DE3331478A1

DE3331478A1 - Process and apparatus for the optical monitoring of flames

Info

Publication number: DE3331478A1
Application number: DE19833331478
Authority: DE
Inventors: Friedrich 3119 Bienenbüttel Bartels
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-09-01
Filing date: 1983-09-01
Publication date: 1985-03-21

Abstract

In a process for the optical monitoring of at least one flame burning in a furnace plant by means of at least one sensor device which takes pictures, and which senses a flame by its flame parameters, the flame parameters of at least one flame are surveyed and are compared with predetermined ideal parameters. The flame parameters of a group of flames which belong together are surveyed, and the surveyed flame parameters are compared with predetermined ideal flame parameters and if necessary analysed by the comparison of established deviations. When a permissible level of deviations is exceeded, a signal is emitted. In an apparatus for this process, the sensor device has a receiving region which surveys the flames of a burner group, and the signal output is connected to a signal processing circuit to which is connected an evaluation device. The evaluation device is spatially separate from the sensor device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optischenThe invention relates to a method for optical

Überwachung mindestens einer in einer Feuerungsanlage brennenden Flamme mittels mindestens einer Bilder aufnehmenden Sensoreinrichtung, die eine Flamme an deren Flammenparametern erkennt.Monitoring of at least one flame burning in a combustion system by means of at least one image-taking sensor device which has a flame recognizes by their flame parameters.

Aus Sicherheitsgründen müssen die Flammen von Feuerungsanlagen überwacht werden Entsprechende gesetzliche Vorschriften gehen auf die Technischen Richtlinien für Dampfkessel (TRD) zurück. Diese Überwachung ist in erster Linie notwendig, um feststellen zu können, daß keine der eine Feuerungsanlage bildenden Flamme abreißt. Sollten durch das Abreißen einer Flamme oder aus anderen Gründen Gefahrenzustände in einer Feuerungsanlage auftreten, so muß eine die Flammen mit Brennstoff versorgende Brennstoffzufuhr sofort unterbrochen werden.For safety reasons, the flames of combustion systems must be monitored Corresponding legal regulations are based on the technical guidelines for steam boilers (TRD). This monitoring is primarily necessary in order to to be able to determine that none of the flame forming a combustion system breaks down. Should result in dangerous conditions due to the tearing off of a flame or for other reasons occur in a combustion system, one must supply the flames with fuel The fuel supply must be interrupted immediately.

Zur Überwachung der Flammen werden unter anderem optische Sensoren eingesetzt, die die Flamme daraufhin überwachen, ob sie ein bestimmten Ansprüchen gerecht werdendes Licht abstrahlt. Diese Sensoren sprechen auf einen vorgegebenen Spektral- bzw. Frequenzbereich an. Dieser Spektral- bzw. Frequenzbereich kann sich bezüglich der fest in den Feuerraumwänden installierten Sensoren dadurch ändern, daß die Flammen infolge veränderlicher Versorgung mit Brennstoff ihre äußere Form verändern. Darüber hinaus ist es möglich, daß die Flammen innerhalb des Feuerraums wandern je nach der Beschaffenheit der Brenner, der zugeführten Verbrennungsluft sowie des zugeführten Brennstoffs. Innerhalb eines bestimmten Spekt ral- bzw. Frequenzbereichs sind diese Veränderungen von Flammen zulässig.Optical sensors, among other things, are used to monitor the flames used to monitor the flame to determine whether it meets certain requirements just emits light. These sensors speak to a given one Spectral or frequency range. This spectral or frequency range can change with regard to the sensors permanently installed in the combustion chamber walls, that the flames change their external shape as a result of a variable supply of fuel change. In addition, it is possible that the flames are inside the firebox migrate depending on the nature of the burners and the combustion air supplied as well as the fuel supplied. Within a certain spectral or frequency range these changes of flames are permissible.

Sobald jedoch die Veränderungen der Flammen bezüglich ihrer Helligkeit, ihrer äußeren Form oder ihres Ursprungs ein bestimmtes, vorgegebenes Maß überschreitet, besteht eine unmittelbare Gefährdung der Qualität einer bestimmten Feuerung. Beispielsweise ist es denkbar, das eine bestimmte Flamme erlischt oder in der Gefahr des Erlöschens steht. In diesen Fällen muß vom Betreiber der Feuerung eingegriffen werden können, um den Gefahren zustand zu beseitigen.However, as soon as the changes in the flames in terms of their brightness, their external shape or their origin exceeds a certain, predetermined level, there is an immediate risk to quality a certain Firing. For example, it is conceivable that a certain flame goes out or is in danger of going out. In these cases, the operator of the furnace can be intervened to eliminate the dangerous state.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, das Verfahren der einleitend genannten Art so zu verbessern, daß eine genügend genaue Aussage darüber getroffen werden kann, ob sich die Feuerungsanlage in einem sicheren Betriebszustand befindet.The object of the present invention is therefore to provide the method of to improve the type mentioned in the introduction so that a sufficiently precise statement about it it can be determined whether the combustion system is in a safe operating condition is located.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Flammenparameter mindestens einer Flamme aufgenommen und mit vorgegebenen idealen Flammenparametern verglichen werden.According to the invention, this object is achieved in that the flame parameters at least one flame recorded and with predetermined ideal flame parameters be compared.

