JP2656494B2 - Flame detector - Google Patents

Flame detector

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JP2656494B2
JP2656494B2 JP15143187A JP15143187A JP2656494B2 JP 2656494 B2 JP2656494 B2 JP 2656494B2 JP 15143187 A JP15143187 A JP 15143187A JP 15143187 A JP15143187 A JP 15143187A JP 2656494 B2 JP2656494 B2 JP 2656494B2
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  • Control Of Combustion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は火炎検出装置に係り、特に無調整で確実な火
炎の検出が行える制御部を有する火炎検出装置に関す
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flame detection device, and more particularly to a flame detection device having a control unit capable of detecting a flame without any adjustment.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

火力発電所用の大型ボイラ、その他の事業所用の大型
ボイラ、更には他の燃焼装置に於いて、その燃焼装置の
制御を適正に行う前提として燃焼状態を正確に把握する
必要がある。
In a large-sized boiler for a thermal power plant, a large-sized boiler for other business establishments, and other combustion devices, it is necessary to accurately grasp the combustion state as a precondition for appropriately controlling the combustion devices.

火力発電所用の大型ボイラを例に説明すると、ボイラ
の大容量化に伴うバーナ設置本数の増加、DSS(Daily
Start Stop)運転に伴うバーナ点火・消化回数の増
加、窒素酸化物(NOx)の発生を抑制するための燃焼方
法の採用、使用燃料の多様化に伴う燃焼挙動の変化等に
より、バーナの火炎検出の信頼性のより一層の向上が望
まれている。
Taking a large boiler for a thermal power plant as an example, the increase in the number of burners installed due to the increase in the capacity of the boiler and the DSS (Daily
Start Stop) Burner flame detection by increasing the number of burner ignitions / digestions associated with operation, adopting a combustion method to suppress the generation of nitrogen oxides (NOx), and changing the combustion behavior due to diversification of fuels used. Further improvement in reliability is desired.

ここで、火炎検出の方法としては、一般にはイオン式
火炎検出方法と光学式火炎検出方法に大別される。この
うちイオン式火炎検出法では、センサとして接炎電極を
使用するため、この電極が経時的に焼損してしまい長期
間にわたる連続使用ができず、このため通常は点火バー
ナ用の火炎検出器として使用されるに過ぎず、使用範囲
が限定されている。一方光式火炎検出法は、火炎からの
発光強度の大小により、点火・消火の状態判断する方法
であり、以前には受光部が一つの装置が使用されていた
が、この装置では火炎検出の精度が低く、発明者等は次
の構成の装置を別途提案している。
Here, flame detection methods are generally broadly classified into an ion flame detection method and an optical flame detection method. Of these, the ion flame detection method uses a flame contact electrode as a sensor, and this electrode burns out over time and cannot be used continuously for a long time. Therefore, it is usually used as a flame detector for ignition burners. It is only used, and the range of use is limited. On the other hand, the optical flame detection method is a method of judging the state of ignition / extinguishing based on the magnitude of the light emission intensity from the flame.In the past, a single light receiving unit was used, but this device detects the flame. The accuracy is low, and the inventors have separately proposed an apparatus having the following configuration.

第29図は多視野型の火炎検出装置の受光部をの構造を
示す。金属その他同効材料からなる装置本体102の先端
部には、例えば各々の傾斜角がθ宛相違する溝100a、10
0b、100cが形成してあり、これらの溝100a、100b、100c
に対して採光用の光ファイバー101a、101b、101cが収納
してある。これによりこの火炎検出器は三方向の視野を
得ることになり、火炎検出精度は大幅に向上している。
なおこれら三本の光ファイバーは溝103を経て後続の光
電変換部(図示せず)に接続して光電変換されて判定部
に至り、監視対象のバーナの運転状態を判断することに
なる。
FIG. 29 shows the structure of the light receiving portion of the multi-view type flame detecting device. At the tip of the device body 102 made of metal or other equivalent material, for example, grooves 100a, 10
0b, 100c are formed and these grooves 100a, 100b, 100c
The light receiving optical fibers 101a, 101b, and 101c are housed therein. As a result, the flame detector obtains a visual field in three directions, and the flame detection accuracy is greatly improved.
Note that these three optical fibers are connected to a subsequent photoelectric conversion unit (not shown) via the groove 103 and are photoelectrically converted to reach a determination unit, which determines the operating state of the burner to be monitored.

第30図は上記した火炎検出装置を大型ボイラのバーナ
部に対して設置した状態を示す。
FIG. 30 shows a state in which the above-described flame detection device is installed in a burner section of a large-sized boiler.

図示のように火炎検出器本体102は冷却空気A4が供給
されるスリーブ106内に収納されることにより主バーナ1
05とほぼ平行に配置され、その先端部は主バーナにより
形成される火炎Fの近傍に至っている。火炎検出器は前
述のようにL1、L2、L3の3つの視野を有しており、これ
により正確な火炎検出を行ううになっている。なおA1は
一次空気、A2は二次空気、A3は三次空気、Gは再循環排
ガスである。また上述の構成では火炎検出器は主バーナ
の上部に配置してあるが、これを主バーナの下部に配置
しても同様の効果を発揮できる。
As shown, the flame detector main body 102 is housed in a sleeve 106 to which cooling air A4 is supplied so that the main burner 1
It is arranged almost in parallel with 05, and its tip reaches the vicinity of the flame F formed by the main burner. As described above, the flame detector has three fields of view L1, L2, and L3, thereby performing accurate flame detection. A1 is primary air, A2 is secondary air, A3 is tertiary air, and G is recirculated exhaust gas. Further, in the above-described configuration, the flame detector is disposed above the main burner. However, the same effect can be obtained by disposing the flame detector below the main burner.

以上の構成の火炎検出器における従来の火炎判定方法
を次に説明する。
Next, a conventional flame judgment method in the flame detector having the above-described configuration will be described.

第16図は火炎検出判定部を示す。この判定部は、光電
変換器により変換された火炎信号(a)に対してDC(直
流)のオフセットをかけるバイアス調節器1、バイアス
のかかった火炎信号(b)に対して信号レベルを増幅す
るためのゲイン調節機構2、設定信号(d)を発信する
ための設定器調節機構3、火炎の有無を比較するための
比較機構4、により構成してある。なお(e)は火炎判
定用の出力信号である。
FIG. 16 shows a flame detection determination unit. This determination unit applies a DC (direct current) offset to the flame signal (a) converted by the photoelectric converter, and amplifies the signal level of the biased flame signal (b). , A setter adjusting mechanism 3 for transmitting a setting signal (d), and a comparing mechanism 4 for comparing the presence or absence of a flame. (E) is an output signal for flame determination.

第17図(a)〜(e)は上記信号の波形を示す線図で
あり、各符号は前記信号の符号に対応する。各図は何れ
も横軸に時間を、縦軸は信号レベルを示している。これ
らの信号(アナログ信号)は最終的には(e)に示すよ
うにデジタル信号に変換され、点火・消火の二値とされ
て判定が行われる。具体的には、 (i)信号(a)の時刻0に於けるレベルL1に対し、信
号(b)の時刻0に於けるレベルをL2とすると、バイア
スLは次の式にようになる。
FIGS. 17 (a) to 17 (e) are diagrams showing the waveforms of the above-mentioned signals, and each symbol corresponds to the symbol of the signal. In each of the figures, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents signal level. These signals (analog signals) are finally converted into digital signals as shown in (e), and are determined as binary values of ignition and fire extinguishing. More specifically, at time 0 of (i) signal (a) with respect to at level L 1, when the in level at time 0 of the signal (b) and L 2, the bias L is as in equation Become.

L=L2−L1 このLはバイアス調節機構1により調整される。L = L 2 −L 1 This L is adjusted by the bias adjustment mechanism 1.

