JP2755807B2 - バーナ詰まり識別方法 - Google Patents

バーナ詰まり識別方法

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光伸 星野
敏孔 戸▲かん▼
金哉 御園生
政己 飯田
泰彦 佐藤
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
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Tokyo Electric Power Co Inc
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数のバーナが取付けられた火炉に適用さ
れるバーナ詰まり識別方法に関する。
〔従来の技術〕
従来よりコーナファイリングボイラに用いられている
火炎検出器の取付状態例を第3図に示す。
第3図において、符号11はボイラ炉壁であり、この炉
壁11の各コーナにはバーナ01および火炎検出器02が設け
られていて、それぞれバーナ01の火炎04を火炎検出器02
が視野03をもって検出している。
従来の火炎検出器の構成を第4図に示す。
第4図において、符号1aはライトガイド2の先端に設
けられ炉内を望むレンズ、3はイメージファイバでライ
トガイド2内に納められていて、一端は上記レンズ1aの
近傍に設けられ、他端の近くにはレンズ1bが設けられて
いる。レンズ1bの後方にはイメージセンサ4が配されて
いて、その出力は信号処理部05に入力されている。符号
06はCRT画像表示装置で、上記信号処理部05の出力を入
力している。符号07はインターロック用信号ラインで警
報器等に接続される。
上記において、炉内の火炎の画像は、レンズ1a、イメ
ージファイバ3、レンズ1bを介してイメージセンサ4に
入力される。イメージファイバ3は多数の光ファイバ素
線の束で形成されていて、レンズ1aが捕えた一画面を例
えば50×50=2500の画素に分割し、分割されたそれぞれ
の画素の輝度を例えば10段階の輝度レベル信号としてイ
メージセンサ4から出力する。得られた輝度レベル信号
はそのすべてについて基準値以上か否かを信号処理部05
で判断され、同信号処理部05は基準値以上を示す画素の
数をカウントして、一定数以上であれば火炎ONと識別
し、一定数以下であれば火炎OFFと識別していた。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の火炎検出器においては、バーナに燃料が供給さ
れている通常の燃焼状態からバーナの詰まりによって全
ての燃料が遮断された状態に移行した場合は、バックグ
ランドの火炎、すなわち他のバーナの火炎が監視対象バ
ーナ用の火炎検出器の視野内に混入してくるため、誤っ
て火炎有りと認識することがあった。
また、一部の燃料が遮断された場合は(例えば10チッ
プ穴の2穴)、火炎検出器としては出力は正常であり、
バーナの詰まり状況の情報はなく、詰まったバーナの発
見が困難であった。
本発明は上記の課題を解決しようとするものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のバーナ詰まり識別方法は、複数のバーナが取
付られた火炉内の監視対称バーナが形成する火炎域をイ
メージセンサにより複数の画素に分割して捕らえ、測定
された輝度情報の変化からバーナの詰まりを識別するバ
ーナ詰まり識別方法において、上記イメージセンサの画
素毎の出力信号が色分離されてディジタル信号に変換さ
れ、バーナチップが清掃された後の負荷一定の時間域に
おいて上記ディジタル信号より基準画像を作成し、その
後の上記ディジタル信号により形成された燃焼画像を上
記基準画像と比較して輝度変化量を求め、更に上記色分
離された2つのディジタル信号を用いて火炎透明度指標
である透過率のバラツキ度を求めた後、上記輝度変化量
と透過率のバラツキ度をそれぞれの閾値と比較してバー
ナの詰まりを検出することを特徴としている。
〔作用〕
上記において、燃焼画像は画素毎に基準画像と比較さ
れ、その差の平均値より火炎の燃焼状況を示す指標の1
つである輝度変化量が求められる。
火炎の燃焼状況については、他に火炎の透明度を示す
透過率がある。
これは火炎が空気過剰の場合には明るくなり、火炎の
透明度すなわち透過率が高くなることを利用するもので
ある。
上記透過率については、色分離された2つのディジタ
ル信号を用いる2色温度法により火炎の表面温度を求め
た後、この表面温度の4乗に反比例する透過率を算出
し、そのバラツキ度を求める。
上記輝度変化量と透過率のバラツキ度については、そ
れぞれ予め閾値を求めておき、それぞれが閾値より大き
な値を示した場合にバーナ詰りありと判定することによ
