[0001] Die Offenbarung umfasst ein Verfahren zur Regelung einer Feuerungseinrichtung, insbesondere
eines Gasbrenners, bei dem ein Wert ermittelt wird, der von einer von der Feuerungseinrichtung
erzeugten gemessenen Temperatur abhängt. Außerdem umfasst die Offenbarung eine Feuerungseinrichtung,
insbesondere einen Gasbrenner, der eine Einrichtung zum Messen eines Werts, der von
einer von der Feuerungseinrichtung erzeugten Temperatur abhängt, umfasst. Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Feuerungseinrichtung, insbesondere eines
Gasbrenners, und eine Feuerungseinrichtung, insbesondere einen Gasbrenner, der ein
Gasventil zur Einstellung der Brennstoffzufuhr zur Feuerungseinrichtung umfasst.
[0002] Im Haushalt werden Gasbrenner beispielsweise als Durchlauferhitzer, für die Bereitung
von Warmwasser in einem Kessel, zur Bereitstellung von Heizwärme u. ä. eingesetzt.
In den jeweiligen Betriebszuständen werden an das Gerät unterschiedliche Anforderungen
gestellt. Dies betrifft insbesondere die Leistungsabgabe des Brenners.
[0003] Die Leistungsabgabe wird im Wesentlichen durch die Einstellung der Zufuhr von Brenngas
und Luft und durch das eingestellte Mischungsverhältnis zwischen Gas und Luft bestimmt.
Auch die von der Flamme erzeugte Temperatur ist unter anderem eine Funktion des Mischungsverhältnisses
zwischen Gas und Luft. Das Mischungsverhältnis kann beispielsweise als Verhältnis
der Massenströme oder der Volumenströme der Luft und des Gases angegeben werden. Es
haben jedoch auch andere Parameter, wie die Brennstoffzusammensetzung, Einfluss auf
die genannten Größen.
[0004] Für jeden vorgegebenen Luft-Massenstrom bzw. Gas-Massenstrom lässt sich zudem ein
Mischungsverhältnis bestimmen, bei dem die Effektivität der Verbrennung maximiert
wird, d.h. bei dem der Brennstoff möglichst vollständig und sauber verbrennt.
[0005] Aus diesem Grund hat es sich als sinnvoll erwiesen, die Massenströme von Gas und
Luft zu regeln und stets so einzustellen, dass jeweils eine optimale Verbrennung unter
sich verändernden Anforderungen und Randbedingungen erreicht wird. Eine Regelung kann
laufend oder in periodischen Abständen stattfinden. Insbesondere ist eine Regelung
bei einer Umstellung des Betriebszustands, jedoch beispielsweise auch auf Grund von
Änderungen der Brennstoffzusammensetzung im kontinuierlichen Betrieb erforderlich.
[0006] Zur Bereitstellung des Luft-/Gasgemisches, durch das die Brennerflamme gespeist wird,
sind bekannte Gasbrenner in der Regel mit einem Radialgebläse ausgestattet, das im
Betrieb das Gemisch aus Luft und Gas ansaugt. Die Einstellung der Massenströme von
Luft und Gas kann beispielsweise durch die Änderung der Drehzahl und damit der Ansaugleistung
des Gebläserads des Radialgebläses erfolgen. Zusätzlich können Ventile in der Gas-
und/oder Luftzufuhrleitung vorgesehen sein, die zur Einstellung der einzelnen Massenströme
oder ihres Verhältnisses betätigt werden können. Zur Messung einzelner Parameter können
verschiedene Sensoren an geeigneten Stellen angeordnet sein. So können zur Messung
des Massenstroms und/oder des Volumenstroms des Gases und/oder der Luft und/oder des
Gemisches entsprechende Messvorrichtungen vorgesehen sein. Ebenso können Zustandsgrößen
wie die Temperatur der Luft, Drücke usw. an geeigneten Stellen gemessen, ausgewertet
und für die Regelung verwendet werden.
[0007] Die Regelung des Mischungsverhältnisses erfolgt heute standardmäßig, insbesondere
bei im Haushalt eingesetzten Gasbrennern, durch pneumatische Steuerung eines Gasventils
in Abhängigkeit vom Volumenstrom der zugeführten Luftmenge (Prinzip des pneumatischen
Verbunds). Bei der pneumatischen Steuerung werden Drücke oder Druckdifferenzen an
Blenden, in Verengungen oder in Venturidüsen als Steuergrößen für ein pneumatisches
Gasregelventil, durch das die Gaszufuhr zum Luftstrom eingestellt wird, verwendet.
Nachteilhaft an der pneumatischen Steuerung ist jedoch insbesondere, dass mechanische
Bauteile eingesetzt werden müssen, die auf Grund der Reibung mit Hystereseeffekten
behaftet sind. Besonders bei niedrigen Arbeitsdrücken kommt es zu Ungenauigkeiten
in der Steuerung, so dass das Gebläse stets einen bestimmten Mindestdruck erzeugen
muss, um eine ausreichend präzise Regelung zu erreichen, was umgekehrt aber zu einer
Überdimensionierung des Gebläses für die Maximalleistung führt. Außerdem ist der Aufwand
bei der Herstellung der mit Membranen ausgestatteten pneumatischen Gasregelventile
wegen der hohen Präzisionsanforderungen beachtlich. Im pneumatischen Verbund kann
zudem auf Änderungen der Gasart und -qualität nicht flexibel reagiert werden. Um gewünschte
Anpassungen der Gaszufuhr dennoch vornehmen zu können, müssen zusätzliche Einrichtungen,
z.B. Stellglieder, bereit - und eingestellt werden, was erheblichen zusätzlichen Aufwand
bei der Montage oder Wartung eines Gasheizgerätes bedeutet.
[0008] Aus diesen Gründen geht man dazu über, Gasbrenner mit einem elektronischen Verbund
auszustatten. Bei elektronischer Steuerung können einfach steuerbare Ventile, etwa
mit Pulsweiten modulierten Spulen oder mit Schrittmotoren, eingesetzt werden. Der
elektronische Verbund funktioniert durch Erfassung wenigstens eines die Verbrennung
charakterisierenden Signals, das an einen Regelkreis zum Nachregeln zurückgeführt
wird.
[0009] Jedoch treten auch beim Einsatz des elektronischen Verbunds Situationen auf, auf
die nicht angemessen reagiert werden kann, wie zum Beispiel eine Veränderung der Empfindlichkeit
der Sensoren auf Grund von Verschmutzung. Außerdem besteht bei Änderungen der Last
bzw. des Betriebszustands oder unmittelbar nach dem Betriebsstart des Gasbrenners
die Gefahr, dass die Regelung wegen der Trägheit der Sensoren zeitlich verzögert funktioniert,
was zu einer unvollkommenen Verbrennung und im Extremfall zum Erlöschen der Brennerflamme
führt.
