Beadagoló
(apríték égető) építése.
Sziasztok!
Mi az a beadagoló? Egy olyan csigás szerkezet,
amivel a vegyes tüzelésű kazánba be lehet
juttatni különböző,
általában bio forrásból
származó apró szemcseméretű
tüzelőanyagot. A bejuttatott anyag
általában egy égőfejben kerül
elégetésre befúvott levegővel.
Szeretném elmesélni, hogyan kezdtem neki
beadagoló
építésének, mik voltak az
okok és hogyan jutottam el egy igazán
jól működő megoldásig, mellyel
sikerült meleget varázsolnom, több
évi gázfűtéses didergés
után a családomnak, töredék
áron.
A történet 2008-ban kezdődött, amikor az
előző tél végén rá kellett
fizetnem a gáz átalány
díjára 80e Ft-ot. Összesen abban az
idényben 360eFt volt a gáz ára
meleg vízzel együtt. A következő
télre vettem fát, hogy az őszi
és a tavaszi szakaszt, amikor csak egyszer elég
begyújtani délután,
olcsóbban megoldjam. Az igazsághoz tartozik, hogy
ki tudtam fizetni a gáz árát
továbbra is és nem is csökkentettem az
átalánydíjat, de
felháborítónak tartottam, hogy
21fokban didergünk és közben
százezreket kell ezért fizetni! A
lényeg, hogy 2009 évi
végelszámoláskor 140eFt-ot
visszakaptunk. 2009-2010 tele is így telt, csak akkor
már csökkentettem az átalányt, több
fát vettem, így is a
végén visszakaptunk egy keveset. 2010
telének is így mentünk neki, de ekkor
ráakadtam egy
fórumra ,
amiben apriték beadagolásról folyt a
téma. Elolvastam és sok jó
ötlettel gazdagodtam az ott felhalmozott
tapasztalatokból okulva. Itt is nagy
köszönetet szeretnék
tolmácsolni mindenkinek, aki segíteni akart
és tudott! 2011 telét már az
új beadagolóval kezdtem és sokat
módosítottam idő közben a
megoldásokon aminek eredményét
szeretném megosztani. Majd elfelejtettem, hogy a
beadagolóval egész télen 23°C-os szobahőfok
mellett kb. 75eFt volt a fűtőanyag + 15eFt a fuvar. Elég
drágán tudom megvenni a fűrészport, 1m3 2500Ft,
azaz 30m3-t vettem, de még nem fogyott el. De így is
megéri. Sok helyen 1000Ft-ot kérnek érte,
de nekem messze esnek, sok lenne a fuvarköltség. Meg
kell jegyeznem, hogy nem csak fűrészporral
fűtöttem, csak az egyszerűség kedvéért
számoltam át a költségeket
fűrészporra. Viszont az idei télre 30m3
fűrészporral fogok felkészülni a nyáron.
Gondoljatok bele, hogy ha átalánydíjra
számolom át, akkor most már 45eFt lenne havonta a
gázom, így meg havi 7500Ft!
Ahhoz, hogy ilyen beadagolót
építsünk a következő
feltételeknek kell teljesülnie.
Kell egy vegyestüzelésű kazán, ami előtt
van annyi hely, hogy elé férjen a beadagoló
szerkezet.
Láthatóan nekem helyből nem sok jutott,
ezért a fejet külön
alkatrészként építettem
meg, hogy kb. 8cm úttal ki tudjam fordítani a
beadagolót, ha valami okból ki kell venni a
fejet a kazánból. Ez mint kiderült
nagyon jó megoldásnak bizonyult, mert hely ide,
vagy oda, a fejet többször ki kellett venni,
alakítani, végül kicserélni.
Ennek a fejlődésnek technikai
hátteréről próbálok
beszámolni a tapasztalatokat megosztani, hasonló
beadagoló szerkezet
építéséhez
segítséget, ötleteket adni.
Ha fórumot átolvassuk(érdemes!), akkor
az általam már hagyományos fejnek
nevezett égőfej konstrukcióval fogunk
túlnyomó részt, mint működő
megoldással találkozni. Alapvetően a fej
kialakítása a bonyolultabb, ezért
kezdem ezzel. A hagyományos fej esetében a
tüzelőanyag egy síkon tolódik be a csiga
által az égőtérbe, maga előtt tolva a
korábban bejuttatott anyagot, illetve a már
elégett hamut. A legnagyobb hátránynak
az tekinthető, hogy az új anyag betemeti a parazsat,
ezért a friss anyag nem tud azonnal meggyulladni,
gázfejlődés történik, ami
bizonyos esetekben robbanáshoz is vezethet. Ez
különösen kisebb
teljesítményeknél, vagy
lángtartás utáni
indulásnál, illetve
fellobbantásoknál következett be. A fej
további hátránya volt, hogy nem
lehetett kicsi teljesítményre
visszaszabályozni.
A fejen láthatunk egy nyelvet, amely a betolt
tüzelőanyag megemelt, ez adta a jelet a beadagoló
csigamotor leállításának.
Ezzel sok probléma lehet, bár nekem
egész jól működött, előfordult,
hogy felakadt és így nem
történt meg a beadagolás.
További problémákat okoztak a
különböző fűtőanyagok, főleg azok, amik vagy
túl porosak voltak és ezért
belesüppedt, beleégett a nyelv, ami
túladagoláshoz vezetett, vagy a hamuja
üvegesre állt össze, ami nem engedte
leesni a nyelvet. A problémát
néhány hónap után, a
fűtési adatok
feldolgozásával, sikerül
megoldanom és egy olyan
vezérlést kifejlesztenem, ami nyelv
nélkül tökéletesen
működik. Erről később esik szó.
