Hintergrund
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Die vorliegende Offenbarung befasst sich mit einer Regelung und/oder einer Steuerung einer Verbrennungsvorrichtung. Insbesondere geht es um eine solche Automatisierung einer Verbrennungsvorrichtung in Abhängigkeit einer Sauerstoffkonzentration.
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Im Betrieb einer Verbrennungsvorrichtung ist das Verhältnis von Brennstoff zu Luft einzustellen. Dabei sind folgende Varianten der Einstellung unter Verwendung von Kennlinien bekannt.
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Gemäss einer ersten Variante werden die Luftaktorkennlinie(n) und Brennstoffaktorkennlinie(n) über die Leistung während des Einstellvorganges ermittelt. Beispielsweise kann die Ermittlung von einer kleinen Leistung zu einer maximalen Leistung oder auch umgekehrt erfolgen. Dabei wird die Luftzahl λ für jeden Leistungspunkt eingestellt. Es können unterstützend auch Luftzufuhrsensoren verwendet werden. Gängige Luftzufuhrsensoren basieren auf Drehzahl, Massenstrom, Differenzdruck, Luft-Volumenstrom, etc. Die absolute Leistung wird dann über eine Messung der Brennstoffzufuhr an zumindest einem Punkt oder an mehreren Punkten bestimmt. Mit Hilfe des Heizwertes Hu des aktuell eingespeisten Brennstoffes wird die Brennerleistung den jeweiligen Kennlinienpunkten zugeordnet. Die Leistungswerte der anderen Kennlinienpunkte werden durch Interpolation, vorzugsweise durch lineare Interpolation, bestimmt. Darüber hinaus kommt eine Bestimmung der Leistungswerte der anderen Kennlinienpunkte durch Messung in Betracht.
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Gemäss einer zweiten Variante sind die Luftaktorkennlinie und die Brennstoffaktorkennlinie vorgegeben. Zumeist werden die Kennlinien empirisch im Labor ermittelt. Die Brennerleistung ist durch eine feste Funktion aus einer der beiden Kennlinien fest vorgegeben. Für unterschiedliche Brennstoffe werden unterschiedliche Kennlinien und/oder Kennliniensätze, welche ebenfalls fest vorgegeben sind, verwendet.
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Gemäss einer dritten Variante wird die Änderung einer Brennstoffzusammensetzung oder Luftdichtänderung mittels eines λ-Sensors aufgedeckt. Dies kann beispielsweise eine O2-Sonde im Abgas sein, aus der λ direkt berechnet wird. Es kann beispielsweise auch eine Ionisationselektrode, deren Signal entsprechend ausgewertet wird, eingesetzt werden. Um die Luftzahl λ konstant zu halten, kann entweder die Luftzufuhr verändert werden oder aber die Brennstoffzufuhr korrigiert werden, bis der λ-Sensor wieder den ursprünglichen Wert einer Luftzahl λ misst. Wird das mindestens eine Luftzufuhrsignal nachgestellt, um die Luftzahl λ konstant zu halten, so ändert sich mit der Brennstoffzusammensetzung fast immer auch die Brennerleistung an diesem Kennlinienpunkt. Wird das Brennstoffzufuhrsignal nachgestellt, um die Luftzahl λ konstant zu halten, so ändert sich die Brennerleistung brennstoffabhängig. Um die Leistung anzupassen, muss für den Fall einer Leistungskorrektur eine neue Kennlinie des Luftaktors manuell oder automatisch ausgewählt oder berechnet werden.
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Gängige Gasarten in Brennereinrichtungen sind solche aus der E-Gas Gruppe (gemäss EN 437:2009-09) sowie Gase aus der B/P-Gas Gruppe (gemäss EN 437:2009-09). Gase aus der E-Gas Gruppe enthalten wie fast alle Gase aus der zweiten Gasfamilie (gemäss EN 437:2009-09) Methan als Hauptbestandteil. Gase aus der B/P-Gas Gruppe haben wie alle Gase aus der dritten Gasfamilie (gemäss EN 437:2009-09) Propangas als Grundlage. Die Mischungen auf Grundlage von Methangas oder Propangas repräsentieren letztlich Mischungen aus unterschiedlichen Gasquellen, mit denen die Verbrennungsvorrichtung versorgt werden kann.
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Für verschiedene Gasarten werden in der Regel Kennlinien bereitgestellt, die vor Ort bei der Inbetriebsetzung entsprechend der vorhandenen Gasgruppe ausgewählt werden. Die Einstellung erfolgt beispielsweise durch Wahl einer oder mehrerer im Speicher einer Regeleinheit hinterlegten Kurven. Die Einstellung kann auch anhand eines im Speicher der Regeleinheit hinterlegten Parametersatzes oder anhand mehrerer im Speicher der Regeleinheit hinterlegter Parametersätze erfolgen. Jene Kennlinien geben den Verlauf der dem Feuerraum zugeführten Brennstoffmenge in Bezug auf die zugeführte Menge an Luft wieder. Es kann anstelle der Menge an zugeführter Luft die Drehzahl eines Gebläses in der Luftzufuhr der Verbrennungsvorrichtung aufgetragen sein. Ferner kommen als Mass für die Luftzufuhr die Stellung und/oder das Stellsignal einer Luftklappe infrage. Zudem kann die Luftzufuhr anhand eines Massenstromsensors, der beispielsweise in einem Seitenkanal angeordnet sein kann, ermittelt werden. Eine Vorrichtung umfassend einen Massenstromsensor in einem Seitenkanal ist beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung
EP3301363A1 offenbart.
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Eine Luftmenge eignet sich als Leistungswert, wenn sich Lufttemperatur, Luftdruck oder Luftfeuchte nur unwesentlich verändern oder messtechnisch erfasst werden. Bei Messung der Luftmenge mit einem Luftmassenstromsensor werden die Einflüsse von Lufttemperatur und Luftdruck berücksichtigt. Der Einfluss der Luftfeuchte spielt vor allem bei tieferen Temperaturen eine untergeordnete Rolle.
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EP2682679A2 behandelt das Anfahren von Arbeitspunkten unterhalb und oberhalb einer Sollluftzahl. Anschliessend wird ein Signal eines Massenstromsensors, welcher in einem Kanal zwischen einer Luftleitung und einer Brenngasleitung angeordnet ist, aufgezeichnet. Aus dem Signal wird auf eine korrekte oder nicht korrekte Justage des Systems geschlossen.
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Eine europäische Patentanmeldung
EP0326494A1 wurde eingereicht am 27. Januar 1989 durch GAZ DE FRANCE, FR. Die Anmeldung wurde veröffentlicht am 2. August 1989. Am 27. September 1993 wurde ein europäisches Patent
EP0326494B1 erteilt. Eine entsprechende Übersetzung wurde als
DE68909260T2 veröffentlicht.
DE68909260T2 behandelt eine Vorrichtung für die Messung der Wärmekapazität einer Brennstoffströmung. Dabei wird ein Heizwert eines Brennstoffes basierend auf den Signalen eines Massenstromsensors und eines Ionisationssensors ermittelt.
DE68909260T2 nimmt eine Priorität vom 29. Januar 1988 in Anspruch.
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Eine weitere Patentanmeldung
DE102006051883A1 wurde eingereicht am 31. Oktober 2006 durch ein Gaswärme-Institut e.V. aus Essen. Die Anmeldung wurde veröffentlicht am 8. Mai 2008.
DE102006051883A1 behandelt eine Einrichtung und ein Verfahren zum Einstellen, Steuern oder Regeln des Brennstoff/Verbrennungsluft-Verhältnisses zum Betreiben eines Brenners. Im Rahmen des Einstellens, Steuerns oder Regelns wird ein Heizwert oder ein Wobbe-Index automatisch ermittelt.
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Eine europäische Patentanmeldung
EP1467149A1 wurde eingereicht am 1. April 2004 durch die EON RUHRGAS AG. Die Anmeldung wurde veröffentlicht am 13. Oktober 2004.
EP1467149A1 behandelt ein Verfahren zu dem Überwachen der Verbrennung in einer Verbrennungseinrichtung. Dabei kann eine Sonde in einem Abgaskanal der Verbrennungseinrichtung wie beispielsweise eine Sauerstoffsonde zum Einsatz kommen. Sollte ein Verbrennungsluftverhältnis ausserhalb einer vorgegebenen Grenze liegen, wird die Verbrennungsvorrichtung abgeschaltet.
EP1467149A1 nimmt eine Priorität vom 11. April 2003 in Anspruch.
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Ziel der vorliegenden Offenbarung ist eine möglichst flexible Automatisierung einer Verbrennungsvorrichtung ohne und mit Berücksichtigung einer Rückmeldung durch einen Sensor. Insbesondere sind die Art und die Fortentwicklung der Verbrennung innerhalb der Verbrennungsvorrichtung bei der Regelung und/oder Steuerung der Vorrichtung zu berücksichtigen.
Zusammenfassung
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In der vorliegenden Offenbarung geht es um eine Automatisierung einer Verbrennungsvorrichtung anhand einer Sauerstoffkonzentration in einem Abgasweg der Verbrennungsvorrichtung. Dazu wird ein sauerstoffbezogener Sensor im oder am Abgasweg der Verbrennungsvorrichtung so angeordnet, dass dieser einem Abgasstrom ausgesetzt ist. Die Automatisierung der Verbrennungsvorrichtung kann eine Steuerung und/oder eine Regelung einer Verbrennung in der Verbrennungsvorrichtung umfassen. Dabei findet ein Übergang von einem anfänglichen gesteuerten Betrieb in einen späteren geregelten Betrieb statt.
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Die Verbrennungsvorrichtung umfasst vorliegend eine Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung. Die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung automatisiert die Verbrennung in der Verbrennungsvorrichtung anhand mindestens eines Aktors. Der Aktor kann ein Luftaktor oder ein Brennstoffaktor sein und beeinflusst die Zufuhr von Luft oder Brennstoff zu einem Feuerraum der Verbrennungsvorrichtung.
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In der Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung ist eine erste Kennlinie primär für einen Regelbetrieb der Verbrennungsvorrichtung hinterlegt. Die erste Kennlinie bezieht sich auf den vorgenannten Aktor der Verbrennungsvorrichtung. Sie gibt eine Drehzahl und/oder eine Stellung des Aktors gegenüber einer leistungsbezogenen Grösse an.
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Die erste Kennlinie für einen Regelbetrieb wird auch im Steuerbetrieb verwendet. Dazu wird im Steuerbetrieb ein Arbeitspunkt entlang der Kennlinie so verschoben, dass eine Verbrennung unter Vermeidung schädlicher Emissionen gewährleistet ist. Es wird so ein sicherer Start der Verbrennungsvorrichtung ermöglicht.
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Auf den Steuerbetrieb folgt nach einiger Zeit ein Regelbetrieb. Im Regelbetrieb erfolgt die Regelung der Verbrennungsvorrichtung anhand des vorgenannten Sensors. Jener Sensor stellt ein Signal bereit, welches als Rückmeldesignal bei der Regelung durch den Aktor verwendet wird. Dabei ist ein gemischter geregelter und gesteuerter Betrieb möglich. Das heisst, es wird ein erster Aktor geregelt. Ein zweiter Aktor wird gesteuert. Bei der Steuerung des zweiten Aktors gibt es vorzugsweise nicht die Arbeitspunktverschiebung wie zu Beginn der Verbrennung.
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Schliesslich erlaubt die Regelkennlinie einen Notbetrieb. Ein solcher Notbetrieb kann beispielsweise auftreten, wenn der Sensor ausfällt. Mithin ist eine Regelung nicht mehr möglich. Es wird dann unter Verwendung der Regelkennlinie und unter Verschiebung des Arbeitspunktes ein sicherer Betrieb der Verbrennungsvorrichtung ermöglicht.
Kurze Beschreibung der Figuren
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Verschiedene Details werden dem Fachmann anhand der folgenden detaillierten Beschreibung zugänglich. Die einzelnen Ausführungsformen sind dabei nicht einschränkend. Die Zeichnungen, welche der Beschreibung beigefügt sind, lassen sich wie folgt beschreiben:
- FIG 1 zeigt schematisch eine Verbrennungsvorrichtung.
- FIG 2 veranschaulicht eine Regelung und/oder Steuerung einer Verbrennungsvorrichtung ohne Einbezug eines Signales entsprechend einer Sauerstoffkonzentration und/oder entsprechend eines Sauerstoffpartialdruckes.
- FIG 3 zeigt eine Verbrennungsvorrichtung mit O2-Sensor zur Erfassung im Abgas.
- FIG 4 zeigt einen Verlauf einer Sauerstoffkonzentration und/oder eines Sauerstoffpartialdruckes gegenüber einer leistungsbezogenen Grösse für eine Verbrennung.
- FIG 5 veranschaulicht eine Regelung und/oder Steuerung einer Verbrennungsvorrichtung unter Einbezug eines Signales entsprechend einer Sauerstoffkonzentration und/oder entsprechend eines Sauerstoffpartialdruckes.
- FIG 6 veranschaulicht eine weitere Regelung und/oder Steuerung einer Verbrennungsvorrichtung unter Einbezug eines Signales entsprechend einer Sauerstoffkonzentration und/oder entsprechend eines Sauerstoffpartialdruckes.
Detaillierte Beschreibung
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FIG 1 zeigt eine Verbrennungsvorrichtung 1 wie beispielsweise ein wandhängender Gasbrenner und/oder ein Ölbrenner mit einem Feuerraum 2. Der Wärmeerzeuger tauscht die Wärmeenergie der heissen Brennstoffe und/oder Brenngase in ein anderes Fluid wie beispielsweise Wasser. Mit dem warmen Wasser wird beispielsweise eine Warmwasserheizungsanlage betrieben und/oder Trinkwasser erwärmt. Gemäss einer anderen Ausführungsform kann mit der Wärmeenergie der heissen Brenngase ein Gut beispielsweise in einem industriellen Prozess erhitzt werden. Ferner kann der Wärmeerzeuger der Erhitzung von Wasser in einer Anlage zur Gewinnung von Lithium und/oder Lithiumkarbonat dienen. Die Abgase werden aus dem Feuerraum 2 beispielsweise über einen Abgaskamin und/oder einen Rauchgaskamin und/oder einen Schornstein 10 abgeführt.
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Die Zuluft 5 für den Verbrennungsprozess wird über ein (motorisch) angetriebenes Gebläse 3 dem Feuerraum 2 der Verbrennungsvorrichtung 1 zugeführt. Über die Signalleitung 15 gibt die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 dem Gebläse 3 die Luftzufuhr V̇L vor, die es fördern soll. Damit wird die Gebläsedrehzahl ein Mass für die geförderte Luftmenge und/oder für die Luftzufuhr V̇L .
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Gemäss einer Ausführungsform wird die Gebläsedrehzahl der Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 vom Gebläse 3 zurückgemeldet. Mithin lässt sich vielfach die Drehzahl des Gebläses 3 auf eine zugeführte Luftmenge abbilden. Wird die Luftmenge über eine Luftklappe 4 und/oder ein Ventil eingestellt, kann als Mass für die Luftmenge die Klappen- und/oder Ventilstellung und/oder der aus dem Signal eines Massenstromsensors 12 und/oder Volumenstromsensors abgeleitete Messwert verwendet werden. Der Sensor ist vorteilhaft im Kanal für die Luftzufuhr V̇L angeordnet. Vorzugsweise stellt der Sensor ein Signal bereit, welches anhand einer geeigneten Signalverarbeitungseinheit in einen Strömungsmesswert gewandelt wird. Eine Signalverarbeitungseinrichtung umfasst idealerweise mindestens einen Analog-Digital-Wandler. Gemäss einer Ausführungsform ist die Signalverarbeitungseinrichtung, insbesondere der oder die Analog-Digital-Wandler, integriert in die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13.
