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DE4340534A1 - Verfahren zur Regelung und Überwachung - Google Patents

Verfahren zur Regelung und Überwachung

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Publication number
DE4340534A1
DE4340534A1 DE4340534A DE4340534A DE4340534A1 DE 4340534 A1 DE4340534 A1 DE 4340534A1 DE 4340534 A DE4340534 A DE 4340534A DE 4340534 A DE4340534 A DE 4340534A DE 4340534 A1 DE4340534 A1 DE 4340534A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
oxygen
exhaust gas
incinerator
sensor
reduced
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE4340534A
Other languages
English (en)
Inventor
Albrecht Dr Vogel
Gunar Dr Baier
Harald Dipl Ing Weber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Patent GmbH
Original Assignee
ABB Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Patent GmbH filed Critical ABB Patent GmbH
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Priority to EP94118375A priority patent/EP0655583B1/de
Priority to DE59403785T priority patent/DE59403785D1/de
Publication of DE4340534A1 publication Critical patent/DE4340534A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/24Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements
    • F23N5/242Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2223/00Signal processing; Details thereof
    • F23N2223/08Microprocessor; Microcomputer
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2227/00Ignition or checking
    • F23N2227/12Burner simulation or checking
    • F23N2227/16Checking components, e.g. electronic

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung und Überwachung der Verbrennung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Zur Energieeinsparung und Vermeidung von Umweltschäden ist die Überwachung bzw. Regelung von Verbrennungsprozessen in Verbrennungsanlagen unbedingt notwendig. Die Messung des Sauerstoffgehalts in Abgasen allein kann keinen Hinweis auf eine unvollständige Verbrennung liefern. Deshalb ist es be­ sonders wichtig, die Anteile der im Abgas enthaltenen nicht verbrannten Bestandteile zu erfassen und zu minimieren. Zu diesen unverbrannten Bestandteilen gehören Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Tritt eine unvollständige Verbrennung ein, so treten im Abgas Wasserstoff- und Kohlenmonoxidemissionen im­ mer gemeinsam auf. Das genaue Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid kann dagegen je nach Brennereinstellung, Last­ faktor, Brennstoffbeschaffenheit sowie Lufttemperatur und Luftdruck schwanken. Als Leitgröße, an der sich erkennen läßt, ob eine unvollständige Verbrennung einsetzt, kann das Auftreten von Wasserstoff ebenso wie das Auftreten von Koh­ lenmonoxid im Abgas herangezogen werden.
In der DE-A-25 10 717 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem mit Hilfe von zwei Sauerstoffsensoren das Abgas geprüft wird. Die Menge an unverbrannten Bestandteilen wird direkt nach der Flamme aus den Spannungssignalen dieser Sensoren ermittelt. Nachteilig hierbei ist, daß die Sensoren bei Ver­ brennungen mit Luftüberschuß den Gehalt an unverbrannten Be­ standteilen nur mit sehr kleinen Signalen anzeigen, die nicht leicht auswertbar sind, so daß mit dieser Anordnung nur schwerwiegende Defekte der Verbrennungsanlage nachge­ wiesen werden können.
Aus der DE-B-34 35 902 ist eine Vorrichtung bekannt, welche die Schadstoffemissionen, insbesondere den Gehalt an Kohlen­ monoxid, direkt bestimmen kann. Das Brennstoff-/Luftverhält­ nis wird dadurch geregelt, daß über einen Sauerstoffsensor ein Sauerstoffsollwert im Abgas eingestellt wird. Der Sauer­ stoffsollwert wird durch das Signal eines Sensors für brenn­ bare Bestandteile vorgegeben, in dem der minimale Luftüber­ schuß bestimmt wird, bei dem unverbrannte Bestandteile, vor­ zugsweise im Bereich von 200 bis 400 ppm auftreten. Als Sen­ sor für die unverbrannten Bestandteile wird ein halbleiten­ der Metalloxidsensor verwendet, dessen Leistungsfähigkeit vom Gehalt an brennbaren Bestandteilen abhängt. Da eine Kon­ zentration an Kohlenmonoxid von mehr als 100 ppm heute be­ reits als Fehlfunktion einer Verbrennungsanlage gilt, der verwendete Halbleitersensor jedoch nur zur einer Regelung der unverbrannten Bestandteile in einem Bereich von 200 bis 400 ppm geeignet ist, entspricht diese Vorrichtung den heu­ tigen Anforderungen nicht mehr.