(ii)信号(b)のp−p値(ピーク トウ ピーク
値)、つまり最大信号−最小信号をG1、信号(c)のp
−p値をG2とすると、ゲインGは次の式のようになる。
(Ii) The pp value (peak-to-peak value) of the signal (b), that is, the maximum signal-minimum signal is G 1 , and the p-value of the signal (c) is
Assuming that the −p value is G 2 , the gain G is expressed by the following equation.

G=G2/G1 このGは第16図のゲイン調整機構2により調整される。G = G 2 / G 1 This G is adjusted by the gain adjusting mechanism 2 in FIG.

(iii)信号(d)は或るレベルに設定された直流信号
である。この信号(d)は設定値調整機構3により設定
される。
(Iii) The signal (d) is a DC signal set to a certain level. This signal (d) is set by the set value adjusting mechanism 3.

(iv)火炎判定信号(e)の判定方法。(Iv) A method for determining the flame determination signal (e).

信号(c)≧(d)のとき:点火 信号(c)<(d)のとき:消火 以上の判定は比較機構4において行い出力される。Signal (c) ≧ (d): ignition Signal (c) <(d): extinguishing The above determination is made by the comparison mechanism 4 and output.

第18図と第19図は火炎検出器に対する具体的な設定方
法を示す。
18 and 19 show a specific setting method for the flame detector.

この構成の装置では次の順序で設定が行われる。 In the device having this configuration, the setting is performed in the following order.

(イ)バイアス調整 バーナ点火中の火炎について、第18図の符号5に示す
出力電圧表示ランプがゼロVとなるようにバイアス設定
ボリューム9を調節する。これが第19図に示すバイアス
電圧である。
(A) Bias adjustment The bias setting volume 9 is adjusted so that the output voltage display lamp indicated by reference numeral 5 in FIG. This is the bias voltage shown in FIG.

(ロ)ゲイン調整 バーナ点火中の火炎について第18図の出力電圧表示ラ
ンプが10V程度となるようにスパン調整ボリューム
(油)7またはスパン調整ボリューム(ガス)8で調整
する(つまりこの例では出力電圧は0/10Vである)。
(B) Gain adjustment The flame during ignition of the burner is adjusted by the span adjustment volume (oil) 7 or the span adjustment volume (gas) 8 so that the output voltage display lamp in FIG. The voltage is 0 / 10V).

(ハ)設定電圧表示ランプが2V程度になるよう設定電圧
ボリュームで調整する。なお、6はこの設定電圧ボリュ
ームを表示するためのランプである。
(C) Adjust with the set voltage knob so that the set voltage display lamp becomes about 2V. Reference numeral 6 denotes a lamp for displaying the set voltage volume.

(ニ)第19図において、出力電圧が設定電圧以上で火炎
有、それ以下で火炎無の判定をする。
(D) In FIG. 19, it is determined that the flame is present when the output voltage is equal to or higher than the set voltage, and that no flame is present when the output voltage is lower than the set voltage.

(ホ)火炎有の安定性確保(誤失火防止)のために、実
際には初期降下点ゲインによりゲインを大きくし、火炎
有りの際の光量のレベルは上限で飽和するような設定を
行うのが一般的である。然しこのようにすると、反対に
ミスキャッチ(消火時に誤って他の火炎をチエックして
火炎有りの判定をすること)の可能性もある。このた
め、ボイラやこのボイラに設置されるバーナの個別の状
況に応じて運転員が、自己の経験と判断に基づきゲイン
調整を行い、火炎判定のポイントが決定される。この場
合、設定値電圧は一定にするのが一般的である。
(E) In order to ensure the stability with the flame (prevent accidental misfire), the gain should be increased by the initial descent point gain, and the level of the amount of light in the presence of the flame should be saturated at the upper limit. Is common. However, in this case, there is also a possibility of a miscatch (a mistakenly checking another flame at the time of extinguishing a fire to determine that there is a flame). For this reason, the operator adjusts the gain based on his own experience and judgment according to the individual situation of the boiler and the burner installed in this boiler, and the point of flame judgment is determined. In this case, the set value voltage is generally kept constant.

(ヘ)ゲイン調整を外部からの切替接点の信号により2
種類設定し得るようになっている。具体的には燃焼装置
の使用燃料が油である場合には火炎の紫外線量が少な
く、このため出力電圧が低いのでゲインを高く設定し、
反対にガスを燃料とするときは紫外線量が多く出力電圧
が高くなるのでゲインの設定値を低くするようにゲイン
調整回路の定数を切り換える。
(F) Gain adjustment is performed by an external switch contact signal.
The type can be set. Specifically, when the fuel used in the combustion device is oil, the amount of ultraviolet rays of the flame is small, and therefore the output voltage is low, so the gain is set high,
Conversely, when gas is used as the fuel, the amount of ultraviolet rays is large and the output voltage is high. Therefore, the constant of the gain adjustment circuit is switched so as to lower the set value of the gain.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

以上に示した従来構成では次のような問題点が指摘さ
れおり、その解決が望まれている。
The following problems have been pointed out in the above-described conventional configuration, and it is desired to solve them.

(i)干渉レベルは比較的安定しているが、火炎光量は
次に述べるように運転条件により大きく変化する。従っ
てゲイン調整に頼る従来方法では常にゲインの調整と実
際の運転状態との間のずれが生じ、適正な判断を常時行
うことは困難である。
(I) The interference level is relatively stable, but the amount of flame varies greatly depending on operating conditions as described below. Therefore, in the conventional method that relies on the gain adjustment, a deviation always occurs between the adjustment of the gain and the actual operating state, and it is difficult to always make an appropriate determination.

(ii)仮に、運転条件による変化を全て吸収できる程度
の多数の設定値を有する判断機構を設置できたとしても
問題は残る。即ち、先ず起こりうる全ての状況を想定す
る事自体が事実上不可能であり、さらに具体的にはゲイ
ン調整にはバーナの点火が必要であり、反対にバイアス
の調節にはバーナの消火が必要であるが、バーナの点火
・消火の順序は燃焼装置の負荷により自動的に定まるの
が一般的である。従ってのその点火・消火の順序を無視
して火炎検出器のための特殊な運転を燃焼装置に強いる
のは事実上不可能である。
(Ii) Even if a judgment mechanism having such a large number of set values as to be able to absorb all changes due to operating conditions can be installed, the problem remains. That is, it is practically impossible to first assume all possible situations, and more specifically, the burner must be ignited for gain adjustment and the burner must be extinguished for bias adjustment. However, the order of ignition and extinction of the burners is generally automatically determined by the load of the combustion device. Thus, it is virtually impossible to force the combustion device to perform a special operation for the flame detector, ignoring its ignition / extinguishing sequence.

(iii)火炎光量は次の例で示すように大きく変化する
のが一般的である。従来の装置はこの光量の変化に充分
対応することができず、誤った判定を下ことがしばしば
あった。
(Iii) The amount of flame generally changes greatly as shown in the following example. Conventional devices cannot adequately cope with this change in light quantity and often make erroneous decisions.

先ず火炎の光量が変化する理由から考察する。 First, the reason for the change in the amount of flame light will be considered.

(a)低NOx燃焼を行うため、排ガスを導入する等して
ウイドボックス中の空気分圧(調節的には酸素分圧)を
低下させる手段が取られるが、この場合第20図に示すよ
うに空気分圧が低下すると光量が低下し、この結果火炎
検出器の出力電圧が低下、火炎有無の判定を狂わせる。
(A) In order to perform low NOx combustion, measures are taken to reduce the partial pressure of air (adjustably, the partial pressure of oxygen) in the wind box by introducing exhaust gas. In this case, as shown in FIG. As described above, when the air partial pressure is reduced, the light amount is reduced, and as a result, the output voltage of the flame detector is reduced, and the determination of the presence or absence of the flame is confused.

