JPS63298018A - バ−ナ燃焼状態解析装置 - 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】 （産業上の利用分の） 本発明はバーナの燃焼状態を解析する装置及びこの解析
結果に基づいてバーナをフィードバック制御する装置に
関する。

（従来の技術） 従来のボイラに適用されている燃焼監視システムは、炉
内テレビやフレームディテクタによる火炎の監視とボイ
ラ出口での０２　、Ｎ　Ｏｘ　、　ＣＯの連続測定が主
体であり、火炉内の燃焼状態を総括的に把握しているに
すぎない。例えば、現状の燃焼の管理状況は、自動バー
ナ制御装置等によって自動化されているが、火炉内の燃
焼状況の評価や診断は運転者の現場での火炎形状や輝度
の観察並びに炉内テレビモニタによる遠隔監視といった
視誠によるものと、効率管理や環境対策の必要から実施
される排ガス性状分布のデータ解析によってマクロ的に
行われている。

自動的な燃焼特性の管理としては代表的な運転条件に対
して煙道のトラバース手分析測定が適宜実施されるが、
この方法は個別バーナの燃焼を診断するにはメツシュが
粗ずぎる。従って、異常燃焼の発生し易い過渡期の状況
は把握されていない。

またＮＯｘ、ばいじん、ＣＯ等の煙道におけるマクロ的
な指標が悪くなるのは、特性の悪い限られたバーナが原
因している０缶の全体的な調整は比較的容易であるが、
特性の悪いバーナをみつけ出して調整するのは夫々のバ
ーナが複雑に干渉しあい、一つのバーナの操作が他のバ
ーナの燃焼にも影響することから難しい。

しかも、この特性はボイラによって、また整備状況によ
って異なるため、ボイラのくせとして長期間かけて経験
的に把握されているが、検証手段かないために確証が得
られていない。このような状況では個別バーナの最適化
調整が北しく、一度設定されるとほとんどの場合変更し
ないのが現状である。しかし、近年のようなエネルギー
情勢、経済情勢か急激な変動の時代を迎えた火力プラン
トでは一層きめの細かな省エネルギー、環境保全、運転
性の向上か要求されていることがら、そのための重要要
素技術として個々のバーナの燃焼状態を正確に診断でき
る技術の開発が必要となってきている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしなから、従来の燃焼管理として一般的な火炎の目
視判断は個人の主観に影響され、定量化か困難であるこ
とから経験を要し、まずまず複雑化する燃焼条件の下で
厳しい目標値を管理することは困難である。一般に、火
炎の形状や色、輝度等を観察して燃焼状態の良１否を判
１ｔｌｉする場合には、火炎全体の挙動の中から漠然と
した特徴呈を曖昧な形で見い出し、それをまた曖昧な形
で追従しているに過ぎず、それは視覚でとらえ得る火炎
の挙動の特微量即ち平均的な火炎の位置、大きさ、方向
、明るさなどを操作者固有の勘によってとらえ全体を判
断していることに気がつき、機械による自動測定が困難
であることが理解できる。そして、譬えこの挙動等を測
定機で測定し判定しようとしても、バーナ等の相関関係
が複雑で定量化の困難なバーナの燃焼状態を一般的なモ
デルを規範として、これまた制御が複雑な個々のバーナ
の燃焼状態にあてはめてコントロールすることはむずか
しく、結局人間が勘によって行なっているのと同様に曖
昧な形で燃焼状態の全体の特徴址を見い出しそれを夫々
の燃焼状態特性に基づいて曖昧な状態のまま対処して行
くことがもっとも的確なものとなる。

また、操作に対するバーナの応答が分からないため調整
初期はめくら操作となるし、経験と勘だけがたよりとな
るため収束か悪く時間かかかる。

さらに、全体の燃焼特性が；［ｊ性の悪いバーナに支配
されるので燃ネ゛］の種類、負荷、モード等に対する運
転条件の許容幅が狭く、異常時の対策がたてにくいので
、弾力的な運転ができない。このように、火炎の自体を
目視判断する方法では、従来から、計算機を有効活用し
た自動化に結びつかなかった。