A hagyományos égőfej ilyen volt:
Új fej:
A fej okozta problémákat egy másik
konstrukcióval próbáltam
kiküszöbölni és ez
szerencsére sikerült. Először
még ez a fej is nyelves vezérlésű
volt, de sokkal kevesebb problémát okozott, mert
a fűtőanyag itt a nyelvet felfelé emelgette, ami jelentősen
csökkentette a szükséges
hibaelhárítások
számát. Gyakorlatilag hetente
néhány alkalommal akadt fel és ezt meg
is lehetett előzni, ha naponta kitakarítottam az
elforduló részhez behulló hamut. Az
új vezérlés kifejlesztése
után ez a probléma is teljesen
megoldódott, de ha valaki nem tudja megoldani a bonyolult
vezérlő áramkör
megépítését és a
program megírását, annak ez a
megoldás is szóba jöhet, igaz csak olyan
fűtőanyagra alkalmas, ami nem üvegesedik össze, pl.
fűrészpor.
Az új égőfej így néz ki:
A fej több ponton előnyösebb, mint a
hagyományos. A fűtő anyag felfelé emelkedve tolja
ki az elégett hamut, ezért nem tud
alátemetődni a parázs,
beadagolás után kevésbé füstöl,
gyorsan beindul
az égés. A körkörös
levegő bevezető furatokon a levegő mindig a megfelelő helyre jut, ez
szintén a gyors begyulladást
biztosítja. Látható a képen
egy magasító perem, ami kivehető. Erre
azért van szükség, mert az
ajtón nem férne be a fej ezzel együtt
és előnye még, hogy ez fog elégni
először, könnyű cserélni. A tűz
gyakorlatilag ebben ég és a tüzelő anyag
szintjével lehet befolyásolni az alap
teljesítményt. Sikerült egy olyan
szintet találni, ami az általam
használt anyagokra megfelelő volt, de
elképzelhető, hogy más anyagok
esetében emelni, vagy csökkenteni kell a szintet,
ezt a beadagolási idővel meg lehet oldani és a
peremen nem fog kipotyogni a tüzelő. Később ezt a
peremet a nyelv elvétele után körbe
zártam.
Ilyen a lángja szotyival:
Frisslevegő befújás, szabályozás,
hatásfok:
A levegőt egy
ventilátor fújja be egy csövön
keresztül a fej peremén körbe
kialakított járatba és onnan furatokon
keresztül jut a tüzelőanyaghoz. A levegő
mennyiségével lehet a
teljesítményt szabályozni. A
teljesítmény
szabályzásával a füstcsőben
mérhető hőmérséklet
változik. Ha jó hatásfokkal akarjuk az
energiát a víznek átadni, akkor azt a
lehető legkisebb füsthőmérséklettel
és gázsebességgel tehetjük
meg. Igaz, hogy az alacsonyabb füsthőfok lassabb
felfűtési sebességet okoz, viszont a nagyobb
sebességű és magas hőfokú
füst rengeteg energiát kivisz a
kéménybe. A jó megoldás,
hogy a hideg rendszer felfűtésekor megengedjük a
magasabb füsthőfokot, majd ha beállt a
lakásban a kívánt hőfok, akkor
korlátozzuk. Ideális
esetben egy télen egyszer kell felfűteni a lakást!
A lakás hőfokon való
tartásához kis
teljesítmény szükséges,
feltételezve egy közepesen jó
szigetelést. A jó hatásfokhoz a
folyamatos égés, közel egyenletes
víz és füst hőfok
szükséges. Túl alacsony
füsthőfokot és vízhőfokot nem
szerencsés beállítani, mert
kátrányos nedves
lerakódások keletkeznek. Nálam ez
40°C víz és 92°C
füsthőfok alatt következik be. Ha
szakaszosan fűtöttem(lángtartásba
váltás), akkor a
lerakódások garantáltan megjelentek a sűrű
melegedés, visszahűlés miatt. A
problémát az ősz és a tavasz jelenti,
amikor igen kicsi teljesítményre lenne
szükség és a külső
átlaghőmérséklet 16°C
körüli. Ilyekor jobb teljesen leállni
és akkor begyújtani, amikor
szükséges. Ez egy
begyújtást jelent naponta, ami
6..12órás fűtési szakaszt jelent.
Hidegben nincs probléma, akkor folyamatosan éghet
a tűz, a teljesítményt lehet
szabályozni a kívánalmak szerint.
A fej után beszéljünk a
beadagoló rendszerről. Ez áll egy
csigarendszerből, egy tartályból és a
vezérlő elektronikából. Nincs
két egyforma megoldás, ez jól
látható a fórumon, de mindegyik
alapelve megegyezik. Az egyedi lehetőségektől függ
a végleges kialakítás.
Egymástól sok jó megoldást
el lehet lesni, ami ajánlatos is.
Néhány alap kérdést érdemes
feltenni:
Egy, vagy kétcsigás rendszer a jó?
Passzív tűzoltó berendezés
szükséges a
kétcsigásnál is? Milyen
bolygató kart kell építeni? Mekkora
motor(ok) kellenek? Milyen ventilátor kell? Csigát
tudok építeni, vagy csak venni? Milyen alakja
legyen a beadagoló csigacsőnek? Mekkora
átmérőjű legyen a csiga és
hozzá a cső?
A kétcsigás rendszer előnye, hogy nehezen tud
visszaégni a tűz a tartályba a lépcsős
kialakítás miatt. Teljesen nem
zárható ki, de gyakorlatilag nem tud
visszaégni. Ennek ellenére ajánlott a
vizes membrános passzív tűzoltó az
első csigához, akkor is, ha soha nem fog oltani!
