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DD289806A5 - GAS - AIR RATIO CONTROL FOR GAS FIRES - Google Patents

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DD289806A5
DD289806A5 DD33531589A DD33531589A DD289806A5 DD 289806 A5 DD289806 A5 DD 289806A5 DD 33531589 A DD33531589 A DD 33531589A DD 33531589 A DD33531589 A DD 33531589A DD 289806 A5 DD289806 A5 DD 289806A5
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air ratio
air
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operation unit
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DD33531589A
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Inventor
Ulrich Reinecke
Original Assignee
Veb Energiekombinat Magdeburg,De
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Abstract

Gas-Luft-Verhaeltnisregelung fuer Gasfeuerungen. Die Erfindung ist an allen Gasfeuerungen anwendbar, wo Gas- und Luftvolumenstrom zwangslaeufig durch Stellglieder mit elektrischem Stellantrieb gesteuert werden muessen. Das Problem besteht darin, dasz die Stellglieder mit nichtlinearer Charakteristik durch herkoemmliche lineare Informationsverarbeitungssysteme nicht zu einem Regelkreis zusammengeschlossen werden koennen. Das Problem wird durch diese Erfindung geloest, indem die nichtlineare Fahrkurve der Gasfeuerung im gesamten Lastbereich bei konstantem Gas-Luft-Verhaeltnis durch Versuch ermittelt und in die Operationseinheit des VEB MEW Magdeburg einprogrammiert wird. Eingangssignale der Operationseinheit sind die Einheitsstromsignale der Stellungsfernanzeigen des Gas- und Luftstellgliedes. Das Ausgangssignal der Operationseinheit steuert ueber einen Dreipunktregler die Gasstelleinrichtung an. Fuehrungsgroesze ist der handbetaetigte Stellbefehl fuer das Luftstellglied. Damit ist der Regelkreis geschlossen. Bei Abweichungen vom zulaessigen Gas-Luft-Verhaeltnis wird dies von der Operationseinheit signalisiert, wodurch eine Stoerabschaltung des Brenners erfolgt. Durch diese Erfindung werden die Forderungen der TGL 30322 "Gasfeuerungen", Punkt * erfuellt.{Gas-Luft-Verhaeltnisregelung; Gasfeuerungen; Gas- und Luftvolumenstrom; Stellglieder; Stellantrieb; Informationsverarbeitungssysteme; Regelkreis; Fahrkurve; Operationseinheit; Eingangssignale; Einheitsstromsignale; Ausgangssignal; Dreipunktregler}Gas-air ratio control for gas firing. The invention is applicable to all gas fires, where gas and air flow must necessarily be controlled by actuators with electric actuator. The problem is that the non-linear characteristic actuators can not be combined into one loop by conventional linear information processing systems. The problem is solved by this invention by the non-linear driving curve of the gas firing in the entire load range at constant gas-air ratio by trial and determined and programmed into the operation unit of the VEB MEW Magdeburg. Input signals of the operation unit are the unit current signals of the position remote displays of the gas and air actuator. The output signal of the operation unit controls the throttle position device via a three-position controller. Leadership is the manual control command for the air actuator. This closes the control loop. In the event of deviations from the permissible gas / air ratio, this is signaled by the operating unit, as a result of which a fault shutdown of the burner takes place. By this invention, the requirements of TGL 30322 "gas firing" point * are met. {Gas-air ratio control; gas furnaces; Gas and air volume flow; Actuators; Actuator; Information processing systems; Control loop; Travel curve; Operation unit; Input signals; Standard current signals; Output signal; Three-point controller}

Description

Hierzu 1 Blatt ZeichnungFor this 1 sheet drawing

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung ist bei allen Gasfeuerungen anwendbar, wo der Gas- und Luftvolumenstrom getrennt gesteuert wird und es keinenThe invention is applicable to all gas firing, where the gas and air flow is controlled separately and there is no

linearen Zusammenhang zwischen den Kennlinien beider Stelleinrichtungen gibt. Außerdem sind die Siellzeiten beiderlinear relationship between the characteristics of both actuators. In addition, the Siellzeiten are both

