CO Sensor für Sekundärluftregelung

  • Hallo!


    Habe vor ein paar Wochen dieses Forum entdeckt. Sehr interessant was hier geschrieben wird, deckt sich genau mit meinem Kesselprojekt, welches ich hier kurz vorstellen möchte:


    Ich habe im Herbst 07/08 eine Vigas 25 kW Kessel in der Slovakei (was dank EU einfach möglich ist) gekauft und eingebaut. Im Betrieb stellte ich fest, dass die Regelung nicht gerade das Gelbe vom Ei ist, was hier im Forum ja auch bestätigt wird.
    Diesen Winter habe ich nun meine eigene Kesselregelung gebaut. Sie besteht im wesentlichen aus folgenden Komponenten einem Vellemann Board K8055 (2 analoge Ein- und Ausgänge, 8 digitale Ein- und Ausgänge), DS1820 Temperatursensoren und einem Frequenzumrichter (über Ebay gekauft) für die Ansteuerung des Lüfters. Kostenpunkt in Summe ca 70 Euro, also nicht wirklich viel.
    Für die Ablaufsteuerung und für die Regelung habe ich ein Programm geschrieben (war gar nicht einfach), welches über das Linux-Betriebssystem meiens Routers ASUS WL500g betrieben wird. Das ist aber über jeden anderen Computer auch möglich nur nicht so "sparsam".
    Nun habe ich den Vorteil, dass ich über jeden Computer mit Internetzugang, Zugriff auf die Messdaten und auf die Steuerung habe. Die Temperaturtrends (auch die meiner Solaranlage) kann ich mir auch über den Internetbrowser anschauen.


    Meine Vermutung, dass der Kesselwirkungsgrad ohne Sekundärlufttuning nur äußerst bescheiden ist, wird hier im Forum bestätigt.
    Nun habe ich die Idee die Sekundärluft über einen CO Sensor zu regeln (siehe den Bericht: http://www.noest.or.at/intern/…icht_Regelungstechnik.pdf). Die Idee ist einfach: die Sekundärluft wird solange verstellt bis der CO Wert ein Minimum ergibt. Die Kosten für den Sensor betragen ca. 15 Euro.
    Die Sekudärluft selbst möchte ich über einen Belimo Linearmotor mit Analogeinang regeln. Verstellt werden sollte ein Schieber der den Eintrittsquerschnitt der Sekundärluftöffnung verändert.


    Würde mich über konstruktive Beiträge freuen. Danke.

  • Hallo sengscfr!:)


    Interessantes Projekt! Über deine Regelung darfst du ruhig mehr schreiben! Gerade die DS1820 interessieren mich sehrB)


    Die Regelung der Sekundärluft alleine mit CO-Sensor dürfte kaum funktionieren. Du wirst die Lambdamessung brauchen, da du sonst nicht unterscheiden kannst, ob evtl. zu viel Sekundärluft die Flamme ausgepustet hat.:dry:
    Und nach dem, was HW55 hier so schon alles geschrieben hat, wäre die Sekundärluftsteuerung über einen zweiten Lüfter besser als die "Klappenlösung" mit nur einem Lüfter.


    Gruß
    Peter

  • Hallo sengscfr,


    Mich würde sehr interessieren wie die Sicherheitskomponenten gelöst sind.


    Ich wollte eine UVR1611 umstricken hab aber wegen der Sicherheit kalte Füße gekriegt und das gelassen.


    Gruß Erwin

    Vigas 14,9 Bj 2006; LC von HB; Lufttrennung; Wirbulatoren; gr. BK; 2200l Puffer; FRIWA; Solar 44m² FK 39° Richtung Ost; UVR1611; ca. 300m² beheizt; WDVS seit 2006;
    Es wird täglich schwerer der Dümmste zu sein, die Konkurrenz wird immer größer!

  • Schreib ich es nochmal:(


    Hallo Franz,
    Erstmal herzlich Willkommen hier im Forum.


    Habe mir mal eben das PDF Dokument angeschaut, nur überflogen. Muß es mindestens zweimal lesen damit was hängen bleibt.


    Nun zu mir, von Elektronik und Programmieren habe ich keine Ahnung. Nur Halbwissen oder aufgeschnappt Sachen dazu zu schreiben tue ich nicht.


    Ich verstehe mehr von der Hardware des Holzvergasers und des Ablaufes vom Anzünden bis zum Rauch der aus dem Schornstein kommt. So wie die dafür erforderlichen Bauteile und deren Bauart.


    Melde mich dann wieder wenn ich das Dokument gelesen habe.


