DE2725774A1

DE2725774A1 - Flammenueberwachungseinrichtung

Info

Publication number: DE2725774A1
Application number: DE19772725774
Authority: DE
Inventors: Walter Berner
Original assignee: Landis and Gyr AG
Current assignee: Landis and Gyr AG
Priority date: 1976-06-11
Filing date: 1977-06-07
Publication date: 1977-12-15
Also published as: CH604084A5; FR2354515B1; FR2354515A1; GB1573659A

Description

Patentanwälte 27 25 7 7

Dipl. Ing. Hans-Jürgen Müller

Dr. rer. nat. Thomas Berondt

Dr.-Ing. Hans Leyh

lucile-Giahn-Stroß· 38 D 8 München 80

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^LGZ LANDIS & GYR ZUG AG CH-6301 ZUG. Schweiz

Flammenüberwachungseinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flammenüberwachungseinrichtung mit einem Flammenfühler sowie mit einer Vorrichtung zur Funktionsprüfung des Flammenfühlers durch Veränderung des ihn beeinflussenden Signals.

Flammenfühler in Feuerungsanlagen müssen das Entstehen und Vorhandensein einer Flamme sowie deren ungewolltes Erlöschen im Betrieb mit der durch Sicherheitsvorschriften geforderten Zuverlässigkeit erkennen. Flammenfühler neigen bekanntlich zu Arbeitspunktverschiebungen und anderen Fehlern, die ihre Zuverlässigkeit beeinträchtigen; sie werden daher im Betrieb von Zeit zu Zeit einer meist automatisch eingeleiteten Funktionsprüfung unterworfen. Bei bekannten Einrichtungen geschieht dies beispielsweise durch kurzzeitiges Abschirmen des FlammenfUhlers von allen auf ihn im Betrieb einwirkenden physikalischen Grossen, die ein Ansprechen des Flammenfühlers bewirken können. Bei Flammenfühlern, die auf Strahlung (z.B. sichtbares Licht, Ultraviolett) empfindlich sind, erfolgt das Abschirmen durch Veränderung des Strahlengangs zwischen Strahlungsquelle und Strahlungsempfänger z.B. mittels einer Blende oder einer Ab-

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lenkvorrichtung. Dabei gelangen auch Störgrössen, z.B. die in Feuerungsanlagen vorhandene Hintergrundstrahlung der glühenden Ofenauskleidung oder Tageslicht, nicht mehr zum FlammenfUhler; der Flammenfühler empfängt also bei der Funktionsprüfung ein nicht wesentlich von Null verschiedenes Signal.

Ein Flammenfühler muss zwischen dem von der zu überwachenden Flamme ausgehenden Signal und Störgrössen unterscheiden können. Einige mögliche Fehler von Flammenfühlern haben jedoch einen Verlust dieses Unterscheidungsvermögens zu Folge, so dass eine Störgrösse das gleiche Ausgangssignal des Flammenfühlers bewirken kann wie das Nutzsignal. Solche Fehler bei der Funktionsprüfung erkennbar zu machen, ist die Aufgabe, deren Lösung erfindungsgemäss dadurch gelingt, dass der Flammenfühler mittels einer Umschaltvorrichtung abwechselnd wenigstens zwei unterschiedlichen, wesentlich von Null verschiedenen Signalen ausgesetzt ist.

Eine bevorzugte Lösungsvariante ist dadurch gekennzeichnet, dass der Flammenfühler mittels einer Umschaltvorrichtung abwechselnd einerseits einem unmittelbar von der zu überwachenden Flamme ausgehenden Signal, das mit nicht von der Flamme ausgehenden Störgrössen vermischt ist, und andererseits einer Einflussgrösse ausgesetzt ist, die das gleiche Ausgangssignal des Flammenfühlers hervorruft wie die Störgrössen allein.

Eine weitere Lösungsvariante ist dadurch gekennzeichnet, dass der Flammenfühler mittels einer Umschaltvorrichtung abwechselnd einerseits der Summe aus einem unmittelbar von der zu überwachenden Flamme ausgehenden Signal, das mit nicht von der Flamme ausgehenden Störgrössen vermischt ist, und einer Einflussgrösse, die das gleiche Ausgangssignal des Flammenfühlers hervorrufen kann wie die Störgrössen allein, und andererseits der Einflussgrösse allein ausgesetzt ist.

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Weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in den Unteransprüchen definiert. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine Einrichtung mit Wechselblende Fig. 2 eine Einrichtung mit Schiebeblende Fig. 3 eine Einrichtung mit Flüssigkristallblenden.

In der Figur 1 ragt in einen Ofenraum 1 einer Feuerungsanlage eine Brennermündung 2, an der sich eine Flamme 3 gebildet hat. Der Ofenraum 1 besitzt eine feuerfeste Auskleidung 4 aus Chamotte, die einen Rauchgasabzug 5 frei lässt. Eine Flammenüberwachungseinrichtung 6 ist am Ofenraum 1 so angeordnet, dass das Signal der Flamme, hier als Strahlung S, zu einem Flammenfühler 7 gelangt. Der Flammenfühler 7 wird auch von einer Hintergrundstrahlung H erreicht, die von der glühenden Auskleidung 4 ausgeht und sich zur Strahlung S addiert; sie kann auch einen Anteil von eindringendem Tageslicht enthalten.

