JPH04143515A - バーナの異常検出方法 - Google Patents
バーナの異常検出方法Info
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- JPH04143515A JPH04143515A JP26309790A JP26309790A JPH04143515A JP H04143515 A JPH04143515 A JP H04143515A JP 26309790 A JP26309790 A JP 26309790A JP 26309790 A JP26309790 A JP 26309790A JP H04143515 A JPH04143515 A JP H04143515A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 47
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 4
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- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
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- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ボイラ等におけるバーナの異常検出方法に関
する。
する。
ボイラの全体説明図を第４図に示す。
第４図において、０１はボイラ、０２はバーナ、０３は
一次燃焼域、０４は二次燃焼域、０５は二次的に吹きこ
まれる空気、０６はボイラ出口、０７は煙突である。
一次燃焼域、０４は二次燃焼域、０５は二次的に吹きこ
まれる空気、０６はボイラ出口、０７は煙突である。
通常のボイラにおいては、複数のバーナ０２が取付けら
れており、ボイラの運転時においては、ボイラ出口０６
でのＮＯｘ値、過剰０２値、ばいじん量を極力低い値に
保った運転が公害対策上子まれる。それを実現するため
にはバーナの燃焼状態を最適な状態に維持することが必
要である。
れており、ボイラの運転時においては、ボイラ出口０６
でのＮＯｘ値、過剰０２値、ばいじん量を極力低い値に
保った運転が公害対策上子まれる。それを実現するため
にはバーナの燃焼状態を最適な状態に維持することが必
要である。
従来のボイラにおいては、バーナ燃焼状態の判断手段が
なく、ボイラ出口０６のＮＯｘ値、０□値、ばいじん量
などの計測結果の変化を知った後に、複数バーナ０２の
調整を運転員の勘によって行い、ボイラ出口０６での変
化を待ってその効果を確認していたため、最適な燃焼状
態の維持が困難であった。
なく、ボイラ出口０６のＮＯｘ値、０□値、ばいじん量
などの計測結果の変化を知った後に、複数バーナ０２の
調整を運転員の勘によって行い、ボイラ出口０６での変
化を待ってその効果を確認していたため、最適な燃焼状
態の維持が困難であった。
なお、従来のボイラにおいて用いられていた火炎検知装
置であるフレムスキャナは火炎の有無の判定を行うもの
であり、また、ＴＶカメラ等も火炎の形状を目視するた
めだけのものであった。
置であるフレムスキャナは火炎の有無の判定を行うもの
であり、また、ＴＶカメラ等も火炎の形状を目視するた
めだけのものであった。
従来のボイラにおいては、プラントの初期調整運転時に
調整のための大規模な計測を行って総合的な判断がなさ
れ最適な燃焼状態が形成されるが、この状態は、プラン
トの一定時間の運転経過後においては、バーナ０２の汚
れ、詰まり及びクリンカの付着等の原因によって維持で
きなくなる。しかしながら、バーナｏ２の燃焼状態を判
断する手法がないため、ボイラ出口ｏ６での異常を認知
した後で各バーナ０２の燃焼状態を運転員の勘によって
間接的に判断し、調整を行うしがながった。
調整のための大規模な計測を行って総合的な判断がなさ
れ最適な燃焼状態が形成されるが、この状態は、プラン
トの一定時間の運転経過後においては、バーナ０２の汚
れ、詰まり及びクリンカの付着等の原因によって維持で
きなくなる。しかしながら、バーナｏ２の燃焼状態を判
断する手法がないため、ボイラ出口ｏ６での異常を認知
した後で各バーナ０２の燃焼状態を運転員の勘によって
間接的に判断し、調整を行うしがながった。
このため、バーナの安定な燃焼状態を維持するため、定
期的、頻繁なバーナの清掃が必要であった。
