JP4540781B2 - 炎監視方法及び装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は炎を監視する炎監視方法及び装置に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、例えば、ボイラ、炉、又は、他の燃焼機器の中で炭化水素燃料を燃やしたときに生じる炎を、該炎の特性を決定する目的、特に、燃焼工程の化学量論比(stoichiometry)に関する情報を提供する目的で、監視するために用いられることができ、好ましくは、燃焼効率を向上させ、汚染物質の産出を減少させるために用いられることができる炎監視装置を提供することを目的とする。
【0003】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る炎監視装置は、炭化水素の炎を監視するための炎監視装置であって、炎の燃焼領域内に短時間の間だけ存在する遷移種(transient species)に相当する第一波長における炎によって放出される電磁放射線に応答し、第一の検出信号を出力する第一検出手段と、燃焼領域内の非遷移種(non-transient species)に相当する第二波長における炎によって放出される電磁放射線に応答し、第二の検出信号を出力する第二検出手段と、前記第一及び第二の検出信号に応答し、比較信号を出力する比較手段と、前記比較信号に応答し、炎中の空気・燃料比率に応じた出力信号を出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする。
【0004】
更に、本発明に係る炎監視方法は、炭化水素の炎を監視するための炎監視方法であって、炎の燃焼領域内に短時間の間だけ存在する遷移種に相当する第一波長における炎によって放出される電磁放射線に応答し、第一の検出信号を出力する第一検出ステップと、燃焼領域内の非遷移種に相当する第二波長における炎によって放出される電磁放射線に応答し、第二の検出信号を出力する第二検出ステップと、前記第一及び第二の検出信号に応答し、比較信号を出力する比較ステップと、前記比較信号に応答し、炎中の空気・燃料比率に応じた出力信号を出力する出力ステップと、を備えたことを特徴とする。
【0005】
【発明の実施の形態】
本発明に係る炎監視方法及び装置を、添付の概略図を参照して説明する。概略図において、図1は、本発明に係る炎監視装置の一形態のブロック図であり、図2〜8は、図1の炎監視装置の作用を説明するためのグラフである。
【0006】
図1に示した炎監視装置は、複数の電磁放射線センサを備えている。より詳しく説明すると、図1に示した炎監視装置は、少なくとも2つのセンサ、好ましくは3つのセンサ、可能であればより多くのセンサを備えている。説明を簡単にするために、図1には、3つのセンサ6、8及び10が示されている。これらのセンサ6、8及び10には、それぞれ、狭帯域フィルタが取り付けられているので、センサ6、8及び10は、それぞれ、特定帯域の狭い範囲の波長にのみ反応する。これらの波長及び帯域については、より詳細に後述する。センサ6、8及び10は、ボイラ、炉、又は、他の燃焼装置の中又は上の、炭化水素燃料を燃やしたときに生じる炎を監視することができる位置に設置される。センサ6、8及び10のそれぞれからの信号、即ち、それぞれの狭い範囲の波長において検知された放射線に応じた信号は、それぞれ、信号調整ユニット12、14及び16によって、増幅され、周波数帯域を制限された後、アナログ・デジタル変換機18、19及び20に入力される。ライン21、22及び23上のデジタル化された検出信号は、中央演算ユニット(以下、単にCPUという。)24に入力される。メモリ26は、CPU24と連携している。後で詳述するように、CPU24は、入力されたデータを演算し、燃焼工程の化学量論比に関する情報を提供する。ライン28に出力された結果は、出力ユニット30に入力される。出力ユニット30は、34で示されたバルブの配置を自動的に操作する出力をライン32上に作り出すことができる。そして、バルブ34の配置は、所定の空気・燃料比率を作り出すために、炉中の空気・燃料比率を調整することができる。炉中の空気・燃料比率は、最大効率にするために化学量論比に調整され、又は、汚染物質を減少させるために所定量の十分な空気に調整されてもよい。
【0007】
なお、出力ユニット30は、炎監視工程の結果を、最適な表示装置に示すために、及び/又は、その情報を遠隔地に伝達するために、ライン36上に出力を生成することができる。
【0008】
本発明に係る炎監視装置の1つの好ましい形態においては、センサ6は2.96μmを中心とする狭い波長帯域の放射線に反応するようにされていて、センサ8は3.35μmを中心とする狭い波長帯域の放射線に反応するようにされていて、センサ10は310nmを中心とする狭い波長帯域の放射線に反応するようにされている。このようにした場合、センサ6及び8を鉛セレニドセンサ、センサ10をシリコンセンサとすることができる。
【0009】
本発明に係る炎監視装置の作用について詳述する。
【0010】
炭化水素の炎の放出スペクトルは、様々な放出ピークを含む。以下にその例を示す。
(a)例えば3.35μmを中心とする、炎中の熱い炭化水素の燃料に関連するピーク。
(b)例えば、H2Oの場合927nm、1.45μm及び2.9μmを中心とし、CO2の場合4.5μmを中心とする、炎中の燃焼生成物に関連するピーク。
