, si ottiene quindi una corrispondente portata correlata con detta proporzionalità lineare, almeno sino al punto B della curva, contraddistinto da un valore di corrente ImodO a cui corrisponde un valore minimo di portata erogabile (Qgas_min) in modo controllato, con la predetta legge di proporzionalità. Per valori di corrente inferiori a ImodO la valvola, per suoi limiti costruttivi, non è più capace di erogare gas in modo controllato e smette rapidamente di erogare gas, procedendo lungo il tratto di curva (piede della curva) esteso fra i punti B e C. Per valori di corrente, indicati con Imod_0FF, inferiori a quello che contraddistingue il punto C la portata di gas è certamente pari a zero.

Con A' è indicato un punto della curva in cui la portata (Qgas_min') è leggermente superiore a quella minima (Qgas_min) che può erogare la valvola in modo controllato, in tale punto la portata essendo certamente non pari a zero. La corrente inviata al modulatore per il punto A' della curva è contrassegnata come Imod_0N (Imod_0N > ImodO).

In una forma realizzativa preferita, e non limitativa, la corrente Imod inviata dal modulatore 7 al solenoide 10 dell'attuatore elettromagnetico è una corrente media ottenuta tramite modulazione PWM (pulse-width modulation) periodica ad onda quadra (con livelli ON/OFF) di una tensione avente opportuna frequenza f', quest'ultima essendo anche identificata come "frequenza portante". Come noto, il "duty cycle" dell'onda, contrassegnato come de', espresso come il rapporto fra la durata del livello alto (ON) del segnale ed il periodo dell'onda, è correlato alla corrente media desiderata. In altri termini, per modulare la corrente Imod lungo la curva caratteristica, ed in particolare, per la zona di basse portate, lungo il tratto esteso dal punto A al punto B, viene via via diminuito in modo proporzionalmente correlato il duty cycle del segnale portante inviato all'elettromagnete.

La frequenza portante f' del segnale PWM in tensione è scelta in modo tale che le componenti armoniche vengono sostanzialmente filtrate dall'inerzia della massa del nucleo mobile, la cui posizione viene quindi fondamentalmente determinata dalla componente continua (valore medio) della corrente circolante nel solenoide.

In figura 4 è mostrato un tipico andamento del segnale di corrente istantanea (curva E) che scorre nel solenoide del modulatore nel tempo (t), con un prescelto duty cycle. Con E' è indicata la curva dell'andamento della corrente media, che determina la forza a cui è soggetto il nucleo mobile del modulatore. E' quindi previsto che la frequenza portante f' del segnale in PWM venga selezionata con un valore sufficientemente basso, tale che le armoniche non vengano completamente filtrate dall'inerzia del nucleo mobile, ma vi sia un movimento oscillante residuo di entità piccola ma sufficiente per farlo lavorare costantemente in condizioni di attrito dinamico anziché statico, ottenendo così una sostanziale riduzione dell'isteresi nella curva caratteristica della valvola (Imod/Qgas).

Con riferimento alla figura 4, nell'esempio attuativo descritto, la frequenza portante f' del segnale PWM in tensione di pilotaggio è scelta pari a 180 Hz.

Secondo una principale caratteristica del metodo di pilotaggio della presente invenzione, è previsto di poter erogare attraverso la valvola 1 portate di gas controllate inferiori alla sopracitata portata minima (Qgas_min), ampliando di conseguenza il campo di modulazione nei valori minimi delle portate erogabili.

Per descrivere nel dettaglio il metodo di pilotaggio rivendicato si fa riferimento nel seguito al grafico di figura 5, in cui è riprodotta la curva caratteristica di figura 3.

Il metodo prevede che, al raggiungimento del punto B della curva, o in via preferita al raggiungimento del punto A' in cui la portata di gas è sicuramente non zero e leggermente superiore alla portata minima che la valvola può erogare con il pilotaggio noto sopracitato, al fine di erogare in modo controllato portate inferiori alla portata minima (Qgas_min), venga inviato all'elettromagnete del modulatore un segnale PWM in tensione atto a generare un rispettivo segnale PWM di corrente, identificato con Imod', così da muovere l'otturatore lb in funzione di detto secondo segnale, detto segnale Imod' presentando le caratteristiche di seguito descritte.

