JPS61130833A - 火炎監視装置 - Google Patents
火炎監視装置Info
- Publication number
- JPS61130833A JPS61130833A JP59251670A JP25167084A JPS61130833A JP S61130833 A JPS61130833 A JP S61130833A JP 59251670 A JP59251670 A JP 59251670A JP 25167084 A JP25167084 A JP 25167084A JP S61130833 A JPS61130833 A JP S61130833A
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- JP
- Japan
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- flame
- signal
- light
- absence
- characteristic
- Prior art date
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- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING SYSTEMS, e.g. PERSONAL CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
- G08B17/12—Actuation by presence of radiation or particles, e.g. of infrared radiation or of ions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- 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
- F23N5/082—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements using electronic means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
- G01M15/04—Testing internal-combustion engines
- G01M15/10—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2229/00—Flame sensors
- F23N2229/14—Flame sensors using two or more different types of flame sensor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2229/00—Flame sensors
- F23N2229/18—Flame sensor cooling means
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (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】
〈産業との利用公費〉
本発明は火炎監視装置に係り、特に火炎の監視精度を大
幅に向とさせることができる火炎監視装置に関する。
幅に向とさせることができる火炎監視装置に関する。
〈従来の技術及びその問題点〉
事業所の大型ざイラを始めとして、各種の燃焼装置にお
いて、その燃焼状態を正mGこ検知することは経済性、
安全性の見地からきわめて重要なことである。発電所用
大型ボイラを例に説明すると、ボイラの大容量化゛に伴
うノく−ナ設置本数の増加、大型ボイラの中間負荷運用
化に伴うバーナ点火、消火回数の増加、窒素酸化物(N
Ox )を低減する燃焼方法の実施、さらには燃料の多
様化に伴う燃焼挙動の変化等により、バーナの火炎検出
の信頼性のより一層の向上が望まれている。
いて、その燃焼状態を正mGこ検知することは経済性、
安全性の見地からきわめて重要なことである。発電所用
大型ボイラを例に説明すると、ボイラの大容量化゛に伴
うノく−ナ設置本数の増加、大型ボイラの中間負荷運用
化に伴うバーナ点火、消火回数の増加、窒素酸化物(N
Ox )を低減する燃焼方法の実施、さらには燃料の多
様化に伴う燃焼挙動の変化等により、バーナの火炎検出
の信頼性のより一層の向上が望まれている。
