DK171860B1 - Fremgangsmåde og apparat til styring af forbrænding af brændstof - Google Patents

Fremgangsmåde og apparat til styring af forbrænding af brændstof Download PDF

Info

Publication number
DK171860B1
DK171860B1 DK673088A DK673088A DK171860B1 DK 171860 B1 DK171860 B1 DK 171860B1 DK 673088 A DK673088 A DK 673088A DK 673088 A DK673088 A DK 673088A DK 171860 B1 DK171860 B1 DK 171860B1
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
fuel
burner
air
value
firing rate
Prior art date
Application number
DK673088A
Other languages
English (en)
Other versions
DK673088A (da
DK673088D0 (da
Inventor
Neil Andrew Ovenden
Tsuyoshi Kimura
Keiichi Minamino
Original Assignee
British Gas Plc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by British Gas Plc filed Critical British Gas Plc
Publication of DK673088D0 publication Critical patent/DK673088D0/da
Publication of DK673088A publication Critical patent/DK673088A/da
Application granted granted Critical
Publication of DK171860B1 publication Critical patent/DK171860B1/da

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00Regulating fuel supply
    • F23N1/02Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • F23N1/022Regulating fuel supply conjointly with air supply using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/003Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
    • F23N5/006Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties the detector being sensitive to oxygen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00Regulating fuel supply
    • F23N1/02Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2223/00Signal processing; Details thereof
    • F23N2223/08Microprocessor; Microcomputer
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2227/00Ignition or checking
    • F23N2227/36Spark ignition, e.g. by means of a high voltage
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2229/00Flame sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2233/00Ventilators
    • F23N2233/06Ventilators at the air intake
    • F23N2233/08Ventilators at the air intake with variable speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2235/00Valves, nozzles or pumps
    • F23N2235/12Fuel valves
    • F23N2235/14Fuel valves electromagnetically operated
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2235/00Valves, nozzles or pumps
    • F23N2235/12Fuel valves
    • F23N2235/16Fuel valves variable flow or proportional valves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)
  • Control Of Combustion (AREA)

