[go: up one dir, main page]

DK2105669T3 - Flame monitoring and assessment device - Google Patents

Flame monitoring and assessment device Download PDF

Info

Publication number
DK2105669T3
DK2105669T3 DK08005613.8T DK08005613T DK2105669T3 DK 2105669 T3 DK2105669 T3 DK 2105669T3 DK 08005613 T DK08005613 T DK 08005613T DK 2105669 T3 DK2105669 T3 DK 2105669T3
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
flame
channel
switch
evaluation device
signal
Prior art date
Application number
DK08005613.8T
Other languages
Danish (da)
Inventor
Kurt-Henry Dr Mindermann
Jens Michael Mindermann
Original Assignee
Bfi Automation Mindermann 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 Bfi Automation Mindermann Gmbh filed Critical Bfi Automation Mindermann Gmbh
Application granted granted Critical
Publication of DK2105669T3 publication Critical patent/DK2105669T3/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/02Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/08Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements
    • F23N5/082Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00Regulating fuel supply
    • F23N1/02Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • F23N1/022Regulating fuel supply conjointly with air supply using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/02Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/12Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods
    • F23N5/123Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/16Systems for controlling combustion using noise-sensitive detectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00Regulating fuel supply
    • F23N1/02Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2229/00Flame sensors
    • F23N2229/08Flame sensors detecting flame flicker
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/02Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/08Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/02Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/12Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using ionisation-sensitive elements, i.e. flame rods

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Combustion (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Description

Opfindelsen angår en flammeovervågnings- og vurderingsindretning til en forbrændingsindretning ifølge krav 1’s indledning.The invention relates to a flame monitoring and evaluation device for a combustion device according to the preamble of claim 1.

Trækkene i krav 1’s indledning er kendt fra US 6.356.199 B1. US 6.356.199 B1 angår en flammeovervågningsindretning, ved hvilken en flammestangs ioniseringsstrøm overvåges med en jævnstrøms- og en vekselstrømskomponent. Flammestangens udgangssignal tilføres ved hjælp af en forstærker et forgreningssted, ved hvilket tre parallelle veje til signalforarbejdning begynder. De tre veje tjener til analyseringen af jævnstrømsintensiteten, vekselstrømsintensiteten og flimrefrekvensen.The features of claim 1's introduction are known from US 6,356,199 B1. US 6,356,199 B1 relates to a flame monitoring device, in which the ionization current of a flame rod is monitored with a direct current and an alternating current component. The output of the flame rod is supplied by means of an amplifier to a branching point at which three parallel paths for signal processing begin. The three paths serve to analyze the DC intensity, AC intensity and flicker frequency.

Forbrændingsindretningen kan drives med gasformige, flydende samt faste fossile brændstoffer eller også reststoffer (f.eks. affald). Som forbrændingsindretning er f.eks. brændere, fladebrændere, affaldsforbrændingsindretninger og lignende mulige.The combustion device can be operated with gaseous, liquid as well as solid fossil fuels or also residual substances (eg waste). As a combustion device, e.g. burners, flat burners, waste incinerators and the like.

Ved den optiske overvågning og vurdering af forbrændinger henholdsvis fyringer og de derved opstående flammer ved brug af forskellige strålingssensorer i det ultraviolette-, synlige og infrarøde område skal de opstående hurtige kemiske forbindelser i et brændstof ved oxidationen med oxygen registreres og lagres elektronisk i analyserbare signaler via strøm og spænding. Den ved hjælp af strålingssensorerne registrerede elektromagnetiske stråling giver oplysning om meget vigtige forbrændingstilstande, såsom f.eks. en optimal økonomisk forbrænding, som skal forløbe ved en fuldstændig reaktion i brændstofluft-mængdefor-holdets proces.In the optical monitoring and assessment of burns and fires, respectively, and the resulting flames using different radiation sensors in the ultraviolet, visible and infrared range, the arising rapid chemical compounds in a fuel by the oxidation with oxygen must be recorded and stored electronically in analyzable signals via current and voltage. The electromagnetic radiation detected by the radiation sensors provides information on very important combustion states, such as e.g. an optimal economic combustion, which must proceed with a complete reaction in the fuel-air-volume ratio process.

Man taler om en fuldstændig forbrænding, når alle brændstoffets oxiderbare bestanddele har bundet den størst mulige mængde af oxygen. Flammevurderingen tillader angivelsen af lufttallet lambda, samt en væsentlig indstillingshjælp og forbedring ved styring af de ønskede CO-, CO2-, NOX-værdier, for hvilke man af økologiske og økonomiske årsager fastlægger grænseværdier henholdsvis grænseområder. En af de mest effektive muligheder for energibesparelse er den online med flammeovervågningen og -vurderingen styrede C02-emissionsredu-cering samt forhindringen af en kraftig og hurtig sodudvikling i kedlen og i røggaskanaler ved hjælp af en CO-overvågning.A complete combustion is spoken of when all the oxidizable constituents of the fuel have the highest possible amount of oxygen bound. The flame assessment allows the indication of the air number lambda, as well as a substantial adjustment aid and improvement in the control of the desired CO, CO2, NOX values, for which ecological and economic reasons are set limit values and limit areas respectively. One of the most effective options for energy saving is the CO 2 emission reduction and flame monitoring online, as well as the prevention of a powerful and rapid soot development in the boiler and in flue gas channels by means of CO monitoring.

Fra EP 1 207 346 B1 kendes en flammevogter til en brænder, som drives med olie eller gas, hvorved en analyseringsomskifter bestemmer tallet for nulgennemgangene af et bearbejdet signal fra en fotosensor inden for en på forhånd bestemt tidsenhed og sammenligner det med en på forhånd bestemt grænseværdi. Ved passagen ned under den på forhånd bestemte grænseværdi fremstilles et frakoblingssignal til brændstoftilførslen. I overensstemmelse hermed kan vurderingsomskifteren vurdere fotosensorens signal med hensyn til flimrefrekvens og/eller amplituden af den registrerede flammestråling.EP 1 207 346 B1 discloses a flame retardant for an oil or gas burner, whereby an analyzer switch determines the zero throughput of a processed signal from a photosensor within a predetermined time unit and compares it to a predetermined limit value. . At the passage below the predetermined limit value, a disconnection signal is produced for the fuel supply. Accordingly, the assessment switch can evaluate the photosensor signal in terms of flicker frequency and / or amplitude of the detected flame radiation.

Fra DE 197 46 786 C2 kendes en flammevogter til en olie- eller gasbrænders blåligt brændende flammer, ved hvilken en halvlederdetektor med en spektral følsomhed i det nære ultraviolette anvendes med en efterindkoblet vurderingsomskifter, som påvirker en reguleringsindretning til brændstof-forbrændingsluft-forholdet i overensstemmelse med den spektrale fordeling af flammestrålingen. Dette kan imidlertid ved udvandringen af flammestrålingen til større bølgelængder i retning af det ’’gule område” føre til problemer på en sådan måde, at udvandringen tiltager trods øgning af forbrændingsluftandelen, og derpå frakobles brændstoftilførslen. En analysering af den af fotosensoren opfangede stråling med henblik på, om brænderen brænder eller i det tilfælde, at den ikke brænder, brændstoftilførslen frakobles så vidt muligt omgående, er ikke muliggjort.From DE 197 46 786 C2, a flame detector is known for the blue-burning flames of an oil or gas burner, in which a semiconductor detector with a spectral sensitivity in the near ultraviolet is used with a post-switched assessment switch which affects a fuel-combustion air ratio control device in accordance with the spectral distribution of the flame radiation. However, when emitting the flame radiation to larger wavelengths in the direction of the '' yellow area '', this can cause problems in such a way that the emigration increases despite increasing the combustion air fraction, and then the fuel supply is switched off. An analysis of the radiation captured by the photosensor to determine whether the burner is burning or, in the event that it does not burn, the fuel supply is immediately disconnected is not possible.

Fra DE 198 09 653 C1 kendes en flammevogter til en olie- eller gasbrænders blåligt brændende flammer, og som omfatter en fotosensor, som registrerer flammestrålingen, og som har en fra ultraviolet til infrarød kraftigt stigende følsomhed. Den har endvidere en efterind koblet analyseringsomskifter, som frakobler brændstoftilførslen, når strålingen falder ud i området fra 200 til 500 nm, eller tilvæksten af den registrerede strålingsintensitet over 500 nm lader en udvandring fra det blå område registrere. Flerved bliver fotosensorens signal vurderet tokanalagtig, for det første angående ultraviolet stråling til 500 nm, og det for det andet angående synlig og infrarød stråling. Herved anvendes en speciel fotosensor med en speciel analysering, hvorved der ikke sker nogen vurdering af brandforholdet, men kun en sikkerhedsrettet frakobling af brændstoftilførslen.From DE 198 09 653 C1, a flame detector is known for the blue-burning flames of an oil or gas burner, which comprises a photosensor which detects the flame radiation and which has an increasing sensitivity from ultraviolet to infrared. It also has a post-switched analyzer switch which disconnects the fuel supply when the radiation falls in the range of 200 to 500 nm or the increase of the registered radiation intensity above 500 nm detects an emigration from the blue region. In many cases, the signal of the photosensor is considered two-channel-like, first for ultraviolet radiation to 500 nm, and second for visible and infrared radiation. This uses a special photo sensor with a special analysis, whereby no assessment of the fire condition, but only a safety-directed disconnection of the fuel supply.