Prefissando, come specificato in dettaglio più oltre, una opportuna frequenza del segnale Imod', denominata "frequenza di iniezione pulsata" e contrassegnata con fp, il metodo prevede di pilotare il modulatore in modo che la valvola eroghi gas in modalità intermittente, correlata al duty cycle de imposto al segnale PWM Imod'. Nell'alternanza di livello alto e livello basso del segnale la valvola eroga pertanto corrispondenti portate di livello alto e livello basso o nullo, generando una erogazione intermittente di gas atta a creare, a seguito della miscelazione, una alternanza di "pacchetti" di miscela ricca e povera adiacenti, trasportati sino al punto in cui avviene la combustione, nel tempo richiesto per raggiungere il bruciatore potendo avvenire la miscelazione fra i pacchetti di miscela disomogenea così da garantire stabilità ed efficienza nella combustione .

Per quanto riguarda il segnale PWM Imod', la frequenza di iniezione pulsata fp è scelta di valore maggiore della frequenza fm propria di risposta del sistema di miscelazione (intesa come frequenza meccanica dell'insieme includente il ventilatore 4 ed il condotto 5 con la zona di miscelazione aria-gas) ed è altresì scelta di valore minore della frequenza fv propria di risposta della valvola 1 (intesa come frequenza meccanica definita da masse, molleggio, dagli attriti statici e dinamici, dall'induttanza del circuito magnetico, etc).

Una scelta preferita prevede che la frequenza fp di iniezione pulsata sia maggiore del doppio della frequenza fm propria di risposta del sistema di miscelazione e sia minore della metà della frequenza fv propria di risposta della valvola.

A titolo esemplificativo, e non limitativo, un valore indicativo della frequenza fp di iniezione pulsata nella forma realizzativa preferita qui descritta può essere di circa 10 Hz.

Sempre in relazione al segnale PWM Imod', indicate con Ta e Tb le rispettive durate di un primo e di un secondo intervallo di tempo in successione fra loro, associate rispettivamente a segnale alto ed a segnale basso, la cui somma è pari al periodo T del segnale Imod' (T=l/fp), con duty cycle de pari al rapporto Ta/T, l'intensità del segnale di corrente Imod' è previsto che venga modulata:

o mediante modulazione in ampiezza del segnale Imod', lasciando costante il duty-cycle de (Ta/T=cost), per variare di conseguenza la portata (Q),

oppure,

mediante modulazione del duty cycle de nel periodo T, mantenendo costante una prefissata ampiezza del segnale Imod' relativa al primo intervallo di tempo (Ta), per variare di conseguenza la portata di gas erogata.

In relazione alla prima modalità, operando con la modulazione in ampiezza, l'ampiezza massima del segnale Imod' è preferibilmente scelta sostanzialmente pari al valore ImodO (punto B della curva) al di sotto del quale la valvola non è più in grado di erogare portate controllate di gas, o in via alternativa l'ampiezza può essere scelta pari al valore Imod_ON (punto A' della curva), detta ampiezza essendo via via diminuita per diminuire in modo proporzionalmente correlato la portata Qgas erogata, ottenendo così valori di portata inferiori alla portata minima Qgas_min'.

In figura 6 è mostrato un grafico qualitativo dell'andamento dell'ampiezza dell'intensità di corrente Imod, modulata nel tempo, mantenendo costante il duty cycle de pulsato (nell'esempio qui descritto assumendo Ta/Tb=l). In questo caso, operando con modulazione in ampiezza, l'ampiezza può essere diminuita, a partire dal punto A', così da modulare (diminuendo) l'intensità di corrente Imod (ad esempio variando il duty cycle del segnale portante) e di conseguenza modulare in modo proporzionalmente correlato la portata erogabile. Il tratto di curva caratteristica che è ottenibile (con una proporzionalità pressoché lineare) è tratteggiato in figura 5 e si estende dal punto A' al punto C', ove è erogabile una portata Qgas_min* inferiore alla portata minima Qgas_min.

In figura 6A è schematizzato il segnale Imod' nel periodo T soggetto alla modulazione in ampiezza mantenendo costante Ta/Tb e preferibilmente scelto uguale ad 1.

In relazione alla seconda modalità, operando con la modulazione del duty cycle pulsato de, l'ampiezza del segnale Imod' viene preventivamente prefissata. Essa può ad esempio essere convenientemente scelta pari alla differenza tra Imod_0N e Imod_0FF (Ampiezza prefissata = Imod_0N -Imod_0FF). Modulando il duty cycle pulsato de viene quindi ottenuta una modulazione, in modo proporzionalmente correlato, della portata di gas erogata, ad esempio realizzando il tratto di curva caratteristica (in tratteggio) estesa tra i punti A' e C' nel grafico di figura 5.

I grafici per questa seconda modalità, corrispondenti a quelli delle figure 6 e 6A, sono mostrati rispettivamente nelle figure 7 e 7A.

Per entrambe le modalità predette, emerge quindi che con il pilotaggio sopra descritto è possibile erogare con la valvola 1 portate di gas controllate inferiori alla portata Qgas_min' (punto A' della curva), potendo estendere il campo di modulazione nei valori minimi di portata di gas sino al punto C' della curva (Qgas_min*,ImodO*).

In linea di principio, il tratto di curva caratteristica esteso dal punto A' al punto C', potrebbe essere altresì ottenuto combinando fra loro la prima e la seconda modalità di modulazione dell'intensità del segnale di corrente Imod' più sopra descritte, combinando pertanto la modulazione in ampiezza con la modulazione del duty cycle pulsato.

In figura 8 è mostrato un grafico dell'andamento del segnale di corrente (Imod) inviato al modulatore applicando il metodo di pilotaggio testé descritto.

In questo caso la portante PWM della tensione di pilotaggio ha una frequenza portante f' di 180 Hz. La frequenza di iniezione pulsata fp è scelta pari a 7 Hz corrispondente ad un periodo di 0,1428 sec (T=l/7 sec) in cui si alternano Imod_ON scelta pari a 42,5 mA e Imod_OFF scelta pari a 37,5 mA. La curva F del grafico rappresenta il segnale di corrente media Imod mentre la curva F' rappresenta la corrente Imod istantanea. Nella parte oscillante della curva F' se ne può osservare il residuo nella corrente Imod istantanea .

Questa erogazione intermittente di gas, se protratta inalterata nel trasporto sino al punto in cui avviene la combustione, ossia al bruciatore 3, darebbe luogo ad una fiamma pulsante o addirittura allo spegnimento. In realtà il punto (nella zona di miscelazione 6) in cui avviene l'iniezione del gas nel flusso d'aria si trova sempre ad una certa distanza dell'ordine di alcune decine di centimetri dal bruciatore. Dato che questo funzionamento avviene a potenze molto basse, anche il flusso della miscela aria/gas risulta piuttosto basso; quindi i "pacchetti" di miscela ricca/povera adiacenti che vengono prodotti dall'iniezione pulsata richiedono un certo tempo prima di arrivare in prossimità del bruciatore. In tale tempo, per le note leggi della diffusione dei gas, i pacchetti inizialmente disomogenei tendono dopo un certo tempo ad avere concentrazioni di gas omogenee. Inoltre, poiché nella quasi totalità dei sistemi aria/gas delle caldaie il ventilatore è posto tra il miscelatore (mixer) e il bruciatore, i pacchetti disomogenei vengono opportunamente miscelati dal moto vorticoso creato dal ventilatore.

Come anzidetto, la frequenza di iniezione pulsata fp deve sottostare a due vincoli. Essa deve essere inferiore alla frequenza di risposta della valvola, ossia non deve essere superiore alla velocità con cui la valvola deve eseguire i cicli di apertura/chiusura. Inoltre, la frequenza di iniezione pulsata non deve essere troppo bassa, in modo tale che i su citati fenomeni di diffusione e miscelazione abbiano pienamente luogo. In pratica se si considera la potenza minima che si vuole ottenere, ad essa corrisponde una certa portata di miscela aria/gas. Essendo note le dimensioni dei condotti dal mixer al bruciatore (sezione e lunghezza) è possibile calcolare la velocità della miscela; tramite tale velocità è possibile calcolare lo spazio percorso dalla miscela durante un periodo corrispondente alla frequenza di iniezione pulsata. È necessario che tale spazio percorso sia una frazione della lunghezza del percorso dal mixer al bruciatore; da ciò si calcola il valore minimo che deve avere la frequenza di iniezione pulsata. Tale valore sarà tanto più basso quanto più bassa è la potenza a cui si lavora, e ciò si combina opportunamente con il fatto che l'applicazione di questo metodo di pilotaggio della valvola va effettuato nella zona di potenze basse.

Un ulteriore vantaggio è dato dal fatto che il metodo dell'invenzione non richiede una modifica sostanziale della valvola ma si basa essenzialmente su una particolare definizione del segnale elettrico che viene applicato al modulatore della valvola. L'applicazione di questo metodo non richiede neppure sostanziali modifiche all' "hardware" elettronico di controllo, essendo principalmente ottenibile tramite modifiche al "firmware" della elettronica di controllo, con evidenti vantaggi di costo rispetto all'impiego di una valvola più complessa e sofisticata.

L'invenzione raggiunge così gli scopi proposti conseguendo i vantaggi enunciati rispetto alle soluzioni note.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo di pilotaggio di un dispositivo modulatore di una valvola (1) di regolazione della portata di gas verso un bruciatore (3), in particolare di una caldaia a condensazione ad elevata modulazione di potenza del tipo includente un sistema di miscelazione aria-gas con un ventilatore (4) ed un condotto (5) esteso tra una zona (6) di miscelazione aria-gas ed il bruciatore (3), la valvola (1) includendo una sede (la) di valvola associata ad un rispettivo otturatore (lb), ed un mezzo operatore (8) elettrico atto a comandare lo spostamento di detto otturatore (lb) relativamente alla sede (la) di valvola per regolare in modulazione la portata di gas (Qgas) erogata, il mezzo operatore (8) essendo del tipo comprendente almeno un elettromagnete, in cui la valvola (1) è predisposta per operare con una prefissata curva caratteristica in cui la portata (Qgas) erogata è correlata in modo proporzionale alla intensità di un primo segnale di corrente (Imod) inviato a detto elettromagnete, così che la portata (Qgas) sia modulabile, con detta caratteristica di proporzionalità, in un campo di modulazione compreso tra una portata massima (Qgas_max) ed una portata minima (Qgas_min), a detta portata minima corrispondendo un valore (ImodO) di detto primo segnale di corrente al di sotto del quale la valvola non è capace di erogare gas in modo controllato, caratterizzato dal fatto che, per erogare portate (Qgas) controllate di gas inferiori a detta portata minima (Qgas_min), ampliando di conseguenza il campo di modulazione nei valori minimi di portata erogabile, è previsto di: - pilotare l'elettromagnete del modulatore con un secondo segnale PWM in tensione atto a generare un rispettivo secondo segnale PWM di corrente (Imod') in detto elettromagnete, così da muovere detto otturatore (lb) in funzione di detto secondo segnale (Imod'), dal fatto che la frequenza (fp) di detto secondo segnale (Imod') è scelta di valore maggiore della frequenza (fm) propria di risposta del sistema di miscelazione e di valore minore della frequenza (fv) propria di risposta della valvola, e dal fatto che, indicate come primo (Ta) e secondo intervallo (Tb) di tempo le durate in successione fra loro, rispettivamente di segnale alto e di segnale basso, la cui somma è pari al periodo (T) di detto secondo segnale, con duty cycle (de) pari al rapporto Ta/T, l'intensità di detto secondo segnale di corrente (Imod') è modulata: - mediante modulazione in ampiezza del secondo segnale (Imod'), lasciando costante il duty-cycle (de) (ossia Ta/T=cost), per variare di conseguenza la portata (Qgas), oppure - mediante modulazione del duty cycle (de) nel periodo (T), mantenendo costante una prefissata ampiezza del secondo segnale (Imod') relativa a detto primo intervallo di tempo (Ta), per variare di conseguenza la portata (Qgas) erogata.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui, operando con la modulazione in ampiezza, l'ampiezza massima del secondo segnale (Imod') è scelta sostanzialmente uguale, o leggermente superiore (Imod_ON), al detto valore (ImodO) del primo segnale al di sotto del quale la valvola non è capace di erogare gas in modo controllato, detta ampiezza essendo via via diminuita per diminuire in modo proporzionalmente correlato la portata (Q) erogata, così da raggiungere valori di portata erogabile inferiori a detta portata minima (Qgas_min) .
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui, operando mediante modulazione del duty cycle (de), il valore dell'ampiezza del segnale (Imod') relativo al primo intervallo di tempo (Ta) è scelto con la relazione: Imod'= lmod_0 - Imod_0FF, ove Imod_0FF è un valore del segnale di corrente per il quale, se applicato alla valvola, non si ha erogazione di portata di gas (Qgas=0).
4. 4. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la frequenza (fp) del secondo segnale è scelta maggiore del doppio della frequenza (fm) propria di risposta del sistema di miscelazione.
5. 5. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la frequenza (fp) del secondo segnale è scelta minore della metà della frequenza (fv) propria di risposta della valvola.
6. 6. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il primo segnale di corrente (Imod) per erogare in modo controllato una portata (Qgas) compresa tra detta portata massima (Qgas_max) e detta portata minima (Qgas_min) è generato da un rispettivo primo segnale PWM in tensione, con una prescelta frequenza (f') portante, in cui l'intensità del primo segnale è modulata in funzione del suo corrispondente duty cycle (de'), ed in cui operando mediante modulazione in ampiezza del secondo segnale di corrente (Imod'), detta ampiezza viene variata variando il duty cycle (de') del primo segnale di corrente (Imod).
7. 7. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui, operando mediante modulazione in ampiezza, il rapporto fra il primo ed il secondo intervallo di tempo (Ta,Tb) che definiscono il periodo (T) è scelto pari a 1.