In der DE-A-38 07 752 ist eine Vorrichtung mit zwei kera­ mischen Sensoren beschrieben, wobei der ein erster Sensor für die Bestimmung von brennbaren Bestandteilen im Abgas und der zweite für die Ermittlung von gasförmigem Sauerstoff vorgesehen ist. Der erste Sensor wird durch einen Festelek­ trolyten aus Zirkoniumdioxid gebildet. Dieser ist mit einer einem Referenzgas ausgesetzten Elektrode und einer vom Meß­ gas beaufschlagten Elektrode aus Molybdändisilikat versehen. Der zweite Sensor weist ebenfalls einen Festelektrolyten aus Zirkondioxid auf. Der erste Sensor wird auf eine Be­ triebstemperatur erwärmt, die sich von der Betriebstempera­ tur des zweiten Sensors unterscheidet. Auf diese Weise läßt sich ein breiter Konzentrationsbereich der brennbaren Be­ standteile in einem zu messenden Abgas durch Berechnung auf der Basis der Abgabeleistung der beiden Sensoren für den gasförmigen Sauerstoff bestimmen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem es möglich ist, das Abgas einer Verbrennungsanlage der eingangs genannten Art ständig schadstofffrei zu halten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa­ tentanspruches 1 gelöst.
Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind in den Unteran­ sprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Regel- und Überwachungs­ vorrichtung,
Fig. 2 die zyklische Kontrolle des Arbeitspunktes im Diagramm,
Fig. 3 den sprunghaften Anstieg des Wasserstoffanteils im Abgas bei Änderung der Verbrennung,
Fig. 4 den Verlauf des Meßsignals eines Wasserstoff­ sensors,
Fig. 5 eine Variante des in Fig. 2 dargestellten Dia­ gramms,
Fig. 6 die Überprüfung der O₂-Regelung im Diagramm,
Fig. 7 die Überprüfung der O₂- und H₂-Sensoren im Diagramm.
Fig. 1 zeigt eine Regel- und Überwachungsvorrichtung 1, die einen Sauerstoffsensor 2, einen Wasserstoffsensor 3, eine Verarbeitungseinheit 4 sowie eine Regeleinrichtung 5 auf­ weist. Der Sauerstoffsensor 2 und der Wasserstoffsensor 3 sind in den Abgaskanal 21 einer Verbrennungsanlage 20 einge­ baut. Der Aufbau und die Funktionsweise des Sauerstoff­ sensors 2 sind in der DE-C-29 45 698 offenbart. Ein Wasser­ stoffsensor 3, wie er in der Vorrichtung 1 verwendet wird, ist in der DE-A-40 21 929 beschrieben. Der Wasserstoffsensor 3 weist die Eigenschaft auf, daß er für den Fall, daß das Abgas keine brennbaren Bestandteile aufweist, ebenfalls als Sauerstoffsensor betrieben werden kann. Die Signalein- und Ausgänge der beiden Sensoren 2 und 3 sind mit den Signalein- und -ausgängen der Verarbeitungseinheit 4 verbunden, von der unter anderem alle Störmeldungen ausgegeben werden. Das Aus­ gangssignal der Verarbeitungseinheit 4 wird der Regelein­ richtung 5 zugeführt. Diese kann mit einem Ausgangssignal, das einem Stellglied 6 zugeleitet wird, die Luftzufuhr für die Verbrennungsanlage 20 mit Hilfe einer Luftklappe 7 steu­ ern.