Fra EP 1 256 763 A2 kendes en overvågningsindretning til flammeovervågningen ved oliedrevne blæselamper, som analyserer det fra en fotomodstand afgivet signal på tokanalagtig måde. En første kanal tjener til registreringen af den gennemsnitlige lysstyrke. En anden kanal tjener til registreringen af vekselandele, som hidrører fra flammens flimren. Flammen identificeres kun som brændende korrekt, hvis der er et signal ved begge kanalernes kanaludgange. På denne måde skal der sikres, at flammeovervågningen ikke foretages med en defekt fotomodstand. Overvågningsindretningen er tilpasset den rene identificering af flammen og en frakobling af brændstoftilførslen, såfremt flammen vurderes som ikke brændende.From EP 1 256 763 A2, a flame monitoring device is known by oil-powered blow lamps which analyze the signal transmitted from a photo resistor in a two-channel manner. A first channel serves to record the average brightness. Another channel serves to record alternate parts resulting from the flickering of the flame. The flame is identified as burning properly only if there is a signal at both channel outputs. In this way, it must be ensured that the flame monitoring is not carried out with a defective photo resistor. The monitoring device is adapted to the pure identification of the flame and a disconnection of the fuel supply if the flame is considered non-burning.

Fra databladet til Giersch FQD, flammedetektor, udgave marts ’99, kendes f.eks. en flammedetektor, som ud over konstateringen af forekomsten af en flamme muliggør et kvantitativt udsagn om forbrændingskvaliteten, idet der står et af sodtabet afhængigt signal til rådighed. Et signal fra en fotodiode tilføres en mikroprocessor via to kanaler.For example, from the data sheet for Giersch FQD, flame detector, edition March '99. a flame detector which, in addition to detecting the presence of a flame, enables a quantitative statement of the quality of combustion, providing a signal dependent on the loss of soot. A signal from a photodiode is supplied to a microprocessor via two channels.

Baseret på US 6.356.199 B1 er det formålet med opfindelsen at tilvejebringe en flammeovervågningsindretning af den i krav 1’s indledning angivne type, og som åbner mulighed for en høj redundans til en nødvendig sikkerhedsovervågning under kontinuerlig drift på meget enkel måde sammen med en vurdering af brændstofforholdet.Based on US 6,356,199 B1, the object of the invention is to provide a flame monitoring device of the type specified in the preamble of claim 1 and which allows for a high redundancy for a necessary safety monitoring during continuous operation in a very simple manner together with an assessment of the fuel ratio. .

Dette opnås ved hjælp af de i krav 1 angivne træk.This is achieved by the features of claim 1.

Herved tilvejebringes en flammeovervågnings- og vurderingsindretning til en forbrændingsindretning. Flammeovervågnings- og vurderingsindretningen har en sensor, som registrerer flammestrålingen og dennes pulsation, og en herefter indkoblet analyseringsomskifter. Analyseringsomskifteren konstaterer om den stråling, der modtages af sensoren, svarer til en brændende flamme. Ved et negativt resultat tilvejebringer analyseringsomskifteren et frakoblingssignal til brændstoftilførslen. Sensoren er via tre kanaler, som er indrettet som indgangskanaler til analyseringsomskifteren, forbundet med analyseringsomskifteren. Analyseringsomskifteren er indrettet til samtidig analysering af flammefrekvensen, flammesignalets amplitude og det gennemsnitlige strålingstryk. Herved opnås en så høj som muligt dynamik og nøjagtighed ved bestemmelsen af flimre-frekvenserne og amplituder samt også ligetrykket. Man opnår herved en høj redundans for den nødvendige sikkerhedsovervågning under kontinuerlig drift uden at skulle anvende den ellers kendte dyre blændedrift. Der kan ved hjælp af analyseringsomskifteren fremstilles et kompensationssignal, dvs. et signal som efter på forhånd givne kriterier tager hensyn til de tre kanalers tre signaler, og gennemføres en vurdering af flammeforholdet på basis af de tre kanalers signaler. Ved hjælp af den trekanalede analysering af stråletryk, frekvens og amplitude kan man opnå videregående informationer ud fra flammesignalet til vurderingen og sikkerhedsrettet forarbejdning. Man opnår en klar angivelse af forbrændingsforholdet, en diskriminering af flammen og en entydig identificering af støjsignaler. En periodisk sammenligning af de via de tre kanaler bestemte størrelser tillader den tidlige detektering afen eventuel uheldig ændring i forbrændingsrummet.This provides a flame monitoring and evaluation device for a combustion device. The flame monitoring and evaluation device has a sensor which detects the flame radiation and its pulsation, and an analysis switch then switched on. The analyzer switch detects whether the radiation received by the sensor corresponds to a burning flame. In the event of a negative result, the analysis switch provides a disconnect signal for the fuel supply. The sensor is connected to the analyzer switch via three channels, which are arranged as input channels for the analyzer switch. The analyzer switch is designed for simultaneous analysis of the flame frequency, the flame signal amplitude and the average radiation pressure. This results in the highest possible dynamics and accuracy in determining the flicker frequencies and amplitudes as well as the direct pressure. This results in a high redundancy for the necessary safety monitoring during continuous operation without having to use the otherwise known expensive glare operation. A compensation signal can be produced by means of the analysis switch, ie. a signal which, according to predetermined criteria, takes into account the three signals of the three channels, and an evaluation of the flame ratio is made on the basis of the signals of the three channels. By means of the three-channel analysis of radiation pressure, frequency and amplitude, further information can be obtained from the flame signal for the assessment and safety-directed processing. A clear indication of the combustion ratio is obtained, discrimination of the flame and a clear identification of noise signals. A periodic comparison of the sizes determined via the three channels allows the early detection of any unfortunate change in the combustion chamber.

Sensoren er fortrinsvis tildannet som en fotoelektrisk sensor, såsom f.eks. en fotodiode, for at tilvejebringe en omkostningsgunstig opto-elektronisk flammeovervågnings- og vurderingsindretning. Ved de fleste fotosensorer udnyttes egen-EMK’en, således at en egensvingning eller susen ved flammeovervågnings- og vurderingsindretningen reduceres. Som fotosensor kan der fortrinsvis anvendes en halvledersensor, som også har et optisk filter. Arbejdsområdet skal begynde ved en bølgelængde på under 300 nm og nå ind i det infrarøde område. Den maksimale følsomhed ligger over 800 nm. Registreringen af radikaler og deres modulationsfrekvenser i det nævnte område er også meget vigtig.The sensor is preferably formed as a photoelectric sensor, such as e.g. a photodiode, to provide a cost-effective optoelectronic flame monitoring and evaluation device. In most photosensors, the EWC is utilized so that an intrinsic oscillation or flushing of the flame monitoring and evaluation device is reduced. As a photosensor, a semiconductor sensor which also has an optical filter can preferably be used. The work area must begin at a wavelength of less than 300 nm and reach the infrared range. The maximum sensitivity is above 800 nm. The detection of radicals and their modulation frequencies in said range is also very important.

Fortrinsvis har den anvendte fotosensor en i et stort område lineær grundkarakteristik i henseende til bølgelængden. Således lader der sig via forholdet imellem den modulerede vekseldel (flamme) og jævndel (brandkammerets baggrundsstråling) bestemme pålideligt de i brandkammeret herskende betingelser (f.eks. IR-andel, temperatur, flammefarver osv.).Preferably, the photo sensor used has a broad basic characteristic in a wide range with respect to the wavelength. Thus, it is possible to reliably determine the conditions prevailing in the fire chamber via the ratio between the modulated alternating (flame) and even (the background radiation of the fire chamber) (eg IR proportion, temperature, flame colors, etc.).

Til enkel og billig udførlig mulighed for at realisere sensoren, hvormed både flammefrekvensen, flammesignalets amplitude og det gennemsnitlige strålingstryk kan måles, kan sensoren fortrinsvis også være tildannet som ioniserings-, trykeller lydsensor.For a simple and inexpensive opportunity to realize the sensor by which both the flame frequency, the flame signal amplitude and the average radiation pressure can be measured, the sensor can preferably also be designed as an ionization, pressure or sound sensor.