Soweit der aufgenommene Parameter mit dem idealen Flammenparameter übereinstimmt, besteht zwischen beiden Flammenparametern keine Differenz, so daß eine die beiden Flammenparameter auf ihre Differenzen sie untersuchende Schaltung ein Signal nicht abgeben kann.So much for the recorded parameter with the ideal flame parameter matches, there is no difference between the two flame parameters, so that a circuit examining the two flame parameters for their differences cannot emit a signal.

Besteht jedoch zwischen dem idealen Flammenparameter und dem aufgenommenen Flammenparameter eine Differenz, so gibt diese Schaltung ein Signal ab. Dieses Signal ist weitgehend unabhängig von der jeweiligen Ausbildung der Flamme sowohl hinsichtlich ihrer Form als auch ihres Ursprungs. Diese Unabhängigkeit von der jeweiligen Ausbildung der Flamme wird dadurch erreicht, daß der ideale Flammenparameter dem jeweils aufgenommenen Flammenparameter in gewissen Grenzen nachgeführt wird. Durch diese Nachführung des idealen Flammenparameters wird die Genauigkeit des Signals, das aufgrund des Vergleichs der beiden Parameter entsteht, nicht beeinträchtigt. Durch die Nachführung werden im wesentlichen Änderungen der Position und Ausbildung der Flamme berücksichtigt, die dadurch entstehen, daß die Flamme sich in Abhängigkeit beispielsweise von der Last verändert, die einem Dampferzeuger abgenommen wird. Darüber hinaus ergeben sich Änderungen in der Ausbildung der Flamme in Abhängigkeit vom Heizwert des Brennstoffes.However, it exists between the ideal flame parameter and the recorded one If the flame parameter is a difference, this circuit emits a signal. This signal is largely independent of the respective formation of the flame in terms of both their shape as well as their origin. This independence from the respective training the flame is achieved in that the ideal flame parameter corresponds to the recorded Flame parameters is tracked within certain limits. This tracking of the The ideal flame parameter is the accuracy of the signal, which is based on the comparison of the two parameters arises, not impaired. Due to the tracking will be essentially takes into account changes in the position and formation of the flame, which arise because the flame is dependent, for example from the load changed, which is taken from a steam generator. In addition, surrender Changes in the formation of the flame depending on the calorific value of the fuel.

Bisher verwendete Vorrichtungen zur optischen Überwachung von Steuerungsanlagen führten infolge der Änderung von Flammenpositionen bzw. -ausbildungen sehr häufig zu Abschaltungen der Brennstoffzufuhr, so daß die Feuerungsanlage außer Betrieb ging. Diese Betriebsstörungen traten auch dann ein, wenn die Positionsänderung der Flamme sich innerhalb von Grenzen hielt, die für den Betrieb der Feuerungsanlage unschädlich sind. Durch derartig unzeitige Abschaltungen der Brennstoffzufuhr entstanden relativ große Schäden, in den von diesen Feuerungsanlagen abhängigen Betrieben. Aus diesem Grunde wurdderartige Überwachungsvorrichtungen so eingestellt, daß sie auf Änderungen in der Flammenposition träge reagierten.Devices previously used for optical monitoring of control systems led very frequently as a result of the change in flame positions or formations to cut off the fuel supply so that the combustion system is out of order went. These malfunctions also occurred when the change in position of the Flame kept within limits necessary for the operation of the combustion system are harmless. Such untimely shutdowns of the fuel supply resulted relatively large damage in the companies dependent on these combustion systems. For this reason, such monitoring devices have been set so that they responded sluggishly to changes in flame position.

Diese Unempfindlichkeit der Flammenüberwachung führte jedoch dazu, daß die Brennstoffzufuhr auch dann nicht abgeschaltet wurde, wenn eine Flamme abgerissen war und auf diese Weise ein Gefahrenzustand in der Feuerungsanlage eingetreten war.However, this insensitivity of the flame monitoring led to that the fuel supply was not switched off even if a flame was torn off and in this way a dangerous state had arisen in the combustion system.

Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur optischen Überwachung mindestens einer in einer Feuerungsanlage brennenden Flamme mittels mindestens einer Bilder aufnehmenden Sensoreinrichtung, die auf die Flamme ausgerichtet ist, deren Bild erfaßt und in ein Signal umgesetzt werden soll, das an einem Signalausgang abgenommen wird, so zu gestalten, daß die Vorrichtung unter Berücksichtigung des Rahmens zulässiger Änderungen der Flammenausbildung zuverlässig Signale nur dann abgibt, wenn ein Gefahrenzustand in der Feuerungsanlage eingetreten ist.Another object of the present invention is therefore to provide a device for optical monitoring of at least one flame burning in a combustion system by means of at least one image-taking sensor device which acts on the flame is aligned whose image is to be captured and converted into a signal that is removed at a signal output, to design so that the device under Reliable consideration of the scope of permissible changes in the flame formation Only emits signals when a hazardous condition has occurred in the combustion system is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sensoreinrichtung einen die Flammen einer Brennergruppe erfassenden Aufnahmebereich aufweist und der Signalausgang mit einer Signalverarbeitungsschaltung verbunden ist, an die eine vergleichende Auswerteeinrichtung angeschlossen ist.This object is achieved according to the invention in that the sensor device has a receiving area detecting the flames of a burner group and the Signal output is connected to a signal processing circuit to which one comparative evaluation device is connected.

