Управление пиролизным котлом посредством сервиса MGT24

[glory24]

Ранее я уже описывал работу системы отопления своего дома в этой статье.
Панель управления котлом можно посмотреть тут
Для доступа к панели управления используем демонстрационный вход

Кратко опишу принцип работы котла.
Запускаем котел кнопкой "Розжиг котла"

При этом закрывается заслонка дымохода, которая позволяет поток дымовых газов направить в дымосос, собственно сам дымосос включается, открывается шаровый кран с электроприводом на вход теплоносителя в котел, включается циркуляционный насос контура котла.
Когда температура дымовых газов превышает установленное значение (к примеру 110 град.), автоматика переводит котел в рабочий режим (при этом отключается кнопка "Розжиг котла" )
По достижении температуры воды в котле заданного значения (сейчас установлено 65 град.), включаются циркуляционные насосы, которые раздают теплоноситель в контуры отопительных приборов. У меня это в подавляющем случае теплые полы.

В процессе работы котла, дом постепенно прогревается и скорость усваивания им, выделяемого котлом тепла, постепенно снижается. Это приводит к тому, что вода в котле перегревается выше установленного значения (сейчас это 85 град.), отрывается шаровый кран с электроприводом в теплоаккумулятор (далее "ТА") и избыточное тепло сбрасывается в него.

При этом котел подпитывается холодной водой из теплоаккумулятора и температура его снижается до установленного предела ( 84 град.)
В том случае если вода в ТА имеет температуру близкую к температуре воды в самом котле и ею уже не удается понизить температуру котла, то в этом случае по достижении температуры воды в котле 96 град.

Автоматически перекрывается подача воздуха в камеру сгорания котла и перекрывается дымоход.
По окончанию рабочего цикла, то есть когда в котле прогорают оставшиеся там дрова и температура дымовых газов опускается ниже установленной (110 град.), котел переходит в "режим сна", при этом дымосос отключается, закрывается дымоход и подача воздуха в камеру сгорания котла, перекрывается кран водяной на вход в котел, отключается циркуляционный насос контура котла.
Неавтоматизированным остается пока управление качеством сгорания топлива в котле. Приходится вручную управлять воздушными заслонками, которые направляют в разные зоны котла разное количество воздуха.

 

[nikolz]

Прочитал в одной статье , что управлять качеством сгорания можно по остатку CO в дымоходе, чем меньше , тем лучше.
Какие Вам известны способы управления качеством сгорания?

 

[enjoynering]

Самый описанный в литературе - широкополосная лямбда (он же кислородный датчик) . Можно и обычнуюую но она сложнее тк просто бегает то в плюс то в минус без средних значений. Понять можно только по частоте переключений.

 

[nikolz]

Самый описанный в литературе - широкополосная лямбда (он же кислородный датчик) . Можно и обычнуюую но она сложнее тк просто бегает то в плюс то в минус без средних значений. Понять можно только по частоте переключений.

в какой литературе это описано?
дело в том, что контроль СO - это понятно, а вот контроль O2 - это не понятно.

 

[nikolz]

вот что пишут специалисты :

1. Измерение концентрации диоксида углерода ни само по себе, ни в совокупности с другими измерениями не может эффективно служить задаче управления качеством сжигания топлива. Именно в требуемом диапазоне регулирования α =1,05…1,10 оно дает максимальные ошибки, как в силу сильной зависимости от соотношения С/Н в топливе, так и в связи с искажающим влиянием химнедожога.
2. Концентрация избыточного кислорода, даже измеренная с помощью циркониевого датчика, определяет избыток воздуха в точке измерения, но не дает объективной информации о полноте сгорания. Тем не менее, надежная и чувствительная система управления с О2-корректирующим контуром в сочетании с предварительно определенной оптимальной кривой «нагрузка-О2» позволяет экономить 2…4 % топлива в годовом исчислении.
3. Информация о концентрации оксида углерода, являясь показателем полноты сгорания, не дает возможности судить о коэффициенте избытка воздуха. Такие системы могут найти ограниченное применение на крупных энергетических агрегатах при условии постоянства характеристик топлива и слабо переменных режимах работы агрегатов.
4. Наиболее объективный результат измерения коэффициента избытка воздуха в продуктах сгорания может быть получен на основе совместной обработки информации о концентрации кислорода и продуктов химнедожога в отходящих газах. Эта информация является необходимой для оценки не только полноты, но и экологических характеристик сжигания топлива.

