Optimerad eldning

PIC, AVR, Arduino, Raspberry Pi, Basic Stamp, PLC mm.
Användarvisningsbild
pi314
Inlägg: 5680
Blev medlem: 23 oktober 2021, 19:22:37
Ort: Stockholm

Re: Optimerad eldning

Inlägg av pi314 »

Arduino – Väldigt enkelt! Oftast...
Arduino, med alla tillbehör som finns att köpa, ofta till ett rimligt pris, gör den här typen av projekt relativt enkla. Men, ibland går det inte vid första försöket. Kanske är det enklare om man bara köper Adafruit och laddar ner bibliotek och testprogram från Adafruit? Men, det tycks bli så, för mig, att jag handlar Arduinotillbehör av olika slag, från olika tillverkare och leverantörer. Inte sällan fungerar inte första bibliotek och testprogram, som man laddar ner. Kanske inte heller det andra. Till slut får man till det och måste försöka dokumentera och komma ihåg vad och var man hämtat det som fungerar.
Först tänkte jag att jag bara skulle ha en linjärmotor och en lambdasensor i det här projektet. Efter att ha fått många bra uppslag i tråden och ambitionsnivån har ökat, har jag hittills kompletterat med detta.
– 4 rader á 20 tecken LCD-display (från Banggood). För att visa syrehalt, rökgastemp och kanske mer, löpande
– Termokopplare som mäter rökgastemp. upp till 500°C (från Banggood)

Jag gör ofta ungefär så här med nya prylar. Kopplar bara in den nya prylen och testar ut programvaran för den på en i övrigt "tom" Arduino, innan jag kopplar in den i det system där den ska sitta. Så att uttestning av funktion och integration i systemet blir två separata steg.
Här är dom prylar, förutom Arduino, jag har hittills.
  • Linjärmotor, tillverkad av en M4 gängstång och stegmotor med drivkrets plockade ur en gammal diskett-drive
    Lambda-sond, Bosch LSY 4.9
    Bylund Arduino-shield till Lambda
    LCD-display från Banggood, 4 rader med 20 tecken
    Termosensor från Banggood, upp till 500°C
Lambda och termosensor har jag inte testat ännu, men övriga prylar är testade.

Lite bilder skadar väl inte?

Lambda och shield från Bylund:
https://ibb.co/KqGmBGC

LCD 4x20 med testtext:
https://ibb.co/BLf2GnM

Termokopplare, upp till 500°C, med M6 mutter:
https://ibb.co/tq3g8Fw

Dallas 18B20:
https://ibb.co/gD2qb3S

Dallas 18B20 vet jag inte om jag kommer att använda i det här projektet, men har testat dom lite. Ett par observationer.
1. Felet, som är specat till ±0,5°C verkar mindre och ungefär konstant i en sensor. Dvs. med kalibrering kan man troligen nå en felmarginal på ca ±0,1°C till ±0,2°C.
2. Jag har testat TP (twisted pair) CAT-3, fyrtråd UTP, 5 meter utan problem, med ytterligare tre sensorer nära Arduinon. TP med balanserad strömloop är ju en given vinnare, men med en spänningssignal, som från 18B20, vet jag inte riktigt hur man ska tänka. Jag kopplade en på varje par till jord och den andra till +5V respektive signal på dom två paren. Det verkar fungera. Kanske STP (shielded twisted pair) är bättre? Är det någon som vet hur lång kabel man kan räkna med att ha till en 18B20?
3. Dom är billiga. Runt 10:- styck eller mindre om man köper några stycken.

Om man t.ex. vill mäta temperaturer i panna, stigare, retur, i pannrumet och ute så kostar det inte mycket, utöver kabeldragning.

Jag har tittat på veden och har så mycket björk att jag tror jag gör mina testeldningar, för att mäta energiutbytet, utan och med styrning, med bara björk. Det blir enklare att få samma testförutsättningar vid olika testbrasor då.

