专利名称：调整燃烧器特征曲线的方法
技术领域：
本发明涉及一种燃烧器(burner)或点火设备(firing installation)的特征曲线的调整方法。
现在已经知道有多种这类调整燃烧器特征曲线的方法，其中，对于燃烧器的每个功率或输出值，都要将不同的空气、燃料或其它调整参数或值，以及／或者点火设备辅助驱动装置的辅助值储存在计算机中，这样，在发出给定的输出指令时，计算机就调整泵、单元和风扇等相应的控制元件，使燃烧器能够达到相应的输出阶段。在这种情况下，尤其是现代的点火设备中，必须仔细地保证，针对每个输出值，对于尽可能最佳化的排放气体值，即尽可能预先确定的排放气体值都要进行观察。
因为，为了获得适当确定的排放气体值，对于每个单个的燃烧器输出值，至少一个空气值及燃料值都必须固定，所以，调整这种燃烧器特征曲线的方法是已知的，即对于燃烧器每个不同的输出阶段，要分别固定相应的空气和燃料值的方法。其中，连续地或反复地改变空气或燃料供给量，直到对于相应的输出阶段给出了最佳的排放气体。在这种情况下，输出是根据空气或燃料的供给量进行“重新调整”的。例如，从DE 30 39 994 C2或EP 0 209771 A1可以知道，当燃烧器开始工作时，在所关注的装料过程，利用相应排放气体值的测量，通过选择单个的燃料值，按照点的方式检测最佳的空气供给量，然后存入计算机中。
另外，从DE 197 49 506 C1中可知，在点火设备的工作期间，等待燃料流量稳定时，然后，通过改变空气供给量使燃烧器特征曲线最佳化，其中，所要求的最小空气供给量是建立在排放气体中例如烟道气体的出现基础上的。
但是，因为最佳燃气供给量与相应的燃料流量是非线性的关系，所以，上述方法只能建立相对于特定燃料流量的燃烧器特征曲线。根据有关的不同的燃烧器设计、燃料的性质和加热系统或点火设备的设计布局，在燃烧器的不同输出阶段或输出值会有不同的空气和燃料比。
已知的调整相应的特征曲线的方法的缺点是，连续固定各个点的过程意味着调整这种特征曲线是极其冗长而费钱的，而在工厂中对这种特征曲线的预调整一般会导致在具体使用点火设备时产生非最佳化的燃烧条件或排放气体值。这时，还要求加热系统的操作人员或安装人员要一个个地、即按照点的方式连续使燃烧器的特征曲线最佳化。
因此，本发明的目的是改进已知的调整燃烧器特征曲线的方法，能够快速、便宜地建立起相应的特征曲线。
本发明提供了一种调整燃烧器特征曲线的方法，其中，根据燃烧器的输出值改变空气值、燃料值和可能的辅助值，设定定义的排放气体值。其中，空气／燃料值代表相对于燃烧器中空气／燃料流量的测量值。
其中从第一输出值开始改变燃烧器的输出，此时有空气值、燃料值和可能的辅助值，由于改变了输出，空气流量和／或燃料流量和／或辅助驱动装置沿着各自的第一方向变化，直到排放气体值变为下一个输出值，在所述的下一个输出值，通过再次设定定义的排放气体值，确定至少一个下一个空气值和／或至少一个下一个燃料值，当输出变化时，从下一个输出值开始空气流量和／或燃料流量和／或辅助驱动装置沿着各自的第一方向变化，这些方向考虑了上面的结果和至少一个进一步的排放气体测量值。
在一个优选实施例中，根据本发明的调整燃烧器空气或燃料特征曲线或其它的控制元件特征曲线的方法，被分成了下述步骤首先，从具有第一空气值、第一燃料值和可能的第一辅助值时的第一输出值开始改变燃烧器的输出，由于改变了输出，空气流量和／或燃料流量和／或辅助驱动装置沿着各自的第一方向变化，这些各自的第一方向对应于整个阵列(所有的调整元件)沿着大致定义的特征曲线(曲线的点)的位移方向，直到排放气体值改变为下一个输出值。在上述过程中，只有输出调整用作独立的参数，而单独的空气／燃料和／或辅助值基于第一方向自动变化。因此，安装人员就不必反复地连续改变多个单独的值，而只需改变燃烧器相应的输出值。
