Hakepolttimen ohjauskeskus

Abstract

Tässä opinnäytetyössä rakensin ohjauskeskuksen pienelle, noin 20kW hakepolttimelle. Yritin tehdä polttimen toiminnan mahdollisimman automaattiseksi ja vähentää tarvetta käsisäädölle. Samalla polttimen taloudellisuutta saatiin parannettua.

Jäännöshapen määrää mitattiin autokäyttöön tarkoitetulla halvalla, kapeakaistaisella happianturilla, joka osoittautui sopivaksi tähän käyttötarkoitukseen. Jäännöshapen mittauksen avulla poltin osasi mukautua polttoaineen laadun vaihteluihin, sitä voitiin käyttää pienemmällä ilmaylimäärällä ja polttoaineen syötön käsisäätö korvautui syöttöruuvin PID-säätimelle annettavalla ohjearvolla.

Taajuusmuuttajia ohjattiin Modbus kenttäväylällä, jolloin ohjauskaapelointi yksinkertaistui huomattavasti ja sen avulla niiden toiminnasta saatiin paljon tietoa, jota voi hyödyntää myöhemmin esimerkiksi polttimen toimintavarmuuden parantamisessa. Logiikka ohjelmoitiin Codesys 2 ohjelmointityökaluilla. Tietoja polttimen toiminnasta tallennettiin SQL-tietokantaan.

In this thesis I built control unit for small, about 20kW wood chip burner. Aim was making burner operate automatically and reduce need for manual adjustments, while reducing fuel consumption.

Amount of residual oxygen was measured with narrow band automotive oxygen sensor, which proved to be suitable for this purpose. By measuring residual oxygen, burner was able to adapt in variations of fuel quality and it operated with less excess air. Manual adjustments were replaced with setpoint adjustment of PID-controller, which needed only small corrections by user.

Motor drives were controlled with Modbus RTU fieldbus, which made control cabling simpler. It also allowed logic controller to read various kind of information from drive, which could be later used for increasing reliability of burner. Programmable logic controller was programmed with Codesys 2 tools and information from burner control was stored in SQL-database.