ES2691248T3 - Method and device to control the ignition and combustion of a burner - Google Patents
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Abstract
Un método para controlar la combustión de un quemador (1), que comprende: una etapa de encendido del quemador (1) que a su vez comprende las sub-etapas siguientes: - suministrar una cantidad predefinida de comburente al quemador (1); - activar un medio de encendido de la llama de modo que pueda encender una llama (4) en una etapa posterior; - suministrar combustible al quemador (1) mediante una tubería de suministro (6) de combustible; siendo puesta en práctica dicha etapa de suministro del combustible al quemador (1) variando el caudal de dicho combustible según una rampa de encendido predefinida (5) que empieza en un valor inicial predefinido (ImodIgnMin) hasta que se encienda la llama (4) y se encienda de ese modo el quemador (1); seguida del encendido del quemador (1), detectando un valor de combustión (Iono) que representa la calidad de la llama (4) usando un medio de detección (8) de la calidad de la llama (4) colocado de manera operativa en la llama (4); comprobar si el valor de combustión detectado Iono cae dentro de un intervalo de valores predefinidos (IonoMax e IonoMin); si el valor de combustión (Iono) detectado cae fuera de dicho intervalo de valores predefinidos, apagar el quemador (1) interrumpiendo el suministro de combustible y realizando una etapa de re-encendido que incluye repetir la etapa de encender el quemador (1); siendo realizada dicha etapa repetida de encendido aumentando el caudal de dicho combustible según una rampa de encendido y/o un valor inicial predefinido (ImodIgnMin) que son distintos de la rampa de encendido (5) y/o del valor inicial predefinido (ImodIgnMin) usados durante la etapa de encendido del quemador (1) en la que el valor de combustión detectado (Iono) cae fuera del intervalo de valores predefinidos.A method for controlling the combustion of a burner (1), comprising: a burner ignition stage (1) which in turn comprises the following sub-stages: - supplying a predefined amount of oxidizer to the burner (1); - activate a flame ignition means so that it can ignite a flame (4) at a later stage; - supply fuel to the burner (1) by means of a fuel supply line (6); said stage of supplying the fuel to the burner being implemented (1) by varying the flow rate of said fuel according to a predefined ignition ramp (5) that starts at a predefined initial value (ImodIgnMin) until the flame (4) is ignited and the burner (1) is thus lit; followed by ignition of the burner (1), detecting a combustion value (Iono) representing the quality of the flame (4) using a means of detection (8) of the flame quality (4) operatively placed in the flame (4); check if the combustion value detected Iono falls within a range of predefined values (IonoMax and IonoMin); if the combustion value (Iono) detected falls outside this range of predefined values, turn off the burner (1) interrupting the fuel supply and performing a re-ignition stage that includes repeating the stage of igniting the burner (1); said repeated ignition stage being performed increasing the flow rate of said fuel according to an ignition ramp and / or a predefined initial value (ImodIgnMin) that are different from the ignition ramp (5) and / or the predefined initial value (ImodIgnMin) used during the ignition stage of the burner (1) in which the detected combustion value (Iono) falls outside the range of predefined values.
Description
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DESCRIPCIONDESCRIPTION
Método y dispositivo para controlar la ignición y la combustión de un quemadorMethod and device to control the ignition and combustion of a burner
La presente invención se refiere a un método y un dispositivo para controlar la combustión de un quemador para su uso en las aplicaciones en las que la combustión está presente. En particular, la presente invención se usa en quemadores atmosféricos o de premezcla. Preferiblemente el combustible está en estado líquido o gaseoso y se transporta al quemador a través de una tubería de suministro.The present invention relates to a method and a device for controlling the combustion of a burner for use in applications in which combustion is present. In particular, the present invention is used in atmospheric or premix burners. Preferably the fuel is in a liquid or gaseous state and is transported to the burner through a supply line.
Solo a título de ejemplo, un posible uso del quemador según la presente invención es en el campo de las calderas de calefacción.By way of example only, one possible use of the burner according to the present invention is in the field of heating boilers.
En la técnica anterior, un dispositivo común de control de la combustión es un quemador que comprende:In the prior art, a common combustion control device is a burner comprising:
- un dispositivo de arranque y paro y de modulación (preferiblemente una válvula) que ajusta el caudal de suministro de combustible;- a start and stop and modulation device (preferably a valve) that adjusts the fuel supply flow;
- un medio de suministro para proporcionar un comburente de manera activa hacia el quemador para proporcionar el comburente al quemador;- a supply means for providing an oxidizer actively towards the burner to provide the oxidizer to the burner;
- un medio de detección de la presencia de una llama asociada al quemador, cuando está en uso (estando el medio de detección posicionado en la posición de la llama);- a means for detecting the presence of a flame associated with the burner, when in use (the detection means being positioned in the position of the flame);
- un medio de detección de una corriente de ionización que representa la calidad de la llama;- a means of detecting an ionization current representing the quality of the flame;
- una unidad de control conectada de manera operativa al dispositivo de encendido y apagado y modulación y al medio de suministro del comburente para controlar el funcionamiento de los mismos.- a control unit operatively connected to the on and off and modulation device and to the supply medium of the oxidizer to control their operation.
