JP2744677B2 - 燃焼診断装置 - Google Patents
燃焼診断装置Info
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- JP2744677B2 JP2744677B2 JP13705590A JP13705590A JP2744677B2 JP 2744677 B2 JP2744677 B2 JP 2744677B2 JP 13705590 A JP13705590 A JP 13705590A JP 13705590 A JP13705590 A JP 13705590A JP 2744677 B2 JP2744677 B2 JP 2744677B2
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- Japan
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- Control Of Combustion (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は事業用、産業用等ボイラの燃焼診断装置に関
する。
する。
従来例を第４図により説明する。
複数のバーナを有するボイラの火炉１の火炎２を観測
する目的で各バーナに対し１台のイメージファイバ３を
火炉１に設置し、同イメージファイバ３にカラーカメラ
４が接続される。同カメラ４の出力はカラー映像ディス
プレィ15に入力されるとともに、デコーダ５に接続され
その出力は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色成分６に
分解されて、フレームメモリ７に入力される。同フレー
ムメモリ７のＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号から次の演算結果
を導き、燃焼調整の指標としている。
する目的で各バーナに対し１台のイメージファイバ３を
火炉１に設置し、同イメージファイバ３にカラーカメラ
４が接続される。同カメラ４の出力はカラー映像ディス
プレィ15に入力されるとともに、デコーダ５に接続され
その出力は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色成分６に
分解されて、フレームメモリ７に入力される。同フレー
ムメモリ７のＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号から次の演算結果
を導き、燃焼調整の指標としている。
（１）火炎表面の温度分布演算８ フレームメモリ７のＲ及びＢ信号を入力し、その比R/
Bをもとに二色温度計と同じ原理にて温度を算出する。
Bをもとに二色温度計と同じ原理にて温度を算出する。
（２）時間安定度演算９ フレームメモリ７のＧ信号を入力し、Ｇ信号の時間ｔ
＝t1の画像からｔ＝t2の画像の減算を施し、その結果の
時間的変化量を算出する。
＝t1の画像からｔ＝t2の画像の減算を施し、その結果の
時間的変化量を算出する。
（３）スモーク演算10 フレームメモリ７のＲ信号とＢ信号を入力し、Ｒ信号
とＢ信号の差（Ｒ−Ｂ）を算出する。
とＢ信号の差（Ｒ−Ｂ）を算出する。
上記従来の装置には次のような問題点があった。
（１）火炎表面の温度分布およびスモーク分布の２次元
の情報をもとに、人間が燃焼の良否を判断することは困
難である。
の情報をもとに、人間が燃焼の良否を判断することは困
難である。
（２）火炎の瞬間のデータをもとにした火炎表面の温度
分布、時間安定度および、スモーク分布に対し良否の判
断基準がないため、判断する人によって燃焼の良否の判
断が異る。
分布、時間安定度および、スモーク分布に対し良否の判
断基準がないため、判断する人によって燃焼の良否の判
断が異る。
（３）火炎表面の温度分布および、スモーク分布は２次
元の分布データである。２次元分布データはそれを見て
人間がその良否を判断するデータとしては不適切であ
る。
元の分布データである。２次元分布データはそれを見て
人間がその良否を判断するデータとしては不適切であ
る。
本発明は上記課題を解決するため次の手段を講ずる。
すなわち、、燃焼診断装置として、火炉中のバーナの
火炎をカラーカメラで撮映し、写された映像出力を三原
色の赤、緑、青の色成分に分解し、フレームメモリに入
力した装置において、上記フレームメモリの赤および青
信号を入力し火炎の高温部の面積率を算出する高温度面
積率演算回路と、同高温度面積率演算回路の出力を受け
火炎の温度指標を算出する火炎温度指標演算回路と、上
記フレームメモリの赤信号を入力し火炎の透過率を算出
する透過率演算回路と、上記フレームメモリの赤信号を
入力し赤成分低輝度面積を算出する低輝度面積演算回路
と、上記透過率演算回路および低輝度面積演算回路の出
力を受け火炎の透明度指標を算出する火炎透明度指標演
算回路と、上記フレームメモリの緑または赤信号を入力
し火炎の時間安定度を算出する時間安定度演算回路と、