(b)同様に低NOx燃焼のため、排ガスの一部をバーナ
ガン後流で混合する一次ガス混合バーナ(PGデュアルバ
ーナと通称される)においても一次空気量に対する排ガ
ス分圧を大きくすると第21図に示すように火炎の光量が
低下して(a)の場合と同様の問題を生じる。
(B) Similarly, due to low NOx combustion, in a primary gas mixing burner (commonly called a PG dual burner) that mixes part of exhaust gas after the burner gun, if the exhaust gas partial pressure with respect to the primary air amount is increased, FIG. As shown in (1), the amount of flame decreases, and the same problem as in the case (a) occurs.

(c)同一バーナ段に設置され同一の噴射方向を有する
バーナでさえも、第22図に示すように火炎の光量レベル
が大きく相違し、火炎有無の判定の大きな障害となって
いる。
(C) Even the burners installed in the same burner stage and having the same injection direction have a large difference in the amount of flame light as shown in FIG. 22, which is a major obstacle in determining the presence or absence of a flame.

(d)PGデュアルバーナにおいては第23図に示すよう
に、バーナ先端11の燃焼噴射孔13が2方向に分かれて形
成してある。このためバーナ火炎は噴射孔の形成状態に
対応して二つに分けれる。このため検出位置によりこの
バーナの火炎の光量は大きく異なることになる。第25図
(A)はバーナチップ12対して偏在している火炎Fから
最も遠い位置に火炎検出器14が位置することにより、検
出光量が最低となっている場合を、また同(B)はこの
火炎検出器14が火炎Fに位置することにより検出光量が
最大となる場合を示す。この構成のバーナでは、バーナ
の清掃の度毎に燃焼噴射方向を変更させる場合もあるの
で、安定した火炎検出は殆ど望めない。
(D) In the PG dual burner, as shown in FIG. 23, the combustion injection hole 13 at the burner tip 11 is formed in two directions. Therefore, the burner flame is divided into two according to the state of formation of the injection holes. Therefore, the light quantity of the flame of the burner greatly differs depending on the detection position. FIG. 25 (A) shows a case where the detected light amount is the lowest because the flame detector 14 is located farthest from the flame F unevenly distributed with respect to the burner chip 12, and FIG. The case where the detected light amount becomes maximum due to the flame detector 14 being located in the flame F is shown. In the burner having this configuration, the combustion injection direction may be changed every time the burner is cleaned, so that stable flame detection can hardly be expected.

(e)その他、低酸素燃焼により発生した未燃分燃焼用
の空気を供給するオーバエアポートからの空気供給量の
変化や、燃焼装置の負荷変化自体も火炎の光量を変化さ
せることになる。
(E) In addition, a change in the amount of air supplied from the over-air port for supplying air for combustion of unburned components generated by low-oxygen combustion and a change in the load of the combustion device itself also change the amount of flame.

以上の点に鑑み、従来型の火炎検出器として以上に示
した問題点に加えて更に次のような問題点も指摘されて
いる。
In view of the above, the following problems have been pointed out in addition to the problems described above as the conventional flame detector.

(i)火炎検出の不安定、誤失火 第19図に示すゲイン調整において、バーナに供給する
燃焼用空気中の酸素分圧の変化により、火炎検出器にお
いて、第26図に示すような出力特性が生じたとする。こ
の場合、Aをゲイン40%、Bをゲイン50%、Cをゲイン
60%の特性とすると、ゲイン40%では比較的酸素量の多
いd点以下で出力電圧が低下して検出精度が低下し、同
様にゲイン50%ではb点以下で、ゲイン60%でもc点以
下となると出力電圧が低下する。つまり前述のように出
力電圧は常時10Vで飽和状態となっている時に安定した
検出精度を確保することができ、これ以下の出力電圧で
は検出精度が低下することになる。更にゲイン40%の場
合には、d点以下では点火中であるにも関わらず、消火
中と判断する誤失火を起こしてしまう。
(I) Instability of flame detection, misfiring In the gain adjustment shown in FIG. 19, the output characteristic as shown in FIG. 26 is obtained in the flame detector due to the change in the oxygen partial pressure in the combustion air supplied to the burner. Is generated. In this case, A is gain 40%, B is gain 50%, C is gain
Assuming a characteristic of 60%, at a gain of 40%, the output voltage drops below the point d where the amount of oxygen is relatively large, and the detection accuracy decreases. The output voltage decreases when the voltage becomes below. That is, as described above, stable detection accuracy can be ensured when the output voltage is always 10 V and is in a saturated state, and the detection accuracy decreases with an output voltage lower than this. Further, when the gain is 40% or less, at the point d or less, a misfire may be determined to be extinguishing even though ignition is being performed.

(ii)ミスキャッチ、失火検出の信頼性低下 上述した事情により、検出精度を向上させようとゲイ
ンを大きくとると今度は次のような問題が生じる。
(Ii) Decrease in reliability of miscatch and misfire detection Due to the circumstances described above, if the gain is increased to improve the detection accuracy, the following problem occurs.

即ちゲインを大きくとると、僅かな光に対しても反応
し、例えば対向するバーナの火炎等、検出対象以外のバ
ーナの火炎を検出して、対象バーナ点火中の信号を発す
るミスキャッチを生じる可能性が高くなる。例えば第27
図のように数百mVの隣接火炎が来た場合、ゲイン40%で
は火炎有無判定電圧の2Vよりも小さいため、ミスキャッ
チは生じないが、ゲイン50%以上では2V近くになり、ゲ
イン60%では2Vを越してしまい、ミスキャッチに至る。
このため、従来の火炎検出器ではバーナに燃料を供給す
る元弁が全閉の場合には無条件で火炎無しと判定するシ
ステムを採用している。しかし、この方式では対象の元
弁が損傷していたり、元弁全閉用のリミットスイッチの
故障により弁の全閉信号にも関わらず燃料が一部供給さ
れて燃焼が継続している場合等において無力である。ま
た、更にゲインの上げ過ぎは失火検出を遅らせる可能性
が多分にある。たとえば、元弁が開で火炎有りであった
バーナが何らかの原因で失火、吹き消えが生じた場合、
燃料のみが噴射されることになるため、これを放置して
おくと、火炉内に散乱した燃料が爆発的に燃焼して大惨
事になる虞れがある。このため、火炎検出器において失
火検出が後れることは許されない。特に燃料がガスであ
る場合には失火後2〜3秒以内に失火状態を検出し、元
弁を全閉にすることが求められている。
In other words, if the gain is set to a large value, it reacts to even a small amount of light, and may detect a flame of a burner other than the detection target, for example, a flame of an opposing burner, and may generate a miscatch that emits a signal during ignition of the target burner. The nature becomes high. For example, the 27th
As shown in the figure, when an adjacent flame of several hundred mV arrives, miscatch does not occur at a gain of 40% because it is smaller than the flame presence / absence determination voltage of 2V, but becomes close to 2V at a gain of 50% or more and a gain of 60% Then it goes over 2V, leading to miscatch.
For this reason, the conventional flame detector employs a system that unconditionally determines that there is no flame when the main valve that supplies fuel to the burner is fully closed. However, in this method, if the target main valve is damaged, or if the fuel is partially supplied and combustion continues even though the valve is fully closed due to a failure of the limit switch for fully closing the main valve, etc. Helpless in Further, if the gain is increased too much, there is a possibility that the misfire detection is delayed. For example, if the burner, which had a flame with the main valve open, caused a misfire or blowout for some reason,
Since only the fuel is injected, if left unchecked, the fuel scattered in the furnace may explode and burn, resulting in a catastrophic event. For this reason, it is not permissible for the flame detector to delay the misfire detection. In particular, when the fuel is gas, it is required that the misfire state be detected within 2 to 3 seconds after the misfire and the main valve be fully closed.