また、火炎の測定として音響、振動及び光による測定が
考えられるが、フィーシビリテイスタディの結果、音響
振動については、燃焼の変化を示す指標か得にくく、ま
た缶の構造振動を拾い燃焼特性に適さないことが分かつ
な。更に、火炎の構造は非常に複雑であり、加えて発光
の仕方と光の伝播に関する法則が上述の測定を一層複雑
なものとしている。

一方、火炎を光で分析するには高性能な測定機を必要と
するが、従来実験室で用いられた装置は実装の環境に耐
えるものではなく、また個々のバーナに取付けるには高
価すぎた。更に実装の内部を覗くと一様に同じような輝
きであり、光学的にはフレーム有無の検知や温度測定程
度のことしかできないと省えられがちである。加えて、
有機火炎の発光波長や小火炎の輝度スペクトル強度分布
のケースバイケースのデータは、多くの文献に報告され
ているが、火炎についての標準的な測定法や分析法が未
確立である。小火炎でなされた方法を大火炎に適用する
と化学種の発光は固体発光の中に埋もれてしまい、簡単
には抽出できなくなる。

光による個々のバーナの燃焼診断はこのように解決しな
ければならない難問が多くあるがとりわけ要求性能に見
合った装置の設置：１ストが現実的でないとされ、敬遠
されたものと考えられる。

そこで本発明は、個々のバーナの燃焼状態の変化を精度
良く検知できる高度な監視診断システムを開発し、より
低公害、安全、高効率なボイラー運転を行うことを目的
としている。更に具体的には、本発明は、バーナの燃焼
状態を漠然とした曖昧な状態のまま解析可能とする装置
を提供することを第１の目的とする。また、本発明の第
２の目的は、特定のバーナの燃焼状態について熟練者の
調整によるその最適燃焼状態をモデルとして比較解析で
きる装置を提供することにある。更に、本発明の第３の
目的は、特定のバーナの燃焼状態について熟練者の調整
によるａ′ａ燃焼状態をモデルとしてフィードバック制
御できる装置を提供することにある。更に、本発明の第
４の目的は、上述の燃焼状態の解析を特定温度ないし火
炎帯域毎等に実施可能な解析装置の提供にある。

（問題点を解決するための手段） かかる目的を達成するなめ、本発明の燃焼状態解析ｆ　
ｇは、第１図に示すように、火炎を撮像する画像入力装
置１と、入力画像を２値画像に変換する２値画像処理部
２と、所定時間内における２値画像を加算して１フレー
ムの出現頻度に比例する濃度レベルないし擬似カラーの
静止多値画像に再構成する画像再構成処理部３及びその
処理画像を出力する画１象出力装置６とから構成し、火
炎の挙動の特徴を空間存在確率分布画像で曖昧な形のｉ
ｔ求めるようにしている。

また、第２図に示すように、本発明は、上述の燃焼状態
解析装置に、あらかじめ作成された最適燃焼状態時の火
炎の空間存在確率分布画像データと前記画像再構成処理
部から出力される現在の燃焼の空間存在確率分布画像デ
ータとを比較演算しその分布差を求める比較画像再構成
処理部４を組込み、そのバーナの熟練者による操作によ
って実現した最適燃焼状態と現在の燃焼状態の偏差を空
間存在確率分布画像から求めるようにしている。

更に、本発明の燃焼自動制御装置は、第３図に示すよう
に、上述の第２図の解析装置ｄの比較画像再構成処理部
４のから出力される静止空間存在確立分布差出力を実際
の空気比及び燃ｔ−１供給址とを比較して適正燃料供給
量及び空気過剰量を推論し、不足ないし過剰の空気量及
び燃料量を求める推論部５と、この推論部５からの出力
制御量に基づいて燃焼供給系及び燃焼空気供給系の流量
を制御する制御手段７．８とから構成し、実装バーナ２
５の最適燃焼状態に現在の燃焼状態を一致させるように
フィードバック制御するようにしている。

