Optimerad eldning

PIC, AVR, Arduino, Raspberry Pi, Basic Stamp, PLC mm.
Användarvisningsbild
pi314
Inlägg: 5678
Blev medlem: 23 oktober 2021, 19:22:37
Ort: Stockholm

Optimerad eldning

Inlägg av pi314 »

Optimerad eldning av ved
Som ett pilotprojekt inför ett lite större projekt tänkte jag styra en gammal vedpanna för att få bättre förbränning och bättre energiutbyte.

Jag tänkte basera styrningen på att syrehalten i rökgaserna ska vara ca 8,5% för optimal förbränning. Jag tänkte bara styra syretillförseln och tills vidare låta shunt och spjäll vara inställda på "standardvärden".

Jag har gjort en enkel linjärmotor med en stegmotor, en gängstång och en switch som känner ändläge. Jag styr linjärmotorn med en Arduino.

Jag tänkte börja med "mycket luft" när jag tänder och sedan sänka luftflödet tills jag får ca 8,5% syre i rökgaserna. När det brunnit färdigt stänger jag luftflödet.

Hur svårt är det att koppla en lambdasond till en Arduino?
Jag har letat en del och bl.a. hittat detta.
https://wbo2.com/2y/lmschem.htm

Det verkar lite krångligt att få en lambdasond att fungera med en Arduino.
– Vilken lambdasond bör jag välja?
– Är det krångligt eller finns det enklare sätt att koppla ihop en lambdasond med en Arduino?
– Är det någon här som gjort något liknande?

/Pi
Användarvisningsbild
Klas-Kenny
Inlägg: 11292
Blev medlem: 17 maj 2010, 19:06:14
Ort: Växjö/Alvesta

Re: Optimerad eldning

Inlägg av Klas-Kenny »

Bredbandslambor är väl lite kluriga, krävs lite förstärkare mm. för att få en vettig signal. Bosch lär tillverka någon specifik IC för ändamålet om man inte vill ge sig på en egen design.

Men vill man göra det riktigt enkelt för sig finns det färdiga Arduino-shields för ändamålet, typ:
http://www.bylund-automotive.com/educat ... index.html
Användarvisningsbild
pi314
Inlägg: 5678
Blev medlem: 23 oktober 2021, 19:22:37
Ort: Stockholm

Re: Optimerad eldning

Inlägg av pi314 »

Tack Klas-Kenny!

Den där ska jag titta närmare på.

600:- för kortet verkar kunna spara in rätt mycket huvudvärk... :)

Kanske finns det fler kort med likartad funktion?

/Pi
FormerMazda
Inlägg: 6066
Blev medlem: 27 februari 2006, 14:59:36
Ort: Tranås (Jönköping)

Re: Optimerad eldning

Inlägg av FormerMazda »

Intressant ändå!

En tanke jag alltid haft kring detta, även med pannor som har lambda från fabrik, hur det funkar med sot och nedsmutsning på den?
Hur bra det än brinner i drift så finns ju en upptändningsfas iallafall, och den sotar ju rätt friskt.

Att börja enkelt låter som en bra väg, bara att få det funka lite proof-of-concept liksom.
Sen gå på djupet och styra fler och fler parametrar, kanske en styrd laddshunt till och med?

Men att mäta är att veta!
Koppla upp allsköns mätning på pannan först! Sen kör några brasor med detta utan nån styrning.
Försök få en bild av hur den går innan du börjar styra den.
Sen bygg lambdastyrningen och börja jämföra med dina gamla mätvärden.