Diese Vorrichtung gibt exakte Signale, die zur Betätigung von Warn- und Schaltungseinrichtungen benutzt werden können, auch dann ab, wenn die Flamme sich innerhalb bestimmter zulässiger Grenzen hinsichtlich ihrer Form und ihres Ursprungs verändert. Die vergleichende Auswerteeinrichtung kann in diesem Rahmen der Veränderung der Flamme nachgeführt werden, so daß mit einer ständig gleichbleibenden Differenz zwischen den von der Sensoreinrichtung aufgenommenen Flammenparametern und idealen Flammenparametern gerechnet werden kann. Die Vorrichtung gibt nur dann Signale ab, wenn tatsächlich ein Gefahrenzustand den Betrieb der Feuerungsanlage gefährdet. Die Vorrichtung kann daher mit einer immer gleichbleibenden Feineinstellung betrieben werden, so daß mit einer hohen Funktionssicherheit gerechnet werden kann.This device gives precise signals that are used to activate warning and switching devices can be used even when the flame is off within certain permissible limits with regard to their shape and origin changes. The comparative evaluation device can in this context of the change the flame are tracked, so that with a constantly constant difference between the flame parameters recorded by the sensor device and ideal ones Flame parameters can be expected. The device only emits signals if a dangerous condition actually endangers the operation of the combustion system. The device can therefore be operated with a fine adjustment that is always the same so that a high level of functional reliability can be expected.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Flammenparameter der Flammen von einem CCD-Schaltkreis aufgenommen. Dieser CCD-Schaltkreis besitzt eine Silicium-Abdeckung. Diese verhindert, daß sich eine Flamme auch bei längerer Konfrontation der Sensoreinrichtung sich in die lichtaufnehmende Fläche einbrennt..Auf diese Weise ist dafür gesorgt, daß nur eine tatsächlich vorhandene Flamme vom CCD-Schaltkreis registriert wird, ohne daß ein Einbrand der lichtaufnehmenden Schicht der Sensoreinrichtung den Eindruck einer vorhandenen Flamme hervorruft, ohne daß diese tatsächlich vorhanden ist. Darüber hinaus können derartige bildverarbeitende CCD-Schaltkreise trotz niedriger Eingangsspannungen mit einer relativ hohen Ausgangsspannung von 1 Volt betrieben werden. Auf diese Weise entstehen kräftige Ausgangssignale, die einfach und kostengünstig weiterverarbeitet werden können. Schließlich besitzen die CCD-Schaltkreise eine zeitlich nahezu unbegrenzte Betriebssicherheit.According to a preferred embodiment of the invention, the flame parameters of the flames captured by a CCD circuit. This CCD circuit possesses a silicon cover. This prevents a flame from developing even after a long period of time Confrontation of the sensor device burns itself into the light-receiving surface In this way it is ensured that only one actually present flame from the CCD circuit is registered without a burn-in of the light-receiving layer of the sensor device gives the impression of an existing flame without actually being present is. In addition, such image processing CCD circuits can despite lower Input voltages operated with a relatively high output voltage of 1 volt will. This creates powerful output signals that are easy and inexpensive can be further processed. Finally, the CCD circuits have one Operational reliability almost unlimited in time.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielsweise veranschaulicht ist.Further details of the invention emerge from the following detailed description and the accompanying drawings, in which a preferred Embodiment of the invention is illustrated for example.

In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 Eine schematische Darstellung einer im Bereich eines Feuerraums montierten Einrichtung mit einer Video-Kamera und Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Einrichtung mit einem CCD-Schaltkreis.The drawings show: FIG. 1 a schematic representation of a Device mounted in the area of a furnace with a video camera and Fig. 2 shows a schematic representation of a device with a CCD circuit.

Das Verfahren wird zweckmäßigerweise mit Einrichtungen der Figuren 1 und 2 durchgeführt. Diese Einrichtungen bestehen im wesentlichen aus einer Sensoreinrichtung 1 und einer Auswerteeinrichtung 18. Die Sensoreinrichtung 1 ist mit einigen elektronischen Bauteilen in einer Baueinheit zusammengeschlossen und räumlich über eine Datenbusleitung 11 mit der räumlich von ihr getrennten Auswerteeinrichtung 18 verbunden, Diese ist über eine Leitung 24, in der eine Steuerung 25 vorgesehen ist, mit einer Brennstoffzufuhr 23 verbunden. Diese Brennstoffzufuhr 23 versorgt Flammen 6 mit dem notwendigen Brennstoff, beispielsweise Kohlenstaub, die in einem Feuerraum vorgesehen sind.The method is expediently carried out with the devices of the figures 1 and 2 carried out. These devices essentially consist of a sensor device 1 and an evaluation device 18. The sensor device 1 is equipped with some electronic Components combined in one unit and spatially via a data bus line 11 is connected to the evaluation device 18, which is spatially separated from it via a line 24, in which a control 25 is provided, with a fuel supply 23 connected. This fuel supply 23 supplies flames 6 with the necessary fuel, for example coal dust, which is provided in a furnace.