Hátránya, hogy bonyolultabb mechanikát
kíván. További előnye, hogy a
tartályt lehet távolabbra is helyezni, ha nem
férne el közvetlenül a
kazánnál, valamint nem kell egyvonalban sem
lennie a fejnél lévő második
csigával. Az is hasznos lehet, hogy a második
csiga fordulatszámát nagyobbra lehet
állítani, ami miatt a második csigacső
eleje üresebb, ami a visszaégés
lehetőségét tovább csökkenti.
A két csigát hajthatja egy motor is,
áttétellel, de külön motorral
is meg lehet oldani.
Ez az első egycsigás rendszerem volt. Sokszor
visszaégett, leginkább, mikor kifogyott a
tartályból az anyag. Nagy baj nem történt,
csak kicsit füstös volt a szaga, mikor levettem, a
tartály tetejét. Áramszünetem nem volt
szerencsére, akkor garantált lett volna a tartály
tűz oltó nélkül.
Itt pedig a mostani kétcsigás:
Az ejtőcső:
Mekkora motorokra van szükség? 500W legalább a
csigákhoz és 300W a bolygatóhoz, ha
külön motorral van hajtva. A csiga
fordulatszáma 20..60 körüli a
bolygatóé megfelelő karral szintén
lehet ennyi. A gyors bolygatásnak vannak előnyei, nehezebben
boltosodik fel az erre hajlamos anyag, el tuja látni a
csigát a szükséges
mennyiséggel, de a gyors fordulat kisebb
nyomatékot eredményez, ami spéci
megoldást kíván a
bolygató karnál. Egy tárcsa kell
középen és a kart rugalmasan
elfordíthatóvá kell tenni. Ekkor igen
kis motorteljesítménnyel lehet bolygatni az
anyagot, még is előbb utóbb
kikapirgálja az összeset. Itt egy kép a
lehetséges megoldásról.
Látható, hogy egy tárcsára
egy spirálrugó van felerősítve
úgy, hogy ki tud hajolni, ha elakadna az anyagban.
A tárcsa kulcsfontosságú a hibamentes
működéshez! Nemrég az egyenes rugó
eltörött,
ezért más megoldást
választottam, egy nagy spirálrugót
csavaroztam fel és méretre húztam. A
gondom, hogy ez is el fog törni előbb utóbb
és aprítékra nem is lenne
jó csak fűrészporra és
szotyihéjra. Íme:
Jobb megoldás
lenne egy tengelyen elforduló merev kar, aminek a
tengelye a tárcsára lenne fogatva és
valamilyen hosszabb élettartamú rugós
megoldással biztosítani a kar
visszatérését. Ezen jelenleg is
dolgozom.
Ventilátor kérdésben több
indok is ütközik. A DC
ventilátorok(autó befúvó
venti) esetében a szénkefe okozhat
problémát, bár nekem egy
idényt kibírt, sejtésem az, hogy többet is
kifog és ha kellene, nem nagy
összeg cserélni. Kell egy nagy trafó,
ami 10A-t tud 12V mellett, ez drága. Viszont
szabályozni sokkal könnyebb mint a 230VAC-s
típusokat. Ezzel mindent el is mondtam. A
ventilátor motor
teljesítményének max. 100W-nak kell
lennie. A DC ventilátorom kb. 10W és 60W
közötti teljesítménnyel
működik a szabályzás során.
230VAC motor esetében egy motoros zsaluval is meg lehet
oldani a levegő mennyiség
szabályzását. A
szabályzás fontos, ezzel
csökkentjük
a füsthőfokból eredő
veszteségeket és e-nélkül nem
működik a nyelv nélküli
beadagolás vezérlés sem!
Tesztelés fázisban van egy 230VAC motoros
ventilátor fordulatszabályzás
megoldás, de még nincs eredmény,
talán később. Néhány kép:
Gravitációs zsalu lezár teljesen, ha megáll
a ventilátor. Nagy huzatú
kéményeknél erre szükség van. A
lezárás erősségét a kar végén
lévő súllyal lehet beállítani
Csigát lehet készíteni
különleges szerszámok
nélkül is. Elég egy
gyorsvágó(flex) és egy hegesztő trafó.
A csigát egy
zártszelvény tengelyre lehet
levelenként felhegeszteni. A levelek laposvasból
készíthetőek el,
kivágással. Egy hétvége
elég volt az elkészítéshez.
A cső átmérője függ a
teljesítmény igénytől, de
családi házhoz max. 100mm elegendő. A csiga
átmérője legyen 2cm-el kisebb, mint a cső belső
átmérője. A cső alakja nekem kerek, de minden
érv amellett van, hogy jobb ha négyzetes, vagy
legalább az egyik oldalon, mondjuk felül
szögletes. Erre akkor lehet szükség, ha
faaprítékkal akarunk fűteni és el
akarjuk kerülni, hogy az apríték a
csigával együtt a csőben elkezdjen forogni.
Fűrészpornál és szotyinál
ilyen nem nagyon fordul elő, de vitathatatlanul jobb, ha a cső nem
teljesen kerek. Szóval, ha vagy egy tábla
lemezünk otthon, akkor ne vegyünk
feleslegesen csövet...
A fej:
Az égőfej
elkészítéséről
pár gondolat. Egy patentívből lett
kialakítva, amely átmérője megegyezik
a csigacső átmérőjével.
Fontos, hogy
nem szabad szűkíteni a járatokat, mert
az anyag be fog szorulni. Ha négyzetes a cső, akkor a csiga
átmérőjéhez kell a fej bevezető
szakaszait kialakítani. A fejet sem kell
feltétlenül kerek csőből
készíteni, lehet lapokkal határolt is. Ha most
építenék egy fejet, nem
patentívből készülne. Íme egy
újabb tervem, mely alapján egyik
fórumtársam épített
egy fejet.