(c)例えば、約310nmを中心とし、OHに対応するピーク、約431nmを中心とし、CHに関連するピーク、及び、約517nmを中心とし、C2に関連するピークのような、燃焼領域において短時間だけ存在する遷移種に関連するピーク。
【0011】
本発明によれば、遷移種による放出物の周波数スペクトルは、燃料及び燃焼生成物による放出物の周波数スペクトルと著しく異なり、両者の差は、燃焼工程の化学量論比に対して変化するということがわかる。
【0012】
図2において、垂直軸は、デジタル化された検出信号(ライン21、22及び23)のうち2つの間の、特定の周波数帯域における電力の比を対数目盛りで示しており、水平軸は、化学量論比値(1)と比較した空気・燃料比率である。図2において、曲線Aは、センサ8からの検出信号(熱い炭化水素燃料からの放出物に相当する3.35μm)中の特定の周波数領域における電力に対する、センサ10からの検出信号(遷移種OHに相当する310nm)中の特定の周波数領域における電力の比を表している。曲線Bは、センサ8からの検出信号(熱い炭化水素燃料からの放出物に相当する3.35μm)中の特定の周波数領域における電力に対する、センサ6からの検出信号(H2Oに相当する3.35μm)中の特定の周波数領域における電力の比を表している。図2における曲線は、ガス燃焼炉中において100%の負荷(最大燃料投入量)で測定され、10〜30Hzの周波数帯域にわたって測定されている。
【0013】
図2には、曲線Aは、曲線Bに比べて、空気・燃料比率に対して、特に、化学量論上の空気・燃料比率に近い重要な領域にわたって、より著しく変化するということが、はっきりと示されている。したがって、曲線A及びBは、遷移種(この場合はOH)による放出物の周波数スペクトルは、燃料又は生成物の化学種による放出物の周波数スペクトルと著しく異なり、これらの差は炎の化学量論比に対して変化する、ということを示している。
【0014】
図3は図2に相当する(軸は、同様のものを表しているが、図3においては、垂直軸は対数目盛りではない)が、図3は、異なる炉負荷又は燃料投入量の領域における曲線を示している。実線で示された4つの曲線(曲線A、B、C及びD)は、全て、センサ8からの検出信号(炎中の熱い燃料に相当する3.35μm)中の特定の周波数領域における電力に対する、センサ10からの検出信号(遷移種OHに相当する310nm)中の特定の周波数帯域における電力の比率を示している。曲線A、B、C及びDは、それぞれ最大の25%、50%、75%及び100%の炉負荷又は燃料投入量での比率に対応している。
【0015】
点線で示された曲線E、F及びGは、全て、センサ8からの検出信号(炎中の熱い燃料に相当する3.35μm)中の特定の周波数帯域における電力に対する、センサ6からの検出信号(生成物H2Oに相当する2.9μm)中の特定の周波数帯域における電力の比率を示している。曲線E、F及びGは、それぞれ最大の25%、75%及び100%の炉負荷又は燃料投入量での比率に対応している。
【0016】
異なる曲線間で比較をすることができるように、25%、50%及び75%の負荷に対応した値は、化学量論比よりも大きく、燃焼後の排気ガス中の過剰酸素の量が3%である(Xで示された)空気・燃料比率で互いに値が同等になるように、任意の要素を掛けられている。
【0017】
図3には、(炎中の熱い燃料による信号に対する遷移種OHの出力による信号の比率を示している)曲線A、B、C及びDは、曲線E、F及びGに比べて、異なる炉負荷での空気・燃料比率に関して、より良い一貫性及びより体系的な変化を持っている、ということが、はっきりと示されている。
【0018】
したがって、作用の1つの方法において、図1の炎監視装置は、上述した2つの比率、即ち、(i)3.35μmであり、炎中の熱い燃料からの放出物に相当する検出信号中の特定の周波数帯域での電力に対する、310nmであり、遷移種OHに相当する検出信号中の特定の周波数帯域での電力の比率、及び、(ii)3.35μmであり、炎中の熱い燃料から放出物に相当する検出信号中の特定の周波数帯域での電力に対する、2.9μmであり、生成物H2Oに相当する検出信号中の特定の周波数帯域での電力の比率、を測定するために、センサ6、8及び10からのライン21、22及び23上のデジタル化された検出信号を用いる。仮に、信号調整ユニット12、14及び16の周波数通過帯域が十分に狭ければ、CPU24は、検出信号それぞれの中の平均振幅を測定し、比較することによって、これら2つの比率を決定することができる。また、仮に、信号調整ユニット12、14及び16の周波数通過帯域が比較的広ければ、CPU24は、デジタル化されたデータを周波数領域に変換するために、デジタル化されたデータに対して、高速フーリエ変換を行い、所定の周波数帯域について積分することによって、2つの比率を得ることができる。次に、得られた比率データは、燃焼状態を決定するために、メモリ26に収納されたデータ(例えば、実際には、図2及び3に示されたデータに相当するデータを用いている)と比較される。次に、得られたライン28上の信号は、バルブ34によって空気・燃料比率を調整し、所定の空気・燃料比率(通常は、正に上述の化学量論比)を生成するために、出力ユニット30によって用いられる。
【0019】