(iii)失火・消火の失敗または遅れの発生 火炎検出器のもう一つの重要な機能として、バーナの
消火状態から点火状態への移行(バーナ点火)または反
対に点火状態から消火状態への移行(バーナ消火)とい
う移行状態において、火炎の有無を正確に判定するとい
う機能がある。上述した(i)及び(ii)で点火トーチ
火炎が無い状態での火炎検出に関する問題であったが、
前記移行状態に於ける火炎検出はこのトーチ火炎の存在
する状態で行うことになる。バイアス設定はトーチ火炎
が無い状態で行うのが一般的であるため、ゲインを高く
設定すると、トーチ火炎の干渉光のみで火炎有りの判定
をしてしまうことになる。このため、自動制御システム
ではバーナ元弁が全閉となっているにも関わらず、火炎
有りの信号のため失火失敗または消火遅れとなる。
(Iii) Misfire / extinguishing failure or delay occurrence Another important function of the flame detector is to shift the burner from the extinguished state to the ignition state (burner ignition) or vice versa. In the transition state of “burner extinguishing”, there is a function of accurately determining the presence or absence of a flame. In the above (i) and (ii), there was a problem related to flame detection in the absence of an ignition torch flame.
The flame detection in the transition state is performed in a state where the torch flame exists. Since the bias setting is generally performed in the absence of the torch flame, setting the gain high results in the determination of the presence of the flame using only the interference light of the torch flame. For this reason, in the automatic control system, although the burner main valve is fully closed, a misfire failure or a fire extinguishing delay occurs due to a signal indicating that there is a flame.

逆にゲインを下げすぎると、主バーナの火炎に対して
トーチ火炎有りの反応をし、規定時間内に点火判定をす
ることができず、点火失敗または点火遅れとなる。点火
・消火の失敗があると、再度点火または消火作業が行わ
れることになるが、システムの安全上、二度連続して失
敗するとこの火炎検出器は自動制御システムから除外さ
れるようにプログラムが組まれているため、このような
点火失敗はシステム全体に対して大きな影響を与えるこ
とになる。
Conversely, if the gain is too low, the main burner flame will react with the presence of a torch flame, and it will not be possible to make an ignition determination within a specified time, resulting in ignition failure or ignition delay. If there is a failure in ignition or extinguishing, the ignition or extinguishing operation will be performed again.However, for safety reasons of the system, the program is designed so that this flame detector is excluded from the automatic control system if it fails twice in a row. As such, such ignition failures will have a significant impact on the overall system.

(iv)再調整頻度が高くかつ調整時間も長い ゲイン調整が適切であったとしても、その調整は調整
時点でのみ最適であるに過ぎないので、経時的には再調
整を行わねばならず、調整作業に多くの手間を割かなけ
ればならない。また調整後の再確認段階で調整不良が発
見される場合も多く、この場合には再調整を余儀無くさ
れ、調整時間が長くなる傾向がある。
(Iv) Re-adjustment frequency is high and the adjustment time is long Even if the gain adjustment is appropriate, since the adjustment is only optimal at the time of adjustment, it must be re-adjusted over time. A lot of work must be devoted to the adjustment work. In addition, in many cases, a defective adjustment is found in the reconfirmation stage after the adjustment. In this case, the readjustment is unavoidable, and the adjustment time tends to be long.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は以上具体的に説明したように、従来装置では
幾多の問題点があり、燃焼相違の自動制御にも支障をき
たしている事実に鑑み構成したものであり、大略以下の
構成を有する火炎検出器であること特徴とするものであ
る。
As described in detail above, the present invention has a number of problems with the conventional apparatus, and is configured in view of the fact that it also hinders automatic control of combustion differences. It is characterized by being a detector.

即ち、 光を検知するセンサの信号を電気信号に変換すると共
に、光量に影響を与える複数の要素から火炎の有無を判
定する火炎検出装置において、干渉火炎を所定の時定数
で平均化した値を火炎有無判定電圧として設定する機構
と、火炎有無の判定の設定値を燃焼装置の負荷変動等の
信号変動要素の組で決まる運転状態毎に設定する機構
と、未設定な設定値を、当該未設定な設定値の要素の条
件に近い既知の要素の設定値から最適な設定値を推測す
る演算機能を有する判定機構とを備えていることを特徴
とするものである。
That is, a signal from a sensor that detects light is converted into an electric signal, and a value obtained by averaging interference flames with a predetermined time constant is used in a flame detection device that determines the presence or absence of a flame from a plurality of elements that affect the amount of light. A mechanism for setting as a flame presence / absence determination voltage, a mechanism for setting a set value for flame presence / absence determination for each operation state determined by a set of signal variation elements such as a load variation of the combustion device, and a mechanism for setting an unset value to the unset value. A determination mechanism having an arithmetic function for estimating an optimum set value from a set value of a known element close to a condition of an element having a set value.

〔作用〕[Action]

干渉火炎をある時定数で平均化した値を火炎有無判定
信号として設定できる機構により判定対象以外の火炎の
影響を最小にし、この火炎有無判定信号を、バーナ条件
毎に設定できる機構により火炎判定に於けるバーナ条件
の変動の影響を最小にし、さらに既に設定されている他
のバーナ条件の設定値により、最適な設定値を推測でき
る機構により適切な火炎有無の判断を行う。
A mechanism capable of setting a value obtained by averaging interference flames with a certain time constant as a flame presence / absence determination signal minimizes the influence of flames other than the determination target.This flame presence / absence determination signal is used for flame determination by a mechanism capable of being set for each burner condition. The influence of the variation of the burner conditions in the burner condition is minimized, and an appropriate flame presence / absence judgment is made by a mechanism capable of estimating an optimum set value based on the set values of other burner conditions already set.

〔本発明の背景〕[Background of the present invention]

次に本発明の実施例を説明する前に、本発明内容の理
解を助けるために、本発明を構成するに至る経緯を更に
具体的に説明する。
Next, before describing the embodiments of the present invention, the circumstances leading to the configuration of the present invention will be described more specifically in order to facilitate understanding of the present invention.

従来の火炎検出器では干渉火炎によるバイアス調整の
後、実質的にはゲインを何%とするかの決定を、燃焼装
置の運転条件等の変動要素と、変動幅の大きい点火中の
火炎を作業員が肉眼で確認しながら目分量で調整する必
要があり、この点について根本的な問題があることを指
摘した。このような変動要因に比較して干渉火炎のレベ
ル変動は変動幅がかなり小さい。つまり第28図に具体的
に示すようにボイラ負荷による火炎レベルの変化に対し
て干渉火炎のレベル変化は非常に小さいことが分かる。
従って従来のバイアス調整、ゲイン調整を一定として、
干渉火炎の光量レベルをある時定数(例えば60秒)で平
均化した値を火炎有無判定信号とするならば極めて安定
した設定値とすることが可能である。
In the conventional flame detector, after adjusting the bias by the interference flame, it is necessary to determine what percentage of the gain is to be practically determined based on the fluctuation factors such as the operating conditions of the combustion device and the flame during ignition with a large fluctuation range. He pointed out that there was a fundamental problem in this point, in that it was necessary for the member to adjust the amount by eye while checking it with the naked eye. Compared with such a fluctuation factor, the fluctuation level of the interference flame level is considerably smaller. That is, as shown in FIG. 28, the change in the level of the interference flame is very small with respect to the change in the flame level due to the boiler load.
Therefore, with the conventional bias adjustment and gain adjustment constant,
If a value obtained by averaging the light amount level of the interference flame with a certain time constant (for example, 60 seconds) is used as the flame presence / absence determination signal, it is possible to obtain an extremely stable set value.

