JPS63172929A - 燃焼診断装置 - 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、ボイラ等のバーナで燃焼する火炎の燃焼診断
装置に関するものである。

［従来の技術］ 光スペクトル分析による管理技法は、化学分析室内の技
法としては古典的なものであり、これをプラント規模の
操業オンライン測定に拡張する場合、従来の一般的な分
析技法はサンプリング、オフライン測定によっているが
、実プラントでは連続測定しなければならないことが多
い。例えば、ボイラに設置された多数のバーナは夫々常
時モニターされており、異常時には瞬時に対応処置をと
らないと事故につながる。

このため、燃焼状態を診断する装置として、近年、第５
図に示すような装置が考えられている。該装置では、バ
ーナａの火炎すの光を所要の検出器Ｃにより検出し、検
出した光を光ファイバーケーブルｄを介して回折格子ｅ
に導き、回折格子ｅで所定の波長ごとに得られた光スペ
クトルをＡ／Ｄ変換器ｒを介して演算装置９へ送り、該
演算装置９・で例えば所定の波長における分光放射率や
温度を求め、その結果からバーナａの燃焼状態を判断す
る。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上述の診断装置では、光ファイバーケー
ブルｄで得られた情報をいくつかの波長ごとにまとめて
火炎すの分光放射率や温度を求めているだけであるから
、多数の情報を有効に活用し得ず充分に正確で確実な燃
焼診断を行うことができなかった。

本発明は、上述の実情に鑑み、より一層正確且つ確実な
燃焼診断を行い得るようにすることを目的としてなした
ものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、火炎の光を集光するレンズを備えたプローブ
と、集光した光を送る多数の光ファイバーから成る光フ
ァイバーケーブルと、透過波長特性の異なる複数のフィ
ルタを備え光ファイバーケーブルからの光を処理する回
転フィルタと、該回転フィルタを透過した光を撮像する
固体撮像素子カメラと、該カメラで得られた輝度データ
から輝度比を求め温度分布パターンを得る演算処理装置
とを設けた構成を備えている。

［作　　　用］ レンズで集光された火炎の光は光ファイバーケーブルか
ら回転フィルタのフィルタを透過し、透過した光は固体
撮像素子カメラに撮像されて演算処理装置へ送られ、演
算処理装置で輝度比が求められ、輝度比から温度分布パ
ターンが得られる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。

第１図及び第２図は本発明の一実施例で、図中１はボイ
ラの火炉、２はバーナ、３はバーナ２の燃焼により生じ
る火炎、４は先端にレンズを備え火炎３の光を集光する
ためのプローブ、５は多数の光ファイバーから形成され
後端に集光用のレンズを備えた光ファイバーケーブル、
６は固体撮像素子カメラ、７は固体撮像素子カメラ６の
上流側に設けられた回転フィルタ、８は固体撮像素子か
メラ６からの情報を基に火炎３の画像を解析する演算処
理装置である。

回転フィルタ７は第２図に示すように２色で夫々の透過
波長特性の異なるフィルタ７ａ、　７ｂを有し、０を中
心として回転し得るよう、動力伝達手段を介してモータ
９に連結されている。

モータ９により回転フィルタ７を回転させると、プロー
ブ４に取り込まれた光ファイバーケーブル５を通って送
られて来た光は、フィルタ７ａ或は７ｂを通り、異なる
波長領域に関する輝度データとして固体撮像素子カメラ
Ｂに取り込まれる。

輝度データとしては放射エネルギー強度ＩＡ。

■８が用いられ、例えば可視光域については次式で表わ
される。

ここで、λ１．λ２．λ３．λ４　；波長ｆＡ　（λ）
ｔ　　ｆａ　　（λ）；フィルタ７ａ。

７ｂ各々の透 過率の波長 関数 ｆ　（λ）；固体撮像素子カメラ６の透過率の波長関数
（光ファイ バの透過特性を含む） ε、；分光放射率 Ｔ；温度 ＣＩ　＋　　Ｃ２；定数 である。而して、放射エネルギー強度ＩＡ。

Ｉ８は第３図の面積Ａ、　　Ｂで表わされる。

固体撮像素子カメラＢに取り込まれた放射エネルギー強
度ＩＡ、Ｉ８は演算処理装置８へ送られ、演算処理装置
８で輝度比Ｒか により求められ、この輝度比Ｒが光ファイバーケーブル
５の光ファイバーごと（即ち、面素毎）に求められる。

（至）式は、分光放射率の波長依存性が無い（灰色近似
）とすると となり温度の関数になる。従ってＲをあるしきい値ごと
に直線処理することにより、温度分布かパターンとして
得られる。このパターンから例えば第４図に示すモニタ
ーの画面ＩＯの中の高温部分の面積或いは高温部分の位
置等を算出し、火炎３の燃焼状態の判別が行われる。

輝度比Ｒは温度分布のパターンを表わすが温度自体は表
わさない。従って輝度比Ｒを画像処理して１！７られる
線は等４線となる。しかし、予め、輝度比Ｒのとき温度
は何度であるかを黒体炉等を利用して実験的関数近似に
より求めておけば、得られた輝度比を較正して温度を求
めることができる。

なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく
、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得
ることは勿論である。

［発明の効果］ 本発明の燃焼診断装置によれは、輝度比を基に温度分布
のパターンを画像として得ることができるため多数の情
報を有効に利用して火炎の燃焼状態を正確且つ確実に診
断することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃焼診断装置の一実施例の説明図、第
２図は第１図の■方向矢視図、第３図は火炎の波長と透
過率の関係を表わすグラフ、第４図は第１図の装置で画
像処理されて得られた温度分布パターンの説明図、第５
図はこれまで考えられている燃焼診断装置面の一例の説
明図である。 図中ｌは火炉、２はバーナ、３は火炎、４はプローブ、
５は光ファイバーケーブル、６は固体撮像素子カメラ、
７は回転フィルタ、７ａ、７ｂはフィルタ、８は演算処
理装置、９はモータ、１０は画面を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）火炎の光を集光するレンズを備えたプローブと、集
   光した光を送る多数の光ファイバーから成る光ファイバ
   ーケーブルと、透過波長特性の異なる複数のフィルタを
   備え光ファイバーケーブルからの光を処理する回転フィ
   ルタと、該回転フィルタを透過した光を撮像する固体撮
   像素子カメラと、該カメラで得られた輝度データから輝
   度比を求め温度分布パターンを得る演算処理装置とを設
   けたことを特徴とする燃焼診断装置。