PL226414B1 - Electronic system and method for controlling the furnace, preferably for boilers and furnaces with feeders - Google Patents
Electronic system and method for controlling the furnace, preferably for boilers and furnaces with feedersInfo
- Publication number
- PL226414B1 PL226414B1 PL406118A PL40611813A PL226414B1 PL 226414 B1 PL226414 B1 PL 226414B1 PL 406118 A PL406118 A PL 406118A PL 40611813 A PL40611813 A PL 40611813A PL 226414 B1 PL226414 B1 PL 226414B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- controller
- air
- electronic system
- power
- boiler
- Prior art date
Links
Landscapes
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest elektroniczny system oraz sposób regulacji paleniska zwłaszcza do kotłów i pieców z podajnikiem.The subject of the invention is an electronic system and method of furnace regulation, especially for boilers and furnaces with a feeder.
Znany jest elektroniczny miarkownik ciągu MCI przeznaczony jest do regulacji przepływu powietrza. Łączy ono zalety dwóch urządzeń: analogowych miarkowników zapewniających spokojne i nie wymuszone spalanie oraz komfortu obsługi kotłowni jaki dają dedykowane sterowniki. Nadaje się do każdego kotła w którym dobrze pali się na naturalnym ciągu. Urządzenie współpracuje z każdym sterownikiem do którego można podłączyć standardowy, zasilany napięciem 230VAC nadmuch. Jeśli sterownik umożliwiał regulację obrotów wentylatora poprzez tzw. regulacje fazową to uda się także kontrolować stopień otwarcia miarkownika (w niektórych urządzeniach możliwa będzie tylko praca dwustanowa). Kontrolka LED pozwala w łatwy sposób określić stopień otwarcia - długie impulsy światła oznaczają maksymalne otwarcie, krótkie impulsy oznaczają minimalne otwarcie. W przypadku zaniku zasilania lub sygnału sterującego urządzenie samoczynnie zamyka dopływ powietrza na skutek działania sprężyny zwrotnej lub masy podnoszonej klapy. Napęd odporny jest na przeciążenie. Zbyt mocne obciążenie spowoduje tylko rozregulowanie urządzenia - konieczne będzie ponowne włączenie które ustala zerową pozycje.The electronic draft regulator MCI is known and is designed to regulate the air flow. It combines the advantages of two devices: analog regulators ensuring quiet and unforced combustion and the comfort of boiler room operation provided by dedicated controllers. It is suitable for any boiler that burns well on natural draft. The device works with any controller to which you can connect a standard, 230VAC blower. If the controller made it possible to regulate the fan speed through the so-called phase regulation, it will also be possible to control the degree of opening of the regulator (in some devices only two-state operation will be possible). The LED indicator allows you to easily determine the degree of opening - long light pulses mean maximum opening, short pulses mean minimum opening. In the event of a power failure or a control signal failure, the device automatically shuts down the air supply as a result of the action of the return spring or the mass of the lifted flap. The drive is overload-proof. Too heavy a load will only cause the device to become unadjusted - it will be necessary to turn it on again which sets the zero position.
Miarkownik można podłączyć do sterowników wielu producentów. Posiada wiele stopni otwarcia. Samoczynnie zamknie się przy zaniku zasilania. Przeciążenie napędu nie spowoduje jego uszkodzenia. Miarkownik analizuje napięcie które przeznaczone jest do zasilania dmuchawy. Względem niego obracany jest wał napędu, który wciągając linkę podnosi klapę dozującą powietrze. Jeśli sterownik umożliwiał regulacje obrotów nadmuchu poprzez tzw. regulacje fazową (większość sterowników) to MCI reguluje ilość powietrza w sposób płynny.The meter can be connected to controllers from many manufacturers. It has many degrees of opening. It will close automatically in the event of power failure. Overloading the drive will not damage it. The meter analyzes the voltage that is intended to supply the blower. The drive shaft is rotated in relation to it, which, pulling the cord, raises the air dosing flap. If the controller made it possible to regulate the airflow speed through the so-called phase regulation (most controllers), the MCI regulates the amount of air in a smooth manner.
Istnieją na rynku sterowniki do kominków, które wykorzystują przepustnice powietrza.There are controllers for fireplaces on the market that use air dampers.
Znany jest sterownik unister, który steruje jedną pompką, można do niego także podłączyć panel zdalnego sterowania, steruje klapą powietrza głównego, ale wyłącznie dwustanowo. (powyżej temp zadanej zamyka, poniżej otwiera). Pozostaje samodzielnym urządzeniem nie dając użytkownikowi możliwości skorzystania z funkcjonalności zawartych w innych sterownikach.There is a known unister controller that controls one pump, a remote control panel can also be connected to it, controls the main air damper, but only in two states. (above the set temperature it closes, below it opens). It remains an independent device, not allowing the user to take advantage of the functionalities contained in other drivers.