    Gruß Helmut

  • Hallo Franz,
    schon mal eins vorweg, interessant wäre es ein Gerät zu haben mit dem man den CO Gehalt messen könnte. Ich würde dies bei meinen Versuchen mit laufen lassen um zu sehen wie sich das mit meinen anderen Daten verhält, wäre sehr aufschlußreich um Deine Idee beurteilen zu können.


    Gruß Helmut

  • Hallo Helmut,


    Hab gestern auch schon mal Ausschnitte gelesen, schwere Lektüre und viele Seiten.
    Sehe aber meine heutigen/ deine Theorien und Ergebnisse bestätigt, wobei die greifbaren Ergebnisse noch fast alle bei dir liegen.


    Hab dadurch auch schriftlich, das viele meiner älteren Theorien ein Holzweg waren und die Ergebnisse haben mir das ja auch bestätigt. Die Arbeit hätte ich mir sparen können.


    Verstehen kann ich noch nicht, warum dort mit 11% Restsauerstoff gearbeitet wird!


    Gruß Erwin

    Vigas 14,9 Bj 2006; LC von HB; Lufttrennung; Wirbulatoren; gr. BK; 2200l Puffer; FRIWA; Solar 44m² FK 39° Richtung Ost; UVR1611; ca. 300m² beheizt; WDVS seit 2006;
    Es wird täglich schwerer der Dümmste zu sein, die Konkurrenz wird immer größer!

  • Hallo Franz!
    ad Router: genial :)
    Der ist MIPS-basierend ? Oder doch ARM?


    ad CO-Sensor Regelung:
    Quasi das gleiche Prinzip wie ein maximum-power-point tracker für PV panels, oder zum 2-Achsen-nachführen der Panels.


    Allerdings ist es nicht so einfach - steht eh im Dokument.
    Die haben bei 50kW Kesseln schon genug Fluktuationen gehabt, daß die Regelung in die falsche Richtung gelaufen ist.
    Das wird bei kleineren Kesseln nicht unbedingt besser - eher noch schlechter.


    Interessieren würde mich das Thema sehr: endlich mißt man direkt, was man eigentlich messen will. Der Graph zum Lambdasensor ist auch sehr deutlich.


    Nachdenklich,
    Albrecht

  • Hallo Franz!


    Verdammt diesmal hat's mich erwischt mit verschwundenem Inhalt.
    Mit back kam nur der erste post nochmal.


    Also nur kurz:
    Der verwendete Sensor hat seine Sensitivität nur ab 500 ppm spezifiziert.
    Sowohl mein Kesselmeßwert von 106ppm als auch das auf S85 gemessenen Minimum von 200 mg/Nm^3 liegen um den Faktor 2 unterhalb der unteren Spezifikationsgrenze.
    Umrechnung


    Das ist mindestens genauso fischig wie die angeprangerte Lambda-Messung im unsensitiven flachen Teil der Kurve.
    Wir brauchen einen besseren Sensor:
    Bei dem passt zumindest der Formfaktor nicht :)


    Albrecht

  • Danke für eure Beiträge!
    Anbei Antworten auf einige der gestellten Fragen:


    DS1820 Temperatursensoren: kosten gerade ein paar Euro und sind busfähig über die RS232 Schnittstelle. Die Temperaturen können über die Digitempsoftware (http://www.digitemp.com/) sehr einfach ausgelesen werden. Eine geeignete Anleitung wie die Sensoren an die RS232 Schittstelle angebunden werden können ist unter (http://www.lax.priv.at/digitemp/) zu finden.


    Die CO Sensoren Figaro TGS 816 können um ca 15 Euro pro Stück bei der Firma Unitronic (http://www.unitronic.de) erworben werden. Ich habe bereits einen Sensor eingebaut und erste Versuche gemacht. Viel kann ich noch nicht sagen, da ich das Signal noch nicht zur Gänze interpretieren kann.


    Die Sicherheitskomponenten des Kessels sind:
    Überdruckventil, Notwärmetauscher, Temperaturwächter der die Stromversorgung zum Lüfter unterbricht bei Temperaturen über 95°C, softwareseitig habe ich noch eingebaut, dass sich der Lüfter bei einer gemessenen Temperatur von über 90°C abschaltet. Meiner Meinung kann hier nicht viel schief gehen.


    Das Thema, dass die Regelung der Sekundärluft nur über einen CO Sensor in die falsche Richtung läuft, kann man möglicherweise insofern beschränken, als man ja weiß, wo die ungefähre Postion für einen Normalbetrieb liegt. Falls die Regelung komplett in die falsche Richtung läuft, müßte man nach einer gewissen Zeit den Regler wieder in die Ursprungsposition bringen. Das wäre in etwa die Position ohne Regelung der Sekundärluft. Diese Idee möchte ich zur Diskussion stellen.