ここで火炎検出器としては火炎の有する熱、光、電気的
性質のいづれかを検出して火炎を検知するものであるが
、このうち、光を検出して火炎を検知する方法は、単に
火炎の有無を検知するのみでなく、火炎の発する光の同
波数iを分析することにより・・火炎の性状を分析する
ことが基本的には可能であるため形成火炎辷ついて多く
の情報を得ることができる。
性質のいづれかを検出して火炎を検知するものであるが
、このうち、光を検出して火炎を検知する方法は、単に
火炎の有無を検知するのみでなく、火炎の発する光の同
波数iを分析することにより・・火炎の性状を分析する
ことが基本的には可能であるため形成火炎辷ついて多く
の情報を得ることができる。
従来の火炎監視装置における監視システムは検知した光
量について、あらかじめ設定しておいた火炎検出判断値
(しきい値)と、検知した光量との大小関係を単純に比
較し、検知した光量がしきい値に達していない場合には
火炎無しく消火中)と判断し、また検知した光量がしき
い値よりも高い場合には火炎有り(燃焼中)と判断し、
この検知信号を制御装置や5報装置、モニタ装置等に出
力するように構成してある。
量について、あらかじめ設定しておいた火炎検出判断値
(しきい値)と、検知した光量との大小関係を単純に比
較し、検知した光量がしきい値に達していない場合には
火炎無しく消火中)と判断し、また検知した光量がしき
い値よりも高い場合には火炎有り(燃焼中)と判断し、
この検知信号を制御装置や5報装置、モニタ装置等に出
力するように構成してある。
多少複雑な装置では燃料の種類に応じてしきい値を各々
設定しているものもあるが、各燃料に ′ついては
一つのしきい値しか与えられておらず使用範囲は拡大し
ても、精度そのものは別設向上させたものではない。
設定しているものもあるが、各燃料に ′ついては
一つのしきい値しか与えられておらず使用範囲は拡大し
ても、精度そのものは別設向上させたものではない。
さらに実際の火炎監視に当っては光量の大の方が燃焼中
であるという判断ロジック自体にも問題があり、火炎検
知を行うバーナが消火中の方が高い光量を”検知する場
合がある。第5図及び第6図において、点火バーナ31
の点火の有無を火炎検知器32により検知しようとする
場合、 1点火バーナ31が消火中は主バ
ーナ3oの火炎FLの大量の光を検知し、反面、点火バ
ーナ31点火中はこの主バーナの光が、より光量の少い
点火バーナF2の火炎により遮られ検知光量はかえって
低下してしまう。このため誤判断を行い、制御系に誤っ
た信号を出力することになる。このことは単に点火バー
ナと主バーナとの間のみならず複数本のバーナが近接し
て配置されている場合についても誤判断を生じる可能性
があることを意味し、燃焼装置の適正な制御が不可能に
なる虞れがある。
であるという判断ロジック自体にも問題があり、火炎検
知を行うバーナが消火中の方が高い光量を”検知する場
合がある。第5図及び第6図において、点火バーナ31
の点火の有無を火炎検知器32により検知しようとする
場合、 1点火バーナ31が消火中は主バ
ーナ3oの火炎FLの大量の光を検知し、反面、点火バ
ーナ31点火中はこの主バーナの光が、より光量の少い
点火バーナF2の火炎により遮られ検知光量はかえって
低下してしまう。このため誤判断を行い、制御系に誤っ
た信号を出力することになる。このことは単に点火バー
ナと主バーナとの間のみならず複数本のバーナが近接し
て配置されている場合についても誤判断を生じる可能性
があることを意味し、燃焼装置の適正な制御が不可能に
なる虞れがある。
く本発明の目的〉
本発明は上述した問題点に鑑み構成したものであり、所
定のバーナの火炎の有無を正確に検知することのできる
火炎監視装置を提供することを目的とする。
定のバーナの火炎の有無を正確に検知することのできる
火炎監視装置を提供することを目的とする。
く本発明の概要〉
要するに本発明は火炎の検知を行うべきバーナの点火中
と消火中の光量の特性値により、その各々の状態の光量
にしきい値を設定し、検知した光量をこれら特性値に基
づくしきい値と比較することにより火炎の有無を検知す
るよう回路構成した火炎監視装置である。
と消火中の光量の特性値により、その各々の状態の光量
にしきい値を設定し、検知した光量をこれら特性値に基
づくしきい値と比較することにより火炎の有無を検知す
るよう回路構成した火炎監視装置である。
〈実施例〉
以下本発明の実施例につき図面を用いて説明する。
第1図においで、符号4は火炎検知を行う7レームデイ
テクタヘツドであり、例えば発明者等が別途提案してい
る光ファイバを光検知及びその伝達に利用している。ま
