JPH04148110A - バーナ詰まり識別方法 - Google Patents

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。

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ア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ば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ｌｂ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画面表示装置で、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ｌａ、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は多数の光フアイバ
素線の束で形成されていて、レンズｌａ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規準値以上か否か
を信号処理部０５で判断され、同信号処理部０５は規準
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り全ての
燃料が遮断された状態に移行した場合は、パックグラン
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チツ
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
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闇値と比較してバー
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（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
ぞれ予め闇値を求めておき、それぞれが闇値より大きな
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。

Ｃ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、ｌｂ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ｌａ、ｌｂＯ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、上記信号処理部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Ｒ１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５Ｃ１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ｌａ。

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　ｘ５０
　Ｘ８ｂｉｔ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ントされ
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を受け、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（ｔ、ｊ）毎の輝度Ａｉｊ
ｋ　　（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Ａｉｊｓを算出し、これを基準画像
人として認識記録し、更に、これを複数回（３回）行う
ものである。

た１′シ、ｉ：第１行目の画素番号（１，・−・、ｍ）
ｊ：第１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 に回目を表わすサンプリング同次 番号（１，・・・、Ｎ） Ａ：各画素毎の輝度 Ｓ二基率画像の回次番号（１，・・・、ｅ）こ＼でサン
プリングを複数回（３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。

たマし、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。

た望し、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
示、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。

τ　−苗 ｆ（τ）　− ただし、苗：通常燃焼時の平均値 σ：　　　　　　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
に求めた闇値（例えば３σ）と比較して、闇値以上であ
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
示させるとともにハーナインターロソク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、監視バーナのチンブ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。 ｌａ、ｌｂ・・・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・・・バーナインターロンク、１０
・・・基準画像更新信号、　　１１・・・炉壁。 ＃３３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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。