El medio de suministro de comburente comprende preferentemente un sistema de alimentación de aire mediante un ventilador. En otras palabras, el comburente comprende preferentemente aire, pero podría incluir cualquier otro tipo de comburente distinto del aire.The oxidizer supply means preferably comprises an air supply system by a fan. In other words, the oxidizer preferably comprises air, but could include any other type of oxidizer other than air.
En particular, debería notarse que la tarea de la unidad de control es principalmente garantizar una combustión “no tóxica” de tal forma que no se generen gases de combustión (principalmente monóxido de carbono) que dañen la salud de las personas. Todavía más en particular, este control se lleva a cabo tomando como referencia la curva de corriente de ionización en función del índice de exceso de aire. Como es bien conocido, debería notarse que el índice o coeficiente de exceso de aire se define como la proporción entre la cantidad de aire comburente usada y la cantidad de aire necesaria para la combustión estequiométrica completa; se indica mediante el símbolo A (lambda). La curva de ionización se crea tomando como base ensayos de laboratorio con el quemador en una etapa anterior a la instalación del quemador en las instalaciones del usuario final.In particular, it should be noted that the task of the control unit is primarily to ensure “non-toxic” combustion so that combustion gases (mainly carbon monoxide) that damage people's health are not generated. Even more particularly, this control is carried out based on the ionization current curve as a function of the excess air index. As is well known, it should be noted that the rate or coefficient of excess air is defined as the ratio between the amount of combustion air used and the amount of air required for complete stoichiometric combustion; It is indicated by the symbol A (lambda). The ionization curve is created based on laboratory tests with the burner at a stage prior to the installation of the burner in the end-user facilities.
De este modo, una vez que se conoce la curva de la corriente de ionización, durante el funcionamiento del quemador se mide el valor de la corriente de ionización (utilizando el medio de detección) y se compara con un valor umbral predefinido (utilizando la unidad de control) de tal forma que se controle la combustión.Thus, once the ionization current curve is known, during the operation of the burner the value of the ionization current (using the detection means) is measured and compared with a predefined threshold value (using the unit control) in such a way that combustion is controlled.
En particular, la unidad de control tiene la función de ajustar la cantidad de aire y de gases suministrada al quemador, con la finalidad de garantizar una combustión correcta para cada valor de potencia que requiera el usuario. Con este objetivo, en la solicitud de patente previa WO 2014/140687 presentada en nombre del solicitante de la presente, se describe un sistema conocido del control de la combustión.In particular, the control unit has the function of adjusting the amount of air and gases supplied to the burner, in order to ensure proper combustion for each power value required by the user. For this purpose, a known system of combustion control is described in the previous patent application WO 2014/140687 filed on behalf of the applicant herein.
Sin embargo, este sistema de control tiene algunos inconvenientes relacionados principalmente con el hecho de que la cantidad de aire y gas suministrados al quemador, con el fin de tener un mismo valor de potencia, varían en función del tipo de gas presente en la zona de instalación del quemador. De hecho, existen en la naturaleza gases más o menos energéticos (G20, G25,...). Para cada gas existe la correspondiente curva que relaciona el caudal de combustible con la potencia solicitada por el quemador. Por lo tanto, si el quemador se usa en un lugar en el cual no está disponible el gas sobre cuya base se ha construido la curva, el sistema de control no funciona correctamente.However, this control system has some drawbacks mainly related to the fact that the amount of air and gas supplied to the burner, in order to have the same power value, vary depending on the type of gas present in the area of burner installation. In fact, there are more or less energetic gases in nature (G20, G25, ...). For each gas there is a corresponding curve that relates the fuel flow to the power requested by the burner. Therefore, if the burner is used in a place where the gas on whose base the curve has been constructed is not available, the control system does not work properly.
Se conoce otro método para controlar la combustión de un quemador a partir del documento de la patente DE 199 41 978 A1. En dicho documento se describe un método para controlar la combustión de un quemador que comprende la etapa de encender el quemador, la cual a su vez comprende las siguientes sub-etapas: - alimentar una cantidad predeterminada de comburente (aire) al quemador; - activar el medio de encendido de la llama (chispas de una varilla de ionización) de tal forma que la llama se encienda en la etapa posterior; - alimentar un combustible al quemador mediante una tubería de suministro de combustible; siendo ejecutada la etapa de alimentación de combustible al quemador variando el caudal de combustible según una rampa de encendido predeterminada que empieza en un valor inicial predeterminado (Ps,min) hasta que la llama se enciende; después del encendido del quemador, detectar un valor de combustión (Ui,ist) que representa la calidad de la llama utilizando medios para detectar la calidad de la llama colocados de manera operativa en la llama (la varilla o sonda de ionización).Another method of controlling the combustion of a burner is known from patent document DE 199 41 978 A1. This document describes a method for controlling the combustion of a burner comprising the stage of lighting the burner, which in turn comprises the following sub-stages: - feeding a predetermined amount of oxidizer (air) to the burner; - activate the flame ignition medium (sparks of an ionization rod) so that the flame is ignited in the subsequent stage; - feed a fuel to the burner through a fuel supply line; the fuel feed stage to the burner being executed by varying the fuel flow rate according to a predetermined ignition ramp that starts at a predetermined initial value (Ps, min) until the flame is ignited; after ignition of the burner, detect a combustion value (Ui, ist) that represents the quality of the flame using means to detect the quality of the flame operatively placed in the flame (the dipstick or ionization probe).