Den første adskillelse af de tre kanaler sker allerede umiddelbart efter sensoren via en adskilt forarbejdning af de fysiske størrelser strøm (jævnstrøm) og spænding (frekvens og amplitude). Den adskilte forarbejdning af de fysiske størrelser sker især på enkel måde via en modstand. Det fra fotosensoren modtagne signal opdeles via modstanden let i den fysiske størrelse strøm og den fysiske størrelse spænding, således at der foreligger en direkte overensstemmelse imellem de således opnåede størrelser. Til flammeovervågningen og -vurderingen anvendes således et og samme signal, som bearbejdes forskelligt, til redundansen.The first separation of the three channels is done immediately after the sensor via a separate processing of the physical magnitudes of current (direct current) and voltage (frequency and amplitude). In particular, the separate processing of the physical sizes takes place in a simple manner via a resistor. The signal received from the photosensor is easily divided through the resistance into the physical size current and the physical size voltage, so that there is a direct correspondence between the sizes thus obtained. Thus, for the flame monitoring and evaluation, one and the same signal, which is processed differently, is used for the redundancy.

Fortrinsvis er kompositionssignalet indrettet til at kunne tilføres en indretning til indstilling af en optimal luftregulering ved forbrændingen og/eller indstillingen af brændstoftilførslen. Kompositionssignalet er derved tilkobleligt til den tilsvarende indretning til indstilling af luft- eller brændstoftilførslen.Preferably, the composition signal is arranged to be capable of being applied to a device for adjusting an optimum air regulation during combustion and / or the adjustment of the fuel supply. The composition signal is thereby connectable to the corresponding device for adjusting the air or fuel supply.

Til den yderligere øgning af redundansen kan der gennemføres en dobbelt nul-punkts-gennemgangskontrol ved analyseringen af flammefrekvensen. Ved hjælp af den dobbelte nulpunkts-gennemgangskontrol er flammefrekvensen mere nøjagtig bestemmelig og kan derved føre til et mere nøjagtigt kompositionssignal.For the further increase of redundancy, a double zero-point review check can be performed in the analysis of the flame frequency. By means of the double zero-point check, the flame frequency is more accurately determined and can thereby lead to a more accurate composition signal.

Fortrinsvis er analyseringsomskifteren forbundet med et følsomhedsregule-ringstrin. Følsomhedsreguleringstrinnet, som kan være indrettet hardware- eller softwaremæssigt, regulerer følsomheden for frekvensens kanal og/eller amplitudens kanal i afhængighed af det analyserede signal fra stråletrykkets kanal.Preferably, the assay switch is associated with a sensitivity control step. The sensitivity control step, which may be arranged hardware or software, regulates the sensitivity of the frequency channel and / or the amplitude channel depending on the signal of the beam pressure channel analyzed.

Fortrinsvis er der i kanalen til stråletrykket og i kanalen til amplituden tilvejebragt afgreninger, som fører til frakoblingsled for brændstoftilførslen. Således foreligger der en yderligere redundans. Uafhængigt af analyseringsomskifterens signal er frakoblingen af brændstoftilførslen gennemførlig på sikker måde.Preferably, branches are provided in the channel for the jet pressure and in the channel for the amplitude which leads to the cut-off link for the fuel supply. Thus, there is a further redundancy. Regardless of the analyzer switch signal, the disconnection of the fuel supply is feasible safely.

Til vedligeholdelses- og servicearbejder samt i forstyrrelsestilfælde er det hensigtsmæssigt, hvis analyseringsomskifteren har et lager, hvori parameteren med hensyn til frakoblinger og/eller frekvenshistogrammer kan anbringes og udlæses.For maintenance and service work as well as in case of disturbance, it is advisable if the analyzer switch has a storage in which the parameter for disconnections and / or frequency histograms can be placed and read.

Sensorens signal føres hensigtsmæssigt via et højtemperaturbestandigt lyslederkabel (glasfiber) fra fyringens område, og derpå tilføres det analyseringsomskifteren via tre kanaler. Yderligere udførelsesformer for opfindelsen fremgår af den efterfølgende beskrivelse og underkravene.The sensor's signal is conveniently fed via a high temperature resistant fiber optic cable (fiberglass) from the firing area, and then it is supplied to the analyzer switch via three channels. Further embodiments of the invention will become apparent from the following description and subclaims.

Opfindelsen beskrives nærmere nedenfor under henvisning til tegningen, hvor figur 1 viser et skematisk blokdiagram over en udførelsesform for en flammeovervågnings- og vurderingsindretning ifølge opfindelsen, figur 2 en skematisk afbildning af flammens amplitude i afhængighed af tiden, figur 3 en første kanal i den i figur 1 viste blokdiagramafbildning, figur 4 en anden og tredje kanal i den i figur 1 viste blokdiagramafbildning, figur 5 et forløb af en via en første kanal målt repræsentativ størrelse for strålingstrykket og en på basis af strålingstrykket indstillet følsomhed, figur 6 et forløb af en via en tredje kanal målt repræsentativ størrelse for en amplitude i lineær afbildning, figur 7 et forløb af en via en tredje kanal målt repræsentativ størrelse for en amplitude i logaritmisk afbildning, og figur 8 en skematisk blokdiagramafbildning af en yderligere udførelsesform for en flammeovervågnings- og vurderingsindretning ifølge opfindelsen. I figur 1 er der vist en udførelsesform for en flammeovervågnings- og vurderingsindretning ifølge opfindelsen. I udførelsesformen ifølge figur 1 ligger der imellem en som fotosensor tildannet sensor 1 og en analyseringsomskifter 2 i flammeovervågnings- og vurderingsindretningen en trekanalagtig forbindelse imellem fotosensoren 1 og analyseringsomskifteren 2. Analyseringsomskifteren 2 er ifølge den i figur 1 viste udførelsesform tildannet som en mikroprocessor.The invention is described in more detail below with reference to the drawing, in which Figure 1 shows a schematic block diagram of an embodiment of a flame monitoring and evaluation device according to the invention, Figure 2 is a schematic representation of the amplitude of the flame depending on the time, Figure 3 is a first channel of the 1 shows a second and third channel in the block diagram image shown in FIG. 1; FIG. 5 is a representation of a representative size for radiation pressure measured via a first channel; and a sensitivity set on the basis of the radiation pressure; FIG. a third channel measured representative size for an amplitude in linear mapping; Fig. 7 is a view of a representative channel measured via a third channel for an amplitude in logarithmic mapping; and Figure 8 is a schematic block diagram representation of a further embodiment of a flame monitoring and rating device according to invention. Figure 1 shows an embodiment of a flame monitoring and evaluation device according to the invention. In the embodiment of Figure 1, between a sensor 1 formed as a photosensor and an analysis switch 2 in the flame monitoring and evaluation device, there is a three-channel connection between the photosensor 1 and the analysis switch 2. According to the embodiment shown in Figure 1, the analysis switch 2 is formed as a microprocessor.

Fotosensoren 1 kan være tilvejebragt i et fyringsforbrændingsrum. Til tilførslen til sensoren kan der til denne være tilsluttet et højtemperatur-glasfiberkabel med henblik på at føre signalet fra højtemperaturområdet til fotosensoren 1.The photosensor 1 may be provided in a combustion combustion chamber. A high-temperature glass fiber cable may be connected to the sensor for supply to the sensor to transmit the signal from the high-temperature range to the photosensor 1.

De i figur 1 viste kanaler tilslutter sig i et område med lavere temperatur uden for brandkedlen. Til de i figur 1 viste tre kanaler er der kun tilvejebragt en fotosensor 1 og dermed en halvleder, hvilket betyder en væsentlig økonomisk udnyttelse med henblik på besparelse af komponenter i omskifteren.The channels shown in Figure 1 join in a lower temperature range outside the boiler. For the three channels shown in Figure 1, only one photo sensor 1 and thus a semiconductor is provided, which means a significant economical utilization for saving components in the switch.

Den i figur 1 viste øverste kanal 1 (første kanal) tjener til registrering af strålingsstyrken som koefficient af den indfaldende lysstrøm på fotosensoren per modtageflade på fotosensoren, altså til registrering af stråleydelsen henholdsvis det gennemsnitlige strålingstryk. Den i figur 1 viste midterste kanal (anden kanal) tjener til registrering af flimmerfrekvenserne, som er flammeintensiteternes periodiske ændringer, der i afhængighed af tiden forekommer ved oxidationsprocessen brændstof-luft. Den i figur 1 viste nederste kanal (tredje kanal) tjener til flammens amplitudemåling.The upper channel 1 (first channel) shown in Figure 1 serves to record the radiation intensity as the coefficient of the incident light flow on the photo sensor per receiving surface of the photo sensor, ie to record the radiation output and the average radiation pressure, respectively. The middle channel (second channel) shown in Figure 1 serves to record the flicker frequencies, which are the periodic changes of the flame intensities that, depending on the time, occur during the fuel-air oxidation process. The lower channel (third channel) shown in Figure 1 serves for the flame amplitude measurement.