図4は、(垂直目盛りが対数目盛りではないということを除いて)図2と概ね同様であるが、異なる波長での出力の間の電力の比率を示している。ここで、図4の曲線Aは、(遷移種OHに相当する)310nmでの出力と、(H2Oに相当する)927nmでの出力との間の電力の比率を、空気・燃料比率に対して示している。曲線Bは、(遷移種OHに相当する)310nmでの出力と、(再びH2Oに相当する)1.45μmでの出力との間の電力の比率を、空気・燃料比率に対して示している。曲線Cは、(遷移種CHに相当する)431nmでの出力と、(熱い燃料に相当する)3.35nmでの出力との間の電力の比率を、空気・燃料比率に対して示している。最後に、曲線Dは、(遷移種C2に相当する)516nmでの出力と、(熱い燃料に相当する)3.35nmでの出力との間の電力の比率を、空気・燃料比率に対して示している。曲線は、全てガス燃焼炉中において最大負荷で計測されている。それぞれの場合において、再び、空気・燃料比率に対する電力の比率の重大な変化が示されている。したがって、図4には、CPU24が、図4に示された電力の比率の1つを測定し、それによって炎中の空気・燃料比率を測定できるように、センサ6、8及び10(又はそれらの1つ又は2つ)は、異なった放射線の波長に敏感であるように変更されることができる、ということが示されている。
【0020】
仮に、測定された非遷移種が、2.9μmでのH2O、又は、4.5μmでのCO2であっても、図4中の曲線A、B、C及びDと形状において概ね同様である曲線が得られる。
【0021】
図5、6、7及び8は、センサ6、8及び10から得たデータを処理する別の方法を示している。この方法においては、異なった検出器からの検出信号データは、相互相関係数(垂直軸)を得るために、関連付けられていて、相互相関係数は、化学量論比に比較した空気・燃料比率(水平軸)に対して示されている。
【0022】
図5の曲線Aは、遷移種OHに相当する310nmでの検出信号(センサ10)と、炎中の熱い燃料に相当する3.35μmでの検出信号(センサ8)との間の相互相関係数が、空気・燃料比率に対してどのように変化するのか、ということを示している。曲線Aは、化学量論比の近辺の重要な領域において概直線状である重大な変化量がある、ということを示している。
【0023】
対照的に、図8の曲線Aは、燃焼生成物H2Oに相当する2.9μmでの検出信号(センサ6)と、炎の中の熱い燃料に相当する3.35μmでの検出信号(センサ8)との間の相互相関係数が、空気・燃料比率に対してどのように変化するのか、ということを示している。その変化量は小さく、概ね図5の曲線Aによって示された変化量よりも少ない。
【0024】
したがって、作用の選択方法の一形態において、CPU24(図1)は、(i)(図5の曲線Aに対応する)センサ8及び10から受けるデジタル化されたデータ、及び、(ii)(図8の曲線Aに対応する)センサ6及び8から受けるデジタル化されたデータ、に対して所定の相関計算をする。この2つの相関出力は、空気・燃料比率を決定するために、互いに比較され、また、それぞれメモリ26に収納されたデータと比較されることができる。そして、CPU24は、出力ユニット30及びバルブ34によって、空気・燃料比率を、所定の値にするように調整することができる。
【0025】
図5の曲線Bは、310nm(遷移種OH、センサ10)での検出信号と、2.9μm(水、センサ6)での検出信号との間の相互相関係数が、空気・燃料比率に対してどのように変化するのか、ということを示している。ここで、図5の曲線Bには、重大な変化量がある(図5の曲線Aの変化量と大きさは等しくないが、概ね同様である)。したがって、CPU24は、上述した他の2組のセンサの組み合わせから受け取ったデータに対する相関計算を補うために、センサ6及び10から受け取ったデジタル化されたデータに対する相関計算を行うことができる。
【0026】
この作用の第二の方法においても、センサ6、8及び10が、図1を参照しながら上述した3つの波長における放射線に反応する、ということは重要ではない。つまり、センサ6は、代わりに、例えば、927nm又は1.45μmでH2O、又は、4.5μmでCO2のように、2.9μmとは異なる波長で燃焼生成物に相当する放出物に反応するようにされることができる。センサ8は、炎中の熱い燃料からの放出物の代わりに、燃焼生成物からの放出物に反応するようにされることができる。だが、仮に、センサ8が、燃焼生成物に相当する放出物に反応するとしたら、その放出物は、明らかに、センサ6が反応する波長とは異なった波長で反応する。センサ10は、例えば、約431nmでのCH、及び、約517nmでのC2のように、前述したようないくつかの他の遷移種からの放射線に反応するようにされることができる。
【0027】
例によれば、図5中の曲線C、D及びEは、310nm(各場合において)での一方の出力と、それぞれ1.45μm(燃焼生成物H2O)、4.5μm(燃焼生成物CO2)、及び、927nm(燃焼生成物H2O)での他方の出力と、の間の相関係数を示している。また、これらの曲線は全て、図5中の曲線Aより幾分少ないけれども、空気・燃料比率に対して重大な変化量を示している。
【0028】
図6には、431nmでの遷移種CHに相当する一方の出力と、5つの異なる非遷移種での他方の出力と、の間の相関係数が、それぞれ、曲線A、B、C、D及びEとして示されている。曲線Aでは、非遷移種は3.35μmでの熱い燃料であり、曲線Bでは、非遷移種は2.9μmでのH2Oであり、曲線Cでは、非遷移種は1.45μmでのH2Oであり、曲線Dでは、非遷移種は4.5μmでのCO2であり、曲線Eでは、非遷移種は927nmでのH2Oである。また、これらの曲線は全て、図5中の曲線Aより幾分少ないけれども、空気・燃料比率に関する重大な変化量を示している。
【0029】
