Регулирование турбулентных потоков

Изобретение относится к энергетике. Способ регулирования горелочного устройства, включающий в себя следующие этапы: запрашивание расхода текучей среды через подводящий канал; привязку расхода через подводящий канал к позиции одного первого исполнительного механизма; генерирование первого сигнала для этого первого исполнительного механизма; генерирование второго сигнала посредством датчика массового потока как функции расхода через боковой канал; обработку этого генерированного посредством датчика массового потока второго сигнала с получением фактического значения; обработку запрошенного расхода через подводящий канал с получением заданного значения; генерирование регулирующего сигнала посредством регулятора для одного второго исполнительного механизма как функции фактического значения расхода через боковой канал и заданного значения расхода через боковой канал; выдачу первого сигнала на первый исполнительный механизм и регулирующего сигнала на второй исполнительный механизм. Изобретение позволяет повысить точность регулирования в установках для сжигания. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 табл., 6 ил.

 

Данное изобретение касается регулирования потоков текучей среды в установке для сжигания. В частности, данное изобретение касается регулирования потоков текучих сред, таких как воздух, при наличии турбулентности.

Из-за изменений температуры воздуха и давления воздуха возникают колебания коэффициента λ избытка воздуха в зависимости от температуры воздуха и давления воздуха. Поэтому установки для сжигания регулируются на избыток воздуха. Эта мера служит для предотвращения негигиеничного сгорания. Недостатком такой регулировки установок для сжигания на избыток воздуха является низкий КПД установки.

Для измерения массового расхода воздуха пригодны датчики частоты вращения и пневматические переключатели. Недостатком датчиков частоты вращения является то, что они не чувствительны к колебаниям температуры воздуха и давления воздуха. Недостатком пневматических переключателей является то, что контроль давления воздуха с их помощью удается осуществлять лишь при определенном давлении. И все-таки, контролировать можно путем использования нескольких пневматических переключателей для нескольких значений давления. Однако, до сих пор едва ли возможна дополнительная юстировка во всем рабочем диапазоне установки для сжигания. Решением проблемы юстировки до сих пор является также использование двух блоков.

Возникновение турбулентности дополнительно усложняет эту проблему, так как на сигнал датчика объемного расхода сильно влияет его встроенное положение посреди турбулентного потока. Кроме того, измеренный сигнал сильно загрязнен шумом, обусловленным турбулентностью.

Европейский патент EP 1236957 B1 выдан 02.11.2006 и раскрывает подгонку работающего от горелки нагревательного прибора к системе подачи воздуха и отвода отработавших газов. В EP 1236957 B1 раскрыт датчик давления/датчик массового расхода воздуха 28, который установлен в линии подачи воздуха 14 или отвода отработавших газов нагревательной установки. Регулятор 30 регулирует, исходя из сигнала датчика 28 воздуходувки 26. Для выравнивания мгновенного объемного потока воздуха до требуемого объемного потока воздуха запоминается эксплуатационная характеристика 40. Для улучшения регулировочной характеристики при больших разностях температур и с учетом способности сохранения эксплуатационных свойств при аварии предусмотрен температурный датчик 35.

Европейский патент EP 2556303 B1 выдан 24.02.2016 и раскрывает пневматическую комбинированную регулировку с выравниванием масс. В EP 2556303 B1 показано сопло Вентури 5, создающее разрежение, с датчиком 6 массового расхода в дополнительном канале 7. Система 9 управления или регулирования регулирует частоту вращения воздуходувки 1 в зависимости от сигнала датчика 6.

Немецкий патент DE 102004055715 B4 выдан 22.03.2007 и касается регулирования коэффициента избытка воздуха в топочном устройстве. Согласно DE 102004055715 B4 массовый поток воздуха mL устанавливается на такое высокое значение, что происходит гигиеничное сжигание.

Целью данного изобретения является улучшение регулирования потоков в установках для сжигания, в частности, при наличии турбулентности.

Существо изобретения

Данное изобретение предлагает улучшенный способ и/или улучшенное устройство для регулирования потоков в установках для сжигания при наличии турбулентности. Для этого в установке для сжигания боковой канал соединен с линией подачи и/или с линией отвода газообразной текучей среды. Боковой канал соединен с подачей или отводом таким образом, что текучая среда может течь от подачи и/или отвода в боковой канал. В боковой канал помещается по меньшей мере один элемент сопротивления потоку. Тем самым датчик массового потока в боковом канале становится нечувствительным по отношению к твердым компонентам и/или капелькам в текучей среде, которые в противном случае могут попасть в датчик массового потока. В таком случае попадающие твердые компоненты и/или капельки в текучей среде могут повредить датчик массового потока. К тому же элемент сопротивления потоку уменьшает турбулентность потока у датчика массового потока.

Регулировочное устройство соединено с по меньшей мере одним первым, управляемым исполнительным механизмом и с по меньшей мере одним вторым, регулируемым исполнительным механизмом. С помощью обоих исполнительных механизмов устанавливается желаемый расход воздуха. Для достижения желаемого расхода воздуха через основной канал регулировочное устройство на основании сохраненных в этом регулировочном устройстве и/или определенных значений сначала устанавливает управляемый исполнительный механизм для топлива в соответствии с желаемым расходом в главном канале (подаче и/или отводе). Регулировочное устройство теперь с помощью сигнала датчика массового потока в боковом канале определяет расход в главном канале. Затем оно вырабатывает разность относительно заданного значения. Регулировочное устройство с помощью этой полученной разности регулирует второй, регулируемый исполнительный механизм.

Указанная проблема регулирования при наличии турбулентности решается с помощью признаков независимых пунктов формулы данного изобретения. Особые варианты выполнения охарактеризованы в зависимых пунктах формулы.

Смежная цель заключается в том, что определение желаемого расхода воздуха или топлива является результатом централизованной регулировки температуры. При этом с помощью регулировки температуры температура среды и/или материала в потребителе теплоты удерживается на заданном целевом значении.

Еще одна близкая цель заключается в том, что количественная регулировка одного или нескольких исполнительных механизмов для установки расхода воздуха определяется с помощью соответствующей сохраненной функциональной зависимости по предварительно заданному расходу воздуха. При этом один из исполнительных механизмов для установки расхода воздуха с помощью датчика объемного расхода в боковом канале регулируется таким образом, что достигается предварительно заданное значение расхода воздуха.

Еще одна близкая цель заключается в том, что количественная регулировка топлива и расхода воздуха, значение которого определяется с помощью датчика объемного расхода в боковом канале, увязываются друг с другом. Это может осуществляться либо путем жесткого согласования, и/или путем согласования в результате λ-регулирования.

Еще одна близкая цель заключается в том, что мощность горелки определяется через расход воздуха, который определяется с помощью датчика массового потока в боковом канале. С помощью датчика массового потока сглаживаются влияния на воздух температуры воздуха и/или барометрического давления. Если коэффициент λ избытка воздуха с помощью регулирования поддерживается постоянным, то мощность горелки независимо от вида топлива остается (почти) одинаковой.

Смежная цель данного изобретения заключается в том, чтобы предложить способ и/или устройство для регулирования потоков в установках для сжигания, причем эти способ и/или устройство реализуются с возможностью безошибочного регулирования потока в установке для сжигания.

Еще одна цель данного изобретения заключается в том, чтобы предложить способ и/или устройство для регулирования потоков в установках для сжигания, причем эти способ и/или устройство реализуются с возможностью выявления погрешностей в установке для сжигания, в частности, для выявления погрешностей исполнительных механизмов установки для сжигания.

Еще одна цель данного изобретения заключается в том, чтобы предложить способ и/или устройство для регулирования потоков в установках для сжигания, причем по меньшей мере один исполнительный механизм управляется и/или регулируется с помощью сигнала с широтно-импульсной модуляцией.

Еще одна цель данного изобретения заключается в том, чтобы предложить способ и/или устройство для регулирования потоков в установках для сжигания, причем по меньшей мере один исполнительный механизм управляется и/или регулируется с помощью преобразователя.

Еще одна близкая цель данного изобретения заключается в том, чтобы предложить способ и/или устройство для измерения потоков в установках для сжигания, причем вызываемые турбулентностью шумы в сигнале датчика массового потока фильтруются с помощью (электронной и/или цифровой) схемы. Предпочтительно фильтрация осуществляется с помощью фильтра скользящего среднего и/или с помощью фильтра с конечной импульсной характеристикой, и/или с помощью фильтра с бесконечной импульсной характеристикой, и/или с помощью фильтра Чебышева.

Краткое описание чертежей

Различные детали станут доступны специалисту из последующего подробного описания. При этом отдельные варианты выполнения не являются ограничивающими объем защиты. На прилагаемых чертежах показано следующее:

фиг.1 - схематично система с установкой для сжигания, причем поток текучей среды измеряется в линии подачи воздуха.

фиг.2 - схематично и детально боковой канал.

фиг.3 - схематично система с установкой для сжигания и с установленным с напорной стороны воздушным клапаном.

фиг.4 - схематично система с установкой для сжигания и со смесительным устройством перед воздуходувкой.

фиг.5 - схематично боковой канал с обходным каналом.

фиг.6 - схематично регулировочный контур для такой системы.

Подробное описание

На фиг.1 показана система, содержащая горелку 1, потребитель 2 теплоты, воздуходувку 3 с регулируемой частотой вращения и клапан 4, регулируемый с помощью двигателя. Регулируемый с помощью двигателя клапан 4 расположен после входа 27 воздуха. Потребителем 2 теплоты (теплообменником) может быть, например, водонагревательный котел. Расход 5 (поток частиц и/или массовый поток) текучей среды - воздуха может по фиг. 1 устанавливаться как посредством регулируемого с помощью двигателя клапана 4, так и с помощью предварительной настройки 22 частоты вращения воздуходувки.

В случае отсутствия клапана 4 массовый расход 5 воздуха может юстироваться также только через частоту вращения воздуходувки. Для юстировки частоты вращения воздуходувки 3 может применяться, например, широтно-импульсная модуляция. Согласно другому варианту выполнения двигатель воздуходувки подключен к преобразователю. Частота вращения воздуходувки юстируется, таким образом, через частоту преобразователя.

Согласно другому варианту выполнения воздуходувка работает с устойчивой, не изменяемой частотой вращения. Массовый расход 5 воздуха устанавливается в этом случае посредством изменения положения клапана 4. Кроме того, возможно применение дополнительных исполнительных механизмов, которые изменяют массовый расход 5 воздуха. При этом речь может идти, например, о регулировке штуцера горелки и/или о регулируемом клапане в газоотводном канале.

Расход 6 (например, поток частиц и/или массовый поток) текучей среды - топлива через топливоподводящий канал 38 регулируется с помощью топливного клапана 9. Согласно одному варианту выполнения топливный клапан 9 представляет собой (регулируемый с помощью двигателя) вентиль.

В качестве топлива могут использоваться, например, горючие газы, такие как природный газ и/или пропан, и/или водород. В качестве топлива может использоваться также жидкое топливо, такое как дизельное топливо. В этом случае клапан 9 заменяется на управляемый с помощью электродвигателя регулятор давления масла на выходе форсунки для жидкого топлива. Функция противоаварийной защиты и/или функция закрывания реализуется посредством установленных с резервированием предохранительных клапанов 7-8. Согласно одному особому варианту выполнения предохранительные клапаны 7-8 и/или топливный клапан 9 реализуются в виде интегрированного узла (узлов).

Согласно еще одному варианту выполнения в качестве горелки 1 рассматривается двигатель внутреннего сгорания. В частности, может рассматриваться двигатель внутреннего сгорания установки для одновременной выработки электрической и тепловой энергии.