Den via den første kanal bestemte stråling kan angives procentuelt med basisenheden Candela (Cd) via en udgang i analyseringsomskifteren 2.The radiation determined via the first channel can be expressed as a percentage with the base unit Candela (Cd) via an output in the analyzer switch 2.

De via den anden kanal bestemte flimmerfrekvenser kan, såfremt amplituden ændrer sig periodisk, med tiden antages som et periodisk ændret vurderingssignal, som svinger omkring en midterværdi. Lysstyrkens modulerede svingning bestemmer flammens frekvens og intensitet. Frekvensen giver information om hastigheden, amplituden giver information om størrelsen af strålingsændringen, hvilket er vist i figur 2.The flicker frequencies determined via the second channel, if the amplitude changes periodically, can be assumed over time as a periodically changed assessment signal, which fluctuates around a mean value. The modulated fluctuation of brightness determines the frequency and intensity of the flame. The frequency provides information on the velocity, the amplitude provides information on the magnitude of the radiation change, which is shown in Figure 2.

En nøjagtig analysering af frekvensen, dvs. en registrering af signalets nulgennemgange, kan f.eks. ske som i EP 1 207 346 B1. Herved er der mulighed for en meget nøjagtig registrering af flammefrekvensen, som typisk ændrer sig for hver forbrændingsindretning og brændstof alt efter driftsmåden.An accurate analysis of the frequency, ie a recording of the zero passages of the signal, e.g. happen as in EP 1 207 346 B1. This allows a very accurate recording of the flame frequency, which typically changes for each combustion device and fuel depending on the mode of operation.

De som pulsation (Hz) betegnede nulgennemgange for et signal i den anden kanal, som på kendt måde er påført i forhold til lambda, svarer per tidsenhed i det væsentlige til flammestrålingens flimmerfrekvens. Nulgennemgangene fremstilles af analyseringsomskifteren, idet jævnstrømsdelen af signalet fra fotosensoren afskæres, og omskifterhysteresen lægges således omkring nullinjen for vekselstrømsdelen, at signalets støjdel undertrykkes, dvs. at de dominerende amplituder forbliver tilovers. Det opnåede vekselspændingssignal forstærkes, således at der som følge af afskæringen af de øvre og nedre afsnit fremkommer i det væsentlige firkantimpulser med varierende pulsbredde. Man tæller så tilsvarende op- og nedadgående sider på denne firkantimpuls og dermed nulgennemgangene. Dette sker per tidsenhed, f.eks. per sekund.The zero passages referred to as pulsation (Hz) for a signal in the second channel applied in a known manner relative to lambda correspond per unit of time substantially to the flicker frequency of the flame radiation. The zero passes are made by the analyzer switch, cutting the DC portion of the signal from the photosensor and placing the switch hysteresis around the zero line of the AC portion so that the noise portion of the signal is suppressed; that the dominant amplitudes remain. The obtained AC voltage signal is amplified so that, due to the cutting of the upper and lower sections, essentially square pulses of varying pulse width appear. The corresponding up and down sides are then counted on this square pulse and thus the zero passes. This is done per unit of time, e.g. per second.

Hvis antallet af nulgennemgange per tidsenhed er større end en på forhånd bestemt grænseværdi, f.eks. 25, går man ud fra, at der er en flamme. Er antallet af nulgennemgange lig med den forudbestemte grænseværdi eller derover, går man ud fra, at der foreligger en acceptabel flamme, derunder afbrydes brændstoftilførslen i overensstemmelse hermed.If the number of zero passes per unit of time is greater than a predetermined limit value, e.g. 25, one assumes that there is a flame. If the number of zero passes is equal to the predetermined limit value or more, it is assumed that there is an acceptable flame during which the fuel supply is interrupted accordingly.

Til en tilladelse til kontinuerlig drift er udvidelsen til den redundante registrering af to flanker på svingningerne med de positive og negative nulgennemgange in klusive kontrol af den opståede impulsbredde vigtig. Via omregningen i mikroprocessoren kan der også let måleteknisk tilbydes et frekvenshistogram galvanisk adskilt via visningen af en LED. En dyr Fourier-analyse er ikke nødvendig. I telegrammet befinder der sig endvidere udsagn om CO-, CO2- og NOX-forholdene. I figur 3 er den første kanal vist endnu en gang i detaljer. Imellem fotosensoren 1 og analyseringsomskifteren 2, som er indrettet som mikroprocessor, er der tilvejebragt en transimpedansforstærker 3, et lavpasfilter 4 og en indretning 5 til regning med logaritmer. Den første kanal til registrering af stråleydelsen er lagt på en analog-digital-omformer i analyseomskifteren 2.1 den første kanal foregår der en kraftig undertrykning af vekselspænderne frem til en meget lavfrekvens.For a permit for continuous operation, the extension to the redundant registration of two flanks on the oscillations with the positive and negative zero passes in exclusive control of the impulse width is important. Via the conversion in the microprocessor, a measurement histogram can easily be offered galvanically separated via the display of an LED. An expensive Fourier analysis is not necessary. The telegram also contains statements about CO, CO2 and NOX conditions. In Figure 3, the first channel is shown again in detail. Between the photo sensor 1 and the analyzer switch 2, which is arranged as a microprocessor, there is provided a transimpedance amplifier 3, a low pass filter 4 and a logarithmic device 5. The first channel for recording the beam output is placed on an analogue-digital converter in the analyzer switch 2.1 the first channel there is a strong suppression of the inverters until a very low frequency.

Den kraftige undertrykning er delvis muliggjort ved hjælp af en til fotosensoren 1 sluttet modstand 6. I kanalen 1 benyttes fotosensorens 1 fysiske størrelse ’’strøm”. Opspaltningen via modstanden 6, som er indkoblet efter fotosensoren 1, sker ved, at for den anden og tredje, som er tilvejebragt til registreringen af flammens frekvens og amplitude, udtages ’’spændingen” via modstanden 6.The strong suppression is partly made possible by a resistor 6 connected to the photosensor 1. In channel 1, the 'current' of the photosensor 1's physical size is used. The cleavage via the resistor 6, which is switched on after the photosensor 1, occurs by the fact that, for the second and third, which are provided for recording the frequency and amplitude of the flame, the '' voltage 'is taken out via the resistor 6.

Modstanden 6 tjener som stjernemodstand til fremstillingen af en i afhængighed af modstandens 6 størrelse og fotosensorens 1 signal afhængig spændingsværdi, som er korreleret direkte med strømværdien forden første kanal. I den anden kanal er der anbragt et båndfilter 7 og en operationsforstærker 8. Kanalen 2 lægges på en analogkomparator i analyseringsomskifteren 2. Modstanden 6 anvendes i modsætning til signalet til den første kanal, hvor jævndelene anvendes, til at tilføre den anden kanal spændingsfaldet over modstanden 6. Båndfilteret 7 er et afstemmeligt båndfilter på ca. f.eks. 150 til 200 Hz og en kvalitet på 0,5 for at udelukke en magnetisering som følge af det elektriske vekselfelt. Den lave båndbredde dæmper også de i flammesignalet dominerende lave frekvenser. Derved er båndfilteret 7 således dimensioneret, at selv ved store amplituder opnås mætningen ikke for at undgå en frekvensfordobling ved det efterfølgende kapacitivt koblede trin. Også af denne årsag kobles de efterfølgende trin galvanisk. I den tredje kanal er der anbragt en operationsforstærker 9 og en indretning 10 til regning med logaritmer, en præcisionsensretter 11 og et lavpasfilter 12. Bearbejdningen af amplitudesignalerne i den tredje kanal foregår ved hjælp af logaritmer. De negative og positive halvbølger når via lavpasfilteret 12 frem til analyseomskifterens 2 indgang, som dannes ved hjælp af en analog-digital-omskifter. Via en forspænding af styringen af de to operationsforstærkere i præcisionsensretteren kan man let bestemme det ønskede driftsspændingsområde.The resistor 6 serves as a star resistor for the production of a voltage value dependent on the size of the resistor 6 and the signal value of the photosensor 1, which is directly correlated with the current value of the first channel. In the second channel a band filter 7 and an operational amplifier 8. The channel 2 is applied to an analogue comparator in the analyzer switch 2. The resistor 6 is used, in contrast to the signal of the first channel where the equalizers are used, to supply the voltage drop across the second channel. 6. The band filter 7 is a tunable band filter of approx. eg. 150 to 200 Hz and a quality of 0.5 to exclude magnetization due to the electric alternating field. The low bandwidth also dampens the low frequencies dominating in the flame signal. Thereby, the band filter 7 is dimensioned such that even at large amplitudes the saturation is not achieved in order to avoid a frequency doubling at the subsequent capacitively coupled step. For this reason too, the subsequent steps are galvanically coupled. In the third channel is provided an operational amplifier 9 and a device 10 for accounting with logarithms, a precision transducer 11 and a low pass filter 12. The processing of the amplitude signals in the third channel is carried out by means of logarithms. The negative and positive half-waves reach via the low-pass filter 12 to the input of the analyzer switch 2, which is formed by means of an analog-digital switch. By biasing the control of the two operational amplifiers in the precision rectifier, the desired operating voltage range can easily be determined.