Jag säger som Arnold: "I'll be back"

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

Re: Optimerad eldning

Inlägg av FormerMazda »

Vill börja med att berömma dig!
Tycker du angriper problemen, tar till dig och ger tillbaka i diskussionen, och jobbar framåt!
Sen skriver du tydligt och organiserat i din tråd, enda klagomålet ska väl vara att du inte laddar upp bilderna till forumet då. ;)

Vad gäller DS18B20 kan jag bara stämma in i kören, det är rätt bra tempgivare!
Jag bänktestade tror det var 5st mot 5st Pt1000 av kvalité via 16bit ADC i en plc.
Över en veckas kontinuerlig mätning och trendning visade inte alls på att de drev eller självvärmde sig eller nåt.
Det skiljde nån enstaka tiondel mellan dom, men det följde med över området så man kan alltså kompensera för det genom enkel addition eller subtraktion, ingen olinjär avvikelse alltså.

Egna användningar med dom på att mäta just rör visar bara att man ska förstås försöka få god anliggning, men viktigare var att isolera den så inte omgivande temperatur kunde påverka.
danei
EF Sponsor
Inlägg: 26335
Blev medlem: 2 juni 2003, 14:21:34
Ort: Östergötland
Kontakt:

Re: Optimerad eldning

Inlägg av danei »

Mrfrenzy: Hur kom du fram till 50 grader?
Definitionen av verkningsgrad för pannor är lite udda. Det finns de som får till verkningsgrader över 100% på pellets.
Användarvisningsbild
pi314
Inlägg: 5680
Blev medlem: 23 oktober 2021, 19:22:37
Ort: Stockholm

Re: Optimerad eldning

Inlägg av pi314 »

FormerMazda skrev: 3 december 2021, 07:20:36 Vill börja med att berömma dig!
Tycker du angriper problemen, tar till dig och ger tillbaka i diskussionen, och jobbar framåt!
Sen skriver du tydligt och organiserat i din tråd, enda klagomålet ska väl vara att du inte laddar upp bilderna till forumet då. ;)

Vad gäller DS18B20 kan jag bara stämma in i kören, det är rätt bra tempgivare!
Jag bänktestade tror det var 5st mot 5st Pt1000 av kvalité via 16bit ADC i en plc.
Över en veckas kontinuerlig mätning och trendning visade inte alls på att de drev eller självvärmde sig eller nåt.
Det skiljde nån enstaka tiondel mellan dom, men det följde med över området så man kan alltså kompensera för det genom enkel addition eller subtraktion, ingen olinjär avvikelse alltså.

Egna användningar med dom på att mäta just rör visar bara att man ska förstås försöka få god anliggning, men viktigare var att isolera den så inte omgivande temperatur kunde påverka.
Tack för uppmuntrande ord!

Jag har letat, men inte lyckats hitta hur jag laddar upp bilder på forumet. Kan det bero på att jag är novis och inte fått den rättigheten ännu eller är det bara att jag inte hittat hur man gör?

Jag tittade nu igen och hittade fliken "Bilagor". Är det den jag ska använda? Testing...
Schematic-drawing-of-a-wood-log-fuelled-fireplace-with-indication-of-the-primary-and.png
OK, jag tror att jag vet hur jag lägger upp bilder på foumet nu... :tumupp:

Bilden ovan visar förresten en lite mer ambitiös variant av vad jag försöker göra. Kanske kommer mitt projekt att utvidgas i någon av dom riktningar som bilden visar och som jag inte gett mig in på. Ännu i alla fall...

På tal om DS18B20 och bra termisk kontakt med t.ex. ett rör. Jag har några analoga termometrar nu som sitter med en fjäder spänd runt röret. Där finns i princip samma problematik. Jag har inte testat, men övervägt att smeta på lite kylpasta, sådan som man har mellan processor och kylare, mellan termometer och rör. Den ska ju minska den termiska resistansen och det är ju det man vill göra. Det finns ju kylflänsar med koppar, så det borde ju inte vara något metallurgiskt problem. Jag har koppar och järn, men igår såg jag en lite större nyinstallation där dom använde galvad järn, så det finns ju varianter. En bra metod som ger litet fel och som håller länge för att fästa 18B20 på kopparrör vore ju bra att ha.