Description

i DK 171860 B1
Opfindelsen angår styring af luft-brændstofforholdet til en brænderinstallation og 1 særdeleshed til systemer til anvendelse 1 private hjem, f.eks. til vandopvarmning eller rumopvarmning.
5
Kendte opvarmningssystemer til anvendelse i private hjem tænd/sluk styres til regulering af systembelastningen.
Det er blevet foreslået at frembringe et gasopvarmnings-10 system med en gasbrænder med kunstigt træk, og hvortil den føres en forblandet gas, hvor brænderens gas- og luftforsyninger moduleres i afhængighed af belastningen og til opretholdelse af en tilfredsstillende drift ved styring af luft/brændstofforholdet.
15
Til industrielle anvendelser er det blevet normalt at opretholde konstante luft/brændstofforhold ved hjælp af et såkaldt nul-regulatorsystem, men et sådant er blevet fundet upraktisk til anvendelse i systemer i private hjem.
20 Fra industrielle anvendelser er det også kendt at styre luft/brændstofforholdet i afhængighed af sensorer, der måler forbrændingsprodukter, og hvor der anvendes styring gennem en lukket sløjfe.
25 EP-A-62 855 anviser et styresystem til en varmeenhed for gasopvarmning af vand eller luft, i hvilken mængden af luft, der kræves til fuldstændig forbrænding, automatisk bestemmes og forsynes til anvendelse med den tilførte brændstofgas. En gasstyreventil fører den til opvarmnin-30 gen krævede gasmængde til en brænder. En sensor frembringer et udgangssignal svarende til mængden af oxygen eller carbondioxid i røggassen, hvilket signal sammenlignes med en sat værdi i en elektrisk styreenhed. Når der forekommer afvigelser fra det ønskede, styrer styreenheden ved 35 hjælp af udgangssignalet en regulerbar luftkilde fra en ventilator på en sådan måde, at den krævede mængde luft til opnåelse af optimal forbrænding tilføres.
DK 171860 B1 2 US-A-4 369 026 angiver en fremgangsmåde til at opretholde et ønsket oxygen/brændstofforhold i en forbrændingsproces, når den ønskede varme fra forbrændingsprocessen i det væsentlige er konstant. Et overskud af oxygen føres.
5 til forbrændingsprocessen som svar på et øget brændstof-flow, der skyldes en forøgelse i den krævede varme fra forbrændingsprocessen, idet oxygenstrømmen forøges inden brændetofstrømmen forøges som svar på det øgede varme-krav. Når varmekravet fra forbrændingsprocessen sænkes, 10 reduceres brændstofstrømmen forud for oxygenstrømraten.
DE-A-2 356 367 angiver et regulerende arrangement til at beskytte en dampgenerator mod luftfejl. I tilfældet af en forøgelse i belastningskravet, forøges forbrændingsluft-15 strømmen indledningsvis, og efterfølgende brændstofstrømmen. I tilfældet af en formindskelse af belastningen drøvles forbrændingsluftstrømmen ikke før brændstofstrømmen er blevet reduceret.
20 WO-A-80 01 603 angiver en fremgangsmåde til at styre for brændingen i en ovn. Røggas overvåges med et sensorarrangement for at bestemme oxygen- og/eller carbondioxidindholdet, med henblik på at tilvejebringe et styresignal, der sammenlignes med et styret signal fra en brændstof-25 strømsensor til dannelse af en variabel hastighedskontrol for en blæser, der leverer forbrændingsluft til ovnen, der styres. Hastigheden af blæseren varieres i afhængighed med forholdet mellem røggasindholdet og brændstof-strømmen for at tilvejebringe en kontinuerlig, variabel 30 blæserhastighed med henblik på at sikre en optimal effektivitet.
Opfindelsen har til formål at tilvejebringe en forbedret styring til et brændstofforbrændingsstystem, der er egnet 35 til anvendelse i private hjem.
DK 171860 B1 3
Denne formål opnås Ifølge opfindelsen ved en fremgangsmå·* de til styring af en brændstof brænder ved hjælp af en programmeret styreenhed, der er arrangeret til at modulere tilførsler af brændstof og luft til brænderen, og om-5 fattende: (a) etablering af en Indgangsværdi Pn til styreenheden, hvilken indgangsværdi repræsenterer en krævet afbrændingstakt; 10 (b) etablering af en indgangsværdi PQ til styreenheden, hvilken indgangsværdi præsenterer den aktuelle afbrændingstakt; 15 (c) etablering af en fejlværdi Ep i styreenheden, hvor » P„ - Pn; p n o (d) bestemmelse i styreenheden, om Ep er positiv eller negativ, hvilket indikerer om en forøgel- 20 se eller en formindskelse 1 afbrændingstakten er krævet for at sætte afbrændingstakten til *n' kendetegnet ved yderligere at omfatte følgende trin: 25 (e) sammenligning af E^ med en forudbestemt knæk-punktsværdi X; (f) hvis Ep er positiv og Ep er større end eller 30 Hg med Xp, moduleres brændstof- og luftforsy ningerne til brænderen samtidig på en luftledende måde for at sætte afbrændingstakten til p · *n' 35 (g) hvis Ep er negativ og den nummeriske værdi af E„ er større end eller lig med X_, moduleres
p P
brændstof- og luftforsyningerne til brænderen- DK 171860 B1 4 samtidig på en brændstofledende måde for at sætte afbrændingstakten til Pn; (h) hvis E_ er positiv og er mindre end X_, P P p 5 moduleres brændstof- og luftforsyningerne sepa rat til brænderen på en brændstofledende måde eller på en luftledende måde for at sætte afbrændingstakten til PR; 10 (i) hvis Ep er negativ og den nummeriske værdi af
E_ er mindre end X , moduleres brændstof- og P P
