DE8900071U1 - Steuergerät für die Überwachung eines drehzahlgesteuerten Verbrennungsluftgebläses - Google Patents
Steuergerät für die Überwachung eines drehzahlgesteuerten VerbrennungsluftgebläsesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Steuergesät für die
sicherheitstechnische überwachung der Drehzahl eines Verbrennungsloütgebläses für einen Öl-, Gas- oder
Zweistoff—Brenn er.
fti* **f ?Af»fAAAAAf n»t*«n4i|* LaItAAAgA «if 4 AAi
AiAAA öl-» CAi*- AfAf 2VAiAtAiI-OAUIiAlIfAlItIAIr AAfAH
Alfl fifftfiAAiAjtAliltAAftllAA gAfftflAft. DiA UttAAtt|A
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ttlAftthtti Üi· fciflft ättch iAteh AiAA
DfAhtAhl ^AA fAtBfAAatltliAlttftftAAltAAA
•ffficht iTAf<Un. DiA AiehAfhAitAtAehAiAehA iib«f»*chiü|
MAftttliAAif hehllH SchAdAtoffAAiAAiOflAA diA - fAMAfttftf
«iehAf AfetitAchAltAn«
d«a Stand dAf Ttchnik »lrd b«l öl-, Gaa- oder
GAbllAtbrAfinAfa» ±m folftndtn Brenner
genannt, tut iinpassunt ^*' Br#nn*rl»i»tung an den
Vlreebederf der Anlage der Brennatoff und die
Terbrennunfaluft aechaniach t*fcoppelt verlndert.
Pie für die Verbrennung de« jeweils vorgegebenen Brennstoffes notwendige Luftmenge wird Über eine
Luftklappe auf das für ein bestimmtes Brennstoff-Luft-VerhKltnis erforderliche M&ß bei konstanter,
von der Hetzfrequenz bestimmter Drehzahl des Verbrennungsluftgebläses gedrosselt. Alternativ
zu diesem Vorgehen kann die benötigte Lüftmenge auch durch eine Veränderung der Drehzahl des
Verbrennungsluf tjgebläses des Brenners erreicht werden.
Daraus ergeben sich die Vorteile einer Reduzierung &rgr; der erforderlichen elektrischen Energie sowie einer
H Geräuschminderung. Im Falle der drehzahlabhängigen
i Luftmengensteuerung nimmt man eine Überwachung durch
1| Messung der Massenströme der Verbrennungsluft und
Sf des Brennstoffes vor.
I Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei öl-,
* Gas- oder Zweistoff-Brennern, deren
I Verbresnijngsluf teeage durch Drehzahländerung des
H Verbrennungsluftgebläses bestimmt wird, das Verhältnis
ff. von Brennstoff— zu Luftmenge sicherheitstechnisch
I zuverlässig zu überwachen.
f Diese Aufgabe wird drfindungsgemäß durch die Maßnahmen
gemäß Anspruch 1 gelöst.
% Das Verändern der Drehzahl des Verbrennungsluftgebläses
\ und somit der geforderten Verbrennungslüftmenge
mechanisch unabhängig von der vorgegebenen Brennstoffmenge verlangt eine Absicherung des
Brennstoff-Luft-Verhältnisses für einen sicheren
; Brennerbetrieb. Im Gegensatz zur bekannten Überwachung
~€ durch Messung der Massenströme der Verbrennungsluft
und des Brennstoffes wird das vorgegebene Brennstoff-Luft-Verhältnis
erfindungsgemäß durch die selbsttätig fehlererkennend und somit in eigensicherer Funktion
stattfindende Überwachung der Drehzahl des Verbrennungsluftgebläses in Afehärsk^it von der Stellung
des S^llgliedes für die Brennstoffmenge vorgenommen.