Die Flammen 6 lodern mit ihren Flammenkegeln 26 in Richtung auf eine Wandung 27 des Feuerraums 3. In dieser Wandung 27 ist eine Öffnung 28 an einer zentralen Stelle vorgesehen, an der Licht 29 sämtlicher im Feuerraum 3 vorgesehener Flammen 6 in die Öffnung 28 eindringen kann. In der Öffnung 28 ist die Sensoreinrichtung 1 so befestigt, daß deren lichtempfindliche Fläche 31 vom Licht 29, 30 sämtlicher Flammen 6 getroffen werden kann. Je nach der Anordnung der Flammen 6 und damit der Ausstrahlung des Lichtes 29, 30 kann zwischen den Flammen 6 und der lichtempfindlichen Fläche 31 eine Optik 17 angeordnet sein, die das Licht 29, 30 in Richtung auf die lichtempfindliche Fläche 31 fokussiert. Darüber hinaus kann vor der Optik 17 in Richtung auf die Flammen 6 noch ein Filter 7 vorgesehen sein, der die Optik 17 und damit die lichtempfindliche Fläche 31 gegen die von den Flammen 6 abgestrahlte Wärme schützt und die Einstrahlung begrenzt.The flames 6 blaze with their flame cones 26 in the direction of a Wall 27 of the furnace 3. In this wall 27 there is an opening 28 at a central one Place provided at the light 29 of all the flames provided in the combustion chamber 3 6 can penetrate into the opening 28. The sensor device is in the opening 28 1 attached so that the photosensitive surface 31 of the light 29, 30 all Flames 6 can be hit. Depending on the arrangement of the flames 6 and thus the Emission of the light 29, 30 can be between the flames 6 and the light-sensitive Surface 31 an optics 17 be arranged, which the light 29, 30 in the direction of the focused photosensitive surface 31. In addition, in front of the optics 17 in Direction of the flames 6 a filter 7 can be provided, which the optics 17 and so that the light-sensitive surface 31 against the heat radiated from the flames 6 protects and limits radiation.

In unmittelbarer Nachbarschaft der Sensoreinrichtung 1 ist eine Kühleinrichtung 4 vorgesehen, die in der Lage ist, die Sensoreinrichtung 1 auf einer für die Sensoreinrichtung 1 zuträglichen Temperatur zu halten. Diese Kühleinrichtung 4 kann als ein Peltier-Elemente ausgebildet sein. Sie ist mit einer Temperaturregelung 5 verbunden, die dafür sorgt, daß die Sensoreinrichtung 1 immer auf einer gleichbleibenden Betriebstemperatur gehalten wird, bei der eine optimale Funktionsweise der Sensoreinrichtung 1 gewährleistet ist.In the immediate vicinity of the sensor device 1 is a cooling device 4 is provided, which is able to place the sensor device 1 on a for the sensor device 1 to maintain a tolerable temperature. This cooling device 4 can be used as a Peltier element be trained. It is connected to a temperature control 5, which ensures that the sensor device 1 is always at a constant operating temperature is held, in which an optimal functioning of the sensor device 1 is guaranteed is.

Die von der Sensoreinrichtung 1 abgegebenen Signale gelangen über eine Signalverarbeitung 8 in einen Datenbus 10. Dieser Datenbus ist über die Datenbusleitung 11 mit der Auswerteeinrichtung 18 verbunden.The signals emitted by the sensor device 1 pass through a signal processing 8 in a data bus 10. This data bus is via the data bus line 11 connected to the evaluation device 18.

Darüber hinaus ist der Datenbus 10 über eine Ablaufsteuerung 9 mit der Sensoreinrichtung 1 und der Kühleinrichtung 4 verbunden. Diese Ablaufsteuerung 9 sorgt dafür, daß sowohl die Sensoreinrichtung 1 als auch die Kühleinrichtung 4 entsprechend den im Datenbus 10 ankommenden Analogsignalen gesteuert werden. Darüber hinaus ist auch die Temperaturregelung 5 mit dem Datenbus 10 verbunden, so daß auch auf diese Temperaturregelung 5 entsprechend den im Datenbus 10 ankommenden Analogsignalen eingewirkt werden kann.In addition, the data bus 10 is connected via a sequence control 9 the sensor device 1 and the cooling device 4 connected. This flow control 9 ensures that both the sensor device 1 and the cooling device 4 be controlled according to the incoming analog signals in the data bus 10. About that In addition, the temperature control 5 is connected to the data bus 10, so that on this temperature control 5 in accordance with the analog signals arriving in the data bus 10 can be acted upon.

