Procedimiento para la regulación de un motor de gas.

Procedimiento para la regulación de un motor de gas (1) con generador (5),

en el que se calcula un momento delregulador (MR) a través de un regulador del número de revoluciones (16) a partir de una desviación de la regulacióndel número de revoluciones (dn), en el que se calcula una corriente volumétrica teórica (V(SL)) al menos en funcióndel momento del regulador (MR), en el que se establece un volumen de combustible como porción de una mezcla decombustible y aire en función de la corriente volumétrica teórica (V(SL)) y en el que se calcula una presión teóricadel tubo de recepción (pRR(SL)) como variable de guía para un circuito de regulación de la presión del tubo derecepción para la regulación de la presión de mezcla (pRRA, pRRB) de una mezcla de combustible y aire en el tubode recepción (12, 13) delante de las válvulas de entrada del motor de gas (1) de la misma manera en función de lacorriente volumétrica teórica (V(SL)), caracterizado porque se calcula una desviación (yS) del momento delregulador (MR) con respecto a un momento del generador (MGen) y se corrige la presión teórica del tubo derecepción (pRR(SL)) con la ayuda de la desviación (yS).

Procedimiento para la regulación de un motor de gas La invención se refiere a un procedimiento para la regulación de un motor de gas, en el que en función de una corriente volumétrica teórica se regulan tanto un volumen de combustible como porción de una mezcla de combustible y aire como también una presión de la mezcla de combustible y aire en el tubo de recepción delante de las válvulas de entrada del motor de gas.

Se utilizan motores de gas con frecuencia como accionamiento para generadores de corriente de emergencia, equipos de disponibilidad rápida o para instalaciones para la generación combinada de corriente y calor (BHKW) . En este caso, el motor de gas es accionado con una relación del aire de la combustión de 1.7, por ejemplo, es decir, en el modo pobre con exceso de aire. Típicamente, el motor de gas comprende una válvula de estrangulación del gas para la fijación de la porción de gas en la mezcla de combustible y aire, una mezcladora para la confluencia del gas combustible con el aire, un compresor como equipo parcial de un turbocargador de gases de escape, un refrigerador y una válvula de estrangulación de la mezcla. A través de la válvula de estrangulación de la mezcla se establece el llenado de los cilindros de trabajo y, por lo tanto, el par motor del motor de gas. El llenado de los cilindros de trabajo se calcula de nuevo a partir de la presión de la mezcla de combustible y aire cuando las variables de influencia se mantienen, por lo demás, constantes, por ejemplo, a temperatura constante del tubo de recepción, con número de revoluciones constante y con relación constante del aire de la combustión.

Se conoce a partir del documento DE 10 2007 045 195 B3 un procedimiento de regulación para un motor de gas estacionario con generador, en el que a partir de una desviación de la regulación del número de revoluciones, a través de un regulador del número de revoluciones, se determina un momento del regulador como variable de regulación. A partir del momento del regulador de nuevo y del número real de revoluciones se determina a través de un campo característico del grado de actuación una corriente volumétrica teórica, que representa tanto la variable de entrada para la activación de la válvula de estrangulación del gas como también la variable de entrada para la fijación de la presión de la mezcla en el tubo de recepción. El elemento central es la activación paralela de los dos órganos de ajuste en función de la misma variable de control, aquí la corriente volumétrica teórica. El ajuste de la presión de la mezcla en el tubo de recepción se realiza a través de un circuito de regulación de la presión del tubo de recepción subyacente. En este circuito de regulación de la presión del tubo de recepción, la presión teórica del tubo de recepción corresponde a la variable de guía y la presión medida del tubo de recepción corresponde a la variable de regulación. El motor de gas y el generador corresponden entonces al recorrido de la regulación. La presión teórica el tubo de recepción se calcula a partir de la corriente volumétrica teórica teniendo en cuenta el número real de revoluciones del motor de gas, la temperatura en el tubo de recepción y valores constantes. Como valores constantes se indican, entre otros, la relación del aire de la combustión y una necesidad estequiométrica de aire. El procedimiento representado ha dado buen resultado en la práctica. Sin embargo, sigue siendo crítica la influencia de diferentes calidades del gas (porción volumétrica) dentro de la misma familia de gas sobre los valores de la emisión.