Niedoskonałością klasycznych rozwiązań (tzw. regulatorów dwustanowych z histerezą, lub regulatorów zmieniających wydajność nadmuchu oraz dawkę paliwa) występują długotrwałe stany uśpienia lub mocy maksymalnej które studzą lub przegrzewają opał. Jego studzenie powoduje dymienie, powstawanie sadzy, nie spalenie gazów które powinny zostać zamienione na energię cieplną.The imperfection of classic solutions (the so-called two-state regulators with hysteresis, or regulators that change the airflow efficiency and the dose of fuel), there are long-term sleep or maximum power states that cool down or overheat the fuel. Its cooling causes smoke, soot formation, and not burning gases that should be converted into thermal energy.
Dostępne na rynku dedykowane do kotłów dmuchawy, charakteryzują się zbyt dużą wydajnością no3 minalną dochodzącą do kilkuset m3/h. Zakładając że przeciętna ilość spalonego opału w piecy powin3 na być na poziomie 1 kg/h to potrzebne jest około 10 m3 powietrza. Dostępne nadmuchy nawet ze zredukowaną mocą wciąż dostarczają za dużo powietrza. Negatywnym skutkiem pracy z mocą maksymalną jest nadmierna strata kominowa, spiekanie się opału na palniku. W regulatorach które modulują moc palnika poprzez zmianę wydajności dmuchawy dochodzi problem z utrzymaniem właściwej proporcji paliwo-powietrze w całym zakresie zmian mocy. Urządzenia tego typu są dopasowywane na etapie produkcji do konkretnych typów piecy (układ palnik-podajnik-nadmuch-opał), są wrażliwe na zmiany panujących warunków które wpływają na faktyczną ilość wtłoczonego do palnika powietrza (np. zmiana ziarnistości, opału, starzenie się dmuchawy, jej wymiana na typ z inna charakterystyką).Available on the market dedicated to the boiler blower, are characterized by too high yield no 3 Nominal of up to a few hundred m 3 / h. Assuming that the average amount of fuel burned in furnaces umbilical cord 3 to be at the level of 1 kg / h, it is necessary approximately 10 m 3 of air. The available blowers, even at reduced power, still supply too much air. The negative effect of working with maximum power is excessive chimney loss and fuel sintering on the burner. In regulators that modulate the burner power by changing the blower efficiency, there is a problem with maintaining the proper fuel-air ratio in the entire range of power changes. Devices of this type are adapted at the production stage to specific types of furnaces (burner-feeder-blow-fuel system), they are sensitive to changes in the prevailing conditions that affect the actual amount of air blown into the burner (e.g. change in grain size, fuel, aging of the blower, its replacement with a type with different characteristics).
Celem wynalazku jest opracowanie nowego elektronicznego systemu zbudowanego ze sterownika z miarkownikiem ciągu oraz sposób regulacji paleniska pozwalającego na optymalne spalanie opału przy uzyskaniu mniejszej ilości spalin i sadzy co przekłada się na mniejsze zużycie opału.The aim of the invention is to develop a new electronic system consisting of a controller with a draft regulator and a method of regulating the furnace allowing for optimal fuel combustion with less exhaust gas and soot, which translates into lower fuel consumption.
Elektroniczny system, według wynalazku charakteryzuje się tym, że składa się z połączonych ze sobą sterownika oraz miarkownika, połączonych poprzez złącze przeznaczone dla nadmuchu, przy czym miarkownik nie wymaga osobnego zasilania to jest zasilanie odbywa się z badanego przewodu sygnałowego, a w miejsce transformatora umieszczona jest przetwornica DC-DC, przy czym miarkownik, ma zamontowany silniczek, który płynnie reguluje otwarcie przepustnicy powietrza głównego i kolejne wyjście do sterowania powietrzem wtórnym oraz dmuchawą.The electronic system, according to the invention, is characterized by the fact that it consists of a controller and a regulator connected with each other, connected through a connection for the airflow, the regulator does not require a separate power supply, i.e. the power supply is from the tested signal cable, and a converter is placed in place of the transformer. DC-DC, with the regulator, has a motor installed, which smoothly regulates the opening of the main air throttle and another output for controlling the secondary air and the blower.
Sterownik adaptuje to jest przyucza się do pracy poprzez wykonanie autoadaptacji nastaw PID.The controller adapts, i.e. learns to work by performing auto-adaptation of PID settings.
Miarkownik zasilany jest ze sterownika.The meter is powered from the controller.
Wszystkie elementy systemu umieszczone są w jednej obudowie.All elements of the system are placed in one housing.
Sterownik ma co najmniej dwa tryby pracy - tryb dla pieca zasypowego oraz tryb dla podajnika, przy czym ich wybór przez użytkownika dokonywany jest poprzez menu sterownika.The controller has at least two operating modes - the mode for the charging furnace and the mode for the feeder, and their selection by the user is made through the controller's menu.
PL 226 414 B1PL 226 414 B1
Sinusoidalne napięcie zasilające pompy i dmuchawy jest kluczowane to jest modulowane sygnałem PWM lub regulacją fazową.The sinusoidal supply voltage of the pump and blower is keyed, i.e. it is modulated by PWM signal or phase regulation.