上記フレームメモリの赤信号を入力し火炎の平均輝度レ
ベルを算出する平均輝度レベル演算回路と、上記時間安
定度演算回路および上記平均輝度レベル演算回路の出力
を受け火炎の安定度指標を算出する火炎安定度指標演算
回路と、上記の火炎温度指標演算回路、火炎透明度指標
演算回路、および火炎安定度指標演算回路の出力を受け
個別バーナ評価関数を求め同個別バーナの燃焼状態を診
断出力する診断回路とを備えてなることを特徴とするよ
うにした。
火炎をカラーカメラで撮映し、写された映像出力を三原
色の赤、緑、青の色成分に分解し、フレームメモリに入
力した装置において、上記フレームメモリの赤および青
信号を入力し火炎の高温部の面積率を算出する高温度面
積率演算回路と、同高温度面積率演算回路の出力を受け
火炎の温度指標を算出する火炎温度指標演算回路と、上
記フレームメモリの赤信号を入力し火炎の透過率を算出
する透過率演算回路と、上記フレームメモリの赤信号を
入力し赤成分低輝度面積を算出する低輝度面積演算回路
と、上記透過率演算回路および低輝度面積演算回路の出
力を受け火炎の透明度指標を算出する火炎透明度指標演
算回路と、上記フレームメモリの緑または赤信号を入力
し火炎の時間安定度を算出する時間安定度演算回路と、
上記フレームメモリの赤信号を入力し火炎の平均輝度レ
ベルを算出する平均輝度レベル演算回路と、上記時間安
定度演算回路および上記平均輝度レベル演算回路の出力
を受け火炎の安定度指標を算出する火炎安定度指標演算
回路と、上記の火炎温度指標演算回路、火炎透明度指標
演算回路、および火炎安定度指標演算回路の出力を受け
個別バーナ評価関数を求め同個別バーナの燃焼状態を診
断出力する診断回路とを備えてなることを特徴とするよ
うにした。
上記手段により、火炎温度指標演算回路はフレームメ
モリの赤および青信号を入力し高温度の面積率を算出す
る。さらに火炎温度指標演算回路は同高温度面積率演算
回路の出力を受け火炎の温度指標を算出する。また透過
率演算回路はフレームメモリの赤信号を入力し火炎の透
過率を算出する。さらに低輝度面積演算回路はフレーム
メモリの赤信号を入力し赤成分低輝度面積を算出する。
さらに火炎透明度指標演算回路は透過率演算回路および
低輝度面積演算回路の出力を受け火炎の透明度指標を算
出する。また時間安定度演算回路はフレームメモリの緑
または赤信号を入力し火炎の時間安定度を算出する。さ
らに平均輝度レベル演算回路は、フレームメモリの赤信
号を入力し火炎の平均輝度レベルを算出する。さらに火
炎安定度指標演算回路は時間安定度演算回路および上記
平均輝度レベル演算回路の出力を受け火炎の安定度指標
を算出する。また診断回路は、火炎温度指標演算回路、
火炎透明度指標演算回路、および火炎安定度指標演算回
路の出力を受け予め定義された個別バーナ評価関数を求
め同個別バーナの燃焼状態を診断出力する。
モリの赤および青信号を入力し高温度の面積率を算出す
る。さらに火炎温度指標演算回路は同高温度面積率演算
回路の出力を受け火炎の温度指標を算出する。また透過
率演算回路はフレームメモリの赤信号を入力し火炎の透
過率を算出する。さらに低輝度面積演算回路はフレーム
メモリの赤信号を入力し赤成分低輝度面積を算出する。
さらに火炎透明度指標演算回路は透過率演算回路および
低輝度面積演算回路の出力を受け火炎の透明度指標を算
出する。また時間安定度演算回路はフレームメモリの緑
または赤信号を入力し火炎の時間安定度を算出する。さ
らに平均輝度レベル演算回路は、フレームメモリの赤信
号を入力し火炎の平均輝度レベルを算出する。さらに火
炎安定度指標演算回路は時間安定度演算回路および上記
平均輝度レベル演算回路の出力を受け火炎の安定度指標
を算出する。また診断回路は、火炎温度指標演算回路、
火炎透明度指標演算回路、および火炎安定度指標演算回
路の出力を受け予め定義された個別バーナ評価関数を求
め同個別バーナの燃焼状態を診断出力する。
このようにして火炉中の個別バーナの燃焼状態が容易
に診断されるようになる。
に診断されるようになる。
本発明の一実施例を第１図から第３図により説明す
る。
る。
なお、従来例で説明した部分は同一の番号をつけ、説
明を省略し、この発明に関する部分を主体に説明する。
明を省略し、この発明に関する部分を主体に説明する。
第１図にて、フレームメモリ７の赤（Ｒ）信号と青
（Ｂ）信号は高温度面積率演算回路20を経て火炎温度指
標演算回路25へ送られる。またフレームメモリ７のＲ信
号は透過率演算回路21を経て火炎透明度指標演算回路26
へ送られる。さらに信号は低輝度面積演算回路22を経て
火炎透明度指標演算回路26へ送られる。またフレームメ
モリ７の緑（Ｇ）またはＲ信号は時間安定度演算回路23
を経て火炎安定度指標演算回路27へ送られる。さらにＲ
信号は平均輝度レベル演算回路24を経て火炎安定度指標
演算回路27へ送られる。また火炎温度指標演算回路25、
火炎透明度指標演算回路26および火炎安定度指標演算回
路27の出力は診断回路28を経て表示装置29へ送られる。
