[发明专利]加热器、控制加热器中燃烧的方法、和执行该方法的计算机程序产品

说明书

本发明提供一种加热器，其具有由第一控制单元调节的空气供给源和燃气供应源，并具有第一测量系统和第二测量系统；第一测量系统包括电离电极、反电极、第一交流电压源、以及用于确定可提供给控制单元的第一电离信号的第一评估电子装置；第二测量系统用于测量第二电离信号，该信号由第二测量系统在用于点燃燃烧的点火电极和反电极之间产生；其中第一测量系统和第二测量系统均被布置用于确定λ值。通过上述方式，使加热器安全可靠地运行、稳定控制、或者在必要时在主控制系统出现故障的情况下进行紧急运行控制来补救这种情况。

技术领域

本发明涉及用于加热设备中燃烧过程的燃气与空气混合物的调节，尤其涉及用于热水制备或建筑物加热领域。

背景技术

为了测量燃烧质量，该质量主要取决于燃烧过程中空气与燃气的比率(λ值，也称为空气数)，在火焰的范围内进行电离测量，尤其适用于许多个加热器。这样的测量应该可以长期稳定地进行控制。如果控制失败，在大多数情况下必须关闭加热器，这当然应该尽可能少地发生。

另外，火焰监测通常在加热器中进行，其主要任务是确保如果不存在火焰，则在加热器启动后不提供燃气。这样可以防止任何爆炸性混合物的形成以及未燃烧的燃气逸出。这可以通过许多不同的方式来实现。有光学的、热学的以及电子系统。经常使用的电子火焰检测器使用现有的点火电极，用于在火焰生成后产生电离信号，在现有技术中，该电离信号不用于控制火焰而是用于监测火焰。专门准备的电离信号不仅可以可靠地检测到火焰的存在或熄灭，而且还可以，例如，测量在早期由于燃烧空气供应过多而导致出现离焰的情形。如果火焰不稳定，则可以在早期关闭火焰。

根据现有技术，到目前为止，通常在操作中借助于单独的电离电极来进行控制。不管电极的类型如何，都确定了火焰区域内电离的实际值，该值与当前的λ值成正比，因此可以从电离测量中得出该值。向电离电极施加交流电压，由此在火焰存在下被电离的火焰区域具有整流作用，因此电离电流主要仅在交流电的半波期间流动。测量该电流或从中导出的比例电压信号，以下称为电离信号，并且如果需要，在模数转换器中将其数字化之后作为电离信号进一步处理。这样，可以通过控制回路将λ值测量并控制为设定值。空气和/或燃气的供应通过合适的执行器进行更改，直到达到所需的λ设定值。通常，将λ值1(1对应于化学计量比)作为目标，例如λ＝1.3，以确保提供足够的空气以进行清洁燃烧，基本上不会产生一氧化碳。但是，λ必须保持足够小以确保稳定燃烧。特别地，可以通过用于提供燃气体和/或用于提供环境空气的风机来进行控制。

如德国专利DE 196 18 573 C1和DE 195 02 901 C1所披露的已知燃烧控制系统，其通过存储的电离电流控制曲线来调节期望的燃烧质量(λ值)。然而，所使用的电极表面上会逐渐生长氧化层而使得测量值会随时间产生漂移，从而令电极对测量信号产生负面影响。为了补偿该漂移造成的干扰影响，校准程序被周期性地触发(例如，在预定的工作小时数之后)。

如德国专利DE 195 39 568 C1所披露的一种校准程序，其中，有时在λ＝1的范围内进行燃烧，但是这可能会产生一定量的一氧化碳。λ值在1的范围内还会产生很高的火焰温度，这又会损坏电离电极，因此校准过程可能会缩短电离电极的使用寿命。

如欧洲专利EP 0 770 824 B1和EP 2 466 204 B1所披露的，用于电离测量及用于控制的测量系统的基本结构，由于各种影响，尤其是对电离电极的状态或形状的影响，控制精度会随时间变化。专利还给出了必要时进行各种重新校准的程序，但是所有这些程序都需要相对较高的工作量和/或可能具有以下缺点：在重新校准期间，加热器必须暂时以1或更低的λ值运行，这可能导致临时产生一氧化碳。

欧洲专利EP 2 014 985 B1中披露了一种控制，该控制可以在不将燃烧移动到λ＝1附近区域的情况下进行操作和校准，从而即使进行校准也几乎不会产生一氧化碳。但是，控制并非总是能够保持最佳的λ值。

发明内容