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Gemäss einer weiteren speziellen Ausführungsform umfasst die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 einen Delta-Sigma Umsetzer. Der Delta-Sigma Umsetzer ermöglicht eine Wandlung analoger Signale beispielsweise des Massenstromsensors 12 in digitale Werte. Der Delta-Sigma Umsetzer kann ein integraler Bestandteil der Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 sein. Im Hinblick auf Kompaktheit können der Delta-Sigma Umsetzer und die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 Teile desselben Ein-Chip-Systems sein.
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Als Mass für die Luftzufuhr
V̇L kann auch der Messwert eines Drucksensors und/oder eines Massenstromsensors 12 in einem Seitenkanal verwendet werden. Eine Verbrennungsvorrichtung mit Zufuhrkanal und Seitenkanal ist beispielsweise im europäischen Patent
EP3301364B1 offenbart. Das europäische Patent
EP3301364B1 wurde am 7. Juni 2017 angemeldet und am 7. August 2019 erteilt.
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Es wird eine Verbrennungseinrichtung mit Zufuhrkanal und Seitenkanal beansprucht, wobei in den Zufuhrkanal ein Massenstromsensor hineinragt.
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Der Sensor 12 ermittelt ein Signal, welches dem von der Luftzufuhr V̇L abhängigen Druckwert und/oder dem Luftstrom (Teilchen- und/oder Massenstrom) im Seitenkanal entspricht. Vorteilhaft stellt der Sensor 12 ein Signal bereit, welches anhand einer geeigneten Signalverarbeitungseinrichtung in einen Messwert gewandelt wird. Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden die Signale mehrerer Sensoren in einen gemeinsamen Messwert gewandelt. Eine geeignete Signalverarbeitungseinrichtung umfasst idealerweise mindestens einen Analog-Digital-Wandler. Gemäss einer Ausführungsform ist die Signalverarbeitungseinrichtung, insbesondere der oder die Analog-Digital-Wandler, integriert in die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13.
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Gemäss einer Ausführungsform ist die Luftzufuhr V̇L der Wert der aktuellen Luftdurchflussrate. Die Luftdurchflussrate kann in Kubikmeter Luft pro Stunde gemessen und/oder angegeben sein. Die Luftzufuhr V̇L kann in Kubikmeter Luft pro Stunde gemessen und/oder angegeben sein. Die Luftzufuhr V̇L kann ferner in Kubikfuss Luft pro Minute gemessen und/oder angegeben sein.
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Massenstromsensoren 12 erlauben die Messung bei grossen Flussgeschwindigkeiten speziell in Verbindung mit Verbrennungsvorrichtungen 1 im Betrieb. Typische Werte solcher Flussgeschwindigkeiten liegen in den Bereichen zwischen 0.1 Meter pro Sekunde und fünf Meter pro Sekunde, zehn Meter pro Sekunde, fünfzehn Meter pro Sekunde, zwanzig Meter pro Sekunde, oder sogar einhundert Meter pro Sekunde. Massenstromsensoren, welche sich für die vorliegende Offenbarung eignen, sind beispielsweise OMRON® D6F-W oder Typ SENSOR TECHNICS® WBA Sensoren. Der nutzbare Bereich dieser Sensoren beginnt typisch bei Geschwindigkeiten zwischen 0.01 Meter pro Sekunde und 0.1 Meter pro Sekunde und endet bei einer Geschwindigkeit wie beispielsweise fünf Meter pro Sekunde, zehn Meter pro Sekunde, fünfzehn Meter pro Sekunde, zwanzig Meter pro Sekunde, oder sogar einhundert Meter pro Sekunde. Mit anderen Worten, es können untere Grenzen wie 0.1 Meter pro Sekunde kombiniert werden mit oberen Grenzen wie fünf Meter pro Sekunde, zehn Meter pro Sekunde, fünfzehn Meter pro Sekunde, zwanzig Meter pro Sekunde, oder sogar einhundert Meter pro Sekunde.
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Die Brennstoffzufuhr V̇B wird durch die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 mit Hilfe eines Brennstoffaktors und/oder eines (motorisch) einstellbaren Ventils eingestellt und/oder ausgeregelt. In der Ausführung in FIG 1 umfasst der Brennstoff ein Brenngas. Eine Verbrennungsvorrichtung 1 kann dann an verschiedene Brenngasquellen angeschlossen werden, beispielsweise an Quellen mit hohem Methan-Anteil und/oder an Quellen mit hohem Propan-Anteil. In FIG 1 wird die Menge an Brenngas durch einen Brennstoffaktor 7 - 9 von der Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 eingestellt. Der Brennstoffaktor 7 - 9 kann beispielsweise ein (motorisch) einstellbares Brennstoffventil 9 umfassen oder sein. Der Ansteuerwert 19, beispielsweise bei einem pulsweitenmodulierten Signal, des Gasventiles ist dabei ein Mass für die Menge an Brenngas. In einer weiteren Ausführungsform wird über einen CAN-Bus angesteuert. Der Brennstoff kann ferner ein Öl oder eine Ölmischung umfassen.
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Der Ansteuerwert ist auch ein Wert für die Brennstoffzufuhr V̇B. Gemäss einer speziellen Ausführungsform wird das Brennstoffventil 9 anhand eines Schrittmotors eingestellt. In jenem Fall ist die Schrittstellung des Schrittmotors ein Mass für die Menge an Brenngas. Das Brennstoffventil 9 kann auch in einer Einheit mit zumindest einem oder beiden der Sicherheitsabsperrventile 7 oder 8 integriert sein. Weiterhin kann das Brennstoffventil 9 ein intern über einen Durchflusssensor geregeltes Ventil sein, das einen Sollwert 19 erhält und den Istwert des Durchflusssensors auf den Sollwert ausregelt. Der Durchflusssensor kann dabei als Volumenstromsensor beispielsweise als Turbinenradradzähler, Balgenzähler und/oder als Differenzdrucksensor realisiert sein. Der Durchflusssensor kann auch als Massenstromsensor, beispielsweise als thermischer Massenstromsensor, ausgeführt sein.
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Wird als Aktor 9 eine Gasklappe verwendet, so kann als Mass für die Menge an Brenngas die Position der Klappe verwendet werden. Alternativ kann als Mass für die Menge an Brenngas ein aus dem Signal eines Massenstromsensors und/oder eines Volumenstromsensors abgeleitete Messwert verwendet werden. Jener Sensor ist vorteilhaft im Zufuhrkanal für Brennstoff angeordnet. Jener Sensor erzeugt ein Signal, welches anhand einer geeigneten Signalverarbeitungseinrichtung in einen Strömungsmesswert (Messwert des Teilchen- und/oder Massenstromes und/oder Volumenstromes) gewandelt wird. Eine geeignete Signalverarbeitungseinrichtung umfasst idealerweise mindestens einen Analog-Digital-Wandler. Gemäss einer Ausführungsform ist die Signalverarbeitungseinrichtung, insbesondere der oder die Analog-Digital-Wandler, integriert in die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13.
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Gemäss einer weiteren speziellen Ausführungsform umfasst die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 einen Delta-Sigma Umsetzer. Der Delta-Sigma Umsetzer ermöglicht eine Wandlung analoger Signale, beispielsweise des Massenstromsensors oder Volumenstromsensors für Brenngas, in digitale Werte. Der Delta-Sigma Umsetzer kann ein integraler Bestandteil der Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 sein. Im Hinblick auf Kompaktheit können der Delta-Sigma Umsetzer und die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 Teile desselben Ein-Chip-Systems sein.
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Der Fachmann erkennt, dass die oben genannten Werte auch aus einer Kombination von durch Sensoren ermittelten Grössen berechnet werden können. Jene Werte sind dann Masse für die Zufuhr (Teilchen- und/oder Massenstrom und/oder Volumenstrom) an Brenngas. Der Fachmann erkennt weiterhin, dass auf ähnliche Art und Weise die Zufuhr an Brennstoff eines flüssigen Brennstoffes ermittelt werden kann.
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Die Verbrennungsvorrichtung 1 aus FIG 1 lässt sich ohne Regelung auf eine sauerstoffbezogene Grösse wie die O2-Konzentration im Abgas betreiben. Dazu sind in FIG 2 Stellungen und/oder Drehzahlen 22 verschiedener Aktoren über der Brennerleistung 23 aufgetragen. Die Brennerleistung 23 ist vorzugsweise eine aktuelle Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1. Idealerweise ist die Brennerleistung 23 eine aktuelle Heizleistung der Verbrennungsvorrichtung.
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Konkret ist in FIG 2 eine Kennlinie 24 für das motorisch angetriebene Gebläse 3 gezeigt. Mithin veranschaulicht Kennlinie 24 eine Drehzahl des motorisch angetriebenen Gebläses 3 über der Brennerleistung 23. Insbesondere veranschaulicht Kennlinie 24 eine Drehzahl des motorisch angetriebenen Gebläses 3 über einer aktuellen Brennerleistung 23.
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In FIG 2 ist eine Kennlinie 25 für einen Brennstoffaktor 7 - 9 gezeigt. Mithin veranschaulicht Kennlinie 25 eine Stellung des Brennstoffaktors 7 - 9 über der Brennerleistung 23. Insbesondere veranschaulicht Kennlinie 25 eine Stellung des Brennstoffaktors 7 - 9 über einer aktuellen Brennerleistung 23. Der Brennstoffaktor 7 - 9 kann eine Brennstoffklappe umfassen oder sein. In diesem Fall veranschaulicht Kennlinie 25 eine Stellung der Brennstoffklappe über der Brennerleistung 23. Insbesondere veranschaulicht Kennlinie 25 in diesem Fall eine Stellung der Brennstoffklappe über einer aktuellen Brennerleistung 23.
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In FIG 2 ist ferner eine Kennlinie 26 für eine Luftklappe 4 gezeigt. Mithin gibt die Kennlinie 26 eine Stellung der Luftklappe 4 über der Brennerleistung 23 an. Insbesondere veranschaulicht Kennlinie 26 eine Stellung der Luftklappe 4 über einer aktuellen Brennerleistung 23.
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In FIG 2 werden für eine vorgegebene Brennerleistung 23 die Aktoren 3, 4, 7 - 9 jeweils auf ihre Drehzahlen und/oder Stellungen gesteuert. Insbesondere können in FIG 2 die Aktoren 3, 4, 7 - 9 für eine aktuelle Brennerleistung 23 auf ihre Drehzahlen und/oder Stellungen gesteuert werden. Die Steuerung erfolgt so, dass zu jeder Brennerleistung 23 ein ausreichender Luftüberschuss vorliegt. Das heisst, die Luftzahl λ ist stets grösser als eins, wobei λ = 1 einer stöchiometrischen Verbrennung entspricht. Auf diese Weise werden schädliche Emissionen vermieden.
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Nachteilig an der Steuerung gemäss FIG 2 ist, dass der Luftüberschuss nicht angepasst wird. Das heisst, es erfolgt keine Reduktion der Gebläsedrehzahl und keine Änderung der Stellung der Luftklappe 4 so, dass die Verbrennung nach dem Start optimiert wird. Insbesondere wird nicht durch eine Reduktion der Gebläsedrehzahl oder durch eine Änderung der Stellung der Luftklappe 4 ein Wirkungsgrad der Verbrennungsvorrichtung 1 optimiert.
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Ebenso können in FIG 2 die Aktoren 3, 4, 7 - 9 jeweils auf ihre Drehzahlen und/oder Stellungen geregelt werden. Insbesondere können in FIG 2 die Aktoren 3, 4, 7 - 9 für eine aktuelle Brennerleistung 23 auf ihre Drehzahlen und/oder Stellungen geregelt werden. Die Regelung erfolgt so, dass zu jeder Brennerleistung 23 ein ausreichender Luftüberschuss vorliegt. Das heisst, die Luftzahl λ ist stets grösser als eins, wobei λ = 1 einer stöchiometrischen Verbrennung entspricht. Auf diese Weise werden schädliche Emissionen vermieden.
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Nachteilig an der Regelung gemäss FIG 2 ist, dass der Luftüberschuss nicht angepasst wird. Das heisst, es erfolgt keine Reduktion der Gebläsedrehzahl und keine Änderung der Stellung der Luftklappe 4 so, dass die Verbrennung nach dem Start optimiert wird. Insbesondere wird nicht durch eine Reduktion der Gebläsedrehzahl oder durch eine Änderung der Stellung der Luftklappe 4 ein Wirkungsgrad der Verbrennungsvorrichtung 1 optimiert.
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FIG 3 zeigt eine Verbrennungsvorrichtung 1 mit einem Sensor 20 zur Erfassung einer Sauerstoffkonzentration und/oder eines Sauerstoffpartialdruckes. Insbesondere kann der Sensor 20 einen Restsauerstoffgehalt erfassen oder angeben. Der Sensor 20 umfasst beispielsweise einen O2-Sensor. In einer Ausführungsform ist der Sensor 20 ein O2-Sensor. Der Sensor 20 kann beispielsweise in einem Abgaskamin und/oder einen Rauchgaskamin und/oder einen Schornstein 10 angeordnet sein.
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Insbesondere ist der Sensor 20 ein Gassensor zur Aufzeichnung eines Signales, welches eine Sauerstoffkonzentration und/oder einen Partialdruck an Sauerstoff angibt. Der Sensor 20 kann ferner zur Aufzeichnung eines Signales, welches mindestens einem weiteren Gas entspricht, ausgebildet sein. Das weitere Gas umfasst beispielsweise ein oxidierbares Gas in einem Abgaskamin und/oder einen Rauchgaskamin und/oder einen Schornstein 10 der Verbrennungsvorrichtung 1.
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Ferner kann der Sensor 20 auch zur Aufzeichnung eines Signales, welches einer Konzentration an Kohlenstoffmonoxid entspricht, ausgebildet sein. Darüber hinaus kann der Sensor 20 zur Aufzeichnung eines Signales, welches einer Temperatur entspricht, ausgebildet sein.
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Der Sensor 20 umfasst dabei vorzugsweise zumindest eine Scheibe, welche zumindest neunzig Gewichtsprozent an Zirkondioxid umfasst. Ferner umfasst die Scheibe zumindest ein weiteres Element oder eine weitere Verbindung ausgewählt aus:
- Yttriumoxid und
- Hafniumoxid.
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Zudem umfasst der beispielhafte Sensor 20 zumindest drei Elektroden, darunter zwei Elektroden aus dotiertem Platin. Das dotierte Platin weist zwischen einem halben und fünfzehn Gewichtsprozent Zirkondioxid auf. Eine Elektrode der drei Elektroden umfasst eine Goldlegierung. Eine der Elektroden aus dotiertem Platin und die Elektrode umfassend eine Goldlegierung sind an einer ersten Seite der Scheibe angeordnet. Eine weitere der Elektroden aus dotiertem Platin ist an einer zweiten Seite der Scheibe angeordnet, wobei die zweite Seite verschieden von der ersten Seite ist. Die zweite Seite der Scheibe liegt der ersten Seite der Scheibe gegenüber. Die zweite Seite der Scheibe grenzt an eine abgeschlossene Kammer des Sensors 20.
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Der Sensor 20 zur Aufzeichnung eines Signales, welches einen Partialdruck an Sauerstoff und/oder einen Restsauerstoffgehalt und/oder eine Sauerstoffkonzentration angibt, erzeugt ein Signal 21. Das Signal 21 wird von der Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 eingelesen und geeignet verarbeitet. Mit Hilfe des Signales 21 kann für jede Gebläsedrehzahl und/oder für jede Luftzufuhr V̇L und/oder für jede Brennerleistung auf einen Sollwert ausgeregelt werden. Der Sollwert bezieht sich dabei auf einen Partialdruck an Sauerstoff und/oder einen Restsauerstoffgehalt und/oder eine Sauerstoffkonzentration. Insbesondere kann sich der Sollwert auf einen Partialdruck an Sauerstoff und/oder einen Restsauerstoffgehalt und/oder eine Sauerstoffkonzentration in einem Abgaskamin beziehen. Ferner kann sich der Sollwert auf einen Partialdruck an Sauerstoff und/oder einen Restsauerstoffgehalt und/oder eine Sauerstoffkonzentration in einem Rauchgaskamin beziehen. Darüber hinaus kann sich der Sollwert auf einen Partialdruck an Sauerstoff und/oder einen Restsauerstoffgehalt und/oder eine Sauerstoffkonzentration in einem Schornstein 10 beziehen.