Im Beispiel der Figur 1 ist der Flammenfühler 7 eine auf ultraviolette Strahlung empfindliche Diode, die in fehlerfreiem Zustand weder von der Hintergrundstrahlung H noch vom Tageslicht ausgesteuert werden kann. Von diesen Dioden ist bekannt, dass sie mitunter fehlerhaft werden und dann auf Tageslicht oder Chamotteglühen ansprechen, dennoch aber in völlig abgedunkeltem Zustand eine Dunkelmeldung abgeben.

Zur Funktionsprüfung des Flammenfühlers 7 ist in der Flammenüberwachungseinrichtung 6 eine Umschaltvorrichtung angeordnet, die ein Blendensystem aufweist. Es besteht aus einer ersten Abschirmscheibe 8 und aus einer gegenläufig zu dieser auf einer Welle 9 angeordneten zweiten Abschirmscheibe 1O. Die Welle 9 kann von einem Antriebsorgan 11, z.B. von einem Drehmagneten, um 18O° gedreht werden, so dass, wie in der Figur 1 dargestellt, die erste Abschirmscheibe 8 den Flammenfühler 7 vor der Strah-

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lung S+H abschirmt und dafür die Strahlung einer Quelle 12, die z.B. eine Glühlampe sein kann, zum Flammenfühler 7 gelangen lässt. Die Strahlung der Quelle 12 ist solcher Art, dass sie den gleichen Einfluss auf den Flammenfühler 7 ausübt, wie die Hintergrundstrahlung H allein. Die Quelle 12 dient demnach als Simulator für jene Einflussgrössen, welche bei fehlerhaftem Flammenfühler 7 und bei Abwesenheit der Strahlung S der Flamme das gleiche Ausgangssignal des Flammenfühlers 7 hervorrufen können wie die Strahlung S allein. Soll die Funktionsprüfung laufend periodisch mit einer Frequenz von mehreren Prüfungen pro Sekunde durchgeführt werden, so dient als Antriebsorgan 11 ein Schritt- oder ein Getriebemotor.

In der Figur 2 ist auf vergleichbare Teile mit gleichen Bezugszahlen hingewiesen, wie sie in der Figur 1 bereits genannt sind. Das Blendensystem weist hier eine feste, die Quelle 12 bis auf eine durch eine Schiebeblende 13 verschliessbare Oeffnung umschliessende Abschirmung 14 auf, welche, bewegt von dem hier als Hubmagnet ausgebildeten Antriebsorgan 11, abwechselnd einerseits die Strahlung S+H und andererseits die Strahlung der Quelle 12 zum FlammenfUhler gelangen lässt.

Bei den Beispielen der Figuren 1 und 2 ist es wichtig, dass der Simulator sicher ordnungsgemäss funktioniert und kontrolliert ist. Dies wird - wie dargestellt - durch einfache Reihenschaltung der Quelle 12 mit dem Antriebsorgan 11 erreicht, so dass das Antriebsorgan 11 bei schadhaftem Simulator gesperrt bleibt.

Bei den Beispielen gemäss den Figuren 1 und 2 ist die Strahlung der Quelle 12 während des Normalbetriebs, also ausserhalb der Funktionsprüfung, abzuschirmen oder auszuschalten, damit nicht die Summe der simulierten und der echten Hintergrundstrahlung eine Flamme vortäuschen kann. Dies wird sehr einfach mit der erwähnten Reihenschaltung erreicht. Bei der Funktionsprüfung sind also das Antriebsorgan 11 und die Quelle 12 stets gemeinsam eingeschaltet, ausserhalb der Funktionsprüfung dagegen gemeinsam ausgeschaltet. Verschwindet die von der Quelle 12 simu-

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lierte Einflussgrösse sofort mit dem Abschalten der Quelle 12, so ist die in der Figur 1 eingezeichnete zweite Abschirmscheibe 1O, die im Normalbetrieb in den Strahlengang von der Quelle 12 zum Flammenfühler 7 geschwenkt würde, entbehrlich.

Die zweite Abschirmscheibe 10 ist auch dann entbehrlich, wenn die Quelle 12 bei einer anderen Betriebsart der Einrichtung dauernd eingeschaltet bleiben soll. In diesem Fall wirkt einerseits die Strahlung S+H zusammen mit der vom Simulator erzeugten Einflussgrösse und andererseits nur die Einflussgrösse allein auf den Flammenfühler 7. Der Flammenfühler 7 muss dann bei der Funktionsprüfung, wenn also die Strahlung S+H von der ersten Abschirmscheibe 8 zurückgehalten wird, ein Dunkelsignal abgeben. Um zu vermeiden,dass bei einem Ausfall der Flamme die Hintergrundstrahlung H mit der Einflussgrösse zusammen eine Flamme vortäuschen kann, ist bei dieser Betriebsart vorteilhaft der auf den Flammenfühler 7 treffende Teil der Einflussgrösse der Intensität nach wesentlich grosser zu bemessen, als der den Flammenfühler 7 erreichende Teil der Hintergrundstrahlung H.