（作用） したがって、第１図の発明によると、燃焼状ｊ３は２値
画像として解析しようとする火炎の挙動デ−タのみか取
込まれ、それが所定時間分だけ画像加算されて再び出現
頻度に比例する濃淡ないし色彩の静止多値画像即ち空間
存在確率分布を示す静止画像として構成され表示される
。このため、明るい個所（その逆でも良い）はど火炎が
存在していた時間の長い定常燃焼状態領域であり、暗い
個所あるいは全くの暗部においては火炎の挙動が激しく
乱れているかあるいは火炎の存在しない領域であること
か判明するし、またその動きの方向や速さなどから火炎
の形状や温度帯域等の乱れの状態か４然とした暖味な形
ではあるが特徴的な画像として定性的に判明する。この
火炎の挙動は、問題とならない細部の細かな動きは切り
捨てられ両頭化されないものの燃焼状態に悪影響を与え
る程度の大幅な乱れ等は一定時間内における平均的な動
きとしては一定しているはずであり、それが空間存在確
率として検出し得るはずであるから、上述の空間存在確
率分布静止画像に出現し、これからバーナの燃焼状態を
容易に解析できる。

また、第２図の発明の場合、出力画１象に空間存在確率
分布の出現を認められる場合、現在の燃焼状態が最適燃
焼状態のフレームの空間存在確率分布画像と異なること
、即ち現在の燃焼状態が最適燃焼状態とは異なることを
検出し得るし、かつその偏差の度合いや分布状態を経験
則や実験がら特徴付けることによって異常の種類や度合
を解析できる。

更に第３図の自動燃焼装置の場合、空間存在確率分布に
分布差か認められる場合、供給燃料や空気量と実際の炉
内温度や炉内酸素濃度と比較することによってそれが燃
料あるいは燃焼用空気の供給量の不適正であるか否かを
推論しかつその偏差の特徴に応じて燃料量及び燃焼用空
気量の過不足を推定して空気比、燃料噴射証をフィード
バック制御し、自動的に明々のバーナの最適燃焼状態を
再現する。

（実維例） 以下、本発明の実１＆ｉ　ｐＡを図面に基づき詳細に説
明する。

第４図は本発明のバーナ燃焼状態解析装置の一実施例を
示すブロック図である。本発明の燃焼状ｊｌ解析システ
ムは、バーナの火炎を撮像する画像入力装′ｆ！、１と
、入力画像に所定の画像処理を施しあらかじめ設定され
た最適燃焼状態並びに実際の炉内温度及び炉内酸素濃度
と比較して燃焼用空気及び／又は燃Ｔミ１の過不足を推
論する画像データ処理部２０と、この推論結果を出力す
る推論結果出力部６と、画像データ処理部２０がらの出
力によって燃料供給系の燃料調整弁９の開度を制御する
コントローラ７及び燃焼用空気供給系の空気調整弁１０
を制御するコントローラ８と、炉内温度を検出する温度
センサ１３と、炉内酸素濃度を検出するセンサ１４と、
各供給系の流量を測定する流量計１１．１２とから成る
。

画１象入力装；ぴ１は、通常取扱い易くかつ安価な工業
用テレビカメラ（以下ＩＴＶカメラと略称する）にＡ／
Ｄコンバータをつけたものがよく使用される。しかし場
合によってはＩＴＶ以外の画１象入力手段例えば赤外線
■′ｒ″Ｖカメラ、イメージファイバーなどのｆ重用も
’ｌ　（ｍである。ｒ列えば゛、（放粉炭燃焼用竪型炉
の火炎を計測する場合、ＩＴＶカメラ１の光学系にイメ
ージファイバー１５を接続すると共にその先端を耐熱、
視野の大きさ、防塵、安全性等を考慮して水冷却した金
属管１６に挿入し、その先端から空気をパージして防塵
を図りつつ火炎を計測するようにしても良い。

ＩＴＶカメラ１からのアナログ画＠信号は人力輝度調整
等の各種制御を行ないかつ入力画１象の選択を行なうカ
メラコントロールユニッＩ−（以下ＣＣＵと略称する）
を経た後、同期信号発生器１つからの同期信号によって
時分割処理され、サンプリングの後Ａ／Ｄコンバータに
おいて量子化（デジタル化）され、デジタル画像信号と
してそのままあるいはインターフェース等を介して画像
データ処理部２０へ出力される。尚、Ａ／Ｄコンバータ
は同期信号発生器１つからの同期信号と同期をとって信
号変換を行なう。

