Lambdaregelung nachrüsten- Projekt startet-Hilfe + Meinungen erwünscht

Hallo,

so ein bisschen Regelungstechnik ist ja schon mein Steckenpferd
Dann viel Spass.
Welche SPS willst Du einsetzen?

Was wäre denn wenn ich Primärluftklappe und Lüfter immer 100% und nur sek. über Lambda regle?
Sollte man mal probieren. Habe aber nicht so viel Hoffnung.

Ich würde von Anfang an aber einen anderen Weg gehen.

Saugzuggebläse nach einem konstanten Unterdruck im Brenn-/Nachbrennraum fahren.
Primärluft nach der Rauchgastemperatur.
Sekundärluft nach dem O2-Gehalt, Lambdasonde sollte bei 0...21Vol.% O2 ein Signal von z.B. 0..10V abgeben.
Eine Sprungsonde kannst Du vergessen.

mfg
HJH

Hallo,

Wird es da nicht etwas zu warm?

Bei einer Regelung über Drehzahlverstellung des Ventilators hast Du ein lineares Drehzahl zu Luftdurchsatz -Verhalten.

Das ist bei Klappenregelung nicht so, bitte beachten !

mfg
HJH

Es kommt drauf an, was, bzw. wieviel Optimierung gewollt ist. Damit einher steigt ja auch der Aufwand.

Im ersten Schritt empfiehlt sich dirngend eine Drehzahlregelung des Lüfters. Damit bliebe die Abgastemperatur begrenzt und der Kessel wird nicht hart abgeschaltet, wenn der Puffer voll und die Kesseltemperatur auf Sollwert ansteigt. Er tourt dann langsam ab, was für die Verbrennung der größte Vorteil ist. An-/Abschalten bring schlagartige Durckwechsel. Das macht man vielleicht drei mal, dann kommt kein Vergaser mehr auf vernünftige Verbrennungswerte mit dieser Füllung.
Selbstredend kann man den Luftstrom auch mit Klappen steuern. Das aber hat Nachteile. Zunächst bleibt der Unterdruck im Kessel hoch, da ja der Lüfter weiter auf vollen Touren läuft. Da fällt dann jede Undichtigkeit ins Gewicht, jede angedreckte Lippe oder Dichtig, jeder Fertigungsfehler des Kessels jedes Verschleißloch. Zum zweiten wird der Luftstrom aus strömungstechnischen Gründen erst dann wirklich gebremst,wenn die Klappe schon fast ganz zu ist. Vorher berringert sich zwar der Einlassquerschnitt. Durch den steigenden Unterdruck steigt aber die Strömungsgeschwindigkeit, womit die zugeführte Luftmenge nicht wirklich sinkt. Auf die kommt's aber an. Erst wenn der Einlassquerschnitt so klein ist, dass die Lüfterleistung nicht mehr ausreicht, den Unterdruck weiter zu erhöhen, dann sinkt die Menge der zugeführten Luft wirklich. Dann aber gibt es oft auch einen Strömuingsabriß und es kommt zumindest kurzzeitig gar keine Luft rein. Das Feuer wird dann unruhig und das ist Gift. Die Regelung würde dann anfangen zu schwingen.
Besser also die zugeführte Luftmenge über die Lüfterdrehzahl regeln. Das geht linearer.

Wenn eine solche Regelung funktioniert, die Abgastemperatur stabil bleibt, der Kessel langsam und nicht ruckartig runtergefahren wird, wenn der Puffer voll ist, dann hat man den größtenTeil möglicher Verbesserungen der Verbrennung erreicht. Das I-Tüpfelchen (das hat mal einer am Vigas mit 3% ermittelt) erreicht man dann mit einer Regelung des Primär-/Sekundäörverhältnisses nach Restsauerstoff. Das ging dann eher über eine Klappe, die zwischen beiden Luftkanälen eine Art Weiche bildet.
Allerdings erfordert die Lambdaregelung den größten Aufwand. Nicht jeder sieht den dann noch als sinnvoll an, wenn er nur noch drei Prozent rausholen kann.

BL

Hallo,

Die Klappen gehen doch über Belimo mit 0...10VDC Regelungseingang.
elektriker hat doch eine SPS damit sollte eine Linearisierung kein Problem sein.

Man hat nur ein Problem wenn man mit Lambdasonde regeln will, das ist das Rauchgasgebläse.
Das sollte, wie ich bereits schon geschrieben habe, auf einen konstanten Unterdruck in der Vorratskammer gefahren werden.
Sonst kommen sich Primär.-und Sekundärluftklappen sich in die Quere.

Zu dem anderen Thema was genannt wurde: Ein Kessel, egal ob Druck oder Unterdruck, sollte keine Falschluft ziehen.

Wenn keine Lambdaregelung vorhanden ist, dann wird das auch mit einem geregelten Gebläse gehen, nur werden dann nicht unbedingt die Stellantriebe benötigt.

