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DE102011102575A1 - Verfahren zum Kalibrieren und Betreiben eines Brenners - Google Patents

Verfahren zum Kalibrieren und Betreiben eines Brenners Download PDF

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DE102011102575A1
DE102011102575A1 DE102011102575A DE102011102575A DE102011102575A1 DE 102011102575 A1 DE102011102575 A1 DE 102011102575A1 DE 102011102575 A DE102011102575 A DE 102011102575A DE 102011102575 A DE102011102575 A DE 102011102575A DE 102011102575 A1 DE102011102575 A1 DE 102011102575A1
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Germany
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calibration
burner
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fuel
speed
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DE102011102575A
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Inventor
Martin Kiefer
Albrecht Schaefer
Gordy Koellmann
Xiaochuan Pian
Sungbae Park
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren einer nach dem Flammenionisationsprinzip arbeitenden Luftzahlregelung eines ein Brennstoff-Luft-Gemisch verbrennenden Brenners mit modulierbarer Brennerleistung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum luftzahlgeregelten Betreiben eines ein Brennstoff-Luft-Gemisch verbrennenden Brenners mit modulierbarer Brennerleistung. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, robuste und schnell funktionierende Verfahren zum Kalibrieren einer Luftzahlregelung eines Brenners sowie zum luftzahlgeregelten Betreiben eines ein Brennstoff-Luft-Gemisch verbrennenden, unter veränderlichen Randbedingungen arbeitenden Brenners mit modulierbarer Brennerleistung zu schaffen. Die erfindungsgemäßem Verfahren sind gekennzeichnet durch die Schritte Einstellen des Gebläses auf mindestens eine vorgebbare Kalibrierdrehzahl nKAL, Ermitteln mindestens einer von dem Gebläse bei der Kalibrierdrehzahl nKAL geförderten, die Brennerleistung Q repräsentierenden Kalibrierfördermenge mKAL von Luft und/oder Brennstoff und/oder Brennstoff-Luft-Gemisch und Ableiten einer eine Korrelation von Drehzahl n und Fördermenge m und/oder Drehzahl n und Brennerleistung Q im gesamten Drehzahlbereich beschreibenden, einen aktuellen Betriebszustand und/oder aktuelle Randbedingungen erfassenden Kalibrierkurve auf Grundlage des mindestens einen Wertepaares Kalibrierdrehzahl-Kalibrierfördermenge nKAL, mKAL, wobei die Kalibrierkurve einem Bestimmen von einem weiteren Brennerbetrieb vorgegebenen Soll-Ionisationssignalen ISOLL dient.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren einer nach dem Flammenionisationsprinzip arbeitenden Luftzahlregelung eines ein Brennstoff-Luft-Gemisch verbrennenden Brenners mit modulierbarer Brennerleistung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum luftzahlgeregelten Betreiben eines ein Brennstoff-Luft-Gemisch verbrennenden Brenners mit modulierbarer Brennerleistung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.
  • Solche Brenner sind häufig in Heizgeräten oder Heizkesseln eingebaut und dienen beispielsweise der Wärmeerzeugung zur Wohnraumbeheizung und Trinkwarmwasserbereitung. In der Regel fördert und moduliert ein z. B. Drehzahl-variables Gebläse (Drehzahl n) einen Verbrennungsluftstrom, ferner fördert und moduliert ein z. B. elektronisches Brennstoffregelventil einen Brennstoffstrom. In einer Mischvorrichtung werden Verbrennungsluft und Brennstoff zusammengeführt und zu einem homogenen Brennstoff-Luft-Gemischstrom aufbereitet. An einer Brennermündung, z. B. eine ebene Brenneraustrittsfläche, tritt der Brennstoff-Luft-Gemischstrom aus dem Brenner aus, wird gezündet und verbrennt unter Wärmeentwicklung (Brennerleistung Q). Eine Mess- oder Detektionseinrichtung, beispielsweise eine Ionisationselektrode, erfasst einen Verbrennungswert der Gemischverbrennung, zum Beispiel ein aufgrund einer an einer Brennerflamme angelegten Spannung entstehendes Ionisationssignal I. Ein Regelgerät beeinflusst die Zufuhr von Verbrennungsluft und/oder Brennstoff bzw. verändert eine Zusammensetzung des Brennstoff-Luft-Gemischs aufgrund von Betriebsdaten und/oder Sollvorgaben. In der Regel geben die heißen Verbrennungsgase des verbrennenden Brennstoff-Luft-Gemischs ihre Wärme in einem Wärmetauscher an ein Nutzfluid (Heizungswasser, Trinkwasser) ab und verlassen das Heizgerät als Abgas über die Abgasanlage in die Umwelt.