Damit das aus der Verbrennungsanlage 20 kommende Abgas 22 keinen, oder nur einen sehr geringen Anteil an brennbaren Bestandteilen aufweist, wird dem Brennstoff, der über die Leitung 9 zugeführt wird, gerade so viel Luft beigemischt, daß das Brennstoff-/Luftgemisch, das der Verbrennungsanlage 20 über die Leitung 8 zugeführt wird, gerade noch eine voll­ ständige Verbrennung ermöglicht. Ändert sich die Brenner­ kennlinie, was auf Grund von Heizwertänderungen des Brenn­ stoffs, von Luftdruck- und Temperaturschwankungen, Düsenver­ stopfungen oder auch Laständerungen der Verbrennungsanlage hervorgerufen werden kann, so setzt eine unvollständige Ver­ brennung ein. Um diese zu vermeiden, werden zyklische Über­ prüfungen des Arbeitspunktes der Verbrennungsanlage durch­ geführt. Bei Abweichung von einer vollständigen Verbrennung wird sofort eine Neueinstellung des Arbeitspunktes durchge­ führt. Kann kein neuer Arbeitspunkt gefunden werden, so gibt die Verarbeitungseinheit 4 eine entsprechende Störmeldung aus.
In Fig. 2 ist in einem Diagramm die zyklische Kontrolle des Arbeitspunktes und dessen Neueinstellung dargestellt. Bei der Kontrolle wird von dem Istzustand ausgegangen, d. h. von dem augenblicklichen Arbeitspunkt der Verbrennungsanlage 20. Mit Hilfe der Regeleinrichtung 5 wird die Luftzufuhr über die Leitung 8 zur Verbrennungsanlage 20 so reduziert, daß der Rest des Sauerstoffs im Abgas um einen Betrag von X%, z. B. um 0,1% reduziert wird. Die Abnahme des Restsauerstoffs im Abgas 22 kann mit Hilfe der Sauerstoffsonde 2 erfaßt wer­ den. Gleichzeitig wird das Spannungssignal der Wasserstoff­ sonde 3 überprüft. Durch die Reduzierung der Sauerstoffzu­ fuhr wird die Verbrennungsanlage 20 von einer vollständigen Verbrennung zu einer unvollständigen Verbrennung übergehen. Dies bedeutet, daß das Spannungssignal U des Wasserstoff­ sensors 3 ansteigt. In der Verarbeitungseinheit 4 wird die Differenz Ud = Un - Uv zwischen dem Spannungssignal Uv vor der Reduzierung der Sauerstoffzufuhr und dem Spannungssignal Un nach der Reduzierung der Sauerstoffzufuhr gebildet. Wie anhand der Fig. 3 und 4 zu sehen ist, steigt der Anteil des Wasserstoffs im Abgas 22 beim Übergang von einer voll­ ständigen Verbrennung zu einer unvollständigen Verbrennung sprunghaft an. Wie Fig. 4 zeigt, gilt das auch für das Spannungssignal, das sich zwischen den beiden Elektroden des Wasserstoffsensors 3 ausbildet. Die zwischen den beiden Spannungssignalen Un und Uv gebildete Differenz Ud wird mit einem Schwellwert bzw. Grenzwert verglichen. Dieser Grenz­ wert ist in der Verarbeitungseinheit 4 gespeichert und hat bei dem hier beschriebenen Beispiel einen Wert von 100 mV. Ist die Differenz Ud kleiner, so wird die Sauerstoffzufuhr für die Verbrennungsanlage 20 nochmals reduziert, derart, daß sich der Sauerstoffanteil im Abgas 22 nochmals um 0,1% reduziert. Dieser Vorgang wird solange durchgeführt, bis die Differenz Ud größer als der Grenzwert ist. Ist das der Fall, so wird die Arbeitspunkteinstellung fortgesetzt. Die Luftzu­ fuhr für die Verbrennungsanlage 20 wird jetzt um einen Be­ trag von D% erhöht, so daß gerade wieder eine vollständige Verbrennung erfolgt. Dieser Wert kann beispielsweise bei 0,3% liegen. Damit ist der neue Arbeitspunkt eingestellt. Die Verbrennungsanlage wird nun mit dieser Arbeitspunktein­ stellung bis zur nächsten Prüfung betrieben.
