JPH0627577B2 - Combustion state diagnostic device and combustion state control device - Google Patents
Combustion state diagnostic device and combustion state control deviceInfo
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- JPH0627577B2 JPH0627577B2 JP60224753A JP22475385A JPH0627577B2 JP H0627577 B2 JPH0627577 B2 JP H0627577B2 JP 60224753 A JP60224753 A JP 60224753A JP 22475385 A JP22475385 A JP 22475385A JP H0627577 B2 JPH0627577 B2 JP H0627577B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
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- F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
- F23N5/08—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、燃焼炉内の火炎を監視し、この火炎から燃焼
状態を診断する燃焼状態診断装置、および燃焼状態を制
御する燃焼状態制御装置に関する。Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a combustion state diagnosis device for monitoring a flame in a combustion furnace and diagnosing a combustion state from the flame, and a combustion state control device for controlling the combustion state. .
ボイラ運転中の燃焼排ガスの中に含まれている物質、特
に有害物質である窒素酸化物(以下NOxと称す)等に
は規制値が設けられており、その生成量を規制値以下に
守って運転する。Substance contained in the combustion exhaust gas in a boiler operation, the nitrogen oxides (hereinafter referred to as NO x) regulation value is such is provided which is particularly harmful substances, protect the product amount below the regulated value To drive.
一方、ボイラの燃焼効率は、常時最大値に保って運転す
ることが望ましい。ところで、燃焼効率を算出する上で
目安となるのは、排ガス中に含まれる未燃分である。排
ガス中の未燃分が多くなる程燃焼効率は低下し、同じ出
力を得るにも燃料消費量が増大する。しかし、従来、未
燃分の検出には長時間を要する事から、運転中における
燃焼効率は経験と勘に頼らざるを得ない。On the other hand, it is desirable to keep the combustion efficiency of the boiler at the maximum value at all times. By the way, the unburned component contained in the exhaust gas is a standard for calculating the combustion efficiency. The combustion efficiency decreases as the unburnt content in the exhaust gas increases, and the fuel consumption increases even if the same output is obtained. However, conventionally, it takes a long time to detect the unburned component, so that the combustion efficiency during operation has to rely on experience and intuition.
最近、燃料としてガス・油に変わり、石炭の利用が進み
つつあり、ボイラにおいても微粉炭、CWM(石炭/水
スラリ)、COM(石炭/油スラリ)、等に変換されつ
つある。Recently, coal has been increasingly used instead of gas and oil as fuel, and is being converted into pulverized coal, CWM (coal / water slurry), COM (coal / oil slurry), etc. in boilers as well.
特に、石炭を燃料とした場合、それ自体に含まれている
窒素分が燃焼によりNOxに転換するため、その生成量
は多大なものになる。さらに、燃焼速度がガス・油に比
べて格段に遅いことから、火炉温度の低下を伴い、灰中
の未燃分残存量も増える傾向にあり、問題となってい
た。In particular, when coal is used as a fuel, the nitrogen content contained in the coal itself is converted into NO x by combustion, so that the amount produced is large. Furthermore, since the burning rate is much slower than that of gas and oil, the unburned content remaining in the ash tends to increase with the decrease in furnace temperature, which has been a problem.
一方、ボイラ運転時の燃焼状態を知る方法として、
(1)火炎を検出するためバーナ・ノズル部に取り付け
られたフレーム・デテクタ、(2)排ガスに含まれる成
分を検出するため排ガス出口或いは煙道に取り付けられ
た検出器、(3)火炉内の情報を得るため火炉上部に防
爆機構を施して取り付けられたITV(Indastrial Tel
evision)カメラ、等があった。このような検出端は、
(1)についてはバーナの着火或いは消火を検出するた
めのものでなり、(2)については環境規制で定められ
ている制限値を超えているか否かを検出するために取り
付けられている。(3)のITVカメラは、火炉全体の
燃焼状態を監視するためのものである。(第2図)。On the other hand, as a method to know the combustion state during boiler operation,
(1) A flame detector attached to the burner nozzle to detect flames, (2) A detector attached to the exhaust gas outlet or flue to detect the components contained in the exhaust gas, (3) In the furnace ITV (Indastrial Tel) installed with an explosion-proof mechanism at the top of the furnace to obtain information
evision) cameras, etc. Such a detection end is
The item (1) is for detecting ignition or extinguishing of the burner, and the item (2) is attached for detecting whether or not the limit value defined by the environmental regulations is exceeded. The ITV camera of (3) is for monitoring the combustion state of the entire furnace. (Fig. 2).
しかし、従来から取り付けられているこのような装置類
は次のような欠点を有していた。However, such devices conventionally installed have the following drawbacks.