Топливо примешивается к воздушному потоку 5 в горелке 1 и/или перед горелкой 1. Эта смесь сжигается в топочном пространстве потребителя 2 теплоты. В потребителе 2 теплоты происходит дальнейшая передача тепла. Например, нагретая вода посредством насоса отводится к нагревательным элементам, и/или при промышленных топочных камерах нагревает материал (непосредственно). Поток 10 отработавших газов отводится через газоход 30, например, через выпускную трубу.

Устройство 16 регулирования и/или управления, и/или контроля координирует все исполнительные механизмы таким образом, что корректный массовый расход 6 топлива через положение клапана 9 для соответствующего массового расхода 5 воздуха устанавливается для каждой точки диаграммы мощности горелки. Тем самым получается желаемый коэффициент λ избытка воздуха. Согласно одному особому варианту выполнения такое устройство 16 регулирования и/или управления, и/или контроля выполнено как микроконтроллер.

Для этого устройство 16 регулирования и/или управления, и/или контроля настраивает воздуходувку 3 через линию 22 сигнала, а воздушный клапан 4 через линию 23 сигнала на сохраненные в этом устройстве 16 регулирования и/или управления, и/или контроля (в форме характеристической кривой) значения. Предпочтительно устройство 16 регулирования и/или управления, и/или контроля содержит (не разрушаемое) запоминающее устройство. В этом запоминающем устройстве сохранены указанные значения. Положение топливного клапана 9 задается через линию 26 сигнала. В рабочем режиме предохранительные запорные клапаны 7, 8 открываются через сигнальные линии 24, 25. Эти предохранительные запорные клапаны 7, 8 во время работы удерживаются открытыми.

Если ошибки в работе клапана 4, 9 и/или воздуходувки 3 должны выявляться (например, в (электронном) интерфейсе или управляющем устройстве клапана или воздуходувки), то это может осуществляться посредством ориентированного на безопасность сигнала подтверждения положения клапана 4 через (бинаправленную) линию 23 сигнала для клапана 4 и/или через (бинаправленную) линию 26 сигнала для клапана 9.

Ориентированная на безопасность сигнализация положения может быть реализована, например, с помощью позиционного датчика с резервированием. Если требуется ориентированный на безопасность сигнал подтверждения о частоте вращения, то это может осуществляться через (бинаправленную) линию сигнала 22 с использованием (ориентированных на безопасность) датчиков частоты вращения. Для этого могут использоваться, например, датчик частоты вращения с резервированием, и/или могут сравниваться измеренная частота вращения и заданная частота вращения. Управляющие сигналы и сигналы подтверждения могут передаваться через различные линии сигналов и/или через бинаправленную шину, например, через шину сети локальных контроллеров (CAN-Bus).

Перед горелкой помещен боковой канал 28. Через боковой канал 28 наружу выходит небольшое количество вытекающего воздуха 15. В идеале воздух 15 стекает при этом в помещение, из которого воздуходувка 3 подсасывает воздух. Согласно другому варианту выполнения этот вытекающий воздух 15 стекает в камеру сгорания потребителя 2 теплоты. Согласно другому варианту выполнения этот воздух течет обратно в воздушный канал 11. В этом случае между отводом и обратным каналом (по меньшей мере локально) в воздушном канале 11 установлен элемент сопротивления потоку (дроссельная шайба). Боковой канал 28 вместе с горелкой 1 и газоходом 30 потребителя 2 теплоты образует делитель потока. Для установленного пути потока через горелку 1 и газоход 30 для каждого значения воздушного потока 5 (однозначно обратимо) через боковой канал 28 вытекает воздушный поток 15 соответствующей величины. Только при этом для каждой точки диаграммы мощности горелки должен быть установлен путь потока через горелку 1 и газоход 30. Таким образом, он может варьироваться через мощность (а тем самым, и через массовый поток воздуха).

Специалисту понятно, что боковой канал 28 в зависимости от соотношения давлений может быть для воздушного канала 11 как отводящим каналом, так и подводящим каналом.

В боковом канале 28 размещен элемент 14 сопротивления потоку (в форме дроссельной шайбы). Посредством этого элемента 14 сопротивления потоку определяется количество 15 вытекающего воздуха делителя потока. Специалисту понятно, что эта функция дроссельной шайбы 14 как определенного сопротивления потоку может быть реализована также посредством трубки определенной длины (и диаметра). Специалисту понятно также, что с помощью ламинарного элемента потока и/или посредством другого сопротивления потоку тоже может быть реализована функция этой дроссельной шайбы 14.

Согласно одному особому варианту выполнения площадь сквозного прохода элемента 14 сопротивления потоку может регулироваться с помощью электродвигателя. Площадь сквозного прохода элемента 14 сопротивления потоку может регулироваться для предотвращения и/или устранения забивки взвешенными частицами. В частности, элемент 14 сопротивления потоку может открываться и/или закрываться. Площадь сквозного прохода элемента сопротивления потоку предпочтительно регулируется многократно, чтобы предотвратить и/или устранить забивание.

Расход 15 потока в боковом канале 28 зависит от площади сквозного прохода элемента 14 сопротивления потоку.

Поэтому значение воздушного потока 5 сохраняется через запоминаемые в (не разрушаемом) запоминающем устройстве параметрические значения для измеренных значений потока 15 при каждой используемой площади сквозного прохода сопротивления 14 потоку. Таким образом, величина потока 5 может быть определена из измеренных значений расхода 15.

В такой системе расход (поток частиц и/или массовый поток) через боковой канал 28 является мерилом для воздушного потока 5 через горелку. При этом с помощью датчика 13 массового потока компенсируются влияния вследствие изменений плотности воздуха, например, из-за изменений абсолютного давления и/или температуры воздуха. Обычно поток 15 гораздо меньше, чем воздушный поток 5. Таким образом, боковой канал 28 (практически) не влияет на воздушный поток 5. Согласно одному особому варианту выполнения поток 15 (частиц или массовый) через боковой канал 28 по меньшей мере в 100 раз, предпочтительно по меньшей мере в 1000 раз, еще предпочтительнее по меньшей мере в 10000 меньше, чем поток 5 (частиц или массовый) через воздушный канал 11.

На фиг. 2 представлен в увеличенном масштабе вырез в области бокового канала 28. С помощью датчика 13 массового потока определяется значение воздушного 15 потока в боковом канале 28. Сигнал датчика передается через линию 21 сигнала на устройство 16 регулирования и/или управления, и/или контроля. В этом устройстве 16 регулирования и/или управления, и/или контроля сигнал преобразуется в значение воздушного 15 потока через боковой канал 28 и/или воздушного потока 5 через воздушный канал 11. Согласно еще одному варианту выполнения в месте датчика 13 массового потока предусмотрено устройство для обработки сигнала. Устройство для обработки сигнала располагает подходящим интерфейсом для того, чтобы передавать переработанный (в значение воздушного потока) сигнал на устройство 16 регулирования и/или управления, и/или контроля.

Датчики, такие как датчик 13 массового потока, позволяют проводить измерение при больших скоростях потока, особенно в связи с установками для сжигания в рабочем режиме. Типичные значения таких скоростей потока лежат в диапазонах между 0.1 м/сек и 5 м/сек, 10 м/сек, 15 м/сек, 20 м/сек, или даже 100 м/сек.

Датчиками массового потока, пригодными для осуществления данного изобретения, являются, например, датчики OMRON® D6F-W или SENSOR TECHNICS® WBA. Используемый диапазон у этих датчиков обычно начинается при скоростях между 0.01 м/сек и 0.1 м/сек, а заканчивается при скорости, например, 5 м/сек, 10 м/сек, 15 м/сек, 20 м/сек, или даже 100 м/сек. Другими словами, могут быть скомбинированы нижние границы, например, 0.1 м/сек с верхними границами, 5 м/сек, 10 м/сек, 15 м/сек, 20 м/сек, или даже 100 м/сек.

Независимо от того, производится ли обработка сигнала в устройстве 16 регулирования и/или управления, и/или контроля, или в месте датчика 13 массового потока, это устройство для обработки сигнала может содержать фильтр. Фильтр усредняет колебания сигнала, которые вызываются турбулентностями. Специалист выбирает для этого подходящий фильтр, например, фильтр скользящего среднего, фильтр с конечной импульсной характеристикой, фильтр с бесконечной импульсной характеристикой, фильтр Чебышева и т.п. Согласно одному особому варианту выполнения этот фильтр выполнен как (программируемая) электронная схема.

Комбинация приемника 12 воздушного давления, элемента 14 сопротивления потоку и фильтра является предпочтительной. С помощью этого фильтра могут быть скомпенсированы частотные составляющие колебаний сигнала датчика 13 массового потока, которые вряд ли могут быть скомпенсированы приемником 12 воздушного давления и/или элементом 14 сопротивления потоку. Предпочтительно приемник 12 воздушного давления интегрирует колебания давления массового потока 5 в подводящем канале 11, которые выше 10 Гц, еще предпочтительнее выше 50 Гц. Предпочтительно элемент 14 сопротивления потоку демпфирует колебания давления массового потока 5 в подводящем канале 11 в 5 раз, предпочтительно более, чем в 10 раз или даже более чем в 40 раз. В дополнение к этому фильтр интегрирует колебания в диапазоне более 1 Гц, предпочтительно более 10 Гц.

Согласно еще одному особому варианту выполнения отдельные или все линии 21-26 сигнала выполнены в виде (восьмижильного) компьютерного сетевого кабеля с интегрированной в этот кабель передачей электроэнергии (или без нее). Предпочтительно подключенные к линиям 21-26 сигналов узлы не только коммуницируют через эти линии 21-26 сигналов, но они через подходящие линии 21-26 сигналов снабжаются также энергией для своей работы. В идеале через линии 21-26 сигналов могут передаваться мощности до 25.5 Вт. Предусмотрено также, что отдельные или все подключаемые к линиям 21-26 сигналов блоки располагают внутренними энергонакопительными устройствами, такими как аккумуляторы и/или (супер-)конденсаторы. Тем самым гарантируется, в частности, энергоснабжение этих подключенных блоков на тот случае, если мощности этих блоков превышают мощности, передаваемые по линиям 21-26 сигналов. В порядке альтернативы сигналы могут передаваться также и через двужильную, бинаправленную шину, например, через шину сети локальных контроллеров (CAN-Bus).

Представленная на фиг. 2 форма измерения потока в боковом канале 28 особенно предпочтительна для установок сжигания. Воздушный поток 5 в воздушном канале 11 между воздуходувкой 3 и горелкой 1 является (многократно) завихренным. Колебания потока вследствие турбулентности при этом находятся в том же порядке величин, что и усредненное значение воздушного потока 5. Из-за этого (существенно) затрудняется прямое измерение значения воздушного потока 5. Возникающие в боковом канале 28 колебания потока оказываются значительно меньше, чем вызываемые воздуходувкой 3 колебания потока в воздушном канале 11. Тем самым, с помощью показанной на фиг. 2 системы получают существенно улучшенное отношение сигнал/шум сигнала датчика 13 массового потока. Боковой канал 28 предпочтительно построен таким образом, что (практически) не получают релевантного макроскопического профиля потока для потока 15. В боковом канале 28 поток 15 предпочтительно ламинарно проходит над датчиком 13 массового потока.

Специалист среди прочего использует число Рейнольдса ReD для определения массового потока 15 текучей среды в боковом канале 28 диаметром D как ламинарный или турбулентный. Согласно одному варианту выполнения потоки с числами Рейнольдса ReD <4000, особенно предпочтительно с ReD <2300, еще предпочтительнее с ReD <1000 относятся к ламинарным.