Sposób regulacji paleniska według wynalazku polega na tym, sterownik wylicza aktualnie wymaganą moc kotła kotła na podstawie algorytmu PID, gdzie sygnałem wejściowym jest sygnał z czujnika temperatury kotła oraz jego nastawiona temperatura, przy czym poniżej mocy kotła, korzystnie o wartości 80% wysterowania, regulacja paleniska w postaci podawania powietrza odbywa się poprzez płynne sterowanie stopniem otwartości przepustnicy powietrza głównego korzystnie za pomocą silniczka, przy czym równocześnie otwarty jest dopływ powietrza wtórnego poprzez klapę powietrza wtórnego, przy tym powyżej mocy kotła 80% wysterowania, dopływ powietrza wtórnego a tym samym klapę powietrza wtórnego zamyka się, i załącza się dodatkowy nadmuch, w postaci dmuchawy, umieszczonej korzystnie w przepustnicy powietrza głównego, która tłoczy zwiększoną, korzystnie o co najmniej 100%, ilość powietrza głównego w stosunku do ilości powietrza głównego bez włączonego nadmuchu.The method of controlling the furnace according to the invention consists in the fact that the controller calculates the currently required boiler power on the basis of the PID algorithm, where the input signal is a signal from the boiler temperature sensor and its set temperature, while below the boiler power, preferably with a value of 80% of the control, furnace control in the form of air supply is carried out by smooth control of the degree of openness of the main air flap, preferably by means of a motor, while the secondary air supply is simultaneously open through the secondary air flap, with the boiler output above 80% control, the secondary air supply and thus the secondary air flap closes, and activates an additional blower, in the form of a blower, preferably located in the main air throttle, which forces an increased, preferably by at least 100%, amount of main air in relation to the amount of main air without the blower turned on.
W sterowniku ustawia się parametr pracy przepływomierza powietrza, przy czym parametr pracy zdefiniowany jest jako stosunek paliwo-powietrze, a sterownik zawsze poda porcję węgla adekwatną do masy zassanego powietrza zmierzonego przez przepływomierz powietrza. Mierzy się za pomocą czujnika zawartość tlenu w spalinach wylotowych i po wykryciu przez sterownik zbyt dużej ilości tlenu w spalinach, ogranicza się korzystnie proporcjonalnie moc nadmuchu, tak aby zmniejszyć stratę opału.The controller sets the operating parameter of the air flow meter, where the operating parameter is defined as the fuel-air ratio, and the controller always gives a portion of carbon adequate to the mass of the sucked in air measured by the air flow meter. The sensor measures the oxygen content in the exhaust gas, and when the controller detects too much oxygen in the exhaust gas, the blowing power is preferably reduced proportionally so as to reduce fuel loss.
Czujnik wykonany jest metodą gaszonej fluorescencji to znaczy dioda LED czujnika oświetla fluorescencyjny materiał i mierzy się czas jego świecenia/odpowiedzi po zgaszeniu diody LED, przy czym czas świecenia jest różny w zależności od ilości tlenu.The sensor is made by the method of extinguished fluorescence, i.e. the LED diode of the sensor illuminates the fluorescent material and its lighting / response time is measured after the LED is turned off, the lighting time being different depending on the amount of oxygen.
Zaletą konstrukcji przepływomierza ultradźwiękowego jest jego prosta konstrukcja i odporność na warunki panujące w kotłowni.The advantage of the ultrasonic flow meter is its simple design and resistance to the conditions in the boiler room.
Sam miarkownik z silniczkiem (i wyjściem sterującym klapę oraz nadmuch) może być także montowany do sterowników posiadających inne odpowiadające użytkownikowi funkcjonalności dzięki możliwości nauczenia miarkownika reakcji na określone sygnały (sygnał minimalny, maksymalny, próg załączenia nadmuchu, zamknięcia klapy powietrza wtórnego KPW.The regulator itself with the motor (and the output controlling the damper and airflow) can also be mounted to controllers with other functionalities suitable for the user thanks to the possibility of teaching the regulator to react to specific signals (minimum and maximum signal, airflow activation threshold, closing the secondary air damper KPW).
Zaletą rozwiązania według wynalazku jest nowa funkcjonalność jak zasilanie ze sterownika miarkownika czy możliwość adaptacji do sterownika.The advantage of the solution according to the invention is the new functionality, such as power supply from the regulator controller or the possibility of adaptation to the controller.
Istnieją na rynku sterowniki do kominków które wykorzystują przepustnice powietrza. Nie mniej jednak rozwiązanie według wynalazku (w stosunku do znanych sterowników z przepustnicą):There are controllers for fireplaces on the market that use air dampers. Nevertheless, the solution according to the invention (in relation to known throttle controllers):
- można zasilać z 12V.- can be powered from 12V.