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En esta situación, el objeto de la presente invención es lograr un método y un dispositivo para controlar la combustión de un quemador que obvien los inconvenientes anteriormente citados.In this situation, the object of the present invention is to achieve a method and a device for controlling the combustion of a burner that obviates the aforementioned drawbacks.
Un objetivo de la presente invención es lograr un método y un dispositivo para controlar la combustión de un quemador que pueda ajustar automáticamente el tipo de combustible usado.An objective of the present invention is to achieve a method and a device for controlling the combustion of a burner that can automatically adjust the type of fuel used.
De forma adicional, un objetivo de la presente invención es lograr un método y un dispositivo de control de la combustión de un quemador que tiene en cuenta las variaciones eventuales de los parámetros variables a lo largo del tiempo pertinentes para la detección del valor representativo de la calidad de la llama.Additionally, an objective of the present invention is to achieve a combustion control method and device of a burner that takes into account the possible variations of the variable parameters over time relevant for the detection of the representative value of the flame quality
Los objetivos indicados se consiguen, sustancialmente, mediante un método y un dispositivo de control de la combustión de un quemador según lo que se describe en las reivindicaciones anexas.The stated objectives are achieved, substantially, by a method and a combustion control device of a burner as described in the appended claims.
Otras características y ventajas adicionales de la presente invención surgirán de forma más notable a partir de la descripción detallada de una realización preferida, pero no exclusiva, de un método y un dispositivo para controlar la combustión de un quemador ilustrados en los esquemas anexos, en los cuales:Other features and additional advantages of the present invention will emerge more notably from the detailed description of a preferred, but not exclusive, embodiment of a method and device for controlling the combustion of a burner illustrated in the accompanying schemes, in which:
- la figura 1 ilustra un dispositivo para controlar la combustión de un quemador según la presente invención;- Figure 1 illustrates a device for controlling the combustion of a burner according to the present invention;
- la figura 2 es un diagrama de bloques de la etapa de encendido del método según la presente invención; y- Figure 2 is a block diagram of the ignition stage of the method according to the present invention; Y
- la figura 3 es un diagrama de bloques de la etapa de ajuste del método según la presente invención.- Figure 3 is a block diagram of the step of adjusting the method according to the present invention.
En referencia a la figura 1, el método de control de la combustión de un quemador 1 comprende al menos una etapa de encendido del quemador 1.Referring to Figure 1, the combustion control method of a burner 1 comprises at least one stage of ignition of the burner 1.
La etapa de encendido (figura 2) del quemador 1 comprende a su vez una primera sub-etapa de proporcionar al quemador 1 una cantidad predefinida de comburente. Esta cantidad predefinida de comburente se proporciona al quemador 1 a través del medio de suministro 2 para suministrar el comburente.The ignition stage (figure 2) of the burner 1 in turn comprises a first sub-stage of providing the burner 1 with a predefined amount of oxidizer. This predefined amount of oxidizer is provided to the burner 1 through the supply means 2 to supply the oxidizer.
Como se ha mencionado precedentemente, el comburente es, preferiblemente, aire y el medio de suministro 2 para suministrar el comburente comprende un ventilador 14.As mentioned above, the oxidizer is preferably air and the supply means 2 for supplying the oxidizer comprises a fan 14.
En particular, la etapa de proporcionar al quemador 1 una cantidad predefina de combustible incluye cambiar el medio de suministro 2 para proporcionar comburente y mantenerlo conmutado durante al menos un tiempo inicial predefinido (también conocido como tiempo de pre-ventilación) antes de proporcionar combustible al quemador 1 de tal forma que se realice una limpieza del medio ambiente del aire que rodea el quemador 1.In particular, the step of providing the burner 1 with a predefined amount of fuel includes changing the supply means 2 to provide oxidizer and keeping it switched for at least a predefined initial time (also known as pre-ventilation time) before providing fuel to the burner 1 in such a way as to clean the environment of the air surrounding the burner 1.
La etapa de encendido del quemador 1 comprende, a su vez, una segunda sub-etapa que incluye activar un medio de encendido de la llama 4 de tal forma que se pueda encender la llama 4 en una etapa posterior. El medio de encendido se configura para generar el encendido de la llama 4 en el quemador 1.The ignition stage of the burner 1 comprises, in turn, a second sub-stage that includes activating a flame ignition means 4 so that the flame 4 can be ignited at a later stage. The ignition medium is configured to generate the ignition of the flame 4 in the burner 1.
El método incluye preferiblemente monitorizar y controlar la energía del medio de encendido con el objetivo de optimizar el encendido. Todavía más preferiblemente, el medio de encendido comprende un sistema (de un tipo conocido y que no es parte de la presente invención) para generar una chispa.The method preferably includes monitoring and controlling the energy of the ignition medium in order to optimize the ignition. Even more preferably, the ignition means comprises a system (of a known type and which is not part of the present invention) for generating a spark.