然后，在下一个输出值，通过再次设定定义的排放气体值来改变相应的空气流量或相应的燃料流量或其它的辅助驱动的值，即在所述输出值处改变相应的空气和燃料流量，从而设定下一个空气值和下一个燃料值，并再次产生了定义的排放气体值。
接着，一旦重新调整了燃烧器的输出，空气流量、燃料流量和可能的其它辅助驱动值就不再沿着第一方向变化，而是沿着相应的另一个方向即下一个方向变化，该方向考虑了上述的结果和至少一个进一步的排放气体测量值，例如前面的一个排放气体测量值。这三个步骤然后连续地反复进行，直到到达最终的输出值，例如最大的输出值，即燃烧器的额定输出。
例如，燃烧器的点火位置用作曲线上的第一点，只要其它的值对于例如低负荷来说是已知的。由该点火位置定义的燃料值暂时用作输出值。这一点开始时也可用作低负荷点。然而，作为第一输出值，建议也可以使用燃烧器的最小负荷(低负荷)，如果该值是已知的话。在这种情况下，当输出相应增加时，空气流量、燃料流量和可能的其它辅助驱动装置在调整过程开始时沿着燃烧器最大输出的最大值方向线性变化。因此，在相应的输出、空气和燃料示意图中，当输出增加时，空气和燃料流量分别沿着一条直线线性变化，该直线分别开始于第一，例如最小空气和燃料值或开始于点火位置的值，并伸向相应的最大空气或燃料值(控制元件的打开角度为90°；输出为100％)。因此，从曲线上的第一点开始，输出值增加(空气和燃料流量增加)，直到排放气体值改变。在该位置(中间点)，设定并储存空气值、燃料值或辅助值。
确定了下一个空气和燃料值后，一旦输出变化，空气和燃料流量沿着另一个方向变化。该方向由例如通过各自的最后定义的空气和燃料值的直线的延长线产生。在这种情况下，该直线一般不再通过前面假定的最终点，即最大燃料和空气流量时最大输出的平分点，而是另外的一条直线。
然而，当确定了下一个空气值和／或下一个燃料值或下一个辅助值后，取决于该调整即输出变化在输出值变大或变小的方向上是否有效，空气流量和／或燃料流量或相应的辅助驱动装置也分别地沿着指向最大或最小燃烧器输出时最大或最小空气和燃料流量或相对于辅助驱动装置的最大或最小调整值的方向变化。在这种情况下，各自的最后确定的值用作建立这些值和前面已经建立的值之间的特征曲线。
在所述的空气和燃料特征曲线的调整方法中，能够一样好地建立附加的特征曲线。例如，可以是用来使燃烧器调整最佳化的辅助驱动装置、备用泵或其它调整元件。所有的参数即调整选择项，当开始每个输出值(即每个新的输出值)时，都能够同时地确定。下面的原则可以用来建立合适的输出值，此时空气、燃料或其它值被重新调整也用来建立以后的特征曲线形状的新的方向。
能够使用容许的不同燃烧值间隔作为定义的排放气体值，这样，当高于或低于一个或多个不同燃烧值间隔极限时，启动确定下一个燃料值或下一个空气值或其它值的过程。
然后通过将前面建立的空气和燃料值间的各个段连续地结合起来，给出空气特征曲线、燃料特征曲线或其它特征曲线。在燃烧器一开始工作前或者在维修时进行特征曲线的调整，以使燃烧器最佳化。即使更换了燃烧器的一部分或者燃烧器设备本身，通过按照本发明描述的方法也能够快速、容易地再次建立起相应的特征曲线，而不再有在工厂中必须进行的与相应的控制系统或调节设备相关的干预操作。
当燃烧器的特征曲线或单个的燃料或空气特征曲线进行第一调整后，不同燃烧值的容许间隔减小或降低，从而对特征曲线的形状提出更严格的要求。由于更新了特征曲线的“最佳化，即通过再次通过燃烧器单个的输出范围，当高于或低于现在变小的间隔时，通过使排放气体值再次位于已经变小的间隔内，给出更新的“最佳化点”，即燃烧器输出值，此时，单个的空气、燃料和其它值被最佳化，即被重新调整。
按照上述的方法，通过将单个的直线段连续地结合起来就能够按所需要的精度对燃烧器进行最佳化。