Fig. 5 zeigt eine andere Möglichkeit, der Arbeitspunkt­ kontrolle und -einstellung. Hierfür wird die Sauerstoffzu­ fuhr gemindert, und zwar so, daß der restliche Anteil des Sauerstoffs im Abgas 22 um X%, z. B. um 0,1% reduziert wird. In der Verarbeitungseinheit 4 wird wiederum die Differenz Ud zwischen den Spannungssignalen Uv und Un gebildet, die vor und nach der Reduzierung des Sauerstoffs im Abgas an der Wasserstoffsonde 3 abgegriffen werden. Anschließend bildet die Verarbeitungseinheit 4 den Quotienten Ud/X% aus der Spannungsdifferenz Ud und dem prozentualen Anteil X% der Re­ duzierung des Restsauerstoffes im Abgas. Nun wird von der Verarbeitungseinheit 4 geprüft, ob dieser Quotient größer oder kleiner als ein Grenzwert ist, der in der Verarbei­ tungseinheit 4 gespeichert ist. Bei dem hier beschriebenen Beispiel ist der Grenzwert auf 2000 mV/% festgelegt. Ist der Quotient Ud/X% kleiner, so wird die Sauerstoffzufuhr zur Verbrennungsanlage 20 nochmals reduziert, und zwar derart, daß sich der Anteil des restlichen Sauerstoffs im Abgas um nochmal 0,1% reduziert. Anschließend wird wieder der Quo­ tient Ud/X% gebildet und mit dem Grenzwert verglichen. Diese Verfahrensschritte werden solange durchgeführt, bis der Quotient Ud/X% größer ist als der Grenzwert. Anschlie­ ßend wird die Luftzufuhr zur Verbrennungsanlage 20 um D%, z. B. um 0,3% erhöht, so daß gerade wieder eine vollständige Verbrennung erfolgt. Die Verbrennungsanlage wird dann bis zur nächsten Überprüfung mit diesem Überschuß an Sauerstoff betrieben. Die besonderen Vorteile dieser hier beschriebenen Quotientenbildung als Kriterium zur Erkennung des Einsetzens einer unvollständigen Verbrennung liegen darin, daß kleine Änderungen der Spannung U des Wasserstoffsensors keinen Ein­ fluß auf die Funktionen haben, da ja nur relative Signalän­ derungen betrachtet werden. Die Verringerung der absoluten Sensorempfindlichkeit durch Elektrodenalterung hat zudem keinen Einfluß auf die Funktion, da die Steigung der Sensor­ kennlinie, die in Fig. 4 dargestellt ist, auch noch deut­ lich zwischen vollständiger und unvollständiger Verbrennung unterscheidet, wenn der absolute Signalwert im steilen Ast der Kennlinie auf Grund von Elektrodenalterung abnimmt. Vor­ teilhaft ist weiterhin, daß die Steigung der Sensorkennlinie nach Fig. 4 bereits ansteigt, sobald der Übergang zu einem Zustand unvollständiger Verbrennung erfolgt. Mit dieser Art der Regelung wird also die Wasserstoffemission auf Werte unterhalb von 100 ppm begrenzt. Die Regel- und Über­ wachungsvorrichtung 1 erlaubt eine stündliche Überwachung und Neueinstellung des Arbeitspunktes.