- można zamiennie z przepustnicą podłączyć tradycyjny układ nadmuchu- a traditional airflow system can be connected alternately with the throttle
- może sterować dodatkową klapą powietrza wtórnego- can control an additional secondary air flap
W jednym z wariantów rozwiązania napięcie zasilające pomp i dmuchawy jest modulowane sygnałem PWM. Pozwala to na większy zakres regulacji jak i stabilność pracy jest nieporównywalnie lepsze niż popularna regulacja fazowa. Zmniejszenie wydajności odbiornika w wiele większym stopniu niż regulacja fazowa zmniejsza realny pobór mocy.In one variant of the solution, the supply voltage of the pumps and blowers is modulated with the PWM signal. This allows for a greater range of regulation and the stability of operation is incomparably better than the popular phase regulation. Reducing the receiver capacity to a much greater extent than phase control reduces the real power consumption.
Wyjścia sterujące odbiornikami 230V oparte o tranzystor mosfet i mostek gretza, a nie przekaźnik lub triak. Moc dostarczana do odbiornika może być zmieniana w oparciu o różne metody w zależności od potrzeb (PWM, regulacja grupowa, fazowa). Rozwiązanie to nadaje się do zasilanie napięciem zmiennym (pompy, dmuchawy) oraz stałym (niskonapięciowe dmuchawy). Moc dostarczana do odbiorników napięcia zmiennego także może być kluczowana sygnałem PWM zwiększając kulturę pracy odbiornika, oraz powtarzalność i stabilność regulacji. Zmniejszenie wydajności odbiornika (np. pompy) niesie ze sobą o wiele większe zmniejszenie pobieranej mocy co w przypadku wyjść opartych o triaki (i regulacji fazowej) praktycznie nie występowało. Ponadto do zalet zaliczyć można: mniejsze straty na elemencie przełączającym, łatwość dobudowania ochrony przeciwzwarciowej.Outputs controlling 230V receivers based on a mosfet transistor and a gretz bridge, not a relay or a triac. The power delivered to the receiver can be changed according to different methods depending on the needs (PWM, group control, phase control). This solution is suitable for AC power (pumps, blowers) and DC power (low voltage blowers). The power delivered to the AC receivers can also be keyed with the PWM signal, increasing the receiver's work culture, as well as the repeatability and stability of regulation. Reducing the efficiency of the receiver (e.g. pump) results in a much greater reduction in power consumption, which was practically non-existent in the case of triac outputs (and phase control). In addition, the advantages include: lower losses on the switching element, easy to add short-circuit protection.
Przedmiot wynalazku objaśniono w przykładzie wykonania na rysunku na którym:The subject of the invention is explained in an exemplary embodiment in the drawing where:
Fig. 1 przedstawia budowę elektronicznego systemu w trybie pieca zasypowego,Fig. 1 shows the construction of the electronic system in the charging furnace mode,
Fig. 2 przedstawia budowę elektronicznego systemu,Fig. 2 shows the structure of the electronic system,
Fig. 3 przedstawia budowę elektronicznego system w trybie pieca podajnikowego.Fig. 3 shows the construction of the electronic system in the feed oven mode.
I. P r z y k ł a dI. P r z k ł a d
1a. Elektroniczny system1a. Electronic system
Elektroniczny system składa się z połączonych ze sobą sterownika (S) oraz miarkownika (M), połączonych poprzez złącze (Z) przeznaczone dla nadmuchu, przy czym miarkownik (M) nie wymagaThe electronic system consists of a controller (S) and a regulator (M) connected to each other, connected via the connector (Z) intended for the airflow, while the regulator (M) does not require
PL 226 414 B1 osobnego zasilania to jest zasilanie odbywa się z badanego przewodu sygnałowego, a w miejsce transformatora (T) zasilającego z sieci 230 V umieszczona jest przetwornica DC-DC (DC) zapewniająca niezbędne zasilanie w zakresie akceptowalnego sygnału sterującego (100-250 Vrms), przy czym miarkownik (M), ma zamontowany silniczek (SL), który płynnie reguluje otwarcie przepustnicy powietrza głównego (PPG) i kolejne wyjście do sterowania powietrzem wtórnym oraz na dmuchawę.There is a separate power supply, i.e. the power supply is from the tested signal cable, and in place of the transformer (T) supplied from the 230 V mains, there is a DC-DC (DC) converter providing the necessary power supply within the range of an acceptable control signal (100-250 Vrms) the regulator (M) has a motor (SL) installed, which smoothly regulates the opening of the main air damper (PPG) and another output for controlling the secondary air and the blower.
Sterownik(S) adaptuje to jest przyucza się do pracy poprzez wykonanie autoadaptacji nastaw PID.The controller (S) adapts, i.e. learns to work by making auto-adaptation of PID settings.
Miarkownik (M) zasilany jest ze sterownika (S).The measuring device (M) is supplied from the controller (S).
Wszystkie elementy systemu umieszczone są w jednej obudowie (O).All system components are placed in one housing (O).
Sterownik (S) ma dwa tryby pracy - tryb dla pieca zasypowego oraz tryb dla podajnika, przy czym ich wybór przez użytkownika dokonywany jest poprzez menu sterownika (S).The controller (S) has two operating modes - the mode for the charging furnace and the mode for the feeder, and their selection by the user is made through the controller menu (S).