フレーム・デテクタは、バーナ出口での火炎の“着
火”、“消火”を検出する装置で、火炎がバーナ・ノズ
ルから飛んで“着火”している場合には、“消火”と誤
った出力をする可能性が有り、その判断は運転員にゆだ
ねられている。これは、基本的にフレーム・デテクタが
バーナ出口でのON(着火)、OFF(消火)信号しか
出力できないためである。The flame detector is a device that detects "ignition" and "extinguishing" of the flame at the burner outlet. If the flame flies from the burner nozzle and is "igniting", an incorrect output of "fire extinguishing" is output. There is a possibility of making a decision, and the decision is left to the operator. This is because the flame detector can basically output only ON (ignition) and OFF (fire extinguishing) signals at the burner outlet.
排ガス成分の検出器は、分析時間に数十秒から数分
(灰中未燃分については、数時間から数日)を必要と
し、その分析値の実時間性に問題があると共に、火炉の
燃焼状態を知る上での手掛りとなるに過ぎなかった。The detector for exhaust gas components requires tens of seconds to several minutes (for ash unburned matter, several hours to several days) in the analysis time, and there is a problem in the real-time property of the analysis value, and the furnace It was only a clue to know the combustion state.
火炉上部に取り付けられたITVカメラは、対向バー
ナからの火炎を撮影しているが、火炎が渦巻いた状態で
映っているため、燃焼状態の判断には、運転員の経験と
勘に頼らざるを得なかった。(なお、以上のような従来
装置として関連するものには、例えば特開昭49−93
091号公報に記載されたものがある)。The ITV camera attached to the upper part of the furnace takes a picture of the flame from the opposite burner, but since the flame is seen in a swirling state, it is necessary to rely on the experience and intuition of the operator to judge the combustion state. I didn't get it. (Note that the related device as the above conventional device is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 49-93
091 publication).
以上の欠点を解決するために、ITVカメラで火炉内の
状態を捕らえ、これに基づき、燃焼状態を定量的に把握
する燃焼状態診断装置が近年開発されてきた。In order to solve the above-mentioned drawbacks, a combustion state diagnosis device has been developed in recent years, in which the state inside the furnace is captured by an ITV camera and the combustion state is quantitatively grasped based on this.
しかしながら、従来の燃焼状態診断装置は、ITVカメ
ラから得たデータの解析手法等がロジック的に組み込ま
れてるため、作業員等では解析手法等をほとんど変更す
ることができず、汎用性がなく、かつ取り扱いが不便で
あるという問題点があった。However, in the conventional combustion state diagnosis device, the analysis method of data obtained from the ITV camera is logically incorporated, so that the analysis method and the like can hardly be changed by the worker or the like, and there is no versatility. Moreover, there is a problem that it is inconvenient to handle.
本発明の目的は、汎用性が高く、かつ取り扱いが容易な
燃焼状態診断装置、および燃焼状態制御装置を提供する
ことである。An object of the present invention is to provide a combustion state diagnosis device and a combustion state control device which are highly versatile and easy to handle.
本発明に係る燃焼状態診断装置は、 炉内の火炎の火炎画像を撮像する撮像手段と、火炎に関
する特徴量と燃焼状態との関係を記憶する知識データベ
ースと、撮像された前記火炎画像を画像処理して前記特
徴量を抽出する特徴量抽出手段と、抽出された前記特徴
量と前記知識データベースに記憶されている前記関係と
に基づき、燃焼状態を推論する知識処理手段とを備えて
いることを特徴とするものである。A combustion state diagnosis apparatus according to the present invention includes an image pickup unit that captures a flame image of a flame in a furnace, a knowledge database that stores a relationship between a feature amount related to flame and a combustion state, and image processing of the captured flame image. And a knowledge processing means for inferring a combustion state based on the extracted feature quantity and the relationship stored in the knowledge database. It is a feature.
本発明に係る燃焼状態制御装置は、 炉内の火炎の火炎画像を撮像する撮像手段と、火炎に関
する特徴量と燃焼状態および燃焼状態を調節するための
操作量との関係を記憶する知識データベースと、撮像さ
れた前記火炎画像を画像処理して前記特徴量を抽出する
特徴量抽出手段と、抽出された前記特徴量と前記知識デ
ータベースに記憶されている前記関係に基づき、前記燃
焼状態および前記操作量を推論する推論手段と、推論さ
れた前記操作量に従って燃焼状態を調節する運転制御手
段とを備えていることを特徴とするものである。A combustion state control device according to the present invention includes: an image capturing unit that captures a flame image of a flame in a furnace; and a knowledge database that stores a relationship between a feature amount related to a flame, a combustion state, and an operation amount for adjusting the combustion state. A feature amount extraction means for performing image processing on the captured flame image to extract the feature amount, and the combustion state and the operation based on the extracted feature amount and the relationship stored in the knowledge database. It is characterized by comprising inference means for inferring the amount and operation control means for adjusting the combustion state according to the inferred operation amount.
ここで、前記特徴量としては、有効火炎の面積および/
またはバーナ口から有効火炎までの距離を用いても良
い。Here, as the characteristic amount, the effective flame area and /
Alternatively, the distance from the burner mouth to the effective flame may be used.
