NO781804L - Styresystem for en brenner. - Google Patents

Description

S tyresystem for en brenner

Oppfinnelsen angår et styresystem for en brenner og et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en anordning for

automatisk styring av driften av brenneren slik at overskudds-luf ten slik den virkelig måles, opprettholdes nær en ønsket verdi.

Det er vanlig å drive varmekjeler ved å styre brensel-tilførselen og lufttilførselen uavhengig i støkiometriske pro-porsjoner, selv om det er nødvendig å ha en viss overskuddsluft for å sikre at forbrenningen er fullstendig selv om luften og brenselet ikke er fullstendig blandet. Overskuddsluft trenger imidlertid å oppvarmes uten å frembringe noen nyttig effekt, og den representerer derfor et ytelsestap, og jo mindre mengde overskuddsluft som kan benyttes samtidig som man sikrer at det skjer en fullstendig forbrenning, jo mer effektiv vil varrae-kjelen være. Uttrykket "varmekjele" omfatter sådan likeartet apparatur som varmluft- eller gassgeneratorer og ovner.

Et styresystem for en brenner som omfatter en anordning for automatisk styring av brensel- og/eller lufttilførse-len, omfatter ifølge oppfinnelsen også. en anordning som reagerer på mengden av oxygen i forbrenningsproduktene fra brenneren, for tilveiebringelse av en tilleggsstyring.

Tilleggsstyringen kan benyttes til å styre lufttil-førselen i brenneren, enten ved benyttelse av de vanlige luftspjeld eller et tilleggsspjeld, og man har funnet at effektiv styring av en varmekjele best kan oppnås dersom de to styringer, nemlig styringen som reaksjon på dampbehov eller damptrykk på den ene side, og styringen som reaksjon på oxygeninnhold i forbrenningsproduktene på den annen side, ikke benyttes samtidig, men suksessivt i kontinuerlige styresykluser.

En styresyklus bør således bestå av en første periode under hvilken . styring skjer som reaksjon på damptrykk eller dampbehov, og en ytterligere periode under hvilken styring skjer som reaksjon på oxygennivået i avløps- eller forbrenningsgassene. Det er fortrinnsvis også en tidsforsinkelsesperiode mellom de første og andre perioder, for å tillate resultatet av ' en eventuell justering i den første periode å gjøre sin virkning i forbrenningsgasskanalen før den andre periode starter.

For å oppnå en rimelig nøyaktig styring også med en meget hurtig økning i dampbehov, har man funnet det ønskelig å ha minst seks styæsykluser på 1 minutt. En 10-sekunders syklus, hensiktsmessig for mange varmekjeler, består da av en to- eller tre-sekunders periode under hvilken styring skjer som reaksjon på dampbehov eller damptrykk, en forsinkelse på 5 eller 6 sekunder under hvilken det ikke skjer noen styring, og en ytterligere periode på 2 eller 3 sekunder under hvilken styring skjer som en reaksjon på oxygennivået i forbrenningsgassene. • Disse sykluser gjentas automatisk den ene etter den andre, og de iverksettes .hensiktsmessig ved hjelp av to elektriske brytere som kamstyres fra en felles tidsinnstilli.ngsmotoraksel for å kople det respektive styresystem til sine aktuatorer.

En eksisterende varmekjele vil vanligvis ha sin egen, automatisk drevne brenselstyring som reaksjon på dampbehov, og en mekanisk leddkopling for automatisk justering av luftspjeldet etter hvert som brenseltilførselen justeres. Denne type varmekjele kan modifiseres for å dra.fordel av den foreliggende oppfinnelse ved tilføyelse av et oppstrømstrimmespjeld som styrer lufttilførselen til hovedspjeldviften, idet trimmespjeldet åpnes eller lukkes som reaksjon på at oxygeninnholdet i forbrenningsgassene faller under eller stiger over et forinnstilt, snevert område.

Alternativt kan det anordnes at dampbehovsignalet benyttes til å styre brennstofftilførselen og lufttilførselen inntil lufttilførselen kommer innenfor ca. 5 mm av den fordrede lufttilførsel i overensstemmelse med et forinnstilt styresystem, og deretter kan signalet fra oxygendetektoren innrettes til å ta over styringen av det eneste luftspjeld og å fortsette å tilveiebringe fin-styring inntil lufttilførselen avviker med minst de 5 millimeter fra den programmerte tilførsel, i. hvilket tilfelle styringen går tilbake til å skje som reaksjon på dampbehov.