 

[nikolz]

алгоритм управления:
Дополнительным инструментом энергоэкологической оптимизации сжигания топлива является внедрение технологических решений, направленных на организацию горения с низким или предельно низким коэффициентом избытка воздуха. Положительного эффекта можно достичь при использовании систем непрерывного автоматического контроля и регулирования соотношения «топливо–воздух».
Это — наиболее малозатратный и эффективный способ экономии топлива с одновременным уменьшением образования вредных веществ в топке.
При этом необходимо поддерживать подачу воздуха так, чтобы значение коэффициента α находилось в довольно узкой области (зона А на рис. выше), нижнюю границу которой определяет появление следов оксида углерода (на уровне 100 - 300 ppm), а верхнюю — рост потерь теплоты с уходящими газами и повышение интенсивности образования оксидов азота, сопутствующее росту концентрации свободного кислорода.

Обеспечить это можно только на базе микропроцессорных систем регулирования, для которых в свою очередь необходима оперативная информация о составе уходящих газов.

 

[nikolz]

Резюме:
Для получения оптимального регулирующего воздействия необходимо иметь информацию о содержании, как свободного кислорода, так и продуктов химического недожога.
Диапазон измерения
по О2 составляет 0…10 %,
по СО — 0…2000 ppm.

Только имея комплексную информацию о содержании О2 и СО в продуктах сгорания, можно добиться экологически чистого и экономичного сжигания топлива с учетом технологического изменения нагрузки, состава топлива, температуры топлива и воздуха, климатических параметров и других условий, определяющих процесс горения.

 

[glory24]

Какие Вам известны способы управления качеством сгорания?

Визуальный
Когда запущу котел, раздам доступ к видеокамере, которая смотрит в камеру сгорания котла и доступ к управлению воздушными заслонками. Сможете сами поуправлять и понаблюдать на изменением пламени в пиролизной горелке. Сделаете свои выводы из увиденного.

Самый описанный в литературе - широкополосная лямбда (он же кислородный датчик) .

У меня как раз такой, именно широкополосный уже в дымоходе установлен, только он ни к чему не подключен
Можем начинать эксперименты прям с него

Резюме:
Для получения оптимального регулирующего воздействия необходимо иметь информацию о содержании, как свободного кислорода, так и продуктов химического недожога.
Диапазон измерения
по О2 составляет 0…10 %,
по СО — 0…2000 ppm.

Только имея комплексную информацию о содержании О2 и СО в продуктах сгорания, можно добиться экологически чистого и экономичного сжигания топлива с учетом технологического изменения нагрузки, состава топлива, температуры топлива и воздуха, климатических параметров и других условий, определяющих процесс горения.

Это конечно все хорошо, но с чего то ведь нужно начинать? Давайте попробуем начать с того, что у меня уже есть, то есть широкополосного лямбда зонда, а уж если не получиться, тогда будем думать что делать дальше. Как-то ведь большинство автомобилей научились обходится только лямбда зондом. Котел, все же, оборудование попроще мерседеса будет
Посмотрю, что у меня за моделька, и посмотрим как его подключить.

 

[nikolz]

Визуальный
Когда запущу котел, раздам доступ к видеокамере, которая смотрит в камеру сгорания котла и доступ к управлению воздушными заслонками. Сможете сами поуправлять и понаблюдать на изменением пламени в пиролизной горелке. Сделаете свои выводы из увиденного.

У меня как раз такой, именно широкополосный уже в дымоходе установлен, только он ни к чему не подключен
Можем начинать эксперименты прям с него


Это конечно все хорошо, но с чего то ведь нужно начинать? Давайте попробуем начать с того, что у меня уже есть, то есть широкополосного лямбда зонда, а уж если не получиться, тогда будем думать что делать дальше. Как-то ведь большинство автомобилей научились обходится только лямбда зондом. Котел, все же, оборудование попроще мерседеса будет
Посмотрю, что у меня за моделька, и посмотрим как его подключить.

объясняю.
У вас нет главного датчика - CO
Дело в том, что датчик кислорода нужен чтобы очень быстро сжигать топливо, а датчик СО нужен чтобы очень качественно сжигать топливо.
Алгоритм управления сводится к такому снижению подачи кислорода, чтобы было минимальное количество CO.
-------------------
Поэтому начните с установки датчика СO. Без этого датчика оптимальное управление пиролизом не получится.
Можно даже датчик кислорода не ставить, но датчик CO нужен обязательно.
еще можно, но не обязательно, поставить датчик CO2.
так как при стабильном качестве топлива и отборе тепла можно существенно упростить алгоритм управления.

 

[nikolz]

доступ к видео это хорошо.
но я не любитель наблюдать за процессом.
--------------------------
если использовать видео, то нужны файлы.
--------------------------
Но в данный момент мне надо данные в виде файлов с датчиков:
1) параметров дымных газов(CO,O2,CO2, температура,давление,влажность);
2) датчиков угла открытия заслонок (подачи воздуха);
3)датчиков отбора тепла(температура, расход тепла(воды));
-------------------------------------
и по возможности параметры топлива и объемы золы.