Предпочтительно площадь сквозного прохода элемента 14 сопротивления потоку имеет такие размеры, что предоставляет возможность возникновения определенного, предпочтительно ламинарного профиля потока (массового потока 15) в боковом канале 28. Определенный профиль потока в боковом канале 28 характеризуется определенным распределением скоростей массового потока 15 в зависимости от радиуса бокового канала 28. Таким образом, массовый поток 15 проходит не хаотично. Определенный профиль потока для каждого расхода 15 потока в боковом канале 28 является однозначным. С определенным профилем потока локально измеренное в массовом потоке значение потока является репрезентативным для расхода потока в боковом канале 28. Таким образом, оно является репрезентативным для воздушного потока 5 в подводящем канале 11. Определенный профиль потока (массового потока 15) в боковом канале 28 предпочтительно не является турбулентным. В частности, определенный профиль потока (массового потока 15) в боковом канале 28 может иметь (параболическое) распределение скоростей в зависимости от радиуса бокового канала 28.

В схеме по фиг. 2 речь не идет, однако, о косвенном измерении давления. В противоположность измерению давления здесь охватываются и изменения массового потока вследствие изменения температуры. Раскрытое здесь устройство позволяет с помощью устройства 16 регулирования и/или управления, и/или контроля компенсировать и изменения температуры. Датчик 13 массового потока может быть легко смонтирован (специалистом) с напорной стороны практически в любой системе.

Чтобы дополнительно снизить влияние турбулентности, воздушный поток 15 может быть направлен через приемник 12 воздушного давления в боковой канал 28. Этот приемник 12 воздушного давления расположен в воздушном канале 11. Приемник 12 воздушного давления выполнен в форме трубы любого поперечного сечения (например, круглого, с углами, треугольного, трапециевидного, предпочтительно круглого). Конец трубы 12 в направлении основного воздушного потока 5 закрыт. Конец трубы, который выступает из этой трубы с основным потоком 5, образует начало бокового канала 28. Этот конец выходит в боковой канал 28. На этой стороне приемника 12 воздушного давления в направлении, из которого поступает воздушный поток 5, сбоку выполнено несколько отверстий 31 (например, шлицов и/или сверленых отверстий). Через отверстия 31 текучая среда, например, воздух может поступать из воздушного канала 11 в приемник 12 воздушного давления. Таким образом, приемник 12 воздушного давления через эти отверстия 31 находится в (прямом) соединении по текучей среде с воздушным каналом 11. Общая площадь отверстий 31 (пропускное поперечное сечение отверстий 31) значительно больше, чем площадь сквозного прохода элемента 14 сопротивления потоку. Таким образом, площадь сквозного прохода элемента 14 сопротивления потоку (практически) является определяющей для значения воздушного потока через боковой канал 28. Согласно одному особому варианту выполнения общее пропускное поперечное сечение отверстий 31 по меньшей мере в 2 раза, предпочтительно по меньшей мере в 10 раз, особенно предпочтительно по меньшей мере в 20 раз больше, чем площадь сквозного прохода элемента 14 сопротивления потоку.

Для общей площади отверстий 31 специалист выберет площадь, маленькую относительно поперечного сечения приемника 12 12 воздушного давления. Таким образом, колебания турбулентного основного потока 5 (практически) не оказывают влияния. В трубе приемника воздушного давления создается успокоенный полный напор. Согласно одному особому варианту выполнения общее пропускное поперечное сечение отверстий 31 по меньшей мере в 2 раза, предпочтительно по меньшей мере в 5 раз, особенно предпочтительно по меньшей мере в 10 раз меньше, чем поперечное сечение приемника 12 воздушного давления.

Еще одно преимущество такой схемы заключается в том, что меньше вероятность попадания взвешенных частиц и/или капелек в боковой канал 28. За счет существенно меньших скоростей воздуха в боковом канале 28 и за счет полного напора в приемнике 12 воздушного давления взвешенные частицы и/или капельки дополнительно завихряются в турбулентном основном потоке 5. Твердые частицы большого размера вряд ли смогут попасть в приемник 12 воздушного давления за счет полного напора и за счет отверстий 31. Они, завихряясь, проходят мимо приемника 12 воздушного давления. Предпочтительно отдельные отверстия впуска 31 для этого имеют диаметр менее 5 мм, предпочтительнее менее 3 мм, особенно предпочтительно менее 1.5 мм.

Специалист разместит отверстия 31 вдоль приемника 12 воздушного давления таким образом, что в приемнике 12 воздушного давления получится среднее значение полного напора по макроскопическому профилю воздушного потока 5. Специалист выберет приемник 12 воздушного давления определенной длины, чтобы сгладить макроскопический профиль потока воздушного потока 5 внутри трубы. Он выравнивает по согласованной с воздушным каналом 11 длине приемника 12 воздушного давления соответствующие параметры потока для по-разному выполненных воздушных каналов 11. Это относится, в частности, к воздушным каналам разных диаметров.

На фиг. 3 в качестве измененного относительно фиг. 1 варианта выполнения показана система с регулируемым с помощью электродвигателя воздушным клапаном 4. Воздушный клапан 4 установлен вниз по потоку от воздуходувки 3. Воздушный клапан 4 установлен также вниз по потоку от бокового канала 28. Система по фиг. 3 позволяет устанавливать положение воздушного клапана 4 и/или частоту вращения воздуходувки 3 для каждой точки диаграммы мощности. Тем самым, из каждого значения потока 5 и (подтвержденного) положения воздушного клапана 4 и (подтвержденного) значения потока, и/или (подтвержденной) частоты вращения воздуходувки 3 (однозначно обратимо) получается значение 15 потока в боковом канале 28.

На фиг. 4 в качестве измененного относительно фиг. 1 и фиг. 3 варианта выполнения показана система со смесительным устройством 17 перед воздуходувкой 3. В противоположность системам по фиг. 1 и фиг. 3 топливо смешивается с воздухом не в горелке 1.

Вместо этого топливо с помощью смесительного устройства 17 подмешивается в воздушный поток 5 перед воздуходувкой 3. Таким образом, в воздуходувке 3 (и в канале 11) находится топливно-воздушная смесь. Затем топливно-воздушная смесь сжигается в горелке 1 в топочном пространстве потребителя 2 теплоты.

В противоположность фиг. 1 и фиг. 3 воздух 15 со стороны всасывания втекает через датчик 13 массового потока. Воздуходувка 3 в этом месте создает разрежение. Другими словами, боковой канал 28 является подводящим каналом. Боковой канал 28 предпочтительно расположен перед смесительным устройством 17. Тем самым, возможно создаваемое смесительным устройством 17 разрежение не сказывается на потоке 15 (потоке частиц и/или массовом потока) через боковой канал 28.

Изменения количества газа как результат регулировки топливного клапана 9, регулируемого с помощью электродвигателя, не оказывают влияния на поток 15 через боковой канал 28. Смесительное устройство 17 (практически) больше не действует в зоне бокового канала 28. Если разрежения в подаче воздуходувки 3 недостаточно, то можно с помощью элемента 18 сопротивления потоку создавать на входе 27 подачи воздуходувки определенное сопротивление потоку. Вместе с этим элементом 14 сопротивления потоку в боковом канале 28 реализуется делитель потока.

На фиг. 4 поток 5 текучей среды может регулироваться только посредством воздуходувки 3 с помощью линии 22 сигнала. Специалисту понятно, что может быть дополнительно установлен (регулируемый с помощью двигателя) клапан. Такой клапан установлен относительно воздуходувки 3 с напорной стороны или со стороны всасывания. Этот клапан согласно другому варианту выполнения может встраиваться вместо элемента 18 сопротивления потоку. В этом случае он выполнен практически как регулируемый с помощью электродвигателя элемент сопротивления потоку (с сигналом подтверждения).

Датчик 13 массового потока может быть (для специалиста просто) помещен со стороны всасывания практически на любой системе. Показанные на фиг. 3 и фиг. 4 системы тоже компенсируют изменения плотности воздуха, как это представлено на фиг. 1. В каждом случае определяется поток 5 частиц и/или массовый поток 5 текучей среды через горелку 1.

Измерение потока 15 в боковом канале 28 осуществляется датчиком 13 массового потока. Датчик 13 массового потока установлен в подводящем канале/отводящем канале 28. Датчик 13 массового потока предпочтительно работает по принципу анемометра. При этом нагреватель (работающий на электричестве) нагревает текучую среду. Нагревательное сопротивление одновременно может применяться как измерительный терморезистор. В установленном перед нагревательным сопротивлением измерительном элементе измеряется эталонная температура текучей среды. Измерительный элемент для контрольного измерения температуры тоже может быть выполнен как сопротивление, например, в форме элемента PT-1000.

В идеале нагревательное сопротивление и эталонный терморезистор размещены на одном чипе. Специалисту понятно, что при этом нагрев должен быть в достаточной мере термически развязан от измерительного элемента для контрольного измерения температуры.

Анемометр может иметь два вида приведения в действие. Согласно первому варианту выполнения нагревательное сопротивление нагревается с постоянными известными мощностью нагрева, напряжением нагрева и/или током нагрева. Различие в температурах нагревателя и измерительного элемента для контрольного измерения температуры является мерилом расхода (потока частиц и/или массового потока) в боковом канале 28. Точно так же и основной поток является мерилом для потока 5 (потока частиц и/или массового потока) (через канал 11).

Согласно второму варианту выполнения нагреватель нагревается в замкнутом контуре регулирования температуры. Тем самым получается постоянная температура нагревателя. Температура нагревателя (не учитывая колебаний вследствие регулирования) равна заданному значению температуры регулировочного контура. Это заданное значение температуры нагревателя устанавливается за счет того, что постоянная разность температур суммируется со значением температуры, измеренной измерительным элементом для контрольного измерения температуры. Постоянная разность температур соответствует, таким образом, превышению температуры нагревателя относительно измерительного элемента для контрольного измерения температуры. Поданная в нагреватель мощность является мерилом расхода (потока частиц и/или массового потока) в боковом канале 28. Тем самым, она является также мерилом расхода 5 (потока частиц и/или массового потока) основного потока.

Диапазон измерений датчика объемного расхода при определенных обстоятельствах может соответствовать незначительному расходу 15 в боковом канале 28. Следовательно, при достаточно высоком напоре нагнетания площадь сквозного прохода элемента 14 сопротивления потоку, определяющая поток 15, должна рассчитываться меньшей. При такого рода небольших площадях сквозного прохода возникает опасность того, что элемент 14 сопротивления потоку забьется взвешенными частицами. На фиг. 5 показано, как в таких случаях может быть создан делитель давления с обходным каналом 29.

Позади первого элемента 14 сопротивления потоку с большей площадью сквозного прохода в этом случае расположен второй элемент 19 сопротивления потоку. Тем самым, напор делится между обоими элементами 14 и 19 сопротивления потоку. Площади сквозного прохода элементов 14 и 19 сопротивления потоку определяют такое деление напора. Перед датчиком 13 массового потока в обходном канале 29 расположен еще один элемент 20 сопротивления потоку. Специалист выбирает площадь сквозного прохода элемента 20 сопротивления потоку достаточно большой. Кроме того, специалист выбирает площадь сквозного прохода элемента 20 сопротивления потоку, согласованную с датчиком 13 массового потока. С помощью построенного таким образом делителя субпотока в этом случае может (однозначно обратимо) быть сделан вывод о расходе 5 (потоке частиц и/или массовом потоке) через канал 11.