Abhängig vom Wärmebedarf der Feuerungsanlage wird von einem Leistungsregler ein Stellglied angesteuert,
welches die Brennstoffmenge bestimmt. Über die
'& Drehzahlsteuerung wird der vorgegebenen Brennstoffmenge
die zur Verbrennung !iotwe.1Ji.5a Luftnenge zugeordnet.
In einer bevorzugten Ausführung wird die Drehzahl des Srehstroa-Asynchron-Motors des Verbrennung«'
luftgebläses Über einen statischen Frequenzuarichter
durch Variation der Frequenz und Spannung eingestellt.
Da diese Ansteuerung als offene Steuerkette wirkt, kann nicht davon ausgegangen werden, daß in Jedesa
Fall die richtige Drehzahl entsprechend der vorgegebenen Brennstoffmenge Io Fehlerfall eingehalten wird«
Das erfindungsgemäße Vorgehen zur sicherfceitstACissischen überwachung des drehzahlgesteuerten Verbrennungsluftgebläses gilt bei der Fehlerbetrachtung
nach DIH 57116/VDE 0116/79 als fehlersicher.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, insbesondere in bezug auf
die in der Zeichnung wiedergegebentn AusfUhrungsbeispiele, deren nachfolgende Beschreibung
die Erfindung näher erla'utert. Es zeigt
Ausföhrungsforn, das gegenüber der
ersten Ausführungsforra zusätzlich
eine Oa-Regelung aufweist;
Auaführungsfore, das Ober das zweite
Au»fuhrungsbeispiel hinaus eine Abgasrückführung enthält.
Die Figuren zeigen strichpunktiert den Umriss des
Steuergerätes (31) des jeweiligen Assführnagsbeispiels.
In Figur 1 ist die Drehzahlsteuerung und die sicherheitstechnische Überwachung des drehzahlgesteuerten
Verbrennungsluftgebläses eines Brenners dargestellt.
Von der leistungsregelung (1) des Wärmeerzeugers wird der Antrieb (2) der Stellglieder zur Brennstoffdosierung
(3), (4) angesteuert. Die jeweilige Stellung dieses Antriebes (2) wird über einen Sensor (5)
erfaßt und als Eingangssignal einem Funktionsgeber (6) zugeführt. Dieser gibt ein dem
Breninstof f-Luf tverhältnis angepaßtes Signal an den
Frequenzumrichter (7) als drehzahlproportionalen Sollvez't. Eine in Frequenz und Spannung variable
Ausgangsspannung des Frequenzumrichters bewirkt die Einstellung einer vorgegebenen Drehzahl des
Verbrennungsluftgebläses des Brenners (8). Durch
diese offene Steuerkette ist die Funktion des Brenners bestimmt.
Zur Absicherung der Drehzahl das Verbrennungsluftgebläses und somit Einhaltung eines
jeweils vorgegebenen Brennstoff-Luftverhältnisses
wird direkt vom Motor ein Tachogenerator (9) zur Drehzahlerfassung angetrieben, welcher als aktiver
Geber ein eigensicheres, drehzahlproportionales Signal abgibt. Dieses Signal wird als Drehzahl—Istwert
den beiden Komparatoren (10) und (11) zugeführt. Ein zweiter unabhängiger Sensor (12), der ebenfalls
rom Antrieb (2) betätigt wird, gibt sein Signal auf einen zweiten unabhängigen Funktionsgeber (13),
Der im Funktionsgeber (13) gebildete Vergleicfis-Sollwert,
welcher dem Drehzahl—Sollwert entspricht,
wird ebenfalls auf die beiden Konparatoren (10) und (11) aufgeschaltet.