また、前記燃焼状態診断装置および前記燃焼状態制御装
置には、推論結果を表示する表示手段が設けられている
ことが好ましい。Further, it is preferable that the combustion state diagnosis device and the combustion state control device are provided with display means for displaying an inference result.
以下、本発明の各種実施例について説明する。 Hereinafter, various examples of the present invention will be described.
本発明に係る第1の実施例の燃焼状態診断装置につい
て、第1図、第3図および第4図を用いて説明する。な
お、本実施例は、燃料として微粉炭を用いる発電用ボイ
ラに本発明を適用した例を示す。A combustion state diagnosis apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 3 and 4. The present embodiment shows an example in which the present invention is applied to a power generation boiler that uses pulverized coal as a fuel.
第3図に示すように、各段のバーナ31a,31b,3
1cから燃料(微粉炭)と共に空気が火炉30に投入さ
れ、火炉30で燃焼することにより発生した熱は伝熱管
32に供給され、排ガスは図示されていない煙突から大
気中に排出される。As shown in FIG. 3, the burners 31a, 31b, 3 of each stage are
Air is introduced into the furnace 30 together with the fuel (pulverized coal) from 1c, heat generated by combustion in the furnace 30 is supplied to the heat transfer tubes 32, and exhaust gas is discharged into the atmosphere from a chimney (not shown).
このような発電用ボイラにおいて、バーナ根元部の火炎
の状態は、その下流を含めた燃焼状態を大きく左右する
ことが経験的に知られている。本実施例の燃焼状態診断
装置は、第3図に示すように、次の構成から成る。It is empirically known that in such a power generation boiler, the state of the flame at the root of the burner greatly influences the combustion state including the downstream thereof. As shown in FIG. 3, the combustion state diagnosis device of this embodiment has the following configuration.
バーナ根元部の火炎を、保護管21a,21b,21c
で保護されたイメージファイバ22a,22b,22c
を用いて画像として計測し、炉外に設置したITVカメ
ラ23a,23b,23cに取り込む。ITVカメラ2
3a,23b,23cで撮影した火炎画像は、A/D変
換24a,24b,24c後、フレーム・メモリ25に
記憶してコンピュータ(プロセッサ)10に取り込み、
画像処理、特徴量抽出処理、知識処理を施した後、それ
らの処理結果を所定の表示装置29に出力する。Protect the flame of the burner root from the protective tubes 21a, 21b, 21c.
Image fibers 22a, 22b, 22c protected by
Is measured as an image by using and is taken into the ITV cameras 23a, 23b, and 23c installed outside the furnace. ITV camera 2
The flame images captured by 3a, 23b, and 23c are stored in the frame memory 25 after A / D conversion 24a, 24b, and 24c, and are taken into the computer (processor) 10.
After performing image processing, feature amount extraction processing, and knowledge processing, the processing results are output to a predetermined display device 29.
コンピュータ10は、第1図に示すように、画像入力部
1と、画像処理部2と、特徴量抽出部3と、知識処理部
4と、各種知識が記憶されている知識データベース9と
を有して構成されている。なお、この知識データベース
9の内容は、メモリ内に記憶されているものであるが、
フロッピーディスク等で管理できるようにしても良い。As shown in FIG. 1, the computer 10 has an image input unit 1, an image processing unit 2, a feature amount extraction unit 3, a knowledge processing unit 4, and a knowledge database 9 in which various kinds of knowledge are stored. Is configured. Although the contents of the knowledge database 9 are stored in the memory,
A floppy disk or the like may be used for management.
次に、本実施例の動作について、第4図(B)に示すフ
ローチャートに従って説明する。Next, the operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
ステップ1で、イメージファイバ22a,22b,22
cおよびITVカメラ23a,23b,23cを用い
て、火炎画像を得る。In step 1, the image fibers 22a, 22b, 22
c and the ITV cameras 23a, 23b, 23c are used to obtain flame images.
ステップ2で、火炎画像をコンピュータ10に取り込
み、画像処理等を行なう。In step 2, the flame image is loaded into the computer 10 and image processing is performed.
このステップでは、画像入力部1で、火炎の有無の判
断、画像の平均化処理、等により、火炎の安全性のチェ
ック及び平均化(例えば(1)式)を図る。In this step, the image input unit 1 checks the flame safety and averages (for example, equation (1)) by determining the presence or absence of a flame, averaging the images, and the like.
:入力画像の平均輝度 X:入力画像の輝度 N:取り込んだ画像のサンプル数 さらに、ステップ2では、座標変換部2aで、イメージ
ファイバの捩れ等による火炎画像の回転、画像の切り出
しによる座標の平行移動等の座標変換を行なう。 : Average brightness of the input image X: Brightness of the input image N: Number of samples of the captured image Further, in step 2, the coordinate conversion unit 2a rotates the flame image due to twisting of the image fiber, and parallels the coordinates by cutting out the image. Performs coordinate conversion such as movement.
