Förbränningsreglering i oljeeldad panna, se figur och simulatormodell

Förbränningsregleringens uppgift är att i görligaste mån konstanthålla trycket i ångdomen, genom reglering av olje- och luftflödet till brännarna. För att uppnå detta krävs en dubbelkaskadkoppling, inkluderande dubbla framkopplingssignaler. För att vidare säkerställa en under alla förhållanden fullständig förbränning, kombineras dubbelkaskad kopplingen med kvotreglering och min-/maxväljare. Masterregulator: Masterregulatorns uppgift är att konstanthålla den överordnade storheten, dvs. ångtrycket i ånggeneratorn. Detta åstadkoms med en vanlig PID-regulator, och där masterregulatorns utsignal i grunden utgör börvärde för slavregulatorerna, alltså för olje- och luftflödesregulatorerna (dubbelkaskad). För att få en så god konstanthållning av ångtrycket som möjligt, tas även framkopplingssignal från den dominerande störstorheten, i detta fall ångflödet ( dq dt ) ut från oljeeldade pannans ångdom. Denna framkopplingssignal förstärks och adderas till masterregulatorn utsignal, och denna summerade signal utgör då börvärdet till oljeflödesregulatorn. Eftersom ett visst blandningsförhållande mellan olja och luft erfordras för att erhålla fullständig förbränning, multipliceras detta oljeflödesbörvärde med en faktor a, som utgör luftfaktorn, alltså det antal gånger större som massflödet av luft skall vara, än massflödet av olja. Som senare visas, är denna faktor a, inte en konstant, utan beror av hur väl luft och bränsle blandas vid förbränningen. Denna således multiplicerade signal (a*oljeflödesbörvärdet) utgör börvärde för luftflödesregulatorn. Slavregulatorer: Slavregulatorernas uppgift är att konstanthålla olje- resp. luftflöde, så att erforderlig förbränning, och därmed önskat ångtryck i ånggeneratorn, erhålls. För olje- resp. luftflödet, finns skilda regulatorer, vars börvärden erhålls från masterregulatorn (se ovan), alltså en dubbelkaskadkoppling. Minimi- och maximiväljare: Vid erfordrad förändring av förbränningen måste för erhållande av fullständig förbränning, luftflödet öka före oljeflödet vid en förbränningsökning, och oljeflödet minska före luftflödet, vid en förbrännings minskning. Av dessa skäl krävs införande av minimi- och maximiväljare enl. fig. Vid sjunkande ångtryck i ångdomen, kommer masterregulatorns utsignal, och därmed börvärdena för slavregulatorerna att öka. Det krävs m.a.o. ökad förbränning för att åter höja ångtrycket till önskad nivå. För att då säkerställa en luftflödesökning, innan oljeflödet tillåts öka, erhålls börvärdessignalen till luftflödesregulatorn som den största av två insignaler till en maximiväljare. Dessa bägge insignaler utgörs dels av oljeflödesbörvärdet multiplicerat med faktorn a (se ovan) (signal 1), dels av oljeflödesärvärdet multiplicerat med samma faktor a (signal 2). När processen är i balans är dessa signaler lika stora. Vid en begäran om ökad förbränning, kommer signal 1 att stiga och bli större än signal 2, varför följaktligen signal 1 kommer att slippa genom maxväljaren som ett nytt, ökande börvärde för luftflödesregulatorn. Luftflödesregulatorn kommer då att öka sin utsignal i enlighet med detta, varför luftflödet också ökar till det önskade. För oljeflödesregulatorn gäller att denna erhåller sitt börvärde via en minimiväljare, som släpper igenom den minsta av sina bägge insignaler. Dessa insignaler är oljeflödesbörvärdet enligt ovan (signal 3), samt luftflödesärvärdet dividerat med faktorn a (signal 4). När processen är i balans är dessa signaler lika stora. Vid en begäran om ökad förbränning, kommer signal 3 att stiga och bli större än signal 4, men denna stigande signal stoppas upp av minimiväljaren, som ju släpper igenom signal 4 som är mindre.

Oljeflödesbörvärdet förändras alltså inte momentant, utan förblir liksom oljeflödesregulatorns utsignal och oljeflödet, vid tidigare värde. Först när det verkliga luftflödet, luftflödesärvärdet, börjat öka, kommer också signal 4 att öka. Därmed ökas oljeflödesregulatorns börvärde, och med tiden även dess utsignal och det verkliga oljeflödet. Detta sker då alltså först när luftflödet redan har ökats, alltså fås en funktion enligt tidigare önskemål. När processen ånyo är i balans, kommer signal 1 = signal 2 och signal 3 = signal 4. Klargör själv vad som sker vid ett stigande ångtryck i ånggeneratorn! Kvotreglering: Vid skilda effektuttag (”pådrag”), kommer blandningen mellan luft och bränsle i eldstaden att bli olika effektiv. Detta för med sig att man inte kan (eller snarare bör) hålla blandningsförhållandet a konstant, vid olika effektuttag, utan man bör i stället sträva till att hålla procenthalten fritt syre i rökgaserna konstant. För olika pannanläggningar kan definieras vilken procenthalt O 2 som anses indikera fullständig förbränning (simulatormodell 1,5%). Detta kan enkelt (?) erhållas med en vanlig PID-reglerkrets (se fig.), vars utsignal utgör (det varierbara) blandningsförhållandet a. Burner management: I en större, avancerad pannanläggning, kan olika ångtrycksbörvärden för ånggeneratorn färdigt erhållas för olika effektbehov. I simulatormodellen kan man välja mellan två trycknivåer, high resp. low settings. High setting ger ett börvärde på 16 bar, och lämpar sig för drift med ångturbiner (lastoljepumpar), medan low setting (börvärde 7 bar), är anpassad för värmningsånga samt standby-läge till havs när avgaspannan är i drift (TG-drift). I sistnämnda fall startar den oljeeldade pannan automatiskt, om ångtrycket av någon orsak faller för lågt. Vidare kan dubbla brännare användas, där slavbrännaren automatiskt kopplas in om ångbehovet blir extra stort. Slavbrännaren försörjs med luft och bränsle via samma (regler-)system som masterbrännaren.