    Schönen Abend,
    Franz

  • Ein Tip:


    Der Sensor ist über eine OneWire-Leitung auszulesen.
    Dieser Eindraht-Bus wird in der Anleitung über ein Handshake-Signal der RS232 realisiert.
    Das wird aber nur über einen echten seriellen COM-Port funktionieren, USB-serielladapter sind da sehr zickig.
    Die Sensoren können m.E. nur bis 120Grad messen.


    Mit CO-Sensoren im Dauerbetrieb habe ich so meine Bauchschmerzen.
    Nicht, dass die keinen Dauerbetrieb vertragen können.
    Aber im Dauerbeschuss agressiver Abgase müsste man mal die Standzeit testen.
    Ich präferiere da mein Lambdacheck mit Breitbandsonde. Dort kann man über die o.g. Literatur auch auf den CO-Gehalt schliessen.
    Aber das ist ein anderes Lied.


    In meinem neuen Projekt eines Pelletbrenners (1,2kW bis 7kW für Passivhäuser) soll ein CO-Sensor Einsatz finden, aber nicht im Abgas ;)


    Gruss


    harald

  • sengscfr schrieb:

    Quote


    Das Thema, dass die Regelung der Sekundärluft nur über einen CO Sensor in die falsche Richtung läuft, kann man möglicherweise insofern beschränken, als man ja weiß, wo die ungefähre Postion für einen Normalbetrieb liegt. Falls die Regelung komplett in die falsche Richtung läuft, müßte man nach einer gewissen Zeit den Regler wieder in die Ursprungsposition bringen. Das wäre in etwa die Position ohne Regelung der Sekundärluft. Diese Idee möchte ich zur Diskussion stellen.


    Vorschlag: Wenn du zumindest annähernd die Temperatur der Brennkammer kennst, kannst du ausschließen, dass du die Sekundärluft erhöhst, ohne dass eine Flamme in der Brennkammer vorhanden ist. Solange eine Sekundärverbrennung stattfindet, liegt die Temperatur vermutlich über 900°C. Wenn die Flamme abreißt, denke ich, dass die Temperatur recht schnell um einige hundert Grad fällt.


    Gruß
    Peter

  • Hallo Peter,
    bei optimaler Sekundärverbrennung liegt die Temperatur über 1000°


    Ich selbst traue mich nicht mehr über 800° zu messen, wird zu teuer. Wenn die Flamme kurzzeitig erlischt geht die Temperatur max. 20-30° runter aber sehr langsam, die Schamotte speichern ganz gut die Temperatur.


    Temperaturschwankungen von 50° hoch oder runter sind normal. Müßte ich mal genau beobachten und aufschreiben.
    Die Verbrennung die bei mir mit Primärregelung und Sekundärregelung mit Lambda abläuft kann man mit der normalen Vigasverbrennung nicht mehr vergleichen, diese ist um einiges heißer.


    Gruß Helmut

  • Hallo Helmut & Peter!


    Die Abgastemperatur reagiert vmtl. schneller als die Schamotttemperatur auf Flammenabriß.
    Nicht zur Regelung zu gebrauchen, aber für ein Wiederaufsetzen, wie Franz das vorgeschlagen hat, wenn die Regelung wirklich mal auf die falsche Seite abhaut.
    Sollte aber nicht notwendig sein, wenn man den Stellbereich sinnvoll begrenzt.


    PS: leider noch nicht einsetzbar: Laserdiode zur CO-Messung - kommt mir auch weit hergeholt vor, die zur Abbrand-Steuerung einsetzen zu wollen: Nach ein paar Aschepartikeln kommt gar kein Strahl mehr durch.


    Bei dem Sensor passt der Wertebereich (50-4000 ppm) aber leider nur bis 50°.
    Da sieht man auch schön, daß man abwechselnd heizen & messen muß :)


    Grüße,
    Albrecht

  • hw55 schrieb:

    Quote

    Hallo Peter,
    bei optimaler Sekundärverbrennung liegt die Temperatur über 1000°


    Ich selbst traue mich nicht mehr über 800° zu messen, wird zu teuer. Wenn die Flamme kurzzeitig erlischt geht die Temperatur max. 20-30° runter aber sehr langsam, die Schamotte speichern ganz gut die Temperatur.


    Hallo Helmut!