luftforsyningerne separat til brænderen (1) På en brændstofledende måde for at sætte afbrændingstakten til Pn; 15 og som svar på, at den nummeriske værdi af fejlen Ep er mindre end Xp udføres efterfølgende trinnene (j) til (1); (j) etablering af en indgangsværdi G , den aktuelle
O
20 brændstofoxygenkoncentration; (k) etablering af en fejlværdi E ved at subtrahere Ga fra en værdi Gr af lagrede data, der repræsenterer ønskede oxygenkoncentrationer med øns- 25 kede afbrændingstakte Pn; og (l) modulering af den aktuelle beluftning ved brænderen for at korrigere brændstofoxygenkoncen-trationen.
30
Opfindelsen angiver også en brændstofbrænderinstallation omfattende et lufttilførselsorgan, et brændstoftilførselsorgan, modulationsorganer for lufttilførslen, modulationsorganer for brændstoftilførslen, en programmeret 35 styreenhed indrettet til at modulere brændstof- og lufttilførslen til brænderen gennem styring af modulationsorganerne, organer til etablering af en indgangsværdi Pn DK 171860 B1 5 til styreenheden, hvilken indgangsværdi repræsenterer en krævet afbrændingstakt for brænderen, organer for etablering af en indgangsværdi Pq til styreenheden, hvilken indgangsværdi repræsenterer den aktuelle afbrændingstakt.
5 for brænderen, sensororganer til afføling af oxygenkoncentrationen, hvilke sensororganer er anbragt 1 en røggaspassage fra brænderen og indrettet til at levere en værdi Ga til styreenheden, hvilken værdi repræsenterer brændstofoxygenkoncentrationen, hvor styreenheden er pro-10 grammeret til: at etablere en fejlværdi Ep - Pn - Pq, og, i afhængighed af om Ep er positiv eller negativ, at forøge eller reducere brændstof- og lufttilførslen til brænderen gennem modulationsorganerne med henblik på at sætte afbrændingstakten til Pn; at sammenligne Ep med en 15 forudbestemt knækpunktsværdi Xp, og, hvis Ep er positiv
09 er større end eller lig med X . at modulere brænd-P P
stof- og lufttilførslen til brænderen samtidig på en luftledende måde for at sætte afbrændingstakten til Pn, hvis Ep er negativ og den nummeriske værdi af Ep er stør- 20 re end Xp at modulere brændstof- og lufttilførslerne til brænderen samtidig på en brændstofledende måde for at sætte afbrændingstakten til Pn, hvis Ep er positiv og Ep er mindre end X . at modulere brændstof- og lufttilførs-
P
lerne separat til brænderen på en enten brændstofledende 25 måde eller en luftledende måde for at sætte afbrændingstakten til PR, hvis Ep er negativ og den nummeriske værdi
af E_ er mindre end X . at modulere brændstof- og luft-P P
tilførslerne separat til brænderen på en brændstofledende måde for at sætte afbrændingstakten til Pn; og til at 30 etablere en fejlværdi EG ved at subtrahere GQ fra en værdi Gr af lagrede data, der repræsenterer ønskede oxygenkoncentrationer med ønskede afbrændingstakte P , og til at modulere den aktuelle luftilførselshastighed til brænderen for at korrigere brændstofoxygenkoncentrationen 35 til den ønskede værdi G^.
DK 171860 B1 6
Opfindelsen skal forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningerne, hvor: fig. 1 er et blokdiagram for en foretrukket udførelses-, 5 form af opvarmningssystemet ifølge opfindelsen, hvor styresystemet er vist på skematisk form; fig. 2 til 5 viser successive dele af et rutediagram for et styreprogram til styreenheden af det i fig. 1 viste 10 system? fig. 6 viser en alternativ udførelse af de i fig. 3 og 4 viste dele af rutediagrammet for styreprogrammet; og 15 fig. 7 er et blokdiagram til illustration af styrestrategien for det i fig. 2 til 6 viste styreprogram.
Det i fig. 1 viste opvarmningssystem til private hjem omfatter en vandvarmer med en gasbrænder 1 til anvendelse 20 med forblandet gas, som forsynes gennem en modulations ventil 2 og forbrændingsluft gennem en ventilator 3, hvis hastighed kan varieres med en hastighedsstyreenhed 4. Ventilatoren 3 kan med fordel skabe laminære bevægelser. Brænderen 1 kan med fordel være en randbrænder og være 25 anbragt så den opvarmer et vandkølet forbrændingskammer med en varmeveksler 5, hvor igennem der strømmer vand fra en indgangsside 6 til en udgangsside 7 til at forsyne husholdningsinstallationer med varmt vand eller til rumopvarmning med radiatorer. Udgangssiden 7 kan med fordel 30 have en vandtemperatursensor eller en termostat 8. En oxygensensor 10 er anbragt i strømningspassagen for forbrændingsprodukterne, der ledes til en røgkanal 9.
Oxygensensoren kan med fordel være en zirconiumoxidsensor 35 og kan bringes til drift 1 en ampirometrisk tilstand således, at den begrænsede elektriske strøm, der løber igennem sensoren er i hovedsagen proportional med oxygen— DK 171860 B1 7 partialtrykket i røggasserne. Der kan dog anvendes andre måleapparater til afføling af den gennemstrømmende luft.
Oxygensensoren er anbragt, så den tilfører et analogt, 5 signal gennem en analog-til-digitalomsætter 11 til en mikroprocessorbaseret styreenhed 12, hvor signalstørrelsen er et mål for den overskydende oxygen i forbrændingsprodukterne. Styreenheden 12 styres af et styreprogram 13, der beskrives senere, og som er indrettet til på kontrol-10 leret vis at drive en gnistgenerator 15 gennem et relæ 14 til antændelse af brænderen, og til gennem et relæ 17 at drive en tænd/sluk gasventil 16, der er anbragt i gasforsyningen før modulationsventilen 2, og til styring af modulationsventilen 2 og af ventilatorhastighedsstyreen-15 heden 4 gennem respektive digital-til-analogeromsættere 18 og 19.