De manera precisa, en el caso específico y particular de encender por medio de una chispa, la energía del medio de encendido se controla actuando sobre la frecuencia, el voltaje y la duración (que definen las características principales) de la chispa.Precisely, in the specific and particular case of ignition by means of a spark, the energy of the ignition medium is controlled by acting on the frequency, voltage and duration (which define the main characteristics) of the spark.
Adicionalmente, el encendido del quemador 1 comprende una tercera sub-etapa que incluye proporcionar un combustible al quemador 1 mediante una tubería de suministro 3 de combustible.Additionally, the ignition of the burner 1 comprises a third sub-stage that includes providing a fuel to the burner 1 through a fuel supply line 3.
La etapa de proporcionar el combustible al quemador se realiza aumentando el caudal de dicho combustible empezando desde un valor inicial predefinido ImodIgnMin.The step of providing the fuel to the burner is carried out by increasing the flow rate of said fuel starting from a predefined initial value ImodIgnMin.
En particular, dicha etapa de proporcionar el combustible al quemador se realiza aumentando el caudal de dicho combustible según una rampa de encendido predefinida 5 que empieza en un valor inicial predefinido ImodIgnMin hasta que la llama se enciende y enciende de este modo el quemador.In particular, said step of providing the fuel to the burner is carried out by increasing the flow rate of said fuel according to a predefined ignition ramp 5 that starts at a predefined initial value ImodIgnMin until the flame is ignited and thus burns the burner.
Debería notarse que la etapa de proporcionar el combustible al quemador 1 se lleva a cabo enviando una señal de consigna Imod a una válvula de combustible 7 interpuesta en la tubería de suministro 6. En otras palabras, la señal de consigna sigue dicha rampa de encendido predefinida 5 empezando desde el valor inicial predefinido ImodIgnMin.It should be noted that the step of providing the fuel to the burner 1 is carried out by sending an Imod setpoint signal to a fuel valve 7 interposed in the supply line 6. In other words, the setpoint signal follows said predefined ignition ramp. 5 starting from the predefined initial value ImodIgnMin.
En este punto, el medio de encendido de la llama 4 se puede apagar.At this point, the flame ignition medium 4 can be extinguished.
Una vez encendido el quemador 1, el método incluye detectar un valor de combustión Iono que representa la calidad de la llama usando un medio de detección 8 de la calidad de la llama colocado de forma operativa en la llama. ElOnce the burner 1 is ignited, the method includes detecting an Iono combustion value that represents the quality of the flame using a means 8 for detecting the quality of the flame operatively placed in the flame. He
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valor de combustión lono se define preferiblemente mediante la corriente de ionización de la llama 4. En otras palabras, el medio de detección 8 detecta el valor de la corriente de ionización de la llama. El valor de la corriente de ionización de la llama depende de varios factores entre los cuales está también la temperatura de la llama.Ion combustion value is preferably defined by the flame ionization current 4. In other words, the detection means 8 detects the value of the flame ionization current. The value of the flame ionization current depends on several factors among which is also the flame temperature.
Nótese que el valor de combustión lono se detecta por medio de una sonda dispuesta en la posición de la llama 4 que genera la correspondiente señal de combustión eléctrica.Note that the value of lonous combustion is detected by means of a probe disposed in the position of the flame 4 that generates the corresponding electric combustion signal.
Después de lo anterior, el método incluye comprobar si el encendido de la llama es normal o no. En particular, el encendido de la llama se define como normal si:After the above, the method includes checking whether the ignition of the flame is normal or not. In particular, the ignition of the flame is defined as normal if:
- el valor de combustión lono detectado en los instantes inmediatamente posteriores al encendido de la llama es inferior a un valor de combustión máximo predefinido lonoMax (preferiblemente esta etapa se lleva a cabo en los muy primeros instantes después del encendido de la llama);- the value of the lonous combustion detected in the instants immediately after the flame is ignited is lower than a pre-defined maximum combustion value lonoMax (preferably this stage is carried out in the very first instants after the flame is ignited);
- el valor de combustión lono detectado después del encendido de la llama aumenta monotónicamente (esta etapa se realiza preferiblemente en los momentos finales de la etapa de encendido);- the value of lonous combustion detected after flame ignition increases monotonically (this stage is preferably carried out at the final moments of the ignition stage);
- el valor de combustión lono detectado está dentro de un intervalo de valores predefinidos lonoMax e lonoMin ("preferiblemente esta etapa se realiza en los momentos finales de la etapa de encendido).- the lono combustion value detected is within a range of predefined values lonoMax and lonoMin ("preferably this stage is performed at the final moments of the ignition stage).
En particular, la etapa de encendido tiene una duración predefinida Timelgn después de la cual si la llama 4 no se ha encendido, el suministro de comburente y/o el de combustible se interrumpen y se repite la etapa de encendido.In particular, the ignition stage has a predefined duration Timelgn after which if the flame 4 has not been ignited, the supply of oxidizer and / or the fuel supply is interrupted and the ignition stage is repeated.