図7には、516nmでの遷移種C2に相当する一方の出力と、5つの異なる非遷移種での他方の出力と、の間の相関係数が、それぞれ、曲線A、B、C、D及びEとして示されている。曲線Aでは、非遷移種は3.35μmでの熱い燃料であり、曲線Bでは、非遷移種は2.9μmでのH2Oであり、曲線Cでは、非遷移種は1.45μmでのH2Oであり、曲線Dでは、非遷移種は4.5μmでのCO2であり、曲線Eでは、非遷移種は927nmでのH2Oである。また、これらの曲線は全て、図5中の曲線Aより幾分少ないけれども、空気・燃料比率に対して重大な変化量を示している。
【0030】
再び図8を参照すると、曲線BからJは、以下のような非遷移種の異なる対に対応した出力の間の相関係数を示している。
(i)曲線Bは、2.9μmでのH2Oに相当する出力と、4.5μmでのCO2に相当する出力と、の間の相関係数を示している。
(ii)曲線Cは、3.35μmでの熱い燃料に相当する出力と、4.5μmでのCO2に相当する出力と、の間の相関係数を示している。
(iii)曲線D、E及びFは、それぞれの場合において、1.45μmでのH2Oに相当する一方の出力と、それぞれ、4.5μmでのCO2(曲線D)、3.35μmでの熱い燃料(曲線E)、及び、2.9μmでのH2O(曲線F)に相当する他方の出力と、の間の相関係数を示している。
(iv)曲線G、H、I及びJは、それぞれの場合において、927nmでのH2Oに相当する一方の出力と、それぞれ、4.5μmでのCO2(曲線G)、3.35μmでの熱い燃料(曲線H)、2.9μmでのH2O(曲線I)、及び、1.45μmでのH2O(曲線J)に相当する他方の出力と、の間の相関係数を示している。
【0031】
図8は、曲線BからJは、図8における曲線Aと形状において概ね同様である、つまり、空気・燃料比率に対するそれぞれの相関係数の変化量は小さい、ということを示している。
【0032】
したがって、図5、6及び7に示された一方の曲線を図8に示された他方の曲線と比較することにより、適切な狭い波長帯域における放射線に反応するようにすることによって、図1の炎監視装置は、センサ6、8及び10が、どのように変更されることができるのか、ということがわかる。
【0033】
本発明に係る炎監視装置は、前記2つの異なる方法(炎監視装置が、それぞれの検出信号からの特定の周波数帯域における出力の比率を得る第一方法、及び、炎監視装置が、相関係数を測定する第二方法)で、同時に、又は、連続的に作用するようにしてもよい。それによって、化学量論比に比較した空気・燃料比率によって表された燃焼状態に関する2つ又はそれ以上の評価が生じる。そして、CPU24は、出力ユニット30と、バルブ34と、を操作するために、それらの評価の判断をするようにすることができる。例えば、ファジーの法則、即ち従来の論理法則を用いることによって、又は、人工神経網によって、エキスパートシステムのような、適した人工知能手段が使われることができる。
【0034】
したがって、全ての明らかにした具体例において、燃焼領域において短時間の間だけ存在する遷移種に相当する狭い波長帯域における放射線の放出物は、空気・燃料比率に対してはっきりと変化する出力を作り出すために、炎中の熱い炭化水素燃料、又は、燃焼生成物に相当する少なくとも1つの狭い波長帯域における放出物と比較される。好ましくは、上述したように、例えば、互いに異なる燃焼生成物、又は、燃焼生成物と燃料のような2つの非遷移種にそれぞれ相当する波長帯域における放射線の放出物も、空気・燃料比率に対してわずかにだけ変化する出力を作り出すために、比較されることができる。したがって、遷移種による放出物を用いて作り出された出力と、遷移種による放出物を用いずに作り出された出力と、を対比することによって、識別力が向上する。しかしながら、望むならば、2つの非遷移種を考慮した比較は無くてもよい。
【0035】
望むならば、2つのセンサが、それぞれ異なる遷移種に対応する波長帯域における放射線に反応し、3つ目のセンサが、非遷移種に対応する波長領域における放射線に反応するようにしてもよい。そして、各々の遷移種に対応する放出物は、それぞれ、非遷移種に対応する放出物と比較されることができる。なお、少なくとも1つのセンサが遷移種に対応する波長における放射線に反応するようにして、3つ以上のセンサを用いれば、識別力の感度をより上げることができるということは、明白である。
【0036】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、ボイラ、炉、又は、他の燃焼機器の中で炭化水素燃料を燃やしたときに生じる炎を、該炎の特性を決定する目的、特に、燃焼工程の化学量論比に関する情報を提供する目的で、監視するために用いられることができ、好ましくは、燃焼効率を向上させ、汚染物質の産出を減少させるために用いられることができる炎監視装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る炎監視装置の一形態のブロック図である。
【図2】図1の炎監視装置の作用の第一方法を説明するグラフである。
【図3】図1の炎監視装置の作用の第一方法を説明するグラフである。
【図4】図1の炎監視装置の作用の第一方法を説明するグラフである。
【図5】図1の炎監視装置の作用の第二方法を説明するグラフである。
【図6】図1の炎監視装置の作用の第二方法を説明するグラフである。
【図7】図1の炎監視装置の作用の第二方法を説明するグラフである。
【図8】図1の炎監視装置の作用の第二方法を説明するグラフである。
【符号の説明】
6、8 センサ(第二検出手段、第三検出手段)