  • Bei der Brennerkonstruktion und dem Brennerbetrieb besteht eine wichtige Anforderung, dass nämlich die Flamme stabil bleibt. Das bedeutet, dass die Flamme weder in die Brennermündung zurückschlägt bzw. auf einer Brenneroberfläche aufsitzt noch von der Brennermündung abhebt bzw. verlöscht. Beides wären gefährliche Zustände mit dem potentiellen Risiko der Verpuffung, Bauteilschädigung oder sonstigen Störung. Flammen eines mageren Brennstoff-Luft-Gemischs neigen zum Abheben, Flammen eines fetten Gemisches neigen zum Rückschlagen.
  • Das Mengenverhältnis von Brennstoff zu Verbrennungsluft ist also von großer Bedeutung für einen störungsfreien, aber auch für einen effizienten Brennerbetrieb. Im Hinblick auf eine optimierte Verbrennung mit stabiler Flamme, minimalem Schadstoffausstoß und hohem feuerungstechnischen Wirkungsgrad auch bei veränderlichen Randbedingungen (Brennstoffzusammensetzung, Strömungswiderstand im Luft-, Brennstoff-, Gemisch- oder Abgasweg, Gegendruck auf die Abgasanlage, u. a.) werden moderne Brenner mit luftzahlgeregelter Verbrennung betrieben, wobei ein Brennstoff-Luft-Gemisch gewünschter Zusammensetzung in der Regel im mageren Bereich mit beispielsweise 20% Luftüberschuss gegenüber einem stöchiometrischen Gemisch liegt, also z. B. eine Luftzahl λ = λSOLL = 1,2 aufweist.
  • Die Luftzahlregelung basiert häufig auf einem Signal (Wert) aus der Verbrennung, dem sogenannten Ionisationssignal I. Eine geeignete Ionisationsauswerteschaltung – zum Beispiel die unter dem Namen SCOT (System Control Technology) bekannte, in der DE 44 33 425 C2 offenbarte Schaltung – macht sich den Umstand zunutze, dass Flammen bei Anlegen einer elektrischen Spannung Strom leiten. Als Sensor wird meist eine in den Flammenbereich reichende Ionisationselektrode verwendet. Der Wert des Ionisationssignales I zeigt eine klare Abhängigkeit von der Luftzahl λ des Brennstoff-Luft-Gemischs mit einem Signalmaximum IMAX bei der Luftzahl λ = λSTÖCH = 1,0 (stöchiometrische Reaktion). Um eine Verbrennung bei gewünschter Gemischzusammensetzung bei z. B. Luftzahl λSOLL = 1,2 durchzuführen, wird ein entsprechendes Soll-Ionisationssignal ISOLL vorgegeben, auf den das Ist-Ionisationssignal eingestellt (geregelt) wird. Neben der Luftzahlabhängigkeit unterliegt das Ionisationssignal I auch einer Abhängigkeit von der Brennerleistung Q, die sich je nach konstruktiver Brennergestaltung anders darstellt. Daher gibt eine gute Luftzahlregelung der Verbrennung im leistungsmodulierenden Brennerbetrieb nicht ein konstantes Soll-Ionisationssignal ISOLL für den gesamten Modulationsbereich vor, sondern eine Soll-Ionisationssignalkurve mit leistungsabhängig verschiedenen Soll-Ionisationssignalen: ISOLL = f(Q) wobei f(Q) die funktionale Abhängigkeit des Soll-Ionisationssignales ISOLL von der Brennerleistung Q bedeutet und für jeden Brennertyp einmal definiert werden muss.
  • Heute werden bevorzugt Brenner mit großen Leistungsmodulationsbereichen verwendet, die ganz unterschiedliche Wärmeanforderungen bedienen können, wie sie zum Beispiel aus der Wohnraumbeheizung bei verschiedenen Außentemperaturen oder aus der Trinkwarmwasserbereitung für kleine und große Zapfmengen entstehen. Gesucht sind solche Brenner, die bis hinunter zu niedrigen Wärmeanforderungen in einem niedrig modulierenden Dauerbetrieb und ohne Ein- und Austaktungen arbeiten können. Mit größer werdendem Leistungsmodulationsbereich gewinnt aber die Abhängigkeit des Ionisationssignales I von der Brennerleistung Q zunehmend an Bedeutung.