ステップ2では、画像処理部2bで、火炎画像に含まれ
ているノイズ成分の除去、および(2)式を用いて半閾
値処理も行なう。In step 2, the image processing unit 2b also removes noise components included in the flame image, and also performs half threshold processing by using the equation (2).
(i,j)Xth,(i,j)=(i,j) (i,j)<Xth,(i,j)=0……(2) X(,j);座標位置i,jの平均輝度 Xth;半閾値化制限値 以上の処理の他、2値化処理、エッジ処理、等の画像処
理を必要に応じて施こす。(i, j) X th , (i, j) = (i, j) (i, j) <X th , (i, j) = 0 ... (2) X (, j); coordinate position i, the average brightness X th of j; other half thresholding limit above processing, binarization processing, edge processing, straining optionally facilities image processing and the like.
ステップ3では、特徴量抽出部3で、第7図に示すよう
に、有効火炎の重心位置、バーナ口から有効火炎有効火
炎までの距離X、有効火炎の相互間距離Y、有効火炎面
積Z、有効火炎周囲長等の特徴量を抽出する。なお、
X,Y,Zは、バーナ1次口径比で正規化したものを用
いている。In step 3, in the feature quantity extraction unit 3, as shown in FIG. 7, the center of gravity of the effective flame, the distance X from the burner port to the effective flame effective flame, the mutual distance Y of the effective flames Y, the effective flame area Z, Features such as effective flame circumference are extracted. In addition,
X, Y, and Z are normalized by the burner primary diameter ratio.
ステップ4,5,6,7では、予め知識データベース9
に知識として記憶しておいた“火炎或いはその特徴量と
排ガス成分(NOx,SOx未燃分、等)の量”、“火
炎或いはその特徴量とバーナ操作量((燃料量/空気
量)比、2次空気量、3次空気量、(2次空気量/3次
空気量)比、アフタ・エア量、等)”などとの関係を用
いて燃焼状態を推論する。In steps 4, 5, 6 and 7, the knowledge database 9 is set in advance.
“The flame or its characteristic amount and the amount of exhaust gas components (NO x , SO x unburned components, etc.)” stored as knowledge in “,” the flame or its characteristic amount and the burner operation amount ((fuel amount / air amount ) Ratio, secondary air amount, tertiary air amount, (secondary air amount / tertiary air amount) ratio, after-air amount, etc.) "and the like.
ここで、具体的な例として、排ガス量(ここでは、NO
x)の推定と、これに応じた操作量の推定について説明
する。Here, as a specific example, the amount of exhaust gas (here, NO
x ) and the operation amount estimation in accordance therewith will be described.
知識データベース9には、第4図(A)に示すように、
火炎に関する特徴量X,Y,Z,…とNOxとの関係、
および火炎に関する特徴量X,Y,Z,…と各種操作量
との関係が予め記憶されている。In the knowledge database 9, as shown in FIG. 4 (A),
Relationship between NOx and characteristic quantities X, Y, Z, ...
The relationship between the characteristic quantities X, Y, Z, ... And various manipulated variables relating to flames is stored in advance.
知識処理部4は、知識データベース9からこれらの関係
に関する知識を呼び出して推論を行なう。The knowledge processing unit 4 calls the knowledge regarding these relationships from the knowledge database 9 and makes an inference.
ステップ4では、排気ガス量の推定ための知識を呼び出
して推論を開始する。In step 4, the knowledge for estimating the exhaust gas amount is called to start the inference.
ステップ5では、例えば、“Xが長く、Yが短い”場合
は、“NOxは高”と推定して、ステップ6に進む。ま
た、“Yが長く、Zが広い”場合は、“NOxは低”と
推定して、直ちに終了する。In step 5, for example, when “X is long and Y is short”, it is estimated that “NOx is high” and the process proceeds to step 6. When "Y is long and Z is wide", it is estimated that "NOx is low" and the process is ended immediately.
ステップ6では、操作量推定のための知識を呼び出し
て、この推論を開始する。In step 6, knowledge for operation amount estimation is called to start this inference.
ステップ7では、例えば、“Xが長くYが短い”場合
は、“燃焼速度が速い”と推定し、“Xが短くYが長
い”場合は、“3次空気量/2次空気量比を大きい”と
推定する。In step 7, for example, when "X is long and Y is short", it is estimated that "combustion speed is fast", and when "X is short and Y is long", "tertiary air amount / secondary air amount ratio" is calculated. Presumed to be “large”.
そして、ステップ7で示したような該当事項があれば、
ステップ8で、例えば“燃焼速度が速いので、燃焼速度
を遅くしろ”等のメッセージが表示装置29から出力さ
れる。また、該当事項がなければ、ステップ9で、“該
当事項なし”が出力される。And if there is a corresponding item as shown in step 7,
In step 8, for example, a message such as "Combustion speed is high, slow combustion speed" is output from the display device 29. If there is no applicable item, "no applicable item" is output in step 9.