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Eine geeignete Signalverarbeitungseinrichtung für die Erfassung und Auswertung des Signales 21 des Sensors 20 umfasst idealerweise mindestens einen Analog-Digital-Wandler. Gemäss einer Ausführungsform ist die Signalverarbeitungseinrichtung, insbesondere der oder die Analog-Digital-Wandler, integriert in die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13.
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Gemäss einer weiteren speziellen Ausführungsform umfasst die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 einen Delta-Sigma Umsetzer. Der Delta-Sigma Umsetzer ermöglicht eine Wandlung analoger Signale, beispielsweise des Sensors 20, in digitale Werte. Der Delta-Sigma Umsetzer kann ein integraler Bestandteil der Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 sein. Im Hinblick auf Kompaktheit können der Delta-Sigma Umsetzer und die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 Teile desselben Ein-Chip-Systems sein.
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FIG 4 veranschaulicht einen Verlauf eines Restsauerstoffgehaltes und/oder einer Sauerstoffkonzentration und/oder eines Sauerstoffpartialdruckes gegenüber einer Brennerleistung 23. Insbesondere veranschaulicht FIG 4 einen Verlauf eines Restsauerstoffgehaltes und/oder einer Sauerstoffkonzentration und/oder eines Sauerstoffpartialdruckes gegenüber einer aktuellen Brennerleistung 23.
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Dabei sind in FIG 4 Werte 27 des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert aufgetragen. Der Minimalwert des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes markiert das unterste Ende der vertikalen Achse. Der Maximalwert des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes markiert das oberste Ende der vertikalen Achse.
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Der Minimalwert des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes kann beispielsweise bei null Prozent liegen. Der Maximalwert des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes kann beispielsweise zwischen fünf und zehn Prozent liegen. Insbesondere kann der Maximalwert des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes zwischen sechs und neun Prozent liegen. Ferner kann der Maximalwert des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes zwischen sechs und acht Prozent, beispielsweise bei sechs Prozent, liegen.
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Entlang der horizontalen Achse ist in FIG 4 eine leistungsbezogene Grösse ausgewählt aus
- der Brennerleistung,
- der aktuellen Brennerleistung
aufgetragen. Die Brennerleistung 23 oder die aktuelle Brennerleistung 23 beziehen sich dabei vorzugsweise auf die Verbrennungsvorrichtung 1. Vorteilhaft ist die Brennerleistung 23 eine Heizleistung der Verbrennungsvorrichtung 1. Idealerweise ist die aktuelle Brennerleistung 23 eine aktuelle Heizleistung der Verbrennungsvorrichtung 1.
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Dabei sind die Werte 23 von einem Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse zu einem Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse aufgetragen. Die Werte 23 der leistungsbezogenen Grösse nehmen von links nach rechts zu. Der Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse markiert das linke Ende der horizontalen Achse. Der Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse markiert das rechte Ende der horizontalen Achse.
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Der Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse entlang der horizontalen Achse in FIG 4 kann beispielsweise bei null Prozent einer nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1 liegen. Dabei bezieht sich die nominale Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1 auf eine nominale Heizleistung der Verbrennungsvorrichtung 1. Der Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse entlang der horizontalen Achse kann beispielsweise zwischen einhundert und einhundertfünfzig Prozent der nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1 liegen. Insbesondere kann der Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse entlang der horizontalen Achse beispielsweise zwischen einhundertzehn und einhundertdreissig Prozent der nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1 liegen. Ferner kann der Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse entlang der horizontalen Achse beispielsweise zwischen einhundertfünfzehn und einhundertfünfundzwanzig Prozent der nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1, beispielsweise bei einhundertzwanzig Prozent, liegen.
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FIG 4 zeigt drei Kennlinien und/oder Verläufe 28 - 30 des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes für Verbrennungsvorrichtungen 1. Eine erste Kennlinie und/oder ein erster Verlauf 28 gibt dabei maximale Restsauerstoffgehalte und/oder maximale Sauerstoffkonzentrationen und/oder maximale Sauerstoffpartialdrücke an. Die Sauerstoffkonzentrationen des ersten Verlaufes 28 sind in FIG 4 als Prozentsatz einer Gesamtheit an Molekülen angegeben. Die Partialdrücke des ersten Verlaufes 28 sind in FIG 4 als Prozentsatz eines Gesamtdruckes angegeben. Entsprechendes gilt für die vertikale Achse.
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Zur ersten Kennlinie und/oder zum ersten Verlauf 28 gehört ein Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse. Alle anderen Werte der leistungsbezogenen Grösse entlang der ersten Kennlinie und/oder entlang des ersten Verlaufes 28 sind grösser als jener Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse.
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Der Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse der ersten Kennlinie und/oder des ersten Verlaufes 28 ist im Allgemeinen nicht identisch mit dem entsprechenden Minimalwert entlang der horizontalen Achse. Der Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse der ersten Kennlinie und/oder des ersten Verlaufes 28 kann beispielsweise zwischen zehn und dreissig Prozent der nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1 liegen. Insbesondere kann der Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse der ersten Kennlinie und/oder des ersten Verlaufes 28 bei zwanzig Prozent der nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1 liegen. In dem Beispiel in FIG 4 liegt der Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse der ersten Kennlinie und/oder des ersten Verlaufes 28 bei zwanzig Prozent der nominalen Leistung.
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Zur ersten Kennlinie und/oder zum ersten Verlauf 28 gehört ein Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse. Alle anderen Werte der leistungsbezogenen Grösse entlang der ersten Kennlinie und/oder entlang des ersten Verlaufes 28 sind geringer und/oder kleiner als jener Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse.
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Der Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse der ersten Kennlinie und/oder des ersten Verlaufes 28 ist im Allgemeinen nicht identisch mit dem entsprechenden Maximalwert entlang der horizontalen Achse. Der Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse der ersten Kennlinie und/oder des ersten Verlaufes 28 kann beispielsweise zwischen neunzig und einhundertzehn Prozent der nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1 liegen. Dabei bezieht sich die nominale Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1 auf eine nominale Heizleistung der Verbrennungsvorrichtung 1. Insbesondere kann der Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse der ersten Kennlinie und/oder des ersten Verlaufes 28 bei einhundert Prozent der nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1 liegen. In dem Beispiel in FIG 4 liegt der Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse der ersten Kennlinie und/oder des ersten Verlaufes 28 bei einhundert Prozent der nominalen Leistung.
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Zwischen dem Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse und dem entsprechenden Maximalwert sind entlang der ersten Kennlinie und/oder entlang des ersten Verlaufes 28 (drei) weitere Punkte aufgetragen. Es handelt sich bei den weiteren Punkten um Punkte und/oder Werte 27 des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes gegenüber der leistungsbezogenen Grösse 23. Ebenso ist derjenige Punkt, der zum Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse gehört, ein Punkt und/oder Wert 27 des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes gegenüber der leistungsbezogenen Grösse 23. Ferner ist derjenige Punkt, der zum Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse gehört, ein Punkt und/oder Wert 27 des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes gegenüber der leistungsbezogenen Grösse 23.
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Zwischen den Punkten der ersten Kennlinie und/oder des ersten Verlaufes 28 kann interpoliert werden. Beispielsweise kann zwischen den Punkten der ersten Kennlinie und/oder des ersten Verlaufes 28 linear interpoliert werden. Ferner können anhand kubischer Splines zu Werten 23 der leistungsbezogenen Grösse Maximalwerte des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes bestimmt werden. Insbesondere können anhand kubischer Splines zu Werten 23 der leistungsbezogenen Grösse Maximalwerte des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes berechnet werden.
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Die erste Kennlinie und/oder der erste Verlauf 28 kann darüber hinaus eine mathematische Beziehung wie beispielsweise ein Polynom sein. Anhand der mathematischen Beziehung werden so zu Werten 23 der leistungsbezogenen Grösse Maximalwerte des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes berechnet. Insbesondere werden anhand eines Polynoms zu Werten 23 der leistungsbezogenen Grösse Maximalwerte des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes berechnet. Dabei entspricht das Polynom der ersten Kennlinie und/oder dem ersten Verlauf 28.
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Die erste Kennlinie und/oder der erste Verlauf 28 gibt eine erste maximale Kennlinie und/oder einen ersten maximalen Verlauf des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes wieder. Das heisst, dass die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 kommunikativ mit einem Sensor 20, beispielsweise mit einem Sauerstoffsensor 20, der Verbrennungsvorrichtung 1 verbunden oder verbindbar ist. Zudem ist die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 kommunikativ mit mindestens einem Brennstoffaktor 7 - 9 der Verbrennungsvorrichtung 1 verbunden oder verbindbar. In einem Speicher, beispielsweise in einem nicht-flüchtigen Speicher, der Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 ist eine erste Kennlinie und/oder ein erster Verlauf 28 hinterlegt. Die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 ist ausgebildet:
- eines oder mehrere Signale, welches oder welche einen Restsauerstoffgehalt und/oder eine Sauerstoffkonzentration und/oder einen Sauerstoffpartialdruck angibt oder angeben, von dem Sensor 20 zu empfangen;
- einen Messwert des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes basierend auf dem einen oder den mehreren Signalen, welches oder welche den Restsauerstoffgehalt und/oder die Sauerstoffkonzentration und/oder den Sauerstoffpartialdruck angibt oder angeben, zu bestimmen;
- die erste Kennlinie und/oder den ersten Verlauf 28 aus dem Speicher zu laden;
- anhand der ersten Kennlinie und/oder anhand des ersten Verlaufes 28 eine Brennerleistung 23, insbesondere eine aktuelle Brennerleistung 23, auf einen Vergleichswert 27 des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes abzubilden;
- den Vergleichswert 27 mit dem Messwert zu vergleichen; und
- falls der Messwert grösser als der Vergleichswert 27 ist:
- ein Schliesssignal zu erzeugen und an den mindestens einen Brennstoffaktor 7 - 9 zu senden, wobei das Schliesssignal bei Empfang durch den mindestens einen Brennstoffaktor 7 - 9 den mindestens einen Brennstoffaktor 7 - 9 veranlasst, zu schliessen.
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Eine zweite Kennlinie und/oder ein zweiter Verlauf 29 gibt Sollwerte des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes an. Die Sauerstoffkonzentrationen des zweiten Verlaufes 29 sind in FIG 4 als Prozentsatz einer Gesamtheit an Molekülen angegeben. Die Partialdrücke des zweiten Verlaufes 29 sind in FIG 4 als Prozentsatz eines Gesamtdruckes angegeben.
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Zur zweiten Kennlinie und/oder zum zweiten Verlauf 29 gehört ein Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse. Alle anderen Werte der leistungsbezogenen Grösse entlang der zweiten Kennlinie und/oder entlang des zweiten Verlaufes 29 sind grösser als jener Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse.
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Der Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse der zweiten Kennlinie und/oder des zweiten Verlaufes 29 ist im Allgemeinen nicht identisch mit dem entsprechenden Minimalwert entlang der horizontalen Achse. Der Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse der zweiten Kennlinie und/oder des zweiten Verlaufes 29 kann beispielsweise zwischen zehn und dreissig Prozent der nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1 liegen. Insbesondere kann der Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse der zweiten Kennlinie und/oder des zweiten Verlaufes 29 bei zwanzig Prozent der nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1 liegen. Vorzugsweise gleicht der Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse der zweiten Kennlinie und/oder des zweiten Verlaufes 29 dem entsprechenden Minimalwert der ersten Kennlinie und/oder des ersten Verlaufes 28. In dem Beispiel in FIG 4 liegt der Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse der zweiten Kennlinie und/oder des zweiten Verlaufes 29 bei zwanzig Prozent der nominalen Leistung.
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Zur zweiten Kennlinie und/oder zum zweiten Verlauf 29 gehört ein Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse. Alle anderen Werte der leistungsbezogenen Grösse entlang der zweiten Kennlinie und/oder entlang des zweiten Verlaufes 29 sind geringer und/oder kleiner als jener Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse.
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Der Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse der zweiten Kennlinie und/oder des zweiten Verlaufes 29 ist im Allgemeinen nicht identisch mit dem entsprechenden Maximalwert entlang der horizontalen Achse. Der Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse der zweiten Kennlinie und/oder des zweiten Verlaufes 29 kann beispielsweise zwischen neunzig und einhundertzehn Prozent der nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1 liegen. Insbesondere kann der Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse der zweiten Kennlinie und/oder des zweiten Verlaufes 29 bei einhundert Prozent der nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1 liegen. Vorzugsweise gleicht der Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse der zweiten Kennlinie und/oder des zweiten Verlaufes 29 dem entsprechenden Maximalwert der ersten Kennlinie und/oder des ersten Verlaufes 28. In dem Beispiel in FIG 4 liegt der Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse der zweiten Kennlinie und/oder des zweiten Verlaufes 29 bei einhundert Prozent der nominalen Leistung.
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Zwischen dem Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse und dem entsprechenden Maximalwert sind entlang der zweiten Kennlinie und/oder des zweiten Verlaufes 29 (drei) weitere Punkte aufgetragen. Es handelt sich bei den weiteren Punkten um Punkte und/oder Werte 27 des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes gegenüber der leistungsbezogenen Grösse 23. Ebenso ist derjenige Punkt, der zum Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse gehört, ein Punkt und/oder Wert 27 des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes gegenüber der leistungsbezogenen Grösse 23. Ferner ist derjenige Punkt, der zum Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse gehört, ein Punkt und/oder Wert 27 des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes gegenüber der leistungsbezogenen Grösse 23.
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Zwischen den Punkten der zweiten Kennlinie und/oder des zweiten Verlaufes 29 kann interpoliert werden. Beispielsweise kann zwischen den Punkten der zweiten Kennlinie und/oder des zweiten Verlaufes 29 linear interpoliert werden. Ferner können anhand kubischer Splines zu Werten 23 der leistungsbezogenen Grösse Sollwerte 27 des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes bestimmt werden. Insbesondere können anhand kubischer Splines zu Werten 23 der leistungsbezogenen Grösse Sollwerte 27 des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes berechnet werden.
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Die zweite Kennlinie und/oder der zweite Verlauf 29 kann darüber hinaus eine mathematische Beziehung wie beispielsweise ein Polynom sein. Anhand der mathematischen Beziehung werden so zu Werten 23 der leistungsbezogenen Grösse Sollwerte 27 des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes berechnet. Insbesondere werden anhand eines Polynoms zu Werten 23 der leistungsbezogenen Grösse Sollwerte 27 des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes berechnet. Dabei entspricht das Polynom der zweiten Kennlinie und/oder dem zweiten Verlauf 29.
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Die zweite Kennlinie und/oder der zweite Verlauf 29 gibt eine Sollwertkennlinie und/oder einen Sollwertverlauf des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes wieder.
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Das heisst, dass die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 kommunikativ mit einem Sensor 20, beispielsweise mit einem Sauerstoffsensor 20, der Verbrennungsvorrichtung 1 verbunden oder verbindbar ist. Zudem ist die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 kommunikativ mit mindestens einem Aktor 3, 4, 7 - 9 der Verbrennungsvorrichtung 1 verbunden oder verbindbar. Der mindestens eine Aktor 3, 4, 7 - 9 der Verbrennungsvorrichtung 1 ist ausgewählt aus:
- einem Brennstoffaktor 7 - 9 der Verbrennungsvorrichtung 1, wobei der Brennstoffaktor 7 - 9 auf eine Brennstoffzufuhr zur Verbrennungsvorrichtung 1 wirkt,
- einem Gebläse 3 der Verbrennungsvorrichtung 1, wobei das Gebläse 3 auf eine Luftzufuhr zur Verbrennungsvorrichtung 1 wirkt,
- einer Luftklappe 4 der Verbrennungsvorrichtung 1, wobei die Luftklappe 4 auf eine Luftzufuhr zur Verbrennungsvorrichtung 1 wirkt.