En skærmterminal 20 kan være tilknyttet styreenheden 12 til brug ved oprettelse eller ved programmændringer.
20
En flammesensor 21 kan passende indrettes ved brænderen 1, hvorfra den forsyner styreenheden 12 med Informationer af, om brænderen er tændt eller slukket.
25 Styreenheden 12 kan passende være indrettet at reagere overfor en begyndelsesbelastningskrav og til at drive gnistgeneratoren 15 og tænd/sluk gasventilen 16 og til at påvirke tændingen med modulationsventilen 2 og ventila-torhastigsstyreenheden 4 ved passende begyndelsesbetin-30 gelser.
Styreprogrammet 13 er indrettet til at få styreenheden til at udføre de i fig. 2 til 5 viste trin i rutediagrammet.
35
Skærmterminalen 20 giver mulighed for at overvåge kontrolprogrammet og modificere dette. Ved de fleste instal-- DK 171860 B1 8 lationer er en visningsskærm unødvendig, da relevante programmer kan lagres i en ikke-flygtig EPROM i styreenheden .
5 I fig. 2 repræsenterer trin A en startbetingelse efter at antændelse og flammedetektering er etableret, og efter at brænderens flamme er i en stabil tilstand. Flammen overvåges kontinuerligt af sensoren 21, og styreprogrammet er indrettet til at påvirke styreenheden 12, så denne brin-10 ger installationen til standsning, hvis der observeres uregelmæssigheder. På trin A bestemmes den ønskede afbrændingstakt Pn for brænderen, hvilket sker med intervaller, der bestemmes af en tidsstyreenhed T, hvor dette vil være i afhængighed af installationens anvendelse og 15 kan eksempelvis afhænge af udløbsvandets temperatur, der afføles med termostaten 8, og i relation til en ønsket temperatur. Ved B, sammenlignes den ønskede afbrændingstakt med den faktiske afbrændningstakt Pq, så der i trin C kan frembringes en afbrændingstaktfejl: 20
Ep - Pn - p0
Hvis fejlen Ep på trin D bestemmes som værende positiv, indikerer dette, at der kræves en forøgelse af afbfæn-25 dingstakten, og hvis dette er tilfældet fortsætter programmet til trin M i rutediagrammet, der er vist på fig.
5. Hvis fejlen er negativ, fortsættes til trin E i rutediagrammet, hvor modulus af fejlen E^ sammenlignes med et lagret knækpunkt X^, hvor en overskydelse af kræver 30 en større reduktion af afbrændingstakten, så tilførselstakten for gas og luft må reduceres samtidigt til modvirkning af en ustabil forbrænding. Hvis X^ overskrides, fortsættes til punkt F i det i fig. 3 viste rutediagram, hvor styreenheden 12 påvirker gasmodulationsventilen 2 og 35 ventilatorhastighedsstyreenheden 4 samtidigt, til reduktion af tilførselstakten af såvel brændstof/luft på en brændstof ledende måde med en relativ faktor r , der er-
P
DK 171860 B1 9 afhængig af størrelsen af Ep, så afbrændingstakten sættes til det ønskede niveau Pn på trin G. Den relative faktor rp bestemmes fra en lagret tabel af empiriske data for r /E .
P P
5
Styreenheden 12 opstiller derpå en passende beluftning λ for afbrændingstakten Pn på grundlag af en lagret tabel af empirisk beregnede passende oxygenkoncentrationer ved forskellige afbrændingstakter. Hvis der anvendes fuldt 10 forblandet gas i en metalbrænder, vil der f.eks. kræves en højere beluftning ved et lavt varmebehov, hvorved brænderens driftområde øges. Den lagrede tabel vil indeholde relevante data for den anvendte brænder.
15 På trin H beregnes røggassens oxygenkoncentration Gr 1 afhængighed af den ønskede beluftning k og sammenlignes med oxygenkoncentrationen G_, der måles med sensoren 10,
O
på hvilket grundlag et fejlsignal E^ bestemmes ved subtraktion: 20 E - G - G , g r a' som angivet i trin I i fig. 4. På trin J findes en relativ ændring i luftilførslen aar/AR fra en lagret, empi-25 risk opstillet tabel over relative ændringer i lufttilførslen som funktion af røggassens oxygenkontrationsfejl. aar beregnes på trin K ved at tilføre den relative ændring af den tilførte luft til den aktuelle indstilling af lufttilførslen, dvs. den aktuelle digitale styreind-30 stilling for ventilatorhastighedsstyreenheden 4. Denne fremgangsmåde til beregning af den proportionale ændring i lufttilførslen kræver ikke information om den-aktuelle lufttilførsel til eller i den lagrede tabel. Tabellen sikrer en identisk tilnærmet profil til nul-fejlpunktet 35 uafhængig af den aktuelle lufttilførsel og fortegnet på oxygenkoncentrationsfejlen, og giver en flydende styring.
DK 171860 B1 10
Hvis oxygenkoncentrationsfejlen er positiv, betyder dette, at den krævede oxygenkoncentration for røggassen er større end den faktiske oxygenkoncentration, hvorfor AAR adderes til lufttilførselssignalet til styreenheden 4.
5 Hvis E er negativ subtraheres aAR fra det tilstedeværen-de lufttilførselssignal.
Ved punkt S i fig. 2 sikres det, at tidsstyreenheden T nulstilles og startes. Tidsstyreenheden T er anbragt som 10 vist i fig. 2 i forbindelse med trin A til sikring af, at der efter en styreaktion vil være en forud fastlagt forsinkelse på X sekunder før den næste styreaktion udføres, hvor dette sker for at sikre systemets stabilitet.
En passende værdi for forsinkelsen X vil typisk være mel-15 lem 1 og 5 sekunder.
Hvis der i trin D i fig. 2 observeres en positiv fejl, dvs.