た符号16はこの検知した光により火炎の有無を判断す
る監視装置本体であり、各バーナに対してこれら火炎監
視装置が各々設置される。
テクタヘツドであり、例えば発明者等が別途提案してい
る光ファイバを光検知及びその伝達に利用している。ま
た符号16はこの検知した光により火炎の有無を判断す
る監視装置本体であり、各バーナに対してこれら火炎監
視装置が各々設置される。
先ずフレームディテクタヘッド4はバーナの火炎を検知
するのに最も適した位置に設置される。ヘッド番は火炎
の光量(または火炎のフリッカ)を検知し、光信号(光
ファイバの場合、検知センサが7オトセル等の光電変換
部材であ6場合には電気信号)としてテーブル13を経
テプリアンプ15に入力され、電気信号に変換されると
共に増幅される。増幅された電気信号(電圧、電流値)
はテーブル14により装置本体内のアナログ/デジタル
変侠姦#(以下a / D変換Wと称する)6に人力さ
れる。このデジタル信号は7−リエ変換器7に入力され
、各周波数毎の大きさに変換され、この信号は平滑器8
と特性値演算部9に入力される。
するのに最も適した位置に設置される。ヘッド番は火炎
の光量(または火炎のフリッカ)を検知し、光信号(光
ファイバの場合、検知センサが7オトセル等の光電変換
部材であ6場合には電気信号)としてテーブル13を経
テプリアンプ15に入力され、電気信号に変換されると
共に増幅される。増幅された電気信号(電圧、電流値)
はテーブル14により装置本体内のアナログ/デジタル
変侠姦#(以下a / D変換Wと称する)6に人力さ
れる。このデジタル信号は7−リエ変換器7に入力され
、各周波数毎の大きさに変換され、この信号は平滑器8
と特性値演算部9に入力される。
なお、特性値演算部9においては所定の光量における火
炎特性を演算するのに先立って、あらかじめ検知すべき
バーナ火炎の特性を演算しこの演算結果を記憶部10に
入力し学習を行っておく。すなわち、学習の時点におい
ては、火炎の有無はまだ検知できていないので、火炎の
有無をこの回路に指示する。この状態で検知信号を演算
し、火炎有時の火炎特性と、火炎無時の火炎特性を各々
算出し、この特性を記憶部10に各々入力しておく。こ
の場合、記憶はバーナ九番の開閉信号17に対応して呼
び出し得るようにし、開信号の場合には火炎有の特性を
、また閉信号の場合には火炎熱の特性を各々呼び出すよ
うにしておく。なお、演算部9において算出する火炎特
性とは統計的意味での特性のことであり、平均値や分散
を示す。
炎特性を演算するのに先立って、あらかじめ検知すべき
バーナ火炎の特性を演算しこの演算結果を記憶部10に
入力し学習を行っておく。すなわち、学習の時点におい
ては、火炎の有無はまだ検知できていないので、火炎の
有無をこの回路に指示する。この状態で検知信号を演算
し、火炎有時の火炎特性と、火炎無時の火炎特性を各々
算出し、この特性を記憶部10に各々入力しておく。こ
の場合、記憶はバーナ九番の開閉信号17に対応して呼
び出し得るようにし、開信号の場合には火炎有の特性を
、また閉信号の場合には火炎熱の特性を各々呼び出すよ
うにしておく。なお、演算部9において算出する火炎特
性とは統計的意味での特性のことであり、平均値や分散
を示す。
学習を終った装置(但し、学習は火炎検知作業中でも適
宜行われる)においてはデジタル信号が前述の如く特性
値演算部9と平滑部8に入力される。先ず特性値演算部
9についてその演算過程を述べる。同演算部においては
、検知した光に関する信号(以下光量を例に説明する)
の平均値と分散を演算する。すなわち後述する平滑部8
の出力をXとした場合元弁の開閉信号が開の場合は平均
を石、分散をδ1とし、閉信号の場合は平均x2.分散
をδ、とし記憶部10に入力する。この際特性値を求め
るために必要な前回までの特性値を記憶部10から読み
込み利用する。
宜行われる)においてはデジタル信号が前述の如く特性
値演算部9と平滑部8に入力される。先ず特性値演算部
9についてその演算過程を述べる。同演算部においては
、検知した光に関する信号(以下光量を例に説明する)
の平均値と分散を演算する。すなわち後述する平滑部8
の出力をXとした場合元弁の開閉信号が開の場合は平均
を石、分散をδ1とし、閉信号の場合は平均x2.分散
をδ、とし記憶部10に入力する。この際特性値を求め
るために必要な前回までの特性値を記憶部10から読み
込み利用する。
ここで、燃焼状態における光量はボイラ等の燃焼システ
ム全体が安定しておれば正規分布であると仮定すること
は統計学上意味のあることであり、所定の時点までの光