Viktigast av allt, håll oss uppdaterade! :)
Användarvisningsbild
Henry
Inlägg: 23588
Blev medlem: 20 april 2005, 02:52:47
Ort: Lund

Re: Optimerad eldning

Inlägg av Henry »

De blir väldigt snabbt uppvärmda och det bränner bort allt som inte skall vara där.
danei
EF Sponsor
Inlägg: 26335
Blev medlem: 2 juni 2003, 14:21:34
Ort: Östergötland
Kontakt:

Re: Optimerad eldning

Inlägg av danei »

Jag har spånat i de banorna men inte kommit längre än till googling. Men jag är väldigt gärna med på etthörn. Vad har du för panna?
Användarvisningsbild
pi314
Inlägg: 5678
Blev medlem: 23 oktober 2021, 19:22:37
Ort: Stockholm

Re: Optimerad eldning

Inlägg av pi314 »

Min gamla vedpanna
Min panna är en gammal CTC kombopanna för ved och olja. Oljan togs bort för länge sedan och för ca 14 år sedan satte jag in sjövärme med 400 meter slang i sjön och en Thermia Duo 6 kW. Pannan fick vara kvar och jag har gott om egen ved som jag främst använder för att värma upp snabbt. Jag är ofta borta ca 6-8 veckor och sänker då temperaturen till ca 16°C inne. När jag kommer vill jag värma upp till 20-21°C snabbt. Det fixar en brasa i pannan på ett par timmar. Med värmepumpen skulle det ta ett par dagar eller mer, beroende på utetemperatur. Jag eldar ibland för att jag får lust också, men så sällan att jag inte kommer att kunna räkna hem det här projektet. När jag eldar nu passar jag pannan ganska ofta tills det brunnit ut. Med en styrning räknar jag med att kunna lämna den obevakad längre. Om jag stoppar in en givare i pannan som mäter temperaturen och larmar eller stryper när det närmar sig 100°C så skulle den i stort sett kunna sköta sig själv när jag eldar. Jag eldar normalt upp pannan i ca 95°C och shuntar sedan ner så att pannan höjer stigartemperaturen 1-2°C efter vämepumpen, som får gå. Kanske ställer jag ner VP till 19°. Renare rökgaser och kanske ca 20-50% mer effekt från veden som jag stoppar in är också vad jag hoppas på. Jag har hittills aldrig vägt veden, så jag kommer nog inte att kunna beräkna effekten av styrningen, om jag inte börjar väga veden nu. Jag vet ungefär hur mycket ved det går åt för att värma pannan till 95°C.

Ett kommande projekt
Detta är mest en förövning inför ett större projekt med bergvärme, frikyla och uppvärmning av tilluft genom FTX i ett annat lite större hus. I det projektet har jag tänkt göra en styrning för att få "klimatkontroll" hemma med hjälp av kyla från berget.
Jag har testat lite med Dallas DS18x20 för temperaturmätning och AHTx0 för mätning av temperatur och fuktighet, för att hålla koll på kondensrisken. Jag har tänkt göra ett motorspjäll som blandar luft från FTX med kyld luft för lagom temperatur.
Det var för att testa lite idéer om motorspjället som jag gjorde en linjärmotor av stegmotor och drivkretsen (BA12004) från en gammal 5" floppy-drive. Min "lilla" linjärmotor kan jag sätta på pannan så att den styr mängden luft in i pannan.

/Pi
Användarvisningsbild
Icecap
Inlägg: 26106
Blev medlem: 10 januari 2005, 14:52:15
Ort: Aabenraa, Danmark

Re: Optimerad eldning

Inlägg av Icecap »

Jag monterade lambdasond på pelletssystemet jag hade och lärde en del.

Viktigast var att jag sparade en del pellets på att förbränningen jämt var riktigt bra. Rent teknisk ska man ställa in doseringen för varje pall man matar in då pallarna var isär är lite olika pressade.

Nåväl, til ämnet: Jag gjorde en justering av doseringen, bara en integrerande som styrde doseringen. Regleringen gick långsamt men då fläkten gick med samma hastighet var effekten ganska konstant.

Men i en vedpanna är det ju svårare att justera matningen av ved, kvar finns styrning av luften.

Och då ska man ganska säkert integrera mätsignalen en del, fluktuationerna är inte något att göra åt om de är kortvariga - men sikta på att få rätt medelvärde över tid.