[0010] Die
DE 100 45 270 C2 offenbart eine Feuerungseinrichtung und ein Verfahren zum Regeln der Feuerungseinrichtung
bei schwankender Brennstoffqualität. Insbesondere wird bei einer Änderung der Gasqualität
das Brennstoff-Luftverhältnis entsprechend verändert. Dabei wird für jede geeignete
Brennstoffart die Gemischzusammensetzung so lange nachgeregelt, bis die gewünschte
Flammenkerntemperatur erreicht ist. Außerdem werden Kennfelder für verschiedene Brennstoffe
verwendet, aus denen bei jeder Änderung der Leistungsanforderungen ein neues, geeignetes
Brennstoff-Luftverhältnis ausgelesen wird.
[0011] In der
GB 2 270 748 A ist ein Steuerungssystem für einen Gasbrenner gezeigt. Die Regelung erfolgt hier
unter Verwendung einer an der Brenneroberfläche gemessenen Temperatur. Da die Oberflächentemperatur
von der Flussrate des Luft-Gas-Gemisches abhängt, wird bei Unterschreiten einer bestimmten
Temperatur die Geschwindigkeit des Gebläserotors gesenkt, wodurch der Luftfluss und
damit das Luft-Gas-Verhältnis gesenkt wird.
[0012] Aus der
AT 411 189 B ist ein Verfahren zur Regelung eines Gasbrenners bekannt, bei dem die CO-Konzentration
in den Abgasen der Brennerflamme mit einem Abgassensor erfasst wird. Ein bestimmter
CO-Wert entspricht einem bestimmten Gas-LuftVerhältnis. Ausgehend von einem bekannten,
z.B. experimentell ermittelten, Gas-Luftverhältnis bei einem bestimmten CO-Wert kann
ein gewünschtes Gas-Luftverhältnis eingestellt werden.
[0013] Die
EP 770 824 B1 zeigt eine Regelung des Gas-Luftverhältnisses im Brennstoff-Luftgemisch durch Messen
eines Ionisationsstroms, der vom Luftüberschuss in den Abgasen der Brennerflamme abhängt.
Bei stöchiometrischer Verbrennung wird bekanntermaßen ein Maximum des Ionisationsstroms
gemessen. In Abhängigkeit von diesem Wert kann die Gemischzusammensetzung optimiert
werden.
[0014] Nachteilhaft an den zuletzt genannten Verfahren ist jedoch, dass das Rückkopplungssignal
erst bei brennender Flamme erfasst und an den Regelkreis zurückgeführt werden kann.
Außerdem limitiert die Trägheit der Sensoren eine genaue Nachregelung. Zudem unterliegen
die verwendeten Sensoren Verschmutzungen, so dass die Verbrennung im Zeitverlauf suboptimal
geregelt wird und somit die Schadstoffwerte steigen. Insbesondere beim Startvorgang,
bei dem noch kein Verbrennungssignal vorliegt, oder bei Laständerungen, bei denen
in kurzer Zeit erhebliche Änderungen der Betriebsparameter erforderlich sind, kann
es zu Schwierigkeiten und im Extremfall zu einem Erlöschen der Flamme kommen. Häufig
wird aus diesen Gründen zusätzlich auf pneumatische Regler zurückgegriffen, was jedoch
eine Erhöhung der Komplexität der Anlage sowie der Kosten nach sich zieht.
[0015] Ausgehend davon ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, auch bei schnellen
Lastwechseln und in der Startphase ohne Zeitverzögerungen eine gasartenunabhängige
Brennstoffzufuhr zuverlässig zu gewährleisten.
[0016] Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Feuerungseinrichtung
gemäß Anspruch 8.
[0017] Das Verfahren zur Regelung einer Feuerungseinrichtung, insbesondere eines Gasbrenners,
umfasst die Schritte: Ermittlung eines Werts, der von einer von der Feuerungseinrichtung
erzeugten gemessenen Temperatur abhängt; Vorgabe eines ersten Parameters, der einer
bestimmten Brennerbelastung entspricht; und Regelung des Wertes der von einer von
der Feuerungseinrichtung erzeugten Temperatur abhängt unter Verwendung einer Kennlinie,
die einen einer Solltemperatur entsprechenden Wertebereich in Abhängigkeit von dem
einer Brennerbelastung entsprechenden ersten Parameter darstellt, wobei bei der Darstellung
der Kennlinie ein zweiter Parameter, vorzugsweise die Luftzahl (λ), definiert als
das Verhältnis der tatsächlich zugeführten Luftmenge zu der theoretisch für optimale
stöchiometrische Verbrennung erforderliche Luftmenge, konstant ist.
[0018] Der Offenbarung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Kennlinie zur Regelung des
von einer von der Feuerungseinrichtung erzeugten Temperatur abhängigen Wertes nicht
von einer von der verwendeten Gasart abhängt. Das Verfahren der Regelung ist somit
gasartenunabhängig.
[0019] Die von der Feuerungseinrichtung erzeugte Temperatur wird in der Regel durch einen
im Flammenkern oder am Brenner selbst, beispielsweise an der Brenneroberfläche, angeordneten
Sensor gemessen. Sie kann jedoch auch am Flammenfuß, an der Flammenspitze oder in
einiger Entfernung im Wirkungsbereich der Flamme gemessen werden. Die gemessenen Temperaturen
nehmen, je nachdem, wo der Temperatursensor angebracht ist, und in Abhängigkeit von
der Belastung und vom Luft-Brennstoffverhältnis, etwa Werte zwischen 100°C und 1000°C
an.
[0020] Die für einen konstanten zweiten Parameter dargestellte Kennlinie kann sowohl empirisch
als auch rechnerisch ermittelt werden. Als zweiter Parameterwert ist der Wert vorgegeben,
bei dem mit dem vorhandenen Brenner die optimale Verbrennung stattfindet. Beispielsweise
kann als solcher zweiter Parameterwert die Luftzahl λ verwendet werden, die günstigerweise
bei λ = 1,3 liegen soll. Die Luftzahl λ ist definiert als das Verhältnis der tatsächlich
zugeführten Luftmenge zu der theoretisch für optimale stöchiometrische Verbrennung
erforderliche Luftmenge.
[0021] Das Verfahren ist unter anderem dadurch besonders einfach und zuverlässig, dass die
Regelung unabhängig von der Qualität des Brennstoffes und damit ohne Analyse des Brennstoffs
durchgeführt werden kann. Somit entfallen laufende oder periodische Korrekturen der
Kennlinie oder eine Vorauswahl aus einem Kennlinienfeld für unterschiedliche Brennstoffe
/ Gase.