I min vatten-vatten VP har det hänt någon gång att jag behövt kalibrera om en givare i VPn. Omkalibrering har löst problemet, så jag har inte fördjupat mig i varför det har hänt, men har gissat på att oxid eller nåt har ökat den termiska resistansen mellan rör och givare. I en VP kan det vara fukt/kondens, temperaturen kan svänga en del och det vibrerar lite. Inte en optimal miljö. Samtidigt är det lätt att förstå om styrdatorn får "spel" om den får fel information från givarna. Men, VPn har gått i 14 år nu utan service eller avbrott, utöver störning p.g.a. fukt i utegivaren, men det kan man väl inte skylla på VPn? Jag räknade inte omkalibrering av intern givare som service. Hur man skulle komma in i installatörs-menyerna var något som jag nästan tog reda på innan jag tittade på användarmenyerna. Sån är jag...

/Pi
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
mrfrenzy
Co Admin
Inlägg: 14819
Blev medlem: 16 april 2006, 17:04:10

Re: Optimerad eldning

Inlägg av mrfrenzy »

danei skrev: 3 december 2021, 08:03:41 Mrfrenzy: Hur kom du fram till 50 grader?
Definitionen av verkningsgrad för pannor är lite udda. Det finns de som får till verkningsgrader över 100% på pellets.
Det var bara en mycket enkel huvudräkning ungefär såhär:
8% av 40kW (3,2kW) klarar precis att värma upp rökrör, genomströmmande luft, vedens vätskeinnehåll samt hela skorstenen.

8% av 15kW är endast 1,2 kW, ungefär en tredjedel av effekten ovan.

Jag har själv på en 20kW pelletspanna med lambdareglering behövt sänka verkningsgraden för att få upp rökgastemperaturen...
danei
EF Sponsor
Inlägg: 26335
Blev medlem: 2 juni 2003, 14:21:34
Ort: Östergötland
Kontakt:

Re: Optimerad eldning

Inlägg av danei »

Vid lägre effekt har du ju mindre luft och fukt i veden.
Att pannans värmeöverföring blir bättre vid lägre effekt verkar du missa.
FormerMazda
Inlägg: 6066
Blev medlem: 27 februari 2006, 14:59:36
Ort: Tranås (Jönköping)

Re: Optimerad eldning

Inlägg av FormerMazda »

På tal om DS18B20 och bra termisk kontakt med t.ex. ett rör. Jag har några analoga termometrar nu som sitter med en fjäder spänd runt röret. Där finns i princip samma problematik. Jag har inte testat, men övervägt att smeta på lite kylpasta, sådan som man har mellan processor och kylare, mellan termometer och rör. Den ska ju minska den termiska resistansen och det är ju det man vill göra. Det finns ju kylflänsar med koppar, så det borde ju inte vara något metallurgiskt problem. Jag har koppar och järn, men igår såg jag en lite större nyinstallation där dom använde galvad järn, så det finns ju varianter. En bra metod som ger litet fel och som håller länge för att fästa 18B20 på kopparrör vore ju bra att ha.
God termisk kontakt är bra för snabb reaktion, och kommer till viss del motverka påverkan av omgivande temperatur.
Men fick jag välja mellan termisk kontakt och isolering så valde jag isolering.
DS18B20 är ju en plastkapsel och isolerar sig från röret på sätt och vis, och då blir den känsligare för påverkan av rumstempen.
Jag kommer inte ihåg siffrorna, men det var rätt stor skillnad i uppmätt temp efter att jag isolerade den. Flera grader alltså, inte tiondelar. Det var bara isolering, inte termisk kontakt, det var hela tiden plast mot koppar så att säga.
Så, fixa en bra mekanisk montering. Sen linda nåt isolerande runt rör och givare.
Användarvisningsbild
JimmyAndersson
Inlägg: 26308
Blev medlem: 6 augusti 2005, 21:23:33
Ort: Oskarshamn (En bit utanför)
Kontakt:

