EP1223381B1 - Verfahren zum Betrieb einer Gastherme - Google Patents

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EP1223381B1
EP1223381B1 EP20010129603 EP01129603A EP1223381B1 EP 1223381 B1 EP1223381 B1 EP 1223381B1 EP 20010129603 EP20010129603 EP 20010129603 EP 01129603 A EP01129603 A EP 01129603A EP 1223381 B1 EP1223381 B1 EP 1223381B1
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EP
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gas
countermeasure
ionisation
ionisation current
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EP20010129603
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English (en)
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EP1223381A2 (de
EP1223381A3 (de
Inventor
Kersten Wehmeier
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/12—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/16—Systems for controlling combustion using noise-sensitive detectors

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a gas boiler, which is fed with a gas-air mixture which is ignited and burned in a combustion chamber arranged in a burner, the ionisationsstrom detected in the flame, the combustion gas passes through a heat exchanger and a waste gas Exhaust system is supplied.
  • a method for operating a gas boiler which is fed with a gas-air mixture which is ignited and burned in a combustion chamber arranged in a burner, the ionisationsstrom detected in the flame, the combustion gas passes through a heat exchanger and a waste gas Exhaust system is supplied.
  • a method is already known from document DE-A-198 28 111.
  • Gas water heaters with a closed system tend to systemic, self-excited vibrations, ie to the so-called droning.
  • This droning occurs under different conditions, with the geometry of the system also playing a role.
  • the drone noises are often very loud and so stable that they can occur for a long time as a continuous noise and cause the user to turn off the gas boiler.
  • This object is achieved according to the invention in that the decrease in the ionization during operation by a predetermined amount greater than the operational fluctuations of the ionisationsstromes, as a characteristic of the onset of systemic, self-excited oscillations (roar) is evaluated and that then as Countermeasure, a change in the load and / or the air ratio is made.
  • the method according to the invention is based on the finding that when self-excited oscillations occur in the system of the gas boiler the ionization current decreases sharply and indeed much more than the operational fluctuations of the same. It is therefore easily possible to detect the occurrence of drone noises on the ionization current and then initiate countermeasures for eliminating the same.
  • the ionisationsstrom can be easily in the specified manner evaluate and take the necessary countermeasures in one or more steps.
  • a suitable countermeasure for the elimination of the drone noises is, according to one embodiment, that a short-term increase or reduction of the load is undertaken as a countermeasure. This change in load changes the system to have a different resonant frequency and to deprive the self-excitation conditions. The boom sound is therefore turned off.
  • the same effect can also be achieved in that, as a countermeasure, a change in the load is made by momentarily switching off and restarting the gas boiler. Turning off the load detunes the system, eliminating the self-tuning conditions for the system and shutting off the drone. When recommissioning the gas boiler, it must first be shown whether the new conditions are sufficient for self-excitation again. If this is the case, then with a new countermeasure, a new attempt to switch off the drone noises can be undertaken.
  • the ionization current itself may already have short, small fluctuations during operation. If the ionization current evaluation has a response time delay, then these operational variations of the ionization current can be easily eliminated, so that they have no influence on the recognition of the drone.