10 センサ(第一検出手段)
12、14、16 信号調整ユニット(信号調整手段)
24 CPU(第一の比較手段、第二の比較手段)
30 出力ユニット(出力手段)
34 バルブ
Claims (29)
- 炭化水素の炎を監視するための炎監視装置であって、
炎の燃焼領域内に短時間の間だけ存在する遷移種に相当する第一波長における炎によって放出される電磁放射線に応答し、第一の検出信号を出力する第一検出手段と、
燃焼領域内の第一の非遷移種に相当する第二波長における炎によって放出される電磁放射線に応答し、第二の検出信号を出力する第二検出手段と、
前記第一及び第二の検出信号に応答し、第一の比較信号を出力する第一の比較手段と、 前記第一の比較信号に応答し、炎中の空気・燃料比率に応じた出力信号を出力する出力手段と、
を備えたことを特徴とする炎監視装置。 - 前記遷移種がOHであり、前記第一波長が約310nmであることを特徴とする請求項1に記載の炎監視装置。
- 前記遷移種がCHであり、前記第一波長が約431nmであることを特徴とする請求項1に記載の炎監視装置。
- 前記遷移種がC2であり、前記第一波長が約517nmであることを特徴とする請求項1に記載の炎監視装置。
- 前記第一の非遷移種が、
(a)前記第二波長が約3.35μmである炎中の熱い炭化水素燃料、
(b)前記第二波長が約927nmであるH2O、
(c)前記第二波長が約1.45μmであるH2O、
(d)前記第二波長が約2.9μmであるH2O、及び、
(e)前記第二波長が約4.5μmであるCO2、
から選ばれたことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の炎監視装置。 - 前記第一の比較手段が、収納されたデータにも応答することを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の炎監視装置。
- 第二の非遷移種に相当し、前記第一の非遷移種に相当する波長とは異なる第三波長における炎によって放出される電磁放射線に応答し、第三の検出信号を出力する第三検出手段と、
該第三の検出信号と、前記第一及び第二の検出信号の1つと、に応答し、第二の比較信号を出力する第二の比較手段と、
をさらに備え、
前記出力手段が、前記第一及び第二の比較信号に応じて前記出力信号を出力するようにされたことを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の炎監視装置。 - 前記第二の非遷移種が、
(a)前記第三波長が約3.35μmである炎中の熱い炭化水素燃料、
(b)前記第三波長が約927nmであるH2O、
(c)前記第三波長が約1.45μmであるH2O、
(d)前記第三波長が約2.9μmであるH2O、及び、
(e)前記第三波長が約4.5μmであるCO2、
から選ばれたことを特徴とする請求項7に記載の炎監視装置。 - 前記出力手段が、収納されたデータにも応答することを特徴とする請求項7又は8に記載の炎監視装置。
- 前記第一及び第二の比較手段が、所定の周波数帯域においてそれぞれ比較される2つの検出信号のそれぞれに相当する電力値を検出し、該電力値を比較することを特徴とする請求項1〜9の何れかに記載の炎監視装置。
- 前記第一乃至第三の検出手段が、それぞれ、前記第一乃至第三の検出信号を所定の周波数帯域において出力する信号調整手段を備えたことを特徴とする請求項10に記載の炎監視装置。
- 前記信号調整手段が、それぞれ、狭帯域増幅器を備え、
前記第一及び第二の比較手段が、前記第一乃至第三の検出信号のそれぞれの平均振幅に応答する手段を備えたことを特徴とする請求項11に記載の炎監視装置。 - 前記第一及び第二の比較手段が、前記第一乃至第三の検出信号が時間に関して変化するとき、前記第一乃至第三の検出信号の高速フーリエ変換値を得て、該高速フーリエ変換値を所定の周波数帯域について積分する手段を備えたことを特徴とする請求項10に記載の炎監視装置。
- 前記第一及び第二の比較手段が、それぞれ比較される2つの検出信号を相互相関する相関手段を備えたことを特徴とする請求項1〜13の何れかに記載の炎監視装置。
- 炎の空気・燃料比率を調整する前記出力信号に応答する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜14の何れかに記載の炎監視装置。
- 炭化水素の炎を監視するための炎監視方法であって、
炎の燃焼領域内に短時間の間だけ存在する遷移種に相当する第一波長における炎によって放出される電磁放射線に応答し、第一の検出信号を出力する第一検出ステップと、
燃焼領域内の第一の非遷移種に相当する第二波長における炎によって放出される電磁放射線に応答し、第二の検出信号を出力する第二検出ステップと、
前記第一及び第二の検出信号に応答し、第一の比較信号を出力する第一の比較ステップと、
前記第一の比較信号に応答し、炎中の空気・燃料比率に応じた出力信号を出力する出力ステップと、
を備えたことを特徴とする炎監視方法。 - 前記遷移種がOHであり、前記第一波長が約310nmであることを特徴とする請求項16に記載の炎監視方法。
- 前記遷移種がCHであり、前記第一波長が約431nmであることを特徴とする請求項16に記載の炎監視方法。
- 前記遷移種がC2であり、前記第一波長が約517nmであることを特徴とする請求項16に記載の炎監視方法。
- 前記第一の非遷移種が、
(a)前記第二波長が約3.35μmである炎中の熱い炭化水素燃料、
(b)前記第二波長が約927nmであるH2O、