Sinusoidalne napięcie zasilające pompy (P) i dmuchawy (D) jest kluczowane to jest modulowane sygnałem PWM (PWM) lub regulacją fazową.The sinusoidal supply voltage of the pump (P) and the blower (D) is keyed, i.e. it is modulated with a PWM signal (PWM) or phase regulation.
1b. Sposób regulacii paleniska1b. The method of furnace regulation
Sterownik (S) z zastrz. 1 wylicza aktualnie wymaganą moc kotła (MK) kotła na podstawie algorytmu PID, gdzie sygnałem wejściowym jest sygnał z czujnika temperatury kotła oraz jego nastawiona temperatura, przy czym poniżej mocy kotła (MK), korzystnie o wartości 80% wysterowania, regulacja paleniska w postaci podawania powietrza odbywa się poprzez płynne sterowanie stopniem otwartości przepustnicy powietrza głównego (PPG) korzystnie za pomocą silniczka (SL), przy czym równocześnie otwarty jest dopływ powietrza wtórnego poprzez klapę powietrza wtórnego (KPW), przy tym powyżej mocy kotła (MK), dopływ powietrza wtórnego a tym samym klapę powietrza wtórnego (KPW) zamyka się, i załącza się dodatkowy nadmuch (N), w postaci dmuchawy, umieszczonej korzystnie w przepustnicy powietrza głównego (PPG), która tłoczy zwiększoną, korzystnie o co najmniej 100%, ilość powietrza głównego w stosunku do ilości powietrza głównego bez włączonego nadmuchu (N). W sterowniku (S) ustawia się parametr pracy przepływomierza (PRZ) powietrza, przy czym parametr pracy zdefiniowany jest jako stosunek paliwo-powietrze, a sterownik zawsze poda porcję węgla adekwatną do masy zassanego powietrza zmierzonego przez przepływomierz powietrza.The controller (S) of claim 1 calculates the currently required boiler power (MK) of the boiler based on the PID algorithm, where the input signal is a signal from the boiler temperature sensor and its set temperature, below the boiler power (MK), preferably with a value of 80% of the control, furnace regulation in the form of feeding air is carried out by smooth control of the degree of openness of the main air damper (PPG), preferably by means of a motor (SL), while the secondary air supply is open at the same time through the secondary air damper (KPW), above the boiler power (MK), secondary air supply and thus the secondary air flap (KPW) is closed, and an additional blower (N) is activated, in the form of a blower, preferably placed in the main air throttle (PPG), which forces an increased, preferably by at least 100%, amount of main air in to the amount of main air without blowing (N). In the controller (S), the operating parameter of the air flowmeter (PRZ) is set, where the operating parameter is defined as the fuel-air ratio, and the controller will always give a portion of carbon adequate to the mass of the sucked in air measured by the air flow meter.
System opcjonalnie może działać bez przepływomierza, gdzie zamiast wartości podawanych bezpośrednio z przepływomierza pojawią się wytrenowane lub wgrane wcześniej parametry.Optionally, the system can operate without a flow meter, where trained or previously loaded parameters will appear instead of the values given directly from the flow meter.
Mierzy się za pomocą czujnika (C) zawartość tlenu w spalinach wylotowych i po wykryciu przez sterownik zbyt dużej ilości tlenu w spalinach, ogranicza się proporcjonalnie moc nadmuchu, tak aby zmniejszyć stratę opału.Using the sensor (C), the oxygen content in the exhaust gas is measured and after the controller detects too much oxygen in the exhaust gas, the airflow power is proportionally reduced in order to reduce the fuel loss.
Czujnik (C) wykonany jest metodą gaszonej fluorescencji to znaczy dioda LED czujnika oświetla fluorescencyjny materiał i mierzy się czas jego świecenia/odpowiedzi po zgaszeniu diody LED, przy czym czas świecenia jest różny w zależności od ilości tlenu.The sensor (C) is made by the method of extinguished fluorescence, i.e. the LED diode of the sensor illuminates the fluorescent material and the time of its lighting / response after the LED is turned off is measured, the lighting time being different depending on the amount of oxygen.
II. DZIAŁANIEII. ACTION
Użytkownik wybiera tryb pracy (piec zasypowy lub podajnik) w menu sterownika (S).The user selects the operating mode (charging furnace or feeder) in the controller menu (S).
2a. System w trybie pieca zasypowego2a. System in charging furnace mode
System w trybie pieca zasypowego może być zasilane niskim napięciem (z wbudowanego akumulatora 12V), co w przypadku braku zasilania sieciowego i odpowiednio wykonanej instalacji C.O. (układ grawitacyjny) pozwoli na dalszą pracę układu. Zadaniem systemu jest zapewnienie poprawnych warunków niezbędnych do spalania paliw stałych w kotłach C.O.The system in the charging furnace mode can be powered by low voltage (from the built-in 12V battery), which in the event of a power failure and a properly made central heating installation. (gravity system) will allow the further operation of the system. The task of the system is to ensure the correct conditions necessary for burning solid fuels in central heating boilers.