Også med dette system vil styringen være intermitterende eller avbrutt, slik at det etter en eventuell justering av en brenselventil eller et luftspjeld vil være en periode uten styring for at virkningen av justeringen skal observeres før ytterligere styring anvendes.

Dette intermitterende eller pulsede system forsøker

å hindre systempendling.

For å tillate en rask avstengning, kan det sørges for at den intermitterende styring av brenselventileh skjer bare når behovet er økende, og at styringen kan være kontinuerlig ved avstengning.

Det kan også være sørget for en sikkerhetsanordnings-respons på at damptrykket faller under et forinnstilt farenivå for å omstille trimmespjeldet til den helt åpne stilling, og å tillate brenseløkningsstyringen å være kontinuerlig i stedet for'avbrutt.

Anordningen som reagerer på oxygennivået, kan bestå av en i kjelerøret eller -pipen anbragt zirconi°jtftc<elle som kan .gi et elektrisk signal som representerer den oxygenmengde som er til stede i f orbrenningsgassene i pipen og' som er et direkte mål på mengden av overskuddsluft som tilføres til varmekjelen.

Man har funnet at for mest effektiv styring, og for å beskytte zirconiumc^ellen, bør cellens temperatur holdes meget nær en forutbestemt temperatur på ca. 700° C. Vesentlig variasjon av celletemperaturen vil påvirke utgangen slik at den ikke lenger nøyaktig vil representere mengden av fri oxygen rundt cellen, og kan forårsake skade på cellen.

Et varmeelement 'for zirconiumcWilen kan således være innrettet til å koples til den ene eller den andre av to tilstander i avhengighet av cellens temperatur, for å varme opp cellen dersom temperaturen er lavere enn en første grense, og å tillate cellen å avkjøles dersom den ligger over denne grense eller over en høyere grensé.

Det er mulig at de to tilstander velges i hvilke<v>armeelementet energiseres henholdsvis ikke energiseres, men i et foretrukket system er de to tilstander sådanne tilstander i hvilke varmeelementet er et elektrisk varmeelement som energiseres fra henholdsvis høyere og lavere spenninger, idét den laveste spenning er slik at cellen vil avkjøles langsomt.

Når celletemperaturen varierer mellom høyere og lavere grenser, kan et relé eller liknende være innrettet til å påvirkes og utløses for å kople varmeelementet vekselvis til de to forskjellige spenningsforsyninger.

De to temperaturgrenser kan ligge så nær hverandre som ca. 695 og 700° C, hvilket er blitt funnet å tillate zirconiumoxydcellen å gi en tilstrekkelig nøyaktig måling av mengden av fri oxygen i utløpspipen fra en varmekjele som skal styres. Systemet har den fordel at det er noenlunde rimelig, og dessuten pålitelig.

Et termoelement er hensiktsmessig anordnet nær zirconiumoxydcellen for å gi et elektrisk signal som er avhengig av cellens temperatur, og i en foretrukket utførelse av oppfinnelsen sammenliknes dette signal med et referansesignal i en kon-troller for påvirkning og utløsning av en bryter når signalet varierer mellom grenser som svarer til de to temperaturgrenser. Det finnes da fortrinnsvis en bryter for et andre nivå som er innrettet til å operere dersom celletemperaturen faller under

en nedre forutbestemt verdi, dersom det f.eks. er en feil i systemet eller når varmekjelen starter opp. Operasjon av bryteren på det andre nivå kan være innrettet til å innkople en in-dikatorlampe eller- liknende. Dersom dette hender, er kretsen hensiktsmessig anordnet slik at trimmespjeldet automatisk drives til den helt åpne stilling, for å gi en feilsikker egenskap til bryterens drift.

De forskjellige beskrevne reléer kan være elektro-mekaniske releer eller de kan være halvlederreléer.

Selv om oppfinnelsen er angitt å være særlig anvendelig for styring av forbrenningen for en varmekjele, er. den også

anvendelig på styringen av temperaturen av en zirconiumoxydcelle for måling av mengden .av fri oxygen ved andre anvendelser,

f.eks. ved anvendelse for styring av en behandlingsovn, beskrevet i britisk patentsøknad' nr. 49004/77.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med utførelseseksempler under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser en skisse av et varmekjele-styresystem ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et koplingsskjema av systemet på fig. 1, fig. 3 er et diagram som viser rekkefølgen av tidsinnstillingsbrytere i kretsen på fig. 2, fig. 4 viser en arrangementstegning av et annet varmekjele-styresystem i hvilket oppfinnelsen kan anvendes, og fig. 5-7 viser ytterligere modifikasjoner av styresystemet ifølge oppfinnelsen.