期的、頻繁なバーナの清掃が必要であった。
本発明は上記のＲ題を解決しようとするものである。
本発明のバーナの異常検出方法は、バーナ火炎の表面温
度分布を燃焼画像より求め、同表面温度分布より表面温
度が一定値以下の領域の面積を求め、その領域の面積を
予め設定されたしきい値と比較し、その領域の面積がし
きい値より大きい場合に異常燃焼状態と判定することを
特徴としている。
度分布を燃焼画像より求め、同表面温度分布より表面温
度が一定値以下の領域の面積を求め、その領域の面積を
予め設定されたしきい値と比較し、その領域の面積がし
きい値より大きい場合に異常燃焼状態と判定することを
特徴としている。
上記において、エレベーションフレームモニタが二色温
度針の原理を利用して燃焼画像より火炎の表面温度分布
を求め、同表面温度分布の画像信号を入力したユニット
フレームモニタが所定の温度以下のｆｉＪ［の面積を求
めた後、この面積を予め設定されたしきい値と比較し、
上記面積がしきい値より大きい場合には異常燃焼と判定
して表示する。
度針の原理を利用して燃焼画像より火炎の表面温度分布
を求め、同表面温度分布の画像信号を入力したユニット
フレームモニタが所定の温度以下のｆｉＪ［の面積を求
めた後、この面積を予め設定されたしきい値と比較し、
上記面積がしきい値より大きい場合には異常燃焼と判定
して表示する。
なお、バーナの火炎が異常燃焼の場合には、上記所定の
温度以下の領域の面積が拡大することが実験的に確認さ
れており、上記しきい値は燃料の種類に応じて実験によ
り求められるものである。
温度以下の領域の面積が拡大することが実験的に確認さ
れており、上記しきい値は燃料の種類に応じて実験によ
り求められるものである。
上記により、燃焼状態の経時変化又は異常を的確に把握
でき、最適な燃焼状態への再調整が容易となり、バーナ
チップの定期清掃などの時間を削減できると共に、ボイ
ラ全体として最適状態を保つことが可能となる。
でき、最適な燃焼状態への再調整が容易となり、バーナ
チップの定期清掃などの時間を削減できると共に、ボイ
ラ全体として最適状態を保つことが可能となる。
本発明の一実施例に係る装置を第１図により説明する。
第１図において、２はボイラ１に一端が挿入されそれぞ
れの１段分のバーナ（４本のバーナよりなる）の火炎を
検出する複数の光ファイバ、３はそれぞれの光ファイバ
２の他端に接続された電荷結合素子カメラ（以下ＣＣＤ
カメラという）、５はＣＣＤカメラ３よりビデオ信号４
をそれぞれ入力しアナログ回路６及びシングルボードコ
ンピュータ（以下ＳＢＣという）７．８が設けられたエ
レベーションフレームモニタ（以下ＥＦＭという）１１
はそれぞれのＥＦＭ５より輝度分布や温度分布等の画像
処理がほどこされた信号とフレームＯＮ１０ Ｆ Ｆ信
号よりなる信号１０を入力しＣＲＴ１２が接続されたユ
ニットフレームモニタ（以下ＵＦＭという）、１３は上
記ＥＦＭ５よりフレーム０Ｎ１０ＦＦ信号９を入力する
バーナ制御装置である。
れの１段分のバーナ（４本のバーナよりなる）の火炎を
検出する複数の光ファイバ、３はそれぞれの光ファイバ
２の他端に接続された電荷結合素子カメラ（以下ＣＣＤ
カメラという）、５はＣＣＤカメラ３よりビデオ信号４
をそれぞれ入力しアナログ回路６及びシングルボードコ
ンピュータ（以下ＳＢＣという）７．８が設けられたエ
レベーションフレームモニタ（以下ＥＦＭという）１１
はそれぞれのＥＦＭ５より輝度分布や温度分布等の画像
処理がほどこされた信号とフレームＯＮ１０ Ｆ Ｆ信
号よりなる信号１０を入力しＣＲＴ１２が接続されたユ
ニットフレームモニタ（以下ＵＦＭという）、１３は上
記ＥＦＭ５よりフレーム０Ｎ１０ＦＦ信号９を入力する
バーナ制御装置である。
上記において、それぞれの１段分のバーナの火炎はそれ
ぞれの光ファイバ２の一端で検知され、ＣＣＤカメラ３
によりビデオ信号４に変換され、ＥＦＭ５に入力される
。
ぞれの光ファイバ２の一端で検知され、ＣＣＤカメラ３
によりビデオ信号４に変換され、ＥＦＭ５に入力される
。
上記Ｅ Ｆ Ｍ ５においては、アナログ回路６が上記
ビデオ信号４を輝度信号と赤、緑、青の三原色信号に分
解して５ＢＣ７，８へ出力し、５ＢＣ７では輝度信号よ
り火炎の有無を判定してフレームＯＮ１０ Ｆ Ｆ信号
をＵＦＭＩＩ及びバーナ制御装置１３に出力し、５ＢＣ
８では三原色信号より二色温度針の原理を利用して火炎
の温度分布を画像処理した信号にフレーム０Ｎ１０ＦＦ
信号が加えられた信号１０をＵＦＭＩ １に出力する。
ビデオ信号４を輝度信号と赤、緑、青の三原色信号に分
