JPS6012525B2 - 複式バ−ナ炉の選択火災監視方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、大動力発生プラント用のボィラの如き複式
バーナ炉の火炎を監視する方法に関し、限定されるもの
ではないが特に粉状固体物を燃料とするボイラーに適用
される。

英国特許１３９６３８４号には、複式バーナの選択した
火炎の監視する方法及び装置が記載されているが、これ
はその選択火炎に交点を有する２本の線分に沿って火炎
を光電監視するものである。

すなわち２個の光電ピックアップを設け、その各々は、
火炎からの鰭射線の光度変化に対応した交流成分を有す
る電気的出力を発生するフオトセンサーを含み「その２
個の信号の相関値を検知する手段を設ける。しかしなが
ら「 この装置及び方法を正確に機能させるためには、
炎先（ＦｌａｍｅＦｒｏｎｔ）が存在する場所において
光学的視路が交差するように各フオトセンサ−を正確に
刺層付ける必要がある。

視路調整は装置をプラントに設置するときにフオトセン
サーの位置を人間が調整しておこなわれており、過酷な
条件下でおこなわなければならない極めて熟練を要する
操作である。英国特許第重３９６３８４号の装置及び方
法の第２の問題点は粉状燃料（石炭）バーナに適用する
場合に生ずる。

すなわち油炎を点火するのにガス炎を先ず用い次にこの
油炎により粉状燃料炎を点火せしめるので、先ず油炎の
存在を検出し次に粉状燃料炎を検出することが重要とな
る。英国特許第１３９６総４号の装置では、フオトセン
サ−のセット度に与えられる相関交差点はひとつである
のでフオトセンサ−の監視位置を炎が変るごとに手動調
整しなければならない。複式バーナ炉の選択火炎を監視
する方法は、この発明によればｔ複数の光電センサを配
列して成る２個の光電センサ配列体を位贋付けし、一方
の光電センサ配列体の１光電センサの視路線が他方の光
電センサ配列体の複数の光電センサの夫々の視路線と複
数の異なる点で交差するように各光電センサ配列体の夫
々の光電センサに対して光路を設けト火炎が存在する点
で交差し、且つ夫々の光電センサからの出力信号の最大
相関値を与えるような、硯路線を有する光電センサ配列
体毎の該当する光電センサを決定するために、前記２個
の光電センサ配列体を走査し、選択火炎を監視するため
に決定された２個の光電センサを電子的にロックするこ
とから構成される。

望ましくは、各センサー配列体の光路はセンサー配列体
と火炎間に介在せしめたレンズ装置により構成し一方の
センサー配列体とそのレンズは他方のセンサー配列体と
そのレンズに対して、その２個の配列体の視路がレンズ
の約５ｆｔ（約１５２．４弧）前方で常に交差するよう
に位置付ける。

このようにすれば、レンズの印前方に火炎が存在すれば
、センサーの出力信号の最大相関値を与える配列体ごと
に１個の、合せて２個のフオトセンサーを決定できる。
各センサー配列体は多数の（例えば１２個）のセンサー
素子からなり「センサー素子は列状に組合せ、センサー
配列体を相互に直交するように配置してもよいが、配列
体を最初から正確にセツティングすることは困難である
ので、一方の配列体の或るセンサー素子の像が他方の配
列体の対応するセンサー素子の像に正確に重なり合う場
合は使用中すくなく、電子的手段による２個の配列体の
走査中に検出される相関値はちいさなものとなる。

従って、センサー素子を例えば８個ずつの群に分けて最
初の走査をおこなうのが望ましい。最大相関値を与える
２個のセンサー素子群を発見した後、次のような手順で
相関値を最適化できる。