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

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Gastherme, die mit einem Gas-Luft-Gemisch gespeist wird, das in einem in einer Brennkammer angeordneten Brenner gezündet und verbrannt wird, der lonisationsstrom in der Flamme erfasst, das Verbrennungsgas einen Wärmetauscher passiert und als Abgas einem Abgassystem zugeführt wird. Ein solches Verfahren ist aus Dokument DE-A-198 28 111 schon bekannt.
  • Gasthermen mit geschlossenem System neigen zu systembedingten, selbsterregten Schwingungen, d.h. zum sogenannten Dröhnen. Dieses Dröhnen tritt unter verschiedenen Bedingungen auf, wobei auch die Geometrie des Systems eine Rolle spielt. Dabei sind die Dröhngeräusche oft sehr laut und so stabil, dass sie über längere Zeit als Dauergeräusch auftreten können und den Benutzer veranlassen, die Gastherme abzuschalten.
  • Bei Gasthermen ist es bekannt, den lonisationsstrom in der Flamme des Brenners zu erfassen, um die Flamme und die Güte der Verbrennung zu überwachen und gegenbenfalls die Luftzahl, d.h. das Gas-Luft-Verhältnis, in dem dem Brenner zugeführten Gas-Luft-Gemisch zu verändern.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit dem das Dröhnen der Gastherme erkannt und Maßnahmen zur Beendigung des Dröhnens eingeleitet werden können.
  • Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass das Absinken des lonisationsstromes während des Betriebes um einen vorgegebenen Betrag, der größer als die betriebsbedingten Schwankungen des lonisationsstromes, als Kennzeichen für das Einsetzen von systembedingten, selbsterregten Schwingungen (Dröhnen) gewertet wird und dass daraufhin als Gegenmaßnahme eine Veränderung der Belastung und/oder der Luftzahl vorgenommen wird.
  • Das Verfahren nach der Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass bei Auftreten selbsterregter Schwingungen im System der Gastherme der lonisationsstrom stark abnimmt und zwar weit mehr als die betriebsbedingten Schwankungen derselben. Es ist daher leicht möglich, am lonisationsstrom das Auftreten von Dröhngeräuschen zu erkennen und daraufhin Gegenmaßnahmen zur Beseitigung derselben einzuleiten. Durch entsprechende Auslegung der Steuerungselektronik der Gastherme lässt sich der lonisationsstrom in der vorgegebenen Art leicht auswerten und die erforderlichen Gegenmaßnahmen in einem oder mehreren Schritten einleiten.
  • Eine geeignete Gegenmaßnahme zur Beseitigung der Dröhngeräusche liegt nach einer Ausgestaltung darin, dass eine als Gegenmaßnahme kurzzeitige Erhöhung oder Reduzierung der Belastung vorgenommen wird. Durch diese Belastungsänderung wird das System so verändert, dass es eine andere Resonanzfrequenz aufweist und die Selbsterregungsbedingungen entzogen werden. Das Dröhngeräusch wird daher abgeschaltet.
  • Dieselbe Wirkung lässt sich auch dadurch erreichen, dass als Gegenmaßnahme eine Veränderung der Belastung durch kurzzeitiges Abschalten und Wiedereinschalten der Gastherme vorgenommen wird. Mit der Abschaltung der Belastung wird das System so verstimmt, dass die Selbsterregungsbedingungen für das System entfallen und das Dröhnen damit abgeschaltet wird. Bei der Wiederinbetriebnahme der Gastherme muss sich erst zeigen, ob die neuen Bedingungen wieder für eine Selbsterregung ausreichen. Ist dies der Fall, dann kann mit einer neuen Gegenmaßnahme ein neuer Versuch zur Abschaltung der Dröhngeräusche unternommen werden.
  • Anstelle der Belastungsänderungen kann als Gegenmaßnahme auch die Luftzahl, d.h. das Gas-Luft-Verhältnis im Gas-Luft-Gemisch für den Brenner verändert werden. Dabei gibt es mehrere Möglichkeiten, so kann z.B. das Verhältnis in Stufen verändert werden, wobei die Stufen mit kleinen Veränderungen anfangen und stetig zunehmen. Die einzelnen Stufen können je nach Erfordernis als Gegenmaßnahmen auch nacheinander bis zur Beseitigung der Dröhngeräusche verändert und angewendet werden.
  • Zu beachten ist bei der Festlegung der Ansprechschwelle für die lonisatsstrom-Auswertung, dass während des Betriebes der lonisationsstrom selbst schon kurze, kleine Schwankungen aufweisen kann. Hat die lonisationsstrom-Auswertung eine Ansprech-Zeitverzögerung, dann lassen sich diese Betriebsschwankungen des lonisationsstromes leicht eliminieren, so dass sie keinen Einfluss auf das Erkennen des Dröhnens haben.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Gastherme, die mit einem Gas-Luft-Gemisch gespeist wird, das in einem in einer Brennkammer angeordneten Brenner gezündet und verbrannt wird, der lonisationsstrom in der Flamme erfasst, das Verbrennungsgas einen Wärmetauscher passiert und als Abgas einem Abgassystem zugeführt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Absinken des lonisationsstromes während des Betriebes um einen vorgegebenen Betrag, der größer als die betriebsbedingten Schwankungen des lonisationsstromes als Kennzeichen für das Einsetzen von systembedingten, selbsterregten Schwingungen, das sogenannte Dröhnen, gewertet wird und
    dass daraufhin als Gegenmaßnahme eine Veränderung der Belastung und/oder der Luftzahl vorgenommen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine als Gegenmaßnahme kurzzeitige Erhöhung oder Reduzierung der Belastung vorgenommen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als Gegenmaßnahme eine Veränderung der Belastung durch kurzzeitiges Abschalten und Wiedereinschalten der Gastherme vorgenommen wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als Gegenmaßnahme die Veränderung der Luftzahl durch Veränderung des Mischungsverhältnisses von Gas und Luft im Gas-Luft-Gemisch vorgenommen wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die kurzzeitigen, betriebsbedingten kleinen Schwankungen des lonisationsstromes gegenüber dem starken Absinken des lonisationsstromes beim Auftreten der selbsterregten Schwingungen durch verzögertes Ansprechen einer lonisationsstrom-Auswerteschaltung unterdrückt werden.
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EP1223381A3 EP1223381A3 (de) 2004-08-04
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