Via de tre kanaler, som har forskellige filtre, såsom f.eks. lavpasfilteret, båndfilteret og højpasfilteret, sikres, at de modtagne signaler, som tjener til analyseringen af stråletrykket, flimrefrekvensen og amplituden, foreligger redundant og med højere nøjagtighed ved analyseringsomskifteren 2. Hver kanal har en til det respektive signal bedst muligt tildannet signalbane. De i figur 1, 3 og 4 viste blokdiagramafbildninger er optimeret til signalføringen i de tre kanaler. Således foregår f.eks. amplitudemålingen ved hjælp af de i den tredje kanal anbragte elektroniske komponenter udelukkende i det relevante måleområde, dvs. signaldelene som ville forstyrre målingen, frafiltreres i den tredje kanal (henholdsvis frafiltreres støj og et offset).Via the three channels which have different filters, such as e.g. The low pass filter, the band filter and the high pass filter, ensure that the received signals which serve to analyze the beam pressure, the flicker frequency and the amplitude are redundant and with higher accuracy at the analyzer switch 2. Each channel has a signal path which is best adapted to the respective signal. The block diagram images shown in Figures 1, 3 and 4 are optimized for the signal guidance in the three channels. Thus, e.g. the amplitude measurement by means of the electronic components located in the third channel exclusively in the relevant measuring range, ie. the signal parts that would interfere with measurement are filtered out in the third channel (noise filtered and offset, respectively).

Modstanden 6 adskiller umiddelbart efter fotosensoren 1 signalet til strålingstrykket (første kanal) og vekselsignalet til flammefrekvensen og amplituden (anden og tredje kanal), og signalerne forarbejdes adskilt, hvorved opnås en meget tidlig redundans i signalbanen.Resistance 6 immediately after the photosensor 1 separates the radiation pressure signal (first channel) and the flame frequency and amplitude alternation signal (second and third channels), and the signals are processed separately, thus obtaining a very early redundancy in the signal path.

Ved hjælp af de tre kanaler er der mulighed for en redundant bestemmelse af størrelserne flammens strålingstryk, frekvens og amplitude, hvorved analyseringsomskifteren 2 fremstiller et kompensationssignal, som under hensyntagen til på forhånd bestemte kriterier tillader en vurdering af flammens forbrændingsforhold. Resultaterne fra de enkelte kanaler kan adderes, subtraheres eller på anden måde sammenknyttes vægtet til fremstillingen af kompensationssignalet.The three channels allow a redundant determination of the flame radiation pressure, frequency and amplitude, whereby the analyzer switch 2 produces a compensation signal which allows for an assessment of the flame combustion conditions, taking into account predetermined criteria. The results from the individual channels can be added, subtracted or otherwise linked to the weighting of the compensation signal.

Via den første kanal og analyseringen af det via analyseringsomskifteren 2 be-stemmelige strålingstryk er der mulighed for en verifikation af de via de to andre kanaler bestemte størrelser, dvs. strålingens flimrefrekvens og amplitude. Derudover kan der via strålingstrykket også opnås et tilnærmelsesvis kvalitativt udsagn om temperaturen. Ved en afvigelse fra det målte strålingstryks nominelle værdi er i det mindste et udsagn om temperaturforløbets tendens og en udsagnsegnet vurdering mulig.Via the first channel and the analysis of the radiation pressure determined by the analyzer switch 2, it is possible to verify the sizes determined via the two other channels, ie. the flicker frequency and amplitude of the radiation. In addition, via the radiation pressure, an almost qualitative statement about the temperature can also be obtained. By deviation from the nominal value of the measured radiation pressure, at least a statement of the trend of the temperature gradient and a pronounced assessment is possible.

Med flammens vurdering menes der her, at der ikke blot foretages en sikkerhedsrettet frakobling ved en erkendelse af, at flammen er gået ud, men at brandforholdene kan påvirkes positivt. Via den trekanalede analysering af stråletryk, flimrefrekvens og amplitude er der mulighed for en meget god og verificerbar vurdering.By the assessment of the flame, it is meant here that not only a safety-directed switch-off is made by a recognition that the flame has gone out but that the fire conditions can be positively affected. Through the three-channel analysis of beam pressure, flicker frequency and amplitude, a very good and verifiable assessment is possible.

Ved verificering menes, at en af kanalerne anvendes til at efterprøve de resultater, som bestemmes via de to andre kanaler. Som nævnt egner f.eks. den første kanal, dvs. signal for strålingstrykket, sig til en sådan verificering og vurdering. For eksempel vandrer den iagttagne forbrænding ved stigende strålingstryk til en forøget produktion af CO og ved aftagende strålingstryk til en forøget produktion af CO2. Den første kanal til strålingstrykket kan derfor anvendes til at indstille luft/brændstofblandingen optimalt, således at der hverken sker en forøget CO-produktion eller en forøget C02-produktion, idet trykket holdes så vidt muligt konstant. Indstillingen kan ske ved, at en styring foregår f.eks. med lufttilføringsklap-per eller blæsere. Naturligvis kan brændstofmængden også indstilles. Principielt fører tilførslen af mindre luft til en lavere frekvens og større amplitude, medens tilførslen af mere luft fører til en højere frekvens med mindre amplitude. Det ønskede histogram for den optimale forbrænding, f.eks. CO-, CO2- og NOx-værdier, fastlægges til forbrændingsindretningernes arbejdspunkter. Det drejer sig herved om vægtede frekvenser, som hele tiden ligger under for en typisk svingningsbredde.Verification means that one of the channels is used to verify the results determined through the other two channels. As mentioned, e.g. the first channel, i.e. signal for the radiation pressure, say to such verification and assessment. For example, the observed combustion migrates by increasing radiation pressure to an increased production of CO and by decreasing radiation pressure to an increased production of CO2. Therefore, the first channel for the radiation pressure can be used to optimally adjust the air / fuel mixture so that neither increased CO production nor CO 2 production is maintained, keeping the pressure as constant as possible. The setting can be done by a control being carried out e.g. with air supply valves or fans. Of course, the amount of fuel can also be set. In principle, the supply of less air leads to a lower frequency and greater amplitude, while the supply of more air leads to a higher frequency with less amplitude. The desired histogram for the optimum combustion, e.g. CO, CO2 and NOx values are determined at the work points of the incinerators. These are weighted frequencies, which are always below a typical oscillation width.

Signalet om flammeforbrændingsforholdet kan overføres kontaktløst via en LED, som er forbundet og styres med analyseringsomskifteren, idet analyseringsomskifteren 2 overfører informationer optisk via den tilsvarende styrede LED. Disse informationer kan så også anvendes til lambda-reguleringen, hvorved den kontaktløse optiske overføring ved hjælp af LED foretrækkes for at holde forstyrrelser på grund af tilslutninger eller EMV-fænomener så lave som muligt. Med LED’en, som kan være en del af flammeovervågningsindretningen, er der tilvejebragt et optisk DFLI-interface til flammeovervågningsindretningens dataudveksling med eksterne indretninger.The signal of the flame combustion ratio can be transmitted contactlessly via an LED which is connected and controlled with the analyzer switch, the analyzer switch 2 transmitting information optically via the corresponding controlled LED. This information can then also be used for the lambda control, whereby the contactless optical transmission by LED is preferred to keep interference due to connections or EMV phenomena as low as possible. With the LED, which may be part of the flame monitoring device, an optical DFLI interface is provided for the flame monitoring device's data exchange with external devices.

Det via den første kanal bestemte signal for strålingstrykket kan også anvendes til at styre eller regulere blændere eller optiske filtre, som er koblet ind før fotosensoren 1. Denne styring kan så foregå på en sådan måde, at ved høje strålingstryk reduceres blænderåbningerne og ved lave strålingstryk forøges de eller også ændres filteret.The radiation pressure signal determined via the first channel can also be used to control or regulate apertures or optical filters which are switched on before the photosensor 1. This control can be carried out in such a way that at high radiation pressures the apertures are reduced and at low radiation pressures. do they increase or even change the filter.