Для не дающего погрешностей осуществления измерительного процесса может быть реализован датчик 13 массового потока с (двойным) резервированием со сравнением результатов. Такое двойное выполнение касается прежде всего самого датчика 13 массового потока, а также устройства для обработки сигнала. Сравнение результатов в таком случае может проводиться в надежном аппаратном и/или программном обеспечении на месте датчиков и/или в устройстве 16 регулирования и/или управления, и/или контроля. Согласно другому варианту осуществления боковой канал 28 выполняется с (двойным) резервированием. Предпочтительно каждый из имеющихся боковых каналов 28 с резервированием содержит элемент 14 сопротивления потоку. Таким образом могут быть выявлены ошибки из-за забивки элементов 14 сопротивления потоку. Ответвление для второго бокового канала в этом случае лежит предпочтительно между элементом 14 сопротивления потоку и приемником 12 воздушного давления. Приемник 12 воздушного давления из-за (сравнительно) больших отверстий 31 может рассматриваться как работающий без погрешностей.

Могут учитываться и другие погрешности, такие как образование отложений на датчике 13 массового потока, царапины и/или другие повреждения, оказывающие влияние на измеренный сигнал. За счет выполнения с (двойным) с резервированием устройства для обработки сигнала могут быть распознаны также погрешности в этом устройстве для обработки сигнала. Согласно одному варианту выполнения измеренные значения выполненных с резервированием датчиков 3 массового потока могут сравниваться друг с другом предпочтительно с образованием в каждом случае дополнительного среднего значения путем вычитания. Разность в этом случае лежит внутри полосы пороговых значений

с границами и . С помощью характеристической кривой соответствующих граничных значений и по заданному значению расхода 5 могут сравниваться и оцениваться значения разности Δ для каждого заданного значения расхода 5.

С помощью описанной системы расход 5 (поток частиц и/или массовый поток) через канал 11 может регулироваться с помощью воздуходувки 3 на основании сигнала 21 датчика. Для достижения заданного значения расхода 5 все пневматические исполнительные механизмы 4 за исключением частоты вращения воздуходувки 3 устанавливаются на соответствующее твердо заданное положение. Эти заданные положения для требуемого расхода 5 (потока частиц и/или массового потока) через канал 11 сохранены в устройстве 16 регулирования и/или управления, и/или контроля. С помощью замкнутого регулировочного контура частота вращения воздуходувки 3 регулируется до тех пор, пока измеренное значение 21 датчика не достигнет сохраненного в запоминающем устройстве значения для требуемого расхода.

На фиг. 6 показан регулировочный контур. Соответствующее требуемому расходу 5 (потоку частиц и/или массовому потоку) через канал 11 заданное значение 32 для расхода 15 в боковом канале 28 сохранено в запоминающем устройстве устройства 16 регулирования и/или управления, и/или контроля. Сравнение заданного значения 32 и сигнала 21 датчика 13 массового потока с помощью (устройства для) образования разности 35 дает отклонение 33 между заданным и фактическим значениями. С помощью регулятора 37, который выполнен, например, как (самоадаптирующийся) PI-регулятор (ПИ-регулятор) или как (самоадаптирующийся) PID-регулятор (ПИД-регулятор), задается управляющий сигнал 22 для воздуходувки 3. В качестве ответа на управляющий сигнал 22 воздуходувка 3 создает расход 5 (поток частиц и/или массовый поток) через канал 11. Сигнал 21 генерируется с помощью вышеназванного измерительного устройства 34, содержащего боковой канал 28, по меньшей мере один элемент 14 сопротивления потоку, датчик 13 массового потока и при необходимости приемник 12 воздушного давления.

Сигнал 21 является мерилом (однозначно обратимым) для расхода 5 (потока частиц и/или массового потока) через канал 11. Раскрытый здесь регулировочный контур компенсирует изменения плотности воздуха. Такие изменения наступают, например, вследствие колебаний температуры и/или изменений абсолютного давления.

Специалисту понятно, что регулятор 29 может быть реализован в виде регулятора с нечеткой логикой и/или в виде нейронной сети. Специалисту понятно также, что управляющий сигнал 22 для воздуходувки 3 может быть, например, сигналом с широтно-импульсной модуляцией. Согласно одному альтернативному варианту выполнения управляющий сигнал 22 для воздуходувки 3 представляет собой переменный ток, произведенный (матричным) преобразователем. Частота переменного тока соответствует (пропорциональна) частоте вращения воздуходувки 3.

Если систему нужно рассчитать как работающую без погрешности, то заданные положения исполнительных механизмов 4 должны определяться без погрешностей. Это осуществляется, например, с помощью двух позиционных датчиков (датчиков углового положения, датчиков длины хода, фотоэлектрических датчиков и т.д.).

Устанавливаемый по желанию (электронный) фильтр 36 сглаживает измеренный сигнал. Фильтр 36 согласно одному варианту выполнения может быть адаптивным. Для этого сигнал, измеренный за длительное, максимальное время суммирования (например, от 2 сек до 5 сек), усредняется в качестве эталонного значения с помощью фильтра скользящего среднего. При отклонении измеренного значения от среднего значения этого измеренного значения или, альтернативно, от заданного значения 32 за предварительно заданный диапазон фиксируется скачок заданного значения. В качестве фактического значения теперь непосредственно используется измеренное значение. Таким образом, регулировочный контур немедленно реагирует со скоростью считывания этого регулировочного контура.

Если измеренные значения снова лежат внутри определенной полосы, то время интегрирования пошагово увеличивают с каждым считыванием регулировочного контура. Интегрированное таким образом значение используется в качестве фактического значения. Это происходит до тех пор, пока не будет достигнуто максимальное время интегрирования. Теперь регулировочный контур рассматривается как стационарный. Усредненное таким образом значение теперь используется в качестве фактического значения. Описанный способ делает возможным точный стационарный измеренный сигнал при максимальной динамике.

Согласно одному варианту выполнения при выполнении устройства 16 регулирования и/или управления, и/или контроля как микроконтроллер согласование позиций 23 по меньшей мере одного пневматического исполнительного механизма 4 и заданного значения 32 для датчика 13 массового потока сохранено как функция расхода 5 (потока частиц и/или массового потока) через канал 11. В одном особенно предпочтительном варианте выполнения эта функция сохранена в виде таблицы. Промежуточные значения между определенными посредством таблицы пунктами интерполируются линейно. В порядке альтернативы промежуточные значения между определенными посредством таблицы пунктами интерполируются полиномиально по нескольким соседним значениям и/или интерполируются (кубическими) сплайнами. Специалисту понятно, что могут быть реализованы и другие форму интерполяции.

Согласно одному варианту выполнения устройство 16 регулирования и/или управления, и/или контроля располагает считывающим устройством для идентификации с помощью радиочастотных волн (RFID - считывающее устройство). Устройство 16 регулирования и/или управления, и/или контроля выполнено с возможностью считывания с помощью считывающего устройства эксплуатационных параметров, таких как формулы (определяемые пошагово полиномы) и/или как вышеназванные таблицы с так называемого (RFID)-транспондера. Эксплуатационные параметры затем сохраняются в (не разрушаемом) запоминающем устройстве указанного устройства 16 регулирования и/или управления, и/или контроля. При необходимости они могут быть считаны и/или применены посредством микропроцессора.

В нижеприведенной таблице помимо заданного значения для датчика 13 массового потока в боковом канале 28 представлены значения для регулируемого электродвигателем клапана 4. Далее, в нижеприведенной таблице представлены значения для дополнительного (регулируемого с помощью электродвигателя) клапана или, соответственно, вентиля, оказывающего воздействие на расход 5 (поток частиц и/или массовый поток) через канал 11. В зависимости от варианта выполнения в таблице в форме столбцов могут быть дополнительно отражены и другие исполнительные механизмы. Согласно одному особому варианту выполнения не предусмотрено никаких клапанов. Тем самым отпадают и соответствующие столбцы.

Расход 5 (поток частиц и/или массовый поток) через канал 11 (регулируемый
с помощью
электродвигателя)
клапан или вентиль 4
Дополнительный (регулируемый
с помощью
электродвигателя)
клапан или вентиль
Заданное значение 32 для расхода 15 (потока частиц и/или массового потока) через боковой канал 28
Значение 1 Угол 1 Угол 1 Значение потока 1
Значение 2 Угол 2 Угол 2 Значение потока 2
Значение n Угол n Угол n Значение потока n

Если нужно установить определенное значение расхода 5 (потока частиц и/или массового потока) через канал 11, то оба значения, между которыми лежит желаемое значение расхода 5, ищут в этой таблице. Затем определяется положение между обоими этими значениями. Если желаемое значение расхода 5 представляет собой величину s% между значениями k и k+1 (1 ≤ k < n), то и угол (регулируемого с помощью электродвигателя) клапана, соответственно, вентиля 4 определяется в промежутке s% между углами k и k+1. То же относится и к углу (позиции) дополнительного (регулируемого с помощью электродвигателя) клапана, соответственно, дополнительного вентиля. Значение расхода 5 может быть указано как абсолютное число и/или относительно какой-то величины, предпочтительно относительно расхода 5 при максимальном значении мощности. Значение расхода в этом случае запоминается, например, в процентах от расхода 5 при максимальном значении мощности.

Согласно другому варианту выполнения вместо вышеприведенной таблицы позиции указанного по меньшей мере одного пневматического исполнительного механизма 4 запоминаются в виде многочлена в зависимости от расхода 5 (потока частиц и/или массового потока) через канал 11. Согласно еще одному варианту выполнения позиции указанного по меньшей мере одного пневматического исполнительного механизма 4 запоминаются в виде определенных на отдельных участках функций в зависимости от расхода 5 (потока частиц и/или массового потока) через канал 11. Согласно еще одному варианту выполнения эти позиции указанного по меньшей мере одного пневматического исполнительного механизма 4 сохраняются в виде кривой (кривых) открытия (вентиля/вентилей).

Чтобы исключить ошибочно принятое значение массового расхода воздуха, например, вследствие вышедших из строя конструктивных деталей и/или дефектных подводящих линий и т.п., может быть произведен расчет без погрешности. Это означает, что указанный по меньшей мере один исполнительный механизм 4 под контролем с помощью вышеупомянутой таблицы может приходить в свою позицию. Это означает также, что расход 15 (поток частиц и/или массовый поток) через боковой канал 28 определяется с ориентацией на безопасность.

Если должен быть установлен предварительно заданный расход 5 через канал 11, то прямо определяется и вводится корректная комбинация из позиций указанного по меньшей мере одного исполнительного механизма 4 и расхода 15 через боковой канал 28. Это происходит и в том случае, если характеристическая кривая отдельных исполнительных механизмов не является линейной. При следовании точек характеристической кривой с достаточно небольшим промежутком друг от друга получают (почти) линейную шкалу для расхода 5. Это является большим преимуществом при эксплуатации установки для сжигания.

В представленную выше таблицу можно также включить позицию исполнительного механизма 9, с помощью которого регулируется расход 6 топлива. Эта позиция может быть как позицией клапана и/или позицией, соответственно, отверстием топливного вентиля, и/или измеренным значением расхода 6 топлива.

Таким образом, предварительно установленному коэффициенту λ избытка воздуха при любом массовом расходе 5 воздуха всегда соответствует корректный расход 6 топлива. Массовый расход 5 воздуха является, тем самым, синонимом значения мощности, так как поддержанный расход 6 топлива и массовый расход 5 воздуха жестко связаны друг с другом. И наоборот, для регулирования мощности можно установить расход 6 топлива, соответственно, позицию топливного исполнительного механизма 9. В таблице соответствующий массовый расход 5 воздуха можно определить с помощью характеристической кривой и/или путем линейной интерполяции между табличными значениями. Позиции пневматических исполнительных механизмов 4, а также заданного значения массового потока 32 воздуха могут быть, как это описано выше, интерполированы по табличным данным и/или определены через другую математическую зависимость.

