[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Drehzahlüberwachung eines Gebläses
nach Anspruch 1.
Die Erfindung betrifft weiter die Verwendung des Verfahrens in einem Feuerungsautomaten
nach dem unabhängigen Verwendungsanspruch.
[0002] Derartige Verfahren sind für unterschiedliche Zwecke und Anwendungen bereits bekannt.
[0003] So ist beispielsweise aus der EP 0 614 048 A1 ein Gebläse bekannt, welches über einen
drehzahlgesteuerten Motor angetrieben wird. Die Drehzahlsteuerung erfolgt über einen
Steueranschluss mittels Pulsweitenmodulation. Die Rückmeldung der Drehzahl erfolgt
über einen Rückmeldeanschluss.
[0004] Einfache und billige Drehzahlüberwachungen nutzen die Magnetisierung über die Pole
des Gebläsemotors. Dies hat jedoch eine geringe Anzahl von Messimpulsen während einer
Messzeit, z. B. 0,2s, zur Folge und dadurch eine geringe Auflösung der Drehzahl und
ungenaue Messung im stationären Zustand.
Als Lösung wurde versucht einen Mittelwert über eine längere Zeit zu bilden. Bei schnellen
dynamischen Änderungen kann der gemittelte Wert aber dem wirklichen Wert nicht folgen,
d. h. der gemittelte Wert ist nicht repräsentativ für die Drehzahl während der Änderung.
[0005] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs
genannten Art eine Abwägung zwischen möglichst grosser Genauigkeit im stationären
Zustand und Fehler bei dynamischen Änderungen zu ermöglichen.
[0006] Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die in den unabhängigen Ansprüche
angegebenen Merkmale gelöst.
[0007] Kern der Erfindung ist es somit, dass ein Drehzahlmesswert des Gebläses mit einem
Referenzwert verglichen wird, um zu ermitteln ob sich das Gebläse in einem ausreichend
stationären Zustand befindet.
[0008] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen
Ansprüchen.
[0009] Der Drehzahlmesswert wird in kurzen Zeitabständen gemessen, so dass er bei allen
dynamischen Änderungen der realen Gebläsedrehzahl ohne Fehler folgt, aber dabei relativ
ungenau ist.
Stellt sich das Gebläse stationär auf eine Drehzahl ein, so wird der Messwert gemittelt.
[0010] Einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung bzw. des
erfindungsgemässen Verfahrens werden anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert.
[0011] Dabei zeigen:
Fig. 1 die schematische Ansicht eines Feuerungsautomaten mit zugehörigem Gebläse;
Fig. 2 die schematische Ansicht eines modifizierten Feuerungsautomaten mit zugehörigem
Gebläse;
Fig. 3 Filterbereiche im stationären Zustand.
[0012] Gleiche Elemente sind in den einzelnen Figuren mit gleichen Bezugszeichen angegeben.
[0013] Fig. 1 zeigt schematisch einen Feuerungs- und Regelautomaten 2 mit zugeordnetem Gebläse
1. Die Drehzahl 3 des Gebläses 1 wird an den Feuerungsautomaten 2 weitergegeben. Die
Messung der Drehzahl kann dabei beliebig erfolgen, beispielsweise wie in der EP 0
614 048 A1 beschrieben durch eine Hallsonde. Im Feuerungsautomaten 2 ist ein erfindungsgemäss
aufgebautes Drehzahlfilter 4 angeordnet, welcher die gefilterte Drehzahl an eine Überwachungsvorrichtung
5 und zur Weiterverarbeitung an einen elektronischen Verbund 6 weitergibt. Der elektronische
Verbund 6 wird weiter über eine lonisationselektrode 7, d.h. durch das von der Elektrode
7 erzeugte Signal beeinflusst. Der elektronische Verbund 6 steuert dann entsprechend
der vorliegenden Verbrennungsbedingungen ein Gasventil 8 an. Über einen Temperaturregler
9 wird ein Leistungsanforderungssignal 10 erzeugt und mittels des erzeugten pulsweitenmodulierten
Signals PWM das Gebläse 1 angesteuert.
[0014] Fig. 2 zeigt einen modifizierten Feuerungsautomaten 2', bei dem die Drehzahl geregelt
wird. Hier wird die gefilterte Drehzahl zusätzlich an eine Vergleichseinheit 11 weitergegeben.
In der Vergleichseinheit 11 werden die Signale von der Leistungsanforderung 10 und
aus dem Drehzahlfilter 4 verglichen und an einen Gebläseregler 12 weitergegeben welcher
wieder das Gebläse 1 über ein pulsweitenmoduliertes Signal PWM ansteuert.
[0015] Figur 3 zeigt die Filterbereiche im stationären Zustand 14 aufgetragen in einem Diagramm
Zeit t gegen die Drehzahl n. Weiter dargestellt sind Kurven für Drehzahlmesswerte
15 und Referenzwerte 16.