Beide Koraparatoren, die als unabhängige Geräte arbeiten,
führen einen Soll-Istwert-Vergleich durch. Tritt
eine unzulässige Abweichung zwischen Soll- und Istwert auf, geben beide: Komparator en ein Signal an eine
Auswertelogik (IA), die nach Ablauf einer zulässigen
Verzögerungszeit eine Abschaltung des Brenners (S) bewirkt. Somit sind die beiden unabhängigen Steuerketten
zur Istwer tbilduiig und Sollwertbildung zweikanalig
tiberwacht. Zur Prüfung auf ordnungsgemäße Funktion der beiden Komparatoren (10) und (11) werden diesen
in periodischen Zeitabständen Testsignale von der Komparator-Testschaltung (15) aufgeschaltet und
deren f unktionsr:ichtige Auswirkung überwacht. Der periodische Zeitablauf wird durch bauteilgeprüfte
Zeitglieder bewirkt.
Zum Start des Brenners ist es notwendig, im Brenner einen erhöhten Luftdruck zu erzeugen, der der
entstehenden Druckwelle, die durch den ZündVorgang
ausgelöst wird, entgegenwirkt. Ober die Startablauf-Steuerung (16) und (17) wird sowohl dem
Frequenzumrichter (7) der Drehzahl-Sollwert, als auch direkt den Komparatoren (10) und (11) der
Vergleichs-Sollwerii von 2 unabhängigen Gebern ein
entsprechendes erhöhtes Signal den Komparatoren vorgegeben. Zur Einstellung der vorgegebenen Luftmenge
zus Zünden wird über eine zusätzlich im Luftkanal
angebrachte Luftküappe (18) die geforderte Luftmenge
eingestellt, wobei hierdurch der erhöhte Druck der Verbrennungsluft erreicht wird. Diese Luftklappe
(18) wird durch einen zwangsläufig angesteuerten zweiten Korrekturstellantrieb (19) über einen
sechacisches Verband (2O1) betätigt. Mach erfolgter
Zündung übernimmt die Drehzahlsteuerung die Brennstoff-
• &PSgr; 4* * * *
Luftzuordnung.
Als Notbetrieb ist es möglich, das Verbrennungsluftgebläse direkt am elektrischen Netz
(21) mit der Netzfrequenz zu betreiben. Hierbei *ird der Frequenzunirichter (7) freigeschaltet und
die Drehzahlsteuerung außer Betrieb gesetzt. Über den für den Startablauf eingesetzten
Koirekturstellenantrieb (19) wird die Luftklappe (i8) in eine Drosselstellung gebracht.
Über eine mechanische Verbundsteuereinrichtung (20) und (22) wird über den gesamten Leistungs-Stellbereich
% des Brenners ein vorgegebenes Brennstoff-Luftverhältnis
"2 erreicht.
, Figur 2 zeigt das Blockschaltbild der Drehzalsteuerung
% und sicherheitstechnischen Überwachung mit zusätzlich
\ wirkender Restsauerstoff-Regeleinrichtung. Über
die Messung des Restsauerstoffwertes im Abgas des
Wärmeerzeugers wird über eine nachgeschaltete Regeleinrichtung das Brennstoff—Luftverhältnis so
beeinflußt, daß bei geringstem Luftüberschuß ein
höchstmöglicher feuerungstechnischsr Wirkungsgrad erreicht wird. Die zur Erfassung des
•Restsauerstoffwertes im Abgas eingesetze Oa-Sonde
(23) gibt ihr Meßsignal aufbereitet über ein Oj-Meßgerät (24) auf einen Regler (25). Das für die
Vergleichs-Sollwertvorgabe der Drehzahlregelung vom Sensor (12) gebildete Signal wird in gleicher
Weise auf den Regler (25) und einen weiteren unabhängigen Funktionsgeber (26) aufgeschaltet.
Der Funkionsgeber (26) bildet brennerleistungsabhängig
einen Os-Sollwert, Der Ausgang des Reglers (25)
·—&ggr;"1&igr;&Tgr;&idigr;&idigr;*&uacgr;*&pgr;- Tn-&tgr;— - --.
beeinflußt über die Oa-Xorrektur (27) das vom
Funktionsgeber (6) dem Frequenzuorichter (7) zugeführte Signal. Die Korrektur (27) beeinflußt des Drehzahl-Sollwertsignal
nur in zulässigen vorgegebenen Grenzen. Diese Grenzen liegen innerhalb des zulässigen Bereiches
der Drehzahlüberwachungseinrichtung, die durch die beiden Koniparatoren (10) und (11) überwacht werden.