Si el encendido no es normal, es decir, si no satisface al menos uno de los criterios previamente citados, el método incluye apagar el quemador 1 interrumpiendo el suministro de comburente y poniendo en marcha una etapa de reencendido que incluye repetir la etapa de encender el quemador 1. Esta etapa de encendido repetida se lleva a cabo aumentando el caudal de dicho combustible según una rampa de ignición 5 y/o un valor inicial predefinido lmodlgnMin que son distintos de la rampa de encendido 5 y/o del valor inicial predefinido lmodlgnMin que se usan durante la etapa no normal de encendido del quemador 1.If the ignition is not normal, that is, if it does not meet at least one of the previously mentioned criteria, the method includes turning off the burner 1 by interrupting the supply of oxidizer and starting a re-ignition stage that includes repeating the stage of igniting the burner 1. This repeated ignition stage is carried out by increasing the flow rate of said fuel according to an ignition ramp 5 and / or a predefined initial value lmodlgnMin that are different from the ignition ramp 5 and / or the predefined initial value lmodlgnMin which they are used during the non-normal burner ignition stage 1.
Por ejemplo, si no se detecta ningún valor de combustión lono, es probable que el combustible usado no sea altamente energético y se aumenta el valor inicial predefinido lmodlgnMin, así como el valor final predefinido lmodlgnMax de dicho caudal según la rampa de encendido 5.For example, if no lumen combustion value is detected, it is likely that the fuel used is not highly energetic and the predefined initial value lmodlgnMin is increased, as well as the predefined final value lmodlgnMax of said flow rate according to the ignition ramp 5.
En otro caso, si el valor de combustión lono detectado tiene un comportamiento que no cae dentro de las condiciones de encendido normales, es probable que el combustible usado sea demasiado energético y el valor inicial predefinido lmodlgnMin del caudal de combustible se disminuye, así como el valor final predefinido lmodlgnMax de dicho caudal según la rampa de ignición 5.In another case, if the detected lonous combustion value has a behavior that does not fall within the normal ignition conditions, it is likely that the fuel used is too energetic and the initial predefined value lmodlgnMin of the fuel flow is decreased, as well as the predefined final value lmodlgnMax of said flow according to the ignition ramp 5.
Debería notarse que la etapa de re-encendido se realiza siguiendo una etapa o varias etapas de encendido que no son normales. En otras palabras, la etapa de re-encendido se puede realizar de nuevo si no ha habido un encendido normal.It should be noted that the re-ignition stage is performed following a stage or several ignition stages that are not normal. In other words, the re-ignition stage can be performed again if there has not been a normal ignition.
En el caso de encendido normal, el método incluye memorizar el valor de combustión lono detectado en un registro de memoria 9 de tal forma que se crea un registro histórico de los valores de combustión detectados durante la etapa de encendido normal y con el objetivo de determinar un punto de referencia para un re-encendido posterior.In the case of normal ignition, the method includes memorizing the combustion value detected in a memory register 9 in such a way that a historical record of the combustion values detected during the normal ignition stage is created and in order to determine a reference point for a subsequent re-ignition.
Cuando ha terminado la etapa de encendido no normal, el control de combustión lleva a cabo inmediatamente la etapa de calibración (figura 3) descrita a continuación.When the non-normal ignition stage is over, the combustion control immediately carries out the calibration stage (figure 3) described below.
En el caso de un encendido normal, el control de combustión realiza la etapa de calibración solo si es solicitado; en caso contrario, la etapa de ajuste se lleva a cabo inmediatamente, tal como se describe también más adelante.In the case of a normal ignition, the combustion control performs the calibration stage only if requested; otherwise, the adjustment step is carried out immediately, as also described below.
El método comprende además una etapa de detectar la duración de la etapa de encendido y comparar dicha duración con un tiempo de encendido predeterminado Timelgn; si el encendido de la llama 4 se produce después del tiempo de encendido predefinido Timelgn, el método incluye poner en marcha la etapa de re-encendido.The method further comprises a step of detecting the duration of the ignition stage and comparing said duration with a predetermined ignition timing Timelgn; If the ignition of flame 4 occurs after the predefined Timelgn ignition time, the method includes starting the re-ignition stage.
Además, la etapa de encendido comprende una sub-etapa de detectar el valor de caudal RpmPwm del comburente suministrado al quemador 1 y comparar el valor del caudal con un valor umbral límite SL del caudal de comburente predefinido de tal manera que se comprueba si el valor del caudal suministrado RpmPwm cae dentro del umbral límite SL o si supera el umbral límite SL.In addition, the ignition stage comprises a sub-stage of detecting the RpmPwm flow value of the combustion supplied to the burner 1 and comparing the flow value with a threshold limit value SL of the predefined combustion flow such that the value is checked. of the delivered flow rate RpmPwm falls within the threshold limit SL or if it exceeds the threshold limit SL.
Si el valor del caudal suministrado cae dentro del umbral límite SL, el método incluye proseguir con la etapa posterior de activar el medio de encendido.If the value of the supplied flow falls within the threshold limit SL, the method includes continuing with the subsequent step of activating the ignition medium.
Si el valor del caudal proporcionado RpmPwm supera el umbral límite SL, el método comprende una etapa de modificar la rampa de encendido 5 y/o el valor inicial predefinido y/o el valor final predefinido lmodlgnMax usado durante la etapa de encendido del quemador 1.If the value of the flow rate provided RpmPwm exceeds the threshold limit SL, the method comprises a step of modifying the ignition ramp 5 and / or the predefined initial value and / or the predefined final value lmodlgnMax used during the ignition stage of the burner 1.