解して５ＢＣ７，８へ出力し、５ＢＣ７では輝度信号よ
り火炎の有無を判定してフレームＯＮ１０ Ｆ Ｆ信号
をＵＦＭＩＩ及びバーナ制御装置１３に出力し、５ＢＣ
８では三原色信号より二色温度針の原理を利用して火炎
の温度分布を画像処理した信号にフレーム０Ｎ１０ＦＦ
信号が加えられた信号１０をＵＦＭＩ １に出力する。
上記信号１０を入力したＬＩＦＭＩ １は、温度分布画
像より異常燃焼の有無を判定し、またＣＲＴ表示用処理
を行い、ＣＲＴ１２に燃焼状態を表示させる。
像より異常燃焼の有無を判定し、またＣＲＴ表示用処理
を行い、ＣＲＴ１２に燃焼状態を表示させる。
上記二色温度針の原理について以下に説明する。
黒体（入射した光を全て吸収してしまう理想物体）では
、温度に応じた光が放射される。黒体の温度がＴ ［Ｋ
］のとき、黒体の単位表面積当りから放射される波長λ
の光の単位間隔を隔てた位置でのエネルギー分布Ｗλ［
Ｗ／ｃ−ｄ・λコは、次のウィーンの式で示される。
、温度に応じた光が放射される。黒体の温度がＴ ［Ｋ
］のとき、黒体の単位表面積当りから放射される波長λ
の光の単位間隔を隔てた位置でのエネルギー分布Ｗλ［
Ｗ／ｃ−ｄ・λコは、次のウィーンの式で示される。
λ！１ ｅＣ１／λｉ
二＼でＣｒ、Ｃｔは定数
上記黒体放射Ｗλと、同一温度の一般の物体（灰色体）
からの放射Ｗλ′の間には次の関係が成立する。
からの放射Ｗλ′の間には次の関係が成立する。
Ｗλ′＝ελＷλ（０≦ελ≦１）
波長が近い（λ１．λｔ）光ではελが等しいとみなせ
るので となり、ελが未知でも温度Ｔが求められる。
るので となり、ελが未知でも温度Ｔが求められる。
本実施例の温度計算においては、赤信号（波長６１４ｎ
Ｉ１１）と緑信号（波長５３９ｎ１１１）を用いている
。
Ｉ１１）と緑信号（波長５３９ｎ１１１）を用いている
。
次に、上記ＵＦＭＩ １にて行われる異常燃焼の有無の
判定要領について、第２図により以下に説明する。 、 上記５ＢＣ８より出力された温度分布の画像信号にフレ
ーム０Ｎ１０ＦＦ信号が加えられた信号ｌＯより、火炎
表面各点の温度を適当なステップ、例えば１００℃ごと
に分類し等温線を作成する門弟２図において、２１はバ
ーナ、２２は火炎表面温度の測定域、２３は全火炎、２
４は面積Ｓ。
判定要領について、第２図により以下に説明する。 、 上記５ＢＣ８より出力された温度分布の画像信号にフレ
ーム０Ｎ１０ＦＦ信号が加えられた信号ｌＯより、火炎
表面各点の温度を適当なステップ、例えば１００℃ごと
に分類し等温線を作成する門弟２図において、２１はバ
ーナ、２２は火炎表面温度の測定域、２３は全火炎、２
４は面積Ｓ。
の最高温部分（例えば１５００°Ｃ以上）、２５は面積
Ｓ、の２番目に温度が高い部分（例えば１４００”ｃ以
上１５００℃以下）、２６は面積Ｓ、の３番目に温度が
高い部分（例えば１３００°Ｃ以上１４００°Ｃ以下）
、２７は面積Ｓ４の最も温度が低い部分（例えば１３０
０°Ｃ以下）である。
Ｓ、の２番目に温度が高い部分（例えば１４００”ｃ以
上１５００℃以下）、２６は面積Ｓ、の３番目に温度が
高い部分（例えば１３００°Ｃ以上１４００°Ｃ以下）
、２７は面積Ｓ４の最も温度が低い部分（例えば１３０
０°Ｃ以下）である。
火炎表面温度の測定域２２においては、バーナ２１から
噴霧された燃料は燃焼過程にあり、未燃焼領域を含んで
いる。
噴霧された燃料は燃焼過程にあり、未燃焼領域を含んで
いる。
そこで燃焼領域を特定温度以上と定義する。例えば温度
１３００°Ｃ以上の領域を燃焼領域とする。
１３００°Ｃ以上の領域を燃焼領域とする。
バーナの最適な燃焼状態においては、火炎の温度分布パ
ターンの未燃焼領域と定義した部分の面積Ｓ４は小さい
。この状態からバーナの汚れ、詰まり、あるいはクリン
カの付着などの異常状態が発生すると、未燃焼領域の面
積Ｓ４が増加することが実験的に確認されている。そこ
で、この未燃焼領域の面積３４を最適燃焼のパラメータ
とすれば、バーナの異常燃焼の検出に用いることができ
る。即ち、未燃焼領域面積Ｓ４が、決められたしきい値
Ｓ４゜を越えた場合に異常燃焼とし、運転員に警報等で
知らしめる。運転員は該当バーナの状態をチエツクし、
バーナの清掃など必要な処置を施すことにより、バーナ
を再び最適な運転状態に復帰させることができる。これ
によって従来定期的に行っていたバーナチップ清掃の時
間を省略し、工数の削減を計ることも可能である。また
、この検出方法により、各バーナの燃焼状態を最適に保
つことができ、ボイラの最適な運転状態を保持すること