先ず一方の配列体について、最大相関値を与える素子群
であると先きの走査により既に決定されている素子群を
、電子的手段により一端にセンサー素子をを１個ずつ加
え他端よりセンサー素子を１個ずつ除くことにより先ず
一方向に次いで他方方向に移動せしめその配列体中の８
個素子の群が新らたなる最大相関値を与えるようにする
。次に他方の配列体において最大相関値を与える素子群
であると先きの走査により既に決定されている素子群に
ついても同様にして素子１個ずつ先ず一方方向に次いで
他方方向に移動せしめて究極の最大相関値を得る。この
ような手法により、先きに決定した２個の素子群間の相
関値は８０ないし９５％に最適化することができる。こ
の操作の後、各センサー配列体の個々の素子群を構成す
る究極の最大相関値を与える素子を選択火炎の監視をお
こなうべく電子的にロックする。この方法の実施中、相
関値が約２０％に減少した場合消炎が表示されるように
装置をセットする。適当な安全城をとるためには、消炎
表示のための関しベルを約４０％の相関値にセットして
もよい。発明の方法は、従来の火炎検知技術では達成で
きなかった、火炎の欠陥状態をも、すなわち消炎し易い
火炎をも検出できるという極めて有利な利点を有する。
すなわち別に約７０％相関値の関しベルを設定しておき
これにより火炎の欠陥状態の表示に用いることができる
。この場合、相関値の減少が元の信号の変動又は装置の
欠陥によるものでないことを確認するために上記の相関
値最適化操作を繰返し実行する。発明の方法の大きな特
徴は、特に粉状燃料火炎の監視とおこなう場合、上記の
走査及び最適化操作をおこない油炎監視のために２個の
適正な素子群をロックした装置によって油炎の存在の検
出及び監視をおこない、次に上記の操作を又おこなって
粉状燃料火炎監視のために別の２個の素子群をロックし
て後にこの装置によって粉状燃料火炎監視をおこなうこ
とが可能であることである。従って、この装置により極
めて簡単に両種類の火炎の存在を検出監視して油炎が消
炎したバーナーに粉状燃料が供給されていないことを確
認できるので、従来技術に比して格段の進歩である。発
明の複式バーナ炉の火炎を監視する方法を実施する装置
は２個のフオトセンサー配列体と、センサーの硯路線が
交差するように、各配列体のセンサーの光路を与えるべ
く各配列体に結合したレンズ手段と、出力信号の最大相
関値を与える各配列体につき１個のセンサーを検出すべ
く当該２個の配列体を走査する電子手段と、各配列体の
センサーからの出力信号を最適化するための電子手段と
からなる。

すなわちこの発明による監視装置は配列体をなすセンサ
ーの出力を測定し、各配列体に連接センサーセレク外こ
選択セレクタの出力を受けるべくディジタルコードによ
り指令する電子制御システムを提供するものである。

この電子的手段は又前述の最適化操作により最大相関値
となったことを検知しセンサーセレクタを適正なるセン
サーにロックせしめることができる。以下この発明を添
付図面を参照して説明する。

第１及び２図において、複式バーナ炉の火炎監視装置は
、中央閉口部３を有するエンドキャップ２を一方端に具
備したハウジング１を有する。エンドキャップ２は、ボ
イラー取付管５に取付けるようにした前方取付けフラン
ジ４に固着される。このフランジ４からエンドキャップ
２を介して調整ナット７まで螺子ボルト６を延伸せしめ
る。従ってハウジングをエンドキャップ２にボルト付け
されているので、ナット７を回動させてハウジングを正
確に位置付けできる。エンドキャップとハウジングとの
間に保護ウィンドウ８が設けられハウジング基部の凹み
に螺子９により位置付けられ、その正確な坐着をおこな
うためにエンドキャップ２にも対応する凹みを設ける。

ウインドウ８はハウジング内側シールのためにシール部
材１０を有する。ハウジング１内には内部本体１１が設
けられ、この内部本体１１は、ハウジング内のフランジ
１３に内部本体を固着するためにフランジ１２を有する
。

エンドキャップ２側の内部本体の端部には２個の光学レ
ンズ１５が設けられそれらの間に中央視野開ロ１６が介
在する。内部本体１ １の対向端には２個のセンサー素
子配列体１７及び１８を配置し、相互に９０度の角度を
なすようにする。ハウジング１１の外方端は中央視野孔
２０を有するエンドキャップ１９により閉鎖される。装
置組立て中、レンズ１５は火炎が生ずる箇所の一点で両
方のセンサー配列体像が合致するようにセットし、ハウ
ジング１をボイラー管５に固着するに際して視野孔２０
及び視野関口１６により火炎が観察できるようにし又ナ
ット７によるハウジングの位置調節によってレンズ１５
の焦点を、第２図に模式的に示すように、火炎に合わせ
るようにする。