Согласно одному варианту выполнения значения расхода 5 в устройстве 16 регулирования и/или управления, и/или контроля указаны в абсолютных величинах. Согласно другому варианту выполнения значения расхода 5 в устройстве 16 регулирования и/или управления, и/или контроля указаны относительно определенного значения расхода. Предпочтительно значения расхода в устройстве 16 регулирования и/или управления, и/или контроля указаны относительно максимального массового расхода 5 (воздуха) при максимальной мощности.

В другом особенно предпочтительном варианте выполнения расход 6 топлива не увязывается напрямую с массовым расходом 5 воздуха. В этом варианте выполнения позиция топливного клапана, соответственно, топливного вентиля 9 связана с расходом 6 топлива через вторую функциональную зависимость. Как в случае воздуха, это может быть представлено посредством таблицы, приведенной ниже.

Расход 6 топлива (регулируемый с помощью
электродвигателя)
топливный клапан или
топливный вентиль 9
Значение 1 Угол 1
Значение 2 Угол 2
Значение n Угол n

Между отдельными значениями здесь тоже возможна (линейная) интерполяция. Эта зависимость может быть выражена, естественно, и через полиномы, которые определены по меньшей мере для отдельных участков.

Этот записанный в таблице расход 6 топлива при этом является абсолютной величиной или относительной для коэффициента λ избытка воздуха. Записанный в таблице расход 6 топлива является при этом также абсолютной величиной или относительной для топлива, имеющегося в подающей линии топлива во время процесса регулирования. Коэффициент λ0 избытка воздуха обычно задается во время процесса регулирования. Функциональное согласование происходит во время указанного процесса регулирования. При этом к расходу 6 транспортируемого топлива при установленном коэффициенте λ0 избытка воздуха привязывается определенный в линеаризованной шкале массовый расход 5 воздуха. Таким образом, позиция топливного исполнительного механизма 9 отображается на линейной шкале расхода 6 топлива.

Известный на линейной шкале массовый расход 5 воздуха, обозначаемый как , и известный на линейной шкале расход 6 топлива, обозначаемый как , в этом случае связаны равенством:

=λ-Lmin. При этом Lmin означает минимальную потребность в воздухе топлива, т.е. отношение массового расхода 5 воздуха, который необходим при условиях стехиометрии, к расходу 6 топлива. Lmin это величина, которая зависит от состава топлива, соответственно, от вида топлива.

В процессе регулирования топливная смесь имеет минимальную потребность в воздухе Lmin0. Таким образом, в процессе регулирования возникает следующая зависимость

=λ0-Lmin0

между массовым расходом воздуха во время процесса регулирования , коэффициентом избытка воздуха во время процесса регулирования λ0, минимальной потребностью в воздухе Lmin0 во время процесса регулирования и расходом топлива в процессе регулирования . В точке максимальной мощности возникает следующая зависимость

=λ0Lmin0,

где - массовый расход воздуха в точке максимальной мощности, и - расход топлива в точке максимальной мощности. Каждый раз в соотношении для массового расхода 5 воздуха, соответственно, расхода 6 топлива при максимальной мощности, как это устанавливается во время процесса регулирования, для каждого рабочего состояния получается следующая зависимость

=

для массового расхода 5 воздуха в зависимости от расхода 6 топлива. С соответствующим относительным значением массового расхода 5 воздуха и с относительным значением массового расхода 6 топлива =

приведенная выше зависимость имеет следующий вид:

=

Если условия такие, как при регулировании в отношении коэффициента λ избытка воздуха и состава газа, то =. Тем самым, относительный массовый расход воздуха равен относительному расходу топлива, каким он был установлен и во время процесса регулирования по отношению к максимальным значениям.

Если, например, меняется состав газа, то изменяется и минимальная потребность в воздухе Lmin, так что=F≠1.

В этом случае массовый расход 6 топлива должен быть увеличен в 1/F раз, если коэффициент λ избытка воздуха должен оставаться на одном значении. Другими словами, при изменении состава топлива, при котором минимальная потребность в воздухе Lmin возрастает в F раз, для остающегося постоянным коэффициента λ избытка воздуха расход 6 топлива необходимо уменьшить в F раз по отношению установочных параметров. В порядке альтернативы может быть и массовый расход 5 воздуха увеличен в F раз.

Если бы потребовалось изменить коэффициент λ избытка воздуха в F раз, то точно так же расход 6 топлива должен был быть уменьшен в F раз, или массовый расход 5 воздуха увеличен в F раз.

Обе величины - массовый расход 5 воздуха и расход 6 топлива присутствуют в почти линейном масштабе. Таким образом, достаточно знать коэффициент F для одной точки диаграммы мощности, чтобы тем самым рассчитать расход 6 топлива для каждой точки мощности по сохраненным при регулировании значениям, если этот массовый расход 5 воздуха используется как величина мощности. Если в качестве величины мощности используется расход 6 топлива, то может быть эквивалентно рассчитан корректный массовый расход 5 воздуха для каждой точки мощности.

Посредством соответствующего увязывания позиций воздушных исполнительных механизмов 4, соответственно, заданного значения 32 в отводящем канале с массовым расходом 5 воздуха, и увязывания позиции топливного исполнительного механизма 9 с расходом 6 топлива для предварительно заданного значения мощности затем могут быть установлены соответствующие позиции. Соответственно может регулироваться производительность воздуходувки 3.

Фактическое значение расхода 6 топлива связывается, тем самым, через постоянный коэффициент с фактическим значением массового расхода 5 воздуха. Как показано выше, базовый коэффициент определяется в процессе регулирования. Для прямого представления массового расхода 5 воздуха, соответственно, расхода 6 топлива он составляет λ0 Lmin0. Для представления массового расхода 5 воздуха, соответственно, расхода 6 топлива относительно соответствующих максимальных значений из процесса регулировки он предпочтительно устанавливается равным нулю.

Если изменяются условия относительно регулирования коэффициента λ избытка воздуха или состава топлива на коэффициент F, то массовый расход 5 воздуха или расход 6 топлива подгоняется на коэффициент 1/F относительно сохраненных установочных значений.

Если в другом варианте выполнения при изменяющихся составах топлива коэффициент F определяется через λ-регулирование, то и это значение действительно для всех точек диаграммы мощности. С помощью линейных шкал для массового расхода 5 воздуха и расхода 6 топлива мощность может изменяться существенно быстрее, чем это допускается λ-регулированием. Тем самым развязываются друг от друга λ-регулирование и регулирование мощности. Это весьма предпочтительно, так как вследствие времени запаздывания системы, соответственно, постоянных времени запаздывания системы контур λ-регулирования существенно медленнее компенсирует обусловленные внешней средой изменения, чем, для сравнения, должна изменяться мощность. Типичными обусловленными внешней средой изменениями являются изменения, обусловленные температурой воздуха, давлением воздуха, температурой топлива и/или видом топлива. Такие изменения обычно происходят так медленно, что для этого указанный контур λ-регулирования является достаточно быстрым.

Такое λ-регулирование может быть реализовано с помощью кислородного датчика O2-Sensor в отходящем газе. Специалист может легко рассчитать коэффициент λ избытка воздуха из измеренного значения, полученного датчиком O2-Sensor в отходящем газе.

Особым преимуществом представляется применение в вышеописанном способе датчика 13 объемного расхода. С помощью представленного на фиг. 6 эскизно регулировочного контура корректируются колебания плотности воздуха 5, обусловленные изменениями температуры и/или барометрическими колебаниями давления. Таким образом, для линеаризованной шкалы массового расхода 5 воздуха уже имеет место скомпенсированное значение. Контур λ-регулирования должен только компенсировать еще и колебания состава газа.

Если массовый расход 5 воздуха выбирают в качестве параметра мощности, то при изменяющемся составе топлива расход 6 топлива дополнительно регулируется посредством указанного λ-регулировочного контура, так что мощность горелки остается почти постоянной. Причина здесь в том, что энергоемкость большинства обычно используемых видов топлива (приближенно) линейно коррелирует с минимальной потребностью в воздухе Lmin.

Регулировочный контур по фиг. 6 компенсирует также погрешности в воздуходувке и/или выравнивает их. Погрешностями в воздуходувке 3 являются, например, усиленное проскальзывание крыльчатки воздуходувки и/или погрешности в (электронном) управлении. Далее, могут быть выявлены грубые погрешности воздуходувки 3, которые уже нельзя скомпенсировать. Для этого проверяют, не находится ли регулируемая частота вращения 22 воздуходувки 3 вне диапазона, предварительно заданного для каждого расхода 5 через канал 11. Предпочтительно для этого в вышеупомянутой таблице для указанных расходов 5 (потоков частиц и/или массовых потоков) через канал 11 запоминаются верхние и нижние граничные значения частоты вращения и/или управляющие сигналы 22 воздуходувки 3. Эти значения особенно предпочтительно сохранять в (не разрушаемом) запоминающем устройстве указанного устройства 16 регулирования и/или управления, и/или контроля. Согласно другому варианту выполнения расчет верхнего и нижнего граничных значений для частоты вращения и/или управляющих сигналов 22 воздуходувки 3 осуществляется с помощью (определенных на отдельных участках) функций, как например, прямых и/или полиномов.

Специалисту понятно, что расход 5 через канал 11 может регулироваться также и посредством другого исполнительного механизма. Например, на фиг. 6 регулировка воздуходувки 3 может быть заменена регулировкой (регулируемого с помощью электродвигателя) клапана 4. Для каждого заданного значения 32 расхода 5 в этом случае все исполнительные механизмы, включая воздуходувку 3, но за исключением отрегулированного положения (регулируемого с помощью электродвигателя) клапана, соответственно, вентиля 4 устанавливаются на жестко введенное заданное положение. Это соответствующее заданное положение для имеющегося расхода 5 (потока частиц и/или массового потока) через канал 11 сохранено в (не разрушаемом) запоминающем устройстве упомянутого устройства 16 регулирования и/или управления, и/или контроля. Эти позиции исполнительных механизмов и заданное значение 32 расхода 15 через боковой канал 28 здесь тоже запоминаться в виде функции расхода 5 через канал 11, как уже упоминалось выше. Интерполяция происходит так, как изложено выше.

Для вышестоящей таблицы регулирование (регулируемого с помощью электродвигателя) клапана, соответственно, вентиля 4 означает, что позиция соответствующего исполнительного механизма заменяется частотой вращения воздуходувки 3. Ниже показана приведенная в соответствие таблица:

Расход 5
(поток частиц и/или
массовый поток)
через канал 11
Воздуходувка 3 Дополнительный
(регулируемый
с помощью
электродвигателя)
клапан или
дополнительный вентиль
заданное значение 32
для расхода 15 (потока частиц
и/или массового потока)
через боковой канал 28
Значение 1 Частота вращения 1 Угол 1 Значение потока 1
Значение 2 Частота вращения 2 Угол 2 Значение потока 2
Значение n Частота вращения n Угол n Значение потока n

Если систему нужно рассчитать как работающую без погрешности, то заданное положения исполнительных механизмов должно определяться без погрешности. Это осуществляется, например, с помощью двух позиционных датчиков (датчиков углового положения, датчиков длины хода, датчиков частоты вращения, датчика Холла и т.д.). С помощью регулятора 37 (регулируемый с помощью электродвигателя) клапан 4, соответственно, вентиль регулируются до тех пор, пока сигнал 21 датчика 13 массового потока в боковом канале 28 не достигнет сохраненного в запоминающем устройстве значения для требуемого расхода. Согласно одному особому варианту выполнения частота вращения воздуходувки 3 является не изменяемой. Расход 5 через канал 11 устанавливается исключительно с помощью (регулируемого с помощью электродвигателя) дополнительного клапана, соответственно, дополнительного вентиля.