[0022] Der erste Parameter entspricht insbesondere einer der Feuerungseinrichtung pro Zeiteinheit
zuzuführenden Luftmenge. Dies bedeutet die Darstellung eines der Solltemperatur entsprechenden
Wertes bei konstantem zweiten Parameterwert in Abhängigkeit von der der Brennerflamme
pro Zeiteinheit zugeführten Luftmenge. Ein konstanter zweiter Parameter bedeutet im
Umkehrschluss, dass mit der Änderung der Luftmenge die zugeführte Brennstoffmenge
entsprechend geändert wird, um das für die Verbrennung optimale stöchiometrische Verhältnis
zwischen Luft und Brenngas beizubehalten.
[0023] Der erste Parameter entspricht bevorzugt einem Massenstrom oder Volumenstrom der
der Feuerungseinrichtung zuzuführenden Luft. Der Massenstrom der Luft kann beispielsweise
durch einen Massenstromsensor im Zuführungskanal für die dem Brenner zugeführte Luft
bestimmt werden. Bei einer Änderung der Belastung, entsprechend einer Änderung des
Luftmassenstroms, ändert sich bei konstanten zweiten Parameter in gleicher Weise der
Massenstrom bzw. Volumenstrom des Brennstoffs, der ebenfalls durch einen an geeigneter
Stelle angeordneten Massenstromsensor gemessen werden kann.
[0024] Die Brennerbelastung ist bei konstanter Luftzahl im Wesentlichen proportional zu
der der Feuerungseinrichtung zugeführten Luftmenge pro Zeiteinheit. Für die verwendete
Kennlinie ist es also irrelevant, ob der erste Parameter etwa einen Luft- oder Gasmassenstrom
oder aber eine Belastung ausdrückt.
[0025] Das Verfahren umfasst vorzugsweise einen Vergleich des gemessenen von der Temperatur
abhängigen Werts mit einem aus der Kennlinie ermittelten Sollwert. Wie bei den meisten
Regelvorgängen wird aus einer Abweichung der Ist-Temperatur vom Temperatursollwert
eine diese Abweichung verringernde Einstellung der Betriebsparameter so lange bzw.
so oft vorgenommen, bis die Abweichung zwischen Ist- und Sollwert ausgeglichen ist.
Beispielsweise kann bei einer unter der Solltemperatur liegenden gemessenen Temperatur
durch schrittweise Erhöhung der zugeführten Brennstoffmenge das Gemisch so lange angefettet
werden, bis die Abweichung des IstWerts vom Sollwert nicht mehr besteht. In gleicher
Weise kann das Gemisch bei zu hoher Ist-Temperatur entsprechend abgemagert werden.
[0026] Der der Solltemperatur entsprechende Wert wird bevorzugt in Abhängigkeit vom ersten
Parameter aus der Kennlinie ermittelt. Ist beispielsweise als erster Parameter der
Massenstrom der Luft gewählt, so wird der Massenstrom der Luft vorgegeben und die
diesem Massenstrom entsprechende Solltemperatur aus der Kennlinie ausgelesen. Die
Regelung erfolgt so lange, bis der Wert der Ist-Temperatur dem Solltemperaturwert
entspricht.
[0027] Der gemessene Wert und/oder der Wertebereich der Kennlinie entspricht insbesondere
einem Temperaturunterschied. Zur Temperaturmessung können beispielsweise Thermoelemente
eingesetzt werden. In einer besonderen Ausführungsform ist der Temperaturunterschied
ein Temperaturunterschied zwischen einer im Bereich der Brennerflamme erzeugten Temperatur
und einer Referenztemperatur.
[0028] Die Referenztemperatur kann der Temperatur der Luft oder des Luft-Nerbrennungsmedium-Gemisches
vor Eintritt in den Bereich der Brennerflamme entsprechen. Ist die Temperatur der
Vergleichsstelle bekannt, kann auch die absolute Temperatur ermittelt werden. Alternativ
kann beispielsweise die Umgebungstemperatur des Brenners als Referenz dienen.
[0029] Die Regelung kann eine Erhöhung oder Verminderung der pro Zeiteinheit zugeführten
Gasmenge umfassen. In dieser Ausführung wird also die Temperatur durch Anfetten oder
Abmagern des Gemisches mit Brennstoff geregelt, bis der gemessene von der Ist-Temperatur
abhängige Wert mit dem Sollwert übereinstimmt.
[0030] Die Erhöhung oder Verminderung der pro Zeiteinheit zugeführten Menge an Gas wird
insbesondere durch Betätigung eines Ventils durchgeführt. Beispielsweise kann ein
Schrittmotor ein Stellglied eines Ventils betätigen, oder eine Pulsweite moduliert
bzw. eine elektrische Größe bei einer elektrisch gesteuerten Spule verändert werden.
[0031] Die Feuerungseinrichtung, insbesondere ein Gasbrenner, umfasst: eine Einrichtung
zum Messen eines Werts, der von einer von der Feuerungseinrichtung erzeugten Temperatur
abhängt; Mittel zur Regelung der von der Feuerungseinrichtung erzeugten Temperatur
unter Vorgabe eines ersten Parameters, der einer bestimmten Brennerbelastung entspricht,
und unter Verwendung einer Kennlinie, die einen einer Solltemperatur entsprechenden
Wertebereich in Abhängigkeit von dem der Brennerbelastung entsprechenden ersten Parameter
darstellt, wobei bei der Darstellung der Kennlinie ein zweiter Parameter, der einem
Verhältnis einer Luftmenge zu einer Menge an Verbrennungsmedium in einem der Feuerungseinrichtung
zuzuführenden Gemisch aus Luft und Verbrennungsmedium entspricht, konstant ist.
[0032] Die Einrichtung zur Messung des von der Temperatur abhängigen Wertes kann insbesondere
im Flammenkern, an der Brenneroberfläche, am Flammenfuß oder an der Flammenspitze
angeordnet sein. Die Trägheit des Temperatursensors hängt im Wesentlichen von der
Entfernung zur Flamme und von den trägen Massen des Sensors und seiner Befestigung
ab.
[0033] Der erste Parameter kann einer der Feuerungseinrichtung pro Zeiteinheit zuzuführenden
Luftmenge, insbesondere einem Massenstrom oder Volumenstrom der Luft, entsprechen.
[0034] Die Feuerungseinrichtung weist bevorzugt eine Messeinrichtung zur Messung der der
Feuerungseinrichtung pro Zeiteinheit zugeführten Menge an Luft und/oder an Brennstoffmedium
und/oder an einer Mischung aus Luft und Brennstoffmedium, insbesondere zur Messung
eines Massenstroms oder Volumenstroms, auf. Die Sensoren sind so in der Vorrichtung
anzuordnen, dass ein möglichst zuverlässiger Rückschluss auf die durchfließenden Massenströme
gezogen werden kann. Dies kann beispielsweise in einem Bypass der Fall sein. Die Brennerbelastung
bei konstanter Luftzahl ist in der Regel im Wesentlichen proportional zu der dem Gasbrenner
zugeführten Luftmenge pro Zeiteinheit.
[0035] Die Feuerungseinrichtung kann Mittel zum Vergleichen des der gemessenen Temperatur
entsprechenden Werts mit einem aus der Kennlinie ermittelten Sollwert umfassen.
