JP3140540B2 - ボイラの火炎検出装置 - Google Patents
ボイラの火炎検出装置Info
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- JP3140540B2 JP3140540B2 JP04052252A JP5225292A JP3140540B2 JP 3140540 B2 JP3140540 B2 JP 3140540B2 JP 04052252 A JP04052252 A JP 04052252A JP 5225292 A JP5225292 A JP 5225292A JP 3140540 B2 JP3140540 B2 JP 3140540B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数のバーナを有する
ボイラの火炎検出装置に係わり、特にバーナの火炎状態
を電子式カメラでモニタしたビデオ信号から火炎状態を
検出するボイラの火炎検出装置に関する。
ボイラの火炎検出装置に係わり、特にバーナの火炎状態
を電子式カメラでモニタしたビデオ信号から火炎状態を
検出するボイラの火炎検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、火力発電や各種プラント用として
使用されるボイラにおいては、バーナの火炎状態を常時
監視するために火炎検出装置が必要となる。図４はボイ
ラの火炎検出装置の従来例を示すシステム構成図であ
り、４０はボイラ火炉、４１は紫外線放電管又はフォト
ダイオードからなる検出部、４２はアナログ回路、４３
はバーナ制御装置である。
使用されるボイラにおいては、バーナの火炎状態を常時
監視するために火炎検出装置が必要となる。図４はボイ
ラの火炎検出装置の従来例を示すシステム構成図であ
り、４０はボイラ火炉、４１は紫外線放電管又はフォト
ダイオードからなる検出部、４２はアナログ回路、４３
はバーナ制御装置である。
【０００３】この装置では、検出部４１によりボイラ火
炉４０内の火炎から発生する紫外線又は赤外線の量を電
圧信号に変換する。そして、検出した電圧値と火炎有り
と判断する電圧値とをアナログ回路４２により比較し
て、火炎有り又は火炎無しの信号をバーナ制御装置４３
に出力する。
炉４０内の火炎から発生する紫外線又は赤外線の量を電
圧信号に変換する。そして、検出した電圧値と火炎有り
と判断する電圧値とをアナログ回路４２により比較し
て、火炎有り又は火炎無しの信号をバーナ制御装置４３
に出力する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の装置にあっては次のような問題があった。近年、火力
発電所のボイラにおけるバーナの燃焼が多様化してお
り、燃種も重原油，石炭，ＬＮＧ，ＬＰＧ，高炉ガス等
多種類があり、また発電量が少ない時（低負荷時）には
ボイラ内の点火しているバーナの本数が少なくなり、火
炎自身の明るさ（輝度）が低くなったり、着火点がバー
ナの口から離れていたりする。このような場合、上記の
従来技術では火炎有無の誤った判断がなされることがあ
り、ボイラの安定運用が難しかった。
の装置にあっては次のような問題があった。近年、火力
発電所のボイラにおけるバーナの燃焼が多様化してお
り、燃種も重原油，石炭，ＬＮＧ，ＬＰＧ，高炉ガス等
多種類があり、また発電量が少ない時（低負荷時）には
ボイラ内の点火しているバーナの本数が少なくなり、火
炎自身の明るさ（輝度）が低くなったり、着火点がバー
ナの口から離れていたりする。このような場合、上記の
従来技術では火炎有無の誤った判断がなされることがあ
り、ボイラの安定運用が難しかった。
【０００５】本発明は、このような事情を考慮して成さ
れたもので、その目的とするところは、火力発電所等に
おけるバーナ燃焼の多様化に拘らず常に正確な火炎有無
の検出を行うことができ、ボイラの安定運用を可能にす
るボイラの火炎検出装置を提供することにある。
れたもので、その目的とするところは、火力発電所等に
おけるバーナ燃焼の多様化に拘らず常に正確な火炎有無
の検出を行うことができ、ボイラの安定運用を可能にす
るボイラの火炎検出装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、次のような構成を採用している。
に本発明では、次のような構成を採用している。
【０００７】即ち本発明は、複数のバーナを有するボイ
ラにおいて、各バーナにその火炎検出を目的として可視
光域の電子式カメラをそれぞれ設置し、バーナ着火後に
各バーナの火炎の輝度（明るさ）信号分布を前記電子式
カメラにより得られる画像の画素について平均した値が
所定のしきい値以下となった場合には失火のおそれあり
との第１の判定をし、前記輝度信号を少なくとも２つの
領域に分割し、該分割された各領域における前記輝度信