  • Eine Möglichkeit, die Brennerleistungsabhängigkeit des Ionisationssignales zu berücksichtigen und so den Brenner in einem weiteren Leistungsmodulationsbereich betreiben zu können, bestünde darin, der Heizgeräteregelung eine Kennlinie vorzugeben, die jeder Brennerleistung Q ein Soll-Ionisationssignal ISOLL zuordnet. Damit ließe sich bei jeder Brennerleistung Q ein Brennstoff-Luft-Gemisch mit gewünschter Zusammensetzung (zum Beispiel Soll-Luftzahl λSOLL = 1,20) einstellen. Zur Durchführung dieses Verfahrens wäre es erforderlich, die Brennerleistung Q sicher und genau zu bestimmen.
  • Eine schnelle, einfache und kostengünstige Möglichkeit zur Bestimmung eines die aktuelle Brennerleistung Q repräsentierenden Wertes besteht in der Erfassung der Größe des Verbrennungsluftstromes V auf Basis der Gebläsedrehzahl n, offenbart zum Beispiel in der DE 198 53 567 A1 . Die hierfür herangezogene Beziehung ist die angenommene Proportionalität zwischen Gebläsedrehzahl n und gefördertem Verbrennungsluftstrom V einerseits sowie zwischen Verbrennungsluftstrom V und Brennerleistung Q andererseits. Die Soll-Ionisationssignale ISOLL lassen sich dann in Abhängigkeit der Gebläsedrehzahl n bestimmen: ISOLL ≈ g(n) wobei g(n) die funktionale Abhängigkeit des Soll-Ionisationssignales ISOLL von der die Brennerleistung Q repräsentierenden Drehzahl n bedeutet.
  • Ungenau ist diese Vorgehensweise unter anderem wegen der am Gebläse wirksamen veränderlichen Strömungswiderstände, beispielsweise bei von Heizungsanlage zu Heizungsanlage verschiedenen Abgasrohrlängen, -querschnitten, variierender Anzahl an Rohrbögen, variierenden Oberflächenrauhigkeiten, eventuellen Querschnittsverengungen zum Beispiel aufgrund von Kondensatanfall, Verschmutzung oder durch Fremdkörper sowie durch Windeinfluss, geodätischer Aufstellhöhe, und anderem mehr, Unter dem Einfluss dieser und anderer Randbedingungen können sich bei unveränderter Gebläsedrehzahl unterschiedlich grolle Luftströme und Brennerleistungen ergeben. Die angenommene Proportionalität zwischen Gebläsedrehzahl n und gefördertem Verbrennungsluftstrom V ist verfälscht, die Ergebnisse sind unbefriedigend und können nicht für eine genaue Bestimmung der Brennerleistung Q herangezogen werden. Eine Luftzahlregelung, die die Soll-Ionisationssignale ISOLL in einfacher Abhängigkeit von der Gebläsedrehzahl n vorgibt, erfüllt nicht die hohen Anforderungen hinsichtlich Flammenstabilität und Schadstoffemission.
  • Die zum Zeitpunkt der Anmeldung des vorliegenden Patentbegehrens noch unveröffentlichte deutsche Patentanmeldung DE 10 2010 026 389 offenbart ein Verfahren zur Regelung einer Verbrennung, wobei die momentane Brennerleistung Q durch Bestimmen einer Signallaufzeit im geförderten Verbrennungsluftstrom bzw. Brennstoff-Luft-Gemischstrom abgeschätzt wird. Dieser in jedem angefahrenen Betriebspunkt abgeschätzten Brennerleistung Q kann dann ein Soll-Ionisationssignal entsprechend des oben genannten funktionalen Zusammenhangs ISOLL = f(Q) zugeordnet werden. Damit hält eine Luftzahlregelung, die auf dieser Art der Abschätzung basiert, die Luftzahl-Sollvorgabe deutlich genauer ein als die vorgenannte Lösung, gewährleistet also eine deutlich stabilere Flamme und niedrigere Schadstoffemissionen. Sie kann aber für manche Anwendungen wegen der immer wieder erforderlichen Durchführung der Laufzeitmessung noch zu langsam für einen praktikablen Brennerbetrieb sein. So könnte es zum Beispiel erforderlich sein, die Modulationsgeschwindigkeit (Anpassungsgeschwindigkeit an wechselnde Wärmeanforderungen) eines Brenners zu senken, also die Trägheit zu erhöhen, was einem Komfortgedanken widerspricht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, robuste und schnell funktionierende Verfahren zum Kalibrieren einer Luftzahlregelung eines Brenners sowie zum luftzahlgeregelten Betreiben eines ein Brennstoff-Luft-Gemisch verbrennenden, unter veränderlichen Randbedingungen arbeitenden Brenners mit modulierbarer Brennerleistung zu schaffen.