为此，根据本发明进一步优选实施例，通过再次设定定义的排放气体值，能够沿着已经设定的特征曲线专门并精确地到达已经设定的输出值，以确定更新的空气值和／或燃料值或辅助值。该新的空气值和／或燃料值或辅助值用于调整或重新建立特征曲线。
根据本发明进一步优选实施例，能够沿着已经设定的特征曲线专门、精确地接近给出的输出值，并且如果证明是原来定义的输出值不对，那么在空气值和／或燃料值或辅助值的基础上，在该输出值或利用输出测量方法，就能够确定一个新的输出值，并用于调整或重新建立特征曲线。
也可以将上述的方法结合起来，其中沿着已经设定的特征曲线专门、精确地接近给出的输出值，通过再次设定定义的排放气体值，确定新的空气值和／或燃料值或辅助值，在该输出值时或利用输出测量方法，这些新的空气值和／或燃料值或辅助值被用来确定新的输出值，并调整或重新建立特征曲线。
空气、燃料或辅助控制元件的相应驱动装置利用预定的斜坡速度(rampspeed)来改变。在这个方面，斜坡速度是改变控制元件的最大速度，优选为对于90°位移是30和120秒之间。根据空气、燃料或辅助驱动装置的两个值之间的单个特征曲线或特征曲线部分的各自“梯度”，控制元件随单个的斜坡速度改变，使流量随着特征曲线，即特征曲线的陡度变化。当输出改变例如15％，空气特征曲线部分在30°和40°之间，燃料特征曲线部分在25°和30°之间，设定的斜坡速度为30s／90°，则以全部斜坡速度移动空气驱动装置，以半斜坡速度移动燃料驱动。为此所需的时间是3．33s。按照这种方法，整个阵列在输出调整过程中沿着特征曲线移动，不会产生相对特征曲线的过度性偏移、恶化的燃烧以及由此产生的更高的污染排放。
另外，单个建立的“支持点”即对于单个的输出值来说相应的空气或燃料值，能够用二阶、三阶或更高阶的函数结合起来，这时必须参考相应特征曲线上的三个、四个或更多的点来确定相应的函数。根据相应的插值算法，在这方面就能够满足单个特征曲线精度方面的某些要求。
下面参照附图更详细地描述本发明的优选实施例。其中，
图1是点火设备的示意图；图2是调整3个特征曲线的第一步；图3是调整3个特征曲线的第二步；图4是燃烧器特征曲线的最终表示；图5是另一特征曲线的调整。
图1示意性地表示了一个燃烧器1，燃料3和空气2供给该燃烧器。假定作用在相应的燃料控制元件4和空气控制元件5上的燃烧器调节器7用来分别调节空气供给量和燃料供给量。为了调节空气供给量和燃料供给量，燃烧器调节器7接收来自排放气体探头6的信号。排放气体探头6向燃烧器调节器7发出多个关于排放气体8的排放气体或燃烧值。对于燃烧器的每个输出阶段或排放气体值P1…n，为了获得相应的空气值Ai和燃料值Fi，然后用来在燃烧器调节器7中对燃烧过程进行最佳调整，根据本发明的方法用来调整特征曲线。
下面参照图2到4描述实施根据本发明的方法的一个优选过程。
对于燃烧器的相应特征曲线2、3和H，在设定了控制元件4和5的合适的特定位置，或者还有辅助驱动器的位置后，首先进行单个特征曲线的点火位置Z的调整。如图2所示，对于燃料、空气和辅助驱动装置有3个不同的位置。其中，辅助驱动装置是可以选择的。
在进行了点火位置Z的调整之后，燃烧器1在设定为工作状态后，取得第一输出值P1。该值代表低负荷位置，如果该位置是知道的话。否则，使用该点火位置，将第一燃料值用作输出值。这样给出了空气值A1、燃料值F1和辅助驱动值(下面称为辅助值)H1。如果上述第一输出值还没有作为低负荷位置预先明确地输入，则控制单元即燃烧器调节器7开始时也采用为点火、第一输出位置而输入的位置Z，即第一输出值P1。