[0036] Die Einrichtung zum Messen eines von der erzeugten Temperatur abhängenden Werts kann
angepasst sein, einen Wert zu messen, der einem Temperaturunterschied entspricht.
Aus diesem Temperaturunterschied kann bei bekannter Referenztemperatur die absolute
Temperatur bestimmt werden.
[0037] Der Wert entspricht insbesondere einem Temperaturunterschied zwischen einer im Bereich
der Brennerflamme erzeugten Temperatur und einer Referenztemperatur, wobei die Referenztemperatur
insbesondere der Temperatur der Luft oder des Luft-Nerbrennungsmedium-Gemisches vor
Eintritt in den Bereich der Brennerflamme entspricht.
[0038] Die Einrichtung zum Messen eines Temperaturwerts umfasst bevorzugt einen Teil, der
zumindest teilweise im Bereich der Reaktionszone der Brennerflamme angeordnet ist.
[0039] Für die Messung der Referenztemperatur kann ein Teil der Einrichtung zum Messen des
Temperaturwerts außerhalb der Reaktionszone der Flamme, insbesondere im Bereich einer
Eintrittszone für die der Feuerungseinrichtung zugeführte Luft und/oder für das der
Feuerungseinrichtung zugeführte Luft-/Verbrennungsmedium-Gemisch, angeordnet sein.
[0040] Die Einrichtung zum Messen eines Temperaturwerts umfasst bevorzugt ein Thermoelement.
Dabei ist eine Kontaktstelle der unterschiedlichen Schenkel des Thermoelements im
Bereich der Reaktionszone der Brennerflamme angeordnet, die Referenzstelle außerhalb
dieser Reaktionszone, um einen Temperaturunterschied zwischen der Flamme und einem
davon thermisch entkoppelten Bereich, beispielsweise einem Umgebungsbereich des Gasbrenners,
zu erfassen.
[0041] Der von der Einrichtung zum Messen eines Temperaturwerts gemessene Wert ist bevorzugt
eine Thermospannung.
[0042] Die Mittel zur Regelung können angepasst sein, die Menge des der Feuerungseinrichtung
pro Zeiteinheit zugeführten Verbrennungsmediums zu erhöhen und/oder zu verringern.
[0043] Insbesondere umfasst die Feuerungseinrichtung ein Ventil, welches zur Erhöhung oder
zur Verringerung der pro Zeiteinheit zugeführten Menge an Gas betätigbar ist.
[0044] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung einer Feuerungseinrichtung, insbesondere
eine Gasbrenners, wird bei einer Änderung des ersten Parameters, der der Brennerbelastung
entspricht, von einem Startwert zu einem Zielwert die Brennstoffzufuhr zur Feuerungseinrichtung
durch eine Änderung der Öffnung eines Gasvehtils von einem ersten zu einem zweiten
Öffnungswert und durch Vorgabe eines Sollwerts, der von dem ersten Parameter abhängt,
angepasst, wobei der zweite Öffnungswert zwischen einem oberen und unteren Grenzwert
liegt, und wobei während des Übergangs der Öffnung des Gasventils vom ersten zum zweiten
Öffnungswert keine Regelung der Brennstoffzufuhr durchgeführt und erst wieder nach
Erreichen des Zielwerts des ersten Parameters, der der Brennerbelastung entspricht,
eine Regelung von Betriebsparametern der Feuerungseinrichtung durchgeführt wird.
[0045] Mit Hilfe dieses Verfahrens können bei schnellem Lastwechsel, insbesondere aber auch
beim Startvorgang, unmittelbar stabile Verhältnisse erreicht werden. Eine Nachregelung
des Gasventils, welche bei starken Schwankungen der Betriebsparameter viel Zeit in
Anspruch nimmt und durch die Trägheit der Sensoren unvollkommen ist, kann somit entfallen.
An die Stelle einer Regelung tritt eine Steuerung, die in Abhängigkeit vom Zielwert
des ersten Parameters einen Sollwert für eine neue Einstellung vorgibt. Erst im darauf
folgenden Schritt wird unter Verwendung realer Messgrößen nachgeregelt. Mit dem Verfahren
kann unabhängig von der Trägheit der für die Regelung verwendeten Sensoren eine schnelle
und zuverlässige Einstellung des Gasventils gefunden werden. Die reale Öffnung des
Gasventils liegt dabei zwischen einem oberen und einem unteren Grenzwert. Bei schnellen
Sollwertänderungen können die Stellglieder, beispielsweise der Ventilator oder ein
Gasstellventil, nach einer gewissen Zeitspanne, die von der Trägheit der Sensoren
abhängt, nachgeregelt werden. Es erfolgt also bei der Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ein Übergang von einer reinen Steuerung zu einer Regelung.
[0046] Der Parameter, der der Brennerbelastung entspricht, kann die der Feuerungseinrichtung
pro Zeiteinheit zuzuführende Luftmenge, insbesondere ein Massenstrom oder Volumenstrom
der der Feuerungseinrichtung zuzuführenden Luft, sein. Die Öffnungswerte des Gasventils
können also in dieser Ausführung in Abhängigkeit vom Massen-oder Volumenstrom der
Luft dargestellt sein. Die Charakteristik dieser Kennlinie wird unter anderem durch
die Eigenschaften des Gasventils bestimmt.
[0047] Die Brennerbelastung ist im Wesentlichen proportional zu der dem Gasbrenner zugeführten
Luftmenge pro Zeiteinheit. Damit steht fest, dass die Darstellung der Öffnung des
Gasventils in Abhängigkeit von Massenstrom der Luft äquivalent zu einer Darstellung
der Öffnung des Gasventils in Abhängigkeit von einer Belastung des Brenners ist.
[0048] Die Änderung der Öffnung des Gasventils kann durch die Modulation einer Pulsweite,
durch die Variation einer Spannung oder eines Stroms einer Ventilspule, oder durch
Betätigung eines Schrittmotors eines Ventils durchgeführt werden. Ein Überschreiten
des oberen oder des unteren Grenzwerts der Öffnung des Gasventils kann im Rahmen des
Verfahrens erfasst werden. Während nach dem Steuerungsprozess die Öffnung des Gasventils
zwischen oberem und unterem Grenzwert liegt, kann nach dem Regelungsschritt die Gasöffnung
oberhalb oder unterhalb des oberen bzw. unteren Grenzwerts liegen. Dazu kann es insbesondere
kommen, wenn die bei Erstellung der Kennlinie festgelegten Sollwerte für die Öffnung
des Gasventils von den optimal eingeregelten Werten stark abweichen. Ursachen dafür
können Änderungen in der Brennstoffzusammensetzung, Veränderungen der Messcharakteristiken
der Sensoren oder der Einstellungen der Anlagenparameter sein.