  • Unter Kalibrieren wird in diesem Zusammenhang eine Bestimmung einer in einem Brennerbetrieb aktuell vorliegenden Brennerleistung Q und/oder eine an die modulierbare Brennerleistung Q angepasste Vorgabe von Soll-Ionisationssignalen ISOLL verstanden. Dabei ist die der Luftzahlregelung zugrunde gelegte prinzipielle Zuordnung von Soll-Ionisationssignalen ISOLL zur Brennerleistung Q bekannt.
  • Erfindungsgemäß wird dies durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Kalibrieren einer nach dem Flammenionisationsprinzip arbeitenden Luftzahlregelung eines ein Brennstoff-Luft-Gemisch verbrennenden Brenners mit modulierbarer Brennerleistung Q, der in veränderlichen Betriebszuständen und/oder unter veränderlichen Randbedingungen betrieben wird, wobei die Luftzahlregelung jeder Drehzahl n in einem dem Brennerbetrieb zur Verfügung stehenden Drehzahlbereich eines Luft und/oder Brennstoff-Luft-Gemisch fördernden Gebläses ein Soll-Ionisationssignal ISOLL zuordnet und eine Zusammensetzung des Brennstoff-Luft-Gemischs so verändert, dass ein in einer Flamme gemessenes Ist-Ionisationssignal den Wert des Soll-Ionisationssignales ISOLL annimmt, ist gekennzeichnet durch die Schritte
    • A. Einstellen des Gebläses auf mindestens eine vorgebbare Kalibrierdrehzahl nKAL,
    • B. Ermitteln mindestens einer von dem Gebläse bei der Kalibrierdrehzahl nKAL geförderten, die Brennerleistung Q repräsentierenden Kalibrierfördermenge mKAL von Luft und/oder Brennstoff und/oder Brennstoff-Luft-Gemisch und
    • C. Ableiten einer eine Korrelation von Drehzahl n und Fördermenge m und/oder Drehzahl n und Brennerleistung Q im gesamten Drehzahlbereich beschreibenden, einen aktuellen Betriebszustand und/oder aktuelle Randbedingungen erfassenden Kalibrierkurve auf Grundlage des mindestens einen Wertepaares Kalibrierdrehzahl-Kalibrierfördermenge nKAL, mKAL, wobei die Kalibrierkurve einem Bestimmen von einem weiteren Brennerbetrieb vorgegebenen Soll-Ionisationssignalen ISOLL dient.
  • Dieses Verfahren zum Kalibrieren ist schnell und robust, es vereinigt die Vorteile der zuverlässigen Bestimmung eines Brennerleistungswertes Q bzw. eines Fördermengenwertes m mit denen der schnellen Zuordnung von Soll-Ionisationssignalwerten ISOLL zu Gebläsedrehzahlen n. Ein solches Kalibrierverfahren muss nicht in jedem Betriebspunkt ausgeführt werden. Es reicht in der Regel aus, wenn die Kalibrierung in Abständen regelmäßig wiederholt wird, zum Beispiel in Abhängigkeit von der Zeit, von bestimmten Betriebszuständen oder Randbedingungen, die seitens einer Brennerregelung gemessen, gezählt oder erkannt werden. Dabei reicht es ferner aus, wenn die Kalibrierung an einem Betriebspunkt ausgeführt wird; aus dem Ergebnis wird eine Kalibrierkurve für den gesamten zur Verfügung stehenden Leistungsmodulationsbereich des Brenners abgeleitet. Alternativ und zur Erhöhung der Kurvengüte können der Kalibrierkurve auch zwei oder mehr Kalibrierpunkte zugrunde gelegt werden.