（Ｂ）信号は高温度面積率演算回路20を経て火炎温度指
標演算回路25へ送られる。またフレームメモリ７のＲ信
号は透過率演算回路21を経て火炎透明度指標演算回路26
へ送られる。さらに信号は低輝度面積演算回路22を経て
火炎透明度指標演算回路26へ送られる。またフレームメ
モリ７の緑（Ｇ）またはＲ信号は時間安定度演算回路23
を経て火炎安定度指標演算回路27へ送られる。さらにＲ
信号は平均輝度レベル演算回路24を経て火炎安定度指標
演算回路27へ送られる。また火炎温度指標演算回路25、
火炎透明度指標演算回路26および火炎安定度指標演算回
路27の出力は診断回路28を経て表示装置29へ送られる。
以上において高温度面積率演算回路20、火炎温度指標
演算回路25、透過率演算回路21、低輝度面積演算回路2
2、火炎透明度指標演算回路26、時間安定度演算回路2
3、平均輝度レベル演算回路24、火炎安定度指標演算回
路27、および診断回路28はまとめられて演算装置100と
なっている。
演算回路25、透過率演算回路21、低輝度面積演算回路2
2、火炎透明度指標演算回路26、時間安定度演算回路2
3、平均輝度レベル演算回路24、火炎安定度指標演算回
路27、および診断回路28はまとめられて演算装置100と
なっている。
以上の構成において、高温度面積率演算回路20は高温
度面積率を演算するとき、まず次のようにして（１）式
により火炎表面の温度分布を求める。
度面積率を演算するとき、まず次のようにして（１）式
により火炎表面の温度分布を求める。
すなわち、フレームメモリ７から入力したＲ信号、Ｂ
信号は第２図に示すRij30,Bij31の２次元のデータ群で
ある。この２次元のデータの個数は１つのテレビ画面を
所定の数に分割した結果である。ここではｉ＝１〜10
0、ｊ＝１〜100として以下説明する。火炎表面の温度分
布Tij33は前述の二色温度計の原理にもとづきRij/Bijの
関数32として求められる。
信号は第２図に示すRij30,Bij31の２次元のデータ群で
ある。この２次元のデータの個数は１つのテレビ画面を
所定の数に分割した結果である。ここではｉ＝１〜10
0、ｊ＝１〜100として以下説明する。火炎表面の温度分
布Tij33は前述の二色温度計の原理にもとづきRij/Bijの
関数32として求められる。
ここで a2，a1，a0は温度較正の実測値 次に高温度面積率（Ｈ）34を（２）式にて求める。
ここでS0：火炎面積（火炎表面温度分布Tijに於いてT
1（℃）以上の点の総和として定義） S1：高温部面積（火炎表面温度分布Tijに於いてT
2（℃）以上の点の総和として定義） 火炎温度指標演算回路２は高温度面積率演算回路20の
信号を受け火炎温度指標（F1）を（３）式で求め出力す
る。
1（℃）以上の点の総和として定義） S1：高温部面積（火炎表面温度分布Tijに於いてT
2（℃）以上の点の総和として定義） 火炎温度指標演算回路２は高温度面積率演算回路20の
信号を受け火炎温度指標（F1）を（３）式で求め出力す
る。
ここで :Hの平均値 σH:Hの分散値 H:Hの現在値 （３）式の平均値、分散値σHは良好な運転状況下
のデータをもとにして、予め求めた値である。
のデータをもとにして、予め求めた値である。
透過率演算回路21はＲ信号を受け透過率（τ）を
（４）式で求める。
（４）式で求める。
ここで N:データ総数、Ｎ＝100×100 Rij:赤信号（第２図の30） Tij:火炎表面の温度分布（第２図の33） また低輝度面積演算回路22はＲ信号を受け赤成分低輝
度面積（SR）を（５）式により算出する。
度面積（SR）を（５）式により算出する。
ここでRO：低輝度レベルのしきい値 次に火炎透明度指標演算回路26は透過率（τ）及び赤
成分低輝度面積（SR）の信号をを入力して火炎透明度指
標F2を（６）式にて求める。
成分低輝度面積（SR）の信号をを入力して火炎透明度指
標F2を（６）式にて求める。
ここで ，▲▼：透過率（τ）及び赤成分低輝度面積
（SR）の平均値 στ，σSR：τ及びSRの分散値 Ｋτ，KSR：重み係数、但しＫτ＋KSR＝１ τ，SR：τ，SRの現在値 （６）式の平均値、分散値は良好な運転状況下のデー
タをもとに、予め求めた値である。
（SR）の平均値 στ，σSR：τ及びSRの分散値 Ｋτ，KSR：重み係数、但しＫτ＋KSR＝１ τ，SR：τ，SRの現在値 （６）式の平均値、分散値は良好な運転状況下のデー
タをもとに、予め求めた値である。
時間安定度演算回路23はＲまたはＧを入力する。ここ
では例えばＧ信号を入力し、まずＧ信号の平均輝度レベ
ルαGを（７）と（８）式で順次求める。
では例えばＧ信号を入力し、まずＧ信号の平均輝度レベ
ルαGを（７）と（８）式で順次求める。
ΔαG＝αG(t1)−αG(t2) ・・・（８） ここで Gij:緑信号の輝度レベル,i,j＝１〜100 N:データ総数,N＝100×100 αG(t):t時刻の緑信号の平均輝度レベル さらに、平均輝度レベル演算回路24はＲ信号を入力し