然后，开始了燃烧器曲线的实际调整过程。调整是根据燃料特征曲线3、空气特征曲线2和辅助特征曲线H来进行的。在本发明优选实施例中，操作人员逐步增加地调整输出值，以调整燃烧器的特征曲线。这时采用的起始点是上述的第一输出值P1，例如低负荷点。从该点出发，通过手动操作模式或自动操作模式，沿着向更高输出的方向调整燃烧器1；对于该第一方向，该过程包括沿着直线改变单个的燃料或空气等值。这些直线通过第一所述的点和最大输出时的最大点以及控制元件4、5的最大位移(如图2所示的90°)；因此，燃料、空气和辅助值沿着内插和／或外插直线移动。于是，所述辅助点H开始时作为起始于第一空气值A1、燃料值F1和辅助值H1的单个的特征曲线，用作定向辅助。在图2中，对于辅助驱动曲线H，所述第一方向标识为R1。
图3示出了第二输出值P2，这时不再到达燃烧值即前面定义的排放气体值，或者燃烧值按照不再在固定的预定间隔内的方式变化。在所述输出值P2，建立了新的空气、燃料和辅助值，并再次导出定义的排放气体值。重新调整了相应的空气值A2、燃料值F2和辅助值H2之后，结果是对于空气特征曲线3、燃料特征曲线2和辅助特征曲线H各自形成了新的方向R2。所述新方向R2是通过连接各自的两个最后定义的点A1、A2和F1、F2或者还有H1、H2的相应直线的外插获得的。
按照上述方法，加热系统的安装人员、燃烧器的操作人员或者还有维护进行到燃烧器达到其最大输出即额定输出Pmax的点。
如图4所示，给出了通过用R1、R2和R4分别表示的方向连续地将单个直线部分结合起来获得的特征曲线。
当燃烧器单个特征曲线根据本发明及图4所示的方法建立起来之后，就能够在经验的基础上，例如在空气值A5开始，沿着定义的特征曲线向回移动，以进一步精确地调节燃烧器。这种“从上向下”的移动允许根据相应于燃烧值的更小的间隔极限的规定，进行精确调整。然而，在这种情况下，也能够专门并精确地到达位于前面定义的值之间(例如中间)的单个输出值，以按照上述方法进一步优化特征曲线。
特征曲线的单个支持点由相应的输出信息来适当定义。输出信息即与所用的控制驱动装置有关的输出值和位置信息。所用的控制驱动装置例如为燃料驱动装置4或空气驱动装置5。
图5示出了另一特征曲线的调整。其中，在确定了下一个空气值Ai+1和／或下一个燃料值Fi+1或下一个辅助值Hi+1之后，空气流量和／或燃料流量或相应的辅助驱动分别沿着在最大或最小燃烧器输出Pmax、P0处相对于辅助驱动的最大或最小空气和燃料流量的方向Rx、R0变化。在这种情况下，例如第三空气值A3用来调整第二空气值A2和第三空气值A3之间的空气特征曲线，而沿着更高输出的方向，空气流量沿着在第三空气值A3和辅助值X之间建立的一条直线变化。
权利要求
1．一种调整燃烧器特征曲线的方法，其中，通过设定定义的排放气体值，根据燃烧器的输出值(P1……n)来改变空气值(Ai)、燃料值(Fi)和可能有的辅助值(Hi)，这里，空气／燃料值代表与燃烧器中空气／燃料流量相关的测量值，其中从第一输出值(P1)开始改变燃烧器的输出(P)，这时有空气值(A1)、燃料值(F1)和可能的辅助值(H1)，由于改变了输出(P)，空气流量和／或燃料流量和／或辅助驱动装置沿着各自的第一方向(Ri)变化，直到排放气体值变为下一个输出值(Pi+1)，在所述的下一个输出值(Pi+1)，通过再次设定定义的排放气体值，确定至少一个下一个空气值(Ai+1)和／或至少一个下一个燃料值(Fi+1)，当输出(P)变化时，从下一个输出值(Pi+1)开始，空气流量和／或燃料流量和／或辅助驱动装置沿着各自的下一个方向变化，这些方向考虑了上面的结果和至少一个进一步的排放气体测量值。
2．如权利要求1所述的方法，特征在于，燃烧器的点火位置或最小负荷(Pmin)用作第一输出值(P1)，当输出(P)增加时，空气流量、燃料流量和可能的辅助驱动装置沿着在燃烧器最大输出(Pmax)处最大空气和燃料流量或最大辅助驱动装置的最大控制值的第一方向线性变化。