Также в обоих вышеприведенных вариантах выполнения с регулированием массового расхода 5 воздуха посредством (регулируемого с помощью электродвигателя) клапана 4 позиция клапана 9 может быть прямо вставлена в таблицу. Однако, и здесь может быть создана вторая привязка для расхода 6 топлива. Такая взаимосвязь линеаризованной шкалы расхода 6 топлива с линеаризованной шкалой массового расхода 5 воздуха устанавливается через коэффициент, как это описано выше.

Части регулировочного устройства или способа согласно данному изобретению могут быть реализованы как аппаратное обеспечение, как модуль программного обеспечения, который выполняется как вычислительный блок, или с помощью облачного вычислителя, или с помощью комбинации вышеназванных возможностей. Это программное обеспечение может содержать встроенные микропрограммы, драйвер для аппаратного обеспечения, который выполняется внутри операционной системы, или программу пользователя. Данное изобретение касается, таким образом, также программного продукта для вычислительной машины, который содержит признаки этого изобретения и, соответственно, выполняет требуемые операции.

При реализации в качестве программного обеспечения описанные функции могут записываться в виде одной или нескольких команд на машиночитаемом носителе данных. Некоторые примеры машиночитаемых носителей данных включают в себя оперативные запоминающие устройства (RAM), магнитные оперативные запоминающие устройства (MRAM), постоянные запоминающие устройства (ROM), флэш-накопители, электронно программируемые ПЗУ (EPROM), электронно перепрограммируемые ПЗУ, с которых можно стирать информацию (EEPROM), регистр вычислительного блока, жесткий диск, сменный блок памяти, оптическое запоминающее устройство, или любую подходящую среду, доступ к которой возможен через вычислительное устройство или через другие IT-устройства и приложения.

Другими словами, данное изобретение предлагает способ регулирования горелочного устройства, содержащего датчик 13 массового потока в боковом канале 28 подводящего канала 11 указанного горелочного устройства, регулятор 37, по меньшей мере один первый исполнительный механизм 4, 3, воздействующий на подводящий канал 11, и по меньшей мере один второй исполнительный механизм 3, 4, воздействующий на этот подводящий канал 11, причем указанный по меньшей мере один первый исполнительный механизм 4, 3 и указанный по меньшей мере один второй исполнительный механизм 3, 4 (каждый из них) выполнены с возможностью приема сигналов, причем предлагаемый способ содержит следующие этапы:

запрашивание расхода 5 текучей среды через подводящий канал 11,

привязку запрошенного расхода 5 через подводящий канал 11 к (одному значению) позиции указанного по меньшей мере одного первого исполнительного механизма 4, 3,

генерирование первого сигнала 23, 22 для указанного по меньшей мере одного первого исполнительного механизма 4, 3, причем генерированный первый сигнал 23, 22 является функцией привязанной к запрошенному расходу 5 через подводящий канал 11 позиции указанного по меньшей мере одного первого исполнительного механизма 4, 3,

выдачу генерированного первого сигнала 23, 22 на указанный по меньшей мере один первый исполнительный механизм 4, 3,

генерирование второго сигнала 21 посредством датчика 13 массового потока, причем второй сигнал 21 является функцией расхода 15 через боковой канал 28,

обработку второго сигнала 21, генерированного посредством датчика 13 массового потока, с получением фактического значения расхода 15 через боковой канал 28,

обработку запрошенного расхода 5 через подводящий канал 11 с получением заданного значения 32 расхода 15 через боковой канал 28,

генерирование регулирующего сигнала 22, 23 посредством регулятора 37 для указанного по меньшей мере одного второго исполнительного механизма 3, 4 как функции фактического значения расхода через боковой канал 28 и как функции заданного значения 32 расхода 15 через боковой канал 28,

выдачу генерированного регулирующего сигнала 22, 23 на указанный по меньшей мере один второй исполнительный механизм 3, 4.

Боковой канал 28 и подводящий канал 11 горелочного устройства предпочтительно соединены по текучей среде. Указанный по меньшей мере один второй исполнительный механизм 3, 4 предпочтительно выполнен с возможностью приема регулирующего сигнала 37. Расход 15 через боковой канал 28 предпочтительно представляет собой массовый поток (газообразной текучей среды). Расход 5 через подводящий канал 11 предпочтительно представляет собой массовый поток (газообразной текучей среды). Указанный по меньшей мере один первый исполнительный механизм 4, 3 и указанный по меньшей мере один второй исполнительный механизм 3, 4 предпочтительно воздействуют на подводящий канал 11 последовательно (друг за другом). Указанный по меньшей мере один первый исполнительный механизм 4, 3 и указанный по меньшей мере один второй исполнительный механизм 3, 4 предпочтительно расположены последовательно (в подводящем канале 11).

Данное изобретение предлагает вышеуказанный способ, при котором обработка запрошенного расхода 5 через подводящий канал 11 с получением заданного значения 32 расхода 15 через боковой канал 28 дополнительно включает в себя однозначно обратимую привязку (запрошенного расхода 5 через подводящий канал 11 к заданному значению 32 расхода 15 через боковой канал 28).

Данное изобретение предлагает, далее, один из вышеуказанных способов, при котором генерирование регулирующего сигнала (посредством регулятора 37) для указанного по меньшей мере одного второго исполнительного механизма 3, 4 осуществляется с помощью изодромного регулятора 37.

Согласно одному особому варианту выполнения этот изодромный регулятор 37 является самонастраивающимся регулятором.

Данное изобретение предлагает, далее, один из вышеуказанных способов, при котором генерирование регулирующего сигнала (посредством регулятора 37) для указанного по меньшей мере одного второго исполнительного механизма 3, 4 осуществляется с помощью изодромного автоматического регулятора 37 с предварением (ПИД-регулятора).

Согласно одному особому варианту выполнения указанный изодромный автоматический регулятор 37 с предварением является самонастраивающимся регулятором.

Данное изобретение предлагает, далее, один из вышеуказанных способов, при котором указанный по меньшей мере один второй исполнительный механизм горелочного устройства содержит воздуходувку 3 с регулируемой частотой вращения, причем воздуходувка 3 с регулируемой частотой вращения содержит привод, и причем предпочтительно воздуходувка 3 расположена в подводящем канале 11 горелочного устройства.

Данное изобретение предлагает, далее, один из вышеуказанных способов, при котором генерированный регулирующий сигнал 22, 23 для указанного по меньшей мере одного второго исполнительного механизма 3, 4 является сигналом с широтно-импульсной модуляцией.

Данное изобретение предлагает, далее, один из вышеуказанных способов, при котором генерированный регулирующий сигнал 22, 23 для указанного по меньшей мере одного второго исполнительного механизма 3, 4 является сигналом преобразователя с частотой, соответствующей частоте вращения воздуходувки 3.

Данное изобретение предлагает, далее, один из вышеуказанных способов, при котором указанный по меньшей мере один первый исполнительный механизм горелочного устройства содержит регулируемый с помощью двигателя клапан 4 с приводом, и предпочтительно этот регулируемый с помощью двигателя клапан 4 расположен в подводящем канале 11 горелочного устройства.

Данное изобретение предлагает, далее, один из вышеуказанных способов, при котором при генерировании регулирующего сигнала 22, 23 посредством регулятора 37 для указанного по меньшей мере одного второго исполнительного механизма 3, 4 образуется разность между заданным значением 32 и фактическим значением 21.

Данное изобретение предлагает, далее, один из вышеуказанных способов, при котором обработка второго сигнала 21, генерированного посредством датчика 13 массового потока, включает в себя фильтрацию этого второго сигнала 21, генерированного посредством датчика 13 массового потока.

Данное изобретение предлагает, далее, один из вышеуказанных способов, при котором обработка второго сигнала 21, генерированного посредством датчика 13 массового потока включает в себя фильтрацию с порогом в 3 дБ второго сигнала 21, генерированного посредством датчика 13 массового потока, причем эта фильтрация с порогом в 3 дБ организована таким образом, что интегрируются колебания сигнала 21 с частотой выше 1 Гц, предпочтительно выше 10 Гц.

Данное изобретение предлагает, далее, один из вышеуказанных способов, при котором привязка запрошенного расхода 5 через подводящий канал 11 к (одному значению) позиции указанного по меньшей мере одного первого исполнительного механизма 4, 3 осуществляется с помощью предварительно заданной таблицы, в которой значения запрошенного расхода 5 через подводящий канал 11 привязаны к значениям позиций указанного по меньшей мере одного первого исполнительного механизма 4, 3.

Данное изобретение предлагает, далее, один из вышеуказанных способов, при котором привязка запрошенного расхода 5 через подводящий канал 11 к (одному значению) позиции указанного по меньшей мере одного первого исполнительного механизма 4, 3 осуществляется с помощью предварительно заданной таблицы с последующей интерполяцией, причем в предварительно заданной таблице со значениями запрошенного расхода 5 через подводящий канал 11 увязаны значения позиций указанного по меньшей мере одного первого исполнительного механизма 4, 3, предпочтительно также значения позиций каждого исполнительного механизма, отличного от указанного по меньшей мере одного второго исполнительного механизма 3, 4.

Данное изобретение предлагает, далее, один из вышеуказанных способов, при котором привязка запрошенного расхода 5 через подводящий канал 11 к (одному значению) позиции указанного по меньшей мере одного первого исполнительного механизма 4, 3 осуществляется с помощью предварительно заданной (определенной на отдельных участках) функции (полинома), в которой со значениями запрошенного расхода 5 через подводящий канал 11 увязаны значения позиций указанного по меньшей мере одного первого исполнительного механизма 4, 3, предпочтительно также значения позиций каждого исполнительного механизма, отличного от указанного по меньшей мере одного второго исполнительного механизма 3, 4.

Данное изобретение предлагает, далее, один из вышеуказанных способов, при котором при генерировании регулирующего сигнала 22, 23 (посредством регулятора 37) для указанного по меньшей мере одного второго исполнительного механизма 3, 4 получается величина разности между заданным значением 32 и фактическим значением 21, и причем это значение разности между заданным значением 32 и фактическим значением 21 сравнивается с предварительно заданным пороговым значением, и причем предпочтительно это пороговое значение является функцией указанного заданного значения 32.

Данное изобретение предлагает, далее, один из обоих вышеназванных способов, в котором горелочное устройство дополнительно содержит топливоподводящий канал 38 с по меньшей мере одним предохранительным запорным клапаном 7-8 для запирания этого топливоподводящего канала 38, причем указанный по меньшей мере один предохранительный запорный клапан 7-8 выполнен с возможностью приема сигнала 24-25 на отключение горелочного устройства и запирания топливоподводящего канала 38 в ответ на прием сигнала 24-25 на отключение горелочного устройства, причем указанный способ дополнительно содержит следующие этапы:

сравнение генерированного регулирующего сигнала 22-23 с (предварительно заданным) верхним пороговым значением и/или с (предварительно заданным) нижним пороговым значением,

генерирование сигнала 24-25 на отключение горелочного устройства, если указанный генерированный регулирующий сигнал 22-23 лежит выше (предварительно заданного) верхнего порогового значения или ниже (предварительно заданного) нижнего порогового значения,

выдачу генерированного сигнала 24-25 на отключение горелочного устройства в указанный по меньшей мере один предохранительный запорный клапан 7-8, если указанный генерированный регулирующий сигнал 22-23 лежит выше (предварительно заданного) верхнего порогового значения или ниже (предварительно заданного) нижнего порогового значения.