Ligesom den første kanals signal, dvs. det signal, som er repræsentativt for strålingstrykket, kan et af de to andre signaler fra de to andre kanaler tjene til en verifikation af de målte signaler. Det erf.eks. også muligt, at signalet for amplituden, dvs. den tredje kanals signal, anvendes til verifikation af målingen via den første kanal (strålingstryk) og den anden kanal (frekvens).Like the first channel signal, i.e. the signal representative of the radiation pressure, one of the other two signals from the other two channels can serve to verify the measured signals. The experience e.g. also possible that the signal of the amplitude, i.e. the third channel signal, is used to verify the measurement via the first channel (radiation pressure) and the second channel (frequency).

Derudover er der ved hjælp af den trekanalformede udførelsesform ifølge opfindelsen f.eks. mulighed for en karakteristikefterligning af en forholdsvis dyr GaP-diode som fotosensor ved brug afen betydelig økonomisk mere hensigtsmæssig silicium-diode. Ved hjælp af den logaritmiske registrering af den første kanals signal, dvs. det for strålingstrykket repræsentative signal, er der mulighed for en efterligning af en lineær karakteristik i logaritmisk afbildning.In addition, by means of the three-channel embodiment according to the invention, e.g. the possibility of a characteristic imitation of a relatively expensive GaP diode as a photosensor using a significantly more economically appropriate silicon diode. Using the logarithmic recording of the signal of the first channel, i.e. the signal representative of the radiation pressure, it is possible to emulate a linear characteristic in logarithmic imaging.

Efterligningen af adfærden af en GaP-diode som fotosensor sker i det foreliggende udførelseseksempel ved, at den via den første kanal bestemte strålingsydelse henholdsvis strålingstrykket foretager en følsomhedsregulering via et følsomt reguleringstrin forden anden kanal til bestemmelsen af amplituden. Derudover er der i den første kanal tilvejebragt indretningen 10 til logaritmeberegning. Det drejer sig således om en hardwaremæssig løsning. Til realiseringen som softwaremæssig løsning kan der i analyseringsomskifteren 2 til den første kanal foregå en logaritmisk betragtning af signalindgangsstørrelsen. Målingen af strålingstrykket kan således foregå over et meget stort måleområde. Også i den første kanal er de elektroniske komponenter således valgt, at signalet optimeres til analyseringen af strålingstrykket. I afhængighed af det målte strålingstryk via den første kanal er der således mulighed forfølsomhedsindstillingen i henseende til signalet i den tredje kanal. I det ”blå” strålingsområde i en forbrændingsindretning kan der indstilles en højere følsomhed og dermed forstærkning. Med stigende tryk, dvs. forbrændingsindretningens strålingsområde passerer ind i området ”gul” og ’’infrarød”, kan følsomheden på ny reguleres ned eller omskiftes fra det stigende tryk. Med stigende tryk indsættes der altså en lavere forstærkning henholdsvis følsomhed med hensyn til den tredje kanals amplitude. I stedet for følsomheden kan også en analogkom-parator (Schmidt-trigger) indstilles, således at der samtidigt iagttages en hyste-rese. I figur 5 er der vist et forløb af en via den første kanal målt repræsentativ størrelse for strålingstrykket. I dette udførelseseksempel med en fotosensorsom sensor af strålingen tilknyttes det analyserede signal (fotosensorens eller fotodiodens strøm) ækvivalente temperaturer ved den sorte stråleindretning, som aflæses på den øvre x-akse. Strålingstrykket er vist som funktion af fotosensorens eller fotodiodens via den første kanal målte strøm (nedre x-akse). Signalet for strålingstrykket stiger med fotosensorens tiltagende strøm. Strålingstrykkets værdi aflæses på den venstre y-akse. I figur 5 er også den relative følsomhed påført, hvorved de tilsvarende værdier kan aflæses på den højre y-akse. Følsomheden er indtil en diodestrøm på 10 μΑ 100% og falder så ved fotosensorens større strømme. I figur 6 og 7 er der vist forløbet af en via den tredje kanal målt repræsentativ størrelse for flammens amplitude. I figur 6 er der vist en lineær afbildning og i figur 7 en logaritmisk afbildning. Til udførelseseksemplet med en fotosensor som sensor er der vist en spænding for fotosensoren henholdsvis fotodioden for det tilfælde at følsomheden for den tredje kanals signalindgang indstilles i afhængighed af det målte strålingstryk. I den logaritmiske afbildning fås en lineær karakteristik for signalet via den tredje kanal, dvs. amplituden.In the present embodiment, the behavior of a GaP diode as a photosensor occurs in that the radiation output determined by the first channel or radiation pressure, respectively, makes a sensitivity control via a sensitive control step of the second channel for the determination of the amplitude. In addition, in the first channel, the logarithm calculation device 10 is provided. It is thus a hardware solution. For the realization as a software solution, in the analyzer switch 2 for the first channel, a logarithmic view of the signal input size can be made. Thus, the measurement of radiation pressure can take place over a very large measuring range. Also in the first channel, the electronic components are chosen so that the signal is optimized for the analysis of the radiation pressure. Thus, depending on the measured radiation pressure via the first channel, the sensitivity setting is possible with respect to the signal in the third channel. In the "blue" radiation range of a combustion device a higher sensitivity and thus gain can be set. With increasing pressure, ie. if the radiation range of the combustion device passes into the area "yellow" and "infrared", the sensitivity can be re-adjusted or switched off from the increasing pressure. Thus, with increasing pressure, a lower gain or sensitivity is added with respect to the amplitude of the third channel. Instead of the sensitivity, an analog comparator (Schmidt trigger) can also be set so that a hysteresis is observed simultaneously. In Figure 5, a representation of a representative size of the radiation pressure measured via the first channel is shown. In this exemplary embodiment with a photosensitive sensor of the radiation, the analyzed signal (the current of the photosensor or photodiode) is associated with equivalent temperatures at the black beam device which is read on the upper x-axis. The radiation pressure is shown as a function of the current measured (the lower x-axis) of the photo sensor or photodiode. The radiation pressure signal increases with the increasing current of the photosensor. The value of the radiation pressure is read on the left y-axis. In Figure 5 the relative sensitivity is also applied, whereby the corresponding values can be read on the right y-axis. The sensitivity is up to a 10 μΑ diode current of 100% and then decreases at the larger currents of the photosensor. Figures 6 and 7 show the course of a representative size measured via the third channel for the amplitude of the flame. Figure 6 shows a linear view and Figure 7 shows a logarithmic view. For the exemplary embodiment with a photo sensor as a sensor, a voltage is shown for the photo sensor and photodiode, respectively, in case the sensitivity of the third channel signal input is set depending on the measured radiation pressure. In the logarithmic mapping, a linear characteristic of the signal is obtained via the third channel, i.e. amplitude.

Ved hjælp af den første kanal, hvormed strålingstrykket bestemmes, er der mulighed for en regulering for målingen af amplituden via den tredje kanal, og en GaP-diodes adfærd kan også efterlignes med en billigere silicium-diode. Derved forhindres de forstyrrende påvirkninger af rødstrålende udmuringer, glødende kedelvægge og flammerør.By means of the first channel by which the radiation pressure is determined, a regulation is made for the measurement of the amplitude via the third channel, and the behavior of a GaP diode can also be imitated with a cheaper silicon diode. This prevents the disruptive effects of red-beamed walls, glowing boiler walls and flame pipes.

Et eksempel på driften afen flammeovervågningsindretning ifølge opfindelsen er som følger: ved tilkoblingen af forbrændingsindretningen foretages en kvantise-ring, ved hvilken hvert signal i de tre kanaler overvåges og flammen først så klassificeres som brændende, når hver målestørrelse i en kanal befinder sig over en bestemt tærskelværdi eller i et på forhånd bestemt område. For eksempel kan det forekomme, at der i kanalen til frekvensen ved tilkoblingen inden for fem tidsenheder af f.eks. 140 ms skal detekteres et bestemt antal af nulgennemgange for at vurdere flammen som brændende. Til frekvensen betyder det at omregnet især ved en frekvens større end 50 Hz vurderes flammen som brændende, da flammen meget ofte tændes med tændtransformatorer, som arbejder med 50 Hz, og disse kan forstyrre flammevurderingen. Endvidere skal der samtidigt tages hensyn til f.eks. gener som følge af kunstlyskilder, som fader ud ved betragtningen af frekvenser fra 50 Hz og multiplum heraf, og skulle føre til ønske om sikkerhedsfrakoblinger.An example of the operation of a flame monitoring device according to the invention is as follows: when the combustion device is switched on, a quantization is carried out in which each signal in the three channels is monitored and the flame is first classified as burning when each measurement size in a channel is above a certain threshold or in a predetermined range. For example, it may occur that within the channel for the frequency of the connection within five time units of e.g. 140 ms a certain number of zero passes must be detected to assess the flame as burning. For the frequency, this means that, especially at a frequency greater than 50 Hz, the flame is considered burning as the flame is very often ignited with ignition transformers operating at 50 Hz and these can interfere with the flame rating. Furthermore, account must be taken, for example, of: genes arising from artificial light sources that fade out when considering frequencies from 50 Hz and multiples thereof, and should lead to the desire for safety disconnections.