[0049] Die Kennlinie, die sich aus den Sollwerten für die Öffnung des Gasventils in Abhängigkeit
von dem Parameter ergibt, der der Brennerbelastung entspricht, kann auf Basis der
durch die Regelung eingestellten Betriebsparameter der Feuerungseinrichtung neu kalibriert
werden. Fällt nach der Regelung der Wert der Öffnung des Gasventils aus dem durch
den oberen und den unteren Grenzwert begrenzten Bereich, so kann eine Neukalibrierung
der Kennlinie durchgeführt werden. Bei dieser Neukalibrierung können beispielsweise
die Sollwerte so verschoben werden, dass die neue Sollwertlinie durch den eingeregelten
Wert für die Öffnung des Gasventils verläuft. In gleicher Weise können die oberen
und die unteren Grenzwerte verschoben werden, so dass die neue Sollwertkurve wie bei
der bisher geltenden Kennlinie von einem Toleranzkorridor umgeben ist.
[0050] Ein Überschreiten des oberen oder ein Unterschreiten des unteren Grenzwerts kann,
insbesondere nach dem Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne, zum Abschalten der Feuerungseinrichtung
führen. Dieser Maßnahme können sowohl Sicherheitsbedenken als auch wirtschaftlich
Überlegungen zugrunde liegen. Eine Regelung in einen Bereich außerhalb der gewünschten,
durch die Grenzwerte angegebenen Spanne kann beispielsweise eine unerwünschte Änderung
der vorgegebenen Einstellungen des Gasbrenners anzeigen, so dass dieser möglicherweise
in einem unsicheren oder uneffektiven Betriebsbereich arbeitet. Das Gerät müsste im
Folgenden überprüft und gewartet werden.
[0051] Eine erfindungsgemäße Feuerungseinrichtung, insbesondere ein Gasbrenner, umfasst:
ein Gasventil zur Einstellung der Brennstoffzufuhr zur Feuerungseinrichtung; einen
Speicher zum Abspeichern von Sollwerten, die von einem Parameter abhängen, der der
Brennerbelastung entspricht, und von oberen und unteren Grenzwerten; eine Einrichtung
zur Steuerung der Öffnung des Gasventils, die bei einer Änderung des Parameters, der
der Brennerbelastung entspricht, von einem Startwert zu einem Zielwert die Öffnung
des Gasventils von einem ersten zu einem zweiten Öffnungswert unter Vorgabe eines
abgespeicherten Sollwerts anpasst, wobei der zweite Öffnungswert zwischen einem abgespeicherten
oberen und einem unteren Grenzwert liegt, und wobei während des Übergangs der Öffnung
des Gasventils vom ersten zum zweiten Öffnungswert keine Regelung der Brennstoffzufuhr
durchgeführt wird; und Mittel zur Regelung, die nach Erreichen des Zielwerts des Parameters,
der der Brennerbelastung entspricht, Betriebsparameter der Feuerungseinrichtung regeln.
Die Regelung nach dem Steuerungsschritt kann beispielsweise wie in dem oben beschriebenen
Regelungsverfahren erfolgen.
[0052] Das Gasventil kann ein Stellglied, insbesondere einen Schrittmotor, eine pulsweitenmodulierte
oder eine durch eine elektrische Größe gesteuerte Spule, umfassen.
[0053] Die Feuerungseinrichtung weist bevorzugt wenigstens einen Massenstromsensor und/oder
Volumenstromsensor zur Messung der der Feuerungseinrichtung pro Zeiteinheit zugeführten
Luftmenge und/oder der pro Zeiteinheit zugeführten Menge an Brennstoffmedium und/oder
der Menge des zugeführten Gemisches aus Luft und Brennstoffmedium auf.
[0054] Insbesondere kann die Feuerungseinrichtung im Bereich der Brennerflamme eine Einrichtung
zum Messen einer von der Feuerungseinrichtung erzeugten Temperatur aufweisen.
[0055] Der Temperatursensor kann beispielsweise im Bereich der Flamme, aber auch am Brenner
in der Nähe der Flamme angeordnet sein. Beispielsweise kann auch ein Thermoelement
als Temperatursensor verwendet werden.
[0056] Weitere Merkmale und Vorteile des Gegenstands der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Feuerungseinrichtung;
- Fig. 2
- eine Kennlinie, die bei der Durchführung des Regelungsverfahrens verwendet wird;
- Fig. 3
- eine Kennlinie, wie sie zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet
wird; und
- Fig.4
- eine schematische Darstellung eines Aufbaus einer Regelung zur Durchführung eines
Verfahrens.
[0057] Figur 1 zeigt einen Gasbrenner, bei dem ein Gemisch aus Luft L und Gas G vorgemischt
und verbrannt wird.
[0058] Der Gasbrenner weist einen Luftzufuhrabschnitt 1 auf, über den Verbrennungsluft L
angesaugt wird. Ein Massenstromsensor 2 misst den Massenstrom der von einem Gebläse
9 angesaugten Luft L. Der Massenstromsensor 2 ist so angeordnet, dass in seiner Umgebung
eine möglichst laminare Strömung erzeugt wird, um Messfehler zu vermeiden. Insbesondere
könnte der Massenstromsensor in einem Bypass (nicht gezeigt) und unter Verwendung
eines Laminarelements angeordnet werden.
[0059] Im Luftzufuhrabschnitt 1 kann auch ein Ventil 3 für die Verbrennungsluft angeordnet
sein. Allerdings wird jedoch in der Regel ein geregeltes Gebläse mit Luftmassenstromsensor
eingesetzt werden, so dass das Ventil entfallen kann.
[0060] Für die Gaszufuhr ist ein Gaszufuhrabschnitt 4 vorgesehen, der an eine Gaszuleitung
angeschlossen ist. Das Gas strömt während des Betriebs des Gasbrenners durch den Abschnitt
4,. Durch ein Ventil 6, das ein elektronisch gesteuertes Ventil sein kann, strömt
das Gas durch eine Leitung 7 in den Mischungsbereich 8. Im Mischungsbereich 8 findet
eine Vermischung des Gases G mit der Luft L statt. Der Ventilator des Gebläses 9 wird
mit einer einstellbaren Drehzahl angetrieben, um sowohl die Luft L als auch das Gas
G anzusaugen.
[0061] Das Ventil 6 ist so eingestellt, dass bei Berücksichtigung der übrigen Betriebsparameter,
beispielsweise der Drehzahl des Ventilators, ein vorgegebenes Luft-Gas-Verhältnis
in den Mischbereich 8 gelangt. Das Luft-Gas-Verhältnis soll dabei so gewählt sein,
dass eine möglichst saubere und effektive Verbrennung stattfindet.
[0062] Über eine Leitung 10 strömt das Luft-Gasgemisch vom Gebläse 9 zum Brennerteil 11.
Dort tritt es aus und speist die Brennerflamme 13, die eine vorgegebene Wärmeleistung
abgeben soll. Am Brennerteil 11 ist eine Temperatursensor 12, beispielsweise ein Thermoelement,
angeordnet. Mit Hilfe dieses Thermoelements wird eine Ist-Temperatur gemessen, die
bei der Durchführung der nachfolgend beschriebenen Verfahren zur Regelung bzw. zur
Steuerung des Gasbrenners verwendet wird. Im vorliegenden Beispiel ist der Temperatursensor
12 an einer Oberfläche des Brennerteils 11 angeordnet. Es ist jedoch auch denkbar,
den Sensor an anderer Stelle im Wirkungsbereich der Flamme 13 anzuordnen. Die Referenztemperatur
des Thermoelements wird an einer Stelle außerhalb des Wirkungsbereichs der Flamme
13, beispielsweise in der Luftzufuhrleitung 1, gemessen.
[0063] Eine nicht dargestellte Einrichtung zur Steuerung bzw. zur Regelung des Luft- und/oder
Gasstroms erhält Eingangsdaten vom Temperatursensor 12 und von dem Massenstromsensor
2 und gibt Steuersignale an das Ventil 6 sowie an den Antrieb des Gebläses 9 ab. Die
Öffnung des Ventils 6 und die Drehzahl des Ventilators des Gebläses 9 werden so eingestellt,
dass sich die gewünschte Luft- und Gaszufuhr ergibt.
[0064] Die Steuerung erfolgt dabei durch Durchführung der nachfolgend beschriebenen Verfahren.
Insbesondere weist die Steuereinrichtung einen Speicher zum Abspeichern von Kennlinien
bzw. von Sollwerten sowie eine entsprechende Datenverarbeitungseinheit auf, die zur
Durchführung der entsprechenden Verfahren eingerichtet ist.
[0065] Das erste Verfahren wird anhand der Figur 2 beschrieben. In Figur 2 ist eine Kennlinie
dargestellt, bei der die Solltemperatur T
soll in Abhängigkeit von einem Massenstrom m
L der Verbrennungsluft, die einem Gasbrenner zugeführt werden soll, aufgetragen ist.
Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, ist dabei dem Massenstrom der Verbrennungsluft bei
konstanter Luftzahl eine Temperatur vorgegeben. Für andere Werte der Luftzahl λ würde
sich eine andere Abhängigkeit der Solltemperatur T
soll vom Luftmassenstrom m
L ergeben. Dem Verfahren liegt die Beobachtung zugrunde, dass die zu einem bestimmten
Wert des Massenstromes der Verbrennungsluft für eine vorgegebene Luftzahl gehörende
Solltemperatur T
soll nicht von der Gasart abhängt. Das Verfahren funktioniert somit gasartenunabhängig.
Die Luftzahl λ ist so gewählt, dass eine möglichst hygienische und effiziente Verbrennung
erreicht wird. Beispielsweise kann ein Wert λ = 1,3 vorgegeben werden. Bei der Durchführung
des Verfahrens mit der festgelegten Luftzahl λ wird somit unabhängig von der Gasart
und -qualität eine effektive Regelung erzielt.
[0066] Zur Verdeutlichung des Verfahrens wird von einer Änderung ausgehend von einem Betriebszustand
1 zu einem Betriebszustand 2 ausgegangen. Die Änderung des Betriebszustands erfordert
einen Lastwechsel, beispielsweise eine geänderte Wärmeanforderung. Dem Betriebszustand
1 entspricht ein Luftmassenstrom m
L1, dem Betriebszustand 2 ein Luftmassenstrom m
L2. Die Brennerbelastung ist bei konstanter Luftzahl λ im Wesentlichen proportional
zu dem Massenströmen sowohl der Luft als auch des Brennstoffs.
[0067] Bei der Durchführung des Verfahrens wird zunächst der neue Luftmassenstrom m
L2, ausgehend von einer im Betriebszustand 2 gewünschten Brennerbelastung Q
soll2, eingestellt. Der Luftmassenstrom m
L kann an einem Massenstromsensor 2 gemessen werden.
[0068] Die entsprechende Öffnung des Gasventils wird anhand der Sollkennlinie Gasventilöffnung
über Massenstrom eingestellt
[0069] Statt der Massenströme könnten auch Volumenströme mittels einer Blende mit einem
Druckmesser oder andere Parameter, beispielsweise die Drehzahl des Ventilators des
Gebläses 9, erfasst werden.
[0070] Nach der Einstellung des Luftmassenstroms m
L2 und des Gasventils wird die am Temperatursensor 12 im Bereich der Brennerflamme 13
gemessene Ist-Temperatur T
ist mit der dem neu eingestellten Luftmassenstrom m
L2 entsprechenden Solltemperatur T
Soll2 gemäß der Kennlinie aus Figur 2 verglichen.
[0071] Ergibt sich eine Abweichung zwischen Ist- und Sollwert, so wird nachgeregelt. Die
Nachregelung erfolgt dabei durch eine Abmagerung bzw. Anfettung des Luft-Gasgemisches
durch Betätigung des Gasventils 6. Das Gasventil 6 wird so lange nachgestellt, bis
der Regelungsvorgang abgeschlossen ist, das heißt, bis sich eine der Solltemperatur
T
soll2 entsprechende Ist-Temperatur T
ist eingestellt hat.
[0072] Statt absoluter Ist- und Solltemperaturen können auch Temperaturunterschiede ΔT
ist, ΔT
soll, wie sie beispielsweise von einem Thermoelement gemessen werden, verwendet werden.
Statt der Solltemperatur T
soll kann entsprechend eine Thermospannung U
soll in Abhängigkeit vom Luftmassenstrom m
L aufgetragen werden. Die Referenztemperatur des Thermoelements 12 kann beispielsweise
im Luftzuführungsabschnitt 1, in einem Brennerbereich außerhalb des Wirkungsbereichs
der Brennerflamme 13 in der Umgebung des Brenners gemessen werden.
[0073] Die in Figur 2 gezeigte Kennlinie ist empirisch oder rechnerisch darstellbar. Für
eine schnelle Regelung wäre der Einsatz eines nahe bei der Flamme 13 angeordneten
Sensors 12 mit geringer thermischer Trägheit vorteilhaft. Als besonders wirkungsvoll
und stabil haben sich gemantelte Thermoelemente mit einer Mantelung aus Materialien,
die für Oxidationsprozesse bei hohen Temperaturen geeignet sind, erwiesen. Zur Erhöhung
der Lebensdauer des Temperatursensors 12 und zum Schutz vor Überlastung bietet es
sich an, den Sensor in einem Bereich anzubringen, der eine gewisse Entfernung von
der Flamme13 aufweist. Die gemessenen Temperaturen T
ist bewegen sich, je nach Anbringungsort, Brennerbelastung Q
soll und Luftzahl λ zwischen 100 und 1000°C.