(c)前記第二波長が約1.45μmであるH2O、
(d)前記第二波長が約2.9μmであるH2O、及び、
(e)前記第二波長が約4.5μmであるCO2、
から選ばれたことを特徴とする請求項16〜19の何れかに記載の炎監視方法。 - 前記第一の比較ステップが、収納されたデータに応答するステップも備えたことを特徴とする請求項16〜20の何れかに記載の炎監視方法。
- 第二の非遷移種に相当し、前記第一の非遷移種に相当する波長とは異なる第三波長における炎によって放出される電磁放射線を検出し、第三の検出信号を出力する第三検出ステップと、該第三の検出信号と、前記第一及び第二の検出信号の1つと、を比較し、第二の比較信号を出力する第二の比較ステップと、前記第一及び第二の比較信号に応じて出力信号を出力するステップと、をさらに備えたことを特徴とする請求項16〜21の何れかに記載の炎監視方法。
- 前記第二の非遷移種が、
(a)前記第三波長が約3.35μmである炎中の熱い炭化水素燃料、
(b)前記第三波長が約927nmであるH2O、
(c)前記第三波長が約1.45μmであるH2O、
(d)前記第三波長が約2.9μmであるH2O、及び、
(e)前記第三波長が約4.5μmであるCO2、
から選ばれたことを特徴とする請求項22に記載の炎監視方法。 - 前記出力信号を出力するステップが、収納されたデータに応答するステップを備えたことを特徴とする請求項22又は23に記載の炎監視方法。
- 前記第一及び第二の比較ステップが、所定の周波数帯域においてそれぞれ比較される2つの検出信号のそれぞれに相当する電力値を検出し、該電力値を比較するステップを備えたことを特徴とする請求項16〜24の何れかに記載の炎監視方法。
- 前記第一乃至第三の検出信号が、それぞれ狭い周波数帯域において出力され、
前記第一及び第二の比較ステップが、前記第一乃至第三の検出信号のそれぞれの平均振幅に応答するステップを備えたことを特徴とする請求項25に記載の炎監視方法。 - 前記第一及び第二の比較ステップが、前記第一乃至第三の検出信号が時間に関して変化するとき、前記第一乃至第三の検出信号の高速フーリエ変換値を得るステップと、該高速フーリエ変換値を所定の周波数帯域について積分するステップと、を備えたことを特徴とする請求項25に記載の炎監視方法。
- 前記第一及び第二の比較ステップが、それぞれ比較される2つの検出信号を相互相関するステップを備えたことを特徴とする請求項16〜27の何れかに記載の炎監視方法。
- 炎の空気・燃料比率を調整する前記出力信号に応答するステップをさらに備えたことを特徴とする請求項16〜28の何れかに記載の炎監視方法。
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US7353140B2 (en) * | 2001-11-14 | 2008-04-01 | Electric Power Research Institute, Inc. | Methods for monitoring and controlling boiler flames |
US6775645B2 (en) * | 2001-11-14 | 2004-08-10 | Electric Power Research Institute, Inc. | Application of symbol sequence analysis and temporal irreversibility to monitoring and controlling boiler flames |
EP1327824A1 (de) * | 2001-12-24 | 2003-07-16 | ABB Schweiz AG | Bestimmung und Regelung des Betriebszustandes einer Gasturbinenbrennkammer bei Annäherung an die Löschgrenze |
CN1894543A (zh) | 2003-12-11 | 2007-01-10 | Abb公司 | 用于改进的火焰扫描器鉴别的信号处理技术 |
US20050267709A1 (en) * | 2004-05-28 | 2005-12-01 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | System and method for detecting an abnormal situation associated with a heater |
US7536274B2 (en) * | 2004-05-28 | 2009-05-19 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | System and method for detecting an abnormal situation associated with a heater |
US7202794B2 (en) * | 2004-07-20 | 2007-04-10 | General Monitors, Inc. | Flame detection system |
DE602006012386D1 (de) * | 2006-11-29 | 2010-04-01 | Abb Research Ltd | Einrichtung und verfahren zum verarbeiten und/oder analysieren von strahlung repräsentierenden bildinformationen |