Ved tilkoblingen kræves der for amplitudens kanal en mindsteværdi. Til strålingstrykket gælder der analogt, at kun når parameteren måles liggende over et forudbestemt tidsrum end tærskelværdien eller et forudbestemt område gælder det at flammen brænder sikkert.The connection requires a minimum value for the amplitude channel. For the radiation pressure, it is analogous that only when the parameter is measured lying over a predetermined period of time beyond the threshold or a predetermined range does the flame burn safely.

Til frekvensen kan der være fastsat, at der foreligger både en frekvensoverskridelses- og en frekvensunderskridelses-identificering samt en ligefrekvens-identi-ficering i forhold til en på forhånd givet tærskelværdi. Når flammen brænder, kan der tages hensyn til anvendelsesafhængige indstillingsbestemmelser i vurderingsomskifteren 2, ved hvilket der kan fremstilles et kompensationssignal, som muliggør en meddelelse om flammeforholdet. Alt efter brændstoffet kan der på forhånd indstilles andre indstillingstal i analyseringsomskifteren 2, og som der tages hensyn til, til en flammevurdering. Vægtningen af de tre kanalers enkelte signaler kan alt efter brændstoffet indstilles i analyseringsomskifteren 2, enten automatisk eller programmeret på forhånd i analyseringsomskifteren.The frequency may be determined to have both a frequency overrun and a frequency undercurrent identification as well as an equal frequency identification relative to a predetermined threshold value. When the flame burns, application-dependent setting provisions can be taken into account in the assessment switch 2, whereby a compensation signal can be produced which enables a flame ratio message. Depending on the fuel, other setting figures can be set in advance in the analyzer switch 2, which is taken into account for a flame assessment. The weighting of the individual signals of the three channels can be set according to the fuel in the analyzer switch 2, either automatically or pre-programmed in the analyzer switch.

En anvendelsesafhængig indstilling er allerede alene nødvendig også i frekvenskanalen på grund af, at de forskellige brændstoffer kan fremstille forskellige flim-refrekvenser ved forbrændingen. For eksempel har olie, let olie, forskellige gasser, forskellige kulsorter og yderligere forbrændingsprodukter frekvenser i reglen imellem 10 og 250 Hz.An application-dependent setting is already only necessary in the frequency channel as well, because the different fuels can produce different flicker frequencies during combustion. For example, oil, light oil, different gases, different coal types, and additional combustion products have frequencies usually between 10 and 250 Hz.

Det kan f.eks. være bestemt, at doseringen af påvirkningen af de tre signaler på de tre kanaler kan indstilles via d rejeom skifter på analyseringsomskifteren 2. For at muliggøre dette kan f.eks. informationerne om de enkelte kanaler visualiseres grafisk og herved vælges en flerdimensionel afbildning. Via den bestemte dreje-omskifter kan der således direkte aflæses påvirkningen af de enkelte størrelser.It can for example. be determined that the dosage of the influence of the three signals on the three channels can be set via d rejeom switch on the analyzer switch 2. To enable this, e.g. the information about the individual channels is visualized graphically, thereby selecting a multidimensional image. Thus, the influence of the individual sizes can be read directly via the particular rotary switch.

Ved uoverensstemmelser ved de tre kanalers analyserede signaler fremstilles der automatisk et frakoblingssignal for brændstoftilførslen af analyseringsomskifteren 2.In the event of discrepancies in the analyzed signals of the three channels, a cut-off signal for the fuel supply is automatically produced by the analyzer switch 2.

Forarbejdningen af de tre kanalers vægtede udgangssignaler kan foregå analogt, digitalt eller blandet og/eller lagres. De analyserede målinger kan udleveres fler-dimensionelt visualiseret fra analyseringsomskifteren 2 og kan i tilfælde af en frakobling give en service-tekniker værdifulde informationer om årsagen til, hvorfor der er sket en frakobling. I figur 8 er der vist en udførelsesform for flammeovervågnings- og vurderingsindretningen ifølge opfindelsen, ved hvilken der til forskel fra den i figur 1 viste udfø-relsesform til yderligere øgning af redundansen i forbindelse med kanalen til strålingstrykket og kanalen til amplituden overvåges uafhængigt af analyseomskifteren 2. Dette sker via to yderligere mikrocontrollerfrie forgreninger, som er forbundet med enkle vindue- eller tærskelværdidiskriminatorer 13, 14. Omskiftningstærsklerne ligger så ved flammeidentificeringsområdets kanter. Kanalernes to forgreninger ’’strålingstryk” og ’’amplitude” fører således til frakoblingsled 15, 16 forforbrændingsindretningen uden mellemindkobling af analyseringsomskifteren 2. Via de to yderligere grene til strålingstrykket og amplituden er der ikke mulighed for nogen tilfredsstillende vurdering af flammeforholdet, men udelukkende registrering af om flammen brænder eller ikke.The weighted output signals of the three channels can be processed by analog, digital or mixed and / or stored. The analyzed measurements can be delivered multi-dimensionally visualized from the analysis switch 2 and in the event of a disconnection can provide a service technician with valuable information about the reason why a disconnection has occurred. Figure 8 shows an embodiment of the flame monitoring and evaluation device according to the invention, which, in contrast to the embodiment shown in Figure 1, further increases the redundancy in relation to the radiation pressure channel and the channel for the amplitude is independently monitored by the analysis switch 2 This is done through two additional microcontroller-free branches, which are associated with simple window or threshold discriminators 13, 14. The switching thresholds are then at the edges of the flame identification area. Thus, the two branches '' radiation pressure 'and' 'amplitude' of the channels lead to the disconnecting link 15, 16 the pre-combustion device without intermediate switching on of the analyzer switch 2. Via the two additional branches of the radiation pressure and the amplitude, no satisfactory evaluation of the flame ratio is possible, but only registration of whether the flame is burning or not.

Der er også skematisk vist en drejeomskifter 17 til indstillingen af de tre kanalers påvirkninger hver for sig på kompositionssignalet. Med henvisningstallet 18 er der vist en med analyseringsomskifteren 2 forbundet og styret LED, hvormed der ligesom ovenfor kan overføres beskrevne data optisk kontaktløst.A rotary switch 17 is also shown schematically for adjusting the effects of the three channels separately on the composition signal. With reference numeral 18 there is shown a connected and controlled LED connected to the analysis switch 2, which as described above can be transmitted optically contactless data.

Claims (13)