[0016] Dazu wird der wie oben ermittelte Drehzahlmesswert 15 mit dem Referenzsignal 16 verglichen
um zu ermitteln, ob sich das Gebläse 1 in ausreichend stationärem Zustand befindet.
Das Referenzsignal 16 kann bei einer reinen Drehzahlerfassung ein Mittelwert aus den
letzten m Messpunkten sein, beispielsweise mit m = 3. Bei einer Drehzahlregelung kann
das Referenzsignal 16 auch der vorgegebene Sollwert sein.
[0017] Ist der Betrag der Differenz (auch z. B. Quotient) zwischen Drehzahlmesswert 15 und
Referenzsignal 16 größer als ein vorgegebener Wert, so wird der Drehzahlmesswert 15
direkt weitergeleitet.
Ist der Betrag der Differenz zwischen Drehzahlmesswert 15 und Referenzsignal 16 kleiner
als der vorgegebene Wert, so ist die Drehzahl ausreichend stationär und der Drehzahlmesswert
15 wird mit einem Filter der Ordnung n gemittelt.
[0018] Der Algorithmus macht sich also zunutze, dass der Referenzwert 16 sich einem quasistationären
Wert annähert, und dass wenn der Drehzahlmesswert 15 nahe am Referenzwert 16 liegt,
sich das Gebläse 1 nur sehr langsam dem stationären Endwert 14 annähert, man also
über einen längeren Zeitraum mitteln kann.
[0019] Sehr schnelle dynamische Änderungen werden sofort erfasst und stationär kann der
Drehzahlmesswert 15 sehr präzise zur Weiterverarbeitung zur Verfügung gestellt werden.
Ein präzises Drehzahlsignal 15, das dynamische Vorgänge ebenfalls genau widerspiegelt
ist z. B. für den elektronischen Verbund 6 als Leistungssignal wichtig.
[0020] Als Drehzahlfilter dient beispielsweise ein Tiefpass der schaltungstechnisch mittels
elektronischer Komponenten aufgebaut ist. Es kann jedoch als Filter auch ein Software-Tiefpass,
z. B. ein FIR-Tiefpass oder ein IIR-Tiefpass mit der Ordnung n verwendet werden.
Um ein besseres Einrasten beim Umschalten vom ungefilterten in den gefilterten Wert
zu erreichen, kann die Filterordnung z. B. bei einem FIR-Tiefpass mit jedem Drehzahlmesswert
15 anwachsen, bis die maximale Ordnung n erreicht ist. Z. B. kann bei dynamisch schnellen
Änderungen immer mit der Ordnung 3 gefiltert, aber der aktuelle Drehzahlmesswert 15
direkt als Ausgangswert verwendet werden. Der Filterwert dient als Referenzsignal.
Ist der Betrag der Differenz des Drehzahlmesswerts 15 kleiner als der vorgegebene
Wert, so wird zunächst der Filterwert um eine Ordnung erhöht, also von 3 auf 4 und
als Ausgangssignal verwendet. Beim nächsten Messergebnis ist die Filterordnung 5 usw.,
bis der Endwert n erreicht ist (z. B. n=6). Ab dann wird der älteste Wert gelöscht
und der neue Drehzahlmesswert 15 zur Filterung verwendet, wie beim FIR-Filter üblich.
[0021] Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt.
1. Verfahren zur Drehzahlüberwachung eines Gebläses (1), insbesondere zur Verwendung
in einem Feuerungsautomaten (2) zur Einstellung der durch das Gebläse (1) geförderten
Verbrennungsluft, wobei ein Drehzahlmesswert (15) des Gebläses (1) ermittelt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Drehzahlmesswert (15) des Gebläses (1) mit einem Referenzwert (16) verglichen
wird, um zu ermitteln ob sich das Gebläse in einem ausreichend stationären Zustand
befindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Referenzwert (16) ein Mittelwert aus letzten Drehzahlmesswerten (15) ist oder
dass der Referenzwert (16) ein vorgegebener Sollwert ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei einer einen vorgegebenen Wert übersteigenden Abweichung des Drehzahlmesswertes
(15) vom Referenzwert (16) der Drehzahlmesswertes (15) direkt weitergebenen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei einer einen vorgegebenen Wert nicht übersteigenden Abweichung des Drehzahlmesswertes
(15) vom Referenzwert (16) der Drehzahlmesswertes (15) mit einem Filter der Ordnung
n gemittelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Drehzahlfilter ein Tiefpassfilter verwendet wird und dass beim Übergang in den
stationären, gefilterten Zustand die Ordnung des Tiefpassfilters mit jedem neuem Messwert
ansteigt, bis der Endwert für den stationären Zustand erreicht ist.
6. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in einem Feuerungsautomaten
(2).