Данное изобретение предлагает, далее, один из обоих вышеназванных способов, причем горелочное устройство дополнительно содержит топливоподводящий канал 38 с по меньшей мере одним предохранительным запорным клапаном 7-8 для запирания этого топливоподводящего канала 38, причем указанный по меньшей мере один предохранительный запорный клапан 7-8 выполнен с возможностью приема сигнала 24-25 на отключение горелочного устройства и запирания топливоподводящего канала 38 в ответ на прием сигнала 24-25 на отключение горелочного устройства, причем указанный способ дополнительно содержит следующие этапы:

сравнение фактического значения расхода 15 через боковой канал 28 с (предварительно заданным) верхним пороговым значением и/или с (предварительно заданным) нижним пороговым значением,

генерирование сигнала 24-25 на отключение горелочного устройства, если это фактическое значение расхода 15 через боковой канал 28 лежит выше (предварительно заданного) верхнего порогового значения или ниже (предварительно заданного) нижнего порогового значения,

выдачу генерированного сигнала 24-25 на отключение горелочного устройства в указанный по меньшей мере один предохранительный запорный клапан 7-8, если это фактическое значение расхода 15 через боковой канал 28 лежит выше (предварительно заданного) верхнего порогового значения или ниже (предварительно заданного) нижнего порогового значения.

Данное изобретение предлагает также вышеуказанные способы, при которых (предварительно заданное) нижнее пороговое значение и/или (предварительно заданное) верхнее пороговое значение являются функцией запрошенного расхода 5 через подводящий канал 11.

Данное изобретение предлагает также вышеуказанные способы, при которых регулятор 37 содержит (не разрушаемое) запоминающее устройство, и (предварительно заданное) нижнее пороговое значение и/или (предварительно заданное) верхнее пороговое значение сохранены в запоминающем устройстве регулятора 37. Регулятор 37 предпочтительно выполнен с возможностью считывания этого (предварительно заданного) нижнего порогового значения и/или (предварительно заданного) верхнего порогового значения из (не разрушаемого) запоминающего устройства.

Данное изобретение предлагает, далее, один из вышеуказанных способов, при котором горелочное устройство дополнительно содержит топливоподводящий канал 38 и по меньшей мере один топливный исполнительный механизм 9, воздействующий на топливоподводящий канал 38, и этот топливный исполнительный механизм 9 выполнен с возможностью приема сигнала 26 (по топливу), причем указанный способ дополнительно содержит следующие этапы:

запрашивание расхода 6 топлива через топливоподводящий канал 38,

привязку расхода 6 топлива через топливоподводящий канал 38 к позиции указанного по меньшей мере одного топливного исполнительного механизма 9,

причем предпочтительно эту привязку расхода 6 топлива через топливоподводящий канал 38 к позиции указанного по меньшей мере одного топливного исполнительного механизма 9 осуществляют с помощью таблицы (в идеале с последующей интерполяцией) и/или с помощью (определенной по меньшей мере на отдельных участках) полиномиальной функции, в которой значениям запрошенного расхода 6 через топливоподводящий канал 38 соответствуют значения позиций указанного по меньшей мере одного топливного исполнительного механизма 9,

генерирование сигнала 26 по топливу для указанного по меньшей мере одного топливного исполнительного механизма 9, причем генерированный сигнал 26 по топливу является функцией соответствующей запрошенному расходу 6 через топливоподводящий канал 38 позиции этого по меньшей мере одного топливного исполнительного механизма 9,

выдачу генерированного сигнала 26 по топливу в указанный по меньшей мере один топливный исполнительный механизм 9, и предпочтительно

установку этого по меньшей мере одного топливного исполнительного механизма 9 соответственно этому выданному сигналу по топливу 26.

Данное изобретение предлагает также вышеуказанные способы, при которых регулятор 37 содержит (не разрушаемое) запоминающее устройство, и указанная таблица и/или полиномиальная функция сохранены в запоминающем устройстве регулятора 37. Регулятор 37 предпочтительно выполнен с возможностью считывания указанной таблицы и/или полиномиальной функции из указанного (не разрушаемого) запоминающего устройства.

Данное изобретение предлагает, далее, вышеуказанный способ, при котором привязка расхода топлива 6 через топливоподводящий канал 38 к значениям топливного коэффициента 9 осуществляется с помощью универсальной таблицы (в идеале с последующей интерполяцией) и/или с помощью (определенной по меньшей мере на отдельных участках) универсальной полиномиальной функции, причем этот способ дополнительно содержит следующий этап:

привязку позиции(й) каждого исполнительного механизма 4, 3, 9, отличного от указанного по меньшей мере одного второго исполнительного механизма 3, 4 горелочного устройства, к расходу 5 текучей среды через подводящий канал 11 с помощью универсальной таблицы или (определенной по меньшей мере на отдельных участках) универсальной полиномиальной функции.

Данное изобретение предлагает также вышеуказанные способы, при которых регулятор 37 содержит (не разрушаемое) запоминающее устройство, и эта универсальная таблица и/или эта универсальная полиномиальная функция сохранены в запоминающем устройстве регулятора 37. Регулятор 37 предпочтительно выполнен с возможностью считывания универсальной таблицы и/или универсальной полиномиальной функции из (не разрушаемого) запоминающего устройства.

Данное изобретение предлагает, далее, один из вышеуказанных способов, причем этот способ дополнительно содержит следующий этап:

привязку расхода 6 топлива через топливоподводящий канал 38 к расходу 5 текучей среды через подводящий канал 11 с помощью постоянного коэффициента между расходом 6 топлива через топливоподводящий канал 38 и расходом 5 текучей среды через подводящий канал 11.

Данное изобретение предлагает, далее, один из вышеуказанных способов, при котором горелочное устройство дополнительно содержит газоотводный канал 30 с зондом в газоотводном канале 30 и λ-регулирование, которое выполнено с возможностью приема сигналов зонда газоотводного канала 30, причем указанный способ дополнительно содержит следующие этапы:

генерирование сигнала посредством зонда в газоотводном канале 30,

передачу сигнала с зонда в газоотводном канале 30 на λ-регулирование,

определение (посредством λ-регулирования) изменяемого коэффициента между расходом 6 топлива через топливоподводящий канал 38 и расходом 5 текучей среды через подводящий канал 11 как функции сигнала из зонда в газоотводном канале 30,

(передачу этого определенного изменяемого коэффициента в регулятор 37),

привязку (посредством λ-регулирования и/или посредством регулятора 37) расхода 6 топлива через топливоподводящий канал 38 к расходу 5 текучей среды через подводящий канал 11 с помощью этого определенного изменяемого коэффициента.

Указанное λ-регулирование горелочного устройства предпочтительно интегрировано в регулятор 37.

Сигнал, генерированный посредством зонда в газоотводном канале 30, предпочтительно является функцией коэффициента избытка воздуха потока текучей среды в газоотводном канале и/или функцией от содержания кислорода потока текучей среды в газоотводном канале.

Зонд в газоотводном канале 30 предпочтительно является λ-зондом и/или O2-зондом (кислородным зондом).

Данное изобретение предлагает, далее, один из вышеуказанных способов, причем этот способ дополнительно содержит следующий этап:

определяют мощность горелочного устройства на основе заданного значения 32 регулятора 37 и/или на основе значения запрошенного расхода 5 через подводящий канал 11.

Данное изобретение предлагает, далее, не разрушаемый машиночитаемый носитель данных (среду), который (которая) запоминает набор команд для выполнения с помощью по меньшей мере одного процессора, который, если он выполняется процессором, реализует один из вышеназванных способов.

Указанное относится к отдельным вариантам выполнения данного изобретения. В этих вариантах выполнения могут быть предприняты различные изменения, не отходящие от основополагающей идеи и не выходящие за рамки данного изобретения. Предмет данного изобретения определен в пунктах его формулы. Могут предприниматься самые разные изменения, не выходящие за объем защиты нижеследующих пунктов формулы изобретения.

Перечень ссылочных обозначений:

1 горелка

2 потребитель теплоты (теплообменник)

3 воздуходувка

4 (регулируемый с помощью электродвигателя) клапан, соответственно, вентиль

5 расход (поток частиц и/или массовый поток) соответственно, поток через канал 11 (массовый расход воздуха)

6 поток текучей среды - горючей текучей среды (расход топлива)

7, 8 предохранительный клапан

9 (регулируемый с помощью электродвигателя) клапан, соответственно, вентиль

10 поток отходящих газов

11 подводящий канал (воздушный канал)

12 место соединения, приемник воздушного давления

13 датчик массового потока

14 элемент сопротивления потоку (дроссельная шайба)

15 расход, соответственно, поток в боковом канале

16 устройство регулирования и/или управления, и/или контроля

17 смесительное устройство

18, 19, 20 элементы сопротивления потоку (дроссельные шайбы)

21-26 линии сигналов

27 впуск воздуха

28 боковой канал

29 обходный канал

30 газоотводный канал

31 отверстия приемника воздушного давления

32 заданное значение для регулирования

33 отклонение заданного от фактического

34 измерительное устройство

35 получение разности

36 фильтр

37 регулятор, например, ПИ(Д)- регулятор

38 топливоподводящий канал.

1. Способ регулирования горелочного устройства, содержащего датчик (13) массового потока в боковом канале (28) подводящего канала (11) указанного горелочного устройства, регулятор (37), по меньшей мере один первый исполнительный механизм, воздействующий на подводящий канал (11), и по меньшей мере один второй исполнительный механизм, воздействующий на подводящий канал (11), причем указанный по меньшей мере один первый исполнительный механизм и указанный по меньшей мере один второй исполнительный механизм выполнены с возможностью приема сигналов, причем указанный способ содержит следующие этапы:

запрашивание расхода (5) текучей среды через подводящий канал (11),

привязку запрошенного расхода (5) через подводящий канал (11) к позиции указанного по меньшей мере одного первого исполнительного механизма,

генерирование первого сигнала для указанного по меньшей мере одного первого исполнительного механизма, причем генерированный первый сигнал является функцией, привязанной к запрошенному расходу (5) через подводящий канал (11) позиции указанного по меньшей мере одного первого исполнительного механизма,

выдачу генерированного первого сигнала на указанный по меньшей мере один первый исполнительный механизм,

генерирование второго сигнала (21) посредством датчика (13) массового потока, причем второй сигнал (21) является функцией расхода (15) через боковой канал (28),

обработку второго сигнала (21), генерированного посредством датчика (13) массового потока, с получением фактического значения расхода (15) через боковой канал (28),

обработку запрошенного расхода (5) через подводящий канал (11) с получением заданного значения (32) расхода (15) через боковой канал (28),

генерирование регулирующего сигнала посредством регулятора (37) для указанного по меньшей мере одного второго исполнительного механизма как функции фактического значения расхода через боковой канал (28) и как функции заданного значения (32) расхода (15) через боковой канал (28),

выдачу генерированного регулирующего сигнала на указанный по меньшей мере один второй исполнительный механизм.

2. Способ по п. 1, причем обработка запрошенного расхода (5) через подводящий канал (11) с получением заданного значения (32) расхода (15) через боковой канал (28) включает в себя однозначно обратимую привязку запрошенного расхода (5) через подводящий канал (11) к заданному значению (32) расхода (15) через боковой канал (28).

3. Способ по п. 1 или 2, причем генерирование регулирующего сигнала для указанного по меньшей мере одного второго исполнительного механизма осуществляют с помощью изодромного регулятора (37) или с помощью изодромного автоматического регулятора (37) с предварением.