以上、本実施例によれば、ボイラ運転中の燃焼状態を定
量的に把握できると共に、知識処理を用いた推論によっ
て定性的(記述的)にも把握できる。As described above, according to the present embodiment, the combustion state during the boiler operation can be quantitatively grasped, and also can be qualitatively (descriptively) grasped by the inference using the knowledge processing.
また、知識データベースは、すべてロジック回路を用い
て燃焼状態を把握するものと異なり、その内容を容易に
変更・拡張することができるので、汎用性が高く、各プ
ラントの特徴に応じたデータを用いることができ、取り
扱いが容易になると共に、より正確に燃焼状態を把握す
ることができる。In addition, the knowledge database is highly versatile because it can easily change and expand its contents, unlike the one that grasps the combustion state using all logic circuits, and uses data according to the characteristics of each plant. Therefore, the handling becomes easy, and the combustion state can be grasped more accurately.
次に、本発明の第2の実施例に係る燃焼状態制御装置に
ついて説明する。Next, a combustion state control device according to a second embodiment of the present invention will be described.
本実施例は、第5図に示すように、第1の実施例におけ
るコンピュータ10で推論された操作量に従って駆動す
る燃焼調節部35を備えているものである。なお、本実
施例においては、燃焼調節部35およびこれとコンピュ
ータ10との関係以外の、ボイラやコンピュータ等の基
本構成は、第1の実施例と同様である。したがって、そ
の動作は最終的に操作量を制御する以外は、第1の実施
例と基本的に同様である。As shown in FIG. 5, the present embodiment is provided with a combustion control unit 35 which is driven according to the manipulated variable inferred by the computer 10 in the first embodiment. In this embodiment, the basic configuration of the boiler, computer, etc., other than the combustion adjusting unit 35 and the relationship between the combustion adjusting unit 35 and the computer 10, is the same as in the first embodiment. Therefore, the operation is basically the same as that of the first embodiment except that the operation amount is finally controlled.
第1の実施例と同様に、バーナ根元部の火炎を、保護管
21a,21b,21cで保護されたイメージファイバ
22a,22b,22cを用いて画像として計測(輝度
或いは温度の画像)し、炉外に設置したITVカメラ2
3a,23b,23cに取り込む。ITVカメラ23
a,23b,23cで撮影した輝度或いは温度の火炎画
像は、A/D変換24a,24b,24c後、フレーム
・メモリ25に記憶してコンピュータ(プロセッサ)1
0に取り込み、画像処理、特徴量抽出処理、知識処理を
施し、排ガス推定、操作量決定で得た操作量に基づき燃
焼調節部35が各段バーナ31a,31b,31cへの
投入空気量を調節する。Similar to the first embodiment, the flame at the root of the burner is measured as an image (luminance or temperature image) using the image fibers 22a, 22b, 22c protected by the protective tubes 21a, 21b, 21c, and the furnace is used. ITV camera 2 installed outside
Take in 3a, 23b, 23c. ITV camera 23
The brightness or temperature flame image captured by a, 23b, and 23c is stored in the frame memory 25 after A / D conversion 24a, 24b, and 24c, and stored in the computer (processor) 1.
0, and image processing, feature quantity extraction processing, and knowledge processing are performed, and the combustion adjustment unit 35 adjusts the amount of air input to each stage burner 31a, 31b, 31c based on the operation amount obtained by exhaust gas estimation and operation amount determination. To do.
コンピュータ10に取り込んだ火炎画像は、第1の実施
例と同様に、画像入力部1で、火炎の有無の判断、画像
の平均化処理、等により、火炎の安全性のチェック及び
平均化(例えば(1)式)を図る。The flame image captured in the computer 10 is checked and averaged (e.g., in the same manner as in the first embodiment) by the image input unit 1 by determining the presence / absence of a flame, averaging the images, and the like. Formula (1) is attempted.
ここで、火炎の安全性のチェックの1例について第7図
を用いて説明する。Here, an example of the flame safety check will be described with reference to FIG.
取り込んだ火炎画像を複数領域に分割し、分割した各々
の領域の平均輝度(或いは平均温度)、もしくはその領
域に含まれる火炎の面積を求める。第7図では、9領域
に分割した例を示している。The captured flame image is divided into a plurality of areas, and the average brightness (or average temperature) of each divided area or the area of the flame included in that area is obtained. FIG. 7 shows an example of division into 9 areas.
ここで、A,B,C;分割した領域のx方向の平均輝
度、或いは平均温度、もしくは火炎面積の和 I,II,III;分割した領域のy方向の平均輝度、或い
は平均温度、もしくは火炎面積の和 a,b,c;y方向の分割領域 1,2,3;x方向の分割領域 I;分割領域の平均輝度、或いは平均温度、もしくは火
炎面積 各々の領域で求める量は、火炎を表わす量であれば特に
規定しないが、各領域で得られた量を(3)式を用いて
計算し、(4)式に示すように、計算して得た値A,
B,…と正常燃焼時の火炎から予め求めておいた制限値
THa,THb,…とを比較する。 Here, A, B, C; average brightness in the x direction of the divided areas, or average temperature, or the sum of flame areas I, II, III; average brightness in the y direction of the divided areas, average temperature, or flame Sum of areas a, b, c; divided areas in the y direction 1, 2, 3; divided areas in the x direction I; average brightness or average temperature of divided areas, or flame area There is no particular limitation as long as it is a quantity to be expressed, but the quantity obtained in each region is calculated using the equation (3), and as shown in the equation (4), the calculated value A,
B is compared with the limit values TH a , TH b , ... Preliminarily obtained from the flame during normal combustion.