Tänk på att när man mäter en avvikelse har den hänt och den kan inte ändras. Så kolla på medel över lite tid o regler efter dette.
Användarvisningsbild
pi314
Inlägg: 5678
Blev medlem: 23 oktober 2021, 19:22:37
Ort: Stockholm

Re: Optimerad eldning

Inlägg av pi314 »

Temperaturer som jag mäter idag
Dessa temperaturer mäter jag idag med separata termometrar.
– Retur, in i VP.
– Ut från VP, in i vedpanna.
– Stigare ut från vedpanna.
– Temperatur i vedpanna.

VP mäter internt brine in, brine ut, retur och stigare.

Även om ingen av dessa temperaturer loggas så har jag ganska bra koll på dom.

Med ett knippe Dallas DS18x20 och en Arduino skulle jag kunna logga alla temperaturer. Får se om jag tycker det är värt besväret...

/Pi
Användarvisningsbild
pi314
Inlägg: 5678
Blev medlem: 23 oktober 2021, 19:22:37
Ort: Stockholm

Re: Optimerad eldning

Inlägg av pi314 »

Tack för alla tips och bra råd!

Är det bra att ha 8,5% syre i rökgaserna?
Jag letade en hel del för att hitta ett bra "bör-värde" på syrehalten i rökgaserna.

Här bl.a. hittade jag vad jag tror är ett bra värde.

https://www.researchgate.net/publicatio ... onCoverPdf

Där finns 8,5% angivet som ett bra värde.

"To measure O2 concentration of flue gas, a wide band O2 sensor was adopted. We changed fuel input from 100% to 50% by artificial manipulation to confirm the control system. The O2 concentration in flue gas can be controlled to be 8.5% ± 1% without significant change of CO and NOx concentration."

Jag tänkte testa med att styra mot 8,5% och se vad som händer...

Jag inser att man borde göra mer om man vill ha optimal förbränning. Jag tror inte ens att jag förstår sambanden mellan vad som händer i primär och sekundär förbränning. T.o.m. min gamla panna har en ventil på påfyllningsluckan där man kan reglera lufttillförseln till sekundärförbränningen. Så sofistikerad tänker jag inte vara att jag styr sekundärförbränningen separat. Får se hur det blir med att styra mot konstant syrehalt i rökgaserna.

/Pi
Användarvisningsbild
pi314
Inlägg: 5678
Blev medlem: 23 oktober 2021, 19:22:37
Ort: Stockholm

Re: Optimerad eldning

Inlägg av pi314 »

Jag beställde ett paket från Bylund "Standard Lambda Bundle" som innehåller
– Lambda Shield 2 for Arduino
– Lambda Cable for LSU 4.9
– Lambda Sensor LSU 4.9
– Arduino UNO SMD Rev 3

Får se hur det går att integrera detta i vedpannan...

Så här kopplade jag stegmotorn till Arduinon. Jag har en separat strömkälla till stegmotorn så att den inte drivs av USB.

Bild

För att styra stegmotorn använde jag biblioteket Stepper.

Här är en kortversion av stegmotorstyrningen.
Microswitchen som känner ändläget på min linjärmotor är kopplad till A0 på Arduinon. Den jordar en spänningsdelare mellan 3,3 volt och jord. Switchen bryter när ändläget nås.

Kod: Markera allt

#include <Stepper.h>
const int stepsPerRevolution = 20; // It actually is 20 steps per revolution
const int stepsToMove = 200;  // How many steps you want motor to move (max 3000)
// initialize the stepper library on pins 8 through 11:
Stepper myStepper(stepsPerRevolution, 8, 9, 10, 11);

void setup() {
  // set the speed at max 400 rpm: max at 20 steps per rev. for floppy motor
  myStepper.setSpeed(400);
  pinMode(A0, INPUT); // sets analog pin A0 to be an input. /200. -> volt.
  while (analogRead(A0)/200. < 1) { myStepper.step(-1); } // Move until switch change
  myStepper.step(5*stepsPerRevolution); // Move away 5 turns from end position...
}

void loop() {
// Go where you want with myStepper.step(steps). Sign of steps changes direction.
  myStepper.step(stepsToMove);
  myStepper.step(-stepsToMove);
// ...
}
Jag har inte belastningstestat min linjärmotor ännu, så jag vet inte hur mycket den "orkar". Kanske behöver den en starkare stegmotor?