Furatból fejmérettől
függően elég 18..26db 6mm-es körben elosztva!
Mint ahogy jeleztem, nem feltétlenül fontos, hogy
csőből készüljön a bevezető szakasz, lehet lapokkal
határolt is. Ez a fej azért
lett ilyen lapos, mert nem fért volna be a
fórumtársam kazánjának
hamuzó ajtaján, de úgy tűnik a legtöbb
kazánnak a hamuzó ajtaja lapos, tehát
aktuális a kivitel. Nincs a rajzon a
4cm-es magasító perem, de
szükséges, különben kipotyog a
fejből minden.
Néhány képet kaptam Mokuss84
fórumtárstól az elkészült fejről,
íme:
Jól látható a magasító tűztér
keret és az, hogy a levegőjáratot körbe nem csőből,
hanem zártszelvényből, vagy laposvasból
szögletesre alakította ki. Frankón ég! :)
A teljes kétcsigás beadagoló egy lehetséges
megoldása látható a következő képen:
A fej cserélhető laposra,
bármilyen újabb kivitelre. Fejlett vezérlés
esetén a rajzon látható nyelv nem
szükséges. A méretek nem kritikusak, illeszthető
bármilyen kazánhoz, csőhöz. A csövek lehetnek
lapokkal határolt csatornák is, sőt!
Egy fontos részlet, hogy a fejet nem szabad nagyon
közel helyezni az alsó
tálcához. Elégeti a
tálcát és nagyon rossz
hatásfokkal fűt. Ezért a jó
megoldás, ha a hamuzó ajtón
keresztül szereljük be.
Ez felveti a
problémát, hogy akkor hol hamuzunk? Aki ki tudja
húzni a szerkezetet egyben, annak nem gond hetente egyszer
ezt megtenni, viszont nálam ez nagyon sok
szereléssel lenne megoldható,
azért kivágtam a kazán
alját és oldalt készítettem
egy ajtóval lezárható
hamuzó nyílást.
Kémény
huzatszabályzó:
A
kémény huzata függ a külső
légáramlatoktól és
légnyomáskülönbségektől is. Nagy
szélben, vagy nagyon nagy kéményeknél olyan
huzat is keletkezhet, ami lehetetlenné teszi a pontos
füsthőfok szabályzást. Erre való a
gravitációs vákuumszabályzó, ami
fals levegőt ad a kéménynek. Nem csak a huzat
szempontjából hasznos, hanem szárítja a
kéményt a bekevert száraz levegő, ami a
harmatpontot csökkenti. A vákkum nagyságát a
csappantyún lévő súlyjal lehet
beállítani. Alap esetben zárt...
Vezérlő
áramkör:
Elérkeztünk a
legkényesebb
részhez a vezérlőhöz. Ahhoz, hogy
kevés anyag fogyjon és folyamatos
kényelemben legyen részünk,
szükséges egy okos vezérlő
elektronika, ami a folyamatokat vezérli. A
vezérlést egy PIC mikrovezérlő végzi a
megírt program alapján, A lehetőségek
tárháza végtelen, akinek van hozzá
affinitása, minfenképpen hasonló megoldást
válasszon!
Az
áramköröket egy PC házba
építettem be.
Aki nem tud elektronikát
építeni
és mikrovezérlőt programozni, egy PLC-t
ajánlanék.
Az APB–12MTDL PLC (NPN tranziztor kimenettel)
képes vezérelni a folyamatot szinte
ugyanúgy, mint az a vezérlő elektronika, amit
én használok.
Szimulációkkal próbáltam
megoldani a felmerülő feladatokat és ha a PLC
úgy működik, ahogy a
szimulációban, akkor alkalmas a feladatra! Sajnos
nincs ilyen PLC-m ezért kipróbálni nem
tudom, ennyi rizikófaktor van a dologban. A program
megírásában tudok segíteni, de a
teljes program
megírását nem vállalom elvi
okokból(felelősség).
Időközben történtek tesztek a PLC-vel kapcsolatban
és minden jel arra mutat, hogy alkalmas a feladatra.
Remélem hamarosan be tudok számolni egy kész
projectről és programról.
Az általam fejlesztett áramkör túl
bonyolultnak bizonyult a fórumon, viszont aki ért a
mikrovezérlőkhöz, annak nem
szükséges áramköri rajz, de
esetleg ötleteket tud meríteni.
A pdf állományt innen tölthetitek le: Beadagolást vezérlő
Elektronika
Érdemes elolvasni a fórumot, mert
újabb elektronikai ötletek is felmerültek
rr81 tollából.
Amit én nagyon
jónak tartok, az a távoli
hőmérséklet mérésre a
DS18B20 típusú hőmérő. Ezzel lehet a
szoba hőfokát levinni a kazánházba a
vezérlőhöz feldolgozásra. Én
ettől bonyolultabb, kommunikációs
megoldást választottam, de ez csak akkor
előnyösebb, ha a szobában ki akarjuk jelezni a
hőmérsékleteket. Itt is rengeteg
megoldás jöhet szóba, mindenki
megtalálhatja a helyzetnek megfelelő legjobbat.
Vezérlés:
Az elektronika után
térjünk
rá a vezérlés
módszerére. A módszert kell
leprogramoznunk, e-nélkül nem lesz komfortos
és hatékony a fűtésünk.
Persze lehet más megoldásokkal is fűteni, de
messze nem leszünk felhőtlenek és az sem mindegy
mindenkinek, hogy 60, vagy 30m3 fűrészporral fűtjük ki a
telet!