が可能となった。
ターンの未燃焼領域と定義した部分の面積Ｓ４は小さい
。この状態からバーナの汚れ、詰まり、あるいはクリン
カの付着などの異常状態が発生すると、未燃焼領域の面
積Ｓ４が増加することが実験的に確認されている。そこ
で、この未燃焼領域の面積３４を最適燃焼のパラメータ
とすれば、バーナの異常燃焼の検出に用いることができ
る。即ち、未燃焼領域面積Ｓ４が、決められたしきい値
Ｓ４゜を越えた場合に異常燃焼とし、運転員に警報等で
知らしめる。運転員は該当バーナの状態をチエツクし、
バーナの清掃など必要な処置を施すことにより、バーナ
を再び最適な運転状態に復帰させることができる。これ
によって従来定期的に行っていたバーナチップ清掃の時
間を省略し、工数の削減を計ることも可能である。また
、この検出方法により、各バーナの燃焼状態を最適に保
つことができ、ボイラの最適な運転状態を保持すること
が可能となった。
上記により、燃焼状態の経時変化又は異常を的確に把握
でき、最適な燃焼状態への再調整が容易となり、バーナ
チップの定期清掃などの時間を削減できると共に、ボイ
ラ全体として最適状態を保つことが可能となった。
でき、最適な燃焼状態への再調整が容易となり、バーナ
チップの定期清掃などの時間を削減できると共に、ボイ
ラ全体として最適状態を保つことが可能となった。
なお、火・炎の表面温度の測定は燃料の種類によって透
過度が変化するため複雑であるが、燃料の種類を重油又
は原油に限定すれば、本実施例の目的である燃焼状態の
診断に対して十分利用できる測定量を得ることができる
。
過度が変化するため複雑であるが、燃料の種類を重油又
は原油に限定すれば、本実施例の目的である燃焼状態の
診断に対して十分利用できる測定量を得ることができる
。
また、第３図は第１図に示す測定域２２における火炎の
温度とその測定点の個数の関係を正常燃焼２８の場合と
異常燃焼２９の場合について示しており、斜線部分がそ
れぞれの温度が闇値Ｓ４゜以下の測定点の個数である。
温度とその測定点の個数の関係を正常燃焼２８の場合と
異常燃焼２９の場合について示しており、斜線部分がそ
れぞれの温度が闇値Ｓ４゜以下の測定点の個数である。
本発明のバーナの異常検出方法は、ＥＦＭが二色温度計
の原理を利用して燃焼画像より火炎の表面温度分布を求
めその画像信号を出力し、ＵＦＭが同画像信号よりバー
ナの異常燃焼を判定することによって、燃焼状態の経時
変化又は異常を的確に把握でき、最適な燃焼状態への再
調整が容易となり、バーナチップの定期清掃などの時間
を削減できると共に、ボイラ全体として最適状態を保つ
ことが可能となる。
の原理を利用して燃焼画像より火炎の表面温度分布を求
めその画像信号を出力し、ＵＦＭが同画像信号よりバー
ナの異常燃焼を判定することによって、燃焼状態の経時
変化又は異常を的確に把握でき、最適な燃焼状態への再
調整が容易となり、バーナチップの定期清掃などの時間
を削減できると共に、ボイラ全体として最適状態を保つ
ことが可能となる。
第１図は本発明の一実施例に係る装置の説明図、第２図
は上記一実施例に係るバーナ火炎の説明図、第３図は上
記一実施例に係る火炎温度分布の説明図、第４図はボイ
ラの全体説明図である。 １・・・ボイラ、 ２・・・光ファイバ、３・・・Ｃ
ＣＤカメラ、 ４・・・ビデオ信号、５・・・ＥＦＭ
、 ６・・・アナログ回路、７．８・・・ＳＢＣ。 ９・・・フレーム０Ｎ１０ＦＦ信号、 １０・・・温度分布の画像信号にフレームＯＮ１０ Ｆ
Ｆ信号が加えられた信号、１１・・・ＵＦＭ、 １
２・・・ＣＲＴ、１３・・・バーナ制御装置。 ８３目 漬度 ８４圀
は上記一実施例に係るバーナ火炎の説明図、第３図は上
記一実施例に係る火炎温度分布の説明図、第４図はボイ
ラの全体説明図である。 １・・・ボイラ、 ２・・・光ファイバ、３・・・Ｃ
ＣＤカメラ、 ４・・・ビデオ信号、５・・・ＥＦＭ
、 ６・・・アナログ回路、７．８・・・ＳＢＣ。 ９・・・フレーム０Ｎ１０ＦＦ信号、 １０・・・温度分布の画像信号にフレームＯＮ１０ Ｆ
Ｆ信号が加えられた信号、１１・・・ＵＦＭ、 １
２・・・ＣＲＴ、１３・・・バーナ制御装置。 ８３目 漬度 ８４圀
Claims (1)
- バーナ火炎の表面温度分布を燃焼画像より求め、同表面
温度分布より表面温度が一定値以下の領域の面積を求め
、その領域の面積を予め設定されたしきい値と比較し、
その領域の面積がしきい値より大きい場合に異常燃焼状