Stellantriebe oft unterschiedlich. Bei Abweichung vom vorgegebenen Gas-Luft-Verhältnis erfolgt die Störabschaltung desActuators often different. In case of deviation from the specified gas-air ratio, the lockout of the Gasbrenners.Gas burner. Damit werden die Forderungen der TGL 30322/01 „Gasfeuerungen" erfüllt, wo es in Punkt 2.3.1.2. heißt: „Verbrennungsluft undThis fulfills the requirements of TGL 30322/01 "Gas firing" where, in point 2.3.1.2., It says: "Combustion air and Brenngas müssen ab einer Nennleistung > 14OkW in zwangsläufiger gegenseitige! Abhängigkeit gesteuert oder geregeltFuel gas must have a nominal power> 14OkW in inevitable mutual! Dependence controlled or regulated

werden.become.

Bei Abweichungen vent zulässigen Brenngas-Luft-Verhältnis einer Gasfeuerung muß die Gaszufuhr selbständig unterbrochenIn deviations vent permissible fuel gas to air ratio of a gas firing, the gas supply must be interrupted automatically

werden, diese Forderung gut nicht für den Anfahrprozeß. Die Einhaltung des Brenngas-Luft-Verhältnis ist zu überwachen."This requirement is not good for the startup process. Compliance with the fuel gas / air ratio must be monitored. "

Die Erfüllung dieser Forderungen werden vom Staatlichen Amt für Technische Überwachung (SATü) unter Kontrolle gehalten.The fulfillment of these requirements is kept under control by the State Technical Inspectorate (SATü). Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art Die zwangsweise gegenseitige Abhängigkeit der Gas-Luft-V erhältnis-Stbuerung wird gegenwärtig folgendermaßen realisiert:The compulsory interdependence of the gas-air ratio obstruction is currently realized as follows: Die mechanische Steuerung über Kurvenscheibe bzw. -band oder Gestänge. Dies ist nur möglich, wenn die Stellglieder inThe mechanical control via cam or belt or linkage. This is only possible if the actuators in

günstiger Relation zueinander liegen und die mechanische Stellung erfaßbar ist. Diese Art der Steuerung wird vorzugsweise beiindustriellen Blockbrennern angewendet.Favorable relation to each other and the mechanical position can be detected. This type of control is preferably applied to industrial block burners.

Die Belastungssteuerung bei getrennten, elektrisch bestätigten Stellorganen in 2 Laststu fen mit gegenseitiger Verriegelung.The load control with separate, electrically confirmed actuators in 2 Laststu fen with mutual locking. Dabei erfolgt die Belastung nach dem Prinzip Luft vor Gas und bei der Entlastung Gas vor Luft.The load is carried out according to the principle of air before gas and in the discharge gas before air. Diese Fahrweise in nur 2 Laststufen reicht in vielen Fällen nicht aus. Eine feinere Stufung, d. h. ein quasistetiger Betrieb, ist ausThis driving style in only 2 load levels is not sufficient in many cases. A finer gradation, d. H. a quasistetiger operation, is out

steuerungstechnischen Gründen mit vertretbarem Aufwand nicht möglich.control-technical reasons with reasonable effort not possible.