り、バーナ詰まりの的確な検出を可能としている。
上記により、他のバーナの火炎と誤認することなくバ
ーナチップの詰まりを早期発見することが可能となり、
ボイラの保守性及び運転効率の向上を可能とする。
〔実施例〕
本発明の一実施例に適用される装置を第1図により説
明する。
第1図において、符号2は先端が炉壁11を貫通するラ
イトガイド、符号1a,1bは同ライトガイド2内の先端部
と後端部にそれぞれ設けられたレンズ、符号3は上記ラ
イトガイド2内のレンズ1a,1bの間に設けられたイメー
ジファイバ、符号4は上記ライトガイド2の後端に設け
られたイメージセンサ(カラー電荷結合素子カメラ)、
符号5は同イメージセンサ4が接続され基準画像更新信
号10が外部より入力される信号処理部、符号8,9はそれ
ぞれ同信号処理部5に接続された表示装置とバーナイン
ターロックであり、上記信号処理5はイメージセンサ4
に接続された色分離器5a、同色分離器5aに接続された三
原色用(赤R、緑G、青B成分用)のアナログ・ディジ
タル変換器(A/D変換器)5b、同A/D変換器5bにそれぞれ
接続されたフレームメモリ5c、および同それぞれのフレ
ームメモリ5cに接続され上記基準画像更新信号10を入力
し上記表示装置8とバーナインターロック9に出力信号
を出力するプロセッサ5dを備えている。
上記において、炉内の火炎の画像はレンズ1a、イメー
ジファイバ3、レンズ1bを介してイメージセンサ4に入
力される。上記画像は、イメージセンサ4にてカラービ
デオ信号に変換され、信号処理部5に入力される。
上記カラービデオ信号は、信号処理部5の中の色分離
器5aで三原色(赤、緑、青成分)の信号に分離され、そ
れぞれA/D変換器5bで一画面を例えば50×50×8bitのデ
ィジタル画像情報に変換され、それぞれフレームメモリ
5cに伝えられ、フレームメモリ5cではディジタル量に変
換された画像データがセットされる。プロセッサ5dで
は、上記フレームメモリ5cにセットされた画像データを
用い、基準画像の作成、輝度変化量の算出、透過率の算
出及びバーナ詰まりの判定が行われ、火炎の燃焼状態を
検出し、表示装置8に表示するとともにバーナインター
ロック9に信号を出力して警報装置等を作動させる。
次にプロセッサ5dにおける上記基準画像の作成、輝度
変化量の算出、透過率の算出、及びバーナ詰まりの判定
について詳細に説明する。
まず、基準画像の作成については、バーナチップの清
掃もしくはチップ交換後、プロセッサ5dが基準画像更新
信号10を設け、負荷一定の時間域における燃焼が安定し
ている状態のときに、一定時間を区切って行うN回のサ
ンプリングによって各画素(i,j)毎の輝度Aijk(例え
ば赤成分の輝度)を判定し、各画素について次式に示す
ように各々N回分の値を平均することにより時間的平均
輝度値ijsを算出し、これを基準画像として認識記
録し、更に、これを複数回(s回)行うものである。
たゞし、i:第i行目の画像番号(1,…,m) j:第j列目の画素番号(1,…n) k:特定の区切られた期間における第k回目を
表わすサンプリング回次番号(1,…,N) A:各画素毎の輝度 s:基準画像の回次番号(1,…,e) こゝでサンプリングを複数回(s回)行なう目的は、
安定燃焼状態であっても、火炎は刻々変化しており、各
画素の輝度も変化しており、誤検出防止のため複数枚の
基準画を作成するためである。
また、輝度測定は、赤成分以外の緑、青成分を用いて
も良い。
次に、輝度変化量の算出について説明する。
この輝度変化量の算出の処理は、前記基準画像の作成
の処理の後、前記処理と同様に負荷一定の時間域におい
て、一定時間を区切って行うN回のサンプリングによっ
て各画素(i,j)毎の輝度Aijk(例えば赤(R)成分の
輝度)を測定し、次式に示すように各画素についてN回
分の値を平均することにより時間的平均輝度値Bijを求
め、これを燃焼画像Bとして記録する。
上記燃焼画像については複数の基準画像との比較演算
を次の式により行い、輝度変化量Cを求める。
たゞし、s:基準画像の回次番号 上式より求めた輝度変化量Cは、予め実験的に求めた
閾値と比較して閾値以上であればバーナ詰まり有りと判
断するものであり、第1の判定保留信号とする。
次に、透過率の算出について説明する。
一般にバーナが詰まった燃焼状態においては、空気過
剰となって輝度が明るくなり、火炎透明度すなわち透過
率は高くなる傾向にある。
上記火炎透明度指標である透過率τは、火炎のある点
での放射エネルギーがその点の温度の4乗に比例するこ
とから、次式により求めることができる。
たゞし、Rij:赤成分の各画素の輝度レベル TiJ:火炎表面の温度 ここで、火炎の表面の温度は、既知の方法である2色
温度法により求めることができるものであり、ここでは