  • Die Kalibrierdrehzahl nKAL kann fest vorgegeben, also eine immer gleiche Drehzahl sein. Ebenso ist es aber auch möglich, davon abweichende Drehzahlen als Kalibrierdrehzahl auszuwählen und vorzugeben, beispielsweise in Abhängigkeit eines aktuellen Betriebszustands oder einer aktuellen Brennerleistung. So können während des normalen Brennerbetriebs spontane Kalibriervorgänge erfolgen. Die Fördermenge mKAL (Luft-, Brennstoff- oder Gemischmenge) kann z. B. nach dem in der Beschreibungseinleitung geschilderten Verfahren gemessen werden, es sind aber auch viele andere aus dem Stand der Technik bekannte Mess- oder Schätzverfahren anwendbar.
  • Anhand der Messung der Fördermenge mKAL bei Drehzahl nKAL in einem oder mehreren Betriebspunkten wird die Korrelation, also die funktionale Abhängigkeit von Fördermenge m und Drehzahl n bzw. Brennerleistung Q und Drehzahl n erkannt, wie sie sich über den gesamten, zur Verfügung stehenden Drehzahlbereich darstellt. Zur Ableitung kann eine lineare, quadratische oder anders geartete Funktion m(n) bzw. Q(n) gebildet werden, dabei kann auch ein hypothetischer Betriebspunkt wie zum Beispiel ein Wertepaar Fördermenge null bei Drehzahl null berücksichtigt werden. Die Art der Funktion kann fest vorgegeben sein, oder sie wird anhand der zugrunde zu legenden Wertepaare aus einer Gruppe bekannter Funktionsarten ausgewählt. Der Einfluss eines besonderen Betriebszustands oder von veränderlichen Randbedingungen auf die funktionale Abhängigkeit wird durch die Ableitung der Korrelation implizit berücksichtigt und deren Störpotential verliert damit an Bedeutung. Veränderliche Betriebszustände und/oder veränderliche Randbedingungen sind zum Beispiel Kaltstart, Dauerbetrieb, Aufstellhöhe, Gasartenwechsel, Modulationsgeschwindigkeit, veränderliche Strömungswiderstände, Gegendrücke, Windverhältnisse, Drehzahl-Brennerleistung-Korrelationen, etc.
  • Die Kalibrierkurve gibt beispielsweise eine Abhängigkeit der Art ISOLL = gKAL(n) wieder, wobei gKAL(n) die funktionale Abhängigkeit des Soll-Ionisationssignales ISOLL von der die Brennerleistung Q repräsentierenden Drehzahl n bedeutet. Nun ist allerdings die funktionale Abhängigkeit gKAL keine fest vorgegebene, sondern eine an Betriebszustand und/oder Randbedingungen angepasste Funktion. Damit ist die Bestimmung von Soll-Ionisationssignalen ISOLL im leistungsmodulierenden Brennerbetrieb wieder schnell, einfach und kostengünstig. Die hierfür herangezogenen Beziehungen sind die funktionalen Zusammenhänge (z. B. Polynom höherer Ordnung oder Proportionalität) zwischen Gebläsedrehzahl n und gefördertem Verbrennungsluftstrom V einerseits sowie zwischen Verbrennungsluftstrom V und Brennerleistung Q andererseits, deren Beziehung mit messtechnischen Mitteln und gegebenenfalls geeigneten physikalischen und/oder mathematischen Annahmen in regelmäßigen Abständen immer wieder neu bestimmt wird. Die Soll-Ionisationssignale ISOLL lassen sich dann in Abhängigkeit der Gebläsedrehzahl n bestimmen.