Tehát az alap felállás egy
gravitációs, vagy állandó
keringetéses radiátoros, vagy
padlófűtéses lakásfűtés,
ahol nincs más a fűtési körben. Feladat,
hogy a szoba hőfokának
beállítása után a rendszer
automatikusan beállítsa a
szükséges víz és füst hőfokot a
ventilátor szabályzásával
és a beadagolások vezérlésével. A
régi
termosztátos szabályzók
hiszterézise nagyon nagy volt, több fokos
eltéréseket is okozott, ami nagy
veszteség és nem túl jó
a komfortérzet. Az alkalmazott digitális
hőfokmérőkkel tized fok pontosan lehet mérni a
szoba és a víz hőfok
változásait, amire PID
szabályzó köröket lehet
illeszteni. A füst hőfok
mérését elég 1fok
felbontással mérni és a
ventilátor vezérlő jelét
szintén PID szabályzó körrel
kiszámoltatni. Nem kell megijedni a
rövidítéstől, nagyon egyszerű
matematikai és fizikai folyamatok állnak a
háttérben, amiket meg lehet tanulni
könnyen.
Tehát az első feladat az, hogy a szoba
beállított hőmérséklete a
hozzá tartozó PID
kör kimenetén egy víz
alapjelet(itt hőfokot) állítson elő, ami a
víz szükséges
hőmérsékletét adja meg. Legyen a
beállított hőmérséklet jele
SPs, a pillanatnyi mért hőfok CVs és a kimeneti
hőfokjel Ys ahol az 's' index a szobát jelöli.
A PID kör három összetevő
összegéből állítja elő az Ys
kimeneti értéket. Ez a három
összetevő az Y_Ps, Y_Is, Y_Ds.
Lássuk a képleteket:
Tehát: Ys=Y_Ps+Y_Is+Y_Ds
Ismételjük meg, hogy az Ys itt a víz
hőmérsékletének alapjele lesz, azaz
egy hőmérsékleti érték.
Alap kiindulás, hogy a szoba hőfoka változik,
fűtés nélkül hűl, fűtve emelkedik,
illetve megfelelő
teljesítmény(vízhőfok)
esetén tartja a
hőmérsékletét. A szoba hőfoka (CVs) a
beállított hőfoktól (SPs)
eltér, kivéve az utolsó esetet.
P tag erősítés(arányos szabályzás):
Y_Ps=(SPs-CVs)*Ps
A Ps az erősítés, ezt mint
paramétert kell megadnunk a programban. Az
(SPs-CVs) hiba(eltérés)
hatását állítja be. Nagy
érték esetén kis
eltérés is nagy kimeneti
értéket produkál.
I tag korrekció:
Y_Is=Y_Is+(SPs-CVs)/Is
Az Is a korrigálás
gyorsaságát határozza meg. Kicsi
érték gyors korrigálást
okoz. A korrigálás
sebességét be kell állítani
a szabályozandó kör jellemző
változási sebességéhez. Egy
szoba lomha változásához
lassú korrekció szükséges,
azaz nagy értéket kell
beállítani Is-nek.
D tag "ellenkormányzás":
Y_Ds=(Cves-CVs)/Ds
A Ds a változás
sebességével fordítottan
arányos ellenreakciót okoz a kimeneten. Kis
érték nagy ellenreakciót okoz kis
sebességű változás esetén.
Gyors változásoknál
használjuk, ahol a
túllendülést kell
ellenszabályozni. Látszólag hamarabb
veszi el a teljesítményt, mint mi
gondolnánk, de ezzel megakadályozza a
túllendülést, vagy az
aláhűlést. Szoba esetén a nagyon
lassú változások miatt nincs sok
jelentősége, de a víz és füst
hőfok esetén fontos összetevője a
szabályzási módszernek.
A rendszer optimális
működéséhez
szükséges megadni
határértékeket, melyek
kordában tartják a kimenetet, illetve az I tagot.
Az I tag képleténél
látható, hogy az halmozódik,
ezért bizonyos esetekben nagyon
összehalmozódnának benne az
értékek, amiket meg kell akadályozni a gyors
feléledés érdekében.
A kimeneti értéket is kordában kell
tartani, nem engedhetjük meg, hogy pl. 150°C
vízhőfokot állapítson meg a PID
kör, ha nagy az eltérés a
beállított alapjel és a
mért érték között.
Tehát vezessük be az Ys_max, Ys_min
határértékeket. Ezen
értékek közé kell
szorítani a programban az Ys
értékét és
arányosan az Y_Is értékét.
Ezzel a PID kör alap tárgyalása kész.
Most nézzük hogyan kell egymás
után láncolni a három PID
kört.
Az első a szoba, a második a víz, a harmadik a füst
PID köre.
A szoba kimenete(Ys) a víz alapjele lesz, a víz
PID kimenete(Yv) a füst alapjele és
végül a füst kimenete (Yf) a
ventilátor fordulatszámával
arányos jel lesz. A szimulációkat könnyen
elvégezhetjük egy excel táblázatban, sokat
segít a megértésben.
Mindhárom PID körnek saját
paraméterei lesznek, mind a P,I,D, mind a
határértékeket tekintve.
Egy folyamatábrával szemléltetném a
leírtakat.
Ezzel készen vagyunk a
hőfokszabályzó körök képleteivel.
Beadagolási
módszer:
A
módszerem biztosítja, hogy bármilyen
beadagolható fűtőanyaggal, vagy azok keverékével,
akkor is, ha menet közben változik az anyag, vagy az
összetétel, megfelelő mennyiséget juttat be a fejbe.
Ehhez csak egy hőmérséklet jeladóra (hőelem) van
szükség a kazán füst kilépő
csőcsonkjába helyezve.