干渉火炎の光量レベルは、ウインドボックス及びバー
ナ部に供給する燃焼用空気の酸素分圧、排ガス再循環比
率、バーナからの燃焼噴射方向、オーバーエアポートか
らの未燃分燃焼用空気の供給量、バーナの設置位置等の
変動要素については一般的に比較的安定である。これに
対して、トーチ火炎の有無、ボイラ負荷等の変動要素に
よる変動幅は比較的大きくなる。このため、火炎有無設
定信号を変動幅の大きい変動要素により設定できる機構
とすると信頼性の高い設定が可能となる。従来のゲイン
調整法による設定では、変動要素の変動幅が大きすぎる
ために、変動要素毎に設定値を持つことは理論的には可
能なものの、実際にはこの設定は不可能に近かった。
The light level of the interference flame depends on the oxygen partial pressure of the combustion air supplied to the wind box and the burner, the exhaust gas recirculation ratio, the combustion injection direction from the burner, the supply amount of unburned combustion air from the over air port, and the burner. Is generally relatively stable. On the other hand, the fluctuation range due to the fluctuation factors such as the presence or absence of the torch flame and the boiler load is relatively large. For this reason, if the mechanism is such that the flame presence / absence setting signal can be set by a variable element having a large fluctuation range, highly reliable setting is possible. In the setting by the conventional gain adjustment method, it is theoretically possible to have a set value for each variable element because the fluctuation range of the variable element is too large, but in practice, this setting is almost impossible.

火力発電所用の大型のボイラにおいては設置するバー
ナの本数が非常に多く、かつ各バーナの点火消火の順序
も非常に複雑であるため、これらのバーナの点火・消火
を確認するには単に各バーナに配置した火炎検出器の性
能のみでなく火炎検出に特定のロジックが必要である。
第12図は火炉に48本のバーナを設置したボイラのバーナ
点火状態と、ボイラ負荷との関係を示す。ボイラにおけ
るバーナの点火・消火の順序はボイラ各部に対する熱負
荷ができるだけ均一となるようにして、バーナの点火・
消火に於けるボイラに対する熱応力が最小となように配
慮されている。このため各バーナの点火・消火順序は同
図に示すように非常に複雑になっている。なお、各グラ
フ中の先端部に記した数字はバーナの点火順序を示す。
In a large boiler for a thermal power plant, the number of burners to be installed is very large, and the order of ignition and extinction of each burner is very complicated. Specific logic is required for flame detection as well as the performance of the flame detector located at
FIG. 12 shows the relationship between the burner ignition state of a boiler having 48 burners installed in a furnace and the boiler load. The order of firing and extinguishing the burner in the boiler should be such that the heat load on each part of the boiler is as uniform as possible.
Care is taken to minimize the thermal stress on the boiler during fire extinguishing. For this reason, the order of ignition and extinction of each burner is very complicated as shown in FIG. In addition, the number described at the tip in each graph indicates the firing order of the burners.

具体的に考察すると、例えばボイラ運転停止中から学
習を開始して、通像の負荷パターンで学習した場合、例
ればC−1、C−4セルのように、150MW〜300MW負荷で
消火されるバーナでは300MWまでの3つの負荷帯で設定
されるが、300MW以上の負荷帯では設定が不可能にな
る。然し通常のボイラの運転では図示するようなパター
ンでしか点火・消火の経験をしないであろうから、実際
に各バーナの設定を全て行うためには必要がないにも関
わらず全負荷運転をしたり、ボイラに無理な応力をかけ
ることを覚悟して特定のバーナを運転する等しなければ
ならない。このため前述の例で云えば、300MW迄の状態
で既に設定された条件に基づいて、推論機構を用いて他
のバーナの設定を行えれば、結局あらゆる条件で火炎の
有無を判定することができることになる。本発明はこの
ような考えに基づいて構成したものである。
Specifically, for example, when learning is started while the boiler is stopped and learning is performed with the load pattern of image transmission, the fire is extinguished with a load of 150 MW to 300 MW, for example, cells C-1 and C-4. The burner is set in three load bands up to 300 MW, but cannot be set in a load band of 300 MW or more. However, in normal boiler operation, you will only experience ignition and fire extinguishing in the pattern shown in the figure.Thus, even though it is not necessary to actually set all the burners, it is necessary to operate at full load. Or operate a specific burner in preparation for applying excessive stress to the boiler. For this reason, in the above-described example, if other burners can be set using the inference mechanism based on the conditions already set up to 300 MW, the presence or absence of a flame can be determined in all conditions. You can do it. The present invention is configured based on such an idea.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明の実施例を説明する。なお、内容の理解を
助けるため、全体構成と信号処理に分けて説明する。
Next, examples of the present invention will be described. In order to facilitate understanding of the contents, the description will be made separately for the overall configuration and signal processing.

(1)全体構成 (i)第1図においてバーナ火炎は火炎検出器15により
検出される。検出された火炎は光ファイバーケーブル16
を介してディテクタ盤20に導かれる。この光ファイバー
ケーブル16は直接的にはディテクタ盤20内に設けた光電
変換器17に接続されており、検出した光はここで電気信
号に変換される。変換された電気信号は判定ボード18に
入力され、火炎有無の判定を行うことになる。判定ボー
ド18は通常ボード19を介して他の火炎判定ボードから出
力された火炎信号を知ることができる。火炎判定ボード
18に対してはバーナ元弁の作動状態が信号として入力さ
れ、かつこの判定ボードで判定された結果に基づいてリ
レーボード21を介してバーナ元弁の動作信号を自動バー
ナ盤30へ出力する。また通信ボード19に対してはボイラ
負荷情報や燃料圧力等の運転条件を入力し、そのデータ
は全ての判定ボードに出力される。(ii)第29図に示す
ように火炎検出器の先端部は例えばコア径800μmの3
本の光ファイバー100a、100b、100cの各々先端部軸方向
に対して0度、15度、30度の視野方向に対してフアイバ
先端が各々向くようにセットしてある。
(1) Overall Configuration (i) In FIG. 1, a burner flame is detected by a flame detector 15. The detected flame is fiber optic cable 16
To the detector panel 20 via the The optical fiber cable 16 is directly connected to a photoelectric converter 17 provided in the detector panel 20, and the detected light is converted into an electric signal here. The converted electric signal is input to the determination board 18 to determine the presence or absence of a flame. The judgment board 18 can know the flame signal output from another flame judgment board via the normal board 19. Flame judgment board
The operation state of the burner base valve is input to 18 as a signal, and the operation signal of the burner base valve is output to the automatic burner board 30 via the relay board 21 based on the result determined by the determination board. Operating conditions such as boiler load information and fuel pressure are input to the communication board 19, and the data is output to all the decision boards. (Ii) As shown in FIG. 29, the tip of the flame detector has a core diameter of, for example, 800 μm.
The optical fibers 100a, 100b, and 100c are set such that the tips of the fibers are oriented toward the viewing directions of 0, 15, and 30 degrees with respect to the axial direction of the tip of each of the optical fibers.

(iii)盤内に導入された3本の光ファイバーケーブル1
00a、100b、100cは光電変換器17内にある複合光電変換
素子により、各ファイバー毎に可視受光素子と赤外受光
素子の2個の受光素子により各々独立して電気信号に変
換された後増幅される。従って光電変換器の出力、つま
り判定ボードに対する出力は 3(視野の数)×2(チャンネル数)=6 となる。
(Iii) Three optical fiber cables introduced into the panel 1
00a, 100b, and 100c are independently converted to electric signals by two light receiving elements, a visible light receiving element and an infrared light receiving element, for each fiber by the composite photoelectric conversion element in the photoelectric converter 17, and then amplified. Is done. Therefore, the output of the photoelectric converter, that is, the output to the determination board is 3 (the number of visual fields) × 2 (the number of channels) = 6.