3．如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，基于输出(P)的变化，确定下一个空气值(Ai+1)和／或下一个燃料值(Fi+1)或下一个辅助值(Hi+1)后，空气流量和／或燃料流量或相应的辅助驱动装置分别沿着一第二方向(R2)变化，该方向由通过两个最后定义的空气值(Ai；Ai+1)或燃料值(FI；Fi+1)或辅助值(Hi；Hi+1)的直线的内插或外插产生。
4．如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，基于输出(P)的变化，确定了下一个空气值(Ai+1)和／或下一个燃料值(Fi+1)或下一个辅助值(Hi+1)，空气流量和／或燃料流量或相应的辅助驱动装置分别沿着在最大或最小燃烧器输出(Pmax，P0)处最大或最小空气或燃料流量或辅助驱动装置的最大或最小控制值的方向(Rx，R0)变化。
5．如前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，不同燃烧值的容许间隔作为定义的排放气体值，当高于或低于一个或多个不同燃烧值间隔极限时，启动确定下一个燃料值(Fi+1)或下一个空气值(Ai+1)或辅助值(Hi+1)的过程。
6．如前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，通过将由空气／燃料值或辅助值间确定的直线产生的单个段连续地结合起来，建立燃烧器的特征曲线。
7．如前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，沿着已经设定的特征曲线专门地接近给出的输出值(Pi)，并且通过再次设定定义的排放气体值，确定新的空气值(Ai*)和／或燃料值(Fi*)或辅助值(Hi*)，所述新的空气值(Ai*)和／或燃料值(Fi*)或辅助值(Hi*)用于调整或重新固定特征曲线。
8．如权利要求1到6任一项所述的方法，其特征在于，沿着已经设定的特征曲线专门地接近给出的输出值(Pi)，在空气值(Ai)和／或燃料值(Fi)和辅助值(Hi)的基础上，确定新的输出值(Pi*)，并用于调整或重新固定特征曲线。
9．如权利要求1到6任一项所述的方法，其特征在于，沿着已经设定的特征曲线专门地接近给出的输出值(Pi)，通过再次设定定义的排放气体值，确定新的空气值(Ai*)和／或燃料值(Fi*)或辅助值(Hi*)，所述新的空气值(Ai*)和／或燃料值(Fi*)或辅助值(Hi*)用于确定新的输出值(Pi*)，和调整或重新固定特征曲线。
10．如前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，通过分别预定的斜坡速度来改变空气、燃料或辅助控制元件。
11．如权利要求10所述的方法，其特征在于，空气、燃料或辅助控制元件的驱动装置具有不同的斜坡速度，当输出(P)变化时，空气流量和／或燃料流量和／或辅助驱动装置以与各自的特征曲线梯度相应的速度变化。
全文摘要
一调整燃烧器特征曲线的方法,从具有至少一相关的空气值和燃料值的给定输出值开始,输出及相关的空气流量、燃料流量和可能的辅助驱动装置沿着各自的第一方向变化,测量到的排放气体值变为下一个输出值。输出及其空气流量、燃料流量和可能的辅助驱动装置变化,使下一个空气值和下一个燃料值通过再次设定前面定义的排放气体值来产生。空气流量和燃料流量再次变化,其方向考虑了上面的结果和至少一个前面的排放气体测量值。
文档编号F23N1/02GK1291700SQ0012700
公开日2001年4月18日 申请日期2000年9月13日 优先权日1999年10月6日
发明者汉斯·林克, 哈拉尔德·豪特 申请人:西门子建筑技术股份公司