A beadagolás
szükségességét a
füsthőfok
változásából lehet
kikövetkeztetni. Feltételezni kell a
működéshez, hogy a tűz
önmagától nem alszik ki, hogy a
ventilátorral szabályozni tudjuk a füst
hőfokát és végül, hogy a
beadagolás után a füst
hőmérséklete emelkedni fog. Ezeket a
feltételeket igaznak vehetjük.
A következőknek kell
egyszerre teljesülniük,
hogy a beadagolás megtörténjen.
- A füst hőfoka nem emelkedik
- A füst hőfok a
beállított érték alatt van 2°C-al
- A ventilátor a
beállított maximum
fordulatértékét elérte
- Letelt a
beállított beadagolási szünet (előző
beadagolás után indult)
A füst
emelkedésének
tényét kb. 20másodperces
mintavételezés után az előző
és a jelenlegi hőfokból lehet
megállapítani. Érdemes egy
hiszterézist beiktatni, ami legalább
két fokos, hogy a
hőmérés hibájából
adódó egy
értékes libegés ne
tévessze meg a kiértékelést
Egy egyszerűsíett folyamatábrán
próbálom bemutatni a program működését:
Beadagolás
Folyamatábra
2012.11.
szek:
Időközben
néhány új adatból
további finomításokat végeztem el. A
beadagolási idő határozza meg, hogy egy
adag mennyi legyen, azaz a fej teljesítményét is
befolyásolja ez. Amikor
alacsony füsthőfok szükséges, akkor kevesebb anyagra
van szükség, ami az eleve
alacsonyabb tűztérben könnyebben meggyullad. Ha magasabb
hőfokon megyünk, akkor
a tűz is intenzívebb, a nagyobb adag is könnyebben
meggyullad. Ezért a füst
alapjelétől függően változtatom a beadagolási
időt. 100°C-nál 2sec, 180°C-nál
3,8sec. Ez folyamatosan változik a füst alapjelétől
függően egy függvény
szerint.
A másik változtatás a víz maximális
megengedett hőfokának megállapítása. Meleg
időben (8..16°C) a begyújtásnál nem mindegy,
hogy meddig engedjük el a vizet.
Ha ilyenkor túl magas érték lenne a megengedett,
akkor mire a szoba
felmelegedne, a szabályzó körök
túllendülnének és a szoba is feleslegesen
túlmelegedne. Ezért a kinti hőfoktól függően
állapítom meg a víz maximális
hőfokát. Az én rendszeremhez ez úgy jön ki,
hogy 16°C-nál 46 °C, -15°C-nál 60°C.
Ezt is egy függvénnyel számolom ki, amit nem
túl bonyolult, meghatározni, ha
a Graph programot használjuk.
A program
ingyenes. Képes egy
csomó függvény kezelésére,
görbék illesztésére, amivel könnyen
lehet
kalibrációs számítási
képleteket kreálni.
Graph oldala
Elvileg ennyi
információ elegendő a sikeres
után építéshez, ha valaki ért az
elektronikához és a mikrovezérlő, vagy a PLC
programozásához. Aki ehhez nem ért, annak keresnie
kell valakit, aki elvállalja a kivitelezést.
Szeretném jelezni, hogy nekem erre nincs lehetőségem
és elvi okokból nem vállalhatom a
felelőséget sem, nem említve a szervizes és
egyéb felmerülő problémákat.
Elvi segítséget
szívesen adok, a fórumon, vagy levélben!
Néhány gyakorlati
tanács a szabályzó körök
beállításáról:
A PID értékek és a
határértékek, valamint a működtető alap idők
beállítása nagyon fontos és nem túl
egyértelmű és egyszerű feladat, legalább is első
ránézésre.
A beüzemelés legfontosabb értékei a
beadagolási alapidő és az ehhez tartozó min
és max ventilátor fordulatszám, amik meghatározzák a
tüzelő szintet a fejben. Feladat, hogy a fejben a szint a
furatok felett legyen és amikor leég a furatok
alá, akkor a füst hőfoka essen le. Ha a venti max fordulata
túl magas, akkor a fejben örvénylő
nagymennyiségű levegő a furatok szintje alatt is gerjeszti a
tüzet, azért az nem a furatok felett, hanem alatta a
csigában fog égni. Ez nem kívánatos
működés, azaz rossz hatásfokú és a
csiga végére sem előnyös. Tehát ha
beállítottuk a venti max értékét a
füst hőfoka le fog esni, amikor a tüzelő leég a
furatok alá, ekkor a beadagolás megtörténik
(a többi feltétel teljesülése esetén),
itt jön szóba a beadagolási idő. Úgy
kell beállítani, hogy 2..6percig égjen egy adag.
Ha lehetőség van, akkor a programban érdemes ezt az időt
a füst alapjelétől függővé tenni. Nálam
ez 1,9..3,6sec 92...180°C füst alapjeltől függően, de ez
a csigától és a fordulatától is
függ. Tehát minél nagyobb hőfok kell, annál
nagyobb adag tolódik be. Ha erre nincs lehetőség, akkor
egy olyan időt kell választani, ami elegendő a legmagasabb
füsthőfok eléréséhez, de még ne essen
ki a fejből a tüzelő. Itt jegyzem meg, hogy
begyújtáskor nem azonnal fogja elérni a füst
az esetleges magasabb hőfokot, de ez nem gond, idő van,
legyünk türelmesek.
A három PID kör értékeinek
beállításakor vegyük figyelembe a
körök hőfokváltozási sebességét,
valamint azt, hogy mekkora eltérés milyen
sebességgel változtatja meg a szabályozandó
hőfokot. A füst szabályzása a leggyorsabb, itt az I
tagot úgy kell beállítani, hogy gyorsabban
módosítsa a beavatkozó jelet és a P tagot
nagyobbra lehet venni, hogy kicsi eltérés is nagy
ventifordulat változást okozzon. A D tagot is be lehet
állítani, hogy a túlzott emelkedés, vagy
csökkenés ellenszabályzást váltson ki.