20 Ep s: 0, fortsætter programmet til punkt M i fig. 5 og fejlen sammenlignes med X . Hvis er større end X_
P P P P
øges såvel luft som gastilførslerne samtidig på en luftledende måde med en relativ faktor ip, der afhænger af størrelsen af fejlen Ep på en forudbestemt måde, og 25 bestemmes fra lagrede, empirisk tilvejebragte data for ip som funktion af Ep. Denne handling vil på samme måde som ved negative fejl sikre forbrændingens stabilitet i brænderen.
30 Hvis fejlen ved trin M er mindre end Xp, dvs.
E <
P P
vender programmet tilbage til punkt 0 i fig. 3.
35
Grunden til sammenligningen af Ep med knækpunktet Xp er at bestemme, hvorvidt effektfejlen Ep er tilstrækkelig- DK 171860 B1 11 stor til at en stor estimeret reduktion i effekt skal udføres for at opnå en hurtigt virkende styreaktion, efterfulgt af en langsom styreaktion, hvor reduceres til 0 i afhængighed af røggassens oxygenindhold Gr, eller hvor-5 vidt Ep er tilstrækkelig lille til, at korrektionen kan udføres umiddelbart uden behov for intervenerende estima-tionstrin. Denne fremgangsmåde sikrer, at der ved registrering af store fejl sker en hurtigt virkende styreaktion, der senere korrigeres i et langsommere tempo.
10
Det efterfølgende refererer til tilfælde med mindre fejl, uanset om disse er positive eller negative.
Ved trin G korrigeres små fejl af Ep i afbrændingstakten, 15 idet større fejl allerede er behandlet på passende måde.
Som følge af, at fejlen er lille, anses alle styreaktioner som værende sikre, hvad enten der er tale om en forøgelse eller formindskelse af Pq, hvis de udføres på brændstofledende måde, dvs. afbrændingstakten svarende 20 til Pn sættes inden de små korrektioner i lufttilførselsraten AR, hvilket vil føre til den korrekte oxygenkoncentration for røggassen (hvilket er vist i afsnit H til L i fig. 3 og 4), og knækpunktet Xp sættes tilsvarende. Dette gælder ikke fra større fejl af Pn, der må behandles som 25 ovenfor beskrevet for at sikre en hurtig og sikker styring.
I visse systemer kan det være ønskeligt at vælge at bruge et luftledende system til forøgelse af Pn og et brænd-30 stofledet system til formindskelse af Pn for alle fejl af P_ uanset om disse er store eller små, hvilket er vist i det alternative rutediagram i fig. 6, hvor der efter trin F i fig. 3, udføres en bestemmelse af om afbrændingstakten Pn skal forøges eller formindskes. Hvis der er tale 35 om en forøgelse af af brændings takten P^ sker dette på en luftledende måde, hvor en passende beluftning findes gennem tabelopslag og brændstoftakten Gr justeres indtil E - DK 171860 B1 12 - 0 gennem tilsvarende trin H til L som vist 1 fig. 3 og 4, men ved en regulering af brændstoffet 1 stedet for luften. Hvis der kræves en formindskelse af afbrændingstakten sker dette på en brændstof ledende måde ved at 5 sætte gasventilen til PR og derpå følge trinnene H til L 1 flg. 3 og 4 som ovenfor beskrevet.
Systemets styringsstrategi præsenteres af det 1 flg. 7 viste blokdiagram, hvor et udefra kommende varmekravsig-10 nal sammenlignes ved punkt P med det af systemet dannede signal, der repræsenterer varmeudgangsslgnalet, der f.eks. kan stamme fra en vandstrømstemperatursensor, en vandgennemstrømningssensor og en temperatursensor eller en brændstofflow sensor, hvor sensortypen vælges 1 afhæn-15 gighed af systemets anvendelse. Sammenligningen af disse to signaler giver anledning til et fejlsignal, der ved en luftledende metode frembringer en proportional ændring af ventilatorhastigheden Indtil fejlen er 0, hvorefter venti latorhastlgheden holdes konstant. Røggassens aktuelle 20 restoxygenindhold afføles med en oxygensensor og sammenlignes med et lagret, empirisk datasæt af det optimale restoxygenindhold som funktion af varmekravet, hvorved der frembringes et fejlsignal til justering af gasventilen, der styres ved trin Q.
25
Under visse omstændigheder, f.eks. ved situationer, der kræver et hurtigt indgreb, kan det være ønskeligt af sikkerhedshensyn, at systemet drives med en luftledende metode, når varmekravet hæves og med en brændstofledende 30 metode, når varmekravet falder. I en brændstofledende tilstand ændres lufttilførselstakten i afhængighed af et fejlsignal ved Q. Fra et kendskab til systemkomponenternes dynamiske, tidsafhængige karakteristikker, er det muligt at forudsige deres kumulative effekt ved en ændring 35 af styreindgangssignalet ved punkt P, og det er muligt at udforme forsinkelser og kompensationsfaktorer ved punkterne P og Q, hvorved systemets styreenhed kan sikre, at- DK 171860 B1 13 driften af Installationen er stabil og ikke begynder at oscillere, men fungere præcist og hurtigt.
Det vil kunne forstås, at hvis forsyningsgassens sammen-5 sætning ændres, kan både Wobbestallet og forbrændings-luft-forbruget ændres. Ved et passende valg af sensor til afføling af den dannede varme, kan effekten af et varierende Wobbestal på den dannede varme kompenseres om nødvendigt. Også et ændret forbrændingsbehovs effekt på 10 restoxygenindholdet kan elimineres med dette system.
Opfindelsen er i det foregående beskrevet som en styreenhed til en gasbrænderinstallation, men kan anvendes på tilsvarende vis til installationer, hvis brændere anven-15 der andre typer brændstoffer end gas.
20 25 30 35