[0074] Bei Gasheizgeräten mit geringen Modulationsgraden können Fehler, die auf Grund von
Schwankungen der Umgebungstemperatur und des Umgebungsdrucks sowie des Gasdrucks zustande
kommen und zu verändernden Verhältnissen zwischen Luftmassenstrom und Gasmassenstrom
führen, bei der Durchführung des Verfahrens vernachlässigt werden. Hier kann die im
Vergleich zur Massenstrommessung der Verbrennungsluft in der Regel kostengünstigere
Volumenstrommessung angewandt werden.
[0075] Anhand der Figur 3 wird ein weiteres Verfahren erläutert.
[0076] In Figur 3 ist eine Abhängigkeit der Öffnung w des Gasventils 6, welches die Brennstoffzufuhr
bestimmt, in Abhängigkeit vom Massenstrom m
L der dem Brenner zugeführten Luft dargestellt. Dabei entspricht die mittlere Kurve
K3 einer Sollwertkurve, die die vorgegebenen Offnungswerte w
soll eines Gasventils 6 in Abhängigkeit von einem entsprechenden Luftmassenstrom m
L angibt.
[0077] Bei einer Änderung der vorgegebenen Brennerbelastung Q, beispielsweise bei einer
Änderung des Betriebszustandes oder beim Starten der Anlage, wird der Luftmassenstrom
m
L von einem Anfangswert m
L1 zu einem zweiten Wert m
L2 verändert und an die neue Belastung Q
2 angepasst.
[0078] Da eine Regelung der Gaszufuhr bei dem relativ kurzfristigem Übergang von m
L1 auf m
L2 auf Grund der Trägheit der Sensoren zeitlich stark verzögert wäre, wird die Regelung
ausgeschaltet und der Öffnungswert w des Gasventils vom bisher eingestellten Wert
w
1 auf einen neuen Sollöffnungswert w
2 geändert. Der Wert w
2 liegt auf der Soll-öffnungskurve K3.
[0079] Die sich einstellende Öffnung des Gasventils liegt jedenfalls zwischen einer oberen
Grenzkurve K1 und einer unteren Grenzkurve K2, welche einen Toleranzbereich für die
Öffnung des Gasventils angeben. Die obere Grenzkurve K1 entspricht dabei einer maximalen
erlaubten Öffnung des Gasventils, die untere Grenzkurve K2 einer minimalen erlaubten
Öffnung des Gasventils 6.
[0080] Danach schließt sich ein Regelungsvorgang an. Bei dem Regelungsvorgang werden die
Betriebsparameter der Feuerungseinrichtung, insbesondere die Einstellung des Ventils
6 sowie die Drehzahl des Ventilators des Gebläses 9 so angepasst, dass der Verbrennungsvorgang
optimiert wird. Die Regelung kann dabei in beliebiger Weise erfolgen. Im vorliegenden
Beispiel erfolgt sie durch Messung einer von der Brennerflamme 13 in ihrem Wirkungsbereich
erzeugten Temperatur T
ist durch einen Temperatursensor 12. Die Regelung kann beispielsweise wie im zuvor beschriebenen
Verfahren erfolgen.
[0081] Es bietet sich an, pulsweitenmodulierte Ventile, ein elektronisch gesteuerte Ventile
oder ein Ventile mit einem durch einen Schrittmotor betätigten Stellglied zu verwenden.
Das Ansteuersignal zur Einstellung der Öffnung des Gasventils kann entsprechend z.B.
die Betätigung eines Schrittmotors auslösen, oder die Pulsweite, die Spannung oder
den Strom einer Spule verändern. Die Luftmassenströme m
L und Gasmassenströme m
G werden durch Massenstromsensoren 2 und 5 gemessen.
[0082] Wird nun in einer Phase des Verfahrens vor oder nach Durchführung des Regelvorgangs
eine Ventilöffnung w eingestellt, die oberhalb der oberen Grenzkurve K1 oder unterhalb
der unteren Grenzkurve K2 liegt, so können entsprechende Konsequenzen gezogen werden.
Beispielsweise kann ein Verlassen des zwischen K1 und K2 liegenden Toleranzkorridors
zu einem Kalibriervorgang führen. Bei der Kalibrierung könnten die nach der Regelung
eingestellten Bedingungen in einem Speicher der Steuereinrichtung abgelegt und für
den nächsten Start verwendet werden. Die Sollwertkurve K3 kann wie die Grenzkurven
K1 und K2, verschoben werden, so dass sich auch bei der neuen Kurve ein gleichmäßiger
Toleranzkorridor für die Öffnung des Gasventils 6 um die Sollwertkurve K3 ergibt.
[0083] Alternativ dazu kann ein Überschreiten der Grenzkurven K1 oder K2 nach oben bzw.
nach unten nach einer bestimmten Zeitspanne oder bei wiederholten Über- bzw. Unterschreiten
ein Abschalten des Geräts bewirken. Es kann vorkommen, dass sich bestimmte Einstellungen
des Gasbrenners im Laufe der Zeit verstellen oder sich bestimmte Randbedingungen so
geändert haben, dass ein Sicherheitsrisiko auftritt oder der Gasbrenner in einem nicht
effektiven Betriebszustand arbeitet. Eine Abweichung der Öffnung des Gasventils vom
erlaubten Korridor kann beispielsweise durch eine Abweichung des Gasdrucks vom zulässigen
Eingangsdruckbereich oder durch eine Fehlfunktion der Sensoren ausgelöst werden. Das
Abschalten kann somit als Hinweis gewertet werden, dass eine Überprüfung und Wartung
des Geräts erforderlich ist.
[0084] Durch das beschriebene Verfahren kann sichergestellt werden, dass, bis eine wirksame
Regelung der Gaszufuhr einsetzen kann, durch die Steuerung, sei es bei einem Lastwechsel
des Gasbrenners oder in der Startphase, eine plausible Öffnung w
2 des Gasventils eingestellt wird. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass etwa
die Flamme während der Laständerung erlischt.
[0085] Durch das Verfahren wird beim Start des Brenners gewährleistet, dass in einem weiten
Bereich, angepasst an die vorgegebene Brennerbelastung, gezündet werden kann. Bei
Lastwechseln findet eine schnelle Anpassung der Gaszufuhr an die neue Last statt,
bevor durch eine nachfolgende Regelung die Feineinstellung gefunden wird.
[0086] In Figur 4 ist schematisch und beispielhaft eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung
eines der Verfahren gemäß der Erfindung dargestellt.
[0087] Der gemessene Luftmassenstrom m
L sowie die im Bereich der Brennerflamme gemessene Ist-Temperatur T
ist dienen der Steuerungseinrichtung als Eingangssignale. Wie aus der Darstellung der
Kennlinie im Diagramm A hervorgeht, ist der Luftmassenstrom m
L direkt proportional zur Belastung des Brenners Q. Entsprechend der in Diagramm B
dargestellten Kennlinie wird aus der ermittelten Belastung die Drehzahl n des Gebläses,
die proportional zur Wärmeleistung ist, ausgelesen und entsprechend eingestellt.