1. Flammeovervågnings- og vurderingsindretning til en forbrændingsindretning med en sensor (1), som registrerer den optiske flammestråling og dennes pulsation, og en efter denne indkoblet analyseomskifter (2), som konstaterer om den af sensoren (1) modtagne stråling svarer til en brændende flamme og ved negativt resultat frembringer et frakoblingssignal til brændstoftilførslen, hvorved sensoren (1) er forbundet med analyseringsomskifteren (2) via tre kanaler, som indlæsningskanaler for analyseringsomskifteren (2), og vurderingsomskifteren (2) er indrettet til samtidig analysering af flammefrekvensen, flammesignalets amplitude og det gennemsnitlige strålingstryk, hvorved der er fremstilleligt et kompensationssignal ved hjælp af vurderingsomskifteren (2) under hensyntagen til de tre kanaler til flammeovervågningen, og der kan gennemføres en vurdering af flammen på basis af de tre kanalers signaler, kendetegnet ved, at der umiddelbart efter sensoren (1) er tilvejebragt en modstand (6), som adskiller en første kanal til bestemmelse af strålingstrykket fra en anden kanal til den adskilte bestemmelse af flammefrekvensen, hvori der er anbragt et båndfilter (7) og en operationsforstærker (8), og til adskilt bestemmelse af amplituden er der tilvejebragt en tredje kanal efter operationsforstærkeren (8) adskilt fra den anden kanal.1. Flame monitoring and evaluation device for a combustion device with a sensor (1) which detects the optical flame radiation and its pulsation and a subsequent analysis switch (2) which determines whether the radiation received by the sensor (1) corresponds to a burning flame and at negative result produces a cut-off signal for the fuel supply, whereby the sensor (1) is connected to the analyzer switch (2) via three channels, as input channels for the analyzer switch (2) and the assessment switch (2) is adapted for simultaneously analyzing the flame frequency, and the average radiation pressure, thereby producing a compensation signal by means of the assessment switch (2), taking into account the three channels for the flame monitoring, and an evaluation of the flame based on the signals of the three channels, characterized in that immediately after the sensor (1) is provided with a mod condition (6) separating a first channel for determining the radiation pressure from a second channel for the separate determination of the flame frequency in which a band filter (7) and an operational amplifier (8) are provided, and for separating the amplitude is provided a third channel after the operational amplifier (8) separate from the second channel. 2. Flammeovervågnings- og vurderingsindretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at sensoren (1) er en fotoelektrisk sensor.Flame monitoring and evaluation device according to claim 1, characterized in that the sensor (1) is a photoelectric sensor. 3. Flammeovervågnings- og vurderingsindretning ifølge krav 2, kendetegnet ved, at den fotoelektriske sensor har en lineær følsomhed i henseende til bølgelængden.Flame monitoring and evaluation device according to claim 2, characterized in that the photoelectric sensor has a linear wavelength sensitivity. 4. Flammeovervågnings- og vurderingsindretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at sensoren (1) er en ioniseringselektrode.Flame monitoring and evaluation device according to claim 1, characterized in that the sensor (1) is an ionization electrode. 5. Flammeovervågnings- og vurderingsindretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at sensoren (1) er en mikrofon eller tryksensor.Flame monitoring and evaluation device according to claim 1, characterized in that the sensor (1) is a microphone or pressure sensor. 6. Flammeovervågnings- og vurderingsindretning ifølge et af kravene 2 eller 3, kendetegnet ved, at ved hjælp af signalet fra kanalen til strålingstryk kan med de to andre kanaler bølgelængdefølsomheden ved en fotoelektrisk sensor således tilpasses en GaP-fotodiode, at de respektive udgangsspændinger ligner hinanden.Flame monitoring and evaluation device according to one of claims 2 or 3, characterized in that by means of the signal from the radiation pressure channel, the wavelength sensitivity of a photoelectric sensor can be adapted to a GaP photodiode such that the respective output voltages are similar . 7. Flammeovervågnings- og vurderingsindretning ifølge et af kravene 1 til 6, kendetegnet ved, at der via modstanden (6) foreligger en direkte korrelation af de størrelser, som tilføres kanalerne.Flame monitoring and evaluation device according to one of claims 1 to 6, characterized in that there is a direct correlation of the sizes supplied to the channels via the resistor (6). 8. Flammeovervågnings- og vurderingsindretning ifølge et af kravene 1 til 7, kendetegnet ved, at kanalen til analysering af strålingstrykket kan tilføres en strøm fra modstanden (6), og de andre kanaler til analyseringen af flammefrekvensen og flammesignalets amplitude kan tilføres en spænding, som falder hen over modstanden (6).Flame monitoring and evaluation device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the channel for analyzing the radiation pressure can be supplied with a current from the resistor (6) and the other channels for analyzing the flame frequency and the amplitude of the flame signal can be supplied with a voltage which falls across the resistor (6). 9. Flammeovervågnings- og vurderingsindretning ifølge et af kravene 1 til 8, kendetegnet ved, at det af analyseringsomskifteren (2) fremstillede kompositionssignal kan tilføres en indretning til indstillingen af en optimal luftregulering og/eller brændstofindstilling.Flame monitoring and evaluation device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the composition signal produced by the analyzer switch (2) can be applied to a device for the setting of an optimal air regulation and / or fuel setting. 10. Flammeovervågnings- og vurderingsindretning ifølge et af kravene 1 til 9, kendetegnet ved, at ved analyseringen af flammefrekvensen er der gennemførligt en dobbelt nulpunkts-gennemgangskontrol.Flame monitoring and evaluation device according to one of claims 1 to 9, characterized in that in the analysis of the flame frequency a double zero-point inspection is feasible. 11. Flammeovervågnings- og vurderingsindretning ifølge et af kravene 1 til 10, kendetegnet ved, at analyseringsomskifteren (2) er forbundet med et følsom-hedsreguleringstrin til frekvensens kanal og/eller amplitudens kanal, og i afhængighed af analyseringen af signalet fra strålingstrykkets kanal er følsomheden regulerbar eller omskiftelig ved hjælp af analyseringsomskifteren (2).Flame monitoring and evaluation device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the analyzer switch (2) is connected to a sensitivity control step for the frequency channel and / or the amplitude channel, and depending on the analysis of the signal from the radiation pressure channel, the sensitivity is adjustable or changeable by means of the analysis switch (2). 12. Flammeovervågnings- og vurderingsindretning ifølge et af kravene 1 til 11, kendetegnet ved, at der i kanalen til strålingstrykket og amplituden er tilvejebragt forgreninger, som fører til frakoblingsled for brændstoftilførslen.Flame monitoring and evaluation device according to one of claims 1 to 11, characterized in that branches are provided in the channel for the radiation pressure and the amplitude leading to the cut-off link for the fuel supply. 13. Flammeovervågnings- og vurderingsindretning ifølge et af kravene 1 til 12, kendetegnet ved, at analyseringsomskifteren (2) omfatter et lager, i hvilket parametre med hensyn til frakoblinger og/eller frekvenshistogrammer er anbringelige eller udlæselige.Flame monitoring and evaluation device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the analysis switch (2) comprises a storage in which parameters for switch-offs and / or frequency histograms are pliable or readable.
DK08005613.8T 2008-03-26 2008-03-26 Flame monitoring and assessment device DK2105669T3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08005613.8A EP2105669B1 (en) 2008-03-26 2008-03-26 Flame monitoring and evaluation device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DK2105669T3 true DK2105669T3 (en) 2016-04-11

Family

ID=39791068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK08005613.8T DK2105669T3 (en) 2008-03-26 2008-03-26 Flame monitoring and assessment device

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2105669B1 (en)
DK (1) DK2105669T3 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK2439451T3 (en) 2010-10-08 2014-03-10 Bfi Automation Gmbh An apparatus for recognizing the presence of a flame
DE102013005151A1 (en) * 2013-03-26 2014-10-02 Gerd Reime Apparatus and method for monitoring and monitoring the flames of a combustion process
DE102021106263A1 (en) 2021-03-15 2022-09-15 Durag Gmbh Flame Warden

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6082933A (en) * 1983-10-14 1985-05-11 Babcock Hitachi Kk Flame detector
GB9019457D0 (en) * 1990-09-06 1990-10-24 Dresser Holmes Limited Flame monitoring apparatus and method
DE19746786C2 (en) 1997-10-23 2000-10-26 Giersch Gmbh Oel Und Gasbrenne Optical flame detector
DE19809653C1 (en) 1998-03-06 1999-09-16 Giersch Gmbh Flame monitor for blue flame for e.g. safe operation of burner
DE19945562B4 (en) * 1999-09-23 2014-01-16 Eberspächer Climate Control Systems GmbH & Co. KG Method for monitoring and / or regulating a vehicle heating device
US6356199B1 (en) * 2000-10-31 2002-03-12 Abb Inc. Diagnostic ionic flame monitor
DE10055831C2 (en) 2000-11-11 2002-11-21 Bfi Automation Gmbh Flame detector for an oil or gas burner
DE10123214A1 (en) 2001-05-12 2002-11-28 Dungs Karl Gmbh & Co Long-term safe flame monitoring method and monitoring device

Also Published As

Publication number Publication date
EP2105669A1 (en) 2009-09-30
EP2105669B1 (en) 2016-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2598669C (en) Intelligent flame scanner
US8070482B2 (en) Combustion control system of detection and analysis of gas or fuel oil flames using optical devices
CA2744091C (en) System and method for controlling fired heater operations
CA2050805C (en) Burner flame sensing system and method
US20110045420A1 (en) Burner monitor and control
AU2010226995A1 (en) Image Sensing System, Software, Apparatus and Method For Controlling Combustion Equipment
DK2105669T3 (en) Flame monitoring and assessment device
JPS6149569B2 (en)
US6700495B2 (en) Flame monitor for an oil- and gas-operated burner
EP0882198A1 (en) Infrared emittance combustion analyzer
JPH06160274A (en) Spectrophotometric method for measurement of consentration of substance to be unspected and spectrophotometer for execution of said method
US20090214993A1 (en) System using over fire zone sensors and data analysis
US6472669B1 (en) Silicon carbide photodiode based flame scanner
KR101817297B1 (en) Flame detector integrated with sensor and controller
JPH0979571A (en) Combustion monitor sensor and air ratio control method of combustor using the sensor
EP4397907A1 (en) Combustion sensor control
JP2622382B2 (en) Flame detector
RU135773U1 (en) SELECTIVE FLAME CONTROL DEVICE
JP7349387B2 (en) Gas stove
JP2022077260A (en) Flame detector, boiler, flame detection method and combustion control method
JPH02218931A (en) Flame detector
JPH02213611A (en) Flame detector
JP2000065350A (en) Method and device for detecting flame state
JPH0627578B2 (en) Flame detector
JPH057608B2 (en)