Diese Analogsignale werden auf einem Bildschirm 20a dargestellt, der mit dem Datenbus 10 verbunden ist.These analog signals are displayed on a screen 20a, the is connected to the data bus 10.

Dieser Bildschirm 20a zeigt ein Analogsignal der von den Flammen 6 aufgenommenen Flammenparameter.This screen 20a shows an analog signal from the flames 6 recorded flame parameters.

Schließlich ist mit dem Datenbus 10 noch eine Multiplexerschaltung 19 verbunden. Diese ermöglicht eine Zusammenschaltung mehrerer Sensoreinrichtungen 1 mit einer einzigen Auswerteeinrichtung 18.Finally, with the data bus 10, there is also a multiplexer circuit 19 connected. This enables several sensor devices to be interconnected 1 with a single evaluation device 18.

Wesentlicher Teil dieser Auswerteeinrichtung 18 ist ein Mikroprozessor 12, der einerseits über eine Datenbusleitung 11, 14 mit dem Datenbus 10 und andererseits über die Leitung 24 mit der die Brennstoffzufuhr 23 steuernden Steuerung 25 verbunden ist.A microprocessor is an essential part of this evaluation device 18 12, on the one hand via a data bus line 11, 14 to the data bus 10 and on the other hand Connected via the line 24 to the controller 25 controlling the fuel supply 23 is.

In der Datenbusleitung 11, 14 liegt ein Analog-Digital-Wandler 21, in den über einen analogen Teil der Datenbusleitung 11 Analogsignale eingespeist werden, dort in Digitalsignale umgewandelt werden, die den Analog-Digital-Wandler 21 über den digitalen Teil der Datenbusleitung 14 in Richtung auf den Mikroporzessor 12 verlassen. Mit dem Analog-Digital-Wandler 21 ist, ein Bildschirm 2Ob verbunden, auf dem die von dem Analog-Digital-Wandler 21 erzeugten Digitalsignale abgebildet werden (Digitales Bild).In the data bus line 11, 14 there is an analog-to-digital converter 21, fed into the 11 analog signals via an analog part of the data bus line are converted there into digital signals, which the analog-digital converter 21 via the digital part of the data bus line 14 in the direction of the microporcessor 12 leave. A screen 2Ob is connected to the analog-to-digital converter 21, on which the digital signals generated by the analog-to-digital converter 21 are mapped be (digital image).

Darüber hinaus sind verschiendene Speicher 13, 15, 22 mit dem Mikroprozessor 12 verbunden. Bei dem Speicher 13 handelt es sich um einen programmierbaren Festwertspeicher, der beispielsweise in Form einer EPROM eingerichtet sein kann. In diesen Speicher 13 werden Digital-Signale eingelagert, die einem idealen Flammenbild entsprechen, das die Flammen 6 bei störungsfreiem Betrieb liefern sollen.In addition, various memories 13, 15, 22 are connected to the microprocessor 12 connected. The memory 13 is a programmable read-only memory, which can be set up, for example, in the form of an EPROM. In this memory 13 digital signals are stored that correspond to an ideal flame image, that should deliver the flames 6 with trouble-free operation.

Bei den Speichern 15 handelt es sich demgegenüber um Speichereinrichtungen mit Direktzugriff, sogenannten RAM. In diese Speicher 15 liest der Mikroprozessor 12 die vom Analog-Digital-Wandler 21 umgewandelten Digitalsignale ein, die den aufgenommenen Flammenparametern entsprechen. Parallel zu diesen Speichern 15 liegt der Speicher 22, der einen Direktzugriff nicht gestattet (ROM). Die Speicher 15 weisen in ihrem Aufbau eine hohe Redundanz 16 auf, so daß für einen gesicherten Zugriff zu den in ihnen eingespeicherten Daten gesorgt ist.In contrast, the memories 15 are memory devices with direct access, so-called RAM. The microprocessor reads into this memory 15 12, the digital signals converted by the analog-to-digital converter 21, which the recorded Correspond to flame parameters. The memory is located parallel to these memories 15 22, which does not allow random access (ROM). The memory 15 have in their Build up a high level of redundancy 16 so that secure access to the in their stored data is taken care of.

Vor der Inbetriebnahme der Einrichtung wird zunächst der Speicher 13 mit den dem idealen Flammenbild entsprechenden Signalen geladen. Diese Ladung ist im Hinblick auf veränderliche Ansprüche, die an ideale Flanmenparameter gestellt werden müssen, sowohl löschbar als neu programmierbar. Darüber hinaus ist es möglich, diesen veränderlichen Ansprüchen dadurch gerecht Zll werden, daß eine jeweils gewünschte Anzahl von grammierbaren Festwertspeichern (EPROM) zugeschaltet werden können. Auf diese Weise ist es beispielsweise denkbar, den Inhalt des Speichers 13 so zu gestalten, daß er dem idealen Flammenbild der Flammen 6 auch dann entsprechen würde, wenn mindestens eine dieser Flammen 6 während des Betriebs der Feuerungsanlage ihre Form oder ihren Ursprung verändert.Before putting the facility into operation, the memory is first 13 loaded with the signals corresponding to the ideal flame pattern. This cargo is made with regard to changing demands on ideal flange parameters must be both erasable and reprogrammable. In addition, it is possible these changing demands are met by the fact that a desired Number of programmable read-only memories (EPROM) can be switched on. on In this way, it is conceivable, for example, to design the content of the memory 13 in such a way that that it would correspond to the ideal flame image of the flames 6 even if at least one of these flames 6 their shape or their during the operation of the furnace Origin changed.