号の平均値の差が所定のしきい値以下となった場合には
失火のおそれありとの第２の判定をし、前記輝度信号の
うち、隣り合う画素の輝度レベル差を演算し、この輝度
レベル差と所定のしきい値βとの大小を用いて失火のお
それありとの第３の判定をし、第１乃至第３の判定のす
べてにおいて失火のおそれありとの判定がなされた場合
のみに前記バーナが失火しているとの失火判定をし、か
つ前記ボイラに与えられる負荷がしきい値ＭＷth以下と
なった場合に、全画素の前記輝度信号において所定のし
きい値αth'を超える画素数Ｎが所定の画素数Ｎthより
も多い場合には前記失火判定にかかわらず火炎有りと判
定することを特徴とする。
ラにおいて、各バーナにその火炎検出を目的として可視
光域の電子式カメラをそれぞれ設置し、バーナ着火後に
各バーナの火炎の輝度（明るさ）信号分布を前記電子式
カメラにより得られる画像の画素について平均した値が
所定のしきい値以下となった場合には失火のおそれあり
との第１の判定をし、前記輝度信号を少なくとも２つの
領域に分割し、該分割された各領域における前記輝度信
号の平均値の差が所定のしきい値以下となった場合には
失火のおそれありとの第２の判定をし、前記輝度信号の
うち、隣り合う画素の輝度レベル差を演算し、この輝度
レベル差と所定のしきい値βとの大小を用いて失火のお
それありとの第３の判定をし、第１乃至第３の判定のす
べてにおいて失火のおそれありとの判定がなされた場合
のみに前記バーナが失火しているとの失火判定をし、か
つ前記ボイラに与えられる負荷がしきい値ＭＷth以下と
なった場合に、全画素の前記輝度信号において所定のし
きい値αth'を超える画素数Ｎが所定の画素数Ｎthより
も多い場合には前記失火判定にかかわらず火炎有りと判
定することを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明によれば、バーナの火炎検出部に電子式
カメラ、例えば光ファイバとＣＣＤカメラを使用するこ
とにより、従来技術の検出部の検出範囲が検出部から約
３０°の角度内であったものを、約９０°の視野範囲と
して広角度にすることができる。さらに、電子式カメラ
で捕らえたビデオ信号を画像処理装置等により処理して
火炎の輝度分布を求め、この情報を基にして火炎着火，
失火検出をマイクロプロセッサを使用して判断させるこ
とによって、より確実性の高い火炎検出が可能となる。
カメラ、例えば光ファイバとＣＣＤカメラを使用するこ
とにより、従来技術の検出部の検出範囲が検出部から約
３０°の角度内であったものを、約９０°の視野範囲と
して広角度にすることができる。さらに、電子式カメラ
で捕らえたビデオ信号を画像処理装置等により処理して
火炎の輝度分布を求め、この情報を基にして火炎着火，
失火検出をマイクロプロセッサを使用して判断させるこ
とによって、より確実性の高い火炎検出が可能となる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００１０】図１は本発明の一実施例に係わるボイラの
火炎検出装置のシステム構成を示す図であり、図中１０
１はボイラ，１０２は光ファイバ，１０３はＣＣＤカメ
ラ、１０４はビデオ信号，１０５はＥＦＭ（Elevation
Flame Monitor ），１０６はアナログ回路，１０７はマ
イクロプロセッサ部，１０８は火炎有無信号，１０９は
バーナ弁開信号，１１０はボイラ負荷信号，１１１はＵ
ＦＭ（Unit Flame Monitor）、１１２はＣＲＴ，１１３
はバーナ制御装置，１１４はボイラ制御装置を示してい
る。
火炎検出装置のシステム構成を示す図であり、図中１０
１はボイラ，１０２は光ファイバ，１０３はＣＣＤカメ
ラ、１０４はビデオ信号，１０５はＥＦＭ（Elevation
Flame Monitor ），１０６はアナログ回路，１０７はマ
イクロプロセッサ部，１０８は火炎有無信号，１０９は
バーナ弁開信号，１１０はボイラ負荷信号，１１１はＵ
ＦＭ（Unit Flame Monitor）、１１２はＣＲＴ，１１３
はバーナ制御装置，１１４はボイラ制御装置を示してい
る。
【００１１】本装置のセンサ部である光ファイバ１０２
及びＣＣＤカメラ１０３で捕らえたビデオ信号１０４
は、常時ＥＦＭ１０５へ伝送される。ＥＦＭ１０５はア
ナログ回路１０６とマイクロプロセッサ部１０７とによ
り構成されており、センサ部から伝送されてきたビデオ
信号１０４はアナログ回路１０６で順次画像処理を施さ
れる。
及びＣＣＤカメラ１０３で捕らえたビデオ信号１０４
は、常時ＥＦＭ１０５へ伝送される。ＥＦＭ１０５はア
ナログ回路１０６とマイクロプロセッサ部１０７とによ
り構成されており、センサ部から伝送されてきたビデオ
信号１０４はアナログ回路１０６で順次画像処理を施さ
れる。
【００１２】画像処理されたデータ例を図２に示す。図