A víz hőfoka várhatóan lassabban fog
változni, ezért ott az I tag nagyobb értékű
kell legyen, hogy ne változzon túl gyorsan a füst
alapjele, ha sokáig van eltérés a víz
hőfokában. Emlékezzünk, hogy a füst alapjele a
víz PID kimeneti jelével egyezik meg(lásd fenn a
folyamatábrát). Tehát itt a korrekció
lassú legyen, mert ha gyors, akkor
túllendülések lesznek a füst
alapjelében. A D tagot itt nem érdemes
beállítani, el is lehet hagyni a szabályzó
körből (a PLC-ben bele se fér...).
A leglassabb változást a szoba hőfokánál
várhatjuk, itt még nagyobb I tagra(időkre) lesz
szükség.
A P tagok beállításánál figyelembe
kell venni, hogy mekkora hőfokeltérés okoz adott
sebességű hőfokváltozást a szabályzó
körben. Nálam például 3°C vízhőfok
emelkedés már elég gyorsan emeli a szoba
hőfokát, ezért 1°C hőfokeltéréshez
3°C vízhőfok alapjel változtatást rendelek. A
víz esetében 1°C vízhőfok
eltérés 8°C füsthőfok változtatást
okoz.
Ezek az értékek rendszerfüggőek, mert nálam
nagy radiátorok vannak, amikhez alacsony vízhőfok kell,
más arányok kellenek, ha kisebb
radiátor felülethez nagyobb vízhőfok
társul a szükséges szobahőmérséklet
eléréséhez.
A beállítás alatt szükséges lejegyezni
a hőmérsékleteket, melyik hogyan változik a lehető
legsűrűbben(1..10perc), egyforma időközökkel. Ebből lehet
látni, hogy jól állítottuk-e be a PI(D)
értékeket és lehet következtetni az új
értékekre. PIC esetén nem nehéz PC-hez
csatlakozni és regisztrálni, de e-nélkül is
be lehet állítani, csak kicsit több időbe telik.
Elektromos illesztések:
Ezt a
témát külön cikkben írom le.
Fűtőaanyagok:
A fűtőanyag
ellátásáról mindenki saját
lehetőségei szerint fog intézkedni, de talán
néhány infó segíthet a mennyiségről
és a minőségről.
Az első felmerülő
kérdés, hogy mennyi anyagra van szükség egy
télen. Ezt csak összehasonlítással tudom
meghatározni. Mikor gázzal fűtöttem(C18 parapetes
cirko), 2770m3
gáz fogyott el egy télen melegvízzel együtt,
ebből a fűtésre 2378m3 fogyott. Jelenleg úgy tűnik
max30m3 fűrészpor elegendő lesz, miután most(2012.03.25.)
van még a 32m2-ből kb. 7m3.
Jelenleg csak
esténként gyújtok be, úgy, hogy
közelebb leszek a 25m3-hez, mint a 30hoz.
Fontos
megjegyezni, hogy nagyon függ a végleges
mennyiség a fűrészpor
nedvességtartalmától. Vizes
fűrészporból, majdnem kétszer annyi kell! Igaz
én fűtöttem vizessel és szárazzal is,
ezért ha csont szárazat sikerül a nyáron
betárazni, akkor szinte biztos, hogy 25m3 elég
lenne, sőt. A házam 100m2 alul teljesen
alápincézve. A falakban gyárilag 5cm hungarocell
van, és a lábazatot is leszigeteltem. A
nyílászárók régi sofák, ebben
semmi extra. Mindenki kiszámolhatja a szükséges
mennyiséget a gázfogyasztásából,
vagy a fa, esetleg szén fogyasztásából
hasonló módon a későbbiekben tárgyalt
fűtőértékek figyelembe vételével.
2013.04.21
Az idei tél hoszú volt, ennek ellenére 26m3 fpor
fogyott. A fpor majdnem teljesen száraz volt, de volt kb 5m3 ami
elég nedves. A részletes fogyást
táblázatba jegyeztem, ezt itt olvashatjátok:
fogyas_2012_2013.pdf
A fűrészport szitálni kell, mert a vágáskor
belekerülnek nagyobb darabok, amik elakasztanák a
csigát. Egy szitát készítettem, amit egy
fordulatszám szabályozható
csiszológéppel rezegtetek. Zsákot tudok rá
akasztani, vagy edényt alátenni.
Ebbe a hordóba öntöm a zsákot, innen merem bele
a szitába, amiből visszajut a zsákba.. Reggelre
így lehet előkészíteni, hogy csak rá
kelljen borítani a zsákot és kész.
A fűtőanyagot liszteszsákokba és 1m3-es nagy
zsákokba hozom haza. Az 1m3-es zsák 175kg
körüli, amit egy kis daruval veszek le és teszek
rá a kiskocsira, amin letolom a tárolóba. Egy 900kg-os 12V-os csörlő emeli
a terhet.
A darut most csak a garázsban tudom lefényképezni,
majd nyáron készítek egy képet
összeszerelve is.
Fűtőanyagok:
A fűtőanyagok fűtőértékéről ejtenék
pár szót.
A fűrészpor értelemszerűen fából van. A fa
fűtőértékét Mj/kg-ban szokták megadni,
ezért a fűrészport is kg-ban érdemes
értelmezni, ilyen adatokat a fórumon is kg-ban megadni,
hogy a többiekkel össze lehessen hasonlítani.