これによって、両方のセンサー配列体が火炎が存在する
場合、火炎の同一の箇所を「視る」ようになり、信号間
の相関値が高くなる。しかもこの相関値は前述した如く
最適化される。第２Ａ図に示すように各センサー配列体
１７及び１８は各々が８個からなる群２２に分けられた
９畝固のセンサー素子から構成される。センサー配列体
の出力信号は電子手段により走査されて８個のセンサー
素子からなるブロックのうちで、最大の相関値を与える
２個のブロックを決定する。しかしながら、その選択し
た２個のセンサー群が最大相関値を示する場合はすくな
い。したがって、先ず一方の群について、一方側より１
個のセンサー素子を除きかつ他方側に１個のセンサー素
子を加えて、相関値が増加する場合、前の諸取値よりそ
の相関値が減少する時点でその操作を続行し、その時点
で前の状態に戻す。次いで他方の配列体のブロック２２
についても同様な操作をおこない、各配列体中、究極の
最大相関値を与える８個のセンサー素子を決定して、袋
素をこれらに電子的にロックする。当然乍ら、センサー
素子を最初に除去・追加した時に相関値が減少した場合
は、センサー素子の除去・追加移動方向を逆転せしめそ
の操作を続行して最大相関値を得る。第３図には、走査
、最適化、相関比較及び火炎の「点火」又は「消火」の
視覚及び／又は音響表示用の読出信号発生をおこなう電
子装置がブロック図で示されている。各センサー配列体
１７及び１８には増中器が結合されるが、配列体回路は
第４Ａ図及び第４Ｂ図に示す配列体及び増中器を有する
。各配列体は第５図に示す回路のセンサーセレクター２
３に結合される。センサー配列体１７及び１８からの信
号は増中器２４を介して、第６図に示す回路の相関比較
器２５に印加される。相関比較器の出力信号は、第７Ａ
図、第７Ｂ図及び第８Ａ図、第８Ｂ図、第８Ｃ図に回路
を示す制御システム２６に印加される。２個の制御盤は
単に便宜上使用するに過ぎない。

第９Ａ図、第９Ｂ図は、自動利得制御装置２７の回路を
示す。

この自動利得制御装置は発明の実施には必須ではないが
、センサーに達するまでの光学的条件が悪い場合、例え
ばウィンドウ８が汚れている場合又は監視する火炎が煙
で被われている場合にこれを使用すると極めて有利であ
る。すなわち、この装置及び方法を実施するに際しては
、先ず指令信号を制御システム２６に送り、制御システ
ム２６よりセンサーセレクター２３の各々に選択コード
を印加させ、このセンサーセレクター２３により、各配
列体１７及び１８のセンサー群の発生する信号を走査せ
しめる。次に配列体からの増中器２４を介して相関比較
器２５に印加されて、２個の選択センサー群の相関値を
表す相関比較器からの信号は制御ステムを介して応答信
号として得られる。前述した如き相関値の最適化操作は
制御システムにより自動的におこなわれる。最適相関値
が得られた後、８個のセンサー素子の新らたなる２個の
群がロックされて制御システムの出力信号を火炎監視の
ための、例えばディスプレーシステムを作動せしめるの
に用いることができる。

前述した如く、相関値が約７０％に落ちた場合、欠陥状
態にあると表示された火炎を検査することができる。同
機に、相関値が４０％以下となれば、消炎したとの前提
で直ちに対策をとることができる。第７及び８図の制御
回路は、４０％以下の相関値を表力信号に応答してコン
トロールバーナを自動停止せしめる簡単な電子的手段を
も含む。利用するディスプレー装置は限定されず、従来
のいずれのディスプレーであってもよい。

又このようなディスプレーと併用して、もしくはそれと
代えて火炎欠陥状態及び消炎の音響警報をおこなうよう
にもできる。上述の装置は従来技術によっておこない得
たものと比較して格段優れた火炎監視をおこない得る。

