DE3344358A1 - Verfahren zum unterscheiden der flammen unterschiedlicher brennstoffe voneinander - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterscheiden der
• beim Verbrennen unterschiedlicher Brennstoffe entstehenden Flammen voneinander.
• Bei Heizkesseln mit einem oder mehreren Brennern und insbesondere bei Hochleistungskesseln wird oftmals als Brennstoff für den bezw. die Brenner Kohlenstaub verwendet. Kohlenstaub ist jedoch nicht besonders leicht entzündbar, sodaß oftmals zusätzlich zu einem Kohlenstoffbrenner ein ölbrenner vorgesehen wird, um, den Kohlenstaub zu entzünden und gelegentlich auch eine zusätzliche Energiequelle zur VerfUgung zu haben.
• Man kennt auch bereits Anlagen mit einem Gasbrenner, der einzig und allein dazu dient, den blbrenner zu entzünden, welcher seinerseits den Kohlenstaub zu entzünden hat. Sobald der Kohlenstaub entzündet ist, kann, der ölbrenner abgeschaltet werden und wird lediglich dann erneut gezündet, wenn der Heizkessel erneut gezündet werden soll oder falls der Kohlenstoffbrenner erloschen ist oder auch, wenn für den Brenner eine weitere Leistung erforderlich erscheint. In gleicher Weise ist es üblich, den Gasbrenner abzuschalten und ihn erst dann wieder zu zünden, wenn der ölbrenner gezündet werden soll.
• Normalerweise ist es üblich, nach Zündung des ölbrenners Steuerorgane vorzusehen, um den ölbrenner für eine vorgegebene, Zeitspanne nach dem Anlaufen eines Heizkessels weiterbrennen zu lassen, damit beispielsweise eine Speiseschnecke oder dgl.
• Kohlenstaub durch die erforderlichen Speiseleitungen dem Heizkessel zuführen kann. Falls aus irgendeinem Grunde eine längere Zeit verstreicht, als bis zum Eintreffen von Kohlenstaub am Brenner anzunehmen ist, wäre irgendein nicht selektives Zweipunkt-Uberwachungssystem unfähig, zwischen der erwarteten stetigen Kohlenstaubflamme und der tatsächlichen ölflamme zu unterscheiden, sodaß man vor dem Abschalten der ölbrennerflamme keinen Fehler feststellen würde. Dies wäre bei einem Heizkessel mit mehreren Brennern besonders nachteilig, da es dazu führen könnte, daß nicht entzündeter Kohlenstaub in die Kesselatmosphäre gelangt und eine Explosionsgefahr entsteht.
• Um diese Schwierigkeit zu lindern, wurden bereits Versuche unternommen, eine Einrichtung vorzusehen, um insbesondere zwischen einer ölbrennerflamme und einer Kohlenstoff-Brennerflamme zu unterscheiden. So ist es beispielsweise bekannt, ein Verfahren anzuwenden, welches auf dem Unterschied zwischen den optischen Spektren einer Kohlenstoff-Flamme- und einer blflamme beruht, wobei ein utraviolett-empfindlicher Detektor verwendet wird, um den wahrnehmbaren Ultraviolett-Gehalt eines ölflammenspektrums festzustellen. Eine von einem zweiten Sensor festgestellte Flamme, welche nur geringe oder keine ultraviolette Strahlungzett, wird als Kohlenstoff-Flamme angenommen. Ein derartiges System hat zwei bedeutende Nachteile. In erster Linie sind zwei Sensoren erforderlich, welche zwangsweise getrennte Signalverarbeitungs-Anordnungen benötigen, und, da die beiden Sensoren physikalisch nicht in der gleichen Position angesetzt werden können, muß sehr sorgfältig darauf geachtet.werden, daß sichergestellt ist, daß beide Detektoren genau auf den gleichen Punkt in der Flamme ausgerichtet und fokussiert sind. Zweitens wird ein sehr zuverlässiger Flammenmonitor benötigt, um mit unbedingter Gewißheit das Vorhandensein einer Kohlenstoff-Flamme anzuzeigen.
• Bekannt ist auch ein Versuch, den Unterschied in der Lage der Flammenfront eines Kohlenstoffbrenners und eines ölbrenners auszunutzen, um festzustellen, welche Flamme tatsächlich brennt. Oftmals ist jedoch, beispielsweise wenn konzentrische Brenner verwendet werden, kein wahrnehmbarer Unterschied zwischen derartigen Flammenfronten vorhanden, sodaß diese Technik nicht zuverlässig ist.
• Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, die Möglichkeit zu schaffen, zwischen den Flammen unterschiedlicher Brennstoffe unterscheiden zu können, ohne daß dabei die vorgenannten Nachteile auftreten.
• Die Erfindung schlägt daher ein Verfahren zum Unterscheiden der beim Verbrennen unterschiedlicher Brennstoffe entstehenden Flammen voneinander vor, welches im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß die von einer Flamme ausgestrahlte Lichtstärke mittels eines Sensors abgetastet wird, welcher ein durch die Lichtstärke bestimmtes Ausgangssignal liefert, daß die Schwankung in der Lichtstärke überprüft wird, die Amplituden dieser Schwankung bei einer höheren und einer niedrigeren Frequenz bestimmt werden und das Verhältnis beider Amplituden gewonnen wird, wodurch eine Signalausgabe erzielbar ist, welche aufgrund des numerischen Wertes dieses Verhältnisses anzeigt, daß die überprüft Flamme zu einem speziellen Brennstoff gehört.
• Als nach dem gleichen Prinzip arbeitende Alternative kann das vom Sensor der Lichtstärke gelieferte Signal direkt in eine diskrete Fourier-Transformations-Einrichtung eingespeist werden, um direkt das Spektrum der Amplitudenschwankung der Lichtstärke der Flamme abzuleiten, wobei wiederum das Verhältnis aus der Amplitude einer höheren und einer niedrigeren Frequenz dieses Spektrums gewonnen wird und wiederum-der numerische Wert des Verhältnisses die überwachte.oder überprüfte Flamme als die Flamme eines speziellen Brennstoffes identifiziert.
• Das erfindungsgemäße Verfahren liefert daher, insbesondere wenn es bei einem Heizkessel mit einem ölbrenner zur Entzündung eines Kohlenstaubbrenners angewendet wird, beim Entzünden des ölbrenners eine Ausgabe oder Anzeige seitens beispielsweise eines mit dem Sensor verbundenen Mikroprozessors, welche durch den numerischen Wert des abgeleiteten Verhältnisses diktiert wird. Das Signal kann dann irgendeiner geeigneten Anordnung wie beispielsweise einer Sichtanzeige oder einer akustischen Signaleinrichtung eingespeist werden. Beim Auftreten der Kohlenstaub-Flamme wird dann ein anderer numerischer Wert des Verhältnisses geliefert, welcher, wenn er in eine sichtbare oder akustische Anzeigeeinrichtung eingespeist wird, das Bedienungspersonal sehr genau davon unterrichtet, daß der-Brenner korrekt arbeitet. Wenn andererseits nach Entzünden der ölflamme die bekannte vorher bestimmbare Zeitspanne abläuft, ohne daß die Kohlenstaubflamme entzündet wurde, kann das Fortbestehen eines vom numerischen Wert des durch Uberprüfung der ölflamme erzeugten Verhältnisses selbst ausgenutzt werden, um ein Sicht- oder Hörsignal zu liefern, sodaß das Bedienungspersonal weiß, daß die Kohlenstaubflamme nicht entzündet wurde.
• Sollte während des Betriebes eines Heizkessels eine Kohlenstaubflamme unbeabsichtigt erlöschen, 50 ergäbe sich naturgemäß keine Anzeige. Dies kann ausgenutzt werden, um sofort ein Sicht- oder Hörsignal abzugeben, daß keine Flamme mehr brennt.
• In der Praxis wird vorzugsweise innerhalb zweier festliegender Frequenzbereiche durch geeignetes Filtern, beispielsweise elektronisches Filtern, überwacht oder überprüft. Diese beiden festliegenden Filterbereiche sind vorzugsweise 100 Hz + 20 Hz und 300 Hz + 50 Hz.
• Ein Beispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt, welche als Blockdiagramm Anordnungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
• So fällt in der Zeichnung Licht von einer Flamme auf einen fotoelektrischen Sensor 1, dessen Ausgabe durch zwei Bandfilter 2 und 3 gefiltert wird, wobei der Filter 2 im Bereich von 300 Hz und der Filter 3 im Bereich von 100 Hz arbeitet.