Da sich der Arbeitspunkt nicht nur durch eine Änderung der Kennlinie der Verbrennungsanlage 20 verschieben kann, son­ dern auch auf Grund eines Fehlverhaltens einer der Sensors 2 oder 3 oder der O₂-Regelung, ist auch die periodische Über­ wachung der Sensoren 2 oder 3 und der O₂-Regelung in regel­ mäßigen Intervallen z. B. täglich erforderlich. Das kann ebenfalls mit Hilfe der erfindungsgemäßen Regel- und Überwa­ chungseinrichtung durchgeführt werden. Bei der Überwachung der O₂-Regelung, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, wird zunächst der Arbeitspunkt der Verbrennungsanlage 20 neu ein­ gestellt, und zwar wie oben beschrieben. Zeigt der Wasser­ stoffsensor 3 für brennbare Bestandteile einen erhöhten Signalanstieg, so wird der Arbeitspunkt nochmals neu einge­ stellt. Ist ein neuer Arbeitspunkt gefunden, so wird eine Meldung ausgegeben, daß eine Überprüfung der Betriebspara­ meter erforderlich ist. Wird kein neuer Arbeitspunkt gefun­ den, so wird mit Hilfe der Regeleinrichtung 5 die Luftzufuhr zur Verbrennungsanlage 20 soweit erhöht, daß die Verbrennung mit Luftüberschuß erfolgt. Dies hat zur Folge, daß das Span­ nungssignal U des Wasserstoffsensors kleiner wird, was gleichbedeutend ist mit einer Verschiebung des Arbeits­ punktes in Richtung einer vollständigen Verbrennung. In die­ sem Fall wird eine Information ausgegeben, daß der Wasser­ stoffsensor in Ordnung ist, jedoch die Sauerstoffregelung defekt. Ferner wird eine Meldung ausgegeben, daß die Ver­ brennungsanlage weiter mit mechanisch eingestelltem Luft­ überschuß arbeitet. Wird durch die mechanische Erhöhung der Luftzufuhr zur Verbrennungsanlage 20, die Größe des Span­ nungssignals U am Wasserstoffsensor 3 nicht reduziert, so ist der Sensor 3 defekt. Es erfolgt eine Meldung, daß der Wasserstoffsensor 3 defekt und die Verbrennungsanlage 20 weiter mit mechanisch eingestelltem Luftüberschuß betrieben wird.
Wird der Arbeitspunkt der Verbrennungsanlage 20 zyklisch ein­ gestellt, und weist das Spannungssignal U des Wasserstoff­ sensors 3 trotzdem einen erhöhten Anstieg auf, so ist dies ein Hinweis darauf, daß sich die Kennlinie der Verbrennungs­ anlage drastisch verändert hat, oder der Sauerstoff- bzw. der Wasserstoffsensor defekt ist.
Die Überprüfung der beiden Sensoren 2 und 3 erfolgt, wie in Fig. 7 dargestellt, derart, daß die Luftzufuhr zur Ver­ brennungsanlage 20 soweit erhöht wird, daß der Sauerstoff­ anteil im Abgas 22 einen Überschuß von V% aufweist, der bei­ spielsweise zwischen 6,5% und 9% liegen kann. Nun wird ge­ prüft, ob das Spannungssignal U des Wasserstoffsensors 3 innerhalb einer zulässigen Bandbreite von beispielsweise 5 bis 60 mV liegt. Ist das nicht der Fall, so wird eine Stör­ meldung ausgegeben, daß der H₂-Sensor defekt ist, und der Sauerstoffanteil des Abgases nach einem fest einprogram­ mierten Kennfeld in der Verarbeitungseinheit 4 eingestellt wird. Weist das Spannungssignal der Wasserstoffsonde 3 einen Wert zwischen 5 und 60 mV auf, so wird die Luftzufuhr zur Verbrennungsanlage dreimal so verändert, daß der Sauerstoff­ anteil im Abgas 22 bei drei verschiedenen O₂-Werten R%, S%, T% beispielsweise bei 7%, 5% und 3% liegt. Aus den hieraus resultierenden Spannungssignalen UR, US und UT des Wasser­ stoffsensors 3 wird der Sauerstoffanteil gemäß der Span­ nungskennlinie des Wasserstoffsensors 3 mit Hilfe der Ver­ arbeitungseinheit 4 berechnet. Stimmen diese Werte nicht mit den Sauerstoffwerten überein, die von dem Sauerstoffsensor 2 ermittelt werden, wird eine Störmeldung ausgegeben, daß der H₂-Sensor oder der O₂-Sensor defekt ist, und die Verbren­ nungsanlage 20 auf festem Arbeitspunkt mit hohem Luftüber­ schuß gefahren wird. Stimmen die ermittelten Sauerstoffwerte mit den gemessenen Sauerstoffwerten des Sauerstoffsensors 2 überein, so wird die Luftzufuhr zur Verbrennungsanlage 20 kurzfristig so gedrosselt, daß der Sauerstoffanteil im Abgas nur noch U%, beispielsweise nur noch 0,8% beträgt. Steigt daraufhin das Spannungssignal der Wasserstoffsensor 3 an, so wird von der Verarbeitungseinheit eine Meldung ausgegeben, daß der O₂-Sensordefekt ist, und daß der Wasserstoffsonde in Ordnung ist. Steigt das Spannungssignal nicht an, wird eine Meldung ausgegeben, daß die Luftzufuhr zur Verbren­ nungsanlage gemäß einer fest einprogrammierten Kennlinie erfolgt.

Claims (7)

1. Verfahren zur Regelung und Überwachung der Verbren­ nung einer Verbrennungsanlage (20) für strömende gasförmige oder flüssige Brennstoffe, der Wasserstoff- und Sauerstoff­ sensoren (2 und 3) nachgeschaltet sind, dadurch gekennzei­ chnet, daß die Verbrennung so eingestellt wird, daß das Abgas (22) den geringstmöglichen Sauerstoffüberschuß auf­ weist und damit gerade noch eine vollständige Verbrennung erfolgt, und daß die Kontrolle dieser Einstellung, einer O₂- Regelung und der Wasserstoff- und Sauerstoffsensoren zyk­ lisch erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überprüfung des Arbeitspunktes der Verbrennungs­ anlage auf eine gerade noch vollständige Verbrennung die Luftzufuhr zur Verbrennungsanlage (20) soweit reduziert wird, daß sich der restliche Sauerstoffanteil im Abgas um X% reduziert, daß aus den Spannungssignalen Uv, Un, die vor und nach der Reduzierung des Sauerstoffanteils im Abgas (22) ge­ messen werden, die Differenz Ud = Un-Uv gebildet und mit einem Grenzwert verglichen wird, daß der Sauerstoffanteil im Abgas (22) stufenweise solange um X% reduziert wird, bis die gebildete Differenzspannung Ud größer ist als der vorgege­ bene Grenzwert, daß im Anschluß daran die Sauerstoffzufuhr zur Verbrennungsanlage (20) soweit erhöht wird, daß der restliche Anteil des Sauerstoffs im Abgas um D% erhöht wird und damit gerade noch eine vollständige Verbrennung erfolgt, und daß diese Einstellung bis zur nächsten Prüfung als neuer Arbeitspunkt dient.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhr zur Verbrennungsanlage (20) so reduziert wird, daß sich der restliche Anteil des Sauerstoff im Abgas um X% reduziert, und daß aus den Spannungssignalen Uv, Un, die vor und nach der Reduzierung ermittelt wurden, die Dif­ ferenz Ud gebildet und hieraus zusammen mit dem prozentualen Anteil von X% der reduzierten Sauerstoffmenge der Quotient Ud/X% gebildet wird, daß dieser Quotient mit einem vorgege­ benen Grenzwert verglichen und die Reduzierung des restlich­ en Sauerstoffs im Abgas in Stufen von X% solange durchge­ führt wird, bis der Quotient größer als der vorgegebene Grenzwert ist, und daß anschließend die Luftzufuhr zur Verbrennungsanlage (20) soweit vergrößert wird, daß der restliche Anteil des Sauerstoffs im Abgas um D% erhöht wird und damit gerade noch eine vollständige Verbrennung erfolgt, und diese Einstellung bis zur nächsten Prüfung als neuer Arbeitspunkt dient.