なお、(4)式において、制限値より小さい時には
“1”とする。 In the equation (4), when it is smaller than the limit value, it is set to "1".
そして、第8図に示すように、例えば、“A=0,B=
0,C=0”のときは“安全である”と判定し、また、
“A=0,B=1,C=1”のときは“安全ではない”
と判定し、“片炎”である旨を表示させる。なお、第8
図において、安全性の項目で“0”は正常、“1”は異
常を表している。Then, as shown in FIG. 8, for example, “A = 0, B =
When 0 and C = 0, it is judged as “safe”, and
When "A = 0, B = 1, C = 1", it is "not safe".
Then, the fact that it is "one sided fire" is displayed. The eighth
In the figure, in the item of safety, "0" represents normal and "1" represents abnormal.
上記チェックは、第1の実施例でも同様の方法で行うこ
とが容易である。The above check can be easily performed by the same method in the first embodiment.
その後、第1の実施例におけるステップ2からステップ
7までの処理と同様の処理を行なう。After that, the same processing as the processing from step 2 to step 7 in the first embodiment is performed.
なお、ステップ6およびステップ7における操作量の推
論の際には、第9図に示すように、知識データベース9
に予め記憶されている、2次空気量、3次空気量、推論
されたNOx量等と操作量との関係から操作量を知識処
理部4で推論しても良い。第9において、“0”は正
常、“1”は異常を表している。また、排ガス量等の推
定手法については、例えば、特願昭59−92872号
公報(NOx推定)、特願昭59−83782号公報
(未然分推定)に示すものを用いても良い。When inferring the manipulated variables in steps 6 and 7, as shown in FIG.
The knowledge processing unit 4 may infer the operation amount from the relationship between the operation amount and the secondary air amount, the tertiary air amount, the inferred NOx amount, and the like stored in advance in. In the ninth, "0" represents normal and "1" represents abnormal. Further, as a method for estimating the amount of exhaust gas and the like, for example, those shown in Japanese Patent Application No. 59-92872 (estimation of NO x ) and Japanese Patent Application No. 59-83782 (estimation) may be used.
操作量として投入空気量を用いた場合について具体的に
説明する。The case where the input air amount is used as the operation amount will be specifically described.
知識処理部4において決定された操作量は、燃焼調節部
35に出力される。なお、ここで燃焼調節部35は、具
体的には、空気調節弁である。The manipulated variable determined by the knowledge processing unit 4 is output to the combustion adjustment unit 35. In addition, the combustion control part 35 is specifically an air control valve here.
燃焼調節部35は、コンピュータ10から入力してきた
操作量に基づき、弁開度を徐々に変えて行く。The combustion control unit 35 gradually changes the valve opening degree based on the operation amount input from the computer 10.
このときの弁の駆動量は、(5)式および(6)式に示
すように、(a1,2/CON)等を何度か加算または減算し
て、徐々に目的の操作量に近付けて行く。なお、(5)
式は、操作量を増加させるときに用いる式で、(6)式
は操作量を減少させるときに用いる。At this time, the valve drive amount should be gradually approached to the target operation amount by adding or subtracting (a 1,2 / CON) etc. several times as shown in equations (5) and (6). Go. Note that (5)
The expression is an expression used when increasing the operation amount, and the expression (6) is used when decreasing the operation amount.
ここで、a1,2;第1段バーナの2次空気量 a1,3;第1段バーナの3次空気量 CONT;定数 なお、操作量および燃焼状態等に関しては、第1の実施
例と同様に、表示装置29から出力される。 Here, a 1,2 ; secondary air amount of the first stage burner a 1,3 ; tertiary air amount of the first stage burner CONT; constant The operation amount, the combustion state, etc. are output from the display device 29 as in the first embodiment.
以上、本実施例によれば、燃焼状態に応じて、適宜燃焼
状態を定量的に制御しているので、良好な燃焼状態を維
持することができる。さらに、第1の実施例と同様に、
変更・拡張が容易な知識データベースを用いて燃焼状態
の推論を行なうので、知識データベースの内容を一部変
更することにより、当該プラントの特徴に合った制御を
行なうことができる。As described above, according to the present embodiment, the combustion state is appropriately controlled quantitatively according to the combustion state, so that a good combustion state can be maintained. Furthermore, as in the first embodiment,
Since the combustion state is inferred using a knowledge database that can be easily changed and expanded, it is possible to perform control that matches the characteristics of the plant by partially changing the contents of the knowledge database.