(2)信号処理 (i)現在光量計算 第2図を参照して、1〜6チャンネルの信号は各チャ
ンネル毎に8つの周波数帯に周波数分解される。下3つ
の周波数帯を領域0、上5つの周波数帯を領域1と称す
る。このように予め周波数域の設定を行っておき、ガス
火炎の場合には領域0と領域1についてのパワースペク
トルを算出して現在光量とする。また油燃焼時には領域
1のみについてパワースペクトルを算出して現在光量と
する。
(2) Signal Processing (i) Current Light Quantity Calculation Referring to FIG. 2, the signals of channels 1 to 6 are frequency-decomposed into eight frequency bands for each channel. The lower three frequency bands are called region 0, and the upper five frequency bands are called region 1. In this way, the frequency range is set in advance, and in the case of a gas flame, the power spectra for the region 0 and the region 1 are calculated and used as the current light amount. Also, at the time of oil combustion, the power spectrum is calculated only for the region 1 and is set as the current light amount.

(ii)干渉火炎学習 第3図において、点火・消火判定をするための設定値
は、元弁閉時(消火時)に監視員による指示、つまりセ
ットスイッチをON(SET SW ON)とすることにより設定
される。設定は各チャンネル毎に、またトーチ火炎の有
無毎に独立して記録される。
(Ii) Interference flame learning In Fig. 3, the set value for making the ignition / extinguishing judgment is an instruction from the observer when the main valve is closed (when extinguishing), that is, the set switch is set to ON (SET SW ON). Is set by The settings are recorded independently for each channel and for each presence or absence of a torch flame.

設定値は現在光量をベースに時定数20秒程度の瞬時値
の最大値(「瞬時最大値」と称する)と、時定数60秒程
度の平均値の最大値(「平均最大値」と称する)と、最
小値(「平均最小値」と称する)に分けて記録される。
The set value is based on the current light amount, the maximum value of the instantaneous value of about 20 seconds time constant (referred to as “instantaneous maximum value”) and the maximum value of the average value of about 60 seconds time constant (referred to as “average maximum value”). And a minimum value (referred to as “average minimum value”).

残りの2〜6の5つのチャンネルについても同様に計
算を行い、設定値に記録する。
The same calculation is performed for the remaining five channels 2 to 6, and the result is recorded as a set value.

なお、火炎有無判定の設定値は以下の表1のように設
定される。
The setting value of the flame presence / absence determination is set as shown in Table 1 below.

(iii)ヒット率計算 第4図において、バーナ元弁が開のときに各チャンネ
ル毎のヒット率が計算される。
(Iii) Calculation of hit ratio In FIG. 4, when the burner main valve is open, the hit ratio for each channel is calculated.

hの値を (a)現在光量≧瞬時最大値のとき h=1.0 (b)現在光量<瞬時最大値のとき h=−1.0 とすると、そのヒット率Hは、 HNEW=(HOLD・n+h)/(n+h) で、各計算周期毎に更新される。nは元弁が閉から開に
なったり、バーナ状態が変化した時にn=1にリセット
される。この場合、Hの値の変化は −1≦H≦1 であり、その意味は以下の表の如くなる。
If the value of h is (a) when the current light quantity ≧ the instantaneous maximum value, h = 1.0. (b) When the current light quantity <the instantaneous maximum value, h = −1.0, the hit rate H is H NEW = (H OLD · n + h ) / (N + h) is updated at each calculation cycle. n is reset to n = 1 when the main valve changes from closed to open or when the burner state changes. In this case, the change of the value of H is -1 ≦ H ≦ 1, and the meaning is as shown in the following table.

(iii)チャンネル重み計算 第5図及び第6図において、各チャンネルのヒット率
を整数値に変換した値をチャンネル重み(W)と称す
る。
(Iii) Channel Weight Calculation In FIGS. 5 and 6, the value obtained by converting the hit ratio of each channel into an integer value is referred to as a channel weight (W).

ここでWは、W=10Hを越えない最大の整数である。Where W is the maximum integer not exceeding W = 10 H.

より具体的には、 0≦W≦10なる整数値であり、火炎有無により光量差
が少しでもある領域(H>0.0)が1〜10の9段階で評
価できる。
More specifically, it is an integer value of 0 ≦ W ≦ 10, and an area (H> 0.0) where the difference in light amount is small depending on the presence or absence of a flame can be evaluated in nine levels from 1 to 10.

なお図中、Chエラー発生とは、自己診断でレンジ大ま
たは光量小になったチャンネルを指す。
In the drawing, the occurrence of a Ch error indicates a channel whose range is large or whose light amount is small in the self-diagnosis.

(v)単チャンネル判断 第7図において、現在光量と設定値を比較して単チャ
ンネル判断値Dを各チャンネル毎に決定する。このとき
設定値が設定されていれば既設定の設定値の中から最適
な値を推測し、設定値として利用する(以下この機能を
「推測機能」と称する)なお、図中の設定値は以下の表
2の如く定める。
(V) Single Channel Determination In FIG. 7, a single channel determination value D is determined for each channel by comparing the current light amount with a set value. At this time, if a set value is set, an optimum value is estimated from the set values already set and used as a set value (hereinafter, this function is referred to as an “estimate function”). It is determined as shown in Table 2 below.

(a)現在光量<平均最小値であるとき D=0(絶対消火域) (b)平均最大値≦現在光量<平均最小値であるとき D=1(消火域) (c)平均最大値≦現在光量<瞬間最大値であるとき D=2(消火可能域) (d)瞬間最大値≦現在光量 D=3(点火域) (vi)全チャンネル判断 第8図において、単チャンネルの判定結果を6チャン
ネル分総合することにより全チャンネル判定値TDとす
る。6チェンネル分のD値とチャンネル数、チャンネル
重みにより同7図に示す判定方法に従って、元弁が開の
場合と閉の場合に分けてTDを決定する。
(A) When current light quantity <average minimum value D = 0 (absolute fire extinguishing area) (b) Average maximum value ≦ current light quantity <average minimum value D = 1 (fire extinguishing area) (c) Average maximum value ≦ When current light quantity <momentary maximum value D = 2 (fire extinguishable area) (d) Instantaneous maximum value ≦ current light quantity D = 3 (ignition area) (vi) Judgment for all channels In FIG. By integrating the data for the six channels, an all-channel determination value TD is obtained. According to the determination method shown in FIG. 7 based on the D value for 6 channels, the number of channels, and the channel weight, TD is determined for the case where the main valve is open and the case where the main valve is closed.

ここでDは、 −100≦+D<100 の整数値であり、点火の可能性が高いほど大きく、消火
の可能性が高いほど小さい値をとる。
Here, D is an integer value of −100 ≦ + D <100, and is larger as the possibility of ignition is higher and smaller as the possibility of fire extinguishing is higher.

(vii)総合判断 第9図において、全チャンネル判定値TDを前回の値と
合計し、最大、最小を100、−100として値を総合判断TS
とする。
(Vii) Comprehensive judgment In FIG. 9, all channel judgment values TD are summed with the previous value, and the maximum and minimum are set to 100 and −100, and the value is comprehensively judged TS.
And

なお、図中の( )内の数字は判定に使用するチャン
ネル重みの下限を示してい。即ち、( )内の数値より
小さなチャンネル重みしかないチャンネルを除いて比較
を行う。
The numbers in parentheses in the figure indicate the lower limit of the channel weight used for the determination. That is, the comparison is performed except for channels having channel weights smaller than the numerical value in parentheses.

(vii)火炎有無出力 第10図において、総合判断TSにより、 (a)TS≦−100の場合、 消火設定とする。(Vii) Flame presence / absence output In FIG. 10, according to the comprehensive judgment TS, (a) If TS ≦ −100, fire extinguishing is set.

(b)−100<TS<100の場合 接点キープとする。(B) When −100 <TS <100 Contact keep.

(c)100≦TSの場合 点火接点とする。(C) In the case of 100 ≦ TS Ignition contact.