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Die vorstehende Liste an Aktoren 3, 4, 7 - 9 erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.
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In einem Speicher, beispielsweise in einem nicht-flüchtigen Speicher, der Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 ist eine zweite Kennlinie und/oder ein zweiter Verlauf 29 hinterlegt. Die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 ist ausgebildet:
- eines oder mehrere Signale, welches oder welche einen Restsauerstoffgehalt und/oder eine Sauerstoffkonzentration und/oder einen Sauerstoffpartialdruck angibt oder angeben, von dem Sensor 20 zu empfangen;
- einen Messwert des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes basierend auf dem einen oder den mehreren Signalen, welches oder welche den Restsauerstoffgehalt und/oder die Sauerstoffkonzentration und/oder den Sauerstoffpartialdruck angibt oder angeben, zu bestimmen;
- die zweite Kennlinie und/oder den zweiten Verlauf 29 aus dem Speicher zu laden;
- anhand der zweiten Kennlinie und/oder anhand des zweiten Verlaufes 29 eine Brennerleistung 23, insbesondere eine aktuelle Brennerleistung 23, auf einen Sollwert 27 des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes abzubilden;
- den Sollwert 27 mit dem Messwert zu vergleichen; und
- basierend auf dem Vergleich zwischen Sollwert 27 und Messwert ein Regelsignal zu erzeugen und das Regelsignal an den mindestens einen Aktor 3, 4, 7 - 9 zu senden.
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Das Regelsignal veranlasst den mindestens einen Aktor 3, 4, 7- 9 vorzugsweise zum Ändern einer Verbrennungsgrösse ausgewählt aus:
- einer Brennstoffzufuhr zur Verbrennungsvorrichtung 1, falls der mindestens eine Aktor ein Brennstoffaktor 7 - 9 ist oder umfasst,
- einer Luftzufuhr zur Verbrennungsvorrichtung 1, falls der mindestens eine Aktor ein Gebläse 3 oder eine Luftklappe 4 ist oder umfasst.
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Die Änderung der Verbrennungsgrösse erfolgt idealerweise derart, dass sich nachfolgende Messwerte, die aus nachfolgend empfangenen Signalen, welche den Restsauerstoffgehalt und/oder die Sauerstoffkonzentration und/oder den Sauerstoffpartialdruck angeben, bestimmt werden, dem Sollwert 27 annähern.
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Eine dritte Kennlinie und/oder ein dritter Verlauf 30 gibt minimale Restsauerstoffgehalte und/oder minimale Sauerstoffkonzentrationen und/oder minimale Sauerstoffpartialdrücke an. Die Sauerstoffkonzentrationen des dritten Verlaufes 30 sind in FIG 4 als Prozentsatz einer Gesamtheit an Molekülen angegeben. Die Partialdrücke des dritten Verlaufes 30 sind in FIG 4 als Prozentsatz eines Gesamtdruckes angegeben.
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Zur dritten Kennlinie und/oder zum dritten Verlauf 30 gehört ein Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse. Alle anderen Werte der leistungsbezogenen Grösse entlang der dritten Kennlinie und/oder entlang des dritten Verlaufes 30 sind grösser als jener Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse.
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Der Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse der dritten Kennlinie und/oder des dritten Verlaufes 30 ist im Allgemeinen nicht identisch mit dem entsprechenden Minimalwert entlang der horizontalen Achse. Der Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse der dritten Kennlinie und/oder des dritten Verlaufes 30 kann beispielsweise zwischen zehn und dreissig Prozent der nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1 liegen. Dabei bezieht sich die nominale Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1 auf eine nominale Heizleistung der Verbrennungsvorrichtung 1. Insbesondere kann der Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse der dritten Kennlinie und/oder des dritten Verlaufes 30 bei zwanzig Prozent der nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1 liegen. Vorzugsweise gleicht der Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse der dritten Kennlinie und/oder des dritten Verlaufes 30 dem entsprechenden Minimalwert der ersten Kennlinie und/oder des ersten Verlaufes 28. Vorzugsweise gleicht der Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse der dritten Kennlinie und/oder des dritten Verlaufes 30 dem entsprechenden Minimalwert der zweiten Kennlinie und/oder des zweiten Verlaufes 29. In dem Beispiel in FIG 4 liegt der Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse der dritten Kennlinie und/oder des dritten Verlaufes 30 bei zwanzig Prozent der nominalen Leistung.
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Zur dritten Kennlinie und/oder zum dritten Verlauf 30 gehört ein Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse. Alle anderen Werte der leistungsbezogenen Grösse entlang der dritten Kennlinie und/oder entlang des dritten Verlaufes 30 sind geringer und/oder kleiner als jener Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse.
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Der Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse der dritten Kennlinie und/oder des dritten Verlaufes 30 ist im Allgemeinen nicht identisch mit dem entsprechenden Maximalwert entlang der horizontalen Achse. Der Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse der dritten Kennlinie und/oder des dritten Verlaufes 30 kann beispielsweise zwischen neunzig und einhundertzehn Prozent der nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1 liegen. Insbesondere kann der Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse der dritten Kennlinie und/oder des dritten Verlaufes 30 bei einhundert Prozent der nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1 liegen. Vorzugsweise gleicht der Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse der dritten Kennlinie und/oder des dritten Verlaufes 30 dem entsprechenden Maximalwert der ersten Kennlinie und/oder des ersten Verlaufes 28. Vorzugsweise gleicht der Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse der dritten Kennlinie und/oder des dritten Verlaufes 30 dem entsprechenden Maximalwert der zweiten Kennlinie und/oder des zweiten Verlaufes 29. In dem Beispiel in FIG 4 liegt der Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse der dritten Kennlinie und/oder des dritten Verlaufes 30 bei einhundert Prozent der nominalen Leistung.
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Zwischen dem Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse und dem entsprechenden Maximalwert sind entlang der dritten Kennlinie und/oder des dritten Verlaufes 30 (drei) weitere Punkte aufgetragen. Es handelt sich bei den weiteren Punkten um Punkte und/oder Werte 27 des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdrucke gegenüber der leistungsbezogenen Grösse 23. Ebenso ist derjenige Punkt, der zum Minimalwert der leistungsbezogenen Grösse gehört, ein Punkt und/oder Wert 27 des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes gegenüber der leistungsbezogenen Grösse 23. Ferner ist derjenige Punkt, der zum Maximalwert der leistungsbezogenen Grösse gehört, ein Punkt und/oder Wert 27 des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes gegenüber der leistungsbezogenen Grösse 23.
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Zwischen den Punkten der dritten Kennlinie und/oder des dritten Verlaufes 30 kann interpoliert werden. Beispielsweise kann zwischen den Punkten der dritten Kennlinie und/oder des dritten Verlaufes 30 linear interpoliert werden. Ferner können anhand kubischer Splines zu Werten 23 der leistungsbezogenen Grösse Minimalwerte des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes bestimmt werden. Insbesondere können anhand kubischer Splines zu Werten 23 der leistungsbezogenen Grösse Minimalwerte des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes berechnet werden.
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Die dritte Kennlinie und/oder der dritte Verlauf 30 kann darüber hinaus eine mathematische Beziehung wie beispielsweise ein Polynom sein. Anhand der mathematischen Beziehung werden so zu Werten 23 der leistungsbezogenen Grösse Minimalwerte des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes berechnet. Insbesondere werden anhand eines Polynoms zu Werten 23 der leistungsbezogenen Grösse Minimalwerte des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes berechnet. Dabei entspricht das Polynom der dritten Kennlinie und/oder dem dritten Verlauf 30.
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Die dritte Kennlinie und/oder der dritte Verlauf 30 gibt eine minimale Kennlinie und/oder einen minimalen Verlauf des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes wieder. Das heisst, dass die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 kommunikativ mit einem Sensor 20, beispielsweise mit einem Sauerstoffsensor 20, der Verbrennungsvorrichtung 1 verbunden oder verbindbar ist. Zudem ist die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 kommunikativ mit mindestens einem Brennstoffaktor 7 - 9 der Verbrennungsvorrichtung 1 verbunden oder verbindbar. In einem Speicher, beispielsweise in einem nicht-flüchtigen Speicher, der Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 ist eine dritte Kennlinie und/oder ein dritter Verlauf 30 hinterlegt. Die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 ist ausgebildet:
- eines oder mehrere Signale, welches oder welche einen Restsauerstoffgehalt und/oder eine Sauerstoffkonzentration und/oder einen Sauerstoffpartialdruck angibt oder angeben, von dem Sensor 20 zu empfangen;
- einen Messwert des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes basierend auf dem einen oder den mehreren Signalen, welches oder welche den Restsauerstoffgehalt und/oder die Sauerstoffkonzentration und/oder den Sauerstoffpartialdruck angibt oder angeben, zu bestimmen;
- die dritte Kennlinie und/oder den dritten Verlauf 30 aus dem Speicher zu laden;
- anhand der dritten Kennlinie und/oder anhand des dritten Verlaufes 30 eine Brennerleistung 23, insbesondere eine aktuelle Brennerleistung 23, auf einen Vergleichswert 27 des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes abzubilden;
- den Vergleichswert 27 mit dem Messwert zu vergleichen; und
- falls der Messwert geringer und/oder kleiner als der Vergleichswert 27 ist:
- ein Schliesssignal zu erzeugen und an den mindestens einen Brennstoffaktor 7 - 9 zu senden, wobei das Schliesssignal bei Empfang durch den mindestens einen Brennstoffaktor 7 - 9 den mindestens einen Brennstoffaktor 7 - 9 veranlasst, zu schliessen.
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Die in FIG 2 veranschaulichte Regelung und/oder Steuerung ist im Prinzip auch ohne einen Sensor 20 möglich. Das heisst, die Regelung und/oder Steuerung gemäss FIG 2 ist im Prinzip auch ohne ein Signal, welches einen Restsauerstoffgehalt und/oder eine Sauerstoffkonzentration und/oder einen Sauerstoffpartialdruck angibt, möglich.
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Die Ausführungen zu minimalen und zu maximalen Werten entlang der horizontalen Achse aus FIG 4 sind entsprechend auf FIG 5 und FIG 6 anwendbar. Im Gegensatz zu FIG 2 zeigen FIG 5 und FIG 6 herabsetzte Kennlinien 35 und 36 für die Luftaktoren 3, 4. Solches gilt für Verbrennungsvorrichtungen 1 mit Verbrennung in Gegenwart einer Flamme. Bei Verbrennungsvorrichtungen 1 zur Verbrennung unter Vermeidung von Emissionen von Stickoxiden wären die Kennlinien 35 und 36 gegenüber den entsprechenden Kennlinien aus FIG 2 heraufgesetzt.
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Nun wird im Betrieb der Verbrennungsvorrichtung 1 mindestens ein Signal von dem Sensor 20 aufgezeichnet. Das mindestens eine Signal vom Sensor 20 gibt dabei einen Restsauerstoffgehalt und/oder eine Sauerstoffkonzentration und/oder einen Sauerstoffpartialdruck an.
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Das mindestens eine Signal vom Sensor 20 wird an die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 gesendet. Die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 empfängt das mindestens eine Signal vom Sensor 20. Die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 ermittelt aus dem mindestens einen Signal einen Messwert. Es handelt sich vorzugsweise um einen Messwert eines Restsauerstoffgehaltes und/oder einer Sauerstoffkonzentration und/oder eines Sauerstoffpartialdruckes.
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Zudem ermittelt die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 eine Brennerleistung 23. Idealerweise ist die Brennerleistung 23 eine Heizleistung der Verbrennungsvorrichtung 1. Beispielsweise kann die Brennerleistung 23 aus einem Anforderungssignal ermittelt werden. Das heisst, es wird eine Brennerleistung 23 von der Verbrennungsvorrichtung 1 angefordert und ein entsprechendes Anforderungssignal an die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 gesendet.
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Insbesondere kann die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 eine aktuelle Brennerleistung 23 der Verbrennungsvorrichtung 1 ermitteln. Idealerweise ist die aktuelle Brennerleistung 23 eine aktuelle Heizleistung der Verbrennungsvorrichtung 1. Beispielsweise kann die aktuelle Brennerleistung 23 aus einem Anforderungssignal ermittelt werden. Das heisst, es wird eine aktuelle Brennerleistung 23 von der Verbrennungsvorrichtung 1 angefordert und ein entsprechendes Anforderungssignal an die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 gesendet.
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Eine relative Fluidleistung 31 zur aktuellen Brennerleistung 23 gibt an, um welchen Betrag der Arbeitspunkt mindestens eines Aktors der Verbrennungsvorrichtung 1 zu verschieben ist. Dabei kann Der mindestens eine Aktor 3, 4, 7 - 9 der Verbrennungsvorrichtung 1 ausgewählt sein aus:
- einem Brennstoffaktor 7 - 9 der Verbrennungsvorrichtung 1, wobei der Brennstoffaktor 7 - 9 auf eine Brennstoffzufuhr zur Verbrennungsvorrichtung 1 wirkt,
- einem Gebläse 3 der Verbrennungsvorrichtung 1, wobei das Gebläse 3 auf eine Luftzufuhr zur Verbrennungsvorrichtung 1 wirkt,
- einer Luftklappe 4 der Verbrennungsvorrichtung 1, wobei die Luftklappe 4 auf eine Luftzufuhr zur Verbrennungsvorrichtung 1 wirkt.
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Die vorstehende Liste an Aktoren 3, 4, 7 - 9 erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.
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Die aktuelle Brennerleistung 23 im vorliegenden, gesteuerten Betrieb wird nachfolgend als erster, aktueller Wert der leistungsbezogenen Grösse 23 bezeichnet.
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Falls der mindestens eine Aktor ein Brennstoffaktor 7 - 9 ist, handelt es sich bei der relativen Fluidleistungskennlinie 32 um eine relative Brennstoffleistungskennlinie. Falls der mindestens eine Aktor ein Gebläse 3 ist, handelt es sich bei der relativen Fluidleistungskennlinie 32 um eine relative Luftleistungskennlinie. Falls der mindestens eine Aktor eine Luftklappe 4 ist, handelt es sich bei der relativen Fluidleistungskennlinie 32 ebenfalls um eine relative Luftleistungskennlinie.
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Bei Verbrennungsvorrichtungen 1 zur Verbrennung unter Vermeidung von Emissionen von Stickoxiden wäre die Fluidleistungskennlinie 32 im negativen Bereich der FIG 5.
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Die Ausführungen aus FIG 4 zur Interpolation sind entsprechend auf die Änderungskennlinie 32 und/oder die relative Fluidleistungskennlinie 32 aus FIG 5 anwendbar. Die Ausführungen aus FIG 4 zu Verläufen 24 - 26 in Form von Polynomen sind entsprechend auf die Änderungskennlinie 32 und/oder die relative Fluidleistungskennlinie 32 aus FIG 5 anwendbar. Das heisst, dass die Änderungskennlinie 32 und/oder die relative Fluidleistungskennlinie 32 in der Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 als Polynom hinterlegt sein kann. Die Hinterlegung kann in einem Speicher wie beispielsweise einem nicht-flüchtigen Speicher erfolgen.
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Die Verschiebung des Arbeitspunktes bedeutet, dass zu einer Brennerleistung 23 anhand der relativen Fluidleistung 31 ein neuer Arbeitspunkt des mindestens einen Aktors 3, 4, 7 - 9 ermittelt wird. Dabei gibt der neue Arbeitspunkt des mindestens einen Aktors 3, 4, 7 - 9 eine Leistung an, welche verschieden von der Brennerleistung 23 ist.
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Die Verschiebung des Arbeitspunktes kann auch bedeuten, dass zu einer aktuellen Brennerleistung 23 anhand der relativen Fluidleistung 31 ein neuer Arbeitspunkt des mindestens einen Aktors 3, 4, 7 - 9 ermittelt wird. Dabei gibt der neue Arbeitspunkt des mindestens einen Aktors 3, 4, 7 - 9 eine Leistung an, welche verschieden von der aktuellen Brennerleistung 23 ist.