本発明によれば、変更・拡張が容易な知識データベース
を用いて燃焼状態等の推論を行なっているので、汎用性
を高くすることができると供に、取り扱いを容易にする
ことができる。According to the present invention, since the combustion state and the like are inferred using the knowledge database that can be easily changed and expanded, the versatility can be improved and the handling can be facilitated.
第1図、第3図および第4図は本発明に係る第1の実施
例の燃焼状態診断装置を示しており、第1図は燃焼状態
診断装置の要部機能ブロック図、第3図は燃焼状態診断
装置の全体構成を示すための説明図、第4図(A)は知
識データベースの記憶内容を示すための説明図、第4図
(B)は燃焼状態診断装置の動作を示すためのフローチ
ャート、第2図は従来の燃焼状態を診断するための装置
を示すための説明図、第5図〜第9図は本発明に係る第
2の実施例の燃焼状態制御装置を示しており、第5図は
燃焼状態制御装置の全体構成を示すための説明図、第6
図は燃焼状態制御装置の要部機能ブロック図、第7図は
火炎画像の入力処理を説明するための説明図、第8図は
火炎安全性の判定を説明するための説明図、第9図は操
作量を推論する際に用いられる知識データベースの記憶
内容を示すための説明図である。 1……画像入力部、2……画像処理部、3……特徴量抽
出部、4……知識処理部、9……知識データベース、1
0……コンピュータ、22a,22b,22c……イメ
ージファイバ、23a,23b,23c……ITVカメ
ラ、29……表示装置、30……火炉、31a,31
b,31c……バーナ、35……燃焼調節部。FIGS. 1, 3 and 4 show a combustion state diagnosis device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a functional block diagram of essential parts of the combustion state diagnosis device, and FIG. 4 is an explanatory diagram showing the overall configuration of the combustion state diagnostic device, FIG. 4 (A) is an explanatory diagram showing the stored contents of the knowledge database, and FIG. 4 (B) is an illustration showing the operation of the combustion state diagnostic device. A flow chart, FIG. 2 is an explanatory view showing a conventional device for diagnosing a combustion state, and FIGS. 5 to 9 show a combustion state control device of a second embodiment according to the present invention. FIG. 5 is an explanatory diagram for showing the overall configuration of the combustion state control device,
FIG. 7 is a functional block diagram of a main part of a combustion state control device, FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a flame image input process, FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining determination of flame safety, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the stored contents of a knowledge database used when inferring an operation amount. 1 ... Image input unit, 2 ... Image processing unit, 3 ... Feature amount extraction unit, 4 ... Knowledge processing unit, 9 ... Knowledge database, 1
0 ... Computer, 22a, 22b, 22c ... Image fiber, 23a, 23b, 23c ... ITV camera, 29 ... Display device, 30 ... Furnace, 31a, 31
b, 31c ... Burner, 35 ... Combustion control section.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮垣 久典 茨城県日立市大みか町5丁目2番1号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (56)参考文献 特開 昭59−7824(JP,A) 特開 昭60−159515(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) The inventor, Hisanori Miyagaki, 5-2-1 Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki, Ltd. Inside the Omika factory, Hitachi, Ltd. (56) Reference JP-A 59-7824 (JP, A) JP-A-60-159515 (JP, A)
Claims (3)
焼状態を診断する燃焼状態診断装置において、 前記燃焼炉内に形成される火炎を撮像する撮像手段と、 撮像された前記火炎の画像から、所定輝度以上の火炎領
域を有効火炎として抽出する画像処理手段と、 前記画像処理手段で抽出された前記有効火炎の面積、前
記バーナの燃料噴射口から該有効火炎までの距離、該有
効火炎が複数存在する場合には該有効火炎の相互間距離
をそれぞれ特徴量として抽出する特徴量抽出手段と、 前記特徴量と燃焼状態との関係、及び前記特徴量と燃焼
状態を適正状態にするための操作手法との関係を記憶す
る知識データベースと、 前記知識データベースに記憶されている前記特徴量と燃
焼状態との前記関係と、抽出された前記特徴量とに基づ
き、燃焼状態を推論する燃焼状態推論手段と、 前記燃焼状態推論手段で推論された前記燃焼状態が適正
なものであるか否かを判定する判定手段と、 前記燃焼状態が適正なものでないと判定された場合に、
前記知識データベースに記憶されている前記特徴量と操
作手法との前記関係と、抽出された前記特徴量とに基づ
き、燃焼状態を適正な状態にするための操作手法を推論
する操作手法推論手段と、 推論された前記燃焼状態と推論された前記操作手法とを
表示する表示手段と、 を備えていることを特徴とする燃焼状態診断装置。1. A combustion state diagnosing device for diagnosing a combustion state of fuel injected from a burner into a combustion furnace, and an image pickup means for picking up an image of a flame formed in the combustion furnace; and an image of the imaged flame. From this, image processing means for extracting a flame region of a predetermined brightness or more as an effective flame, the area of the effective flame extracted by the image processing means, the distance from the fuel injection port of the burner to the effective flame, the effective flame When there are a plurality of, the feature amount extraction means for extracting the mutual distance of the effective flames as a feature amount, respectively, and the relationship between the feature amount and the combustion state, and in order to make the feature amount and the combustion state appropriate states Based on the knowledge database that stores the relationship with the operating method, the relationship between the feature quantity and the combustion state stored in the knowledge database, and the extracted feature quantity. Combustion state inference means for inferring the state, determination means for determining whether or not the combustion state inferred by the combustion state inference means is proper, and the combustion state is determined not to be proper In case,
An operation method inference means for inferring an operation method for making the combustion state into an appropriate state, based on the relationship between the characteristic amount and the operating method stored in the knowledge database and the extracted characteristic amount; A combustion state diagnosis device comprising: a display unit that displays the inferred combustion state and the inferred operating method.
