DE102008005216B3

DE102008005216B3 - Verfahren zum Betreiben eines Gasbrenners

Info

Publication number: DE102008005216B3
Application number: DE200810005216
Authority: DE
Inventors: Gerwin Langius
Original assignee: Honeywell Technologies SARL
Current assignee: Garrett Motion SARL
Priority date: 2008-01-18
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2009-07-23
Anticipated expiration: 2028-01-19
Also published as: WO2009089886A3; EP2245373A2; WO2009089886A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Gasbrenners, wobei dem Gasbrenner ein Gas-Verbrennungsluft-Gemisch zur Verbrennung im Gasbrenner zugeführt wird, und wobei mit Hilfe eines einen Ionisationsstrom bereitstellenden Ionisationssensors vorzugsweise eine Flamme des Gasbrenners überwacht wird. Erfindungsgemäß wird mit Hilfe des Ionisationsstroms überwacht, ob eine stabile oder instabile Verbrennung im Gasbrenner vorliegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Gasbrenners nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Einem Gasbrenner wird ein Gas-Verbrennungsluft-Gemisch zugeführt, um das Gas des Gas-Verbrennungsluft-Gemischs im Gasbrenner zu verbrennen. Hierbei bildet sich im Gasbrenner eine Flamme aus, wobei es aus dem Stand der Technik bereits bekannt ist, das Vorhandensein einer Flamme im Gasbrenner anhand eines Ionisationsstroms zu überprüfen, der von einem Ionisationssensor bereitgestellt wird. Hiermit kann gewährleistet werden, dass dann, wenn sich trotz Zuführen eines Gas-Verbrennungsluft-Gemischs zum Gasbrenner im Gasbrenner keine Flamme ausbildet, dass weitere Zuführen des Gas-Verbrennungsluft-Gemischs zum Gasbrenner unterbunden werden kann.
Insbesondere bei solchen Gasbrennern, denen im Sinne eines Vormischsystems ein konstantes Gas-Verbrennungsluft-Gemischs zugeführt wird, kann sich eine instabile Verbrennung einstellen. Eine solche instabile Verbrennung kann z. B. durch kalte Oberflächen im Gasbrenner, durch ein nicht korrektes Gas-Verbrennungsluft-Verhältnis oder sonstige Gründe verursacht werden.
Aus der Praxis ist es bereits bekannt, die Stabilität der Verbrennung im Gasbrenner mithilfe eines Verbrennungssensors zu überprüfen, wobei ein solcher Verbrennungssensor als Sauerstoff-Sensor oder auch als Kohlenmonoxyd-Sensor bzw. Kohlendioxyd-Sensor ausgebildet sein kann. Derartige Verbrennungssensoren sind teuer.
DE 102 58 187 A1 offenbart ein Verfahren zum Überwachen und Erkennen eines Betriebszustands eines Brennwertheizgeräts, insbesondere eines Gasbrenners, wobei ein Ionisationsstrom mittels einer Elektrode im Flammbereich des Gasbrenners gemessen wird. Die Messung des Ionisationsstroms kann periodisch erfolgen. Nach DE 102 58 187 A1 wird insbesondere vorgeschlagen, kontinuierlich die Amplitude der zeitlichen Änderung des Ionisationsstroms zu messen, um den Betriebszustand des Gasbrenners zu bestimmen.
Aus der DE 195 02 901 C1 ist bekannt, mithilfe einer Ionisationselektrode im Flammbereich einen Ionisationsstrom zu messen und auf Grundlage der Schwankungen des Ionisationsstroms zur Einstellung des Lambdawerts die Luftzufuhr oder zusätzlich die Gaszufuhr zu verändern.
EP 0 806 610 B1 offenbart ebenfalls die Messung eines Ionisationsstroms mithilfe einer Ionisationselektrode im Flammbereich eines Gasbrenners, wobei auf Basis des Ionisationsstroms der Betrieb des Gasbrenners geregelt wird.
Es besteht daher ein Bedarf an einem Verfahren zum Betreiben eines Gasbrenners, mithilfe dessen auch ohne solch teure Verbrennungssensoren ermittelt werden kann, ob im Gasbrenner eine stabile oder instabile Verbrennung vorliegt.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben eines Gasbrenners zu schaffen. Dieses Problem wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Gasbrenners mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem Unteranspruch und der nachfolgenden Beschreibung. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung, ohne hierauf beschränkt zu sein, anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1: ein erstes Diagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Gasbrenners; und
2: ein zweites Diagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Gasbrenners.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Gasbrenners, wobei dem Gasbrenner ein Gas-Verbrennungsluft-Gemisch zur Verbrennung im Gasbrenner zugeführt wird. Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann einfach und kostengünstig überwacht werden, ob im Gasbrenner eine stabile Verbrennung oder instabile Verbrennung vorliegt.
Erfindungsgemäß erfolgt die Überwachung, ob eine stabile oder instabile Verbrennung im Gasbrenner vorliegt, mithilfe eines, von einem Ionisationssensor des Gasbrenners bereitgestellten bzw. gemessenen Ionisationsstroms. Anhand der zeitlichen Veränderung des Ionisationsstroms kann entschieden werden, ob eine stabile oder instabile Verbrennung vorliegt.
Im Detail wird bei der auf der Ionisationsstrommessung basierenden Überwachung, ob im Gasbrenner eine stabile Verbrennung oder eine instabile Verbrennung vorliegt, so vorgegangen, dass in definierten Intervallen ein Messwert des Ionisationsstroms erfasst und gespeichert wird. Jeweils über eine definierte Anzahl von aufeinanderfolgenden Messungen wird die Veränderung des Ionisationsstroms ermittelt, wobei dann, wenn die Veränderung des Ionisationsstroms größer als ein Grenzwert ist, auf eine instabile Verbrennung im Gasbrenner geschlossen wird, und wobei dann, wenn die Veränderung des Ionisationsstroms kleiner als der Grenzwert ist, auf eine stabile Verbrennung im Gasbrenner geschlossen wird.
Über die definierte Anzahl von aufeinanderfolgenden Messungen wird jeweils eine Differenz zwischen dem Minimalwert des Ionisationsstroms und dem Maximalwert des Ionisationsstroms der aufeinanderfolgenden Messungen ermittelt, wobei dann, wenn diese Differenz größer als ein Grenzwert ist, auf eine instabile Verbrennung geschlossen wird, und wobei dann, wenn diese Differenz kleiner als der Grenzwert ist, auf eine stabile Verbrennung geschlossen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur ionisationsstromabhängigen Überwachung, ob eine stabile oder instabile Verbrennung im Gasbrenner vorliegt, ergibt sich auch aus 1 und 2, wobei 1 das Verfahren für eine stabile Verbrennung im Gasbrenner und 2 das Verfahren für eine instabile Verbrennung im Gasbrenner zeigt.
In 1, 2 ist mit den Kurven 10 und 10' über der Zeit t in ms jeweils der Ionisationsstrom I in μA aufgetragen, wobei die Kurven 11 und 11' die in definierten Intervallen erfassten Messwerte des Ionisationsstroms zeigen. In 1 und 2 wird alle 70 ms ein Messwert des Ionisationsstroms erfasst und gespeichert. Über eine definierte Anzahl von aufeinanderfolgenden Messungen wird jeweils eine Differenz zwischen dem Minimalwert des Ionisationsstroms und dem Maximalwert des Ionisationsstroms der aufeinanderfolgenden Messungen ermittelt, wobei 1 und 2 mit den Kurven 12 und 12' jeweils den zeitlichen Verlauf dieser ermittelten Minimalwert-Maximalwert-Differenz über fünf aufeinanderfolgende Messungen zeigen. In 1, in welcher eine stabile Verbrennung vorliegt, liegt diese Differenz stets unterhalb eines definierten Grenzwerts. In 2 hingegen, die den Fall einer instabilen Verbrennung zeigt, nimmt diese Differenz große Werte an und liegt demnach oberhalb des definierten Grenzwerts.
Der genaue Betrag des Grenzwerts, der dazu dient, eine stabile Verbrennung von einer instabilen Verbrennung zu unterscheiden, ist unter anderem vom verwendeten Ionisationssensor abhängig.
Es ist auch möglich, dass auf eine stabile Verbrennung dann geschlossen wird, wenn die obige Differenz unterhalb eines definierten unteren Grenzwerts liegt, und dass auf eine instabile Verbrennung dann geschlossen wird, wenn die obige Differenz oberhalb eines definierten oberen Grenzwerts liegt.