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Falls der mindestens eine Aktor ein Brennstoffaktor 7 - 9 ist, wird der Arbeitspunkt des mindestens einen Aktors 7 - 9 zu einer tieferen Leistung hin verschoben.
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Die Verschiebung des Arbeitspunktes des Brennstoffaktors 7 - 9 kann innerhalb von fünf Sekunden nach dem Start der Verbrennungsvorrichtung 1 erfolgen. Die Verschiebung des Arbeitspunktes des Brennstoffaktors 7 - 9 kann innerhalb von einer Sekunde oder innerhalb von zwei Sekunden nach dem Start der Verbrennungsvorrichtung 1 erfolgen. Die Verschiebung des Arbeitspunktes des Brennstoffaktors 7 - 9 kann instantan mit dem Start der Verbrennungsvorrichtung 1 erfolgen. Das heisst, dass die Verschiebung des Arbeitspunktes des Brennstoffaktors 7 - 9 zeitnah nach oder mit dem Start der Verbrennung in der Verbrennungsvorrichtung 1 erfolgt.
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Die zeitnahe Verschiebung des Arbeitspunktes vermeidet eine Verbrennung unter schädlichen Emissionen beim Start der Verbrennungsvorrichtung 1. Die zeitnahe Verschiebung des Arbeitspunktes ermöglicht einen sicheren Start der Verbrennungsvorrichtung 1 unter akzeptablen Emissionen.
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Jene Verschiebung des Arbeitspunktes des Brennstoffaktors 7 - 9 ist in FIG 5 anhand des Pfeiles 33 veranschaulicht. So wird zu einer Brennerleistung 23 der Arbeitspunkt des Brennstoffaktors 7 - 9 anhand des Pfeiles 33 hin zu einer tieferen Leistung verschoben. Die Verschiebung basiert auf der relativen Fluidleistungskennlinie 32. Anstelle einer Kennlinie 32 kann die Verschiebung des Arbeitspunktes auch durch eine Konstante erfolgen.
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Insbesondere kann zu einer aktuellen Brennerleistung 23 der Arbeitspunkt des Brennstoffaktors 7 - 9 anhand des Pfeiles 33 hin zu einer tieferen Leistung verschoben werden. Die Verschiebung basiert auf der relativen Fluidleistungskennlinie 32.
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Falls der mindestens eine Aktor ein Gebläse 3 und/oder eine Luftklappe 4 ist, wird der Arbeitspunkt des mindestens einen Aktors 7 - 9 zu einer höheren Leistung hin verschoben.
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Die Verschiebung des Arbeitspunktes des Gebläses 3 kann innerhalb von fünf Sekunden nach dem Start der Verbrennungsvorrichtung 1 erfolgen. Die Verschiebung des Arbeitspunktes des Gebläses 3 kann innerhalb von einer Sekunde oder innerhalb von zwei Sekunden nach dem Start der Verbrennungsvorrichtung 1 erfolgen. Die Verschiebung des Arbeitspunktes des Gebläses 3 kann instantan mit dem Start der Verbrennungsvorrichtung 1 erfolgen. Das heisst, dass die Verschiebung des Arbeitspunktes des Gebläses 3 zeitnah nach oder mit dem Start der Verbrennung in der Verbrennungsvorrichtung 1 erfolgt.
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Die Verschiebung des Arbeitspunktes der Luftklappe 4 kann innerhalb von fünf Sekunden nach dem Start der Verbrennungsvorrichtung 1 erfolgen. Die Verschiebung des Arbeitspunktes der Luftklappe 4 kann innerhalb von einer Sekunde oder innerhalb von zwei Sekunden nach dem Start der Verbrennungsvorrichtung 1 erfolgen. Die Verschiebung des Arbeitspunktes der Luftklappe 4 kann instantan mit dem Start der Verbrennungsvorrichtung 1 erfolgen. Das heisst, dass die Verschiebung des Arbeitspunktes der Luftklappe 4 zeitnah nach oder mit dem Start der Verbrennung in der Verbrennungsvorrichtung 1 erfolgt.
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Die zeitnahe Verschiebung des Arbeitspunktes vermeidet eine Verbrennung unter schädlichen Emissionen beim Start der Verbrennungsvorrichtung 1. Die zeitnahe Verschiebung des Arbeitspunktes ermöglicht einen sicheren Start der Verbrennungsvorrichtung 1 unter akzeptablen Emissionen.
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Jene Verschiebung des Arbeitspunktes des Gebläses 3 oder der Luftklappe 4 ist in FIG 5 anhand des Pfeiles 34 veranschaulicht. So wird zu einer Brennerleistung 23 der Arbeitspunkt des Gebläses 3 und/oder der Luftklappe 4 anhand des Pfeiles 34 hin zu einer höheren Leistung verschoben. Die Verschiebung basiert auf der relativen Fluidleistungskennlinie 32. Anstelle einer Kennlinie 32 kann die Verschiebung des Arbeitspunktes auch durch eine Konstante erfolgen.
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Insbesondere kann zu einer aktuellen Brennerleistung 23 der Arbeitspunkt des Gebläses 3 und/oder der Luftklappe 4 anhand des Pfeiles 34 hin zu einer höheren Leistung verschoben werden. Die Verschiebung basiert auf der relativen Fluidleistungskennlinie 32.
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Das heisst, dass die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 kommunikativ mit einem Sensor 20, beispielsweise mit einem Sauerstoffsensor 20, der Verbrennungsvorrichtung 1 verbunden oder verbindbar ist. Zudem ist die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 kommunikativ mit mindestens einem Aktor 3, 4, 7 - 9 der
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Verbrennungsvorrichtung 1 verbunden oder verbindbar. Der mindestens eine Aktor 3, 4, 7 - 9 der Verbrennungsvorrichtung 1 ist ausgewählt aus:
- einem Brennstoffaktor 7 - 9 der Verbrennungsvorrichtung 1, wobei der Brennstoffaktor 7 - 9 auf eine Brennstoffzufuhr zur Verbrennungsvorrichtung 1 wirkt,
- einem Gebläse 3 der Verbrennungsvorrichtung 1, wobei das Gebläse 3 auf eine Luftzufuhr zur Verbrennungsvorrichtung 1 wirkt,
- einer Luftklappe 4 der Verbrennungsvorrichtung 1, wobei die Luftklappe 4 auf eine Luftzufuhr zur Verbrennungsvorrichtung 1 wirkt.
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Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner eine der vorgenannten Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtungen 13 unter Einbezug eines verschobenen Arbeitspunktes, wobei die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtungen 13 ausgebildet ist:
- den verschobenen Arbeitspunkt als Summe der Brennerleistung 23 und der relativen Fluidleistung, insbesondere als Summe der aktuellen Brennerleistung 23 und der relativen Fluidleistung, zu berechnen; und
- als Funktion des verschobenen Arbeitspunktes ein Steuer- und/oder Regelsignal zu erzeugen und das Steuer- und/oder Regelsignal an den mindestens einen Aktor 3, 4, 7 - 9 zu senden.
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Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner eine der vorgenannten Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtungen 13 unter Einbezug eines verschobenen Arbeitspunktes, wobei die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtungen 13 ausgebildet ist:
- den verschobenen Arbeitspunkt durch Skalieren der Brennerleistung 23 anhand eines positiven Skalenfaktors, insbesondere durch Skalieren der aktuellen Brennerleistung 23 anhand eines positiven Skalenfaktors, zu berechnen; und
- als Funktion des verschobenen Arbeitspunktes ein Steuer- und/oder Regelsignal zu erzeugen und das Steuer- und/oder Regelsignal an den mindestens einen Aktor 3, 4, 7 - 9 zu senden.
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Die vorgenannten Skalierung umfasst vorzugsweise eine Multiplikation. Die vorgenannte Skalierung ist idealerweise eine Multiplikation. Der Skalenfaktor ist im vorliegenden Fall grösser als eins.
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Die vorliegende Offenbarung lehrt darüber hinaus eine der vorgenannten Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtungen 13 unter Einbezug eines verschobenen Arbeitspunktes, wobei die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtungen 13 ausgebildet ist:
- den verschobenen Arbeitspunkt als Differenz der Brennerleistung 23 und der relativen Fluidleistung, insbesondere als Differenz der aktuellen Brennerleistung 23 und der relativen Fluidleistung, zu berechnen; und
- als Funktion des verschobenen Arbeitspunktes ein Steuer- und/oder Regelsignal zu erzeugen und das Steuer- und/oder Regelsignal an den mindestens einen Aktor 3, 4, 7 - 9 zu senden.
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Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner eine der vorgenannten Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtungen 13 unter Einbezug eines verschobenen Arbeitspunktes, wobei die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtungen 13 ausgebildet ist:
- den verschobenen Arbeitspunkt durch Skalieren der Brennerleistung 23 anhand eines positiven Skalenfaktors, insbesondere durch Skalieren der Brennerleistung 23 anhand eines positiven Skalenfaktors, zu berechnen; und
- als Funktion des verschobenen Arbeitspunktes ein Steuer- und/oder Regelsignal zu erzeugen und das Steuer- und/oder Regelsignal an den mindestens einen Aktor 3, 4, 7 - 9 zu senden.
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Die vorgenannten Skalierung umfasst vorzugsweise eine Multiplikation. Die vorgenannte Skalierung ist idealerweise eine Multiplikation. Der Skalenfaktor ist im vorliegenden Fall kleiner als eins.
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Anhand der in FIG 2 veranschaulichten Kennlinien 24 - 26 lässt sich beim Start der Verbrennungsvorrichtung 1 die Verbrennung so steuern, dass ein ausreichender Luftüberschuss vorliegt. Das heisst, dass die Kennlinien 24 und 26 für Luft und die Kennlinie 25 für Brennstoff einen Luftüberschuss implizieren.
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Eine solche Steuerung vermeidet eine Verbrennung unter schädlichen Emissionen beim Start der Verbrennungsvorrichtung 1. Eine solche Steuerung ermöglicht ebenfalls einen sicheren Start der Verbrennungsvorrichtung 1 unter akzeptablen Emissionen. Eine solche Steuerung vermeidet ferner eine Verbrennung unter schädlichen Emissionen in einem Notbetrieb der Verbrennungsvorrichtung 1. Eine solche Steuerung ermöglicht ebenfalls einen Notbetrieb der Verbrennungsvorrichtung 1 unter akzeptablen Emissionen. Ein solcher Notbetrieb kann beispielsweise durch einen Ausfall einer O2-Regelung hervorgerufen werden.
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Im Gegensatz zu FIG 2 zeigen FIG 5 und FIG 6 herabsetzte Kennlinien 35 und 36 für die Luftaktoren 3, 4.
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Im Gegensatz zu FIG 2 veranschaulicht FIG 6 eine Regelung und/oder Steuerung unter Nutzung eines Signales des Sensors 20. Das heisst, dass in die Regelung und/oder Steuerung gemäss FIG 6 ein Signal, welches einen Restsauerstoffgehalt und/oder eine Sauerstoffkonzentration und/oder einen Sauerstoffpartialdruck angibt, einbezogen wird.
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Konkret ist in FIG 5 und in FIG 6 eine Kennlinie 35 für das motorisch angetriebene Gebläse 3 gezeigt. Mithin veranschaulicht Kennlinie 35 eine Drehzahl des motorisch angetriebenen Gebläses 3 über der Brennerleistung 23. Insbesondere veranschaulicht Kennlinie 35 eine Drehzahl des motorisch angetriebenen Gebläses 3 über einer aktuellen Brennerleistung 23.
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Dabei ist die Kennlinie 35 in FIG 5 und in FIG 6 gegenüber der Kennlinie 24 in FIG 2 nach unten versetzt. Das heisst, dass die Kennlinie 35 in FIG 5 und in FIG 6 gegenüber der Kennlinie 24 in FIG 2 zu tieferen Werten der Stellungen und/oder Drehzahlen 22 hin verschoben ist.
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Die Ausführungen aus FIG 4 zur Interpolation sind entsprechend auf die Kennlinie 35 für das motorisch angetriebene Gebläse 3 aus FIG 5 und aus FIG 6 anwendbar. Die Ausführungen aus FIG 4 zu Verläufen 24 - 26 in Form von Polynomen sind entsprechend auf die Kennlinie 35 für das motorisch angetriebene Gebläse 3 aus FIG 5 und FIG 6 anwendbar. Das heisst, dass die Kennlinie 35 für das motorisch angetriebene Gebläse 3 in der Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 als Polynom hinterlegt sein kann. Die Hinterlegung kann in einem Speicher wie beispielsweise einem nicht-flüchtigen Speicher erfolgen.
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In FIG 5 und in FIG 6 ist ferner eine Kennlinie 36 für eine Luftklappe 4 gezeigt. Mithin veranschaulicht Kennlinie 36 eine Stellung der Luftklappe 4 über der Brennerleistung 23. Insbesondere veranschaulicht Kennlinie 36 eine Stellung der Luftklappe 4 über einer aktuellen Brennerleistung 23.
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Dabei ist die Kennlinie 36 in FIG 5 und in FIG 6 gegenüber der Kennlinie 26 in FIG 2 nach unten versetzt. Das heisst, dass die Kennlinie 36 in FIG 5 und in FIG 6 gegenüber der Kennlinie 26 in FIG 2 zu tieferen Werten der Stellungen 22 hin verschoben ist.
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Die Ausführungen aus FIG 4 zur Interpolation sind entsprechend auf die Kennlinie 36 für die Luftklappe 4 aus FIG 5 und aus FIG 6 anwendbar. Die Ausführungen aus FIG 4 zu Verläufen 24 - 26 in Form von Polynomen sind entsprechend auf die Kennlinie 36 für die Luftklappe 4 aus FIG 5 und aus FIG 6 anwendbar. Das heisst, dass die Kennlinie 36 für die Luftklappe 4 in der Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 als Polynom hinterlegt sein kann. Die Hinterlegung kann in einem Speicher wie beispielsweise einem nicht-flüchtigen Speicher erfolgen.
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Anhand der Kennlinien 25, 35, 36 aus FIG 5 und FIG 6 lässt sich beim Start der Verbrennungsvorrichtung 1 die Verbrennung nicht immer so steuern, dass ein ausrechender Luftüberschuss vorliegt. Das heisst, dass die Kennlinien 35 und 36 für Luft und die Kennlinie 25 für Brennstoff nicht unter allen Umgebungsbedingungen einen ausreichenden Luftüberschuss implizieren. Eine Steuerung ausschliesslich anhand der Kennlinien 25, 35 und 36 ermöglicht nicht unter allen Umgebungsbedingungen einen sicheren Start der Verbrennungsvorrichtung 1 unter akzeptablen Emissionen. Eine solche Steuerung ermöglicht nicht unter allen Umgebungsbedingungen einen Notbetrieb der Verbrennungsvorrichtung 1 unter akzeptablen Emissionen. Ein solcher Notbetrieb kann beispielsweise durch einen Ausfall einer O2-Regelung hervorgerufen werden.
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Deshalb kann für einen gesteuerten Betrieb beim Start der Verbrennungsvorrichtung 1 oder im Notbetrieb mit einem zusätzlichen Luftüberschuss gearbeitet werden. Das heisst, dass bei einer gegebenen Brennerleistung 23 die Luftaktoren 3, 4 auf einen etwas höheren Wert der Luftzufuhr V̇L gesteuert werden. Insbesondere können bei einer aktuellen Brennerleistung 23 die Luftaktoren 3, 4 auf einen etwas höheren Wert der Luftzufuhr V̇L gesteuert werden.
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Die Ausführungen zu minimalen und zu maximalen Werten entlang der horizontalen Achse aus FIG 4 sind entsprechend auf FIG 5 und auf FIG 6 anwendbar.