  • Des erfindungsgemäße Verfahren zum luftzahlgeregelten Betreiben eines ein Brennstoff-Luft-Gemisch verbrennenden Brenners mit modulierbarer Brennerleistung Q in veränderlichen Betriebszuständen und/oder unter veränderlichen Randbedingungen, wobei eine Luftzahlregelung jeder Drehzahl n in einem dem Brennerbetrieb zur Verfügung stehenden Drehzahlbereich eines Luft und/oder Brennstoff-Luft-Gemisch fördernden Gebläses ein Soll-Ionisationssignal ISOLL zuordnet und eine Zusammensetzung des Brennstoff-Luft-Gemischs so verändert, dass ein in einer Flamme gemessenes Ist-Ionisationssignal den Wert des Soll-Ionisationssignales ISOLL annimmt, ist gekennzeichnet durch die Schritte
    • A. Einstellen des Gebläses auf mindestens eine vorgebbare Kalibrierdrehzahl nKAL,
    • B. Ermitteln mindestens einer von dem Gebläse bei der Kalibrierdrehzahl nKAL geförderten, die Brennerleistung Q repräsentierenden Kalibrierfördermenge mKAL von Luft und/oder Brennstoff und/oder Brennstoff-Luft-Gemisch,
    • C. Ableiten einer eine Korrelation von Drehzahl n und Fördermenge m und/oder Brennerleistung Q im gesamten Drehzahlbereich beschreibenden, veränderliche Betriebszustände und/oder Randbedingungen erfassenden Kalibrierkurve auf Grundlage des mindestens einen Wertepaares Kalibrierdrehzahl-Kalibrierfördermenge nKAL, mKAL,
    • D. Bestimmen und Vorgeben von Soll-Ionisationssignalen ISOLL auf Grundlage der Kalibrierkurve und im weiteren Brennerbetrieb frei wählbaren Brennerleistungen Q zugeordneten Drehzahlen n.
  • Auch bei diesem Verfahren lassen sich die aktuellen Soll-Ionisationssignale ISOLL schnell, einfach und robust in Abhängigkeit der aktuellen Gebläsedrehzahl n bestimmen. Die aktuelle, zum Beispiel proportionale Abhängigkeit der Brennerleistung Q von der Drehzahl n ist durch die Verfahrensschritte A, B und C explizit bekannt, wodurch der Störeinfluss, der sich aus den veränderlichen Betriebszuständen und/oder Randbedingungen ergeben könnte, minimiert ist bzw. ausgeschlossen werden kann.
  • Besonders geeignet ist eine Verfahrensausgestaltung, die auf Grundlage des mindestens einen Wertepaares Kalibrierdrehzahl-Kalibrierfördermenge nKAL, mKAL aus mehreren bekannten, den Einfluss variierender Randbedingungen berücksichtigenden, in einer Brennerregelung gespeicherten Kalibrierkurven eine im weiteren Brennerbetrieb anzuwendende Kalibrierkurve auswählt und der Luftzahlregelung zugrunde legt. Damit wird bei jedem Kalibriervorgang in Kenntnis eines aktuellen Wertepaares aus einer Schar bekannter Kurven die am besten geeignete Kurve ausgewählt und als aktuell zu verwendende Kalibrierkurve vorgegeben.
  • Alternativ zu der vorgenannten Ausgestaltung ist ein Verfahren, das auf Grundlage des mindestens einen Wertepaares Kalibrierdrehzahl-Kalibrierfördermenge nKAL, mKAL eine im weiteren Brennerbetrieb anzuwendende, beispielsweise eine lineare oder quadratische Abhängigkeit von Drehzahl n und Fördermenge m bzw. Brennerleistung Q darstellende Kalibrierkurve berechnet.
  • Eine vorteilshafte Ausgestaltung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine regelmäßige Überprüfung der aktuellen Kalibrierkurve durch Vergleichen mindestens eines aktuellen Wertepaares Kalibrierdrehzahl-Kalibrierfördermenge mit mindestens einem der Kalibrierkurve zugrundeliegenden, früheren Wertepaar und Ermitteln einer neuen Kalibrierkurve, wenn die Differenz zwischen dem aktuellen und dem früheren Wertepaar einen zulässigen Grenzwert überschreitet. Dadurch wird eine neue Kalibrierkurve nur dann ermittelt, wenn dies wirklich erforderlich ist.
  • Eine weitere vorteilshafte Ausgestaltung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ableitung der Kalibrierkurve neben mindestens einem aktuell ermittelten Wertepaar Kalibrierdrehzahl-Kalibrierfördermenge auch mindestens ein früher ermitteltes Wertepaar und/oder ein Verlauf mindestens einer früher abgeleiteten Kalibrierkurve berücksichtigt werden. Damit wird eine Glättung der Kalibrierergebnisse erreicht und der Einfluss etwaiger Kalibrierfehler wird minimiert.