W wielu typach kotłów górne spalanie np. koksu jest nie możliwe ze względu na jego wygaśniecie po zakończeniu cyklu zgazowywania, aby wyeliminować ten efekt została zastosowana dmuchawa która załączana jest tylko w specyficznych warunkach.In many types of boilers, upper combustion of, e.g. coke, is not possible due to its extinction after the end of the gasification cycle, in order to eliminate this effect, a blower is used which is turned on only under specific conditions.
Do sterowania paleniskiem wykorzystane są trzy elementy:Three elements are used to control the furnace:
- I przepustnica powietrza głównego (PPG) płynnie zmieniająca dostawę powietrza, sterowana poprzez linkę silnikiem krokowym (SL) zabudowanym wewnątrz systemu.- 1st main air throttle (PPG) that smoothly changes the air supply, controlled by a cable with a stepper motor (SL) built inside the system.
- II klapa powietrza wtórnego (KPW) działająca dwustanowo (otwarte/zamknięte).- 2nd secondary air damper (KPW) with two-state action (open / closed).
- III nadmuch (N) wspomagający dostawę powietrza głównego.- III blow (N) supporting the supply of main air.
Zasada pracy polega na wyznaczeniu aktualnie wymaganej mocy kotła na podstawie algorytmu PID, gdzie sygnałem wejściowym jest sygnał z czujnika temperatury wody wyjściowej kotła oraz jego nastawiona temperatura.The principle of operation is to determine the currently required boiler power on the basis of the PID algorithm, where the input signal is the signal from the boiler output water temperature sensor and its set temperature.
Poniżej mocy optymalnej (MO) poniżej wartości 80% wysterowania palenisko regulowane jest tylko poprzez płynne zmiany otwarcia przepustnicy powietrza głównego (PPG), klapa powietrza wtórnego (KPW) jest otwarta. Po przekroczeniu mocy optymalnej (MO) klapa powietrza wtórnego (KPW) zostaje zamknięta (pojawia się ryzyko wydostania się spalin na pomieszczenie kotłowni) i następujeBelow the optimum power (MO) below the value of 80% of the control value, the furnace is regulated only by smooth changes in the opening of the main air throttle (PPG), the secondary air damper (KPW) is open. After exceeding the optimum power (MO), the secondary air flap (KPW) is closed (there is a risk of flue gas escaping into the boiler room) and
PL 226 414 B1 załączenie nadmuchu (N) wspomagającego proces spalania który ma za zadanie. Tym sposobem uda się dopalić resztki lub też podsycić palenisko które przeszło etap zgazowywania i dla którego pełne otwarcie przepustnicy powietrza głównego (PPG) jest nie wystarczające do prawidłowej pracy. Po jego rozpaleniu kontrole nad procesem znów przejmie przepustnica powietrza głównego(PPG).Switching on the airflow (N) supporting the combustion process which it is supposed to. In this way, it will be possible to burn off the remains or to fuel the furnace which has passed the gasification stage and for which full opening of the main air throttle (PPG) is not sufficient for proper operation. After it is fired, control over the process will be taken over by the main air throttle (PPG) again.
2b. System w trybie pieca podajnikowego2b. The system is in the feed oven mode
System w trybie pieca podajnikowego - moc na jaką zostaje wysterowany kocioł dobierana jest do aktualnego zapotrzebowana na podstawie algorytmu PID, gdzie sygnałem wejściowym jest temperatura wody wychodzącej z kotła, nastawa temperatury kotła oraz dodatkowo użyty może zostać czujnik (C) zawartości tlenu w spalinach. Poziom tlenu badany jest metodą gaszonej fluorescencji polegającej na cyklicznym oświetlaniu diodą LED komory pomiarowej w której został umieszczony element fluorescencyjny. Czas świecenia elementu fluorescencyjnego jest zależy od poziomu tlenu który otacza element fluorescencyjny. Spaliny zasysane do komory najpierw przechodzą przez filtr oraz chłodnice. Zmiany związane ze starzeniem się elementów mających wpływ na pomiar mogą być w łatwy sposób zniwelowane poprzez regularną autokalibrację (np. raz na godzinę) wykonaną po zassaniu czystego powietrza w którym zawartość tlenu jest wystarczająco stała i powszechnie znana. Stała proporcja paliwo-powietrze utrzymywana jest za pomocą czujnika masy zassanego przez dmuchawę powietrza. Do pomiaru tego parametru zastosowany jest czujnik składający się z nadajnika i odbiornika ultradźwięków, czujnik wykorzystuje efekt Dopplera polegające na zmianie częstotliwości oraz przesunięcia fazowego sygnału docierającego do odbiornika wraz ze zmianą przepływu powietrza w badanym kanale. Zasada modulacji palnika polega na jego cyklicznym przełączaniu pomiędzy mocą minimalną oraz maksymalną, gdzie stosunek tych czasów został określony na podstawie wyliczonego parametru aktualnej mocy kotła. Okres przełączenia pomiędzy mocą minimalną i maksymalną wynosi kilkadziesiąt sekund. W przypadku braku lub uszkodzenia czujnika masy powietrza parametry mogą zostać wyznaczone na podstawie wprowadzonej do programu mapy