２において、２１は画像処理データの縦の画素数＝ｍ画
素、２２は画像処理データの横の画素数＝ｎ画素、αij
は明るさのレベル（輝度レベル：例えば１〜256 の 256
レベル）である。このような画像データを基に、マイク
ロプロセッサ部１０７で各種演算を実施して火炎有無を
判断し、火炎有無信号１０８をバーナ制御装置１１３へ
送る。
２において、２１は画像処理データの縦の画素数＝ｍ画
素、２２は画像処理データの横の画素数＝ｎ画素、αij
は明るさのレベル（輝度レベル：例えば１〜256 の 256
レベル）である。このような画像データを基に、マイク
ロプロセッサ部１０７で各種演算を実施して火炎有無を
判断し、火炎有無信号１０８をバーナ制御装置１１３へ
送る。
【００１３】以下に、マイクロプロセッサ部１０７で行
う各種演算例について説明する。まず、火炎無しの状態
からの着火検出について説明する。バーナを着火させる
ときには、バーナへ燃料を送る弁（バーナ弁）を開けて
点火用バーナにて着火させるので、バーナ弁が閉じて入
る間は、着火検出演算を行わず、一定時間間隔Ｔ（例え
ば５秒）毎に、マイクロプロセッサ部１０７内のメモリ
に記録している画像処理データを更新することのみを行
う。バーナ制御装置１１３からバーナ弁開信号１０９が
入力されると、バーナ弁開後の画像処理データとバーナ
弁開前にメモリに記録していたものとの比較を行う。
う各種演算例について説明する。まず、火炎無しの状態
からの着火検出について説明する。バーナを着火させる
ときには、バーナへ燃料を送る弁（バーナ弁）を開けて
点火用バーナにて着火させるので、バーナ弁が閉じて入
る間は、着火検出演算を行わず、一定時間間隔Ｔ（例え
ば５秒）毎に、マイクロプロセッサ部１０７内のメモリ
に記録している画像処理データを更新することのみを行
う。バーナ制御装置１１３からバーナ弁開信号１０９が
入力されると、バーナ弁開後の画像処理データとバーナ
弁開前にメモリに記録していたものとの比較を行う。
【００１４】比較は、図２におけるｍ×ｎ画素の各画素
毎に行い、その合計の値が設定値Ａを越えたとき、バー
ナ着火と判定して火炎有り信号をバーナ制御装置１１３
へ送る。
毎に行い、その合計の値が設定値Ａを越えたとき、バー
ナ着火と判定して火炎有り信号をバーナ制御装置１１３
へ送る。
【００１５】次に、バーナ着火後の（何等かの異常によ
る）バーナ失火検出について説明する。バーナ失火検出
は、３種類の演算を行って全ての演算で失火と判断した
ときに、バーナ制御装置１１３へ火炎無し信号を送る。
る）バーナ失火検出について説明する。バーナ失火検出
は、３種類の演算を行って全ての演算で失火と判断した
ときに、バーナ制御装置１１３へ火炎無し信号を送る。
【００１６】(1) 平均輝度レベルによる演算 図２における全画素の平均輝度レベルが設定値αth以下
となったとき、この演算では失火と判断する。
となったとき、この演算では失火と判断する。
【００１７】（２） 輝度レベル差による演算 センサ部で捕らえた火炎を例えば画面左にバーナ口があ
り火炎が左から右へ伸びているようにセンサ部をセット
する。そして、図２の処理画面を右半分（１〜ｎ／２）
と左半分（ｎ／２〜ｎ）の２つの部分に分けて、その差
が設定値Δαth以下となったとき、この演算では失火と
判断する。 m n m n/2 （ΣΣαij）／（ｍ×ｎ/2）−（ΣΣαij）／（ｍ×ｎ/2）≦αth i=1 j=n/2 i=1 j=1 … (b) この演算は、例えば火炎の着火点がバーナ口から離れ気
味になったときを考慮して、多少離れ気味になったとき
でも失火とは判断しないように演算している。
り火炎が左から右へ伸びているようにセンサ部をセット
する。そして、図２の処理画面を右半分（１〜ｎ／２）
と左半分（ｎ／２〜ｎ）の２つの部分に分けて、その差
が設定値Δαth以下となったとき、この演算では失火と
判断する。 m n m n/2 （ΣΣαij）／（ｍ×ｎ/2）−（ΣΣαij）／（ｍ×ｎ/2）≦αth i=1 j=n/2 i=1 j=1 … (b) この演算は、例えば火炎の着火点がバーナ口から離れ気
味になったときを考慮して、多少離れ気味になったとき
でも失火とは判断しないように演算している。
【００１８】(3) ボイラ低負荷時における演算 ボイラ低負荷時にはボイラ内で着火しているバーナ数が
少なくなりボイラ内が暗くなり、上記(1) (2) の演算だ
けでは失火の誤信号を出力する可能性があるので、以下
の演算を行う。
少なくなりボイラ内が暗くなり、上記(1) (2) の演算だ
けでは失火の誤信号を出力する可能性があるので、以下
の演算を行う。
【００１９】ボイラ制御装置１１４からボイラ負荷信号
１１０（ＭＷ）を入力しており、ボイラ負荷信号１１０
が本装置内で設定している値ＭＷth以下となったときの
み次の演算を行う。図２のｍ×ｎ画素全てに対して、あ