Mit den bekannten Mitteln ist eine stetige Belastung im gesamten Lastbereich bei getrennt angeordneten elektrisch bestätigtenWith the known means is a steady load throughout the load range with separately arranged electrically confirmed Stellorganen für Gas und Luft nicht möglich.Actuators for gas and air not possible. Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, solche Gasbrenneranlagen mit einer zwangsweisen Gas-Luft-Verhältnis-Regelung auszurüsten, bei denen es bis jetzt beim gegenwärtigen Stand der Technik keine Lösungen gab. Im einzelnen ergeben sich folgende Vorteile: Der Betrieb von Gasfeuerungen wird mit dieser Lösung überhaupt erst möglich. Seitens der SATü wird die Zustimmung zum Betrieb erst erteilt, wenn die Forderungen der TGL 30322 erfüllt werden. Dies gilt insbesondere bei Neubauten, Rekonstruktionen und Gasartenumstellungen.The aim of the invention is to equip such gas burner systems with a forced gas-air ratio control, in which there were no solutions to date in the current state of the art. In particular, the following advantages result: The operation of gas firing is possible with this solution in the first place. SATü does not approve the operation until the requirements of TGL 30322 have been met. This is especially true for new buildings, reconstructions and Gasartenumstellungen.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die Gas· und Luftmenge für einen Gasbrenner mit getrennt angeordneten, elektrisch angetriebenen Stellorganen so zu regeln, daß im gesamten Lastbereich ein konstantes Gas-Luft-Verhältnis eingehalten wird. Bei Über- und Unterschreitung des zulässigen Gas-Luft-Verhältnisses muß die Störabschaltung des Brenners erfolgen. Mit linearen Reglern ist diese Aufgabe nicht lösbar, da die Kennlinien der Stellglieder sowie weiterer anlagenspezifischer Faktoren nichtlinearen Charakter besitzen, und die Stellzeiten der Stellantriebe unterschiedlich sind.The invention has as its object to regulate the gas and air quantity for a gas burner with separately arranged, electrically driven actuators so that a constant gas-air ratio is maintained throughout the load range. If the permissible gas / air ratio is exceeded or not reached, the burner must be shut down. With linear regulators, this task can not be solved because the characteristic curves of the actuators and other system-specific factors have a non-linear character, and the actuation times of the actuators are different.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, indem mit einer programmierbaren Operationseinheit als Kernstück einer Gas-Luft-Verhältnis-Regelung aufgebaut und eingebunden wird.According to the invention, the object is achieved by constructing and integrating with a programmable operation unit as the core of a gas-air ratio control.

In dan Arbeitsspeichern der Operationseinheit ist das Verhältnis einzuprogrammieren. Dieses nichtlineare Verhältnis ist vorher bei betriebswarmer Anlage im gesamten Lastbereich durch Versuch zu ermitteln und entspricht der Fahrkurve. Entsprechend der einprogrammierten Werte liefert die Operationseinheit einen bestimmten Ausgangsstrom, der dem vorgegebenen konstanten Gas-Luft-Verhältnis entspricht. Damit wird über die Speicherwerte der Zusammenhang zwischen dem nichtlinearen Verhältnis und deren Absolutgröße der Eingangsströme und dem zugeordneten Ausgangsstrom hergestellt.The ratio must be programmed in the working memory of the operating unit. This non-linear ratio must first be determined experimentally in the entire load range during operation at low operating temperatures and corresponds to the travel curve. In accordance with the programmed values, the operating unit supplies a specific output current which corresponds to the predetermined constant gas-air ratio. Thus, the relationship between the non-linear ratio and its absolute size of the input currents and the associated output current is established via the memory values.

Es gehört weiterhin zur Erfindung, daß zwischen dem Analogausgang der Operationseinheit und dem Stellmotor ein Dreipunktregler (16) zwischengeschaltet wird, der den Stellmotor (3) des Gasstellventils (2) ansteuert, da der Analogausgang der Operatipnseinheit nicht direkt zur Ansteuerung des Stellmotors verwendet werden kann. Mit diesem Regler wird die anlagenspezifische Charakteristik des Regelkreises bestimmt.It also belongs to the invention that between the analog output of the operating unit and the servo motor, a three-step controller (16) is interposed, which controls the servo motor (3) of the gas control valve (2), since the analog output of Operatipnseinheit can not be used directly to control the servo motor , This controller determines the system-specific characteristics of the control loop.