Re: Optimerad eldning

Inlägg av JimmyAndersson »

Håller med.
Jag har även märkt att otillräcklig isolering och termisk kontakt har gjort att temperaturen gått att läsa av korrekt upp till en viss temperatur.
T.ex har visat rätt upp till ca 60 grader, sedan när röret egentligen varit låt säga 80 grader så har sensorn sagt typ 63 grader.
Så det är en bra idé att kolla så sensorerna visar rätt över hela ”skalan”. :)
Användarvisningsbild
pi314
Inlägg: 5680
Blev medlem: 23 oktober 2021, 19:22:37
Ort: Stockholm

Re: Optimerad eldning

Inlägg av pi314 »

En enkel styrning av vedpannan
På temat KISS (Keep It Simpel, Stupid!) ska jag testa en minimalistisk lösning. Lambdasond och servo som styr dragluckan. Får se vad resultatet blir.
Då och då måste jag stanna upp och tänka efter. Inte minst efter input från många bra "bollplank" här. Vad håller jag på med, egentligen? Jag vill få lite mer energi från veden och få pannan att passa sig själv lite bättre än nu. Men, att tänka efter lite skadar väl inte?

Processtyrning
Enligt NE handlar det om att styra industriella processer. Så var det på den tiden då det bara handlade om jätteprocesser och stora styrsystem. Som t.ex. kärnkraftsreaktorer och pappersmaskiner. Jag räknar bilens förbränningsmotor och en värmepanna som värmer hus med förbränning som "processer". Det finns likheter även om det hela är på helt olika skalor. Men, t.ex. en Arduino gör att "småprocesser" kan styras enligt samma idéer och principer som stora processer. Komplexiteten växer snabbt om man både ska mäta och styra ett antal parametrar. Därför ska jag börja med att mäta en (syrehalt i rökgaser) och styra en parameter (dragluckan). Kanske kommer "successive refinement" (som är en strategi som jag ofta uppskattar) att leda till att jag senare vill styra även t.ex. sekundärluften.
Om jag skulle ha styrt en kärnkraftsreaktor eller en pappersmaskin så hade jag varit noga med att i detalj sätta mig in i processen först. Jag vill inte orsaka att reaktorn skenar p.g.a. Xenonförgiftning eller att pappersmaskinen får banbrott som orsakar stillestånd och skador. I mitt fall kan jag testa min styridé och lära mig mer om pocessen efter hand. Konsekvenserna om jag eldar lite dåligt blir inte så allvarliga. Jag tror inte att jag kommer att sätta eld på huset... :roll: :)

Styr och reglerteknik
Wow! Det ingår i skolundervisningen på högstadiet!
https://www.skolverket.se/skolutvecklin ... rskurs-7-9
I sin enklaste form tänker jag på reglerteknik ungefär så här. Jag har ritat in mitt "system".
211204_wood_system_control_web.png
Boxen "Styrsystem", här Arduinon med program, ska läsa av lambdan, jämföra uppmätt syrehalt med önskad syrehalt. På basis av skillnaden ska Arduinon styra dragluckan tills syrehalten i rökgasen blir den önskade.
Sedan James Watt, 1788, satte en centrifugalregulator på en ångmaskin har principen varit klar. Idag talar vi ofta om PID.
P = Proportional. Felet just nu.
I = Integral. Felet integrerat, dvs. hur stort det varit under en tid.
D = Derivative. Felets derivata, dvs. hur felet minskar eller ökar just nu.

Genom att hitta ett lämpligt sätt att vikta ihop måtten P, I och D till en styrsignal, så kan vi få ett system som fungerar, utan självsvängning och utan att vara för långsamt.