態と判定することを特徴とするバーナの異常検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26309790A JPH04143515A (ja) | 1990-10-02 | 1990-10-02 | バーナの異常検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26309790A JPH04143515A (ja) | 1990-10-02 | 1990-10-02 | バーナの異常検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04143515A true JPH04143515A (ja) | 1992-05-18 |
Family
ID=17384786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26309790A Pending JPH04143515A (ja) | 1990-10-02 | 1990-10-02 | バーナの異常検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04143515A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009510437A (ja) * | 2005-09-29 | 2009-03-12 | ローズマウント インコーポレイテッド | 燃焼装備におけるバーナチップの汚損・腐食検出器 |
| DE112018005479T5 (de) | 2017-10-13 | 2020-07-16 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Ofenzustandsgrösse-schatzvorrichtung, schätzmodellerzeugungs-vorrichtung, und programm und verfahren dafür |
| JP2020160794A (ja) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | Ｅｎｅｏｓ株式会社 | 監視装置、監視システムおよび監視方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60169015A (ja) * | 1984-02-10 | 1985-09-02 | Hitachi Ltd | 燃焼状態診断方法 |
| JPS60263012A (ja) * | 1984-06-11 | 1985-12-26 | Hitachi Ltd | 火炎監視方法 |
| JPS6155518A (ja) * | 1984-08-24 | 1986-03-20 | Hitachi Ltd | 燃焼診断方法 |
-
1990
- 1990-10-02 JP JP26309790A patent/JPH04143515A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60169015A (ja) * | 1984-02-10 | 1985-09-02 | Hitachi Ltd | 燃焼状態診断方法 |
| JPS60263012A (ja) * | 1984-06-11 | 1985-12-26 | Hitachi Ltd | 火炎監視方法 |
| JPS6155518A (ja) * | 1984-08-24 | 1986-03-20 | Hitachi Ltd | 燃焼診断方法 |
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| DE112018005479T5 (de) | 2017-10-13 | 2020-07-16 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Ofenzustandsgrösse-schatzvorrichtung, schätzmodellerzeugungs-vorrichtung, und programm und verfahren dafür |
| JP2020160794A (ja) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | Ｅｎｅｏｓ株式会社 | 監視装置、監視システムおよび監視方法 |
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