量の特性値は正規分布の母集団からサンプリングした集
団の確率分布に従うはずであるから七分布(スチューデ
ント分布)に従うことが予測される。一般に確率度変数
Xが七分布に従う場合、平均値とXの偏差によりXがそ
の集団に属する確率を求めることができる。これによっ
て現在値(平滑部8からの出力)Xが燃焼時の集団に属
する確率PK(燃焼している確率)、消火時の集団に属
する確率P、 (消火している確率)を求めることがで
きる。
ム全体が安定しておれば正規分布であると仮定すること
は統計学上意味のあることであり、所定の時点までの光
量の特性値は正規分布の母集団からサンプリングした集
団の確率分布に従うはずであるから七分布(スチューデ
ント分布)に従うことが予測される。一般に確率度変数
Xが七分布に従う場合、平均値とXの偏差によりXがそ
の集団に属する確率を求めることができる。これによっ
て現在値(平滑部8からの出力)Xが燃焼時の集団に属
する確率PK(燃焼している確率)、消火時の集団に属
する確率P、 (消火している確率)を求めることがで
きる。
一方ノイズを除去して平滑化された信号が平滑部8から
出力され、かつ他方特性値演算部9からも特性値信号が
出力されるが、両者は比較演算部11に入力され、比較
演算部11は上述した確率論に基づいて演算を行う。例
えば4〉4の場合(第2図の下段のグラフ)、現在値X
が燃焼している確率P8は斜線で示す部分となり、同様
にしてP2も求めることができる。より具体的にはX8
についてしきい値を設定し、かつ4については干渉値を
設定し、かつしきい値の分散をδ、干渉値の分散をδ1
とすれば、例えば第4図の如く−δで火炎の有の確率9
9%以上、−3δ。
出力され、かつ他方特性値演算部9からも特性値信号が
出力されるが、両者は比較演算部11に入力され、比較
演算部11は上述した確率論に基づいて演算を行う。例
えば4〉4の場合(第2図の下段のグラフ)、現在値X
が燃焼している確率P8は斜線で示す部分となり、同様
にしてP2も求めることができる。より具体的にはX8
についてしきい値を設定し、かつ4については干渉値を
設定し、かつしきい値の分散をδ、干渉値の分散をδ1
とすれば、例えば第4図の如く−δで火炎の有の確率9
9%以上、−3δ。
で火炎有の確率99%未満、+δ″で火炎熱の確率99
%以上、+3δで火炎熱の確率99%未満として火炎の
有無を判断することができる。
%以上、+3δで火炎熱の確率99%未満として火炎の
有無を判断することができる。
第2図上段はX工<x!の場合、つまり消火時の方が大
きい光量を検知する場合を示し、現在値Xによる斜線部
が燃焼していない確率P2となり同様にして燃焼してい
る確率Plを求めることができる。次に判断部12にお
いで、RR大きざを比較し、かつ第4図に示す方法によ
り火炎の有無を判断する。但し、P、−P、の場合や、
P1P2の差が非常に小ざい場合には以上の方法では判
断の信頼性が低下する(第4図の斜線の部分)ので、こ
の場合には次のロジックを追加して判断を行う。
きい光量を検知する場合を示し、現在値Xによる斜線部
が燃焼していない確率P2となり同様にして燃焼してい
る確率Plを求めることができる。次に判断部12にお
いで、RR大きざを比較し、かつ第4図に示す方法によ
り火炎の有無を判断する。但し、P、−P、の場合や、
P1P2の差が非常に小ざい場合には以上の方法では判
断の信頼性が低下する(第4図の斜線の部分)ので、こ
の場合には次のロジックを追加して判断を行う。
すなわち光量変動の周波数特性は第3図の如く火炎の有
無により各々独特の特性を示し、特に周波数f、ないし
f、の間で明瞭な差を示す。すなわち火炎有ではfとf
の間の周波数では傾きル1は火炎熱の同区間の傾きAs
よりも小さく、反対に12とf、の間では火炎有の傾き
4は火炎熱の傾きA4よりも大きくなるという特性を有
している。従って前述の方法による判断が困難な場合は
この光量の周波数特性を用いて火炎有無の判断を行う。
無により各々独特の特性を示し、特に周波数f、ないし
f、の間で明瞭な差を示す。すなわち火炎有ではfとf
の間の周波数では傾きル1は火炎熱の同区間の傾きAs
よりも小さく、反対に12とf、の間では火炎有の傾き
4は火炎熱の傾きA4よりも大きくなるという特性を有
している。従って前述の方法による判断が困難な場合は
この光量の周波数特性を用いて火炎有無の判断を行う。
く効果〉
本発明を実施することにより火炎の有無を正確に判断で
き、特に消火時の方が検知光量が増加する場合、従来は
誤判断を生じることが多かったにもかかわらず、この発