US7878795B2 (en) * | 2007-05-22 | 2011-02-01 | R.W. Beckett Corporation | Burner ignition controller |
US8070482B2 (en) * | 2007-06-14 | 2011-12-06 | Universidad de Concepción | Combustion control system of detection and analysis of gas or fuel oil flames using optical devices |
EP2239505A1 (de) * | 2009-04-08 | 2010-10-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Analyse der Brummneigung einer Brennkammer und Verfahren zur Steuerung einer Gasturbine |
CN102749141A (zh) * | 2012-07-30 | 2012-10-24 | 中国科学院自动化研究所 | 一种测量目标真实温度的辐射测温方法和仪器 |
GB2514341B (en) * | 2013-05-20 | 2016-08-24 | Edwards Ltd | Radiant burner combustion monitoring |
ITPD20130186A1 (it) * | 2013-07-02 | 2015-01-03 | Sit La Precisa S P A Con Socio Uni Co | Metodo di controllo del funzionamento di un bruciatore |
CN104566516B (zh) * | 2013-10-16 | 2017-06-06 | 光宝电子(广州)有限公司 | 具有火焰检测功能的瓦斯炉 |
CN103629692B (zh) * | 2013-11-26 | 2016-03-16 | 浙江工商大学 | 锅炉燃烧器的分散控制方法 |
CN104315535B (zh) * | 2014-10-31 | 2015-06-03 | 山东泰景电力科技有限公司 | 一种火焰燃烧状态检测装置及检测方法 |
JP6508772B2 (ja) * | 2015-05-26 | 2019-05-08 | アズビル株式会社 | 火炎検出システム |
CN105354974A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-02-24 | 无锡拓能自动化科技有限公司 | 基于三波长红外火焰探测器的火焰探测方法 |
CN105513261A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-04-20 | 无锡拓能自动化科技有限公司 | 一种三波长红外火焰探测器 |
CN112629694B (zh) * | 2020-11-26 | 2023-01-13 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 | 一种燃煤电站炉膛的温度检测方法 |
Family Cites Families (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5882039A (ja) * | 1981-11-11 | 1983-05-17 | Hitachi Ltd | 内燃機関用空気燃料比制御装置 |
JPS5924119A (ja) * | 1982-07-30 | 1984-02-07 | Hitachi Ltd | 微粉炭燃焼炉より発生する灰中の未燃分量及び排ガス中NOx濃度の測定方法 |
JPS60162121A (ja) * | 1984-02-01 | 1985-08-23 | Hitachi Ltd | 火炎監視装置 |
US4709155A (en) * | 1984-11-22 | 1987-11-24 | Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha | Flame detector for use with a burner |
JPH0227571B2 (ja) * | 1984-12-06 | 1990-06-18 | Tokyo Denryoku Kk | Nenshojotaishindanhoho |
US4913647A (en) * | 1986-03-19 | 1990-04-03 | Honeywell Inc. | Air fuel ratio control |
JPS62261819A (ja) * | 1986-05-08 | 1987-11-14 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 空燃比検出装置 |
JPS62276326A (ja) * | 1986-05-26 | 1987-12-01 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃焼診断方法 |
GB2204428A (en) * | 1987-05-06 | 1988-11-09 | British Gas Plc | Control of burner air/fuel ratio |