Claims (9)

1. Fremgangsmåde til styring af en brændstofbrænder (1) 5 ved hjælp af en programmeret styreenhed (12), der er arrangeret til at modulere tilførsler (3, 16) af brændstof og luft til brænderen (1), og omfattende: (a) etablering af en Indgangsværdi Pn til styreen- 10 heden (12), hvilken Indgangsværdl repræsenterer en krævet afbrændingstakt; (b) etablering af en Indgangsværdi Pq til styreenheden (12), hvilken Indgangsværdi præsenterer 15 den aktuelle afbrændingstakt; (c) etablering af en fejlværdi i styreenheden (12), hvor Ep - Pn - PQ; 20 (d) bestemmelse i styreenheden (12), om Ep er posi tiv eller negativ, hvilket indikerer om en forøgelse eller en formindskelse i afbrændingstakten er krævet for at sætte afbrændingstakten tiX v 25 kendetegnet ved yderligere at omfatte følgende trin: (e) sammenligning af Ep med en forudbestemt knæk- 30 punktsværdi Xp; (f) hvis E er positiv og E er større end eller r Jr lig med Xp, moduleres brændstof- og luftforsyningerne (3, 16) til brænderen (1) samtidig på 35 en luftledende måde for at sætte afbrændings takten til Pn; DK 171860 B1 15 (g) hvis Ep er negativ og den nummeriske værdi af E_ er større end eller lig med ΧΛ, moduleres P P brændstof- og luftforsyningerne (3, 16) til brænderen (1) samtidig på en brændstofledende 5 måde for at sætte afbrændingstakten til Pn; (h) hvis Ελ er positiv og E^ er mindre end X . P P P moduleres brændstof- og luftforsyningerne (3, 16. separat til brænderen (1) på en brændstof- 10 ledende måde eller på en luftledende måde for at sætte afbrændingstakten til Pn; (i) hvis Ep er negativ og den nummeriske værdi af E_ er mindre end X . moduleres brændstof- og P P 15 luftforsyningerne (3, 16) separat til brænderen (1) på en brændstof ledende måde for at sætte afbrændingstakten til Pn; og som svar på, at den nummeriske værdi af fejlen Ep er 20 mindre end Xp udføres efterfølgende trinnene (J) til (1); (j) etablering af en indgangsværdi G , der repræ- O senterer den aktuelle brændstofoxygenkoncentra-tion; 25 (k) etablering af en fejlværdi E ved at subtrahere Ga fra en værdi Gr af lagrede data, der repræsenterer ønskede oxygenkoncentrationer med ønskede afbrændingstakte Pn; og 30 (l) modulering af den aktuelle beluftning ved brænderen (1) for at korrigere brændstofoxygenkon-centrationen.
2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at brændstof- og luftforsyningerne (3, 16) til brænderen (1) moduleres med en reduktionsfaktor r eller en. P DK 171860 B1 16 forøgningsfaktor 1 , der er afhængig af størrelsen af E , P P hvis den nununerlske værdi af E er større end lig med X . P P
3. Fremgangsmåde Ifølge krav 1 eller 2, kendeteg-5 net ved yderligere at omfatte sammenligning af EG med lagrede data, der repræsenterer en relativ ændring 1 lufttilførslen AAR/AR 1 forhold til EG, hvor aAR repræsenterer den ønskede ændring 1 lufttilførselshastigheden, og AR er luftstrømmen til brænderen (1) og modulering af 10 den eksisterende lufttilførsel 1 afhængighed af den relevante ændring AAR for at korrigere brændstofoxygenkoncen-trationen.
4. Fremgangsmåde ifølge krav 1-3, kendetegnet 15 ved, at styreenheden (12) tidsstyres for at etablere en mindste forsinkelse X mellem successive styreaktioner, og X vælges 1 afhængighed af karakteristikkerne for brænderen (1), styreenheder og tilhørende udstyr for at sikre en stabil styring. 20
5. Fremgangsmåde ifølge krav 1-4, kendetegnet ved, at fremgangsmåden udføres i en gasbrænderinstalla-tion.
6. Brændstofbrænderinstallation omfattende: et lufttilførselsorgan (3), et brændstoftilførselsorgan (16), modulationsorganer (4) for lufttilførslen, modulationsorganer (2) for brændstoftilførslen, en programmeret 30 styreenhed (12) indrettet til at modulere brændstof- og lufttilførslen til brænderen (1) gennem styring af modulationsorganerne (4, 2), organer til etablering af en indgangsværdi PR til styreenheden (12), hvilken indgangs-værdi repræsenterer en krævet afbrændingstakt for brænde-35 ren (1), organer for etablering af en indgangsværdi Pq til styreenheden (12), hvilken indgangsværdi repræsenterer den aktuelle afbrændingstakt for brænderen (1), sen- DK 171860 B1 17 sororganer (10) til afføling af oxygenkoncentrationen, hvilke sensororganer er anbragt 1 en røggaspassage fra brænderen (1) og Indrettet til at levere en værdi Ge til O styreenheden (12), hvilken værdi repræsenterer brændstof-5 oxygenkoncentrationen, hvor styreenheden (12) er programmeret til: at etablere en fejlværdi Ep - Pn - Pq, og, i afhængighed af om Ep er positiv eller negativ, at forøge eller reducere brændstof- og lufttilførslen til brænderen (1) gennem modulationsorganerne (4, 2) med henblik på at 10 sætte afbrændingstakten til PR; at sammenligne Ep med en forudbestemt knækpunktsværdi X , og, hvis E er positiv mi mi og E_ er større end eller lig med X . at modulere brænd-P P stof- og lufttilførslen (3, 16) til brænderen (1) samtidig på en luftledende måde for at sætte afbrændingstakten 15 til Pn, hvis Ep er negativ og den nummeriske værdi af Ep er større end Xp at modulere brændstof- og lufttilførslerne (3, 16) til brænderen (1) samtidig på en brændstofledende måde for at sætte afbrændingstakten til Pn, hvis E_ er positiv og E er mindre end X , at modulere brænd-P P P 20 stof- og lufttilførslerne (3, 16) separat til brænderen (1) på en enten brændstofledende måde eller en luftledende måde for at sætte afbrændingstakten til Pn, hvis Ep er negativ og den nummeriske værdi af E_ er mindre end X_, P P at modulere brændstof- og lufttilførslerne (3, 16) sepa-25 rat til brænderen (1) på en brændstof ledende måde for at sætte afbrændingstakten til Pn; og til at etablere en fejlværdi EG ved at subtrahere GQ fra en værdi Gr af lagrede data, der repræsenterer ønskede oxygenkoncentrationer med ønskede afbrændingstakte Pn, og til at modulere 30 den aktuelle luftilførselshastighed til brænderen (1) for at korrigere brændstofoxygenkoncentrationen til den ønskede værdi G r
7. Installation ifølge krav 6, kendetegnet 35 ved, at styreenheden (12) er programmeret til at modulere brændstof- og lufttilførslerne (3, 16) til brænderen (1) med en reduktionsfaktor rp eller en forøgelsesfaktor ip. DK 171860 B1 18 hvis den nummer i ske værdi a£ Ep er større end eller lig med X . P
8. Installation ifølge krav 6 eller 7, kendeteg-5 net ved, at styreenheden (12) er programmeret til at sammenligne fejlværdien EG med lagrede data, der repræsenterer en relativ ændring i lufttilførslen AAR/AR som funktion af EG, hvor AAR repræsenterer den ønskede ændring i lufttilførslen, mens AR er lufttilførslen til 10 brænderen (1) og til at modulere den eksisterende lufttilførsel i afhængighed af den relevante AAR for at korrigere brændstofoxygenkoncentrationen.
9. Installation ifølge et vilkårligt af kravene 6-8, 15 kendetegnet ved, at brænderen (1) er en gasbrænder . 20 25 30 35
DK673088A 1987-12-03 1988-12-02 Fremgangsmåde og apparat til styring af forbrænding af brændstof DK171860B1 (da)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8728327 1987-12-03
GB8728327A GB2214666B (en) 1987-12-03 1987-12-03 Fuel burner apparatus and a method of control