El documento EP 2 039 916 A2 describe un procedimiento para la regulación de un motor de gas, en el que se tienen en cuenta las oscilaciones de la calidad del combustible en forma de gas.

También el documento DE 699 26 036 T2 describe un procedimiento para la regulación de un motor de gas a partir de la desviación de la regulación del número de revoluciones a través de un regulador PID se calcula una señal de ajuste para la activación de la válvula de estrangulación de la mezcla. De la misma manera en función de la desviación de la regulación del número de revoluciones se determina un valor de corrección, a través del cual se modifica entonces la señal de ajuste para la válvula de estrangulación del gas. El objetivo del procedimiento es, sin embargo, suprimir, a través de la corrección, las oscilaciones del número de revoluciones del motor, que se producen después de una modificación del número teórico de revoluciones del motor.

Partiendo de un procedimiento de regulación con activación paralela de la válvula de estrangulación de gas y de la mezcla así como del circuito de regulación de la presión del tubo de recepción subyacente, la invención tiene el cometido de reducir al mínimo la influencia de una calidad diferente del gas sobre el procedimiento de regulación.

El cometido se soluciona a través de un procedimiento para la regulación de un motor de gas con las características de la reivindicación 1. Las configuraciones se representan en las reivindicaciones dependientes.

La influencia de la diferente calidad del gas se reduce al mínimo porque se calcula una desviación del momento del regulador, es decir, de la variable de ajuste del regulador del número de revoluciones, con respecto al momento del generador y se corrige la presión teórica del tubo de recepción con la ayuda de esta desviación. La desviación es una medida del importe en el que el contenido de energía del gas utilizado realmente, por ejemplo biogas, se desvía del contenido de energía del gas de referencia. Sobre este gas de referencia se dimensiona el motor de gas en un banco de pruebas, siendo utilizado gas naturas como gas de referencia. Para el gas existente en el lugar, que existecomo gas mixto de gases de una familia de gas conocida, deben conocerse los parámetros del combustible. Éstos son el valor calorífico, la necesidad estequiométrica de aire y la densidad. Los parámetros del combustible se

depositan entonces como magnitudes fijas en el sistema. El regulador del número de revoluciones, a través del cual se calcula el momento del regulador, se referencia al gas natural. Se corrige la presión teórica del tubo de recepción calculándola a partir de las variables de entrada corregidas, a saber, una corriente volumétrica teórica corregida, una relación corregida del aire de la combustión y una necesidad corregida de aire.

Se calcula la corriente volumétrica teórica corregida multiplicando la corriente volumétrica teórica por el cuadrado de la desviación. La relación corregida del aire de la combustión se calcula a partir de una relación del aire de la combustión de referencia y de la desviación, siendo calculada la relación del aire de la combustión de referencia a través de un campo característico en función del momento del regulador y del número real de revoluciones del motor de gas. La necesidad de aire corregida se calcula a través de un procedimiento de recursión de la misma manera en función de la desviación.

La aplicación del procedimiento de acuerdo con la invención ofrece la ventaja de que a pesar de la dispersión de la calidad del gas, la cesión de potencia del motor de gas se mantiene inalterada. Por lo tanto, un motor de gas accionado, por ejemplo, con biogas tiene la misma cesión de potencia que un motor de gas accionado con gas natural. Si varía la porción volumétrica del gas combustible, entonces se adapta la presión teórica del tubo de recepción a través del procedimiento de acuerdo con la invención, de manera que la cesión de potencia se mantiene inalterada también en este caso. Por lo tanto, la porción volumétrica no tiene que ser conocida. Como consecuencia resulta la misma emisión de sustancias nocivas que en el gas de referencia. Puesto que el procedimiento se basa en las señales de sensores ya existentes, no son necesarias modificaciones o ampliaciones en la instalación de detección así como en el aparato electrónico de control del motor. Por lo tanto, los motores de gas ya suministrados se pueden reequipar sin problemas con el procedimiento de acuerdo con la invención, por ejemplo durante un mantenimiento. Frente a una regulación de la relación del aire de la combustión, la activación paralela de la válvula de estrangulación de gas y de las válvulas de estrangulación de la mezcla ofrece en función de la misma variable de control la ventaja de un tiempo de reacción acortado y de una estabilización más precisa con capacidad de ajuste mejorada de todo el sistema. Como consecuencia resulta una regulación uniforme de la potencia del motor.