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Además, el método comprende una etapa de calibración (figura 3) realizada después de la etapa de encendido. La etapa de calibración comprende las siguientes sub-etapas:In addition, the method comprises a calibration stage (figure 3) performed after the ignition stage. The calibration stage comprises the following sub-stages:
- mantener la cantidad predefinida de comburente después del encendido del quemador 1;- maintain the predefined amount of oxidizer after the burner 1 is ignited;
- aumentar o disminuir la cantidad de combustible suministrado al quemador 1 con el fin desplazar el valor de combustión lono detectado hacia un valor lono de combustión de calibración predefinido.- increase or decrease the amount of fuel supplied to the burner 1 in order to shift the detected combustion value to a predefined calibration combustion value.
En particular, la etapa de calibración se lleva a cabo:In particular, the calibration stage is carried out:
• en cada puesta en marcha del dispositivo de control de combustión (suministro a los circuitos);• at each start-up of the combustion control device (supply to the circuits);
• después de un fallo que implique el apagado del quemador 1;• after a fault that involves burner 1 shutdown;
• después de un fallo generado por el propio dispositivo de control de la combustión;• after a fault generated by the combustion control device itself;
• por una solicitud específica del método de control durante la etapa de ajuste descrita más adelante. Adicionalmente, nótese que la etapa de calibración termina cuando:• by a specific request of the control method during the adjustment stage described below. Additionally, note that the calibration stage ends when:
- el valor de combustión lono detectado alcanza el valor de combustión de calibración predeterminado lonoTar y permanece estable durante al menos un tiempo predeterminado TimeStabTar;- the lono combustion value detected reaches the default calibration combustion value lonoTar and remains stable for at least a predetermined time TimeStabTar;
- la fase de tiempo necesaria para realizar esta etapa es menor de un tiempo de calibración máximo.- the time phase required to perform this stage is less than a maximum calibration time.
En particular, la etapa de calibración no se completa en el caso en el que la etapa se prolongue más allá del tiempo de calibración máximo TimeTar.In particular, the calibration stage is not completed in the case where the stage is extended beyond the maximum TimeTar calibration time.
En particular, la etapa de calibración permite corregir la señal de consigna Imod que es función de la curva empírica del valor de combustión lono del quemador 1 determinada mediante ensayos de laboratorio repetidos con un comburente de referencia predefinido (G20).In particular, the calibration step allows the Imod setpoint signal to be corrected which is a function of the empirical curve of the burner's lone combustion value 1 determined by repeated laboratory tests with a predefined reference oxidizer (G20).
Además, el método comprende una etapa de ajuste de los umbrales máximo lmodMax y mínimo lModMin del valor del caudal de combustible.In addition, the method comprises a step of adjusting the maximum thresholds lmodMax and minimum lModMin of the fuel flow value.
La etapa de ajuste comprende las siguientes sub-etapas:The adjustment stage comprises the following sub-stages:
- mantener la cantidad predefinida de comburente constante después del encendido del quemador 1;- keep the predefined amount of oxidizer constant after burning burner 1;
- aumentar o disminuir la cantidad de combustible suministrada al quemador 1 con el fin de mantener el mismo valor de combustión predefinido lono. El umbral mínimo lmodlgnMin corresponde a la cantidad mínima de comburente necesaria para mantener el mismo valor de combustión predefinido lono. El umbral máximo lmodlgnMax corresponde a la cantidad máxima de comburente necesaria para mantener el mismo valor de combustión predefinido lono.- Increase or decrease the amount of fuel supplied to the burner 1 in order to maintain the same predefined combustion value. The minimum threshold lmodlgnMin corresponds to the minimum amount of oxidizer needed to maintain the same predefined combustion value of lono. The maximum threshold lmodlgnMax corresponds to the maximum amount of oxidizer needed to maintain the same predefined value of combustion lono.
En otras palabras, durante la etapa de ajuste, el control se lleva a cabo sobre el valor de combustión predefinido lono ajustando el caudal de combustible.In other words, during the adjustment stage, the control is carried out on the predefined combustion value of the lone by adjusting the fuel flow.
En la práctica, el valor de combustión predefinido lono a mantener y el correspondiente valor del caudal de combustible están asociados, instante a instante, al caudal de comburente detectado.In practice, the predefined combustion value of the lono to be maintained and the corresponding value of the fuel flow are associated, instantly, instantly, to the detected fuel flow.
En cualquier caso, debido a la operación de calibrado precedente, la corrección del valor del caudal de comburente se reduce a un mínimo.In any case, due to the preceding calibration operation, the correction of the value of the fuel flow is reduced to a minimum.
Con el fin de mantener la seguridad del control de la combustión y por lo tanto evitar que la caldera produzca gases tóxicos (CO), el valor de combustión lono detectado no puede variar fuera del intervalo de los umbrales dinámicos establecidos por el dispositivo de control.In order to maintain the safety of combustion control and therefore prevent the boiler from producing toxic gases (CO), the detected value of combustion cannot vary outside the range of dynamic thresholds established by the control device.
Además, el método comprende una etapa de regulación (figura 5) de detección del valor de combustión lono.In addition, the method comprises a regulation step (figure 5) for detecting the value of the combustion of lono.