 

[nikolz]

для управления горением надо обязательно два датчика O2 и CO, либо СO2.
применение CO надо контролировать минимум, а при CO2 - надо контролировать максимум.

 

[glory24]

для управления горением надо обязательно два датчика O2 и CO, либо СO2.
применение CO надо контролировать минимум, а при CO2 - надо контролировать максимум.

Укажите ссылками, какие именно датчики нужно приобрести.
У меня есть и уже установлен в дымоходе такой лямбда-зонд BOSCH 0258017270

 

[nikolz]

Укажите ссылками, какие именно датчики нужно приобрести.
У меня есть и уже установлен в дымоходе такой лямбда-зонд BOSCH 0258017270

по датчикам тут я пока конкретно мало что знаю. Надо изучать.
--------------------
Могу сказать лишь следующее:
1) на али этот ваш зонд стоит в 3 раза дешевле,
2) но есть на или лямбда зонд в 8 раз дешевле.
--------------------
Если Вы получали сигнал с датчика, то какой его уровень и диапазон изменения?
---------------
По датчикам CO и CO2
все гораздо сложнее.
Датчики на али - это для комнатного измерения. Если их применять для котла, то надо делать отвод газов и охлаждение.
---------------------
Можно сделать сравнительно недорогие лазерные бесконтактные датчики кислорода и СО, но готовых решений нет.
----------------------
Пока ищу информацию по датчикам CO и CO2 для дымовых газов.

 

[glory24]

по датчикам тут я пока конкретно мало что знаю. Надо изучать.

Ну вот или вот или вот
В основном для решения проблемы контроля качества сгорания топлива в ТТ котлах пытаются использовать именно широкополосные лямбда-зонды.
Они как раз и приспособлены для работы в условиях близких к экстремальным.
Что бы не изобретать велосипед с нуля, лучше конечно по-изучать уже накопленный опыт.

Если Вы получали сигнал с датчика, то какой его уровень и диапазон изменения?

Не имею представления, так как его так и не удалось подключить.
Дело в том, что для работы, а значить и снятия показаний с лямбда-зонда, его нужно греть, греть правильно, это тоже должен делать соответствующий контроллер, на этом все дело и застопорилось.

 

[nikolz]

Ну вот или вот или вот
В основном для решения проблемы контроля качества сгорания топлива в ТТ котлах пытаются использовать именно широкополосные лямбда-зонды.
Они как раз и приспособлены для работы в условиях близких к экстремальным.
Что бы не изобретать велосипед с нуля, лучше конечно по-изучать уже накопленный опыт.
Не имею представления, так как его так и не удалось подключить.
Дело в том, что для работы, а значить и снятия показаний с лямбда-зонда, его нужно греть, греть правильно, это тоже должен делать соответствующий контроллер, на этом все дело и застопорилось.

про лямбда датчик проблем нет.
вот тоже статья, где все разжевано.

Кислородный датчик (лямбда-зонд): устройство и принцип работы

Кислородный датчик - устройство, предназначенное для фиксирования количества оставшегося кислорода в отработавших газах двигателя автомобиля.

techautoport.ru

так как нагрев до 300 градусов, то ему в дымоходе самый раз.
-----------------------------
Но его одного недостаточно для оптимального управления горением.
--------------------------------------
Проблема , где взять датчик окиси углерода на 200 градусов .
---------------------
Как я понял с ваших ссылок, аля-кулибины про это не знают. Поэтому на форумах самоделкиных написаны лишь очевидные вещи.
---------------------
О необходимости двух датчиков можно почитать в научных статьях, где авторами указаны д.т.н. и к.т.н. ( я, к сожалению, из их числа, поэтому читаю такие статьи )
----------------------
вот варианты датчиков:

CO Датчик углекислоты

но они работают лишь до 50 градусов, т е надо делать охлаждение потока.
===================
еще заметил, что на форумах про пиролизные котлы, народ спорит про кпд котла, и лямбда зонд ставят для этого.
-------------------------
Мое мнение иное.
Достоинство пиролизного котла именно в длительности его работы от одной загрузки, а не в повышении на несколько процентов кпд по сравнению с печкой.
Именно эту проблему на форумах аля-кулибины как-то забывают и обсуждают лишь повышение кпд.
------------------

 

[nikolz]

разобрался с контроллером для лямбда датчика.
Возможно сделаю его на ESP.
---------------------
вот тут можно получить представление что даст данный датчик.