Ａ／Ｄコンバータはサンプリングしたアナログ画像信号
を、その明るさに応じてデジタル化即ち量子化を行なう
機能を存するものであり、例えば本実施例の場合、８ビ
ヅトの分解能を有するものか使用されている。尚、ＩＴ
Ｖカメラ１にモノクロ用カメラが使用される場合には画
像ｔＳ号を、カラー用カメラが使用される場合には輝度
信号あるいは各カラー信号が入力画像信号として使用さ
れる。カラー信号を使用する場合、Ｒ，Ｇ、Ｂｉｉ！ｉ
ｉ＠信号を利用して、同時に異なる部位の燃焼状態解析
をデータの重畳を防いで実行し得る。尚、火炎を形態１
把Ｄ７するばかりでなく、その明るさや色彩で燃焼状態
を把握することも可能である。この場合には、画像入力
装置の光学系に色フィルターを介在させ、特定の色の火
炎帯域のみを画像入力したり、フィルターを通しである
帯域の明るさの画像信号のみを画像処理系へ送出するよ
うにずれば足りる。

画像入力装置の起動は、例えばセンサ等を利用して自動
的に行なうか、あるいは運転者が操作するスイッチ等に
よって任意に行なわれる。尚、図示していないが、ＣＣ
Ｕにはビデオ及びモニターが接続されており、撮影され
た燃焼状態が必要に応じて録画、再生される。

上述の画像入力装置１によって取り込まれたデジタル画
像データを処理する画像データ処理部２０には、一般に
公知のコンピュータが採用されている。このコンピュー
タは、基本的にはＲＯＭ　２１と、少なくとも１つの中
央処理部（以下ＣＰＵと略称する）２２と、この中央処
理部２２において処理する前の画像データ及び処理画像
データを記憶するＲ　Ａ　Ｍ　２３及び入出力部（Ｉｌ
ｏ＞２４より構成され、ＲＯＭ２１に書き込まれたプロ
グラムに従った制御によって所定の画像処理・演算処理
を行う。

ＣＰＵ２２は、第３図の自動燃焼制御システムの場合、
２値画ｆｆ１％理部２とこの２値画像を所定時間分だけ
加算して静止多値画像に再構成する画像再構成処理部４
と、あらかじめ作成された最適燃焼状態における静止多
値画像と現状の燃焼状態における静止多値画像との分布
差の演算を行なう比較画像再構成処理部４と、その分布
差出力と実を際の炉内温度及び炉内酸素濃度とを比較し
て適正燃料量及び燃焼用空気量を推論し、不足ないし過
剰の空気量及び燃料量を求める推論部とＲＯＭ２１に書
き込まれたプログラムによって基本的に構成している。

２値画像処理部２はＡ／Ｄコンバータより送出されるデ
ジタル画像データをある濃度レベルを閾値として２値化
処理し、２値画像に変換するものである。本実施例の場
合、前記量子化はベータ形が採用されており、黒色が０
、白色か２５５の８ビツトの濃度レベルに分けられてい
る。そこで、火炎と背景あるいは特定の火炎帯域とその
池の部分とを明らかに区別できる程度の濃度レベル例え
は閾値を８ビツトの濃度レベルにおいて２００程度の明
るさをｒ！！値とする。この書き込みデータはＣＰＵ２
２の内部論理によって決定されるものであり、負論理で
あればＯが、正論理であれば１がバッファに書き込まれ
る。この２値画（象処理は１フレームか入力される毎に
実施されると共に所定時間が経過するまで継続される構
成となっている。