Nog med teori, just nu...

/Pi
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Senast redigerad av pi314 4 december 2021, 20:44:47, redigerad totalt 1 gång.
Användarvisningsbild
pi314
Inlägg: 5680
Blev medlem: 23 oktober 2021, 19:22:37
Ort: Stockholm

Re: Optimerad eldning

Inlägg av pi314 »

Mekanik, metallurgi och svetsning
Min ursprungliga idé, att gänga för lambdan, baserades på rökkanalen i mitt andra hus. Där är den cirkulär och med ca 5 mm gods. Hålet för rökgastermometern var där gängad med ca M10 och när man inte mätte satt det en skruv i hålet.
I huset med vedpanna är kanalen rektangulär och godset betydligt tunnare. Förutom råd jag fått här, så fick jag en del till häromdagen. Jag stötte ihop med en granne, som jag vet har mer kunskaper än jag om metallurgi, maskiner, motorer och mekanisk konstruktion. Jag berättade hur jag tänkt och undrade om han hade något förslag.

Han föreslog ungefär följande, som jag tyckte lät tilltalande.

Idéskiss (ej skalenlig, proportioner stämmer inte nödvändigtvis):
211204_skiss_lambdamontering.png
Ungefär...
Borra 8 hål för plåtskruv, som ska hålla lambdaplatta eller täckplatta, i rökgaskanalen.
Ta upp två hål i rökgaskanalen med HSS hålsåg, kanske Ø=35 mm, ca 40 mm eller mer, mellan hålen.
Med sticksåg eller nibbler görs hålet "ovalt" med två raka sidor (se skiss).
Snygga till hålet.
Gör packning med packningsmaterial från Biltema (0,8-1,0-1,5 mm ?).
Gör två "plåtar", ca 5 mm järn, en "hel" täckplåt och en för montering av lambda, termokopplare och rökgastermometer.

Tacksam för synpunkter!

Jag vill ju inte "gå till angrepp" mot rökgaskanalen innan det blir rätt. Jag tror att jag måste flytta pannan för att byta rökgaskanal. Jag tror att pannan väger ca 400 kg och två slutna expansionskärl är monterade ovanpå den. Dessutom är det en hel del rör och kranar där till alternativ VB och till VP.

Bäst om jag gör rätt vid första försöket...

/Pi
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
danei
EF Sponsor
Inlägg: 26335
Blev medlem: 2 juni 2003, 14:21:34
Ort: Östergötland
Kontakt:

Re: Optimerad eldning

Inlägg av danei »

Det är ju lättare att borra trehål än att ta upp ett avlångt. Det påverkar röret mindre också.
rikkitikkitavi
Inlägg: 14826
Blev medlem: 21 juni 2003, 21:26:56
Ort: Väster om Lund (0,67 mSv)

Re: Optimerad eldning

Inlägg av rikkitikkitavi »

danei skrev: 3 december 2021, 12:23:54 Vid lägre effekt har du ju mindre luft och fukt i veden.
Att pannans värmeöverföring blir bättre vid lägre effekt verkar du missa.
Det är inte säkert att värmeöverföringen från rökgaserna blir bättre med lägre effekt och tillhörande flöde. Däremot kyls för det mesta rökgaserna mer.
danei
EF Sponsor
Inlägg: 26335
Blev medlem: 2 juni 2003, 14:21:34
Ort: Östergötland
Kontakt:

Re: Optimerad eldning

Inlägg av danei »

Är inte det samma sak?
rikkitikkitavi
Inlägg: 14826
Blev medlem: 21 juni 2003, 21:26:56
Ort: Väster om Lund (0,67 mSv)

Re: Optimerad eldning

Inlägg av rikkitikkitavi »