La etapa de regulación puede tener lugar:The regulation stage can take place:
- al final de una demanda para aumentar el calor desde el sistema de control de combustión del quemador 1; o- at the end of a demand to increase the heat from the combustion control system of the burner 1; or
- durante la etapa de ajuste, descrita precedentemente.- during the adjustment stage, described above.
Durante la etapa de regulación, un algoritmo adecuado actúa para ajustar el suministro de combustible y comburente al quemador 1 con el fin de verificar el correcto funcionamiento de la medida del valor de combustión lono.During the regulation stage, a suitable algorithm acts to adjust the fuel and oxidizer supply to the burner 1 in order to verify the correct operation of the measurement of the lighter combustion value.
55
1010
15fifteen
20twenty
2525
3030
3535
4040
45Four. Five
50fifty
5555
Debería también notarse que el método de la presente invención también comprende una rutina o secuencia de primera instalación que incluye llevar a cabo al menos una etapa de calibración y al menos una etapa de regulación tal como se describen precedentemente.It should also be noted that the method of the present invention also comprises a routine or first installation sequence that includes carrying out at least one calibration stage and at least one regulation stage as described above.
En particular, la rutina de primera instalación incluye calcular una referencia de compensación que usa el control de combustión. Esta referencia de compensación tiene en cuenta el estado inicial de la instalación del quemador, en relación con el lugar y el tipo de instalación. Preferiblemente, la referencia de compensación se calcula y se memoriza en una unidad especial de memoria 15 como una función de los valores de combustión lono y de la señal de control RpmPwm del medio de suministro de comburente 2. Además, la unidad de memoria 15 se configura para generar una señal de modificación 16 para modificar la señal de consigna Imod y una señal de corrección 17 para corregir la señal de control RpmPwm. La secuencia de primera instalación tiene una duración global de un tiempo predeterminado durante el cual el control de combustión ajusta la potencia de la caldera.In particular, the first installation routine includes calculating a compensation reference using combustion control. This compensation reference takes into account the initial state of the burner installation, in relation to the place and the type of installation. Preferably, the compensation reference is calculated and stored in a special memory unit 15 as a function of the combustion values and the RpmPwm control signal of the oxidizer supply medium 2. In addition, the memory unit 15 is set to generate a modification signal 16 to modify the Imod setpoint signal and a correction signal 17 to correct the RpmPwm control signal. The first installation sequence has an overall duration of a predetermined time during which the combustion control adjusts the power of the boiler.
Solo al final de la secuencia de primera instalación puede la caldera satisfacer otras demandas de regulación de calor.Only at the end of the first installation sequence can the boiler meet other heat regulation demands.
La presente invención se refiere además a un dispositivo 10 para controlar la combustión de un quemador 1. A título de ejemplo, la figura 1 ilustra una caldera 100 que comprende el quemador 1. El dispositivo de control de la combustión 10 comprende:The present invention further relates to a device 10 for controlling the combustion of a burner 1. By way of example, Figure 1 illustrates a boiler 100 comprising the burner 1. The combustion control device 10 comprises:
- un medio de arranque y paro y de modulación 7 interpuesto en una tubería de suministro 6 para ajustar el caudal de combustible hacia el quemador 1. El medio de arranque y paro y de modulación 7 comprende preferentemente una válvula de control;- a start and stop and modulation means 7 interposed in a supply pipe 6 to adjust the fuel flow to the burner 1. The start and stop and modulation means 7 preferably comprises a control valve;
- un medio de suministro para suministrar comburente 2 activo hacia el quemador 1 para proporcionar el comburente al quemador 1. El medio de suministro 2 es modulable y comprende preferiblemente un ventilador 14;- a supply means for supplying active combustion 2 to the burner 1 to provide the combustion to the burner 1. The supply means 2 is modular and preferably comprises a fan 14;
- un medio de encendido de la llama asociado, cuando se usa, al quemador 1;- means for igniting the associated flame, when used, to the burner 1;
- un medio para detectar la presencia de una llama, que está asociado de forma operativa al quemador 1, para detectar la presencia de una llama;- means for detecting the presence of a flame, which is operatively associated with the burner 1, for detecting the presence of a flame;
- un medio de detección 8 del valor de combustión que representa la calidad de la llama 4. El medio de detección 8 comprende preferiblemente un detector de la corriente de ionización. Además, el medio de detección se configura para proporcionar una señal de salida lono que representa la calidad de la llama 4.- a combustion value detection means 8 representing the quality of the flame 4. The detection means 8 preferably comprises an ionization current detector. In addition, the detection means is configured to provide a lone output signal representing the quality of the flame 4.
- una unidad de control 11 conectada de forma operativa al medio de arranque y paro y de modulación 7, al medio de encendido de la llama, al medio de suministro de comburente 2 y al medio de detección.- a control unit 11 operatively connected to the start and stop and modulation means 7, the flame ignition medium, the oxidizer supply means 2 and the detection means.
La unidad de control 11 está configurada, en particular, para:The control unit 11 is configured, in particular, for:
- recibir la señal de salida procedente del medio de detección del valor de combustión lono;- receive the output signal from the detection means of the combustion value lono;
- enviar señales de control al medio de arranque y paro y de modulación 7 y al medio de suministro de comburente 2 para controlar, respectivamente, el caudal de combustible y el caudal de comburente.- send control signals to the start and stop and modulation means 7 and to the fuel supply medium 2 to control, respectively, the fuel flow and the fuel flow.