JPH01305342A (ja) * | 1988-06-02 | 1989-12-08 | Fuji Heavy Ind Ltd | エンジンの空燃比計測装置 |
US5270797A (en) * | 1989-07-20 | 1993-12-14 | Brooklyn College Foundation | Method and apparatus for determining a material's characteristics by photoreflectance using improved computer control |
JP2966862B2 (ja) * | 1989-11-15 | 1999-10-25 | 株式会社日立製作所 | 燃焼光センサ |
US5077550A (en) * | 1990-09-19 | 1991-12-31 | Allen-Bradley Company, Inc. | Burner flame sensing system and method |
US5186146A (en) * | 1990-12-20 | 1993-02-16 | Hitachi, Ltd. | Combustion evaluation apparatus and combustion controller |
EP0581451B1 (en) * | 1992-07-01 | 1996-10-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Combustion control method |
US5249954A (en) * | 1992-07-07 | 1993-10-05 | Electric Power Research Institute, Inc. | Integrated imaging sensor/neural network controller for combustion systems |
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 |
JP3464697B2 (ja) * | 1993-12-21 | 2003-11-10 | 興和株式会社 | 酸素飽和度測定装置 |
US5599179A (en) * | 1994-08-01 | 1997-02-04 | Mississippi State University | Real-time combustion controller |
US5495112A (en) * | 1994-12-19 | 1996-02-27 | Elsag International N.V. | Flame detector self diagnostic system employing a modulated optical signal in composite with a flame detection signal |
JP3423124B2 (ja) * | 1995-09-19 | 2003-07-07 | 株式会社タクマ | 燃焼監視センサ及びこれを用いた燃焼装置の空気比制御方法 |
JPH0998972A (ja) * | 1995-10-06 | 1997-04-15 | Hitachi Ltd | 生体光計測装置及び画像作成方法 |
US5798946A (en) * | 1995-12-27 | 1998-08-25 | Forney Corporation | Signal processing system for combustion diagnostics |
DE19615141A1 (de) * | 1996-04-17 | 1997-10-23 | Bfi Automation Gmbh | Verfahren und Einrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsprozesses in einem Kessel |
US6045353A (en) * | 1996-05-29 | 2000-04-04 | American Air Liquide, Inc. | Method and apparatus for optical flame control of combustion burners |
US6071114A (en) * | 1996-06-19 | 2000-06-06 | Meggitt Avionics, Inc. | Method and apparatus for characterizing a combustion flame |
US5993194A (en) * | 1996-06-21 | 1999-11-30 | Lemelson; Jerome H. | Automatically optimized combustion control |
US5785512A (en) * | 1996-12-17 | 1998-07-28 | Fireye, Inc. | Infrared emittance combustion analyzer |
US5961314A (en) * | 1997-05-06 | 1999-10-05 | Rosemount Aerospace Inc. | Apparatus for detecting flame conditions in combustion systems |
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