På fig. 1 er styresystemet benyttet på en konvensjo-nell olje- eller gasstyrt mantel-varmekjele 11 med et for-brenningskammer 12, en brenselinnsprøyter 15, en forbrennings-luftkanal 16 og enn vifte 17 for forsert lufttrekk. Brensel-tilførselshastigheten til innsprøyteren 15 avhenger av innstillingen av en brenselventil 18 som drives av en aktuator 19, og tilførselshastigheten av luft til luftkanalen styres av et spjeld 21 som manøvreres fra aktuatoren 19 via en mekanisk leddkopling 2 2 som omfatter en kamskive som er utformet slik at luft/brensel-forholdet er tilnærmet som ønsket over hele driftsområdet. Røkbpptaket fra forbrenningskammeret 12 tilfø-res via en kanal 23 til utløpspipen 24.

Denne.type varmekjele er velkjent. Aktuatoren 19 opererer som reaksjon på damptrykket i utgangsledningen og opererer således som reaksjon på et krav til å øke brennstofftil-førselen dersom damptrykket faller på grunn av at behovetøker.

Systemet er ikke særlig nøyaktig på grunn av varia-sjoner i brensel, trykk, viskositet og varmeverdi, og på grunn av dødgang i leddkoplingen 22 og varierende forbrenningsluft-tetthet og pipetrekk som skriver seg fra endringer i omgivel-sesforholdene.

Det er farlig og ineffektivt dersom fullstendig forbrenning ikke finner sted, og det er følgelig praksis å sørge for en viss prosent overskuddsluft, men da denne unnslipper og medfører varme, blir varmekjelen mindre effektiv jo mer over-skuddsluf t som tilføres.

Det er nå mulig å måle'mengden av overskuddsluft meget nøyaktig ved å anordne en zirconiumoxydcelle 25 i en føler eller pro.be 26 som er montert i kanalen 23. Dersom cellen holdes konsekvent på en temperatur på ca. 700° C (ca. innenfor 5° C av den nominelle temperatur), produserer en sådan celle en elektromotorisk kraft (EMF) som nøyaktig avspeiler de relative mengder av oxygen på motsatte sider av en skillevegg i cellen. Utløps- eller forbrenningsgassene i kanalen 23 passerer over den ene side av skilleveggen, og en referanse-lufttilførsel ved 27 passerer over den andre side, og et ut- . gangssignal ved 28 som representerer mengden av oxygen i kanalen 23, tilføres til en måleanordning 29 som har en viser som beveger seg over en lineær eller ikke-lineær, skala ,som indikerer mengden av overskuddsoxygen. Måleren kan innstilles med utvalgte høye og lave overskuddsnivåer, og så snart viseren beveger seg fra det valgte område mellom merkene, lukkes en kontakt 131 eller 132 (fig. 2) avhengig av om overskuddsluften faller under det ønskede område eller stiger over dette.

Når dette inntreffer, tilføres et elektrisk signal ved 31 til en aktuatormotor 32 for drift av et trimmespjeld 33 for å variere lufttilførselen til trekkviften .17 for å tilføre luft til varmekjelén. Dersom kontakten 132 opererer på grunn av at det er for mye overskuddsluft i kanalen, vil betydningen av signalet til motoren 32 være slik at det forsøker å lukke

trimmespjeldet 33, og omvendt.

Det eksisterende brensel- og luftstyresystem fra aktuatoren 19 kan selvsagt operere i overensstemmelse med varierende dampbehov uten at mengden av overskuddsluft går utenfor detønskede område, og det er da unødvendig at trimmespjeldet 33 påvirkes. Man har imidlertid funnet at det er viktig å tillate en tidsforsinkelse etter en eventuell påvirkning av aktuatoren 19, slik at virkningen kan gjenspeiles i kanalen 23 før zirconiumoxydcellen 25 kommer i drift, og styresystemet har følgelig et tidsrekkefølgearrangement 3an nå skal beskrives mer detaljert under henvisning til fig. 2 og 3.

Når styresystemet innkoples ved lukning av en nett-bryter 41, forutsatt at kjelen allerede er blitt tent, vil et relé R3 bli energisert, og dette lukker først og fremst en kontakt R3/1 for å energisere et varmeelement 4 2 for zirconiumoxydcellen som må være på en temperatur på ca. 700° C for å operere. Varmeelementet drives fra den ene. sekundærvikling 43 i en nettransformator 44. Den andre sekundærvikling 45 til-veiebringer krafttilførsel til resten av styresystemet. Relé-• kontakten R3/2 lukkes, og kontakten R3/3 lukkes også ved innkopling for å energisere en pulstidgiver Tl som skal beskrives nærmere senere.

Når relékontaktene R3/1 lukkes, tilkoples varmeelementet 42 enten til et 65 volts uttak fra viklingen 43 eller til et 90 volts uttak i avhengighet av om et relé RI er energisert eller ikke. Dette relé har normalt lukkede kontakter Rl/1 i serie med 65 volt-uttaket, og normalt åpne kontakter Rl/2 i serie med 90 volt-uttaket. De nøyaktige spenninger som tilføres til varmeelementet 42, er ikke vesentlige forutsatt at den ene er tilstrekkelig til å heve cellens 25 temperatur langsomt, mens den andre er tilstrekkelig lav til å tillate cellens temperatur å falle langsomt.

Temperaturen av cellen, eller av føleren.i hvilken den' er montert, måles ved hjelp av et termoelement 51 som til-veiebringer et elektrisk inngangssignal til en 2-nivå-kontrol-ler 52 som har to omkoplingskontakter. Hovedkontakten 53 er åpen eller lukket i overensstemmelse med om inngangssignalet. fra termoelementet 51 ligger over en verdi på ca. 28 mV svarende til en temperatur på 700° C, eller under en verdi på ca. 27 mV svarende til en temperatur på 6 9 5° C. Når kontakten 53 lukkes, energiseres reléet Ri slik at varmeelementet oppvarmes fra 90-volt-uttaket fra viklingen 43, og begynner å øke cellens temperatur. Når temperaturen når 700° C og signalet fra termoelementet når 28 mV, åpner kontakten 53 og reléet RI deenergiseres slik at'fortsatt energisering av varmeelementet 42 skjer fra det lavere spenningsuttak, hvilket tillater cellens temperatur å falle langsomt inntil kontakten 53 på nytt lukkes ved 695° C.

■ På denne måte kan cellens temperatur opprettholdes meget nær sin innstilte verdi ved gjentatt omkopling av kontakten 53 og reléets RI kontakter.

Den andre kontakt eller bryter 54 i kontrolleren 52 er innrettet til å lukkes for å energisere en 1avtemperatur-indikerende lampe 55.hver gang inngangssignalet fra termoelementet 51 indikerer en temperatur på. mindre enn 650° C, en tilstand som vil oppstå under oppstarting av systemet, eller dersom varmeelementet svikter eller termoelementet svikter. • Lukning av bryteren 54 åpner dennes forbindelse via de normalt åpne relékontakter R3/2 og driftsviklingen på reléet R2 som når det deenergiseres, tillater spjeldmotoren 32 å energiseres via kontaktene R2/1 og R2/2 for å drive trimmespjeldet 33 til dettes helt åpne stilling for sikkerhet.

Under start, før bryteren eller kontakten 43 omkoples o

ved 650 C, vil reléet R2 ikke være anergisert og varmeelementet vil, bli matet via en kontakt R2/4 fra et 110 volt-uttak fra viklingen 43 for å oppnå hurtig innlednings-oppvarming. Når kontakten 54 kopler om, opererer reléet R2 via kontaktene R3/2 og kopler om kontaktene R2/4 slik at varmeelementet energiseres fra det normale høyspennings-uttak (90 V).

Den andre side av varmeelementet 42 kan tilkoples til 0-, 5- eller 10-volt-uttaket fra viklingen 43 avhengig av den. maksimale pipetemperatur i den spesielle installasjon, slik at de effektive varmeelementspenninger under oppstarting, og i 698° C - og 700° C-tilstandene, alle kan justeres sammen.

Et relé R4 opererer ved innkopling, slik at med bryteren 47 på "AUTO" blir måleanordningen 29 forbikoplet av omkoplingskontakter R3/1 og R3/2 for å kople motoren 32 for å drive spjeldet 43 til helt åpen stilling.

Når reléet R2 energiseres ved 650° C, omkoples kontaktene R2/1 og styring av motoren 32 skjer ved hjelp av anordningen 29.

Også kontaktene R2/2 og R2/3'åpner, slik at styring ved hjelp av anordningen 29 bare kan inntreffe når kontakten Tl/l på tidgiveren Tl er lukket.

Stillingene av tidgiverens Tl kontakter Tl/l og Tl/2 er vist på fig. 1, og det kan innses at trimmespjeldaktuatoren 32 og brenselåktuatoren 19 bare kan operere som reaksjon på ordresignaler når deres respektive tidgiverkontakter er lukket. Under oppstarting var disse kontakter kortsluttet av relékontaktene R2/2 og R2/3.

Under- autpmatisk drift opererer pulstidgiveren Tl i 10-sekunders sykluser, dvs. med 6 sykluser pr. minutt. Den nøyaktige lengde av hver del av syklusen vil avhenge av den spesielle anvendelse, men i et typisk eksempel som vist på fig. 3, er kontakten Tl/2 i de første to sekunder lukket slik at brenselaktuatoren 19 kan reagere på et dampbehovsignal, og kan nullstille brenseltilførselshastigheten ved 18 og lufttilfør-selshastigheten ved 21 via den mekaniske leddkopling 22 dersom behovet gjør dette nødvendig. Det er deretter en forsinkelse på fire eller fem sekunder mens begge kontakter Tl/2 og Tl/l er åpne, slik at ingen ytterligere styring kan utøves, og dette tillater at virkningen av en eventuell justering av aktuatoren 19 kan avspeiles i kanalen 23 ved en endring i overskuddsluften som måles av oxygendetektoren i form av zirconiumoxydcellen 25. Deretter lukkes kontakten T2/1 av pulstidgiveren Tl slik at utgangssignalet fra zirconiumoxydcellen kan benyttes til å drive spjeldmotoraktuatoren 32 dersom en eventuell justering er nødvendig. Det vil være klart at dersom målerviseren ved 29 ikke har gått utenfor det ønskede overskuddsluftområde ved den ene eller den andre ende, vil ingen av bryterne 131 og 132. ha blitt lukket, og derfor vil ingen av motorens 32 viklinger bli energisert...

Dersom imidlertid oxygeninnholdet for eksempel indikerer at det er utilstrekkelig overskuddsluft, vil viserens bevegelse forårsake at bryteren 131 lukkes for å tilkople trim-mespjelmotoren 32 i retning for åpning av trimmespjeldet 33 for å øke lufttilførselen. Dette signal kan imidlertid bare til-føres til motoren 32 i intervallet på to eller tre sekunder under hvilket kontakten Tl/l er lukket.

Deretter gjentas syklusen med åpning av kontakten

Tl/l og lukning av kontakten Tl/2.

Det vil innses at styringen via aktuatoren 19 virker i pulser på to eller tre skunder i en 10-sekunders syklus, slik at etter en eventuell justering av den eksisterende luft/ brensel-styringsaktuator 19 inntreffer en tidsforsinkelse for

å gjøre det mulig for denne justering å få virkning før et eventuelt signal fra zirconiumoxydcellen kan beordre en justering av trimmespjeldet 33, og før en ytterligere justering ved hjelp av aktuatoren 19 kan utføres.

Dette arrangement.forsøker å hindre hysterese, og man har funnet at det er i stand til å styre mengden av overskuddsluft innen meget fine grenser, slik at den alltid er tilstrekkelig for sikkerhet, men aldri så stor at den bevirker ineffektiv drift av kjelen. En vesentlig brenselbesparelse kan oppnås ved benyttelse av styresystemet som utgjør en meget enkel tilføyelse til en eksisterende varmekjele.

Det er således bare nødvendig å innsette zirconiumoxydcellen i dennes probe i kanalen 23, og å tilkople denne til måleren 29, og montere og tilkople trimmespjeldet 33 og dettes aktuator 32.

Det er blitt funnet at selv om det oppstår et meget hastig behov for mer damp, er en 10-sekunders syklus helt til-fredsstillende .

Ved.noen anvendelser blir den intermitterende styring av den eksisterende aktuator 19 bare benyttet for et økende dampbehov, for dersom behovet avtar, kan det være ønskelig å avstenge kjelen så raskt som mulig, og tidgiverkontaktene Tl/2 ville da bli forbikoplet ved 57.. Intermitterende styring av trimmespjeldet via tidgiverkontakten Tl/l ville imidlertid fortsette også under reduksjon av brenseltilførselen.

Dersom damptrykket skulle falle under et erkjent farenivå, anordnes en trykkbryter (ikke vist) for å utløse reléet R2 slik. at trimmespjeldmotoren 3 2 drives kontinuerlig til den stilling i hvilken spjeldet er helt åpent for å tilveiebringe den maksimale luftmengde, og samtidig ville de intermitterende brenselstyrekontakter Tl/l bli forbikoplet ved 58.

frem-... Ved en viss temperatur bringer zirconiumoxydcellen 25 et utgangssignal i millivolt som øker med avtagende mengder av fri oxygen i utløpspipen, og utgarigssignalet tilføres til måleanordningen 29 via en forsterker .30 som har omvendt karakteristikk slik at utgangssignalet til anordningen 29 avtar fra 20 til 4 mA når inngangssignalet fra cellen 25 øker fra 15 til 112 mV, svarende til en reduksjon i oxygenkonsentrasjonen fra 10 til 0,1 %. Sammenhengen er ikke lineær, og anordningen 29 har en logaritmisk- karakteristikk.

Utgangssignalet fra forsterkeren 30 tilføres til anordningen 29 via inngangene til to forsterkere 61 og 62 i serie. ' Dersom signalet er større enn 12 mA svarende til 14 % oxygen, utløser forsterkeren 62 normalt lukkede kontakter 63 i serie med reléet R2, slik at kontaktene R2/1 og R2/2 omkoples, og spjeldet 33 drives slik at det er helt åpent i en "feilsikker" tilstand-.

Dette ville inntreffe dersom signalet fra cellen 25 gikk tapt på grunn av en kortslutning eller en åpen krets.

Dersom celle-varmeelementet 42 eller termoelementet • 51 ble utkoplet, ville et lavtemperatursignal ved 52 også utløse reléet R2..

Et lav-oxygen-signal fra forsterkeren 30 ville bringe forsterkeren 61 til å avgi et utgangssignal ved 14 for å slå av brenneren..

Svikt i tilførselen på nedstrømssiden av hovedbryte-ren 41 vil utløse reléet R4, slik at dets kontakter omkoples og spjeldmotoren 32 tilkoples over tilførselen ved 65, 66 og driver spjeldet til den helt åpne stilling.

Oppfinnelsen kunne også benyttes på den type kjele-styresystem som er beskrevet i britisk patentsøknad nr. 14091/ 74, av hvilket et diagram er vist på fig. 4 på tegningene.

Mange av komponentene i diagrammet på fig. 4 svarer til kompnentene på fig. 1, men det vil innses at det finnes separate brenselventilaktuatorer og spjeldaktuatorer som hver reagerer på sin egen brensel- eller lufttrykkomformer. En damptrykkomformer styrer brensel/luft-f.orholdsenheten og denne styrer på sin side en brensel- og luftstrømbegrensningsinnstil-. ler for styring av brenselventilinnstilleren og viftespj.eldinn-stilléren uavhengig, i overensstemmelse med de spesielle krav. Den fullstendige virkemåte er beskrevet mer detaljert i oven-nevnte britiske patentsøknad nr. 14 091/7 4, men den nevnte søk- nad angir ikke benyttelse av zirconxumoxyace±±e-oxygenana±ysa-toren 25 som kan tilveiebringe et ekstra signal som et inngangssignal til viftespjeldinnstilleren, slik at påvirkningen av spjeldaktuatoren kan avhenge av oxygennivået i utløpspipen, såvel som av lufttrykket i kjelen og signalet fra brensel- og luftstrømbegrensningsinnstilleren. Med denne tilleggsstyring i det foredlede system på fig. 4 ville det ikke være nødvendig å ha det ekstra trimmespjeld 33 da et eneste spjeld kan innstilles for å ta hensyn til både det optimale luft/brensel-forhold i avhengighet av dampbehovet, og den aktuelle, målte overskuddsluft i pipen. Det er sørget for at styringen skjer som reaksjon på det innstilte lufttrykk så lenge det virkelige trykk er mer enn 5 mm fra det innstilte trykk. Så snart det virkelige trykk kommer nærmere det innstilte trykk, omkoples styringen slik at den skjer fra oxygendetektoren 25 i pipen.

I hvert tilfelle benyttes styresignalet bare perio-disk med en forsinkelse for at en eventuell justering skal gjøre virkning før ytterligere kontroll utøves.

Ved noen anvendelser kan trykket fra trimmespjeldet.

3 3 på oppstrømssiden av hovedspjeldet 21 redusere mengden av

tilgjengelig luft, for eksempel for en sekundær lufttilførsel til brennerne ved 15 fra oppstrømssiden av spjeldet 21.

Dersom dette er tilfelle, kan spjeldet 31 sløyfes og det kan innsettes en passasje som fprbikopler spjeldet 21. og inneholder et trimmespjeld som styres på samme måte som spjeldet 31.

Således kan fin-styring av lufttilførselen oppnås mens det fremdeles ikke er noen begrensning på den luft som er tilgjengelig ved inngangen til hovedspjeldet 21.

I en modifisert utførelse som er vist på fig. 5, styrer motoren 19 brenselspjeldet 18 direkte, og luftspjeldet 21 via en kam 71 og en vektstang 72, idet sammenhengen mellom de to styringer innstilles ved hjelp av formen på kammen som bestemmer lengden av vektstangarmen. Motoren 32 kan da innrettes til å bevege enden av vektstangen 72 til høyre eller venstre på fig. 5 for å justere den effektive lengde av vektstangarmen. motorene 19 og 32 vil operere intermitterende i syklusen på fig. 3.

I en annen modifikasjon som er vist skjematisk på fig. 6, er behovsignalet ved 77 et pneumatisk signal og benyttes til å drive en pneumatisk aktuator 19 som påvirker aktuato-' rer for luftspjeldet og brenselventilen 21 og 18 i avhengighet av et pneumatisk referansesignal ved 74. Dette kan varieres ved å justere innstillingen av en variabel trykkfall-anordning 75 i en ledning fra en referansetrykkkilde 76. Anordningen 75 drives av motoren 32.

Noen røkrørskjelen eller kjeler av mantel- eller kappe-typen har separate brennere og adskilte passasjer for forbren-' ningsgasser., Disse bør ha individuelle zirconiumoxydcelier og brennerstyreanordninger for hver brenner.

Dersom en sådan kjele har separate brennere og en felles gasspassasje, ville det ikke være enkelt å styre begge brennere som reaksjon på oxygennivået i forbrenningsgassene, men signalet fra zirconiumoxydcellen kunne benyttes til å styre et spjeld ved brennerutløpet, eventuelt mellom en røkgassforvar-mer og utløpspipen.

I den på fig. 7 viste modifikasjon av fig. 2 er det sørget for en anordning for effektiv variasjon av innstillinge-ne av kontaktene 131 og 132 som bestemmer de valgte høye og lave overskuddsluftnivåer, idet variasjonen er automatisk som reaksjon på justering av kjelens fyringsbelastning.

I den utførelse som er beskrevet under henvisning til fig. 2, opprettholdes overskuddsoxygennivået i forbrenningsproduktene mer eller mindre innenfor et fast område på kanskje ca. 3 % fra full brennerfyringsbelastning ned til kanskje 30 % belastning når spjeldet er helt åpent. For lavere brennerbelast-ninger enn dette øker prosenten av overskuddsluft opp til kanskje 7 %, og dette kan tåles da brenneren sjelden arbeider ved disse, lave belastninger, selv om brenningen er ineffektiv og hvit røk genereres.

De fleste brennere har ikke evnen til effektiv forbrenning med lave overskuddsluftnivåer ved lave fyringsbelastning.er, men det er nå tilgjengelig en ny brenner som kan arbei-de med overskuddsoxygen på ca. 0,5 % ved full brennerbelastning, og ca. 1,6 % ved lav brennerbelastning, og med en sådan brenner er det ønskelig å justere de høye og lave overskudds-luf t-innstillinger i avhengighet av brennerbelastningen, og følgelig rundt brenner-brenselventilens' innstilling.

Fig. 7 viser visse komponenter på fig..2 og de modifikasjoner som er nødvendige for å bevirke dette. Bryterne 131 og 132 er sløyfet, og i stedet har hvert av to releer R5 og R6 en eneste normalt åpen kontakt henholdsvis i åpne- og lukke-ledningene til spjeldmotoren 32. Reléene R5 og R6 opereres av respektive, utløsningsforsterkere 78 og 79 som er koplet i serie med styreledningen fra forsterkeren 3 2 til anordningen 29 via forsterkerne 61 og 62.

Utganger fra forsterkeren 30 er koplet til den indi-kerende anordning 29 via inngangene til forsterkerne 61 og 62 i serie, og via et potensiometer 81 og en variabel motstand 82

i serie for hver av forsterkerne 78 og 79. Strømmen i kretsen representerer inngangen,til anordningen 29, og spenningsinn-gangssignalene til forsterkerne 78 og 79 avhenger av produktet av denne strøm og den spesielle motstand over hvilken forster-kerens inngang er .tilkoplet. Potensiometrene 81 er innstilt slik at forsterkerne driver sine respektive releer R5 og R6

ved to forskjellige strømnivåer i kretsen som representerer de høye og lave overskuddsluftinnstillinger for en spesiell brennerbelastning. Uttakene fra motstandene 8 2 drives fra brenselventilaktuatoren 18, slik at når brennstoffventilinn-stillingen endres for å endre brennerbelastningen, blir de lave og høye overskuddsluftinnstillinger også endret opp eller ned i fellesskap. Hver gang oxygennivået frembringer en strøm i utgangen fra forsterkeren 30 utenfor det innstilte område for denne brennerbelastning, vil reléet R5 eller reléet R6 operere for å bringe motoren 32 til å åpne eller lukke trimmespjeldet 33.

På denne måte kan overskuddsoxygennivået i forbrenningsgassene styres temmelig nøyaktig for å ligge nær en verdi som varierer mellom ca. 0,5 % og 1,6 % over en brennerinnstil-ling fra full belastning til kanskje 30 % belastning.

Claims (14)

1. Styresystem for en brenner omfattende en anordning (18, 21) for automatisk styring av brennstoff- og/eller luft-tilførselen, karakterisert ved en anordning (26, 32) som reagerer på mengden av oxygen i forbrenningsproduktene fra brenneren, for tilveiebringelse av en tilleggsstyring.

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at det omfatter en anordning (19) for styring av brensel- og lufttilfør selen sammen i en forutbestemt sammenheng.

3. System ifølge krav 2, karakterisert ved at tilleggsstyringeri (71, 74) justerer den forutbestemte sammenheng.

4.. System ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at tilleggsstyringen (33) styrer lufttil-førselen til brenneren.

5. System ifølge ett av kravene 1- 3, karakterisert ved at tilleggsstyringen styrer utstrømningen av forbrenningsprodukter fra brenneren.

6. System ifølge ett av de foregående <r> krav, karakterisert ved at den automatiske styring av brensel-og/eller lufttilførselen, og styringen som reaksjon på mengden av oxygen i forbrenningsproduktene, benyttes suksessivt i kontinuerlige styresykluser (fig. 3).

7. System ifølge krav 6, karakterisert ved at det er anordnet en tidsforsinkelsesperiode mellom første og andre perioder av de to. forskjellige styringer.

8. System ifølge ett av de foregående krav, i kombina-sjon med en brenner med en automatisk manøvrert brenselstyring (18) som reaksjon på behov eller trykk, og en leddkopling (22) for automatisk justering av et luftspjeld (21) etter hvert som brenseltilførselen justeres, karakterisert ved at det omfatter et trimmspjeld (33) som styrer lufttilførselen til hovedluftspjeldet, hvilket trimmespjeld åpnes eller lukkes som reaksjon på tilleggsstyringen.

9. System ifølge krav 8y " karakterisert ved at trimmespjeldet er .'anbragt. på oppstrømssiden av luftspjeldet i en luftpassasje som inneholder luftspjeldet.

10. System ifølge krav 8, karakterisert ved at trimmespjeldet er anbragt i en passasje som forbikopler luftspjeldet.

11. System ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at tilleggsstyringen bare er virksom når lufttilførselen ligger innenfor et forutbestemt område (131, 132) av en fordret lufttilførsel.

12. System ifølge krav 11, karakterisert ved at området automatisk nullstilles (ved 82) som reaksjon på varierende brennerbelastning.

13. System ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at anordningen som reagerer på oxygenmeng-den i forbrenningsproduktene omfatter en zirconiumoxydcelle (25) som er anordnet i brennerpipen (23) og er innrettet til å gi et elektrisk signal (28) som representerer oxygénmengden i forbrenningsgassene i pipen.

14. System ifølge krav 13, karakterisert ved at det omfatter et varmeelement (4 2) for zirconiumoxydcellen og som er innrettet til å koples til den ene eller den an- ■ dre av to tilstander i avhengighet av cellens' temperatur, for å oppvarme cellen dersom temperaturen er lavere enn en før-ste grense, og å tillate cellen å avkjøles dersom den ligger over denne grense eller over en hø yere grense.