Zusätzlich bewirkt ein Grenzwertschalter (28) bei einer definierten Abweichung des Restsauerstoffgehaltes
eine Abschaltung des Srenners.
Figur 3 zeigt eine Erweiterung der Drehzahlsteuerung für den Betrieb einer Abgas-Rückführung. Die Abgasrückführung,
bei der dosiert eine Abgasmenge der Flamme zugeführt wird, bewirkt eine Verminderung der bei
der Verbrennung auftretenden Stickoxide. Parallel zum frequenz— und spannungsveränderbaren Ausgang
des Frequenzuarichters (7), an dem das
Verbrennungsluftgebläse betrieben wird, arbeitet ein separates Gebläse (29) zur Abgasrückführung.
Bei einer Veränderung der Brennerleistung und somit der Verbrennungsluftmenge durch Drehzahländerung
wird auch die Drehzahl des Abgasrückführgebläses
(29) parallel mitgeführt. Das bedeutet, daß die Drehzahl des Abgasrückführgebläses (29) bereits
durch die Überwachung des Verbrennungsluftgebläses des Brenners (8) überwacht wird. Zusätzlich kann
abhängig von der Brennerleistung die rückgeführte Abgasmenge durch eine Drosseleinrichtung (30) verringert
werden.
Claims (1)
1. Steuergerät tut •lchathaltatachfliachan überwachung
•la·· dr«h**hlt**teu»tt*fl 1Tefbr«fiflttfl|ilttf tfftfeliftt·
für einen öl-, Gas- oder Ztreistoff-Gebläeebrenner,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Einhaltung eines jeweils vorgegebenen Brennstoff-Luft-Verhältnisses ein
selbsttätig fehlererkennend ausgebildeter zweikanaliger
Sollwert-Istwert-Vergleicher (9 bis 15) vorgesehen ist.
2 Steuergerät. nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet» daß der Sollwert-Ietwert-Vergleicher zwei unabhüngig voneinander arbeitende Komparatoren (10, 11) für den
Vergleich des Drehzahl-Ietwertes des Yerbrennungsluft-
geblSses Mit einem unabhängig gebildeten zweiten
Sollwert aufweist.
3. Steuergerät «nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dafl ein Drehzahl-Istwsrt-Geber in Form eines Tachogenerator« (9) al* aigenticherer Geber vorgesehen 1st.
II·· ·*
*· Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Bildung der Führungsgröße zwei unabhängige Sensoren (5, 12) vorgesehen sind, denen unabhängige Funktionsgeber (6, 13) irr getrennten Umwandlung der Führungsgröße in drehpropcrtionale Sollwerte nachgeschaltet sind.
daß zur Bildung der Führungsgröße zwei unabhängige Sensoren (5, 12) vorgesehen sind, denen unabhängige Funktionsgeber (6, 13) irr getrennten Umwandlung der Führungsgröße in drehpropcrtionale Sollwerte nachgeschaltet sind.
ft. Steuergerät etch tin·« dar Ansprache 1 feit 4,
i käute h gekenßteichflet,
daft dia beiden toftiatatoran (10» 11) *«* pariodlach
aelblttltlgen PfUfung Und Fehlererkennung an ftifl*
(15) ·&eegr;|··&sfgr;&eegr;1&ogr;···&eegr; Aitid.
&thgr;» Steuergerät nlch ·1&eegr;·&Agr; der ÄnlptUch· 1 ti· 5,
d t rt u f t h &igr; &igr; k &igr; &bgr; &bgr; t ( 1 c h &igr; &igr; t,
AkB ein· Aüi»i-tlo|ik (14) zut #ich«ttn Abschaltung
dt? Feuerung bti Ufl*ulii«i|«r Abweichtln| «in*· i*»«llt
♦ottttfttbendtn Ätennetoff-Luft-Vefhlltftis··· nach
Ablauf einer tulisslgan Zftit an di· beiden toapftratorcn
(10* 11) afltaachloaatn i*t.