Ob das 3 % ausmacht könnte ich auch nicht sagen, bei mir hat aber der Umbau auf 2 Gebläse mit 2 Stellklappen und Lambdaregelung merklich mehr Leistung gebracht.
Das hat sich dadurch bemerkbar gemacht das mit 1 Holzladung der Speicher weit mehr gefüllt hat.

mfg
HJH

Diese 3% waren wie gesagt der Erfahrungswert eines Vigasanwenders. Ist hier im Forum auch irgendwo nachzulesen.

Dass man mit einer Regelung aus einer Ladung Holz mehr Wärme im Puffer rausholt, ist klar. Durch die Abgastemperaturregelung und das "sanftere Anfahren" der Kessel-Solltemperatur wird ja erstens der Wärmeausstoß durch den Schlot reduziert und zweitens "kippt" das Feuer nicht mehr um durch Druckwechsel beim Ab- und Anschalten. Ich hatte vor Jahren(2006 oder so) mal einen CTC-Kessel mit einer drehzahlgeregelten Steuerung versehen. Der hat anschließend 45% weniger Holz verfeuert. Das war sicher ein Extremfall, vorher hatte der weit über 400° Abgastemperatur. Er hat übrigens letzte Woche eine der neuen Steuerungen erhalten. Aber ich kenne keinen, der mittels Drehzahlregelung nicht seinen Wirkungsgrad erhöht hätte.
Meiner Erfahrung nach ist das auch eine Vorraussetzung für die Lambda-Regelung. Diese ist durch die Wege im Kessel, also auch durch die Zeitglieder in der Regelstrecke nicht eben unkompliziert. Wenn nun keine Drehzahlregelung stattfindet, schwankt oft die Abgastemperatur. Mit dieser ändert sich zwangläufig auch der restsauerstoff. Jetzt reagiert die Sekundärluftregelung, z.B. mittels Klappenverstellung(die allein braucht ja auch schon einige Zeit) und regelt gegen. Ist inzwischen die Abgastemperatur wieder eine andere, stimmt der O2-Istwert wieder nicht. Und so ginge das hin und her.
Steht dagegen die Abgastemperatur fest und funktioniert die Lambda-Regelung, kann dass dann so aussehen:

Da sieht man dann, dass zunächst die Abgastemperatur bei ca. 160° relativ fest steht. Die Sekundärregelung pegelt dann auch den Lambda-Wert relativ fest ein. Das funktioniert bis zum Ausbrandt. Das Diagramm wurde an einem Vigas aufgenommen und der Sekundärkanal über einen zweiten, auch drehzahlgeregelten Lüfter gesteuert.

Man sieht aber auch, dass die Änderungen der Sekundär-Lüfterleistung(lila Linie unten) zwischen Einpegeln und Ausbrand kaum 15% betragen. Das heißt, ein Spielraum von 15% reicht, den O2-Wert konstant zu halten - wenn die Abgstemperatur konstant bleibt. Im Umkehrschluß wäre denkbar, dass der O2-Wert nicht allzu sehr schwankt, wenn bei konstant geregelter Abgastemoeratur das Primär-/Sekundärverhältnis fest eingestellt ist. Damit wäre der 3%-Wert erklärbar.
"Wäre denkbar" - Ausgemessen habe ich das noch nicht, aber die Saison geht jetzt wieder los. Da wird das schon irgendwann passieren. Fest steht aber, dass fast alle Premiumhersteller Kessel anbieten, bei denen Lambda eine Option ist. Ohne Lambda laufen die Kessel auch mit sehr guten Werten. Aber keiner -auch kein Lambda-Kessel- läuft ohne ohne Drehzahlregelung.
Ich denke, der Aufwand für Lambda lohnt sich vor allem dann, wenn man oft ganz verschiedenes Holz verfeuert. Also mal naß, mal trocken, mal hart, mal weich.

PWM
Wie willst Du das machen? Willst Du im 100ms-Rythmus einen Triac durchschalten? Ich fürchte das wird nicht gehen, das hatte schon mal einer versucht. Der Motor fing ähnlich an zu brummen, wie manchmal bei dem Conrad-Dimmer. Das wäre auch logisch erklärbar.
Ich arbeite mit Phasenanschnitt und das funktioniert auch - wenn die Elektronik die Spezifika des Motors verarbeiten kann. Bei mir kann/muß man dazu die Steuerung auf den Motor kalibrieren. Das hat sich bewährt.
Ich bin in Gesprächen über eine Wellenpaketsteuerung für bis zu drei Lüfter(jeder an einer eigenen Phase). Wenn ic h den Auftrag kriege und das fertig wird, müßte man mal sehen, ob man das für den Heizungsbereich nutzen kann.
Das würde aber noch eine Weile dauern, da relativ zeitnah die Nullserie der neuen Lambda-Elektronik fertig werden soll. Platinen sind da, Material kommt und die Software war bis auf weniges soweit fertig.