る輝度レベル（αth′）以上の値を持つ画素数をカウン
トする。カウントした数をＮとする。このカウント数が
Ｎth以下になったときこの演算では失火と判断する。 Ｎ≦Ｎth … (c)
１１０（ＭＷ）を入力しており、ボイラ負荷信号１１０
が本装置内で設定している値ＭＷth以下となったときの
み次の演算を行う。図２のｍ×ｎ画素全てに対して、あ
る輝度レベル（αth′）以上の値を持つ画素数をカウン
トする。カウントした数をＮとする。このカウント数が
Ｎth以下になったときこの演算では失火と判断する。 Ｎ≦Ｎth … (c)
【００２０】（４）火炎のエッジ検出 図２の画像処理されたデータにおいて、縦のｎ列のそれ
ぞれについて、縦に隣り合った画素（α1jとα2j，α2j
とα3j，…，αm-1,jとαm,j）の輝度レベル差（βi，i
+1）を演算して、βi，i+1が設定値β以上となるものが
１つもない縦の列をカウントしていき、カウント数Ｍが
全列ｎの半分以上となったとき、この演算では失火と判
断する。 Ｍ≧ｎ／２ …（ｄ）
ぞれについて、縦に隣り合った画素（α1jとα2j，α2j
とα3j，…，αm-1,jとαm,j）の輝度レベル差（βi，i
+1）を演算して、βi，i+1が設定値β以上となるものが
１つもない縦の列をカウントしていき、カウント数Ｍが
全列ｎの半分以上となったとき、この演算では失火と判
断する。 Ｍ≧ｎ／２ …（ｄ）
【００２１】上記のような (1)〜(4) による失火ロジッ
クを示すと図３のようになる。基本的には、(a) 式，
(b) 式，(d) 式の３つ式でそれぞれ失火と判断された時
に火炎無し信号を出力する。但し、ＭＷ≦ＭＷthで (c)
式により失火でないと判断されたときは、上記 (a)(b)
(d)の各式の判断に関係なく火炎有り信号を出力する。
即ち、ＭＷ＞ＭＷthの場合は (a)(b)(d)の３つの式で失
火と判断されたときに火炎無し信号を出力するが、ＭＷ
≦ＭＷthの場合は上記の３つの式に加え (c)式でも失火
と判断されたときに、火炎無し信号を出力することにな
る。
クを示すと図３のようになる。基本的には、(a) 式，
(b) 式，(d) 式の３つ式でそれぞれ失火と判断された時
に火炎無し信号を出力する。但し、ＭＷ≦ＭＷthで (c)
式により失火でないと判断されたときは、上記 (a)(b)
(d)の各式の判断に関係なく火炎有り信号を出力する。
即ち、ＭＷ＞ＭＷthの場合は (a)(b)(d)の３つの式で失
火と判断されたときに火炎無し信号を出力するが、ＭＷ
≦ＭＷthの場合は上記の３つの式に加え (c)式でも失火
と判断されたときに、火炎無し信号を出力することにな
る。
【００２２】このように本実施例によれば、ボイラ１０
１の火炎検出部に光ファイバ１０２とＣＣＤカメラ１０
３を使用することにより、従来技術の検出部の検出範囲
が検出部から約３０°の角度内であったものを、約９０
°の視野範囲として広角度にすることができる。さら
に、ＣＣＤカメラ１０３で捕らえたビデオ信号１０４を
ＥＦＭ１０５により画像処理して火炎の輝度分布を求
め、この情報を基にマイクロプロセッサ１０７で各種演
算を実施して火炎着火，失火検出を判断させることによ
って、より確実性の高い火炎検出が可能となる。なお、
本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、そ
の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施すること
ができる。
１の火炎検出部に光ファイバ１０２とＣＣＤカメラ１０
３を使用することにより、従来技術の検出部の検出範囲
が検出部から約３０°の角度内であったものを、約９０
°の視野範囲として広角度にすることができる。さら
に、ＣＣＤカメラ１０３で捕らえたビデオ信号１０４を
ＥＦＭ１０５により画像処理して火炎の輝度分布を求
め、この情報を基にマイクロプロセッサ１０７で各種演
算を実施して火炎着火，失火検出を判断させることによ
って、より確実性の高い火炎検出が可能となる。なお、
本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、そ
の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施すること
ができる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、バ
ーナの火炎の輝度を電子式カメラ（光ファイバ及びＣＣ
Ｄカメラ等からなる検出部）で検出し、画像処理により
火炎の輝度分布を求め、さらにマイクロプロセッサ等に
より火炎着火，失火検出を判断することによって、より
正確な火炎有無の検出を行うことができ、ボイラの安定
運用が可能となる。
ーナの火炎の輝度を電子式カメラ（光ファイバ及びＣＣ
Ｄカメラ等からなる検出部）で検出し、画像処理により