[0088] (Die rechte obere optionale Funktion dient nur dazu einem existierenden Feuerungsautomaten
eine Eingangsdrehzahl vorzugaukeln. Dieser Teil des Diagramms sollte gelöscht werden,
da er nur zur Verwirrung beiträgt.)
[0089] Andererseits wird bei Laständerungen aus der Eingangsgröße Luftmassenstrom m
L, wie im Diagramm C gezeigt, die Solltemperatur T
soll der Brennerflamme ermittelt. Für einen bestimmten Luftmassenstrom wird eine Solltemperatur
vorgegeben. In einem Knotenpunkt D wird diese Solltemperatur T
soll mit der gemessenen Ist-Temperatur T
ist verglichen. Ergibt sich eine Temperaturdifferenz ΔT, so setzt ein Regelvorgang ein,
der fortgesetzt wird, bis die Ist-Temperatur T
ist der Soll-Temperatur T
soll entspricht. Eine Annäherung der Ist-Temperatur T
ist an die Solltemperatur T
soll wird, wie schematisch durch das Diagramm E dargestellt, durch Betätigung des Schrittmotors
eines Gasventils, welches die Brennstoffzufuhr m
G bestimmt, verändert. Durch erfolgt ein Anfetten bzw. Abmagern des Brennstoff-Luftgemisches,
was zu einer Erhöhung bzw. Senkung der vom Brenner erzeugten Temperatur führt.
[0090] Im Diagramm F ist die Öffnung des Gasventils in Form der Schritteinstellung des Schrittmotors
des Gasventils in Abhängigkeit vom Luftmassenstrom m
L angegeben. Die Kennlinien (1) und (2) geben eine obere bzw. untere Grenzkurve an.
Bei vorgegebenem Luftmassenstrom m
L muss sich die Öffnung des Gasventils, während und nach den Steuerungs- und Regelungsvorgängen,
stets in dem durch die Kurven (1) und (2) begrenzten Zielkorridor befinden. Bei Abweichungen
nach oben oder nach unten kann eine entsprechende Maßnahme eingeleitet werden. Beispielsweise
kann der Gasbrenner abgeschaltet werden, um Sicherheitsrisiken oder einen uneffektiven
Betrieb auszuschließen. Es kann auch lediglich ein Warnhinweis erfolgen oder eine
Neukalibrierung bestimmter Kennkurven durchgeführt werden.
1. Verfahren zur Steuerung einer Feuerungseinrichtung, insbesondere eines Gasbrenners,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei einer Änderung eines Parameters (mL, VL), der der Brennerbelastung (Q) entspricht, von einem Startwert (Q1) zu einem Zielwert (Q2) die Brennstoffzufuhr zur Feuerungseinrichtung durch eine Änderung der Öffnung eines
Gasventils (6) von einem ersten (w1) zu einem zweiten Öffnungswert (w2) unter Vorgabe eines Sollwerts, der von dem Parameter (mL, VL) abhängt, angepasst wird, wobei der zweite Öffnungswert (w2) zwischen einem oberen und einem unteren Grenzwert liegt und wobei während des Übergangs
der Öffnung des Gasventils vom ersten (w1) zum zweiten Öffnungswert (w2) keine Regelung der Brennstoffzufuhr durchgeführt und nach Erreichen des Zielwerts
des Parameters (mL, VL), der der Brennerbelastung (Q) entspricht, eine Regelung von Betriebsparametern der
Feuerungseinrichtung durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter, der der Brennerbelastung (Q) entspricht, die der Feuerungseinrichtung
pro Zeiteinheit zuzuführenden Luftmenge, insbesondere ein Massenstrom (mL) oder Volumenstrom (VL) der der Feuerungseinrichtung zuzuführenden Luft, ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennerbelastung (Q) im Wesentlichen proportional zu der dem Gasbrenner zugeführten
Luftmenge pro Zeiteinheit (mL, VL) ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der Öffnung des Gasventils durch die Modulation einer Pulsweite, durch
die Variation einer Spannung oder eines Stroms einer Ventilspule, oder durch Betätigung
eines Schrittmotors eines Ventils durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überschreiten des oberen oder des unteren Grenzwerts der Öffnung erfasst wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kennlinie, die sich aus den Sollwerten für die Öffnung (w) des Gasventils in
Abhängigkeit von dem Parameter (mL, VL) ergibt, der der Brennerbelastung (Q) entspricht, auf Basis der durch die Regelung
eingestellten Betriebsparameter der Feuerungseinrichtung neu kalibriert wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überschreiten des oberen oder ein Unterschreiten des unteren Grenzwerts, insbesondere
nach dem Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne, zum Abschalten der Feuerungseinrichtung
führt.
8. Feuerungseinrichtung, insbesondere Gasbrenner, umfassend:
ein Gasventil (6) zur Einstellung der Brennstoffzufuhr zur Feuerungseinrichtung;
einen Speicher zum Abspeichern von Sollwerten, die von einem Parameter (mL, VL) abhängen, der der Brennerbelastung (Q) entspricht, und von oberen und unteren Grenzwerten;
eine Einrichtung zur Steuerung der Öffnung des Gasventils, die bei einer Änderung
des Parameters (mL, VL), der der Brennerbelastung (Q) entspricht, von einem Startwert zu einem Zielwert
die Öffnung des Gasventils von einem ersten (w1) zu einem zweiten Öffnungswert (w2) unter Vorgabe eines abgespeicherten Sollwerts anpasst, wobei der zweite Öffnungswert
(w2) zwischen einem abgespeicherten oberen und einem unteren Grenzwert liegt, und wobei
während des Übergangs der Öffnung des Gasventils vom ersten (w1) zum zweiten Öffnungswert (w2) keine Regelung der Brennstoffzufuhr durchgeführt wird; und
Mittel zur Regelung, die nach Erreichen des Zielwerts des Parameters, der der Brennerbelastung
(Q) entspricht, Betriebsparameter der Feuerungseinrichtung regeln.
9. Feuerungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasventil (6) ein Stellglied, insbesondere einen Schrittmotor, eine pulsweitenmodulierte
oder eine durch eine elektrische Größe gesteuerte Spule, umfasst.
10. Feuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuerungseinrichtung wenigstens einen Massenstromsensor (2, 5) und/oder Volumenstromsensor
zur Messung der der Feuerungseinrichtung pro Zeiteinheit zugeführten Luftmenge (mL, VL) und/oder der pro Zeiteinheit zugeführten Menge an Brennstoffmedium (mG, VG) und/oder der Menge des zugeführten Gemisches (mM, VM) aus Luft und Brennstoffmedium aufweist.
11. Feuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Feuerungseinrichtung im Bereich der Brennerflamme (13) eine Einrichtung (12)
zum Messen einer von der Feuerungseinrichtung erzeugten Temperatur (Tist) aufweist.