4. Способ по любому из пп.1-3, причем указанный по меньшей мере один второй исполнительный механизм горелочного устройства содержит воздуходувку (3) с регулируемой частотой вращения, причем воздуходувка (3) с регулируемой частотой вращения содержит привод, и причем воздуходувка (3) расположена в подводящем канале (11) горелочного устройства.

5. Способ по любому из пп.1-4, причем генерированный регулирующий сигнал для по меньшей мере одного второго исполнительного механизма представляет собой сигнал с широтно-импульсной модуляцией, или сигнал преобразователя представляет собой сигнал с частотой, которая соответствует частоте вращения выполненного как воздуходувка (3) по меньшей мере одного второго исполнительного механизма.

6. Способ по любому из пп.1-5, причем указанный по меньшей мере один первый исполнительный механизм горелочного устройства содержит регулируемый с помощью двигателя клапан (4) с приводом, и этот регулируемый с помощью двигателя клапан (4) установлен в подводящем канале (11) горелочного устройства.

7. Способ по любому из пп.1-6, причем обработка генерированного посредством датчика (13) массового потока второго сигнала (21) включает в себя фильтрацию этого генерированного посредством датчика (13) массового потока второго сигнала (21).

8. Способ по любому из пп.1-7, причем горелочное устройство дополнительно содержит топливоподводящий канал (38) с по меньшей мере одним предохранительным запорным клапаном (7-8) для запирания этого топливоподводящего канала (38), причем указанный по меньшей мере один предохранительный запорный клапан (7-8) принимает сигнал (24-25) на отключение горелочного устройства и в ответ на прием этого сигнала (24-25) на отключение горелочного устройства запирает топливоподводящий канал (38), причем указанный способ дополнительно содержит следующие этапы:

сравнение генерированного регулирующего сигнала с верхним пороговым значением и/или с нижним пороговым значением,

генерирование сигнала (24-25) на отключение горелочного устройства, если указанный генерированный регулирующий сигнал лежит над верхним пороговым значением и/или под нижним пороговым значением,

выдачу генерированного сигнала (24-25) на отключение горелочного устройства в указанный по меньшей мере один предохранительный запорный клапан (7-8), если указанный генерированный регулирующий сигнал лежит над верхним пороговым значением и/или под нижним пороговым значением.

9. Способ по любому из пп.1-7, причем горелочное устройство дополнительно содержит топливоподводящий канал (38) с по меньшей мере одним предохранительным запорным клапаном (7-8) для запирания этого топливоподводящего канала (38), причем указанный по меньшей мере один предохранительный запорный клапан (7-8) принимает сигнал (24-25) на отключение горелочного устройства и в ответ на прием этого сигнала (24-25) на отключение горелочного устройства запирает топливоподводящий канал (38), причем указанный способ дополнительно содержит следующие этапы:

сравнение фактического значения расхода (15) через боковой канал (28) с верхним пороговым значением и/или с нижним пороговым значением,

генерирование сигнала (24-25) на отключение горелочного устройства, если это фактическое значение расхода (15) через боковой канал (28) лежит над верхним пороговым значением и/или под нижним пороговым значением,

выдачу генерированного сигнала (24-25) на отключение горелочного устройства в указанный по меньшей мере один предохранительный запорный клапан (7-8), если это фактическое значение расхода через боковой канал (28) лежит над верхним пороговым значением и/или под нижним пороговым значением.

10. Способ по любому из пп.1-9, причем привязку запрошенного расхода (5) через подводящий канал (11) к позиции указанного по меньшей мере одного первого исполнительного механизма осуществляют с помощью предварительно заданной таблицы, в которой значения запрошенного расхода (5) через подводящий канал (11) привязаны к значениям позиций указанного по меньшей мере одного первого исполнительного механизма.

11. Способ по любому из пп.1-10, причем горелочное устройство дополнительно содержит топливоподводящий канал (38) и по меньшей мере один топливный исполнительный механизм (9), воздействующий на топливоподводящий канал (38), и этот топливный исполнительный механизм (9) принимает сигналы (26) по топливу, причем указанный способ дополнительно содержит следующие этапы:

запрашивание расхода (6) топлива через топливоподводящий канал (38),

привязку расхода (6) топлива через топливоподводящий канал (38) к позиции указанного по меньшей мере одного топливного исполнительного механизма (9),

причем эту привязку расхода (6) топлива через топливоподводящий канал (38) к позиции указанного по меньшей мере одного топливного исполнительного механизма (9) осуществляют с помощью таблицы, в которой значениям запрошенного расхода (6) через топливоподводящий канал (38) соответствуют значения позиций указанного по меньшей мере одного топливного исполнительного механизма (9),

генерирование сигнала (26) по топливу для указанного по меньшей мере одного топливного исполнительного механизма (9), причем генерированный сигнал (26) по топливу является функцией от соответствующей запрошенному расходу (6) через топливоподводящий канал (38) позиции указанного по меньшей мере одного топливного исполнительного механизма (9),

выдачу генерированного сигнала (26) по топливу в указанный по меньшей мере один топливный исполнительный механизм (9), и

установку этого по меньшей мере одного топливного исполнительного механизма (9) соответственно этому выданному сигналу по топливу (26).

12. Способ по п.11, причем этот способ дополнительно содержит следующий этап:

привязку расхода (6) топлива через топливоподводящий канал (38) к расходу (5) текучей среды через подводящий канал (11) с помощью постоянного коэффициента между расходом (6) топлива через топливоподводящий канал (38) и расходом (5) текучей среды через подводящий канал (11).

13. Способ по п.11, причем горелочное устройство дополнительно содержит газоотводный канал (30) с зондом в газоотводном канале (30) и λ-регулирование, которое принимает сигналы зонда газоотводного канала (30), причем указанный способ дополнительно содержит следующие этапы:

генерирование сигнала посредством зонда в газоотводном канале (30),

передачу сигнала из зонда в газоотводном канале (30) на λ-регулирование,

определение изменяемого коэффициента между расходом топлива (6) через топливоподводящий канал (38) и расходом (5) текучей среды через подводящий канал (11) как функции переданного сигнала,

привязку расхода (6) топлива через топливоподводящий канал (38) к расходу (5) текучей среды через подводящий канал (11) с помощью этого определенного изменяемого коэффициента.

14. Способ по любому из пп.1-13, причем этот способ дополнительно содержит следующий этап:

определение мощности горелочного устройства на основании заданного значения (32) регулятора (37) и/или на основе значения запрошенного расхода (5) через подводящий канал (11).

15. Не разрушаемый машиночитаемый носитель данных, который сохраняет набор команд для выполнения посредством по меньшей мере одного процессора, причем этот набор команд, если он выполняется с помощью процессора, осуществляет способ с этапами по любому из пп.1-14.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области энергетики. Установка для сжигания содержит горелку (1) и соединенное с горелкой (1) по текучей среде топочное пространство (2), боковой канал (28) и подводящий канал (11), имеющий место (12) соединения для бокового канала (28), по меньшей мере один впуск (27) и выпуск, причем указанный по меньшей мере один впуск (27) подводящего канала (11) выполнен с возможностью втекания текучей среды в подводящий канал (11), причем указанный выпуск подводящего канала (11) выполнен с возможностью вытекания текучей среды из подводящего канала (11) в горелку (1) указанной установки для сжигания, причем боковой канал (28) содержит датчик (13) массового потока, впуск, выпуск и по меньшей мере один элемент (14) сопротивления потоку, причем впуск бокового канала (28) соединен с местом (12) соединения подводящего канала (11) таким образом, что боковой канал (28) и подводящий канал (11) соединены по текучей среде, причем датчик (13) массового потока выполнен с возможностью определения сигнала, соответствующего массовому потоку (15) текучей среды через боковой канал (28), причем указанный по меньшей мере один элемент (14) сопротивления потоку делит боковой канал на первый участок, обращенный к датчику (13) массового потока, и второй участок, обращенный от датчика (13) массового потока, и имеет площадь сквозного прохода для пропускания текучей среды между этими первым и вторым участками, причем эта установка для сжигания имеет внешнюю область, расположенную вне бокового канала (28) и подводящего канала (11), и горелки (1), и топочного пространства (2), датчик (13) массового потока выступает в боковой канал (28), и выпуск бокового канала (28) выполнен с возможностью вытекания текучей среды из бокового канала (28) прямо в топочное пространство (2) или прямо в указанную внешнюю область.

Изобретение относится к измерению потоков текучей среды в установке для сжигания. В частности, данное изобретение касается измерения потоков текучих сред, таких как воздух, при наличии турбулентности.

Изобретение относится к измерению потоков текучей среды в установке для сжигания. В частности, данное изобретение касается измерения потоков текучих сред, таких как воздух, при наличии турбулентности.

Изобретение относится к способу контроля и управления горением в работающих на основе газообразного топлива горелках для таких устройств, как бойлеры, цилиндрические баки-аккумуляторы горячей воды, камины и т.п.

Изобретение относится к энергетике. Способ регулирования расхода воздуха в компрессор газотурбинных установок бинарного энергоблока, который осуществляется путем изменения угла открытия входного направляющего аппарата компрессора, измерения поступающего в компрессор массового расхода воздуха, который стабилизируют на заданном уровне, при этом скорость изменения угла открытия входного направляющего аппарата компрессора ограничивают максимально допустимой скоростью нагружения газовой турбины.

Изобретение относится к способу управления воздушным потоком, подаваемым в камеру сгорания, и к камере сгорания. Камера сгорания газовой турбины содержит корпус с трубопроводом подачи топлива для подачи топлива в корпус и трубопроводом подачи воздуха-носителя для подачи воздуха в корпус.

Изобретение относится к области энергетики. Дозатор включает в себя дозирующую емкость (DB) и, по меньшей мере, один шлюз (S), расположенный выше по потоку, для плавной, непрерывной, дозированной подачи пылевидного насыпного материала из легких, полидисперсных частичек из устройства обеспечения (В, SG) в несколько транспортных труб (FR1, FR2, FR3) к потребителю, расположенному ниже по потоку, причем дозирующая емкость (DB) и шлюз (S) имеют по одному разгрузочному устройству (AE/DB, AE/S) и причем на каждой транспортной трубе (FR1, FR2, FR3) установлен зонд для измерения потока материала (FIC1, FIC2, FIC3), а дозирующее устройство имеет регулятор давления для регулирования разности давлений между дозирующей емкостью (DB) и потребителем.

Изобретение относится к теплоэнергетике, используется в системах автоматического регулирования паровых и водогрейных котлов. Техническим результатом изобретения является нахождение и поддержание режима работы котла с максимальным КПД путем регулирования соотношения «топливо-воздух» в топке котла изменением расхода дутьевого воздуха.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для контроля и регулирования режима горения теплогенерирующих установок. .

Изобретение относится к энергетике. Способ регулирования горелочного устройства, включающий в себя следующие этапы: запрашивание расхода текучей среды через подводящий канал; привязку расхода через подводящий канал к позиции одного первого исполнительного механизма; генерирование первого сигнала для этого первого исполнительного механизма; генерирование второго сигнала посредством датчика массового потока как функции расхода через боковой канал; обработку этого генерированного посредством датчика массового потока второго сигнала с получением фактического значения; обработку запрошенного расхода через подводящий канал с получением заданного значения; генерирование регулирующего сигнала посредством регулятора для одного второго исполнительного механизма как функции фактического значения расхода через боковой канал и заданного значения расхода через боковой канал; выдачу первого сигнала на первый исполнительный механизм и регулирующего сигнала на второй исполнительный механизм. Изобретение позволяет повысить точность регулирования в установках для сжигания. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 табл., 6 ил.

Наверх