各画素の例えば赤成分レベルと緑成分レベルの比から、
予め校正した赤/緑比と温度校正曲線より温度を求めて
いる。
上記透過率τについては、負荷一定の時間域における
安定燃焼(通常燃焼)下での透過率の統計データ(平均
値、分散値σ)を予め作成しておき、この統計データ
からのバラツキ度f(τ)を次式にて求めるものであ
る。
ただし、:通常燃焼時の平均値 σ:通常燃焼時の分散値 τ:現在値 上式より求めた透過率τのバラツキ度f(τ)を実験
的に求めた閾値(例えば3σ)と比較して、閾値以上で
あればバーナ詰まり有りと判断するものであり、第2の
判定保留信号とする。
最後に、上記第1及び第2の判定保留信号を用いて行
うバーナ詰まりの判定について説明する。
上記基準画像が作成されており、バーナに燃料が投入
された後の負荷一定の時間域において、第2図に示すよ
うに上記輝度変化量Cによる第1の判定保留信号、及び
上記透過率τによる第2の判定保留信号についてプロセ
ッサ5dが共に詰まり有りと判断したときにバーナは詰ま
り状態にあると判断し、表示装置8に信号を入力して表
示させるとともにバーナインターロック9に信号を入力
して警報装置などを作動させる。
以上のバーナの燃料詰まり検出の手順は、基準画像の
作成後の負荷一定の時間域にて適宜期間を区切って繰り
返す。また、監視バーナのチップ清掃又は交換がなされ
た場合は基準画像作成からやり直す。
本実施例の判定方法においては、輝度変化量及び透過
率のバラツキ度をそれぞれ閾値と比較して判定するた
め、監視対象バーナに詰まりが生じた場合にある程度の
部分的な詰まりの場合でも検出することができるととも
に、他のバーナの火炎を誤認して判定を誤まるというこ
とが無くなった。
上記により、他のバーナの火炎と誤認することなくバ
ーナチップの詰まりを早期発見することが可能となり、
ボイラの保守性及び運転効率の向上を可能とする。
〔発明の効果〕
本発明のバーナ詰まり識別方法は、イメージセンサに
より測定された輝度情報より輝度変化量と透過率のバラ
ツキ度を求め、それぞれの閾値と比較してバーナの詰ま
りを検出するものとすることによって、他のバーナの火
炎と誤認することなくバーナチップの詰まりを早期発見
することが可能となり、ボイラの保守性及び運転効率の
向上を可能とする。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る装置の構成図、第2図
は上記一実施例に係るバーナ詰まり判定の説明図、第3
図はボイラの一般的な火炎検出器の説明図、第4図は従
来の方法が適用された装置の構成図。 1a,1b……レンズ、2……ライトガイド、 3……イメージファイバ、 4……イメージセンサ、5……信号処理部、 5a……色分離器、5b……A/D変換器、 5c……フレームメモリ、5d……プロセッサ、 8……表示装置、9……バーナインターロック、 10……基準画像更新信号、11……炉壁。
フロントページの続き (72)発明者 御園生 金哉 東京都調布市つつじケ丘2丁目4番1号 東京電力株式会社技術研究所内 (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 佐藤 泰彦 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 (56)参考文献 特開 昭63−6322(JP,A) 特開 平1−263414(JP,A) 特開 昭63−315829(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のバーナが取付けられた火炉内の監視
    対称バーナが形成する火炎域をイメージセンサにより複
    数の画素に分割して捕らえ、測定された輝度情報の変化
    からバーナの詰まりを識別するバーナ詰まり識別方法に
    おいて、上記イメージセンサの画素毎の出力信号が色分
    離されてディジタル信号に変換され、バーナチップが清
    掃された後の負荷一定時間域において上記ディジタル信
    号より基準画像を作成し、その後の上記ディジタル信号
    により形成された燃焼画像を上記基準画像と比較して輝
    度変化量を求め、更に上記色分離された2つのディジタ
    ル信号を用いて火炎透明度指標である透過率のバラツキ
    度を求めた後、上記輝度変化量と透過率のバラツキ度を
    それぞれの閾値と比較してバーナの詰まりを検出するこ
    とを特徴とするバーナ詰まり識別方法。
JP27055990A 1990-10-11 1990-10-11 バーナ詰まり識別方法 Expired - Lifetime JP2755807B2 (ja)

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