赤成分の平均輝度レベルを平均輝度レベル（αR）とし
て（９）式にて算出する。
赤成分の平均輝度レベルを平均輝度レベル（αR）とし
て（９）式にて算出する。
ここで、Rij:赤成分の輝度レベル， i,j＝１〜100 N:データ総数,N＝100×100 また火炎安定度指標演算回路27は時間安定度（Δ
αG）及び平均輝度レベル（αG）信号を入力して（10）
式にて火炎安定度指標F3を求める。
αG）及び平均輝度レベル（αG）信号を入力して（10）
式にて火炎安定度指標F3を求める。
ここで Δ▲▼，▲▼：ΔαG及びαRの平均値 σΔαR，σαR：ΔαG及びαRの分散値 ΔαG，αR：ΔαG，αRの現在値 K1，K2：重み係数、K1＋K2＝１ （10）式の平均値、分散値は良好な運転状況下のデー
タをもとに、予め求めた値である。
タをもとに、予め求めた値である。
診断回路28は燃焼診断の指標F1，F2，F3の信号を入力
しまず（11）式にて、個別バーナ評価関数（Ｆ）を求め
る。
しまず（11）式にて、個別バーナ評価関数（Ｆ）を求め
る。
（11）式にて求めた個別バーナ評価関数Ｆに対し、統
計データから、複数のしきい値（n0，n1）を定義し、診
断結果を算出し、表示装置29へ出力する。以下に出力例
を示す。
計データから、複数のしきい値（n0，n1）を定義し、診
断結果を算出し、表示装置29へ出力する。以下に出力例
を示す。
正常出力:F＜n0 軽故障出力：n0Ｆ＜n1 重故障出力:Fn1 ここで 正常出力・・・良好な運転状況に近い 軽故障出力・・・良好な運転状況から、ずれが認められ
る 重故障出力・・・良好な運転状況からのずれ量が大きい
個別バーナに異常有り を示す。
る 重故障出力・・・良好な運転状況からのずれ量が大きい
個別バーナに異常有り を示す。
第３図に表示装置29に表示された例を示す。
図には、各バーナA4,A5・・・C6それぞれの火炎温度
指標（F1）、火炎透明度指標（F2）、火炎安定度指標
（F3）およびそれぞれの診断結果が示されている。
指標（F1）、火炎透明度指標（F2）、火炎安定度指標
（F3）およびそれぞれの診断結果が示されている。
この例では、A4バーナの火炎温度指標（F1）及び火炎
透明度指標（F2）のレベルが低下し、その評価関数Ｆが
n0＜Ｆ＜n1となり、軽故障状態であることを示してい
る。
透明度指標（F2）のレベルが低下し、その評価関数Ｆが
n0＜Ｆ＜n1となり、軽故障状態であることを示してい
る。
A5バーナは火炎温度指標（F1）及び火炎透明度指標
（F2）のレベルが更に低下しＦ＞n1となり重故障状態で
あることを示す。
（F2）のレベルが更に低下しＦ＞n1となり重故障状態で
あることを示す。
一方、C5,C6バーナに於ては、火炎温度指標（F1）の
みのレベルが低下したが、火炎安定度指標（F3）及び火
炎透明度指標（F2）が高レベルを維持しており、個別バ
ーナとしては軽又は重故障レベルに達していないことを
示している。
みのレベルが低下したが、火炎安定度指標（F3）及び火
炎透明度指標（F2）が高レベルを維持しており、個別バ
ーナとしては軽又は重故障レベルに達していないことを
示している。
以上のようにして個別バーナの燃焼状態が容易に診断
されるようになる。
されるようになる。
以上に説明したように、本発明は次の効果を奏する。
（１）バーナ火炎の燃焼状態の特徴を抽出する。
火炎温度指標、火炎透明度指標、及び火炎安定度指標
を算出することによって、良好な燃焼状況との比較が容
易にできるようになる。
を算出することによって、良好な燃焼状況との比較が容
易にできるようになる。
（２）火炎温度指標、火炎透明度指標、および火炎安定
度指標から個別バーナの評価関数を算出することによっ
て、個別バーナの異常診断が的確にできるようになる。
度指標から個別バーナの評価関数を算出することによっ
て、個別バーナの異常診断が的確にできるようになる。
【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の一実施例の構成ブロック線図、第２
図は同実施例の高温度面積率演算回路の演算処理系統
図、第３図は同実施例の表示装置の表示例図、第４図は
従来例の構成ブロック線図である。 １…火炉,2…火炎,3…イメージファイバ,4…カラーカメ
ラ,5…デコーダ,6…色成分,7…フレームメモリ,25…火
炎温度指標演算回路,26…火炎透明度指標演算回路,27…
火炎安定度指標演算回路,28…診断回路,29…表示装置,1
00…演算装置。
図は同実施例の高温度面積率演算回路の演算処理系統
図、第３図は同実施例の表示装置の表示例図、第４図は
従来例の構成ブロック線図である。 １…火炉,2…火炎,3…イメージファイバ,4…カラーカメ
ラ,5…デコーダ,6…色成分,7…フレームメモリ,25…火
炎温度指標演算回路,26…火炎透明度指標演算回路,27…
火炎安定度指標演算回路,28…診断回路,29…表示装置,1
00…演算装置。