Darüber hinaus kann aber der Inhalt des Speichers 13 auch anderen veränderlichen Parametern angepaßt werden, beispielsweise solchen, die sich aus einer Veränderung des Brennstoffs, der Brenner oder der gewünschten Flammentemperatur ergeben können.In addition, however, the content of the memory 13 can also be used by others variable parameters are adapted, for example those that result from a change in fuel, burners or the desired flame temperature can result.

Nachdem die Flammen 6 ge-zülwd-et wõrd-en s-i-nd-,- nimmt die Sensoreinrichtung 1 über ihre lichtempfindliche Fläche 31 das von den Flammen 6 ausgestrahlte Licht 29, 30 auf und wandelt die auf diese Weise aufgenommene Energie in elektrische Signale, die sie über die Signalverarbeitung 8 an den Datenbus 10 abgibt. Im Datenbus 10 erfolgt eine Verarbeitung der Signale, so daß vom Datenbus 10 nunmehr über die Ablaufsteuerung 9 sowohl die Sensoreinrichtung 1 als die Kühleinrichtung 4 den jeweils von den Flammen 6 abgestrahlten Lichtverhältnissen angepaßt werden kann. Im Rahmen dieser Anpassung steuert die Temperaturregelung 5 die Kühleinrichtung 4 in der Weise, daß die Temperatur der Sensoreinrichtung 1 ständig konstant gehalten wird. Dabei kann das T.emperaturniveau der Temperaturregelung 5 vorgegeben werden. Beispielsweise muß eine CCD-Schaltung 2a bei einer Temperatur von höchstens 30°C gehalten werden, während bei Verwendung einer Video-Kamera 2b eine maximale Temperatur bis zu 500C zulässig ist.After the flames 6 ge-zülwd-et wõrd-en s-i-nd -, - the sensor device takes 1 the light emitted by the flames 6 via its light-sensitive surface 31 29, 30 and converts the energy absorbed in this way into electrical signals, which it sends to the data bus 10 via the signal processing unit 8. In the data bus 10 the signals are processed so that the data bus 10 is now processed by the sequence control 9 both the sensor device 1 and the cooling device 4 each of the flames 6 emitted light conditions can be adjusted. As part of this adjustment controls the temperature controller 5, the cooling device 4 in such a way that the temperature the sensor device 1 is kept constant at all times. The T. temperature level the temperature control 5 can be specified. For example, a CCD circuit 2a can be kept at a temperature not exceeding 30 ° C while in use a video camera 2b, a maximum temperature of up to 500C is permissible.

Ein vom Datenbus 10 abgebenes Analogsignal wird über den analogen Teil der Datenbusleitung 11 in den Analog-Digital-Wandler 21 eingespeist, den das Analog-Signal über die Datenbusleitung 14 in Richtung auf den Mikroprozessor 12 verläßt. Der Mikroprozessor 12 lagert das Digitalsignal in die Speicher 15, 22 ein. Gleichzeitig vergleicht er das über die Datenbusleitung 14 eingespeiste Digitalsignal mit den im Speicher 13 eingelagerten Digitalsignalen, die dem idealen Flammenparameter entspechen. Weicht der ideale Flammenparameter von dem über die Datenbusleitung 14 angelieferten Digitalsignal, das dem aufgenommenen Flammenparameter entspricht,ab, so gibt der Mikroprozessor ein Schaltsignal ab. Dieses Schaltsignal kann lediglich der Auslösung eines Warnsignals dienen.An analog signal emitted by the data bus 10 is transmitted via the analog Part of the data bus line 11 is fed into the analog-to-digital converter 21, the Analog signal via the data bus line 14 in the direction of the microprocessor 12 leaves. The microprocessor 12 stores the digital signal in the memories 15, 22. At the same time it compares the digital signal fed in via the data bus line 14 with the digital signals stored in memory 13, which correspond to the ideal flame parameter correspond. Does the ideal flame parameter deviate from the one via the data bus line 14 delivered digital signal, which corresponds to the recorded flame parameter, so the microprocessor emits a switching signal. This switching signal can only serve to trigger a warning signal.

Es ist jedoch auch möglich, das Warnsignal in die Leitung 24 einzuspeisen, so daß es über die Steuerung 25 in die Brennstoff zufuhr 23 der die Flammen 6 versorgenden Brenner eingreift. Welche dieser Funktionen das Schaltsignal auslöst, ist abhängig von dessen Stärke. Die zu diesem Zwecke notwendige Unterscheidung der Schaltsignale kann von dem Mikroprozessor 12 vorgenommen werden.However, it is also possible to feed the warning signal into line 24, so that it feeds 23 of the flames 6 via the control 25 into the fuel supplying Brenner intervenes. Which of these functions triggers the switching signal depends of its strength. The necessary distinction between the switching signals for this purpose can be performed by the microprocessor 12.