(ix)判断保留・判断不能 全チャンネル判定において、TD=0のとき(火炎有無
の判定ができない場合)は、その計算周期については判
断保留として、連続して5分以上連続した場合には、火
炎検出器の受光部の汚れが、バーナ燃焼状態不安定とし
て警報を発する等して監視員に告知する。
(Ix) Judgment suspension / impossible judgment In all channel judgments, when TD = 0 (when it is not possible to judge the presence or absence of flame), the calculation cycle is held as judgment judgment, and if it continues for 5 minutes or more, Dirt on the light receiving portion of the flame detector issues a warning or the like to the monitoring person by informing the burner combustion state is unstable.

(x)通信系 第11図において、バーナ段1段分(例えばバーナ8
本)毎に1枚の割合で通信ボード(CCB)19と内部バス2
8で接続されている。他段にも通信ボードが設置されて
おり、各通信ボート間は各GP−IBバス29で接続されてい
る。
(X) Communication system In FIG. 11, one burner stage (for example, burner 8
1) communication board (CCB) 19 and internal bus 2
Connected at 8. Communication boards are also provided at other stages, and each communication boat is connected by each GP-IB bus 29.

(a)CCB19は判定ボード(SBC)18に対して定期的にデ
ータ送信要求を出し、判定ボードの火炎情報を受信す
る。この際、通信ボード19は自己の内部バスに接続され
ている判定ボードからの情報のみを受信する。
(A) The CCB 19 periodically issues a data transmission request to the decision board (SBC) 18 and receives the flame information of the decision board. At this time, the communication board 19 receives only information from the determination board connected to its own internal bus.

(b)他段のCCBが持っている他段のSBC火炎情報をCP−
IBバス29を通じて受信する。
(B) The other-stage SBC flame information held by the other-stage CCB is transferred to CP-
Receive through IB bus 29.

(c)他段のSBCの火炎情報が揃った段階で自段のSBCの
情報やCCBの負荷等の入力情報も含めて編集し、自段のS
BCへ一斉に送信を行う。
(C) When the flame information of the other SBC is complete, edit the information including the information of the SBC of the own stage and the input information such as the load of the CCB.
Send to BC all at once.

(d)GP−IBバス29にホスト計算機を接続することによ
り、必要な情報をグラフィック表示等の方法により表示
する。
(D) By connecting a host computer to the GP-IB bus 29, necessary information is displayed by a method such as graphic display.

次に、本発明において中心的機能を果たす推測(推
論)機能について説明する。
Next, an inference (inference) function that plays a central function in the present invention will be described.

(1)光量に対する影響とバーナ条件 なお、上記表中Nはパターン数を示す。(1) Influence on light quantity and burner condition In the table, N indicates the number of patterns.

バーナ条件が60通り準備されており、条件毎に設定さ
れる場合を考える。このとき、例えば第28図に示すよう
に同一項目に於ける異なる条件の変化は、連続した滑ら
かな曲線であることが多く、また項目毎に光量の変化に
対する影響も異なる。この影響は上記表4のパターン数
に示す順になっており、燃料の種類が異なれば光量は大
きく異なり、GM比率の影響は、小さいことが知られてい
る。
Assume that 60 burner conditions are prepared and set for each condition. At this time, for example, as shown in FIG. 28, changes in different conditions for the same item are often continuous smooth curves, and the effect on the change in light amount differs for each item. This effect is in the order indicated by the number of patterns in Table 4 above, and it is known that the amount of light varies greatly with different types of fuel, and the effect of the GM ratio is small.

(2)設定値の記録方式 設定値は第13図に示すように、所謂ツリー構造で記録
する。このツリーは光量に対する影響の大きい順、つま
りトーチ火炎、負荷、GMの順にレベル0乃至3の設定で
作成される。このツリーは全てのパターンが未設定の場
合には根だけしかなく、1つのパターンの設定が終了し
たら、ツリーの根から順次下の設定値に至るパスが一つ
ずつ作られてゆく。
(2) Setting value recording method As shown in FIG. 13, setting values are recorded in a so-called tree structure. This tree is created with the levels 0 to 3 set in the descending order of the influence on the light quantity, that is, in the order of the torch flame, the load, and the GM. This tree has only a root when all the patterns are not set, and when setting of one pattern is completed, a path from the root of the tree to a lower set value is sequentially made one by one.

(3)推測方法 第14図において、例えば、及び、のパターン
について設定済みであったとする。ここで、例えばボイ
ラ負荷300MWでバーナ点火となり、干渉値の設定はバー
ナ消火中でなければできないため、負荷が450MWまで上
昇する(パターン)と干渉値の設定はできなくなる。
このため、のパターンの設定値として、隣接しており
かつ既に設定済み、のパターンの設定値の平均値を
使用する。レベル0から光量に対する影響の大きい順に
なっているため、、のパターンが最も適当、つまり
条件の距離が最短であり、トーチ火炎有りの、のパ
ターンは推測値として使用しない。即ち設定済みの採光
レベルにあるノードを根とした部分のツリーに含まれる
設定値を選択し、その平均値を推測値として使用する。
なお図中点線で結んだ部分は未設定であることを示す。
(3) Estimation Method In FIG. 14, for example, it is assumed that patterns have been set for and. Here, for example, a burner is ignited at a boiler load of 300 MW, and an interference value cannot be set unless the burner is extinguished. Therefore, when the load increases to 450 MW (pattern), the interference value cannot be set.
For this reason, the average value of the set values of the adjacent and already set patterns is used as the set value of the pattern. Since the level of influence on the light quantity is in descending order from level 0, the pattern is most appropriate, that is, the condition distance is the shortest, and the pattern with torch flame is not used as an estimated value. That is, a set value included in a tree of a portion having a node at a set lighting level as a root is selected, and an average value thereof is used as an estimated value.
Note that the portion connected by the dotted line in the figure indicates that no setting has been made.

(4)推測例 次に以上の推測方法が実効あるものであることを、C
−1上バーナの場合を例に説明する。
(4) Estimation example Next, it is confirmed that the above estimation method is effective.
The case of the -1 upper burner will be described as an example.

(設定値) 第15図(A)、(B)、(C)において、実線で示す
値は各負荷帯における瞬時最大値をしめしており、判断
ロジックでは、実線より下が消火域を、上が点火域を示
す。
(Set values) In FIGS. 15 (A), (B) and (C), the values indicated by the solid lines indicate the instantaneous maximum values in each load band. Indicates an ignition range.

(推測値) C−1上バーナは負荷域150〜300MWで点火されるた
め、通常の負荷運用では300〜450MW、450〜600MWの負荷
帯において設定不能となる。そこで前述した方法に基づ
き、0〜60MW、60〜150MW、150〜300MWにより推測した
値を図中の点線で示す。従って通常の負荷運用で設定し
た場合は点線より下が消火域、点線より上が点火域とな
る。
(Estimated value) Since the C-1 upper burner is ignited in a load range of 150 to 300 MW, it cannot be set in a load range of 300 to 450 MW or 450 to 600 MW in normal load operation. Therefore, values estimated from 0 to 60 MW, 60 to 150 MW, and 150 to 300 MW based on the method described above are indicated by dotted lines in the figure. Therefore, when the load is set in normal load operation, the area below the dotted line is the fire extinguishing area, and the area above the dotted line is the ignition area.

(消火基準) バーナ点火時の平均光量の最大値を図中○−○で、最
小値を△−△で各々表す。バーナ火炎は○−○と△−△
で囲まれた範囲でゆらいでいることになるので、この範
囲が安定して点火域であれば火炎判定は可能となるわけ
である。
(Fire extinguishing standard) The maximum value of the average light amount at the time of burner ignition is represented by ○-○ in the figure, and the minimum value is represented by △-△. Burner flames are ○-○ and △-△
Since it fluctuates in the range surrounded by, the flame determination can be performed if the range is stable and the ignition range.