/Pi
danei
EF Sponsor
Inlägg: 26335
Blev medlem: 2 juni 2003, 14:21:34
Ort: Östergötland
Kontakt:

Re: Optimerad eldning

Inlägg av danei »

Det man gör är att reglera förhållandet mellan primär och sekundärluft. Är det mager blandning minskar man sekundär och ökar primär och virse versa. Om man vill reglera effekten kan man även göra det genom att reglera ner primärluften. På en vedpanna är det ju bara luften man kan reglera.
Användarvisningsbild
JimmyAndersson
Inlägg: 26308
Blev medlem: 6 augusti 2005, 21:23:33
Ort: Oskarshamn (En bit utanför)
Kontakt:

Re: Optimerad eldning

Inlägg av JimmyAndersson »

Och det brukar finnas bra beskrivet i manualen till vedpannan. (De finns ofta att hitta på nätet, även för gamla pannor.)
Användarvisningsbild
pi314
Inlägg: 5678
Blev medlem: 23 oktober 2021, 19:22:37
Ort: Stockholm

Re: Optimerad eldning

Inlägg av pi314 »

Manual till pannan
Jag hittade en manual till en panna som är snarlik min.

https://jseducation.se/files/pages/ctc_260-2.pdf

Där finns ett avsnitt om vedeldning som gav mig en ny kunskap om inställning för sekundärluft.

Där finns bl.a. denna text.
  • När pannan ska tändas
    Öppna spjället helt. Gör up en liten fyr med torr ved. Fyll på med mera ved så fort det tagit sig. Öppna påfyllningsluckans luftventil (för sekundärluft) ett varv. Den härigenom tillförda sekundärluften bidrar till en god slutförbränning.
    Reglera spjället så att god marginal finns mot inrykning. Kontrollera att dragregulatorn stänger dragluckan vid en panntemperatur av 75-80°C.
Nu justerar jag dragluckan manuellt. Min tanke är att den ska styras med Arduino och linjärmotor till vad jag tror är optimal syrehalt i rökgaserna. Som Arduinon får information om från lambdasonden.

Ventilen för sekundärluft har jag hittills haft stängd. Mest beroende på att gängen för skruven är skadad så jag har ersatt skruven med skruv och mutter för att slippa att ventilen ramlade av varje gång jag öppnade luckan och fyllde på ved. Jag får nog gänga om med en större dimension och skaffa en ny skruv.

Spjället har jag noterat att det behöver justeras baserat på utetemperatur och vindstyrka.
– När det är kallare ute blir det bättre drag i skorsten.
– När det blåser ute blir det bättre drag i skorsten.

Jag tror att det är 10 streck på spjället. 0 är stängt och 10 är helt öppet. Jag brukar tända med ca 6-7 och dra ner till ca 4,5 - 5,5 när det tagit sig.

Nu kör jag på känsla, men det vore bra med en lathund i form av en tabell som utgående från utomhustemperatur och vindstyrka anger optimalt läge för spjället. Så att det alltid är drag, men inte för mycket.

Med utomhusgivare för temperatur och vindstyrka skulle man kunna styra spjället också, men det får nog vara...

/Pi
danei
EF Sponsor
Inlägg: 26335
Blev medlem: 2 juni 2003, 14:21:34
Ort: Östergötland
Kontakt:

Re: Optimerad eldning

Inlägg av danei »

Du kan inte lambdareglera en sådan panna.
Skriv svar