  • Eine andere vorteilshafte Ausgestaltung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass auf Grundlage des mindestens einen Wertepaares Kalibrierdrehzahl-Kalibrierfördermenge eine niedrigst zulässige Drehzahl und/oder eine höchst zulässige Drehzahl berechnet wird. Damit wird erreicht, dass unabhängig von den veränderlichen Betriebszuständen und/oder Randbedingungen, also z. B. unabhängig von veränderlichen Strömungswiderständen im Abgasweg, eine minimal zulässige Brennerleistung nicht unterschritten und eine maximal zulässige Brennerleistung nicht überschritten wird. Dadurch ist sichergestellt, dass die Flamme immer stabil brennt, also nicht vom Brenner abhebt oder in den Brenner zurückschlägt, und dass maximal zulässige Wärmelasten und Bauteiltemperaturen nicht überschritten werden.
  • Insgesamt schafft die Erfindung Verfahren zum Kalibrieren und zum Betreiben von luftzahlgeregelten Brennern, mit denen ein schnelles Modulieren der Brennerleistung bei genauer Einhaltung von Soll-Luftzahlen sowohl an den anvisierten Betriebszielpunkten als auch in jedem Betriebspunkt während des Modulationsvorgangs erreicht wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 4433425 C2 [0005]
    • DE 19853567 A1 [0008]
    • DE 102010026389 [0010]

Claims (7)

  1. Verfahren zum Kalibrieren einer nach dem Flammenionisationsprinzip arbeitenden Luftzahlregelung eines ein Brennstoff-Luft-Gemisch verbrennenden Brenners mit modulierbarer Brennerleistung, der in veränderlichen Betriebszuständen und/oder unter veränderlichen Randbedingungen betrieben wird, wobei die Luftzahlregelung • jeder Drehzahl in einem Drehzahlbereich eines Luft und/oder Brennstoff-Luft-Gemisch fördernden Gebläses ein Soll-Ionisationssignal zuordnet und • eine Zusammensetzung des Brennstoff-Luft-Gemischs so verändert, dass ein in einer Flamme gemessenes Ist-Ionisationssignal den Wert des Soll-Ionisationssignales annimmt, gekennzeichnet durch die Schritte A. Einstellen des Gebläses auf mindestens eine vorgebbare Kalibrierdrehzahl, B. Ermitteln mindestens einer von dem Gebläse bei der Kalibrierdrehzahl geförderten, die Brennerleistung repräsentierenden Kalibrierfördermenge von Luft und/oder Brennstoff und/oder Brennstoff-Luft-Gemisch und C. Ableiten einer eine Korrelation von Drehzahl und Fördermenge und/oder Brennerleistung im gesamten Drehzahlbereich beschreibenden, veränderliche Betriebszustände und/oder Randbedingungen erfassenden Kalibrierkurve auf Grundlage des mindestens einen Wertepaares Kalibrierdrehzahl-Kalibrierfördermenge, wobei die Kalibrierkurve einem Bestimmen von einem weiteren Brennerbetrieb vorgegebenen Soll-Ionisationssignalen dient.
  2. Verfahren zum luftzahlgeregelten Betreiben eines ein Brennstoff-Luft-Gemisch verbrennenden Brenners mit modulierbarer Brennerleistung in veränderlichen Betriebszuständen und/oder unter veränderlichen Randbedingungen, wobei eine Luftzahlregelung • jeder Drehzahl in einem Drehzahlbereich eines Luft und/oder Brennstoff-Luft-Gemisch fördernden Gebläses ein Soll-Ionisationssignal zuordnet und • eine Zusammensetzung des Brennstoff-Luft-Gemischs so verändert, dass ein in einer Flamme gemessenes Ist-Ionisationssignal den Wert des Soll-Ionisationssignales annimmt, gekennzeichnet durch die Schritte A. Einstellen des Gebläses auf mindestens eine vorgebbare Kalibrierdrehzahl, B. Ermitteln mindestens einer von dem Gebläse bei der Kalibrierdrehzahl geförderten, die Brennerleistung repräsentierenden Kalibrierfördermenge von Luft und/oder Brennstoff und/oder Brennstoff-Luft-Gemisch, C. Ableiten einer eine Korrelation von Drehzahl und Fördermenge und/oder Brennerleistung im gesamten Drehzahlbereich beschreibenden, veränderliche Betriebszustände und/oder Randbedingungen erfassenden Kalibrierkurve auf Grundlage des mindestens einen Wertepaares Kalibrierdrehzahl-Kalibrierfördermenge, D. Bestimmen und Vorgeben von