    Da lag ich doch gar nicht so falsch. 1000°C sind doch über 900°C :) und 20-30% sind dann 200-300°C Temperaturabfall bei Flammenabriss. Für eine gut - schlecht - Unterscheidung müsste man auch nicht so genau messen.
    Ich glaube aber, dass die Lambdaregelung sicherer ist und eine zusätzliche CO-Messung (wenn billig) eine gute Kontrolle über die Verbrennungsqualität ist.


    Gruß
    Peter

  • Hallo HJH!


    Schön dich letztendlich auch hier zu sehen.
    Deine Ausführungen hatten immer Hand & Fuß.


    Aber das hier ist etwas kurz.
    Kannst du das um mindestens einen Buchstaben erweitern?


    a) Sensoren (da gibt's neuere Entwicklungen - TiO2, ...)
    b) Downscaling (im großen wird's ja angewandt) - im kleinen kann das Rauschen überwiegen.
    c) prinzipielle Bedenken (falsche Regelgröße - übersehene Quereinflüsse)
    d) ...


    mit besten Grüßen,
    Albrecht

  • Das hat nichts mit dem Sensor zu tun.


    Man muss erst einmal überlegen woher der CO kommen kann.


    Was muss man machen wenn man CO hat?


    Mit mehr oder weniger Luft verändere ich den Luftüberschuss und sonst nichts.
    Und das will ich nicht.


    Man bekommt CO etwas weg wenn man mit höheren Temperaturen arbeitet.
    Aber dann hat man ein anders Problem --> die Standzeit der Keramik.


    Rest-CO (und davon rede ich) geht nur weg durch intensive Vermischung
    mit Umlenkung der Brenngase mit der Luft.
    Die 2 können es nicht so richtig miteinander, die muss man zu ihrem Glück zwingen.
    Eine gute Vermischung erreicht man mit Luftgeschwindigkeiten in das Brenngas von über 40m/sec.


    Die 4 Löcher mit 8mm Durchmesser beim VIGAS als Tertiärluft sind auch nicht gerade hilfreich.
    Hier sollten die Öffnungen um 1-2mm liegen und der Strahl sollte voll in die Flamme zielen.


    Damit kann man CO reduzieren durch:
    a) hohe Temperaturen
    b) intensive Verwirbelung der Brenngase bei konstantem Luftüberschuss


    und dazu benötigt man Verweilzeit und eine bestimmte Gasgeschwindigkeit im heißen Bereich der Feuerung.
    Also bauartbedingt.
    Wenn der Hersteller bei der Konstruktion schlampig war hat man daneben gegriffen.


    mfg
    HJH

  • Hallo HJH,
    so wie ich jetzt den Düsenstein gebaut habe funktioniert das schon ganz gut, mit je 5 Löchern pro Seite deren Durchmesser konisch auf 8 mm zur Primärdüse endet. Vorgestern habe ich einen neuen Düsenstein eingebaut und zwar mit einer 3 mm breiteren Primärdüse, dadurch mußte ich von meinen Sekundärgebläse die verstellbare Reduzierblende komplett abbauen. Jetzt habe ich in den Sekundärdüsen einen sehr hohen Druck. Optisch macht die Flamme einen guten Eindruck, jedenfalls denke ich es hat eine Verbesserung gebracht.


    Die Tertiärluft wird bei mir jetzt über eine Druckdose auch geregelt über ein Rohr vor der Sekundärbrennkammer in die Flammen geblasen. Das besondere daran ist das die Luft im Rohr sehr stark aufgeheizt wird, wie heiß diese ist weiß ich nicht. Dein Vorschlag mit den 1 - 2 mm großen Düsen sollte ich mal ausprobieren, vielleicht sollte man dann gleich 10 Bohrungen machen.


    Dein letzter Satz hörte sich für mich so an daß Du mit deinen Vigas nicht so glücklich bist. War ich am Anfang auch aber jetzt wendet sich das Blatt, alleine die letzte eingebaute Düse hat es gebracht. Ich baue das mit der Tertiärluft noch und dann muß der Schornsteinfeger wieder kommen zum Messen, ich will wissen wo dann das CO liegt.



    Gruß Helmut

  • hw55 schrieb:

    Quote

    Hallo Peter,
    ich hab nichts von % geschrieben sondern °


    Gruß Helmut


    Ups!:blink: immer diese mickrigen 17Zoll-Bildschirme!:blush: Mit Brille wär' das nicht passiert;)
    Aber verstehen kann ich das nicht!:dry: Nur 20-30°C Temperaturunterschied zwischen anständiger Verbrennung und "Rauchgenerator":S Oder fällt die Temperatur im Minutenbereich dann doch deutlicher ab?


    Gruß
    Peter

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