火炎の輝度分布を求め、さらにマイクロプロセッサ等に
より火炎着火，失火検出を判断することによって、より
正確な火炎有無の検出を行うことができ、ボイラの安定
運用が可能となる。
【図１】本発明の一実施例に係わる火炎検出装置のシス
テム構成を示す図、
テム構成を示す図、
【図２】実施例装置で使用される画像処理データを示す
図、
図、
【図３】本実施例による失火ロジックを示す図、
【図４】従来の火炎検出装置のシステム構成を示す図。
１０１…ボイラ、 １０２…光ファイバ、 １０３…ＣＣＤカメラ、 １０４…ビデオ信号、 １０５…ＥＦＭ（Elevation Flame Monitor ）、 １０６…アナログ回路、 １０７…マイクロプロセッサ部、 １０８…火炎有無信号、 １０９はバーナ弁開信号、 １１０はボイラ負荷信号、 １１１はＵＦＭ（Unit Flame Monitor）、 １１２はＣＲＴ，１１３はバーナ制御装置、 １１４はボイラ制御装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01J 1/00 - 1/46 F23M 11/04 F23N 5/00 - 5/08
Claims (1)
- 【請求項１】複数のバーナを有するボイラにおいて、各
バーナにその火炎検出を目的として可視光域の電子式カ
メラをそれぞれ設置し、バーナ着火後に 各バーナの火炎の輝度（明るさ）信号分
布を前記電子式カメラにより得られる画像の画素につい
て平均した値が所定のしきい値以下となった場合には失
火のおそれありとの第１の判定をし、 前記輝度信号を少なくとも２つの領域に分割し、該分割
された各領域における前記輝度信号の平均値の差が所定
のしきい値以下となった場合には失火のおそれありとの
第２の判定をし、 前記輝度信号のうち、隣り合う画素の輝度レベル差を演
算し、この輝度レベル差と所定のしきい値βとの大小を
用いて失火のおそれありとの第３の判定をし、 第１乃至第３の判定のすべてにおいて失火のおそれあり
との判定がなされた場合のみに前記バーナが失火してい
るとの失火判定をし、かつ 前記ボイラに与えられる負荷
がしきい値ＭＷth以下となった場合に、全画素の前記輝
度信号において所定のしきい値αth'を超える画素数Ｎ
が所定の画素数Ｎthよりも多い場合には前記失火判定に
かかわらず火炎有りと判定することを特徴とする ボイラ
の火炎検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04052252A JP3140540B2 (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | ボイラの火炎検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04052252A JP3140540B2 (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | ボイラの火炎検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05256694A JPH05256694A (ja) | 1993-10-05 |
| JP3140540B2 true JP3140540B2 (ja) | 2001-03-05 |
Family
ID=12909547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04052252A Expired - Fee Related JP3140540B2 (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | ボイラの火炎検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3140540B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3592908B2 (ja) * | 1997-10-29 | 2004-11-24 | 名古屋電機工業株式会社 | 火災検出方法およびその装置 |
| CN113506285A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-10-15 | 西北工业大学 | 一种锅炉炉膛三维温度场检测方法、装置和计算机设备 |
-
1992
- 1992-03-11 JP JP04052252A patent/JP3140540B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05256694A (ja) | 1993-10-05 |
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