A fa fűtőértéke a fa fajtájától
kevésbé függ, mindegy, hogy kemény, vagy
puhafa, ha száraz akkor a fűtőértékük 15MJ/kg
körül mozog. (A gázé kb. 34MJ/m3 a
szolgáltató szerint...)
A fűtőérték sokkal inkább a
nedvességtartalomtól függ, ami a nyers fa
esetében 6MJ/kg is lehet. El lehet égetni a nedves
fűrészport is egy jó égőfejben, de akár
több, mint kétszer annyi is fogyhat, mint ha száraz
lenne és erősen kátrányosíthatja a
kazánt, ha alacsony hőfokkal kell menni a kinti enyhe idő miatt.
Szárítani kiterítve a napon érdemes, mert
más kényszer szárítások
esetében szinte ugyanannyi energiát kellene bevinni, mint
amit nyerünk.
Létezik egy speciális fűrészpor, amit az MDF lapok
vágásakor nyernek. Ez a por nagy sűrűségű
és a gyantás összetevője miatt 20MJ/kg
körüli fűtőértékű lehet.
Összehasonlításként azonos
térfogatú adag fűrészpor égési ideje
6perc és 30perc eltérést mutatott a két
anyagnál! Hátránya, hogy iszonyatosan porol
és védőfelszerelés szükséges, mert
káros az egészségre.
Napraforgóhéjjal fűtöttem még, ennek az 5%-os
nedvességtartalma miatt 18MJ/kg a fűtőértéke.
Hátránya, hogy nagyobb helyet foglal, mint a
fűrészpor, miután egy 1m3-es zsákkal csak 125kg-ot
nyom. Az is hozzá tartozik, hogy nem nagyon vettem észre
a 15 és a 18MJ/kg közötti eltérést,
valamint a lazább szerkezet miatt könnyebben
visszaég és kevesebb kg fér a tartályba
egyszerre. Ennek ellenére egy tiszta pormentes fűtőanyag, aki
ilyet tud szerezni megéri(olajsajtolók).
Itt jegyzem meg, hogy amiről beszélek az nem a léha. A
léhában vannak magtörmelékek is, ezért
a fűtőértéke az olajos magok miatt 20MJ/Kg. Ez már
nem annyira tiszta anyag és a hamuja is üvegesedhet. Ennek
ellenére ez az egyik legjobb fűtőanyag a fűrészpor
mellett.
Sokféle anyagot olvashatunk még a fórumon.
Én még az árpát próbáltam ki,
még nyelves vezérléssel. A mag az
elégése után üvegesre állt össze
és a nyelv nem esett le. Tehát nyelves
beadagolással ilyen anyagokat nem lehet elégetni. Viszont
a jelenlegi nyelvnélküli vezérléssel
valószínűleg sikerülne. Az árpa 24MJ/kg
fűtőértéke és zsákonkénti 60kg-os
tömege jól hangzik. Kicsi helyen sok energia férhet
el. Nem drágább, mint a szén, főleg, ha valaki
olcsóbban tud ilyet beszerezni.
A szárítókból kikerülő gabona
szeméttel is el lehet boldogulni nyelv nélküli
vezérléssel. Ezek fűtőértéke nagyon
változó, de általában olcsó anyagok,
így megéri.
A faapríték is jó megoldás lehet. Nagy
hátránya, hogy nem lehet tudni, milyen a
nedvességtartalma és nem is olcsó. Ha
száraz lenne, akkor megérné, de a lutri miatt
rá lehet fázni. Persze, ha nyáron
beszerezzük, akkor talán télre ki tud
száradni. Faapríték esetén erősebb csiga
és motorok kellenek, valamint a beadagoló cső nem lehet
kerek.
Említést tennék még a pelletről. A pellett
amellett, hogy egy nagy rablás, még is alternatíva
lehet, mert a gáznál még mindig 30%-al
olcsóbb. Ára 50..60Ft/kg. Ezt összevetve a
fűrészpor árával, amiből készül,
nevetségesen drága(7...15Ft/kg), de ezen nem kell
meglepődni a kis hazánkban tapasztalható
vállalkozások piaci harácsolását
látva. Tehát akinek nincs más lehetősége, a
gáznál így is olcsóbban
biztosíthat komfortos fűtést. A pellett
fűtőértéke "csak" 18MJ/kg körüli.
Arra gondoltam, hogy a papírt is be lehetne adagolni, ha
valamivel fel lehetne aprítani, kérdés, be lehet-e
szerezni annyi papírt, ami elég és fel tudjuk-e
gazdaságosan darabolni. Erre nem tudok jelenleg
válaszolni.
Meg lehetne még
próbálkozni daraszénnel. Szintén
erősebb csigák és motorok lennének
szükségesek és kissé koszosabb,
kevésbé bio, valamint sok a salak.
Összefogalva a biztosan jól használható
anyagok a fűrészpor, a napraforgóhéj vagy
léha és a pellet. A többi esetében
kíséreltezni kell, de megoldhatóak szerintem.
A leírást igyekszem bővíteni a bejövő
információkkal. Másoktól is szívesen
veszek adatokat, amiket itt össze tudunk gyűjteni!
2012.03.25 alap cikk
2012.04.01. elektromos illesztések
kiegészítés
2012.04.02. Mokuss84 fej képek és
javítás a hidegpont kompenzáció
szövegben(összeadni kell).
2012.09.16. Néhány kiegészítés,
javítás.
2012.10.12. Képek frissítése.
2012.10.19. PID folyamatábra, beadagolás
folyamatábra
2012.11.09. Új vezérlési
változtatások
2012.12.28. Beállítási tanácsok
2013.04.21.
Fogyás adatok 2012-2013 idény ,
módosítottam a fogyás adatot kivonva a bojler
fogyását.
2019.01.14. Kronológia: Kronológia
Üdv! Totya3