• Das gefilterte Signal eines jeden Bandfilters wird dann einem zugeordneten Gleichrichter 4 und von diesem einem zugeordneten Tiefpassfilter 5 zugeführt. Das eine Signal läuft dann zu einem Verstärker 6 und von diesem zu einem Komparator 7, während das zweite Signal direkt dem Komparator 7 zugeführt wird, dessen Ausgabe die Beziehung zwischen dem Verhältnis der Schwankungsamplituden (höchste Frequenz zu niedrigster Frequenz) und einem vorher eingestellten Wert angibt. Wenn dieses Signal über dem vorher eingestellten Wert liegt, bedeutet dies, daß eine ölflamme brennt, während, wenn das Signal unter dem vorgegebenen Wert liegt, dies bedeutet, daß eine Kohlenstaubflamme brennt.
• Leerseite

Claims (6)

1. Verfahren zum Unterscheiden der Flammen unterschiedlicher Brennstoffe voneinander.

   Patentansprüche: Verfahren zum Unterscheiden der beim Verbrennen unterschiedlicher Brennstoffe entstehenden Flammen voneinander, d a d u r ch g e k e n n z e i c h n e t , daß die von einer Flamme ausgestrahlte Lichtstärke mittels eines Sensors (1) abgetastet wird, welcher ein durch die Lichtstärke bestimmtes Ausgangs signal liefert, daß die Schwankung in der Lichtstärke überprüft wird, die Amplituden dieser Schwankung bei einer höheren und einer niedrigeren Frequenz bestimmt werden und das Verhältnis beider Amplituden gewonnen wird, wodurch eim Signalausgabe erzielbar ist, welche aufgrund des numerischen Wertes dieses Verhältnisses anzeigt, daß die überprüfte Flamme zu einem speziellen Brennstoff gehört.
2. 2. Verfahren zum Unterscheiden der beim Verbrennen unterschieS lichen Brennstoffe entstehenden Flammen voneinander, dadurch gekennzeichnet, daß die von einer Flamme ausgestrahlte Lichtstärke mittels eines Sensors (1) abgetastet wird, welcher ein durch die Lichtstärke bestimmtes Ausgangssignal liefert, daß dieses Ausgangssignal direkt in eine diskrete Fourier-Transformations-Einrichtung eingespeist wird, um direkt das Spektrum der Amplitudenschwankung der Lichtstörke der Flamme abzuleiten, wobei das Verhältnis aus der Amplitude bei einer höheren und einer niedrigeren Frequenz dieses Spektrums gewonnen wird, wodurch eine Signalausgabe erzielbar ist, welche aufgrund des numerischen Wertes dieses VerhAltnisses anzeigt, daß die überprüfte Flamme zu einem speziellen Brennstoff gehört.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flamme innerhalb zweier festliegender Frequenzbereiche durch geeignete Filterung überprüft wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Filterung um eine elektronische Filterung handelt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden festliegenden Frequenzbereiche 100 Hz + 20 Hz und 300 Hz + 50 Hz sind.
6. 6. Verfahren zum Unterscheiden der beim Verbrennen unterschiedlicher Brennstoffe entstehenden Flammen voneinander, dadurch gekennzeichnet, daß ein fotoelektrischer Sensor (1) verwendet wird, dessen Ausgabe durch zwei Bandfilter (2;3) gefiltert werden, von denen ein erstes Filter in einem Bereich von 300 Hz + 50 Hz und ein zweites Filter in einem Bereich von 100 Hz + 20 Hz arbeitet, daß das gefilterte Signal von jedem Bandfilter einem diesbezpglichen Gleichrichter (4; 4) und dann einem diesbezüglichen Tiefpassfilter (5; 5) zugeleitet wird und das Ausgangssignal des dem ersten Bandfilter (2) zugeordneten Tiefpassfilters einem Verstärker (6) und sodann einem Komparator (7) zugeleitet wird, das Ausgangssignal des dem zweiten Bandfilter (3) zugeordneten Tiefpassfilters jedoch direkt dem Komparator (7) zugeleitet wird, wobei die Komparator-Ausgabe die Beziehung zwischen dem Verhältnis der Schwankungsamplituden (höchste Frequenz zu niedrigster Frequenz) und einem vorgegebenen Wert anzeigt, wodurch der Brennstoff der zu überprüfenden Flamme identifizierbar ist.