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überprüfung der O₂-Regelung bei er­ höhtem Spannungssignal (U) des Wasserstoffsensors (3) eine Neueinstellung des Arbeitspunktes vorgenommen wird, daß bei Nichterreichen eines neuen Arbeitspunktes die Luftzufuhr zur Verbrennungsanlage (20) mechanisch so vergrößert wird, daß die Verbrennung mit Luftüberschuß erfolgt, daß bei einer hieraus resultierenden Reduzierung des Spannungssignals (U) des Wasserstoffsensors eine Meldung ausgegeben wird, daß die Sauerstoffregelung defekt ist, und daß bei einer hierdurch nicht erreichten Reduzierung des Spannungssignals (U) eine Meldung ausgegeben wird, daß der Wasserstoffsensor (3) defekt ist, und daß bei defektem Sauerstoffsensor (2) bzw. defektem Wasserstoffsensor (3) zusätzlich eine Meldung aus­ gegeben wird, daß die Verbrennungsanlage weiter auf mecha­ nisch eingestelltem Luftüberschuß arbeitet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur gegenseitigen Überprüfung der Senso­ ren (2 und 3) die Luftzufuhr der Verbrennungsanlage (20) so­ weit erhöht wird, daß der restliche Anteil des Sauerstoffs im Abgas (22) auf V% ansteigt, daß bei einem hieraus resul­ tierenden Spannungssignal (U) des Wasserstoffsensors (3) außerhalb des zulässigen Intervalls eine Störmeldung H₂- Sensor defekt ausgegeben wird, daß die Verbrennungsanlage gemäß einem fest einprogrammierten Kennfeld mit einem ge­ ringstmöglichen Sauerstoffüberschuß im Abgas betrieben wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorliegen eines Spannungssignals des Wasser­ stoffsensors (3) im zulässigen Bereich nach Erhöhung des Sauerstoffanteils in Abgas (20) auf V% die Luftzufuhr zur Verbrennungsanlage (20) in drei Stufen auf R%, S% und T% des restlichen Sauerstoffanteils im Abgas (20) eingestellt wird, daß aus den jeweils gemessenen Spannungssignalen (UR, US und UT) des Wasserstoffsensors bei R%, S% und T% Sauerstoffan­ teil im Abgas der zugehörige Sauerstoffwert aus der Kennlinie des Wasserstoffsensor (3) ermittelt wird, daß die berechneten Sauerstoffwerte mit den gemessenen Sauerstoff­ werten im Abgas verglichen und bei Nichtübereinstimmung eine Störmeldung O₂-Sensor oder H₂-Sensor defekt und die Verbren­ nungsanlage (20) arbeitet mit überhöhtem Luftüberschuß ausgegeben wird , daß bei Übereinstimmung die Luftmengen­ zufuhr der Verbrennungsanlage (20) kurzzeitig so reduziert wird, daß der Sauerstoffanteil im Abgas auf U% reduziert wird, daß bei steigendem Spannungssignal des Wasserstoffsen­ sors (3) eine Meldung ausgegeben wird, daß Wasserstoffsensor (3) in Ordnung, und daß im anderen Fall eine Störmeldung ausgegeben wird, daß der Wasserstoffsensor (3) defekt ist, und daß die Verbrennungsanlage gemäß fest einprogrammierter Kennlinie so betrieben wird, daß das Abgas (22) den ge­ ringstmöglichen Sauerstoffüberschuß aufweist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte X% = 0,1%, D% = 0,3%, R% =7%, S% = 5% , T% = 3%, U% = 0,8% und V% zwischen 6,5% und 9% ge­ wählt werden.
DE4340534A 1993-11-29 1993-11-29 Verfahren zur Regelung und Überwachung Withdrawn DE4340534A1 (de)

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