Nej, värmeöverföringen försämras men som jag skrev så utvinner man ändå mer ur rökgaserna
Det blir ju så eftersom kontaktiden mellan rökgaser och värmeytor ökas mer än vad värmeöverföringen minskas.
Användarvisningsbild
pi314
Inlägg: 5680
Blev medlem: 23 oktober 2021, 19:22:37
Ort: Stockholm

Re: Optimerad eldning

Inlägg av pi314 »

Takten verierar
Det här projektet har gått på sparlåga någon vecka nu och så kommer det nog att bli lite framåt också.
Några delar saknas innan jag kan börja testa. Se nedan. Projektet har också vuxit efter mina första tankar.
Lite naivt tänkte jag sätta en lambda på rökgaskanalen och skruva fast en linjärmotor på pannan som ska styra dragluckan.
En Arduino emellan så kan jag börja testa. Täntke jag...

Projektet växer
Efter hand har jag insett, i hög grad efter råd jag fått här, att jag även vill ha:
– Rökgastemperatur. Termokopplare till Arduinon och en "taditionell" för validering och mätning utan Arduino.
– En display där jag kan se vad som händer. Minst syrehalt och temperatur hos rökgaser. Kanske mer?
– En våg så jag kan väga ved för testbrasor. Jag lutar åt en bagagevåg som jag kan hänga i taket i pannummet.
– Kanske/troligen kommer jag att vilja ha styrning av sekundärluften senare, men det får vara just nu.
danei skrev: 4 december 2021, 21:53:02 Det är ju lättare att borra tre hål än att ta upp ett avlångt. Det påverkar röret mindre också.
Tack för tips, danei! Jag har haft lite tid att tänka vidare och även funderat på material och verktyg och har gjort en reviderad skiss på utförandet när det gäller montering av givare och rökgastermometer. Här är en ny version.
211211_skiss_lambdamontering.png
Plåt och tillverking av lucka
Jag gjorde mig av med drygt 15 m² plåt, mest 4 mm, lite 3 mm för ett halvår sedan. Det fanns inte plats i "bra-att-ha-lådan" för att spara, men lite 4 mm hade jag kvar. Jag tror det kan fungera. Genom att räta upp ytterkanterna förenklas tillverkningen. Verktyg, som jag inte har, men ska skaffa (om det blir den svetsmutter som jag sneglar på):
– HSS hålsåg 25 mm för svetsmutter.
– HSS hålsåg 29 mm för hål i rökgaskanal.
– Slipset så att jag kan vinkla hålet för svetsmuttern till 15° och få det till 25,5 mm.

Sekundärluft
Jag har tittat närmare på min ventil för sekundärluft. Jag trodde att gängen i påfyllningsluckan var kvaddad, men det var skruven i ventilen som var för kort. När jag satte dit en längre skruv och stängde ventilen så såg jag detta.
121207_sek_luft.JPG
Skruvhålet/gängen lutar så att det blir en glipa på ca 4 mm i nederkant på ventilen när den är helt stängd. Min första tanke var att detta var fel, så jag gjorde en ny ventil med 1 mm plåt som kan "fjädra" och därmed stängas helt. Det blev så här.
121207_ny_sek_luft.JPG
Jag tyckte ändå att det var märkligt med ett så "grovt tillverkningsfel" på pannan, så jag undrar om vinklingen är avsiktlig? Så att det inte ska gå att stänga sekundärluften helt? I pannans manual står inget om detta. Bara att ventilen ska vara stängd när man tänder och öppnas "ett varv" när det tagit sig och man fyller på mer ved. Någon som vet? Det ser inte ut som en skada eller resultat av yttre påverkan. Allt ser "fint och rakt" ut, utom att hålet är borrat och gängat med ca 9° vinkel, från att vara vinkelrätt mot påfyllningsluckan.

Övningen med ventilen för sekundärluft gav mig lite idéer om hur jag ska kunna göra en styrd ventil för sekundärluft. Om det blir aktuellt, senare. Med ungefär samma princip som draglucken, dvs. en wire som går till en linjärmotor.

/pi
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Skriv svar