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DK673088D0 DK673088D0 (da) 1988-12-02
DK673088A DK673088A (da) 1989-06-04
DK171860B1 true DK171860B1 (da) 1997-07-14

Family

ID=10627953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK673088A DK171860B1 (da) 1987-12-03 1988-12-02 Fremgangsmåde og apparat til styring af forbrænding af brændstof

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4994959A (da)
EP (1) EP0322132B1 (da)
JP (1) JPH01260213A (da)
DE (1) DE3888327T2 (da)
DK (1) DK171860B1 (da)
ES (1) ES2049753T3 (da)
GB (1) GB2214666B (da)

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR930006167B1 (ko) * 1990-08-07 1993-07-08 삼성전자 주식회사 오일연소기기의 송풍모터 및 전자펌프 구동 제어장치
FR2667134B1 (fr) * 1990-09-24 1995-07-21 Pavese Guy Procede d'amelioration de la combustion pour bruleur a air souffle et moyens destines a le mettre en óoeuvre.
US5190454A (en) * 1991-07-15 1993-03-02 Cmi Corporation Electronic combustion control system
US5222887A (en) * 1992-01-17 1993-06-29 Gas Research Institute Method and apparatus for fuel/air control of surface combustion burners
US5249739A (en) * 1992-04-03 1993-10-05 Honeywell Inc. Apparatus and method for monitoring the operating condition of a burner system
US5452687A (en) * 1994-05-23 1995-09-26 Century Controls, Inc. Microprocessor-based boiler sequencer
GB2298059B (en) * 1995-02-16 1998-09-16 British Gas Plc Apparatus for providing an air/fuel mixture to a fully premixed burner
GB9503065D0 (en) * 1995-02-16 1995-04-05 British Gas Plc Apparatus for providing an air/fuel mixture to a fully premixed burner
CA2212501A1 (en) * 1995-02-16 1996-08-22 British Gas Plc Apparatus for providing an air/fuel mixture to a fully premixed burner
US5887583A (en) * 1996-07-31 1999-03-30 Hauck Manufacturing Company Mass flow control system and method for asphalt plant
US6019593A (en) * 1998-10-28 2000-02-01 Glasstech, Inc. Integrated gas burner assembly
US6216685B1 (en) * 1999-04-30 2001-04-17 Gas Research Institute Common venting of water heater and induced draft furnace
JP4854848B2 (ja) * 2000-12-22 2012-01-18 本田技研工業株式会社 加熱処理システムの制御方法
KR100434267B1 (ko) * 2001-04-16 2004-06-04 엘지전자 주식회사 가스난방기의 공연비 제어방법
DE10214879A1 (de) * 2002-04-04 2003-10-16 Solo Kleinmotoren Gmbh Verfahren zur Überwachung eines Gasgeräts, insbesondere eines Wärmeerzeugers, mit überwiegend flammloser Oxidation und Überwachungsmodul zur Durchführung des Verfahrens
US7055466B2 (en) * 2003-02-28 2006-06-06 The Coleman Company, Inc. Control system for a portable instant hot water heater
US20070287111A1 (en) * 2004-06-01 2007-12-13 Roberts-Gordon Llc Variable input radiant heater
US20060032930A1 (en) * 2004-08-13 2006-02-16 Banner Engineering & Sales, Inc. Methods and apparatus for controlling baking oven zone temperature
US20060199121A1 (en) * 2005-03-04 2006-09-07 York International Corporation Limited modulation furnace and method for controlling the same
US8075304B2 (en) * 2006-10-19 2011-12-13 Wayne/Scott Fetzer Company Modulated power burner system and method
US8070481B2 (en) 2008-05-27 2011-12-06 Honeywell International Inc. Combustion blower control for modulating furnace
US8123518B2 (en) 2008-07-10 2012-02-28 Honeywell International Inc. Burner firing rate determination for modulating furnace
US8484981B2 (en) * 2008-08-26 2013-07-16 Siemens Energy, Inc. Integrated fuel gas characterization system
US20100112500A1 (en) * 2008-11-03 2010-05-06 Maiello Dennis R Apparatus and method for a modulating burner controller
CN102445090A (zh) * 2010-10-12 2012-05-09 饶文涛 一种工业炉窑燃烧工况监测新方法
KR20130065629A (ko) * 2011-08-18 2013-06-19 에어코 인터내셔날 인코포레이티드 산소센서를 가진 물가열 시스템
US8876524B2 (en) 2012-03-02 2014-11-04 Honeywell International Inc. Furnace with modulating firing rate adaptation
US20150064632A1 (en) * 2012-03-29 2015-03-05 Pureteq A/S Fluid fuel burning device
US10228132B2 (en) * 2014-02-03 2019-03-12 Brad Radl System for optimizing air balance and excess air for a combustion process
JP6545554B2 (ja) * 2015-07-17 2019-07-17 リンナイ株式会社 燃焼装置
US20180172316A1 (en) * 2016-12-20 2018-06-21 A. O. Smith Corporation Performance of a gas-fired appliance by use of fuel injection technology
DE102020106040A1 (de) * 2020-03-05 2021-09-09 Ebm-Papst Landshut Gmbh Verfahren zur Überwachung und Regelung eines Prozesses einer Gastherme