Als Führungsgröße im Regelkreis dient die Stellung des Stellmotors (5) der Luftdrosselklappe (4), die mittels der Handansteuerung (7) angewählt wird. Mittels des Hand-Automatik-Umschalters (8) und der Handansteuerung für das Gasstellventil (6) ist die Umstellung auf Hand möglich. An 2 Optokopplerausgängen der Operationseinheit (13) sind Relais (14 und 15) direkt angeschlossen. Diese beiden Optokopplerausgänge sind dem Analogausgang so zugeordnet, daß mittels Parametereinstellung an der Operationseinheit bei Über- bzw. Unterschreitung des zulässigen Gas-Luft-Verhältnisses eine Ansteuerung des betreffenden Relais erfolgt.As a reference variable in the control loop is the position of the servomotor (5) of the air throttle valve (4), which is selected by means of the manual control (7). By means of the manual-automatic changeover switch (8) and the manual control for the gas control valve (6), the change to manual is possible. At 2 optocoupler outputs of the operating unit (13) relays (14 and 15) are directly connected. These two optocoupler outputs are assigned to the analogue output in such a way that the respective relay is activated by means of parameter setting on the operating unit when the permissible gas / air ratio is exceeded or not reached.

Die Relaiskontakte werden so in die Brennersteuerung eingebunden, daß nach dem Anfahrprozeß eine Störabschaltung bei Abweichung erfolgt.The relay contacts are integrated into the burner control system in such a way that after the start-up process a fault shutdown occurs in the event of a deviation.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Zeichnung zeigt, wie dem Gasbrenner (1) mittels der verwendeten Gerätetechnik ein konstantes Gas-Luft-Verhältnis zugeführt wird. Dabei ist Voraussetzung, daß vor den Stellorganen konstante Drücke herrschen. Bei veränderlichen Temperaturen ist eine Vordruckkorrektur durchzuführen.The drawing shows how the gas burner (1) by means of the equipment used a constant gas-air ratio is supplied. It is a prerequisite that prevail constant pressures before the actuators. For variable temperatures, a pre-pressure correction must be carried out.

Die 2 Medien werden in ihrem Volumenstrom durch das Gasstellventil (2) und die Luftdrosselklappe (4) bestimmt. Beide werden durch elektrische Stellantriebe mit Widerstandsferngeber (3 und 5) bewegt. Die aktuellen Stellungen werden mittels der Transmitter (9 und 11} in Einheitsströme umgewandelt, die über die Strommesser für die Stellungsfernanzeigen (9 und 11) auf die beiden Eingänge der Operationseinheit (13) gegeben werden.The 2 media are determined in their volume flow through the gas control valve (2) and the air throttle valve (4). Both are moved by electric actuators with resistance telemeter (3 and 5). The current positions are converted by means of the transmitters (9 and 11} into unit currents, which are given via the ammeters for the position remote displays (9 and 11) to the two inputs of the operating unit (13).

In den Speichern der Operationseinheit (13) wird die mathematische Formulierung der Fahrkurve Gas-Luft für verschiedene Gas-Luf (-Verhältnisse einprogrammiert. Der Ausgangsstrom ist proportional dem Gas-Luft-Verhältnis und stellt die Eingangsgröße für den Dreipunktregler (16) dar. In diesem Dreipunktregler wird die Regelabweichung so gebildet, daß bei Abweichungen vom vorgegebenen Gas-Luft-Verhältnis ein Stellsignal an den Antrieb des Gasstellventils (3) ergeht.The mathematical formulation of the gas-air travel curve for various gas-air ratios is programmed in the memories of the operation unit 13. The output current is proportional to the gas-air ratio and represents the input value for the three-position controller 16 In this three-step controller, the control deviation is formed so that in case of deviations from the predetermined gas-air ratio, a control signal to the drive of the gas control valve (3).

A's Führungsgröße im Regelkreis dient die Stellung des Antriebes der Luftdrosselklappe (5), die mittels der Handansteuerung (7) vorgegeben wird.A's reference variable in the control loop is the position of the drive of the air throttle valve (5), which is specified by means of the manual control (7).