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Konkret können die Luftaktoren 3, 4 für eine Brennerleistung P auf eine etwas höhere Brennerleistung gesteuert werden. Dabei kann die zusätzliche Leistung ΔP beispielsweise zwischen fünf und dreissig Prozent der nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1 liegen. Bevorzugt kann die zusätzliche Leistung ΔP zwischen zehn und zwanzig Prozent der nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1 liegen. Diese Steuerung auf die höhere Brennerleistung erfolgt idealerweise unabhängig vom Signal des Sensors 20. Gemäss einer Ausführungsform ist die zusätzliche Leistung ΔP eine Funktion der Brennerleistung 23.
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Gemäss einer anderen Ausführungsform ist die zusätzliche Leistung ΔP konstant.
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Insbesondere können die Luftaktoren 3, 4 für eine aktuelle Brennerleistung P auf eine etwas höhere aktuelle Brennerleistung gesteuert werden. Dabei kann die zusätzliche Leistung ΔP beispielsweise zwischen fünf und dreissig Prozent liegen. Bevorzugt kann die zusätzliche Leistung ΔP zwischen zehn und zwanzig Prozent liegen. Diese Steuerung auf die höhere aktuelle Brennerleistung erfolgt idealerweise unabhängig vom Signal des Sensors 20. Gemäss einer Ausführungsform ist die zusätzliche Leistung ΔP eine Funktion der aktuellen Brennerleistung 23. Gemäss einer anderen Ausführungsform ist die zusätzliche Leistung ΔP konstant.
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Ferner können die Luftaktoren 3, 4 für eine Brennerleistung P auf eine etwas höhere Brennerleistung gesteuert werden. Dabei kann die relative Luftleistung relLuft als Teil eines Skalenfaktors (1 + relLuft) beispielsweise zwischen fünf und dreissig Prozent liegen. Bevorzugt kann die relative Luftleistung relLuft zwischen zehn und zwanzig Prozent liegen. Diese Steuerung auf die höhere Brennerleistung erfolgt idealerweise unabhängig vom Signal des Sensors 20. Gemäss einer Ausführungsform ist die relative Luftleistung relLuft eine Funktion der Brennerleistung 23. Gemäss einer anderen Ausführungsform ist die relative Luftleistung relLuft konstant.
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Insbesondere können die Luftaktoren 3, 4 für eine aktuelle Brennerleistung P auf eine etwas höhere Brennerleistung gesteuert werden. Dabei kann die relative Luftleistung relLuft als Teil eines Skalenfaktors (1 + relLuft) beispielsweise zwischen fünf und dreissig Prozent liegen. Bevorzugt kann die relative Luftleistung relLuft zwischen zehn und zwanzig Prozent liegen. Diese Steuerung auf die höhere Brennerleistung erfolgt idealerweise unabhängig vom Signal des Sensors 20. Gemäss einer Ausführungsform ist die relative Luftleistung relLuft eine Funktion der aktuellen Brennerleistung 23. Gemäss einer anderen Ausführungsform ist die relative Luftleistung relLuft konstant.
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Ferner können die Luftaktoren 3, 4 so gesteuert werden, dass zu einer Luftzufuhr V̇L zu einer Brennerleistung 23 eine zusätzliche Luftzufuhr ΔV̇L hinzugefügt wird:
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Dabei kann die zusätzliche Luftzufuhr ΔV̇L beispielsweise zwischen fünf und dreissig Prozent eines Nennwertes der Luftzufuhr V̇L liegen. Bevorzugt kann die zusätzliche Luftzufuhr ΔV̇L zwischen zehn und zwanzig Prozent des Nennwertes der Luftzufuhr V̇L liegen. Idealerweise entspricht der Nennwert der Luftzufuhr V̇L der nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1. Diese Steuerung auf die zusätzliche Luftzufuhr erfolgt idealerweise unabhängig vom Signal des Sensors 20. Gemäss einer Ausführungsform ist die zusätzliche Luftzufuhr ΔV̇L eine Funktion der Brennerleistung 23. Gemäss einer anderen Ausführungsform ist die zusätzliche Luftzufuhr ΔV̇L konstant.
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Insbesondere können die Luftaktoren 3, 4 so gesteuert werden, dass zu einer Luftzufuhr V̇L zu einer aktuellen Brennerleistung 23 eine zusätzliche Luftzufuhr ΔV̇L hinzugefügt wird:
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Dabei kann die zusätzliche Luftzufuhr ΔV̇L beispielsweise zwischen fünf und dreissig Prozent eines Nennwertes der Luftzufuhr V̇L liegen. Bevorzugt kann die zusätzliche Luftzufuhr ΔV̇L zwischen zehn und zwanzig Prozent des Nennwertes der Luftzufuhr V̇L liegen. Idealerweise entspricht der Nennwert der Luftzufuhr V̇L der nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1. Diese Steuerung auf die zusätzliche Luftzufuhr erfolgt idealerweise unabhängig vom Signal des Sensors 20. Gemäss einer Ausführungsform ist die zusätzliche Luftzufuhr ΔV̇L eine Funktion der aktuellen Brennerleistung 23. Gemäss einer anderen Ausführungsform ist die zusätzliche Luftzufuhr ΔV̇L konstant.
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Darüber hinaus können die Luftaktoren 3, 4 so gesteuert werden, dass zu einer Luftzufuhr V̇L zu einer Brennerleistung 23 eine zusätzliche Luftzufuhr hinzugefügt wird:
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Dabei kann die relative Luftleistung relLuft als Teil eines Skalenfaktors (1 + relLuft) beispielsweise zwischen fünf und dreissig Prozent liegen. Bevorzugt kann die relative Luftleistung relLuft zwischen zehn und zwanzig Prozent liegen. Diese Steuerung auf die höhere Brennerleistung erfolgt idealerweise unabhängig vom Signal des Sensors 20. Gemäss einer Ausführungsform ist die relative Luftleistung relLuft eine Funktion der Brennerleistung 23. Gemäss einer anderen Ausführungsform ist die relative Luftleistung relLuft konstant.
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Insbesondere können die Luftaktoren 3, 4 so gesteuert werden, dass zu einer Luftzufuhr V̇L zu einer aktuellen Brennerleistung 23 eine zusätzliche Luftzufuhr hinzugefügt wird:
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Dabei kann die relative Luftleistung relLuft als Teil eines Skalenfaktors (1 + relLuft) beispielsweise zwischen fünf und dreissig Prozent liegen. Bevorzugt kann die relative Luftleistung relLuft zwischen zehn und zwanzig Prozent liegen. Diese Steuerung auf die höhere Brennerleistung erfolgt idealerweise unabhängig vom Signal des Sensors 20. Gemäss einer Ausführungsform ist die relative Luftleistung relLuft eine Funktion der aktuellen Brennerleistung 23. Gemäss einer anderen Ausführungsform ist die relative Luftleistung relLuft konstant.
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Anstelle der Luftaktoren 3, 4 kann auch der Brennstoffaktor 7 - 9 für eine Brennerleistung P auf eine etwas tiefere Brennerleistung gesteuert werden. Dabei kann die abzuziehende Leistung ΔP beispielsweise zwischen fünf und dreissig Prozent der nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1 liegen. Bevorzugt kann die abzuziehende Leistung ΔP zwischen zehn und zwanzig Prozent der nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1 liegen. Diese Steuerung auf die tiefere Brennerleistung erfolgt idealerweise unabhängig vom Signal des Sensors 20. Gemäss einer Ausführungsform ist die abzuziehende Leistung ΔP eine Funktion der Brennerleistung 23. Gemäss einer anderen Ausführungsform ist die abzuziehende Leistung ΔP konstant.
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Insbesondere kann anstelle der Luftaktoren 3, 4 auch der Brennstoffaktor 7 - 9 für eine aktuelle Brennerleistung P auf eine etwas tiefere aktuelle Brennerleistung gesteuert werden. Dabei kann die abzuziehende Leistung ΔP beispielsweise zwischen fünf und dreissig Prozent der nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1 liegen. Bevorzugt kann die abzuziehende Leistung ΔP zwischen zehn und zwanzig Prozent der nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1 liegen. Diese Steuerung auf die tiefere aktuelle Brennerleistung erfolgt idealerweise unabhängig vom Signal des Sensors 20. Gemäss einer Ausführungsform ist die abzuziehende Leistung ΔP eine Funktion der aktuellen Brennerleistung 23. Gemäss einer anderen Ausführungsform ist die abzuziehende Leistung ΔP konstant.
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Ferner kann anstelle der Luftaktoren 3, 4 auch der Brennstoffaktor 7 - 9 für eine Brennerleistung P auf eine etwas tiefere Brennerleistung gesteuert werden. Dabei kann die relative Luftleistung relLuft als Teil eines Skalenfaktors (1 - relLuft) beispielsweise zwischen fünf und dreissig Prozent liegen. Bevorzugt kann die relative Luftleistung relLuft zwischen zehn und zwanzig Prozent liegen. Diese Steuerung auf die tiefere Brennerleistung erfolgt idealerweise unabhängig vom Signal des Sensors 20. Gemäss einer Ausführungsform ist die relative Luftleistung relLuft eine Funktion der Brennerleistung 23. Gemäss einer anderen Ausführungsform ist die relative Luftleistung relLuft konstant.
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Insbesondere kann anstelle der Luftaktoren 3, 4 auch der Brennstoffaktor 7 - 9 für eine aktuelle Brennerleistung P auf eine etwas tiefere aktuelle Brennerleistung gesteuert werden. Dabei kann die relative Luftleistung relLuft als Teil eines Skalenfaktors (1 - relLuft) beispielsweise zwischen fünf und dreissig Prozent liegen. Bevorzugt kann die relative Luftleistung relLuft zwischen zehn und zwanzig Prozent liegen. Diese Steuerung auf die tiefere aktuelle Brennerleistung erfolgt idealerweise unabhängig vom Signal des Sensors 20. Gemäss einer Ausführungsform ist die relative Luftleistung relLuft eine Funktion der aktuellen Brennerleistung 23. Gemäss einer anderen Ausführungsform ist die relative Luftleistung relLuft konstant.
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Ferner kann der Brennstoffaktor 7 - 9 so gesteuert werden, dass von einer Brennstoffzufuhr V̇B, zu einer Brennerleistung 23 eine Brennstoffzufuhr ΔV̇B abgezogen wird:
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Dabei kann die abzuziehende Brennstoffzufuhr ΔV̇B beispielsweise zwischen fünf und dreissig Prozent eines Nennwertes der Brennstoffzufuhr V̇B liegen. Bevorzugt kann die abzuziehende Brennstoffzufuhr ΔV̇B zwischen zehn und zwanzig Prozent des Nennwertes der Brennstoffzufuhr V̇B liegen. Idealerweise entspricht der Nennwert der Brennstoffzufuhr V̇B der nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1. Diese Steuerung auf die tiefere Brennstoffzufuhr V̇B, erfolgt idealerweise unabhängig vom Signal des Sensors 20. Gemäss einer Ausführungsform ist die abzuziehende Brennstoffzufuhr ΔV̇B eine Funktion der Brennerleistung 23. Gemäss einer anderen Ausführungsform ist die abzuziehende Brennstoffzufuhr ΔV̇B konstant.
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Insbesondere kann der Brennstoffaktor 7 - 9 so gesteuert werden, dass von einer Brennstoffzufuhr V̇B, zu einer aktuellen Brennerleistung 23 eine Brennstoffzufuhr ΔV̇B abgezogen wird:
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Dabei kann die abzuziehende Brennstoffzufuhr ΔV̇B beispielsweise zwischen fünf und dreissig Prozent eines Nennwertes der Brennstoffzufuhr V̇B, liegen. Bevorzugt kann die abzuziehende Brennstoffzufuhr ΔV̇B zwischen zehn und zwanzig Prozent des Nennwertes der Brennstoffzufuhr V̇B liegen. Idealerweise entspricht der Nennwert der Brennstoffzufuhr V̇B der nominalen Leistung der Verbrennungsvorrichtung 1. Diese Steuerung auf die tiefere Brennstoffzufuhr V̇B erfolgt idealerweise unabhängig vom Signal des Sensors 20. Gemäss einer Ausführungsform ist die abzuziehende Brennstoffzufuhr ΔV̇B eine Funktion der aktuellen Brennerleistung 23. Gemäss einer anderen Ausführungsform ist die abzuziehende Brennstoffzufuhr ΔV̇B konstant.
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Auf den gesteuerten Betrieb beim Start der Verbrennungsvorrichtung 1 folgt ein geregelter Betrieb der Verbrennungsvorrichtung 1. Der gesteuerte Betrieb erfolgt idealerweise unabhängig von einem Signal des Sensors 20. Hingegen kann die Regelung beispielsweise anhand des Sensors 20 aus FIG 3 erfolgen. Der Übergang zwischen gesteuertem und geregeltem Betrieb kann beispielsweise mindestens zehn Sekunden oder mindestens zwanzig Sekunden oder mindestens dreissig Sekunden nach dem Start der Verbrennungsvorrichtung 1 erfolgen. Allgemein hängt der Zeitpunkt des Übergangs zwischen gesteuertem und geregeltem Betrieb von den Totzeiten der Regelung der Verbrennungsvorrichtung 1 ab. Das heisst, dass der geregelte Betrieb der Verbrennungsvorrichtung 1 zeitlich nach dem Start der Verbrennung in der Verbrennungsvorrichtung 1 erfolgt.
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Zur Brennerleistung 23 ermittelt die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 wie in FIG 4 gezeigt einen Sollwert 27. Der Sollwert gibt einen Restsauerstoffgehalt und/oder eine Sauerstoffkonzentration und/oder einen Sauerstoffpartialdruck an. In einer Ausführungsform wird die Brennerleistung 23 anhand der zweiten Kennlinie und/oder anhand des zweiten Verlaufes 29 aus FIG 4 auf den Sollwert 27 abgebildet.
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Insbesondere kann die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung 13 zur aktuellen Brennerleistung 23 wie in FIG 4 gezeigt einen Sollwert 27 ermitteln. Der Sollwert 27 gibt einen Restsauerstoffgehalt und/oder eine Sauerstoffkonzentration und/oder einen Sauerstoffpartialdruck an. In einer Ausführungsform wird die aktuelle Brennerleistung 23 anhand der zweiten Kennlinie und/oder anhand des zweiten Verlaufes 29 aus FIG 4 auf den Sollwert 27 abgebildet.
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Die aktuelle Brennerleistung 23 im geregelten Betrieb wird nachfolgend als zweiter, aktueller Wert der leistungsbezogenen Grösse 23 bezeichnet.
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Vorteilhaft wird dabei ein erster Aktor wie beispielsweise ein Luftaktor 3, 4 geregelt. Ein zweiter Aktor wie beispielsweise der Brennstoffaktor 7 - 9 wird während der Regelung des ersten Aktors gesteuert. Der zweite Aktor ist verschieden vom ersten Aktor. Die Steuerung des zweiten Aktors erfolgt dann anhand einer der Kennlinien 35, 36, 25 aus FIG 5 und FIG 6.
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Zudem kann ein geregelter Betrieb bei einer angeforderten Herab- oder Heraufsetzung beispielsweise der Brennerleistung 23 oder der aktuellen Brennerleistung 23 vorübergehend unter Einbezug einer relativen Fluidleistung erfolgen. In einem solchen Fall ist die relative Fluidleistung meist eine Funktion der Brennerleistung 23 oder der aktuellen Brennerleistung 23. Es wird die Verbrennungsvorrichtung 1 im geregelten Betrieb unter Einbezug einer relativen Fluidleistung betrieben, bis die Regelung nach der Herab- oder Heraufsetzung wieder hinreichend stabil ist.
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Im geregelten Betrieb erweisen sich die verschobenen Kennlinien 35 und 36 für die Luftaktoren 3, 4 als vorteilhaft. Diese Kennlinien 35, 36 entsprechen nämlich einem tieferen Luftüberschuss, wie er typisch im geregelten Betrieb eingeregelt wird. Das heisst, dass die Regelung im Idealfall und im Gegensatz zu der Steuerung aus FIG 2 die Arbeitspunkte der Aktoren 3, 4, 7 - 9 nicht oder nur wenig verstellen muss.