Использование датчика кислорода в пеллетных котлах

Здравствуйте, форумчане! 
Давно эта тема назревала и много уже дискуссий было в других темах. 
Приобрёл котёл Metal Fach, 14 кВт, контроллер ecoMax...

www.forumhouse.ru

 

[nikolz]

glory24,
Хочу услышать ваше мнение относительно следующего:
---------------------------
1) Есть котлы, у которых топливо имеет вполне определенные , заранее известные параметры.
Это например пеллетные и газовые котлы.
Для них изготовитель указывает значение лямбда для оптимального горения.
Для управления этими котлами достаточно кислородного (лямбда) датчика.
--------------------------
2) Если котел работает на различном виде топлива, а тем более и на автопокрышках,
то датчика кислорода уже не достаточно,
так как оптимальное отношение топлива к кислороду (лямбда) становится переменным и заранее не известно.
В этом случае и требуется ставить датчик остатка топлива. Для пиролиза это СO, H2,NO. Для древесины это в основном СО.
----------------------------
3) контроллеров для управления сжиганием любых видов топлива на рынке не существует.
---------------
4) Какие контроллеры для управления по кислороду котлами вы знаете?Дайте ссылку.

 

[nikolz]

Для справки:
для управления лямбда зондом используется эта микросхема

CJ125

CJ125

www.bosch-semiconductors.com

на али она стоит 100 руб.

 

[nikolz]

https://svn.code.sf.net/p/rusefi/code/trunk/hardware/CJ125_board/cj125a.pdf

 

[glory24]

вот варианты датчиков:
CO Датчик углекислоты но они работают лишь до 50 градусов, т е надо делать охлаждение потока.

Давайте попробуем справится хотя бы с лямбда зондом, если поймем что для решения нашей задачи его недостаточно, то я могу попробовать поставить датчик СО на срез трубы, а он у меня на высоте 13 метров, относительно выхода из котла

еще заметил, что на форумах про пиролизные котлы, народ спорит про кпд котла, и лямбда зонд ставят для этого.

Видимо каждый решает сам для чего ему нужен Лямбда зонд (ЛЗ).

Мое мнение иное.
Достоинство пиролизного котла именно в длительности его работы от одной загрузки,

У меня такая проблема не стоит.
С помощью ЛЗ я пытаюсь решить проблему, как я уже писал раннее, качества сгорания топлива.
Делается это не с целью "экономии топлива" (бессмысленно экономит автомобильные шины ) и у меня нет необходимости растягивать время работы котла от одной загрузки топлива, так как я имею теплоаккумулятор (ТА) достаточной емкости.
Одно из условий эффективной работы котла - это его работа на верхнем пределе его паспортной мощности. То если хорошо прогрета вода в котле (температура 85-90 град.), высокая температура пламени, качественное сгорание.
Высокая температура пламени, качественное сгорание нужно для того что бы в продукты сгорания не попадали органические вещества ( продукты неполного сгорания) и атомарный углерод (сажа).
Прогрета вода в котле (температура 85-90 град.) - не позволяет конденсироваться водяному пару (который тоже является продуктом сгорания топлива) на поверхности теплообменника.
Если эти условия не соблюдаются, то на поверхности теплообменник конденсируется влага в виде воды, продукты неполного сгорания топлива в виде смолистых отложений и сажи, а уже на все это "повидло" садится зола (которая кстати является продуктом полного сгорания топлива ).
В результате образуется отличная теплоизоляционная поверхность на теплообменнике котла, после этого уже становится бессмысленным обсуждать какое либо КПД
Так что, мне важно, что бы сгорало без остатков органики и углерода. Остальное пофиг

Возможно сделаю его на ESP.

Было бы отлично.

1) Есть котлы, у которых топливо имеет вполне определенные , заранее известные параметры.
Это например пеллетные и газовые котлы.
Для них изготовитель указывает значение лямбда для оптимального горения.
Для управления этими котлами достаточно кислородного (лямбда) датчика.

Мне кажется, и нам этого будет достаточно.

2) Если котел работает на различном виде топлива, а тем более и на автопокрышках,
то датчика кислорода уже не достаточно,
так как оптимальное отношение топлива к кислороду (лямбда) становится переменным и заранее не известно.
В этом случае и требуется ставить датчик остатка топлива. Для пиролиза это СO, H2,NO. Для древесины это в основном СО.

Порка не стоит так усложнять. Я предлагаю решать задачу поэтапно. Нужно хоть какой-то результат получить, а уже после делать выводы.

3) контроллеров для управления сжиганием любых видов топлива на рынке не существует.

Существуют, просто тем с которыми я знаком ставят слишком примитивные задачи, уж никак не контроль качества сгорания топлива.

4) Какие контроллеры для управления по кислороду котлами вы знаете? Дайте ссылку.

Я о таких не знаю.

для управления лямбда зондом используется эта микросхема

CJ125

CJ125

www.bosch-semiconductors.com

Это отлично!
Но я точно, не разберусь к каким ее ножкам паять какие проводки Если Вы укажите что с ней делать - я сделаю.