明によれば確実に火炎の有無が検知できる。
き、特に消火時の方が検知光量が増加する場合、従来は
誤判断を生じることが多かったにもかかわらず、この発
明によれば確実に火炎の有無が検知できる。
第1図は本発明の装置の工程図、第2図は光量と確率分
布との関係を示す線図、第3図は光量変動の周波数と光
量との関係を示す線図、第4図は火炎有無の判断方法を
示す概念図、第5図、第6図は火炎有無の検知状態を示
す概略図である。 8・−・・・平滑器 9・・・・・・特性値演算部 10・・・・・・記憶部 11・・・・・・比較演算部 12・・・・・・判断部 第2 図 f、 t2 t3 岡液収千少虚
布との関係を示す線図、第3図は光量変動の周波数と光
量との関係を示す線図、第4図は火炎有無の判断方法を
示す概念図、第5図、第6図は火炎有無の検知状態を示
す概略図である。 8・−・・・平滑器 9・・・・・・特性値演算部 10・・・・・・記憶部 11・・・・・・比較演算部 12・・・・・・判断部 第2 図 f、 t2 t3 岡液収千少虚
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、検知した光によつて火炎の有無を判断するものにお
いて、検知した光の信号により火炎の特性を演算する部
分と、この特性値と記憶してある火炎特性とを比較演算
しかつ火炎の有無を判断する部分とから成ることを特徴
とする火炎監視装置。 2、前記火炎の特性を演算する部分を、光量と火炎有無
の確率分布を記憶した記憶部と、検知した光の信号によ
り火炎特性を直接演算しかつ必要に応じてこの特性を記
憶部に書き込みする特性値演算部とから構成し、火炎特
性の比較演算及び火炎有無の判断をする部分を、平滑化
された火炎信号と前記火炎特性信号とを比較演算する比
較演算部と、比較演算部から出力された信号について光
量と火炎有無の確率分布に基づいて火炎の有無を確率論
的に判断する判断部とから構成したことを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の火炎監視装置。 3、前記判断部に対し、光量と光量変動周波数との関係
を記憶した記憶部を接続させ、この記憶内容を火炎有無
判断の副次的資料とするよう構成したことを特徴とする
特許請求の範囲第2項記載の火炎監視装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59251670A JPS61130833A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 火炎監視装置 |
| US06/800,178 US4709155A (en) | 1984-11-22 | 1985-11-20 | Flame detector for use with a burner |
| AU50297/85A AU585552B2 (en) | 1984-11-22 | 1985-11-22 | Flame detector for use with a burner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59251670A JPS61130833A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 火炎監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61130833A true JPS61130833A (ja) | 1986-06-18 |
| JPH053887B2 JPH053887B2 (ja) | 1993-01-18 |
Family
ID=17226271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59251670A Granted JPS61130833A (ja) | 1984-11-22 | 1984-11-30 | 火炎監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61130833A (ja) |
-
1984
- 1984-11-30 JP JP59251670A patent/JPS61130833A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH053887B2 (ja) | 1993-01-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |