NL194650C

NL194650C - Werkwijze voor het constant houden van het maximale en/of minimale vermogen van een waterverhitter.

Info

Publication number: NL194650C
Application number: NL9301647A
Authority: NL
Inventors: Dieter Bark; Wilfried Dr Hangauer; Peter Holschbach; Dietmar Manz; Reiner Kind
Original assignee: Vaillant Bv
Priority date: 1992-10-12
Filing date: 1993-09-23
Publication date: 2002-10-04
Also published as: DE4334625A1; NL194650B; NL9301647A; AT406512B; GB9320987D0; GB2271443A; BE1007532A6; GB2271443B; DE4334625B4; FR2696820A1; ATA199892A

Description

1 194650

Werkwijze voor het constant houden van het maximale en/of minimale vermogen van een water-verhitter

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het constant houden van het maximale en/of minimale 5 vermogen van een waterverhitter, die voorzien is van een gasbrander, met een pneumatische gas-lucht samenstellingregeling, waarbij het door een temperatuurregelaar vooraf gegeven nominale vermogen wordt ingesteld door een luchtvolumestroom, die wordt opgewekt door een ventilatiemotor met instelbaar toerental.

Een zodanige werkwijze is bekend uit EP-A-0.315.288. Bij deze bekende werkwijze, waarbij de belasting van het apparaat respectievelijk het vermogen van het apparaat wordt ingesteld door de luchtvolumestroom, 10 die wordt opgewekt door een ventilatormotor met instelbaar toerental, kunnen schommelingen van het nominale vermogen van het apparaat optreden. Oorzaak daarvoor zijn in de eerste plaats fabricage-toleranties, in het bijzonder ten aanzien van de gas- respectievelijk luchtklep van de gas-lucht samenstelling, de soort inrichting, waarbij bijvoorbeeld verschillende buislengten voor afgewerkt gas een rol spelen, alsmede verschillende uitvoeringsomstandigheden, zoals bijvoorbeeld verschillende aanvoertemperaturen.

15 Verder kan het zogenaamde vertragingseffect optreden, waarbij door condensaat in de warmtewisselaar de luchtweerstand toeneemt, waardoor de verplaatste hoeveelheid lucht en daarmee ook de hoeveelheid gas en het vermogen van het apparaat kleiner worden. Als gevolg daarvan wordt minder dan de via de toerentalregelaar ingestelde minimale belasting/vermogen geleverd. Dit kan er toe leiden, dat de vlammen zo klein worden, dat geen ionisatiestroom voor het vaststellen van de vlam meer meetbaar is en een storing 20 uitschakeling van het apparaat plaatsvindt.

De uitvinding heeft ten doel schommelingen van het minimale en/of maximale vermogen, in het bijzonder tengevolge van fabricagetoleranties, van verschillende soorten installaties of verschillende uitvoeringsomstandigheden, te voorkomen, dat wil zeggen een werkwijze te verschaffen voor het constant houden van het maximale en/of minimale vermogen van een gasapparaat.

25 Volgens de uitvinding wordt dit doel bereikt, doordat de maximale, respectievelijk minimale nominale waarde nmax respectievelijk nmin van het toerental in stand wordt gehouden door een ingestelde regeldruk f(Pmax'Pact) respectievelijk f(pmin-pBCt) van het gas-lucht mengsel. Op deze manier worden alle uitwendige factoren, die de regeldruk beïnvloeden, gecompenseerd. De regeldruk dient als het ware als richtgrootheid voor de maximale, respectievelijk minimale nominale waarde van het toerental.

30

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening. Daarin toont: figuur 1 een schematische weergave van een waterverhitter en de voor de uitvoering van de werkwijze benodigde bedieningseenheden; figuur 2 een eerste uitvoeringsvorm van de bedieningseenheden volgens figuur 1 in gestructureerde 35 analyse; figuur 3 een diagram van de overdrachtkarakteristiek n = f (Δ v) bij vastlegging door een regelaar van de maximale druk; figuur 4 als figuur 3 bij vastlegging door een bewaking van de maximale druk; en figuur 5 een tweede uitvoeringsvorm van de bedieningseenheden in gestructureerde analyse.

40

De in figuur 1 weergegeven waterverhitter is voorzien van een brandkamer 1 met een gasbrander 2 en een warmtewisselaar 3. Gasbrander 2 wordt via een ventilator 4 gevoed met een gas-lucht mengsel. Daartoe wordt aan ventilator 4 via een gas-lucht combinatievat 5, dat verbonden is met een gasleiding 7, die van een continue regelklep 6 is voorzien, en twee luchtaanvoerleidingen 8a en 8b, zowel gas alsook lucht 45 toegevoerd. De beide luchtaanvoerleidingen 8a en 8b zijn respectievelijk voor en achter een vernauwde plaats 9 van een van de buitenatmosfeer uitgaand luchtaanvoerkanaal 10 afgetakt. Tussen de luchtaanvoerleidingen 8a en 8b ontstaat een drukverschil, dat de regeldruk van het gas-lucht combinatievat 5 vormt.

Voor de bepaling van deze regeldruk pact zijn de beide luchtaanvoerleidingen 8a en 8b bovendien verbonden met een continue druksonde 11. Het uitgangssignaal pect van de continue druksonde 11, het door een 50 temperatuurregelaar 12 bepaalde nominale toerental nnom voor ventilator 4, alsmede een vooraf gegeven maximale druk pmax (25a) worden aan een bewakingsin richting 13 van de drukregeling toegevoerd. De bewakingsinrichting 13 van de drukregeling, waarvan de wijze van werken onder nader wordt toegelicht, dient voor de bepaling van een maximaal toerental η^χ, dat op de uitgangsleiding 14 past, en een minimaal toerental nmin, dat op de uitgangsleiding 15 past. Beide uitgangsleidingen 14 en 15 voeden de temperatuur-55 regelaar 12. De bewakingsinrichting 13 van de drukregeling bevat ook een begrenzer voor de maximale druk en een begrenzer voor de minimale druk, waardoor zo nodig ofwel een uitgangssignaal 6 wordt opgewekt, dat inwerkt op een gasklepregeling 17, die de continue regelklep 6 sluit, of een uitgangssignaal 194650 2 18 opwekt, dat naar temperatuurregelaar 12 loopt en de uitschakeling daarvan bewerkstelligt.

Het in een buisspiraal van warmtewikkelaar 3 verhitte water wordt in een circulatie met toevoer 19, terugloop 20 en circulatiepomp 21 via de verbruikers) gebracht. Aan toevoer 19 bevindt zich een temperatuursonde 22, die de actuele temperatuur Tact meet, die via een ingangsleiding 23 samen met een 5 nominale temperatuur TTOm via een leiding 24 aanvullende ingangsgrootheden van temperatuurregelaar 12 vormen. Temperatuurregelaar 12 vormt uit de ingangsgrootheden nmax, nmin, Tacl en Tnom een uitgangssignaal, dat overeenkomt met het nominale toerental n^, dat via een leiding 25 wordt toegevoerd aan een toerentalregelaar 26. Toerentalregelaar 26 voedt de motorbesturing van ventilator 4, waaruit weer de actuele waarden van het toerental nact worden afgenomen en via een meetleiding 27 worden toegevoerd aan 10 toerentalregelaar 26.

Figuur 2 laat de bedieningseenheden voor de bepaling van het nominale toerental nog eens in nadere weergave zien. Daartoe werd teruggegrepen op de in de ontwikkeling van software erkende symboliek van de gestructureerde analyse. Doorlopende lijnen karakteriseren hierbij inwendige stromen van gegevens en gebroken lijnen regelsignalen, dat wil zeggen signalen voor het activeren respectievelijk desactiveren van de 15 bedieningseenheid voor de werkwijze. Temperatuurregelaar 12 en toerentalregelaar 26 zijn reeds bekende bestanddelen. Temperatuurregelaar 12 geeft, afhankelijk van de regelafwijking Τ^-Τ^ via de regel-karakteristiek 28 (figuur 3) in het traject nmin tot n^ een nominale waarde n^ van het toerental voor toerentalregelaar 26. De aanvullende bestanddelen werken bij een continue drukregeling op de nominale waarde nnorn van het toerental. In de figuren wordt echter de voorkeursvariant weergegeven, waarbij de 20 aanvullende bestanddelen alleen maar op temperatuurregelaar 12 werken. Als bestanddelen van bewaking-sinrichting 13 van de drukregeling zijn daartoe een regelaar 29 van de maximale druk en een bewaking 30 van de maximale druk opgesteld. Deze beide bedieningseenheden 29 en 30 voeden een verzamelplaats 31 voor nmax, die de maximaal door temperatuurregelaar 12 vooringestelde nominale waarde nnom van het toerental geeft. Regelaar 29 van de maximale druk wordt geactiveerd als n^ de maximale nominale 25 waarde n^ van het toerental bereikt heeft en deze nominale waarde gedurende een tijdsverloop t,, constant blijft. De maximale nominale waarde n^ van het toerental wordt door regelaar 29 van de maximale druk in vaste tijdsverlopen t12 verhoogd met ^max2 = ^maxl ^(Pmax " Pact)·

Deze getraptheid naar de tijd wordt beëindigd als de nominale waarde n^ van het toerental niet meer 30 de maximale nominale waarde nnom van het toerental bereikt, dat wil zeggen daar beneden blijft. Het resultaat is een druktoevoer op temperatuurregelaar 12. Zoals te zien is uit figuur 3, vindt buiten evenredigheidsgebied van temperatuurregelaar 12 een drukregeling plaats op pmax en een compensatie van temperatuurregelaarkarakteristiek 28 in de richting van een gemodificeerde temperatuurregelaarkarakteris-tiek 32.

35 Bewaking 30 van de maximale druk wordt geactiveerd als tijdens een tijdsverloop t13 de nominale waarde n^ van het toerental kleiner wordt dan de maximale nominale waarde η^χ van het toerental (en derhalve regelaar 29 van de maximale druk niet geactiveerd wordt) en de regeldruk pact groter is dan de maximale druk pmax. In deze werkwijzestap wordt de maximale nominale waarde nmax van het toerental gelijk gesteld aan het actuele toerental nact verminderd met de wijziging van het toerental door drukoverschrijding pact -Pmax·

Figuur 4 laat zien, dat daardoor de laatst geldige regelaarkarakteristiek 33 in richting naar een geoptimaliseerde regelaarkarakteristiek 34 wordt gemodificeerd. Deze modificatie vindt plaats in tegengestelde richting tot de door regelaar 29 van de maximale druk veroorzaakte en in figuur 3 weergegeven modificatie van de karakteristiek. Bij overschrijden van de maximale druk pmax in het evenredigheidsgebied van 45 temperatuurregelaar 12 vindt een aanpassing plaats van de overdrachtkarakteristiek van temperatuurregelaar 12 in de richting van een daling van het toerental en de druk beneden n^ respectievelijk pmax. Bewaking 30 van de maximale druk wordt op zijn vroegst na het tijdsverloop t14 weer geactiveerd.

Bewakingsinrichting 13 van de drukregeling bevat verder een begrenzer 35 van de maximale druk. Deze veroorzaakt een sluiten van continue regelklep 6 in het geval, dat de regeldruk pact langer dan de tijdsduur 50 t15 groter blijft dan de maximale druk p,^.

Verder is een bedieningseenheid opgesteld voor begrenzing 36 van de maximale druk, die eveneens is opgenomen in bewakingsinrichting 13 van de drukregeling. Als de regeldruk pact langer dan de tijdsduur t16 kleiner blijft dan de minimale druk pmin, dan wordt via een op temperatuurregelaar 12 werkende regeluit-schakeling de continue regelklep 6 gesloten. Daarna volgt een branderpauze, die bij verwarmingsbedrijf kan 55 overeenkomen met een tijdsduur t17 van de ingestelde blokkeertijd van de brander, bijvoorbeeld 5 min, terwijl bij verbruikwaterbedrijf een aanmerkelijk kortere tijdsduur t18 voor de branderpauze, bijvoorbeeld 5 sec, is ingesteld. Begrenzer 36 van de minimale druk bewerkt een branderuitschakeling als de minimale

Claims

1. Werkwijze voor het constant houden van het maximale en/of minimale vermogen van een waterverhitter, 40 die voorzien is van een gasbrander, met een pneumatische gas-lucht samenstellingregeling, waarbij het door een temperatuurregelaar vooraf gegeven nominale vermogen wordt ingesteld door een luchtvolume-stroom, die wordt opgewekt door een ventilatormotor met instelbaar toerental, met het kenmerk, dat de maximale, respectievelijk minimale nominale waarde n^ respectievelijk n^ van het toerental in stand wordt gehouden door een regeldruk ^p^ - pact) respectievelijk f(pmin - pact) van het gas-lucht mengsel, 45 waarbij respectievelijk pmax, pac( en pmin voorstellen de maximale druk, de actuele druk en de minimale druk.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de maximale, respectievelijk minimale nominale waarde n^, respectievelijk nmin van het toerental, uitgaande van een nominale waarde aan het begin van nmaxo> respectievelijk nmin0, zo lang met verloop van tijd getrapt wordt verhoogd, respectievelijk verminderd afhankelijk van het regeldrukverschil pmax - pact, respectievelijk pmin - pact, tot de door temperatuurregelaar 50 (12) voorgegeven nominale waarde nnom van het toerental kleiner is dan de maximale nominale waarde nmaxi van het toerental, respectievelijk groter is dan de minimale nominale waarde nmin1 van het toerental.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de getraptheid met verloop van tijd over vaste tussenpozen plaatsvindt.

3 194650 belasting/het minimale vermogen van het gasapparaat niet wordt bereikt en daardoor ook een vlam-herkenning via een ionisatiestroom nauwelijks nog mogelijk is. Figuur 5 toont op dezelfde wijze van voorstellen als in figuur 2 een nog eenvoudiger opbouw van de bedieningseenheid voor het uitvoeren van de werkwijze. Aanvullend zijn hier een regelaar 37 voor de 5 minimale druk en een bewaking 38 van de minimale druk opgesteld. Op omgekeerd overeenkomstige manier ten aanzien van regelaar 29 van de maximale druk wordt hier na een tijdsduur t19, tijdens welke de nominale waarde nnom van het toerental de minimale waarde nmjn van het toerental heeft bereikt, regelaar 37 van de minimale druk vrijgegeven. Deze bewerkt een met verloop van tijd getrapte daling van de minimale waarde nmin van het toerental met vaste tijdintervallen t^, met 10 amin2 = amin1 + f(Pmin " Pact)· Daarbij staat f voor de afhankelijkheid van het toerental n van druk p. De laatste trap van deze werkwijzestap is bereikt, als de nominale waarde n^ van het toerental de minimale waarde η^η van het toerental blijvend overschrijdt. Met betrekking tot de overdrachtkarakteristiek bewerkt deze werkwijzestap, dat buiten het evenredigheidsgebied van temperatuurregelaar 12 een drukregeling op pmin en een compen-15 satie van de temperatuurregelaarkarakteristiek plaatsvindt. In aansluiting op de werkzaamheid van regelaar 37 van de minimale druk wordt de bewaking 38 van de minimale druk vrijgegeven. Na een tijdsverloop t,,, waarin de regeldruk pact daalt tot beneden de minimale druk pmin, wordt de minimale nominale waarde nmin van het toerental gelijkgesteld aan het actuele toerental nact, vermeerderd met de toerentalverandering door drukonderschreiding pmin · pact. Op omgekeerd 20 overeenkomstige manier ten aanzien van bewaking 30 van de maximale druk geldt ook hier: ^min2 ~ ^act KPmln “ Pact)· Bewaking 38 van de minimale druk wordt op zijn vroegst na een tijdsverloop t^ weer geactiveerd. Bewaking 38 van de minimale druk veroorzaakt, dat bij daling beneden de minimale regeldruk ρ,„,η in het evenredigheidsgebied van temperatuurregelaar 12 een aanpassing van de overdrachtkarakteristiek van 25 temperatuurregelaar 12, en daardoor een verhoging van toerental en druk boven respectievelijk nmln en pmjn plaatsvindt. De vaste tijdsintervallen t11f t12, t14, t19, t20 en kunnen worden vervangen door wachttijden, die door gebeurtenissen worden ingeregeld. De wachttijd wordt als beëindigd beschouwd als de druk en/of het toerental bij benadering constant zijn.

30 Door overeenkomstig de werkwijze rekening te houden met de drukverhoudingen van de gas-lucht combinatie 5 slaagt men in een aanzienlijke beperking van ontoelaatbare schommelingen van het nominale vermogen van het apparaat als gevolg van andere invloeden, zoals bijvoorbeeld fabricagetoleranties, de wijze van installeren, verschillende uitvoeringsomstandigheden of vertragingsinvloeden bij verbrandings-waardeapparaten. 35

4. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de getraptheid met verloop van tijd plaatsvindt met 55 tijdsverlopen, die door gebeurtenissen in werking worden gesteld, waarbij de tijdsverlopen worden beëindigd als de regeldruk pact en/of het toerental nact bij benadering constant zijn.

5. Werkwijze volgens een van de conclusies 2 tot 4, met het kenmerk, dat bij over- respectievelijk 194650 4 onderschrijden van regeldruk pact boven respectievelijk onder de maximale respectievelijk minimale regeldruk pmax respectievelijk pmjn, de maximale respectievelijk minimale nominale waarde n^^ respectievelijk nmin2 van het toerental afhankelijk van de over- respectievelijk onderschrijding kleiner respectievelijk groter wordt gemaakt, waarbij geldt: 5 nmax2 ~ nact " UPact ' Pmax) respectievelijk ^min2 = ^act * HPact * Pmin)

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat een uitschakeling van de brander (2) plaatsvindt, als gedurende een minimale tijdsduur t1£l respectievelijk t16 de regeldruk pact groter respectievelijk kleiner is 10 dan de maximale respectievelijk minimale regeldruk, ρ^χ respectievelijk pmin.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat na de uitschakeling een branderpauze t17 respectievelijk t18 begint.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de branderpauze vast is ingesteld en bij water-verhitting overeenkomt met een bepaalde branderblokkadetijd, terwijl die bij verhitting van verbruikwater 15 aanmerkelijk kleiner is.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat t17 = t min. en t1B = 5 sec. Hierbij 5 bladen tekening