Darüber hinaus kann an den Bildschirmen 20a und 20b die Entwicklung der tatsächlich aufgenommenen Flammenparameter visuell beobachtet werden. Gegebenenfalls kann durch eine solche Beobachtung entschieden werden, ob ein Störfall vorliegt und in welcher Weise die Störung abgestellt werden kann.In addition, on the screens 20a and 20b, the development the actually recorded flame parameters can be visually observed. Possibly Such an observation can be used to decide whether an incident has occurred and how the fault can be eliminated.

Die Verwendung eines CCD-Schaltkreises 2a als Sensoreinrichtung 1 führt dazu, daß bei relativ niedrigen Eingangsspannungen ein starkes Ausgangssignal von 1 Volt entstehen kann. Darüber hinaus können die CCD-Schaltkreise als Flächenelemente ausgebildet werden, so daß sie besonders gut dazu geeignet sind, das in einem großen Winkel einfallende Licht 29, 30 von Flammen 6 aufzunehmen. Auf diese Weise ist es möglich, auch in sehr engen Feuerräumen 3 eine Vielzahl von Flammen 6 zu überwachen, die auch räumlich relativ weit voneinander entfernt sind. Schließlich arbeiten die CCD-Schaltkreise sehr fehlersicher und verhindern aufgrund ihrer aus Silicium ausgebildeten lichtempfindlichen Fläche 31 ein Einbrennen der Flammen 6. Mehrere kieine CCD-Schaltkreise können einander parallel geschaltet werden, so daß sie in der Lage sind, ein gestochen scharfes Bild der Flammen 6 ab zu bilden.The use of a CCD circuit 2a as a sensor device 1 leads to a strong output signal at relatively low input voltages of 1 volt can arise. In addition, the CCD circuits can be used as surface elements be trained so that they are particularly well suited to the in a large Incident light 29, 30 from flames 6 to absorb angle. That way it is possible to monitor a large number of flames 6 even in very narrow combustion chambers 3, which are also spatially relatively far away from each other. After all, they work CCD circuits are very fail-safe and, because they are made of silicon, prevent light-sensitive surface 31 burn-in of the flames 6. Several small CCD circuits can be connected in parallel so that they are able to get a razor to form a sharp image of the flames 6.

Die Uberwachung des von den Flammen 6 abgegebenen Gesamtbildes hat den Vorteil, daß geringe Abweichungen von dem Gesamtbild nicht gleich zu einer Abschaltung der gesamten Brennstoffzufuhr 23 führell.Vielmehr wird zunächst ein Warnsignal abgegeben, das Veranlassung zu Gegenmaßnahmen gibt. Diese Gegenmaßnaìhmen können so schnell ausgeführt werden, daß eine Gesamtabschaltung sämtlicher Brenner vermieden wird. Schließlich ist es denkbar, zur Vermeidung von Fehlschaltungen eine Zwei-von-Drei-Schaltung vorzusehen. Mit Hilfe dieser Schaltung wird jedes die Brennerzufuhr 23 beeinflussende Signal daraufhin überprüft, ob es durch einen Schaltungsfehler entstanden ist oder aufgrund einer im Brennraum 23 tatsächlich vorhandenen Störung.The monitoring of the overall picture given off by the flames 6 has the advantage that small deviations from the overall picture do not lead to a shutdown of the entire fuel supply 23. Rather, a warning signal is given first, that gives rise to countermeasures. These countermeasures can be so quick be carried out so that a total shutdown of all burners is avoided. Finally, it is conceivable to use a two-out-of-three circuit in order to avoid incorrect switching to be provided. With the help of this circuit, each of the burner supply 23 is affected Signal then checked whether it was caused by a circuit fault or due to a malfunction actually present in the combustion chamber 23.

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Claims

Method and device for optical monitoring of flames Patent claims: W Process for the optical monitoring of at least one in a combustion system burning flame by means of at least one image-taking sensor device, which recognizes a flame by its flame parameters, characterized in that the flame parameters of at least one flame (6) recorded and specified ideal flame parameters are compared.

2. The method according to claim 1, characterized in that the flame parameters a related group of flames (6) are recorded, the recorded Flame parameters compared with given ideal flame parameters and if necessary during the comparison determined deviations are analyzed and that when exceeded a signal is triggered at an acceptable level of deviations.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the Deviations are examined qualitatively and when the specified is exceeded Level a first signal is triggered.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the Deviations are examined quantitatively and when the specified is exceeded Level a second signal is triggered.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the qualitative deviations are analyzed and determined depending on one Analysis result a corresponding signal is given.

6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that the quantitative deviations are analyzed. and depending on one determined thereby Analysis result a corresponding signal is given.