10, 10': Kurve
11, 11': Kurve
12, 12': Kurve

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Gasbrenners, wobei dem Gasbrenner ein Gas-Verbrennungsluft-Gemisch zur Verbrennung im Gasbrenner zugeführt wird, und wobei mit Hilfe eines einen Ionisationsstrom bereitstellenden Ionisationssensors vorzugsweise eine Flamme des Gasbrenners überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass in definierten Intervallen ein Messwert des Ionisationsstroms erfasst und gespeichert wird, wobei jeweils über eine definierte Anzahl von aufeinanderfolgenden Messungen eine Differenz zwischen dem Minimalwert des Ionisationsstroms und dem Maximalwert des Ionisationsstroms der aufeinanderfolgenden Messungen ermittelt wird, wobei dann, wenn die Differenz zwischen dem Minimalwert des Ionisationsstroms und dem Maximalwert des Ionisationsstroms der aufeinanderfolgenden Messungen größer als ein Grenzwert ist, auf eine instabile Verbrennung im Gasbrenner geschlossen wird, und wobei dann, wenn die Differenz zwischen dem Minimalwert des Ionisationsstroms und dem Maximalwert des Ionisationsstroms der aufeinanderfolgenden Messungen kleiner als ein Grenzwert ist, auf eine stabile Verbrennung im Gasbrenner geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn diese Differenz oberhalb eines oberen Grenzwerts liegt, auf eine instabile Verbrennung im Gasbrenner geschlossen wird, und dass dann, wenn diese Differenz unterhalb eines unteren Grenzwerts liegt, auf eine stabile Verbrennung im Gasbrenner geschlossen wird.