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Die vorgenannten Ausführungen zu einer zusätzlichen oder einer abzuziehenden Leistung ΔP können sich auf einen Notbetrieb der Verbrennungsvorrichtung 1 beziehen. Ferner können die vorgenannten Ausführungen zu skalierten Leistungen sich auf einen Notbetrieb der Verbrennungsvorrichtung 1 beziehen. Ebenso können sich die vorgenannten Ausführungen zu einer zusätzlichen Luftzufuhr ΔV̇L oder einer abzuziehenden Brennstoffzufuhr ΔV̇B auf den Notbetrieb der Verbrennungsvorrichtung 1 beziehen. Ferner können die vorgenannten Ausführungen zu skalierten Luft- oder Brennstoffzufuhren sich auf einen Notbetrieb der Verbrennungsvorrichtung 1 beziehen. Es wird so eine Verbrennung unter schädlichen Emissionen im Notbetrieb der Verbrennungsvorrichtung 1 vermieden. Es wird ein sicherer Notbetrieb der Verbrennungsvorrichtung 1 unter akzeptablen Emissionen ermöglicht. Ein solcher Notbetrieb kann beispielsweise durch einen Ausfall einer O2-Regelung hervorgerufen werden.
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Die aktuelle Brennerleistung 23 im Notbetrieb wird nachfolgend als dritter, aktueller Wert der leistungsbezogenen Grösse 23 bezeichnet.
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Mit anderen Worten, die vorliegende Offenbarung lehrt ein Verfahren zur Regelung einer Verbrennungsvorrichtung (1), die Verbrennungsvorrichtung (1) umfassend einen Feuerraum (2), einen zum Feuerraum (2) führenden Luftzufuhrkanal (11), einen zum Feuerraum (2) führenden Brennstoffzufuhrkanal, mindestens einen ersten Aktor (3, 4, 7 - 9) ausgewählt aus mindestens einem Luftaktor (3, 4), der auf eine Luftzufuhr V̇L durch den Luftzufuhrkanal (11) wirkt, und mindestens einem Brennstoffaktor (7 - 9), der auf eine Brennstoffzufuhr V̇B durch den Brennstoffzufuhrkanal wirkt, die Verbrennungsvorrichtung (1) umfassend einen Abgasweg (10), mindestens einen sauerstoffbezogenen Sensor (20) im Abgasweg (10) und eine Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung (13) mit einem Speicher, in welchem mindestens eine erste Kennlinie (25, 35, 36), welche für den mindestens einen ersten Aktor (3, 4, 7 - 9) einen ersten Drehzahlverlauf und/oder einen ersten Stellungsverlauf gegenüber einer leistungsbezogenen Grösse (23) angibt, und eine Änderung, die von null verschieden ist, hinterlegt sind, das Verfahren umfassend die Schritte:
- Laden der mindestens einen ersten Kennlinie (25, 35, 36) und der Änderung aus dem Speicher;
- Ermitteln eines ersten, aktuellen Wertes der leistungsbezogenen Grösse (23);
- Bestimmen eines ersten Eingabewertes der leistungsbezogenen Grösse (23) für den Steuerbetrieb als Funktion des ersten, aktuellen Wertes der leistungsbezogenen Grösse (23) und als Funktion der Änderung, wobei die Bestimmung unabhängig von einem sauerstoffbezogenen Signal des mindestens einen Sensors (20) erfolgt;
- Zuordnen des ersten Eingabewertes der leistungsbezogenen Grösse (23) für den Steuerbetrieb zu einer ersten Drehzahl und/oder zu einer ersten Stellung anhand der mindestens einen ersten Kennlinie (25, 35, 36);
- Bestimmen eines ersten Steuersignales als Funktion der ersten Drehzahl und/oder der ersten Stellung; und
- Senden des ersten Steuersignales an den mindestens einen ersten Aktor (3, 4, 7 - 9), wobei das erste Steuersignal den mindestens einen ersten Aktor (3, 4, 7 - 9) zur Änderung mindestens einer Verbrennungsgrösse ausgewählt aus der Luftzufuhr V̇L und/oder der Brennstoffzufuhr V̇B, veranlasst.
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Der mindestens eine erste Aktor (3, 4, 7 - 9) und der mindestens eine Sensor (20) und der Speicher sind jeweils kommunikativ mit der Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung (13) verbunden.
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Die leistungsbezogene Grösse (23) ist vorzugsweise ausgewählt aus
- einer Brennerleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1);
- einer aktuellen Brennerleistung (23) der Verbrennungsvorrichtung (1).
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Der mindestens eine Sensor (20) ist vorteilhaft zum Aufzeichnen mindestens eines sauerstoffbezogenen Signales und zum Senden des mindestens einen sauerstoffbezogenen Signales an die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung (13) ausgebildet. Das sauerstoffbezogene Signal kann beispielsweise
- einen Restsauerstoffgehalt und/oder
- eine Sauerstoffkonzentration und/oder
- einen Sauerstoffpartialdruck
angeben.
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Die Bestimmung des ersten Eingabewertes unabhängig von einem sauerstoffbezogenen Signal des mindestens einen Sensors (20) ist eine Bestimmung unter Ausschluss eines sauerstoffbezogenen Signales des mindestens einen Sensors (20). Die Bestimmung des ersten Eingabewertes unabhängig von einem sauerstoffbezogenen Signal des mindestens einen Sensors (20) kann auch eine Bestimmung unter Verzicht auf ein sauerstoffbezogenes Signal des mindestens einen Sensors (20) sein. Das sauerstoffbezogene Signal des mindestens einen Sensors (20) ist vorteilhaft ein sauerstoffbezogenes Signal von dem mindestens einen Sensor (20).
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Der Eingabewert der leistungsbezogenen Grösse (23) für den Steuerbetrieb wird als Eingabe an die Steuerung übergeben. Die Steuerung ermittelt aus dem Eingabewert eine Drehzahl und/oder eine Stellung. Mithin ist der Eingabewert ein Arbeitspunkt für die Steuerung.
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Die Bestimmung des ersten Eingabewertes der leistungsbezogenen Grösse (23) für den Steuerbetrieb als Funktion des ersten, aktuellen Wertes der leistungsbezogenen Grösse (23) und als Funktion der Änderung erfolgt idealerweise unabhängig von dem mindestens einen Sensor (20).
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Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner eines der vorgenannten Verfahren, das Verfahren umfassend den Schritt:
Senden des ersten Steuersignales an den mindestens einen ersten Aktor (3, 4, 7 - 9), wobei das erste Steuersignal den mindestens einen ersten Aktor (3, 4, 7 - 9) zur Änderung mindestens einer Verbrennungsgrösse ausgewählt aus der Luftzufuhr V̇L oder der Brennstoffzufuhr V̇B veranlasst.
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Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner eines der vorgenannten Verfahren, das Verfahren umfassend die Schritte:
- Empfangen des ersten Steuersignales durch den mindestens einen ersten Aktor (3, 4, 7 - 9); und
- als Antwort auf den Empfang des ersten Steuersignales durch den mindestens einen ersten Aktor (3, 4, 7 - 9), Ändern mindestens einer Verbrennungsgrösse ausgewählt aus der Luftzufuhr V̇L und/oder der Brennstoffzufuhr V̇B durch den mindestens einen ersten Aktor (3, 4, 7 - 9).
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Die Änderung ist vorzugsweise eine erste, leistungsbezogene Änderung. Das heisst, dass die Änderung idealerweise die Einheit einer Leistung hat. Vorzugsweise haben auch die leistungsbezogene Grösse (23) und der Eingabewert der leistungsbezogenen Grösse (23) für den Steuerbetrieb jeweils die Einheit einer Leistung.
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Die vorliegende Offenbarung lehrt darüber hinaus eines der vorgenannten Verfahren, das Verfahren umfassend die Schritte:
- Starten einer Verbrennung in der Verbrennungsvorrichtung (1); und
- Senden des ersten Steuersignales an den mindestens einen ersten Aktor (3, 4, 7 - 9) innerhalb von fünfzehn Sekunden nach dem Start der Verbrennung.
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Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner eines der vorgenannten Verfahren, das Verfahren umfassend die Schritte:
- Starten einer Verbrennung in der Verbrennungsvorrichtung (1); und
- Senden des ersten Steuersignales an den mindestens einen ersten Aktor (3, 4, 7 - 9) innerhalb von zehn Sekunden nach dem Start der Verbrennung.
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Die vorliegende Offenbarung lehrt weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, das Verfahren umfassend die Schritte:
- Starten einer Verbrennung in der Verbrennungsvorrichtung (1); und
- Senden des ersten Steuersignales an den mindestens einen ersten Aktor (3, 4, 7 - 9) innerhalb von fünf Sekunden nach dem Start der Verbrennung.
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Der Start einer Verbrennung in der Verbrennungsvorrichtung (1) kann insbesondere ein Start einer Verbrennung im Feuerraum (2) der Verbrennungsvorrichtung (1) sein.
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Die vorliegende Offenbarung lehrt darüber hinaus eines der vorgenannten Verfahren, wobei die Änderung von null verschieden und konstant ist, das Verfahren umfassend den Schritt:
Bestimmen des ersten Eingabewertes der leistungsbezogenen Grösse (23) für den Steuerbetrieb als Funktion des ersten, aktuellen Wertes der leistungsbezogenen Grösse (23) und als Funktion der ersten, konstanten Änderung, wobei die Bestimmung unabhängig von dem sauerstoffbezogenen Signal des mindestens einen Sensors (20) erfolgt.
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Die Bestimmung des ersten Eingabewertes der leistungsbezogenen Grösse (23) für den Steuerbetrieb als Funktion des ersten, aktuellen Wertes der leistungsbezogenen Grösse (23) und als Funktion der ersten, konstanten Änderung erfolgt idealerweise unabhängig von dem mindestens einen Sensor (20).
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Die vorliegende Offenbarung lehrt darüber hinaus eines der vorgenannten Verfahren, wobei im Speicher mindestens eine Änderungskennlinie (32), welche einen Änderungsverlauf gegenüber der leistungsbezogenen Grösse (23) angibt, hinterlegt ist, das Verfahren umfassend die Schritte:
- Laden der mindestens einen Änderungskennlinie (32) aus dem Speicher;
- Ermitteln der Änderung zum ersten, aktuellen Wert der leistungsbezogenen Grösse (23) durch Zuordnen des ersten, aktuellen Wertes der leistungsbezogenen Grösse (23) anhand der mindestens einen Änderungskennlinie (32); und
- Bestimmen des ersten Eingabewertes der leistungsbezogenen Grösse (23) für den Steuerbetrieb als Funktion des ersten, aktuellen Wertes der leistungsbezogenen Grösse (23) und als Funktion der Änderung zum ersten, aktuellen Wert der leistungsbezogenen Grösse (23), wobei die Bestimmung unabhängig von dem sauerstoffbezogenen Signal des mindestens einen Sensors (20) erfolgt.
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Die Bestimmung des ersten Eingabewertes der leistungsbezogenen Grösse (23) für den Steuerbetrieb als Funktion des ersten, aktuellen Wertes der leistungsbezogenen Grösse (23) und als Funktion der Änderung zum ersten, aktuellen Wert der leistungsbezogenen Grösse (23) erfolgt idealerweise unabhängig von dem mindestens einen Sensor (20).
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Die vorliegende Offenbarung lehrt darüber hinaus eines der vorgenannten Verfahren, das Verfahren umfassend den Schritt:
Bestimmen des ersten Eingabewertes der leistungsbezogenen Grösse (23) für den Steuerbetrieb als ausschliessliche Funktion des ersten, aktuellen Wertes der leistungsbezogenen Grösse (23) und der Änderung.
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In einer ausschliesslichen Funktion gibt es keine Funktionsargumente ausser den angegebenen Funktionsargumenten.
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Die vorliegende Offenbarung lehrt darüber hinaus eines der vorgenannten Verfahren, das Verfahren umfassend den Schritt:
Bestimmen des ersten Eingabewertes der leistungsbezogenen Grösse (23) für den Steuerbetrieb als Summe des ersten, aktuellen Wertes der leistungsbezogenen Grösse (23) und der Änderung, wobei die Bestimmung unabhängig von dem sauerstoffbezogenen Signal des mindestens einen Sensors (20) erfolgt.
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Die Bestimmung des ersten Eingabewertes der leistungsbezogenen Grösse (23) für den Steuerbetrieb als Summe des ersten, aktuellen Wertes der leistungsbezogenen Grösse (23) und der Änderung erfolgt idealerweise unabhängig von dem mindestens einen Sensor (20).
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Die vorliegende Offenbarung lehrt weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, das Verfahren umfassend den Schritt:
Bestimmen des ersten Eingabewertes der leistungsbezogenen Grösse (23) für den Steuerbetrieb als Differenz zwischen dem ersten, aktuellen Wert der leistungsbezogenen Grösse (23) und der Änderung, wobei die Bestimmung unabhängig von dem sauerstoffbezogenen Signal des mindestens einen Sensors (20) erfolgt.
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Die Bestimmung erfolgt idealerweise unabhängig von dem mindestens einen Sensor (20).
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Die vorliegende Offenbarung lehrt darüber hinaus eines der vorgenannten Verfahren, wobei im Speicher mindestens eine Sollwertkennlinie (29), welche einen Verlauf eines Restsauerstoffgehaltes und/oder einer Sauerstoffkonzentration und/oder eines Sauerstoffpartialdruckes gegenüber der leistungsbezogenen Grösse (23) angibt, hinterlegt ist, das Verfahren umfassend die Schritte:
- zeitlich nach dem Senden des ersten Steuersignales, Aufzeichnen mindestens eines sauerstoffbezogenen Signales, welches den Restsauerstoffgehalt und/oder die Sauerstoffkonzentration und/oder den Sauerstoffpartialdruck angibt, durch den mindestens einen Sensor (20);
- Senden des sauerstoffbezogenen Signales an die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung (13);
- Bestimmen eines Messwertes durch die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung (13) basierend auf dem mindestens einen sauerstoffbezogenen Signal;
- Ermitteln eines zweiten, aktuellen Wertes der leistungsbezogenen Grösse (23);
- Laden der mindestens einen Sollwertkennlinie (29) aus dem Speicher;
- Zuordnen des zweiten, aktuellen Wertes der leistungsbezogenen Grösse (23) zu einem Sollwert (27) anhand der mindestens einen Sollwertkennlinie (29);
- Vergleichen des Messwertes mit dem Sollwert (27);
- Erzeugen eines Regelsignales basierend auf dem Vergleich zwischen dem Messwert und dem Sollwert (27); und
- Senden des Regelsignales an den mindestens einen ersten Aktor (3, 4, 7 - 9), wobei das Regelsignal den mindestens einen ersten Aktor (3, 4, 7 - 9) zur Änderung der mindestens einen Verbrennungsgrösse veranlasst.
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Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug mindestens einer Sollwertkennlinie (29), das Verfahren umfassend den Schritt:
zeitlich mindestens dreissig Sekunden nach dem Senden des ersten Steuersignales, Aufzeichnen mindestens eines sauerstoffbezogenen Signales, welches den Restsauerstoffgehalt und/oder die Sauerstoffkonzentration und/oder den Sauerstoffpartialdruck angibt, durch den mindestens einen Sensor (20).