Mittels des Hand-Automatik-Umschaltors (8) kann der Regelkreis aufgetrennt und der Antrieb des Gasstellventils (3) mit der Handansteuerung (6) bewegt werden. An der Operationseinheit (13) wird das Gas-Luft-Verhältnis als Lambda-Wert digital angezeigt. An 2 Binärausgängen der Operationseinheit (13) sind Relais (14 und 15) angeschlossen, die bei Über- bzw. Unterschreitung eines festgelegten Gas-Luft-Verhältnisses schalten und die Gaszufuhr unterbrechen. Die Schaltpunkte werden mit dem jeweiligen Binärausgang zugeordneten Parameterpotentiometer eingestellt. Damit ist dieses Ausführungsbeispiel beschrieben. Bei Beibehaltung des Wirkprinzips können folgende Abwandlungen vorgenommen werden.:By means of the manual-automatic-Umschaltors (8), the control circuit can be separated and the drive of the gas control valve (3) with the manual control (6) to be moved. At the operation unit (13), the gas-air ratio is displayed as a lambda value digital. At 2 binary outputs of the operating unit (13) relays (14 and 15) are connected, which switch when exceeding or falling below a specified gas-air ratio and interrupt the gas supply. The switching points are set with the parameter potentiometer assigned to the respective binary output. Thus, this embodiment is described. While maintaining the principle of action, the following modifications can be made:

Die Bereitstellung der Einheitsstromsignale ist auch durch Drucktransmitter für Gas- und Luftdruck vor dem Gasbrenner (1) möglich.The provision of the unit current signals is also possible by pressure transmitter for gas and air pressure in front of the gas burner (1).

Führungsgröße für den Regelkreis kann auch das Ausgangssignal einer Temperatur- oder Lastregelung der nachgeschalteten Wärmeerzeugungsanlage sein.Reference variable for the control loop can also be the output signal of a temperature or load control of the downstream heat generation system.

Nach Angabe des Herstellers steht 1990 eine Operationseinheit als unstetiger Regler zur Verfügung. Dann entfällt der Dreipunktregler (16).According to the manufacturer, in 1990 an operating unit is available as an unsteady controller. Then eliminates the three-point controller (16).

Claims (3)

1. Gas-Luft-Verhältnis-Regelung für Gasfeuerungen, wo der Gas- und Luftvolumenstrom getrennt gesteuert wird und es keinen linearen Zusammenhang zwischen den Kennlinien beider Stelleinrichtungen gibt, gekennzeichnet dadurch, daß mit einer programmierbaren Operationseinheit, an der an zwei Optokopplerausgängen direkt Relais angeschlossen sind und zwischen dem Analogausgang der Operationseinheit zum Stellmotor ein Dreipunktregler zwischengeschaltet wicd, als Kernstück eine Gas-Luft-Verhältnis-Regelung aufgebaut und eingebunden wird.1. Gas-air ratio control for gas firing, where the gas and air flow is controlled separately and there is no linear relationship between the characteristics of both actuators, characterized in that with a programmable operation unit, connected directly to the relay at two optocoupler outputs are and between the analog output of the operating unit to the servomotor a three-point controller interposed wicd, as the core of a gas-air ratio control is built and integrated. 2. Gas-Luft-Verhältnis-Regelung für Gasfeuerungen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß diese beiden Optokopplerausgänge dem Analogausgang so zugeordnet sind, daß mittels Parametereinstellung an der Operationseinheit bei Über- bzw. Unterschreitung des zulässigen Gas-Luft-Verhältnisses eine Ansteuerung des betreffenden Relais erfolgt.2. Gas-air ratio control for gas firing according to claim 1, characterized in that these two optocoupler outputs are assigned to the analog output so that by means of parameter setting on the operation unit in case of exceeding or falling below the allowable gas-air ratio, a control of Relay takes place. 3. Gas-Luft-Verhältnis-Regelung für Gasfeuerungen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Relaiskontakte so in die Brennersteuerung eingebunden sind, daß nach dem Anfuhrprozeß eine Störabschaltung bei Abweichung erfolgt.3. Gas-air ratio control for gas firing according to claim 1, characterized in that the relay contacts are so integrated into the burner control, that after the supply process, a fault shutdown occurs in case of deviation.
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Date Code Title Description
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RPI Change in the person, name or address of the patentee (searches according to art. 11 and 12 extension act)
RPV Change in the person, the name or the address of the representative (searches according to art. 11 and 12 extension act)
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