7« Steuergerät nach eine« der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Aufbau eines zur Verbeaaerung der Starteigenschaft entsprechenden Überdruckes während des Anfahrvorganges des Brenners bei zwangsläufig erhöhter drehzahl eine zusätzlich im Luftkanal eingebaute, über * ein Korrekturstellglied betätigte Drosseleinrichtung vorgesehen ist.
daß zum Aufbau eines zur Verbeaaerung der Starteigenschaft entsprechenden Überdruckes während des Anfahrvorganges des Brenners bei zwangsläufig erhöhter drehzahl eine zusätzlich im Luftkanal eingebaute, über * ein Korrekturstellglied betätigte Drosseleinrichtung vorgesehen ist.
8r Steuergerät nach Anspruch 7f
dadurch gekennzeichnet,
daß für einen Hotbetrieb mit Netzfrequenz über die
Luftdrosseleinrichtung (18) zum Brennerstart eine ■echanische Kopplung (20, 22) zur Einstellung des
Brennstoff-Luft-Verhältnisses vorgesehen ist.
9. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet*
dl &bgr; tut Jttttsft*aftrfttoff~itesftunft CO*~MeAstti»g) is A^t**
it» tfifAtefteugtf« tin« 0»-Sonde (23) vorgesehen
iit, dar ein· fctitltchlltunt (24 bit 27) cut fcofrftktuf
dft· von dta £unktiontgcb*f (6) erseUfteft Örehtahl«
Sollntft·· i« Slttftt der Blnhaltufif «intr optlaalcn
ttfbrtnnttni bei seriflftt·· Luftübertchuß nschfeschtrltet
iit.
10» Steuergerät nmCh Anspruch 9*
dadurch gekennzeichnet»
defl ein den 0*-Soll«ert abhängig von der Jeweiligen
Brennerleittung vorgebender Sollwertbildner (funktionst^btt 26) vorgesehen ist, der als Teil der Regelschaltung (24 bis 27) d±B»e ie Sinne einer Korrektur
des Dreh*ahl-Sollwertfts nur in den von den Komperatoren
(10, 11) be&bgr;tin»ten Grenzen aussteuert.
11. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
d«"ß eine Abgasrückführung vorgesehen ist, deren
AbgasrUckführgebläse (29) nebtn dem drehzahlgesteue-rten
Verbrennungsluftgebläse parallel an diesem Netz
betrieben und hinsichtlich der vorgegebenen Fördermenge in die sicherheitstechnische überwachung ebenso
eingeschaltet ist.
4 4 4 *
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE8900071U DE8900071U1 (de) | 1989-01-04 | 1989-01-04 | Steuergerät für die Überwachung eines drehzahlgesteuerten Verbrennungsluftgebläses |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE8900071U DE8900071U1 (de) | 1989-01-04 | 1989-01-04 | Steuergerät für die Überwachung eines drehzahlgesteuerten Verbrennungsluftgebläses |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE8900071U1 true DE8900071U1 (de) | 1990-05-03 |
Family
ID=6834814
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE8900071U Expired - Lifetime DE8900071U1 (de) | 1989-01-04 | 1989-01-04 | Steuergerät für die Überwachung eines drehzahlgesteuerten Verbrennungsluftgebläses |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE8900071U1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE9013638U1 (de) * | 1990-09-28 | 1990-12-06 | Siemens AG, 8000 München | Motor-Überwachungsanordnung |
-
1989
- 1989-01-04 DE DE8900071U patent/DE8900071U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE9013638U1 (de) * | 1990-09-28 | 1990-12-06 | Siemens AG, 8000 München | Motor-Überwachungsanordnung |
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