En particular, la unidad de control 11 se programa para llevar a cabo una secuencia de etapas de funcionamiento según lo descrito precedentemente para el método, que se incorpora aquí en su totalidad.In particular, the control unit 11 is programmed to carry out a sequence of operating steps as described above for the method, which is incorporated herein in its entirety.
En detalle, la unidad de control 11 se configura para:In detail, the control unit 11 is configured to:
- enviar una señal de control RpmPwm al medio de suministro para suministrar el comburente 2 para arrancar el medio de suministro a una velocidad predefinida Rpmlgn;- send an RpmPwm control signal to the supply medium to supply the oxidizer 2 to start the supply medium at a predefined speed Rpmlgn;
- enviar una señal de control al medio de encendido de la llama de tal forma que pueda encender la llama en una etapa posterior;- send a control signal to the flame ignition medium so that it can ignite the flame at a later stage;
- enviar una señal de control Imod al medio de arranque y paro y modulación 7 para aumentar el paso de combustible según una rampa de encendido predefinida 5 empezando en un valor inicial predefinido ImodlgnMin hasta que la llama se encienda y encienda, de este modo, el quemador 1.- send an Imod control signal to the starting and stopping and modulating means 7 to increase the fuel flow according to a predefined ignition ramp 5 starting at a predefined initial value ImodlgnMin until the flame is ignited and ignited, in this way, the burner 1.
A continuación, la unidad de control 11 se configura para recibir la señal de salida lono que representa la calidad de la llama mediante el medio de detección 8 de la calidad de la llama y para verificar si el valor lono detectado está dentro de un intervalo de valores predefinidos lonoMax e lonoMin. Además, la unidad de control 11 se configuraNext, the control unit 11 is configured to receive the lone output signal representing the quality of the flame by means of the detection 8 of the flame quality and to verify whether the detected lono value is within a range of predefined values lonoMax and lonoMin. In addition, the control unit 11 is configured
para recibir la señal de control Imod y para verificar si el valor Imod cae dentro de un intervalo de valores predefinidos lonoMax e lonoMin.to receive the Imod control signal and to verify if the Imod value falls within a range of predefined values lonoMax and lonoMin.
Si el valor de combustión lono detectado está fuera de dicho intervalo de valores predefinidos y/o la señal de control 5 Imod está fuera del intervalo de valores predefinidos IModMax e IModmin, la unidad de control 11 se configura para enviar una señal de control al medio de arranque y paro y modulación 7 para cortar el suministro de combustible y para llevar a cabo la etapa de re-encendido que incluye repetir la etapa de encender el quemador 1.If the detected lonous combustion value is outside said range of predefined values and / or the control signal 5 Imod is outside the range of predefined values IModMax and IModmin, the control unit 11 is configured to send a control signal to the medium start and stop and modulation 7 to cut off the fuel supply and to carry out the re-ignition stage which includes repeating the stage of lighting the burner 1.
En particular, la unidad de control 11 se configura para llevar a cabo la etapa de encendido enviando una señal de control Imod según una rampa de encendido 5 y/o un valor inicial predefinido ImodlgnMin que son distintos de la 10 rampa de encendido 5 y/o del valor inicial predefinido ImodlgnMin usados durante la etapa precedente de encendido del quemador 1.In particular, the control unit 11 is configured to carry out the ignition stage by sending an Imod control signal according to an ignition ramp 5 and / or a predefined initial value ImodlgnMin that are different from the ignition ramp 5 and / or of the initial predefined value ImodlgnMin used during the previous stage of ignition of the burner 1.
La presente invención consigue los objetivos establecidos.The present invention achieves the established objectives.
En particular, la presente invención permite ajustar el funcionamiento del quemador al tipo de gas que se usa (gas más o menos energético). De hecho, el encendido del quemador 1 se repite hasta que el valor de ionización de la 15 llama se fija en el valor que se ha tomado como adecuado, mediante un aumento o una disminución de la rampa de encendido 5 de la llama.In particular, the present invention allows the operation of the burner to be adjusted to the type of gas used (more or less energy gas). In fact, the ignition of the burner 1 is repeated until the ionization value of the flame is set at the value that has been taken as adequate, by means of an increase or decrease of the ignition ramp 5 of the flame.
Además, para el tipo de gas usado, el presente sistema permite hacer corresponder la curva completa representativa de la proporción entre el caudal de gas y la potencia solicitada por la caldera, fijando también las respectivas curvas de los umbrales superior e inferior que delimitan el intervalo dentro del cual debe estar el caudal 20 de gas.In addition, for the type of gas used, the present system makes it possible to match the entire representative curve of the ratio between the gas flow and the power requested by the boiler, also setting the respective curves of the upper and lower thresholds that delimit the interval within which the gas flow 20 must be.
Asimismo, vale la pena señalar que la presente invención es relativamente fácil de poner en práctica y también que el coste relacionado con la actuación de la invención no es muy altoIt is also worth noting that the present invention is relatively easy to implement and also that the cost related to the performance of the invention is not very high.
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