Soll-Ionisationssignalen auf Grundlage der Kalibrierkurve und im weiteren Brennerbetrieb frei wählbaren Brennerleistungen zugeordneten Drehzahlen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grundlage des mindestens einen Wertepaares Kalibrierdrehzahl-Kalibrierfördermenge aus mehreren bekannten, den Einfluss variierender Randbedingungen berücksichtigenden Kalibrierkurven eine im weiteren Brennerbetrieb anzuwendende Kalibrierkurve ausgewählt und der Luftzahlregelung zugrunde gelegt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grundlage des mindestens einen Wertepaares Kalibrierdrehzahl-Kalibrierfördermenge eine im weiteren Brennerbetrieb anzuwendende Kalibrierkurve berechnet und der Luftzahlregelung zugrunde gelegt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine regelmäßige Überprüfung der Kalibrierkurve durch Vergleichen mindestens eines aktuellen Wertepaares Kalibrierdrehzahl-Kalibrierfördermenge mit mindestens einem der Kalibrierkurve zugrundeliegenden, früheren Wertepaar und eine Ermittlung einer neuen Kalibrierkurve, wenn die Differenz zwischen dem aktuellen und dem früheren Wertepaar einen zulässigen Grenzwert überschreitet.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ableitung der Kalibrierkurve neben mindestens einem aktuell ermittelten Wertepaar Kalibrierdrehzahl-Kalibrierfördermenge auch mindestens ein früher ermitteltes Wertepaar und/oder ein Verlauf mindestens einer früher abgeleiteten Kalibrierkurve berücksichtigt werden.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grundlage des mindestens einen Wertepaares Kalibrierdrehzahl-Kalibrierfördermenge eine im weiteren Brennerbetrieb anzuwendende niedrigst zulässige Drehzahl und/oder höchst zulässige Drehzahl berechnet und der Luftzahlregelung zugrunde gelegt wird.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015225896A1 (de) * 2015-12-18 2017-06-22 Robert Bosch Gmbh Heizgerätevorrichtung
CN108278599A (zh) * 2017-12-27 2018-07-13 南京钢铁股份有限公司 一种加热炉煤气支管平焰烧嘴压力均衡标定方法
EP3751200A1 (de) * 2019-06-04 2020-12-16 ebm-papst Landshut GmbH Verfahren zur regelung eines brenngasbetriebenen heizgerätes

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4433425C2 (de) 1994-09-20 1998-04-30 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Regeleinrichtung zum Einstellen eines Gas-Verbrennungsluft-Gemisches bei einem Gasbrenner
DE19853567A1 (de) 1998-11-20 2000-05-25 Kromschroeder Ag G Verfahren zur Luftzahlregelung eines vollvormischenden Gasbrenners
DE19831648B4 (de) * 1998-07-15 2004-12-23 Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg Verfahren zur funktionalen Adaption einer Regelelektronik an ein Gasheizgerät
DE102010026389A1 (de) 2010-07-07 2012-01-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Regelung einer Verbrennung bei einem Gas- oder Ölbrenner

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4433425C2 (de) 1994-09-20 1998-04-30 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Regeleinrichtung zum Einstellen eines Gas-Verbrennungsluft-Gemisches bei einem Gasbrenner
DE19831648B4 (de) * 1998-07-15 2004-12-23 Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg Verfahren zur funktionalen Adaption einer Regelelektronik an ein Gasheizgerät
DE19853567A1 (de) 1998-11-20 2000-05-25 Kromschroeder Ag G Verfahren zur Luftzahlregelung eines vollvormischenden Gasbrenners
DE102010026389A1 (de) 2010-07-07 2012-01-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Regelung einer Verbrennung bei einem Gas- oder Ölbrenner

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015225896A1 (de) * 2015-12-18 2017-06-22 Robert Bosch Gmbh Heizgerätevorrichtung
CN108278599A (zh) * 2017-12-27 2018-07-13 南京钢铁股份有限公司 一种加热炉煤气支管平焰烧嘴压力均衡标定方法
EP3751200A1 (de) * 2019-06-04 2020-12-16 ebm-papst Landshut GmbH Verfahren zur regelung eines brenngasbetriebenen heizgerätes

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