Die Figur 3 erläutert die Anwendung der beschriebenen Lösung beim Abfackeln von Gichtgas an einem Hochofen 15. Eine Gichtgasfackel 16 wird von einer Flammenüberwachungseinrichtung 6 mit einem Flammenfühler 7 kontrolliert. Als schädliche Einflussgrösse wirkt die Hintergrundstrahlung H des Tageslichts. Zwei abwechselnd aussteuerbare Flüssigkristallblenden 17 und 18 gestatten die Durchführung der Funktionsprüfung analog zu den schon beschriebenen Beispielen, wobei als "Simulator" hier neutrale Himmelsstrahluhg dient und das "Antriebsorgan" in den Blenden integriert ist.

Der Gedanke, bei der Funktionsprüfung eines FlammenfUhlers einen vom Nutzsignal nicht trennbaren Anteil von Störgrössen durch einen Simulator nachzubilden, ist auf jede Art von Flammenfühlern anwendbar, also nicht nur auf Strahlungsfühler, sondern beispielsweise auch auf Fühler für akustisches und Strah-

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lungs-Flammenrauschen, auf Ionisationsfühler u.s.w. Die simulierte Einflussgrösse kann aus mehreren Komponenten zusammengesetzt sein und jedweden für den Flammönfühler schädlichen Einfluss verkörpern, also z.B. auch den Einfluss von Feuchtigkeit, chemischen Einwirkungen und dergleichen. Anwendungen des beschriebenen Lösungsprinzips ergeben sich auch ausserhalb des Fachgebietes der Flammenüberwachung bei Fühlern von Ueberwachungsgeräten aller Art, bei denen eine vergleichbare Ueberwachungsproblematik vorliegt und hohe Sicherheitsstandards einzuhalten sind.

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Claims

PATENTANSPRUECHE

^v1.' Flammenüberwachungseinrichtung mit einem Flammenfühler sowie mit einer Vorrichtung zur Funktionsprüfung des Flammenfühlers durch Veränderung des ihn beeinflussenden Signals, dadurch gekennzeichnet, dass der Flammenfühler mittels einer Umschaltvorrichtung (8, 9, 1O₁ 11; 11, 13; 17, 18) abwechselnd wenigstens zwei unterschiedlichen, wesentlich von Null verschiedenen Signalen ausgesetzt ist.
2. Flammenüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flammenfühler mittels der Umschaltvorrichtung (8, 9, 10, 11; 11, 13; 17, 18) abwechselnd einerseits einem unmittelbar von der zu überwachenden Flamme ausgehenden Signal, das mit nicht von der Flamme ausgehenden Störgrössen vermischt ist, und andererseits einer Einflussgrb'sse ausgesetzt ist, die das gleiche Ausgangssignal des Flammenfühlers hervorruft wie die Störgrössen allein.
3. Flammenüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flammenfühler mittels der Umschaltvorrichtung (8, 9, 1O, 11; 11, 13; 17, 18) abwechselnd einerseits der Summe aus einem unmittelbar von der zu überwachenden Flamme ausgehenden Signal, das mit nicht von der Flamme ausgehenden Störgrössen vermischt ist, und einer Einflussgrösse, die das gleiche Ausgangssignal des Flammenfühlers hervorrufen kann wie die Störgrössen allein, und andererseits der Einflussgrösse allein ausgesetzt ist.

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ORIGINAL INSPECTED
4. Flammenüberwachungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einflussgrösse durch eine als Simulator dienende Quelle (12) den Störgrössen nachgebildet ist.
5. Flammenüberwachungseinrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltvorrichtung ein von einem Antriebsorgan (11) betätigtes Blendensystem (8, 1O; 13, 14; 17, 18) in solcher Anordnung aufweist, dass der Flammenfühler in Betriebsstellung wenigstens dem Signal (s) der Flamme, bei der Funktionsprüfung dagegen allein der Einflussgrösse ausgesetzt ist.
6. Flammenüberwachungseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiezufuhr zum Antriebsorgan (11) bei schadhaftem Simulator gesperrt ist.
7. Flammenüberwachungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle (12) eine Glühlampe ist.
8. Flammenüberwachungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsorgan (11 ) und die Quelle (12) elektrisch in Reihe geschaltet sind.
9. Flammenüberwachungseinrichtung nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Blendensystem aus einer vom Antriebsorgan (11) bewegten Schiebeblende (13) und aus einer festen Abschirmung (14) besteht.
10. Flammenüberwachungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Blendensystem wenigstens eine erste Abschirmscheibe (8) aufweist, die auf einer vom Antriebsorgan (11) betätigten Welle (9) angeordnet ist.
11. Flammenüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2, 3, 5, 6, 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltvorrichtung Flüssigkristallblenden aufweist.

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