7. The method according to claim 1 to 6, characterized in that the Form at least one flame (6) is recorded and analyzed.

8. The method according to claim 1 to 7, characterized in that the The position of the flame (6) in the area of its origin on the burner is recorded and analyzed will.

9. The method according to claim 1 to 8, characterized in that the Formation of the flame (6) recorded in the area of its origin on the burner and is analyzed.

10. The method according to claim 1 to 9, characterized in that the brightness of the flame (6) is recorded and analyzed.

11. The method according to claim 1 to 10, characterized in that the flames (6) of a burner group are absorbed by a common Fuel supply (23).

12. The method according to claim 1 to 11, characterized in that for Monitoring of the flames (6) of a burner group at least two sensor devices (1) can be connected in parallel to each other.

13. The method according to claim 1 to 12, characterized in that the signal triggers circuits.

14th Method according to Claims 1 to 13, characterized in that warning devices are actuated by the signal.

15th Method according to Claims 1 to 14, characterized in that the flame parameters are recorded by a video camera (2b).

16. Method according to Claims 1 to 14, characterized in that the flame parameters are recorded by a CCD circuit (2a).

17th Method according to Claims 1 to 16, characterized in that analog signals are emitted by the sensor device (1) and in an analog-to-digital converter (21) can be converted into digital signals.

18, method according to claim 1 to 17, characterized in that the analog signals are made visible on a screen (20a).

19. The method according to claim 1 to 18, characterized in that the digital signals are made visible on a screen (20b).

2o - method according to claim 1 to 19, characterized in that the signals are selected in a two-out-of-three circuit.

21. The method according to claim 1 to 20, characterized in that from the signal a fuel supply supplying the burner group with fuel (23) is switched off.

22. The method according to claim 1 to 21, characterized in that the sensor device (1) is cooled.

23. The method according to claim 1 to 21, characterized in that an uncooled sensor device (1) is used.

24. Apparatus for optical monitoring at least one in one Combustion system burning flame by means of at least one image-taking sensor device, which is aimed at the flame, whose image is captured and converted into a signal, which is picked up at a signal output, characterized in that the sensor device (1) has a receiving area that detects the flames (6) of a burner group and the signal output is connected to a signal processing circuit (8), to which an evaluation device (18) is connected.

25. The device according to claim 24, characterized in that the Evaluation device (18) is spatially separated from the sensor device (1).

26. Apparatus according to claim 24 and 25, characterized in that a camera bus (10) is connected to the signal processing circuit (8), which is connected to the evaluation device (18).

27. The device according to claim 4 to 26, characterized in that the evaluation device (18) from a display device connected to the camera bus (10) (20b) exists.

28. Apparatus according to claim 4 to 27, characterized in that the evaluation device (18) from a signal processing microprocessor (12) exists, the output of which with a control which influences the fuel supply (23) (25) is connected.

29. Apparatus according to claim 4 to 8, characterized in that the microprocessor (12) via a data bus line (11, 14) with the camera bus (10) connected is.

30th Device according to claim 4 to 9, characterized in that the data bus line (11, 14) is divided into two parts, the analog part (11) of which the camera bus (10) with an analog-to-digital converter (21) which connects via a digital part (14) is connected to the microprocessor (12).

31. Device according to -Anspruch 4 to 3O, characterized in that the analog-to-digital converter (21) with a display device reproducing digital signals (20b) is connected.

32. Apparatus according to claim 24 to 31, characterized in that with the microprocessor (12) an erasable memory (13) for the digital information existing image of an ideal flame parameter is connected.

33 Device according to Claims 4 to 32, characterized in that with the microprocessor (12) at least one memory (15) with direct access for the is connected to the recorded flame parameters corresponding signals.

34. Apparatus hach claim 4 to 33, 'characterized in that the random access memory (15) has redundancy (16).

35. Apparatus according to claim 4 to 34, characterized in that at least one memory (22) without direct access (ROM) with the microprocessor (12) connected is.

36. Apparatus according to claim 4 to 35, characterized in that the data bus (10) via a sequence control which controls the sensor device (1) (9) is connected to the sensor device (1).

37. Apparatus according to claim 4 to 6, characterized in that the sensor device (1) is provided with a cooling device (4).

38. Apparatus according to claim 4 to 7, characterized in that a Peltier element is provided as the cooling device (4).

39. Apparatus according to claim 24 to 38, characterized in that the cooling device (4) with a constant temperature that maintains a predetermined value Regulation (5) is provided.

4O device according to claims 4 to 9 9, characterized in that the control (5) is connected to the data bus (10).

41 Device according to claim 4 to 4 °, characterized in that a multiplexer circuit (19) is connected to the data bus (10).

42 Device according to claim 4 to 41, characterized in that to monitor a large number of burner groups a corresponding number of Sensor devices (1) and data buses (10) are provided, which together with an evaluation device (18) are connected.

43.Vorrichtung according to claim 4 to 42, characterized in that the sensor device on its side facing the flame (6) an optic (17) having.

44. Apparatus according to claim 4 to 43, characterized in that the optics (17) on its side facing the flames (6) keep away heat radiation Has filter device (7).