ここで、所定時間とは燃焼状態を判断するに適切な時間
を目安とする。また、連続的に入力される画像情報を逐
次一定時間毎に次分割処理することもある。

画像再構成処理部３は、逐次人力される２値画像を所定
時間分だけ加算して、１フレームの出現頻度に比例する
濃淡画像ないし擬似カラー画像から成る静止多値画像に
再構成する画像処理部であって、ＲＡＭ２３の加算アド
レスに記憶されている先のフレームの２値画像に同期を
とって次のフレームの２値画像を逐次加算するようにし
て、所定時間分の２値画像を順次加算し得る機能を有し
ている。この画１象は、明るさが出現頻度に比例すると
いう情報即ち空間存在確率分布を）震度レベルのある分
布状態で示す静止多値画像である。

比較画像再構成処理部４は現在の燃焼状態とそのバーナ
の最適の燃焼状態との間の違いを多値画像から成る空間
存在確率分布画像で表わすものである。即ち、最適燃焼
状態の空間存在確率分布と、加算アドレスに格納されて
いる現状の燃焼状態の空間存在確率分布との偏在を検出
し得る機能を有している。尚、最適燃焼状態における燃
焼の空間存在確率分布画像は、一般にその種のバーナに
おいて最適とされる火炎の空間存在確率分布画像を入力
しておいても良いが、好ましくはそのバーナを実際に実
機に装着した状態において熟練者によって操作し、実際
に得られる最適燃焼状態を各燃焼条件毎に第１図の画像
処理システムを使用して画像化し、記録しておいても良
い。即ち、熟練者の主観に基づいて最適と判断され選択
された燃焼状態における入力画１象を多値画像にして記
録しておく。尚、実操業中に、基準としている最適燃焼
状態より好適な燃焼状況を得ることができた場合には、
その火炎の空間存在確率分布画像を基準火炎の空間存在
確率分布画像と書き代えることら可能である。

また、推論部５は、比較画像再構成処理部４において得
られた実装バーナ２５の最適燃焼状態に対する現在の燃
焼状態の偏在と燃料供給証及び過剰空気量とを比較して
供給燃料の過不足、適正空気比を推定し、その量に対応
させて燃焼用空気供給系、燃料供給系の供給流量をフィ
ードバック制御するものである。例えば、本実施例の場
合、流量計１１．１２から入力される供給癲料麓、供給
空気量と各センサ１３，１４から入力される実際の炉内
温度、炉内酸素濃度を比較して、実装バーナの最適燃焼
状態と現在の燃焼状態との間に火炎形状、温度帯域、フ
レーム横道等に差異が認められる場合に、その異常が空
気比や燃料の供給量に起因しているのか否かを推論し、
その結果を空気及び／または燃料の供給量の増加ないし
低減といった形で出力するものである。このフィードバ
ック制御は、一般に燃焼用空気供給系、燃１＋供給系を
制御対象とし、各流量調整弁９，１０の開疫を制御する
コントローラ７．８に燃料等の過不足に対応する電気信
号を出力するように設けられている。

コントローラ７．８としては、推論部５からの出力に対
応して流量調整弁９．１０の制御電流を出力するもの、
例えば一定量だけ弁を開閉させるパルス信号を出力する
ものが採用されている。また、流量調整弁９．１０とし
ては、通常、ソレノイドバルブ等の電気信号で制御可能
なバルブが採用されいる。

尚、画像出力装置としては、一般にＣＲＴディスプレイ
やハードコピー装置等が使用される。本実施例の場合、
推論結果を出力するようにしているが、第１図に示すよ
うに画像再構成処理部３の結果を出力するようにずれは
、燃焼状態を出現頻度に比例する空間存在確率分布画像
で表現することかできる。また、第２図に示すように、
比較画像再構成処理部４の結果を出力するようにすれば
、最適燃焼状態と現在の燃焼状態との火炎形状、温度帯
域、各火炎帯域の変動等を表わす分布比鮫画１象か夫々
得られる。

以下、本燃焼状態解析装置を使用してバーナの燃焼状態
の解析を第５図ないし第７図のフローチャー１−に基つ
き詳細に説明する。

ます、スイッチを作動させてＣＣＵに起動信号を送出す
る（　Ｓ　’［’　Ａ　ＲＴ’　）。「画像人力」は起
動信号の人力によって画像人力′Ａ置１を動作し、入力
装置であるＩ　’Ｉ’　Ｖカメラ及びＣＣＵを介してバ
ーナ２５の燃焼状態を火炎形状に関するデータとして画
像入力する（ステップ１）。この入力画１象はＡ／Ｄ：
？ンバータにおいてサンプリングして、８ビツトの濃度
レベルのデジタル画像信号に変換する（ステップ２）。