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2356367C2 (de) * 1973-11-12 1975-12-04 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Regelanordnung zur Luftmangelsicherung für Dampferzeuger
US4033505A (en) * 1975-11-17 1977-07-05 Energex Limited Cyclonic, multiple vortex type fuel burner with air/fuel ratio control system
US4330260A (en) * 1979-01-31 1982-05-18 Jorgensen Lars L S Method and apparatus for regulating the combustion in a furnace
JPS56500470A (da) * 1979-05-04 1981-04-09
US4261508A (en) * 1979-05-21 1981-04-14 The G. C. Broach Company Combustion control system
US4369026A (en) * 1980-02-21 1983-01-18 Phillips Petroleum Company Control of the fuel/oxygen ratio for a combustion process
US4360336A (en) * 1980-11-03 1982-11-23 Econics Corporation Combustion control system
FR2497586A1 (fr) * 1981-01-08 1982-07-09 Cannesson Rene Systeme de regulation de combustion de bruleur industriel
DE3114954A1 (de) * 1981-04-13 1982-11-04 Honeywell B.V., Amsterdam Regeleinrichtung fuer einen gasbefeuerten wasser- oder lufterhitzer
US4373663A (en) * 1981-12-10 1983-02-15 Honeywell Inc. Condition control system for efficient transfer of energy to and from a working fluid
US4489376A (en) * 1982-04-12 1984-12-18 Westinghouse Electric Corp. Industrial process control apparatus and method
EP0128141A1 (en) * 1982-12-13 1984-12-19 The G.C. Broach Company, Inc. Combustion control system
WO1984002402A1 (en) * 1982-12-13 1984-06-21 Broach Co G C Combustion control system
JPS59212620A (ja) * 1983-05-16 1984-12-01 Toshiba Corp 燃焼排気ガス中の酸素濃度制御方法
US4583936A (en) * 1983-06-24 1986-04-22 Gas Research Institute Frequency modulated burner system
US4531905A (en) * 1983-09-15 1985-07-30 General Signal Corporation Optimizing combustion air flow
US4568266A (en) * 1983-10-14 1986-02-04 Honeywell Inc. Fuel-to-air ratio control for combustion systems
US4540009A (en) * 1984-06-25 1985-09-10 Brunswick Corporation Flushing device for outboard motors
US4676734A (en) * 1986-05-05 1987-06-30 Foley Patrick J Means and method of optimizing efficiency of furnaces, boilers, combustion ovens and stoves, and the like

Also Published As

Publication number Publication date
EP0322132A1 (en) 1989-06-28
GB2214666B (en) 1992-04-08
GB2214666A (en) 1989-09-06
JPH01260213A (ja) 1989-10-17
DK673088A (da) 1989-06-04
GB8728327D0 (en) 1988-01-06
ES2049753T3 (es) 1994-05-01
DE3888327T2 (de) 1994-06-16
EP0322132B1 (en) 1994-03-09
DK673088D0 (da) 1988-12-02
DE3888327D1 (de) 1994-04-14
US4994959A (en) 1991-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DK171860B1 (da) Fremgangsmåde og apparat til styring af forbrænding af brændstof
EP0081974B1 (en) Condition control system for heat transfer
US9032950B2 (en) Gas pressure control for warm air furnaces
US9453648B2 (en) Furnace with modulating firing rate adaptation
CA2642980C (en) Assured compliance mode of operating a combustion system
US4253404A (en) Natural draft combustion zone optimizing method and apparatus
US4235171A (en) Natural draft combustion zone optimizing method and apparatus
EP0909922B1 (en) Combined gas-air control system for controlling combustion in gas fired boilers
EP0666452A1 (en) Sensor fault detection
JPH025975B2 (da)
DK163075B (da) Fremgangsmaade til regulering af restoxygenindholdet i roegen fra et med blaeser arbejdende fyringsanlaeg og apparat til gennemfoerelse af fremgangsmaaden
GB2298293A (en) Burner control
JPH03110304A (ja) ボイラーの自動台数制御方法
JP2664007B2 (ja) 燃焼機器の制御装置
JP2551411B2 (ja) 燃焼装置における多段制御式空燃比制御方法及び装置
JP2808736B2 (ja) 給湯器の制御装置
JP3769660B2 (ja) 給湯器
JPS6350588Y2 (da)
JP2001272030A (ja) バーナにおける空燃比制御の監視方法及び装置
JPH0674441A (ja) バーナ用の燃料と空気の比率調節器
JPH03117809A (ja) 給湯装置
JPH07269853A (ja) 燃焼炉の燃焼制御方法
JPH04347411A (ja) 燃焼装置
JPH11108348A (ja) ボイラにおける空燃比制御の監視方法
JP2000018568A (ja) 燃焼装置

Legal Events

Date Code Title Description
B1 Patent granted (law 1993)
PBP Patent lapsed

Country of ref document: DK