監視すべき火炎の光度につき感光然性を有する適正なセ
ンサー素子を、例えば粉状燃料火炎の場合にはシリコー
ンセルを選択すれば、どのような火炎もこの発明に従い
監視できる。前述してように、この発明は粉状燃料火炎
及びその点火用油炎の如き２種類の火炎を同時に監視す
ることができるという利点がある。監視装置及びその制
御方法についてその一実施例を説明しそが、数個のバー
ナーを有するボイラーにおいて各々のバーナーに監視装
置を具備せしめ火炎状態のディフプレィ又は音響表示を
おこなうようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による複式バーナ炉の選択火炎の監視
方法を実施するための火炎監視装置の縦断面図であり、
第２図は第１図の火炎監視装置を示す漠式図であり、第
２Ａ図はセンサー配列体の拡大図であり、第３図は第１
図の火炎監視装置を実施するシステムを示すブロック図
であり、第４Ａ図、第４Ｂ図は第３図の配列体回路の回
路図であり、第５図は第３図のセレクタ−回路の回路図
であり、第６図は第３図の相関比較器回路の回路図であ
り、第７Ａ図、第７Ｂ図、第７Ｃ図は第３図の制御盤１
の回路図であり、第８Ａ図、第８Ｂ図、第８Ｃ図は第３
図の制御盤２の回路図であり、第９Ａ図、第９Ｂ図は第
３図の自動利得制御装置の回路図である。 １５・・・・・・２個の光学レンズ、１７，１８・・・
・．・センサー素子の配列体、２３……センサーセレク
タ、２６……制御システム。 ろ医Ｇノ 上履； イＺＧ２〃 ろＺＧ３ んＺＧ多久 ‘ＺＧ４８ 解 ′らＺＧ６ ‘ＺＧ９４ 椛Ｇ力 上衣Ｇ．ス８ ‘ＺＧ．９８ 物Ｇスｃ 勿Ｇ＆ 抗Ｇ８８ くをＧ‐８Ｃ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の光電センサを配列して成る２個の光電センサ
   配列体を位置付けし、一方の光電センサ配列体の１光電
   センサの視路線が他方の光電センサ配列体の複数の光電
   センサの夫々の視路線と複数の異なる点で光差するよう
   に各光電センサ配列体の夫々の配列体に対して光路を設
   け、光路を設け、火炎が存在する点で交差し、且つ夫々
   の光電センサからの出力信号の最大相関値を与えるよう
   な、視路線を有する光電センサ配列体毎の該当する光電
   センサを決定するために、前記２個の光電センサ配列体
   を走査し、選択火炎を監視するために決定された２個の
   光電センサを電子的にロツクする複式バーナ炉の選択火
   炎の監視方法。 ２ 前記光電センサを配列して成る各光電センサ配列体
   の光路を、前記光電センサ配列体と前記火炎間に介在さ
   せたレンズ装置により構成し、一方の光電センサ配列体
   とそのレンズ装置は他方の光電センサ配列体とそのレン
   ズ装置に対してその２個の光電センサ配列体の夫々の視
   路線が夫々のレンズ装置の約５フイート（約１５２．４
   ｃｍ）前方で常に交差するように位置付けたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の複式バーナ炉の選択
   火炎の監視方法。 ３ 前記光電センサ配列体の夫々から最大相関値の出力
   信号を与える１個の光電センサを検出し２個の光電セン
   サ配列体から合計２個の光電センサを検出した後、前記
   最大相関値を電子的に最適化せしめることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載の複式バーナ炉の
   選択火炎の監視方法。 ４ 各光電センサ配列体の夫々の単一の光電センサを、
   初めの走査を行なうための８個のサブセンサより成る１
   群として構成し、走査により一方の光電センサ配列体の
   うちで最大相関値を与える１群として決定された８個の
   サブセンサに対して前記１群の１端に１個のサブセンサ
   を加え、他端よりサブセンサを１個取り除くことにより
   、一方に次いで他方向に移動せしめて新らたな８個のサ
   ブセンサよりなる１群が最大相関値を与えるようにし、
   初めの走査により、他方の光電センサ配列体の最大相関
   値を与える一群として決定された８個のサブセンサに対
   しても同様にしてサブセンサを１個分ずつ先ず一方向に
   、次いで他方向に移動せしめて最大相関を得るようにし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の複式バ
   ーナ炉の選択火炎の監視方法。 ５ 油炎により点火される粉状燃料火炎を監視する場合
   、前記光学センサ配列体を走査して最適化し、前記火炎
   の夫々について、適正な光学センサを決定できるように
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４
   項のいずれかに記載の複式バーナ炉の選択火炎の監視方
   法。