danych.System in the feeder furnace mode - the power for which the boiler is controlled is matched to the current demand based on the PID algorithm, where the input signal is the temperature of the water leaving the boiler, the boiler temperature setting and, additionally, the sensor (C) for the oxygen content in the flue gas can be used. The oxygen level is tested by the extinguished fluorescence method, which consists in cyclic LED illumination of the measuring chamber in which the fluorescent element has been placed. The lighting time of the fluorescent element depends on the oxygen level surrounding the fluorescent element. The exhaust gases sucked into the chamber first pass through the filter and coolers. Changes related to the aging of the elements influencing the measurement can be easily compensated by regular auto-calibration (e.g. once an hour) after sucking in clean air in which the oxygen content is sufficiently constant and commonly known. The fuel-air ratio is kept constant by the mass sensor sucked in by the air blower. To measure this parameter, a sensor consisting of an ultrasound transmitter and receiver is used, the sensor uses the Doppler effect, which consists in changing the frequency and phase shift of the signal reaching the receiver with the change of air flow in the tested channel. The principle of burner modulation consists in its cyclic switching between the minimum and maximum power, where the ratio of these times was determined on the basis of the calculated parameter of the current boiler output. The period of switching between the minimum and maximum power is several dozen seconds. If the air mass sensor is missing or damaged, the parameters can be determined on the basis of the data map entered into the program.
Dzięki przedstawionemu rozwiązaniu udało się uzyskać bardzo dobrą stabilność pracy palnika w niewielkim stopniu oscylującą okolicach wymaganej mocy, bez jej zbędnych skoków, o wiele mniejsze dymienie oraz prawdopodobieństwo spiekania się opału oraz zmniejszenie zużycia opału. Charakterystyczną cechą pracy takiego sposobu jest także większa stabilność proporcji paliwo-powietrze, gdzie zadowalające warunki pracy uzyskuje się już przy dwupunktowej nastawie (dla mocy minimalnej i maksymalnej), a jeszcze lepsze efekty z wykorzystaniem czujnika masy dostarczonego do palnika powietrza. Dwupunktowa nastawa może by być przeprowadzona przez użytkownika więc wyeliminowany został problem zmian warunków pracy i stosowania ściśle określonych elementów układu palnika.Thanks to the presented solution, it was possible to obtain very good stability of the burner operation, to a small extent oscillating around the required power, without unnecessary jumps, much lower smoking and the likelihood of fuel sintering and reducing fuel consumption. A characteristic feature of the operation of this method is also greater stability of the fuel-air ratio, where satisfactory operating conditions are obtained already at a two-point setting (for minimum and maximum power), and even better results with the use of a mass sensor supplied to the air burner. The two-point setting can be performed by the user, so the problem of changing working conditions and the use of strictly defined elements of the burner system is eliminated.
III. Sposób pracy palnika na sterownikuIII. Burner operation method on the controller
3a.Wariant podstawowy3a. Basic variant
Palnik załącza się w powtarzalnych cyklach - to znaczy cykl stanowi załączenie palnika na określoną moc i/lub wyłączenie palnika. Taki cykl trwa optymalnie 100 sekund i jak PID wyliczy np. 50% mocy kotła to 50s palnik pracuje na tej mocy, a pozostałe 50s palnik się wyłącza. Jest to stosunkowo długi czas, ale bezwładności palnika bardzo dobrze uśrednia takie sterowanie. Ustala się dawkę paliwa dla tej maksymalnej mocy którą przy takim sposobie pracy wystarczy pomnożyć przez moc. (dla 100% będzie nominał, dla 10% będzie 1/10 nominalnej dawki). Aby wyeliminować samoczynne wypalanie opału na palniku podczas jego wyłączenia sterownik poda porcję opału jeśli sumaryczny czas postoju osiągnie graniczną wartość.The burner is switched on in repetitive cycles - that is, the cycle is the switching on of the burner for a given power and / or switching off the burner. Such a cycle lasts optimally 100 seconds and when the PID calculates, for example, 50% of the boiler power, then 50s the burner works at this power, and the remaining 50s the burner turns off. It is a relatively long time, but the burner inertia is averaged very well by such control. The fuel dose is determined for this maximum power, which in this mode of operation is enough to be multiplied by the power. (for 100% it will be the nominal, for 10% it will be 1/10 of the nominal dose). In order to eliminate automatic burning of the fuel on the burner during its shutdown, the controller will provide a portion of fuel if the total time of stoppage reaches a limit value.