ーナと、燃焼炉内に噴出される燃料の燃焼状態を調節す
る燃焼調節部とを備えている燃焼設備の燃焼状態制御装
置において、 前記燃焼炉内に形成される火炎を撮像する撮像手段と、 撮像された前記火炎の画像から、所定輝度以上の火炎領
域を有効火炎として抽出する画像処理手段と、 前記画像処理手段で抽出された前記有効火炎の面積、前
記バーナの燃料噴射口から該有効火炎までの距離、該有
効火炎が複数存在する場合には該有効火炎の相互間距離
をそれぞれ特徴量として抽出する特徴量抽出手段と、 前記特徴量と燃焼状態との関係、及び前記特徴量と燃焼
状態を適正状態にするための前記燃焼調節部の操作量と
の関係を記憶する知識データベースと、 前記知識データベースに記憶されている前記特徴量と燃
焼状態との前記関係と、抽出された前記特徴量とに基づ
き、燃焼状態を推論する燃焼状態推論手段と、 前記燃焼状態推論手段で推論された前記燃焼状態が適正
なものであるか否かを判定する判定手段と、 前記燃焼状態が適正なものでないと判定された場合に、
前記知識データベースに記憶されている前記特徴量と操
作量との前記関係と、抽出された前記特徴量とに基づ
き、燃焼状態を適正な状態にするための操作量を推論
し、該操作量を前記燃焼調節部に指示する操作量推論手
段と、 を備えていることを特徴とする燃焼状態制御装置。2. A combustion state control device for combustion equipment, comprising: a combustion furnace; a burner for injecting fuel into the combustion furnace; and a combustion adjusting section for adjusting the combustion state of the fuel injected into the combustion furnace. In the image capturing means for capturing an image of a flame formed in the combustion furnace, an image processing means for extracting a flame region having a predetermined brightness or higher as an effective flame from the captured image of the flame, and the image processing means. Feature amount extraction means for extracting the area of the effective flame, the distance from the fuel injection port of the burner to the effective flame, and the mutual distance of the effective flames when there are a plurality of effective flames as the characteristic amount. And a knowledge database that stores the relationship between the characteristic amount and the combustion state, and the relationship between the characteristic amount and the operation amount of the combustion control unit for setting the combustion state to an appropriate state, and the knowledge database. The combustion state inference means for inferring a combustion state based on the relation between the characteristic amount and the combustion state, and the extracted characteristic amount, and the combustion state inferred by the combustion state inference means are appropriate. And a determination means for determining whether the combustion state is not proper,
Based on the relationship between the characteristic amount and the operation amount stored in the knowledge database and the extracted characteristic amount, the operation amount for making the combustion state into an appropriate state is inferred, and the operation amount is calculated. A combustion state control device comprising: a manipulated variable inferring means for instructing the combustion control section.
焼状態、及び前記操作量推論手段で推論された前記操作
量を表示する表示手段を備えていることを特徴とする特
許請求の範囲2記載の燃焼状態制御装置。3. A display means for displaying the combustion state inferred by the combustion state inference means and the operation amount inferred by the operation amount inference means. The combustion state control device described.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60224753A JPH0627577B2 (en) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | Combustion state diagnostic device and combustion state control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60224753A JPH0627577B2 (en) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | Combustion state diagnostic device and combustion state control device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6287725A JPS6287725A (en) | 1987-04-22 |
JPH0627577B2 true JPH0627577B2 (en) | 1994-04-13 |
Family
ID=16818697
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60224753A Expired - Lifetime JPH0627577B2 (en) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | Combustion state diagnostic device and combustion state control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0627577B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR200481203Y1 (en) * | 2014-08-12 | 2016-08-29 | 한국남부발전 주식회사 | Boiler flame monitoring system |
JP7238279B2 (en) * | 2018-06-22 | 2023-03-14 | 中国電力株式会社 | Machine learning device and combustion state determination device |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS597824A (en) * | 1982-07-07 | 1984-01-17 | Hitachi Ltd | Method for monitoring flame pattern |
-
1985
- 1985-10-11 JP JP60224753A patent/JPH0627577B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6287725A (en) | 1987-04-22 |
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