En los dibujos se representa un ejemplo de realización preferido. En... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la regulación de un motor de gas (1) con generador (5) , en el que se calcula un momento del regulador (MR) a través de un regulador del número de revoluciones (16) a partir de una desviación de la regulación del número de revoluciones (dn) , en el que se calcula una corriente volumétrica teórica (V (SL) ) al menos en función del momento del regulador (MR) , en el que se establece un volumen de combustible como porción de una mezcla de combustible y aire en función de la corriente volumétrica teórica (V (SL) ) y en el que se calcula una presión teórica del tubo de recepción (pRR (SL) ) como variable de guía para un circuito de regulación de la presión del tubo de recepción para la regulación de la presión de mezcla (pRRA, pRRB) de una mezcla de combustible y aire en el tubo de recepción (12, 13) delante de las válvulas de entrada del motor de gas (1) de la misma manera en función de la corriente volumétrica teórica (V (SL) ) , caracterizado porque se calcula una desviación (yS) del momento del regulador (MR) con respecto a un momento del generador (MGen) y se corrige la presión teórica del tubo de recepción (pRR (SL) ) con la ayuda de la desviación (yS) .

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se corrige la presión teórica del tubo de recepción (pRR (SL) ) corrigiendo sus variables de entrada a través de la desviación (yS) .

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque la presión teórica del tubo de recepción (pRR (SL) se calcula al menos a partir de una corriente volumétrica teórica corregida (Vk (SL) ) , una relación del aire de la combustión corregida (LAMk) y una necesidad de aire corregida (LMINk) .

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque se calcula la corriente volumétrica teórica corregida (Vk (SL) ) , multiplicando la corriente volumétrica teórica (V (SL) ) por el cuadrado de la desviación (yS) .

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque la relación del aire de la combustión corregida (LAMk) se calcula al menos a partir de una relación del aire de la combustión de referencia (LAMr) y a partir de la desviación (yS) , siendo calculada la relación del aire de la combustión de referencia (LAMr) a través del campo característico (21) en función del momento del regulador (MR) y del número de revoluciones real (nM (IST) del motor de gas (1) .

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque se calcula la necesidad de aire corregida (LMINk) , calculando un primer parámetro de mezcla en función de la desviación (yS) , calculando una relación del grado de actuación (ETA) a partir del primer parámetro de mezcla y a partir de un instante de encendido (ZZP) , corrigiendo el primer parámetro de mezcla de forma recursiva a través de la relación del grado de actuación (ETA) , colocando, con el conocimiento de un criterio de rotura, el último parámetro de mezcla calculado como parámetro de mezcla válido y multiplicando el parámetro de mezcla válido con constantes (K) y colocando el resultado como necesidad de aire corregida (LMINk) .

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el criterio de rotura se coloca cuando el procedimiento de recursión se ha realizado i-veces o cuando la diferencia de dos parámetros de mezcla calculados (xS (i) , xS (it-1) es menor que un valor límite (GW) .

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque se filtran los parámetros de mezcla válidos.

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se calcula la desviación (yS) , calculando un cociente del momento del regulador (MR) con respecto al momento del generador (MGen) .

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se regula una presión de mezcla del lado A (pRRA) en un tubo de recepción del lado A (12) a través de un primer circuito de regulación de la presión del tubo de recepción en función de la presión teórica del tubo de recepción (pRR (SL) ) y se regula una presión de mezcla del lado B (pRRB) en un tubo de recepción del lado B (13) a través de un segundo circuito de regulación de la presión del tubo de recepción igualmente en función de la presión teórica del tubo de recepción (pRR (SL) ) .