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 康彦 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重 工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 飯田 政己 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重 工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 徳田 君代 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重 工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 井出 雄一 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重 工業株式会社長崎研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】火炉中のバーナの火炎をカラーカメラで撮
映し、写された映像出力を三原色の赤、緑、青の色成分
に分解し、フレームメモリに入力した装置において、上
記フレームメモリの赤および青信号を入力し火炎の高温
部の面積率を算出する高温度面積率演算回路と、同高温
度面積率演算回路の出力を受け火炎の温度指標を算出す
る火炎温度指標演算回路と、上記フレームメモリの赤信
号を入力し火炎の透過率を算出する透過率演算回路と、
上記フレームメモリの赤信号を入力し赤成分低輝度面積
を算出する低輝度面積演算回路と、上記透過率演算回路
および低輝度面積演算回路の出力を受け火炎の透明度指
標を算出する火炎透明度指標演算回路と、上記フレーム
メモリの緑または赤信号を入力し火炎の時間安定度を算
出する時間安定度演算回路と、上記フレームメモリの赤
信号を入力し火炎の平均輝度レベルを算出する平均輝度
レベル演算回路と、上記時間安定度演算回路および上記
平均輝度レベル演算回路の出力を受け火炎の安定度指標
を算出する火炎安定度指標演算回路と、上記の火炎温度
指標演算回路、火炎透明度指標演算回路、および火炎安
定度指標演算回路の出力を受け個別バーナ評価関数を求
め同個別バーナの燃焼状態を診断出力する診断回路とを
備えてなることを特徴とする燃焼診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13705590A JP2744677B2 (ja) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | 燃焼診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13705590A JP2744677B2 (ja) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | 燃焼診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0431719A JPH0431719A (ja) | 1992-02-03 |
| JP2744677B2 true JP2744677B2 (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=15189829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13705590A Expired - Lifetime JP2744677B2 (ja) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | 燃焼診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2744677B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06273322A (ja) * | 1993-03-17 | 1994-09-30 | Hitachi Ltd | カメラ、分光システムおよびこれらを用いた燃焼評価装置 |
| JP5881583B2 (ja) * | 2012-11-12 | 2016-03-09 | 三菱重工業株式会社 | 温度検出方法、温度検出装置およびプログラム |
| CN114485957B (zh) * | 2022-02-11 | 2024-04-19 | 华北电力科学研究院有限责任公司 | 煤粉燃烧器着火稳定性分析方法及其装置 |
-
1990
- 1990-05-29 JP JP13705590A patent/JP2744677B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0431719A (ja) | 1992-02-03 |
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