(評価) この実施例では6チャンネルのうち1チャンネルでも
有効であれば火炎判定は可能である。ガス燃焼では可視
帯は殆ど0のため赤外の3チャンネルでの評価となる。
図で推測チャンネルを用いても0度赤外では充分上記基
準を満たしており、15度、30度の赤外でも推測部分では
条件を満たしている。
(Evaluation) In this embodiment, the flame determination is possible if at least one of the six channels is valid. In gas combustion, the visible band is almost zero, so the evaluation is made in three infrared channels.
In the figure, even if the estimation channel is used, the above criterion is sufficiently satisfied in the 0-degree infrared region, and the conditions are satisfied in the estimation portion even in the 15-degree and 30-degree infrared regions.

〔効果〕〔effect〕

本発明は以上に詳細にその内容を示したように干渉火
炎を所定の時定数で平均化した値を火炎有無判定信号と
して設定する機構と、この火炎有無判定信号を燃焼装置
の負荷変動等のバーナ条件毎に設定する機構と、未設定
のバーナ条件についても既に設定されている他のバーナ
条件の設定値に基づき最適な設定値を推測する機能を有
する判定機構とを備えた火炎検出装置であり、 (i)設定対象となる干渉火炎は点火時光量に対しバー
ナ状態による変動幅が小さく、再現性が高く、かつバー
ナ状態毎に判定信号を設定するため設定値の信頼性が高
く点火・消火の失敗がない。
The present invention provides a mechanism for setting a value obtained by averaging interference flames with a predetermined time constant as a flame presence / absence determination signal as described in detail above, and using this flame presence / absence determination signal as a load fluctuation of a combustion device. A flame detection device including a mechanism for setting for each burner condition, and a determination mechanism having a function of estimating an optimal set value based on set values of other burner conditions that have also been set for unset burner conditions. (I) The interference flame to be set has a small fluctuation range due to the burner state with respect to the light quantity at the time of ignition, has high reproducibility, and has a high reliability of the set value because the judgment signal is set for each burner state. There is no fire extinguishing failure.

(ii)また他の設定値に基づき最適な設定値を設定する
ことが可能な推測機構を有しているため、ボイラ等の燃
焼装置の実負荷運用による制定を実施することにより、
別途調整をすることなく直ちに使用することが可能であ
り、実用性を大幅に向上させることができる。
(Ii) It has an estimating mechanism that can set the optimal set value based on other set values, so by implementing the actual load operation of the combustion device such as a boiler,
It can be used immediately without any separate adjustment, and the practicality can be greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の実施例を示す火炎検出装置の全体構成
を示す図、第2図は現在光量計算の概念を示す演算系統
図、第3図は干渉火炎学習の概念を示す系統図、第4図
はヒット率計算の概念を示す演算系統図、第5図はチャ
ンネル重み計算の概念を示す演算系統図、第6図はヒッ
ト率の変化状態を示す線図、第7図は単チャンネル判断
方法の概念を示す系統図、第8図は全チャンネル判断方
法の概念を示す系統図、第9図は総合判断方法の概念を
示す系統図、第10図は火炎判定ロジックを示す概念図、
第11図は装置全体の通信機能を示す系統図、第12図はボ
イラ負荷とバーナの点火状態を示す線図、第13図及び第
14図は設定値の推測方法を示す理論ツリー、第15図
(A)〜(C)は設定値の推測手法を示す線図、第16図
は従来の火炎検出機の火炎検出機構の系統図、第17図は
従来装置の各回路に於ける信号出力状態を示す線図、第
18図は従来装置の制御パネルの正面図、第19図は従来装
置に於ける火炎判定方法を示す線図、第20図はバーナ部
に供給する空気中の酸素分圧と火炎光量の関係を示す線
図、第21図はPG比と火炎の光量との関係を示す線図、第
22図はバーナ設置場所とバーナ火炎の光量との関係を示
す線図、第23図(A)はPGデュアルバーナのバーナチッ
プ正面図、同(B)はバーナチップ側面図、第24図はバ
ーナ噴射方向と光量の関係を示す線図、第25図(A)、
(B)はバーナ火炎と火炎検出器との配置状態を示す概
念図、第26図はバーナ部供給空気中の酸素分圧と火炎検
出器の出力電圧との関係を示す線図、第27図はゲインと
出力電圧との関係を示すグラフ、第28図は点火時火炎及
び干渉火炎の光量とボイラ負荷との関係を示す線図、第
29図は火炎検出器の受光部の詳細を示す受光部側面図、
第30図は火炎検出器の配置状態を示すウインドボックス
側面図である。 15……火炎検出器、16……光ファイバーケーブル、17…
…光電変換器、20……操作盤
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a flame detection device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an operation system diagram showing a concept of current light amount calculation, FIG. 3 is a system diagram showing a concept of interference flame learning, FIG. 4 is an operation system diagram showing the concept of hit ratio calculation, FIG. 5 is an operation system diagram showing the concept of channel weight calculation, FIG. 6 is a diagram showing a change state of the hit ratio, and FIG. FIG. 8 is a system diagram showing the concept of the all channel judgment method, FIG. 9 is a system diagram showing the concept of the comprehensive judgment method, FIG. 10 is a conceptual diagram showing the flame judgment logic,
FIG. 11 is a system diagram showing a communication function of the entire apparatus, FIG. 12 is a diagram showing a boiler load and an ignition state of a burner, FIG. 13 and FIG.
FIG. 14 is a theoretical tree showing a method of estimating set values, FIGS. 15 (A) to 15 (C) are diagrams showing a method of estimating set values, and FIG. 16 is a system diagram of a flame detection mechanism of a conventional flame detector. FIG. 17 is a diagram showing a signal output state in each circuit of the conventional device.
FIG. 18 is a front view of a control panel of the conventional device, FIG. 19 is a diagram showing a flame determination method in the conventional device, and FIG. 20 is a graph showing the relationship between the oxygen partial pressure in the air supplied to the burner and the amount of flame. FIG. 21 is a diagram showing the relationship between the PG ratio and the amount of flame light, and FIG.
FIG. 22 is a diagram showing the relationship between the burner installation location and the light amount of the burner flame, FIG. 23 (A) is a front view of the burner chip of the PG dual burner, FIG. 23 (B) is a side view of the burner chip, and FIG. 25A is a diagram showing the relationship between the ejection direction and the light amount,
(B) is a conceptual diagram showing an arrangement state of a burner flame and a flame detector. FIG. 26 is a diagram showing a relationship between an oxygen partial pressure in air supplied to the burner portion and an output voltage of the flame detector. Is a graph showing the relationship between the gain and the output voltage, and FIG. 28 is a diagram showing the relationship between the light quantity of the ignition flame and the interference flame and the boiler load.
Fig. 29 is a side view of the light receiving part showing details of the light receiving part of the flame detector,
FIG. 30 is a side view of a wind box showing an arrangement state of a flame detector. 15 Flame detector, 16 Fiber optic cable, 17
... photoelectric converter, 20 ... operation panel

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】光を検知するセンサの信号を電気信号に変
換すると共に、光量に影響を与える複数の要素から火炎
の有無を判定する火炎検出装置において、 干渉火炎を所定の時定数で平均化した値を火炎有無判定
電圧として設定する機構と、 火炎有無の判定の設定値を燃焼装置の負荷変動等の信号
変動要素の組で決まる運転状態毎に設定する機構と、 未設定な設定値を、当該未設定な設定値の要素の条件に
近い既知の要素の設定値から最適な設定値を推測する演
算機能を有する判定機構とを備えていることを特徴とす
る火炎検出装置。
1. A flame detecting device for converting a signal of a sensor for detecting light into an electric signal and determining presence / absence of a flame from a plurality of factors affecting a light amount, wherein an interference flame is averaged by a predetermined time constant. A mechanism for setting the determined value as the flame presence / absence determination voltage, a mechanism for setting the set value of the flame presence / absence determination for each operation state determined by a set of signal variation elements such as load variation of the combustion device, and a mechanism for setting an unset value. A determination mechanism having an arithmetic function for estimating an optimal set value from a set value of a known element that is close to the condition of the element of the unset set value.
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