3b. Wariant rozszerzony3b. Extended variant
W cyklu słowo wyłączenie zostało zastąpione mocą minimalną, co bardzo zredukowało ilość sadzy. Problemem pozostaje to że poziom opału na palniku mocno się zmienia w zależności od mocy (albo się palenisko zapada, albo rośnie). Rozwiązaniem problemu jest przydzielenie mocy minimalnej nie zerowej porcji czy 1/100, ale sporo wyższej, na poziomie 1/20.In the cycle, the word off was replaced with minimum power, which greatly reduced the amount of soot. The problem is that the fuel level on the burner varies significantly depending on the power (either the furnace collapses or rises). The solution to the problem is to assign the minimum power, not zero batch or 1/100, but much higher, at the level of 1/20.
Wykaz oznaczeń (S) sterownik (M) miarkownik (Z) złącze (T) transformator (DC) przetwornica DC-DC (SL) silniczek (PPG) przepustnica powietrza głównego (KPW) klapa powietrza wtórnegoList of symbols (S) controller (M) regulator (Z) connector (T) transformer (DC) DC-DC converter (SL) motor (PPG) main air damper (KPW) secondary air damper
PL 226 414 B1 (P) napięcie zasilające pompy (D) napięcie zasilające dmuchawy (PWM) sygnał PWM (MK) moc kotła (C) czujnik (N) nadmuch (O) obudowaPL 226 414 B1 (P) pump supply voltage (D) blower supply voltage (PWM) PWM signal (MK) boiler power (C) sensor (N) airflow (O) housing
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL406118A PL226414B1 (en) | 2013-11-18 | 2013-11-18 | Electronic system and method for controlling the furnace, preferably for boilers and furnaces with feeders |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL406118A PL226414B1 (en) | 2013-11-18 | 2013-11-18 | Electronic system and method for controlling the furnace, preferably for boilers and furnaces with feeders |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL406118A1 PL406118A1 (en) | 2015-05-25 |
| PL226414B1 true PL226414B1 (en) | 2017-07-31 |
Family
ID=53176037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL406118A PL226414B1 (en) | 2013-11-18 | 2013-11-18 | Electronic system and method for controlling the furnace, preferably for boilers and furnaces with feeders |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL226414B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021148084A1 (en) * | 2020-01-20 | 2021-07-29 | Ums Gmbh & Co. Kg | Improved luminescence-based oxygen sensor |
-
2013
- 2013-11-18 PL PL406118A patent/PL226414B1/en unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021148084A1 (en) * | 2020-01-20 | 2021-07-29 | Ums Gmbh & Co. Kg | Improved luminescence-based oxygen sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL406118A1 (en) | 2015-05-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10648739B2 (en) | Controller with clinker agitator control for biofuel-fired furnace | |
| US9803870B2 (en) | Method for burning a fuel in a wood stove, a wood stove with a controller; and an air regulator for a wood stove | |
| CN104296392A (en) | Gas water heating device capable of realizing self-adaptive fully-premixed combustion | |
| CN106418639B (en) | A kind of alcohol radical and diesel fuel dual-purpose baking apparatus for tobacco leaf and tobacco flue-curing method | |
| CN205535935U (en) | Air distribution controlling means and traveling grate boiler for traveling grate boiler | |
| CN111174412A (en) | Gas water heating equipment | |
| CN112146263A (en) | Water heating equipment, control method thereof and electronic equipment | |
| PL226414B1 (en) | Electronic system and method for controlling the furnace, preferably for boilers and furnaces with feeders | |
| CN207334775U (en) | Biological mass gas burnnig boiler flue gas emission oxygen content monitors Analysis Control Unit | |
| CN204176926U (en) | The gas-fired water heater of self adaptation full premix combustion | |
| CN109812982A (en) | A kind of method that flue gas analyzer calibrates burner and self adaptive control parameter | |
| EP3236154A1 (en) | Mechanical one-way valve | |
| ES2550519T3 (en) | Control method of a pellet and / or biomass combustion apparatus and combustion apparatus operating in accordance with said method | |
| CN204678413U (en) | A kind of alcohol radical liquid fuel gasification oven and wind formula oxygen-enriched combustion-supporting thermostat thereof | |
| JP6085965B2 (en) | Water heater | |
| CN114754497A (en) | Control method of gas water heater, gas water heater and readable storage medium | |
| CN105115163A (en) | Combustion heating control system of energy-saving and environment-friendly heating hot water heater | |
| CN205448271U (en) | Negative pressure is counter burns energy -conserving stove | |
| CN109612073A (en) | The ignition control method of gas heater and the adaptive flue pressure change of wall-hung boiler | |
| CN103968414B (en) | Basement boiler room intake automatic control device | |
| WO2023121479A1 (en) | A chimney control assembly for minimizing particle emission in a fuel burning heating device and a method for minimizing particle emission in a fuel burning heating device | |
| CN210425099U (en) | Automatic combustion optimization control device for coal-fired boiler | |
| KR100603233B1 (en) | Ignition safety structure of gas boiler | |
| KR20210054823A (en) | Gas furnace and control method thereof | |
| EP2902709A1 (en) | Multiphase method for controlling an air flow into the hearth of a fireplace for solid fuels, especially wood |