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Die vorliegende Offenbarung lehrt zudem eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug mindestens einer Sollwertkennlinie (29), das Verfahren umfassend den Schritt:
- zeitlich mindestens zwanzig Sekunden nach dem Senden des ersten Steuersignales, Aufzeichnen mindestens eines sauerstoffbezogenen Signales, welches den Restsauerstoffgehalt und/oder die Sauerstoffkonzentration und/oder den Sauerstoffpartialdruck angibt, durch den mindestens einen Sensor (20). Die vorliegende Offenbarung lehrt weiterhin eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug mindestens einer Sollwertkennlinie (29), das Verfahren umfassend den Schritt:
- zeitlich mindestens zehn Sekunden nach dem Senden des ersten Steuersignales, Aufzeichnen mindestens eines sauerstoffbezogenen Signales, welches den Restsauerstoffgehalt und/oder die Sauerstoffkonzentration und/oder den Sauerstoffpartialdruck angibt, durch den mindestens einen Sensor (20).
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Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug eines Regelsignales, das Verfahren umfassend die Schritte:
- Empfangen des Regelsignales durch den mindestens einen ersten Aktor (3, 4, 7 - 9); und
- als Antwort auf den Empfang des Regelsignales durch den mindestens einen ersten Aktor (3, 4, 7 - 9), Ändern der mindestens einen Verbrennungsgrösse durch den mindestens einen ersten Aktor (3, 4, 7 - 9).
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Die vorliegende Offenbarung lehrt darüber hinaus eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug eines Regelsignales, wobei die Verbrennungsvorrichtung (1) mindestens einen zweiten Aktor (7 - 9, 3, 4) ausgewählt aus dem mindestens einem Brennstoffaktor (7 - 9) und dem mindestens einen Luftaktor (3, 4) umfasst, wobei der mindestens eine zweite Aktor (7 - 9, 3, 4) verschieden von dem mindestens einen ersten Aktor (3, 4, 7 - 9) ist, wobei in dem Speicher mindestens eine zweite Kennlinie (35, 36, 25), welche für den mindestens einen zweiten Aktor (7 - 9, 3, 4) einen zweiten Drehzahlverlauf und/oder einen zweiten Stellungsverlauf gegenüber der leistungsbezogenen Grösse (23) angibt, hinterlegt ist, das Verfahren umfassend die Schritte:
- Zuordnen des zweiten, aktuellen Wertes der leistungsbezogenen Grösse (23) zu einer zweiten Drehzahl und/oder zu einer zweiten Stellung anhand der mindestens einen zweiten Kennlinie (35, 36, 25), wobei die Zuordnung unabhängig von der Änderung erfolgt;
- Bestimmen eines zweiten Steuersignales als Funktion der zweiten Drehzahl und/oder der zweiten Stellung; und
- Senden des zweiten Steuersignales an den mindestens einen zweiten Aktor (7 - 9, 3, 4), wobei das zweite Steuersignal den mindestens einen zweiten Aktor (7 - 9, 3, 4) zur Änderung der mindestens einen Verbrennungsgrösse veranlasst.
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Der mindestens eine erste Aktor (3, 4, 7 - 9) und der mindestens eine zweite Aktor (7 - 9, 3, 4) und der mindestens eine Sensor (20) und der Speicher sind jeweils kommunikativ mit der Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung (13) verbunden.
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Der gemischte gesteuerte und geregelte Betrieb ermöglicht eine zeitnahe Reaktion der Verbrennungsvorrichtung (1) auf geänderte Umgebungsbedingungen. Der gesteuerte Betrieb erfolgt unabhängig von dem mindestens einen sauerstoffbezogenen Signal des mindestens einen Sensors (20). Der geregelte Betrieb erfolgt unter Einbezug mindestens eines sauerstoffbezogenen Signales des mindestens einen Sensors (20).
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Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug eines zweiten Steuersignales, das Verfahren umfassend die Schritte:
- Empfangen des zweiten Steuersignales durch den mindestens einen zweiten Aktor (7 - 9, 3, 4); und
- als Antwort auf den Empfang des zweiten Steuersignales durch den mindestens einen zweiten Aktor (7 - 9, 3, 4), Ändern der mindestens einen Verbrennungsgrösse durch den mindestens einen zweiten Aktor (7 - 9, 3, 4).
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Die vorliegende Offenbarung lehrt darüber hinaus eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug eines Regelsignales, das Verfahren umfassend den Schritt:
Ermitteln eines zweiten, aktuellen Wertes der leistungsbezogenen Grösse (23) aus dem ersten, aktuellen Wert der leistungsbezogenen Grösse (23).
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Es ist möglich, dass sich die Leistungsanforderung an die Verbrennungsvorrichtung (1) beim Übergang vom gesteuerten Betrieb in den geregelten Betrieb nicht ändert. In diesem Fall ist der erste, aktuelle Wert der leistungsbezogenen Grösse (23) gleich dem zweiten, aktuellen Wert der leistungsbezogenen Grösse (23). Die Verbrennungsvorrichtung (1) kann mithin im geregelten Betrieb die Verbrennung zur anfänglichen Leistungsanforderung optimieren.
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Die vorliegende Offenbarung lehrt darüber hinaus eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug eines Regelsignales, das Verfahren umfassend den Schritt:
Ermitteln eines zweiten, aktuellen Wertes der leistungsbezogenen Grösse (23) zeitlich nach dem Senden des ersten Steuersignales.
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Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug einer Sollwertkennlinie (29), das Verfahren umfassend den Schritt:
Ermitteln eines zweiten, aktuellen Wertes der leistungsbezogenen Grösse (23) zeitlich mindestens dreissig Sekunden nach dem Senden des ersten Steuersignales.
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Die vorliegende Offenbarung lehrt zudem eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug einer Sollwertkennlinie (29), das Verfahren umfassend den Schritt:
Ermitteln eines zweiten, aktuellen Wertes der leistungsbezogenen Grösse (23) zeitlich mindestens zwanzig Sekunden nach dem Senden des ersten Steuersignales.
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Die vorliegende Offenbarung lehrt weiterhin eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug einer Sollwertkennlinie (29), das Verfahren umfassend den Schritt:
Ermitteln eines zweiten, aktuellen Wertes der leistungsbezogenen Grösse (23) zeitlich mindestens zehn Sekunden nach dem Senden des ersten Steuersignales.
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In einer Ausführungsform ist der zweite, aktuelle Wert der leistungsbezogenen Grösse (23) verschieden vom ersten, aktuellen Wert der leistungsbezogenen Grösse (23). Es ist möglich, dass sich die Leistungsanforderung an die Verbrennungsvorrichtung (1) beim Übergang vom gesteuerten Betrieb in den geregelten Betrieb ändert. Die Verbrennungsvorrichtung (1) kann mithin auf geänderte Leistungsanforderungen reagieren.
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Die vorliegende Offenbarung lehrt darüber hinaus eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug eines Regelsignales, das Verfahren umfassend die Schritte:
- Prüfen des Messwertes auf mindestens einen Fehler;
- falls die Prüfung des Messwertes den mindestens einen Fehler ergibt:
- Ermitteln eines dritten, aktuellen Wertes der leistungsbezogenen Grösse (23);
- Bestimmen eines weiteren Eingabewertes der leistungsbezogenen Grösse (23) für den Steuerbetrieb als Funktion des zweiten oder dritten aktuellen Wertes der leistungsbezogenen Grösse (23) und als Funktion der Änderung, wobei die Bestimmung unabhängig von dem sauerstoffbezogenen Signal des mindestens einen Sensors (20) erfolgt;
- Zuordnen des weiteren Eingabewertes der leistungsbezogenen Grösse (23) für den Steuerbetrieb zu einer dritten Drehzahl und/oder zu einer dritten Stellung anhand der mindestens einen ersten Kennlinie (25, 35, 36) ;
- Bestimmen eines Notsteuersignales als Funktion der dritten Drehzahl und/oder der dritten Stellung; und
- Senden des Notsteuersignales an den mindestens einen ersten Aktor (3, 4, 7 - 9), wobei das Notsteuersignal den mindestens einen ersten Aktor (3, 4, 7 - 9) zur Änderung der mindestens einen Verbrennungsgrösse veranlasst.
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Die vorliegende Offenbarung lehrt darüber hinaus eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug mindestens eines Fehlers, wobei im Speicher ein Grenzwert für den Messwert hinterlegt ist, das Verfahren umfassend die Schritte:
- Prüfen des Messwertes auf den mindestens einen Fehler durch Vergleich des Messwertes mit dem Grenzwert; und
- Erkennen des mindestens einen Fehlers, falls der Messwert kleiner als der Grenzwert ist.
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Fehlerhafte Messwerte können beispielsweise negative Restsauerstoffgehalte und/oder negative Sauerstoffkonzentrationen und/oder negative Sauerstoffpartialdrücke sein. In einem solchen Fall kann der Grenzwert null sein.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst der mindestens eine Sensor (20) eine digitale Schnittstelle. Der mindestens eine Sensor (20) kann über die digitale Schnittstelle mindestens ein Fehlersignal an die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung (13) übermitteln. Die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung (13) bestimmt basierend auf dem mindestens einen Fehlersignal einen Messwert, welcher den mindestens einen Fehler angibt.
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Die vorliegende Offenbarung lehrt ferner eines der vorgenannten Verfahren unter Einbezug mindestens eines Fehlers, das Verfahren umfassend die Schritte:
- Prüfen des Messwertes auf den mindestens einen Fehler durch Vergleich des Messwertes mit dem Grenzwert; und
- Erkennen des mindestens einen Fehlers, falls der Messwert grösser als der Grenzwert ist.
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Beispielsweise weist ein Restsauerstoffgehalt, welcher grösser als einhundert Prozent ist, auf den mindestens einen Fehler hin. Zudem kann ein Restsauerstoffgehalt, welcher grösser aus einundzwanzig Prozent ist, auf den mindestens einen Fehler hinweisen.
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Die vorliegende Offenbarung lehrt darüber hinaus eine Verbrennungsvorrichtung (1) umfassend einen Feuerraum (2), einen zum Feuerraum (2) führenden Luftzufuhrkanal (11), einen zum Feuerraum (2) führenden Brennstoffzufuhrkanal, mindestens einen ersten Aktor (3, 4, 7 - 9) ausgewählt aus mindestens einem Luftaktor (3, 4), der auf eine Luftzufuhr V̇L durch den Luftzufuhrkanal (11) wirkt, und mindestens einem Brennstoffaktor (7 - 9), der auf eine Brennstoffzufuhr V̇B, durch den Brennstoffzufuhrkanal wirkt, die Verbrennungsvorrichtung (1) umfassend mindestens einen zweiten Aktor (7 - 9, 3, 4) ausgewählt aus dem mindestens einem Brennstoffaktor (7 - 9) und dem mindestens einen Luftaktor (3, 4), wobei der mindestens eine zweite Aktor (7 - 9, 3, 4) verschieden von dem mindestens einen ersten Aktor (3, 4, 7 - 9) ist, die Verbrennungsvorrichtung (1) umfassend einen Abgasweg (10), mindestens einen sauerstoffbezogenen Sensor (20) im Abgasweg (10) und eine Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung (13) mit einem Speicher, in welchem mindestens eine erste Kennlinie (25, 35, 36), welche für den mindestens einen ersten Aktor (3, 4, 7 - 9) einen ersten Drehzahlverlauf und/oder einen ersten Stellungsverlauf gegenüber einer leistungsbezogenen Grösse (23) angibt, und mindestens eine zweite Kennlinie (35, 36, 25), welche für den mindestens einen zweiten Aktor (7 - 9, 3, 4) einen zweiten Drehzahlverlauf und/oder einen zweiten Stellungsverlauf gegenüber der leistungsbezogenen Grösse (23) angibt, und eine Änderung, die von null verschieden ist, und ein Grenzwert für einen Messwert hinterlegt sind, wobei die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung (13) kommunikativ mit dem mindestens einen ersten Aktor (3, 4, 7 - 9) und mit dem mindestens einen zweiten Aktor (7 - 9, 3, 4) und mit dem mindestens einen sauerstoffbezogenen Sensor (20) und mit dem Speicher verbunden und zur Durchführung eines der vorgenannten Verfahren ausgebildet ist.
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Die vorliegende Offenbarung lehrt darüber hinaus ein Computerprogramm umfassend Befehle, die bewirken, dass die Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung (13) einer der vorgenannten Verbrennungsvorrichtungen (1) die Verfahrensschritte gemäss einem der vorgenannten Verfahren ausführt.
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Die vorliegende Offenbarung lehrt darüber hinaus ein computerlesbares Medium, auf dem das vorgenannte Computerprogramm oder eines der vorgenannten Computerprogramme gespeichert ist.
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Das Genannte bezieht sich auf einzelne Ausführungsformen der Offenbarung. Verschiedene Änderungen an den Ausführungsformen können vorgenommen werden, ohne von der zu Grunde liegenden Idee abzuweichen und ohne den Rahmen dieser Offenbarung zu verlassen. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung ist definiert über deren Ansprüche. Es können verschiedenste Änderungen vorgenommen werden, ohne den Schutzbereich der folgenden Ansprüche zu verlassen.
Bezugszeichen
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- 1: Verbrennungsvorrichtung
- 2: Feuerraum
- 3: Gebläse mit (optional) veränderlicher Drehzahl
- 4: Luftklappe mit Stellantrieb
- 5: Zuluft
- 6: Brennstoff für Verbrennung
- 7: Sicherheitsabsperrventil
- 8: Sicherheitsabsperrventil
- 9: Brennstoffaktor mit Stellantrieb zur Veränderung der Brennstoffzufuhr
- 10: Abgasweg, insbesondere Abgaskamin und/oder Rauchgaskamin und/oder Schornstein
- 11: Luftzufuhrkanal
- 12: Sensor zur Erfassung der Luftzufuhr (Luftmassenstrom/Drehzahl etc.)
- 13: Regel- und/oder Steuer- und/oder Überwachungseinrichtung
- 14: Steuersignal für Luftklappe (Stellwinkel)
- 15: Ansteuersignal für Gebläsedrehzahl (optional)
- 16: Messsignal vom Luftzufuhrsensor
- 17: Auf-/Zu-Signal für Sicherheitsabsperrventil
- 18: Auf-/Zu-Signal für Sicherheitsabsperrventil
- 19: Steuersignal für Brennstoffaktor (beispielsweise Stellwinkel/SchrittStellung)
- 20: Sensor im Abgaskanal
- 21: Messignal vom Sensor im Abgaskanal
- 22: Stellungen und/oder Drehzahlen
- 23: leistungsbezogene Grösse, insbesondere Brennerleistung oder aktuelle Brennerleistung
- 24: Kennlinie für das motorisch angetriebene Gebläse, insbesondere Stellkennlinie für das motorisch angetriebene Gebläse
- 25: Kennlinie für den Brennstoffaktor, insbesondere Stellkennlinie für den Brennstoffaktor oder Regelkennlinie für den Brennstoffaktor
- 26: Kennlinie für die Luftklappe, insbesondere Stellkennlinie für die Luftklappe
- 27: Sauerstoffkonzentration und/oder Sauerstoffpartialdruck und/oder Restsauerstoffgehalt
- 28: Kennlinie der maximalen Sauerstoffkonzentration und/oder des maximalen Sauerstoffpartialdruckes und/oder des maximalen Restsauerstoffgehaltes
- 29: Sollwertkennlinie des Restsauerstoffgehaltes und/oder der Sauerstoffkonzentration und/oder des Sauerstoffpartialdruckes und/oder des Restsauerstoffgehaltes
- 30: Kennlinie der minimalen Sauerstoffkonzentration und/oder des minimalen Sauerstoffpartialdruckes und/oder des minimalen Restsauerstoffgehaltes
- 31: relative Fluidleistung
- 32: Änderungskennlinie, insbesondere relative Fluidleistungskennlinie
- 33: Pfeil betreffend Verschiebung des Arbeitspunktes des Brennstoffaktors
- 34: Pfeil betreffend Verschiebung des Arbeitspunktes des Gebläses 3 oder der Luftklappe 4
- 35: Kennlinie für das motorisch angetriebene Gebläse, insbesondere Regelkennlinie für das motorisch angetriebene Gebläse
- 36: Kennlinie für die Luftklappe, insbesondere Regelkennlinie für die Luftklappe