このデジタル入力画像は、火炎と背景を区別し得る程度
の濃度レベル、例えば８ビット濃度において２００程度
を閾値として閾値処理が施され、２象画像に変換される
（ステップ３）。即ち、ボイラ等の内部の火炎の動きの
情報のみが画像データとして取込まれ、その池の領域の
動きや背景、部位は切り捨てられる。この「２象画像処
理」は画像データ処理部２のＣＰ　Ｕ２２のソフトウェ
アで構成された２象画像処理部２にて行なわれる。サン
プリング、デジタル１ヒは所定時間内に順次行なわれ、
数十フレームの入力画像データは順次デジタル画像とし
て取込まれる（ステップ５）。「データ一時ストアコは
２象画像のデータをＲＡＭ２３の所定のアドレスに一時
的にストアするものであり、ＣＰＵ２２によってコント
ロールされる（ステップ４）。したがって、画像入力装
置１より転送されて来た燃焼状態画像が順次２値画像に
変換されてメモリ内にストアされて行く、「タイムアツ
プ」は所定時間が経過したか否かを検出するものであり
、所定時間内であればステップ１の前にブランチし、所
定時間が経過したことを検出すると次のステップへ進む
。この「タイムアツプ」はタイマによって機能するルー
チンである。このようなフローチャートにあって、採取
された数十フレーム分の画像データは画像取込み停止Ｏ
Ｎとなるまで順次、２値化された画像データをＲＡＭ２
３に記憶させてゆく。画像入力のための所定時間が経過
すると、ステップ７に進む。この「加算アドレスにスト
ア」は、ＲＡＭ２３に予め割り付けられている加算アド
レスの指示されているアドレスに、ＲＡＭ２３に一時ス
ドアされていな２値画像のデータを移行させるものであ
る。更に、この加算アドレスのＲＡＭメモリデータは、
２値画像データが）Ｉ　（但し、正論理）であれば次々
とインクリメントされて行く。従って、複数回のデータ
採取を行なった場合において、同一火炎形態をとる場合
即ち定常燃焼の場合には、ＲＡＭのメモリデータは大き
なものとなる（ステップ６）。即ち、２値画像の加算に
より、一定時間内でのある空間における出現頻度の多寡
に応じた濃度レベルないし色彩の静止多値画像が得られ
る。次のステップの「結果出力」は加算アドレスによっ
て支持されるＲＡＭのデータを読み出し、画像出力装置
であるモニターテレビ等により、ある燃焼状態における
火炎形状に関する情報、即ち、空間存在確率分布を出現
頻度に比例した明るさの濃淡画像ないし出現頻度に特定
された擬似カラー画像として出力する。この「結果出力
」はＣＰＵのソフトウェアで構成された画像再構成処理
部３にて行なわれる（ステップ８）。以上の処理を行な
いｒＥＮＤ、に到り動作を終了する６次に、他のシステ
ムの動作を第６図に示すフロ−チャートに基づき詳ＡＨ
１に説明する。但し、同一・フロール−チンについては
同一ルーチン名を付し説明は省略する。

ステップ６までは第５図のものと同じであるので省略す
る。第５図の燃焼状態解析装置において取込まれたバー
ナ火炎の静止空間分布画像の分布状態と、あらかじめ作
製された実装バーナ２５の最適燃焼状態の静止空間分布
画像とを比較して燃焼状態の異常の有無及びその度合を
定量的に観察することができる。即ち、ステップ６にお
いて得られた現在の燃焼状態を示す静止空間分布画像と
同じバーナあるいは同種のバーナを使ってあらかじめ作
製された最適燃焼パターンとを比較演算しその分布差を
求める（ステップ８）。この結果は画像出力装置例えば
モニターディスプレイ上に画像としであるいは他のディ
スプレイ上に燃焼状態の異常を分布画像ないしメツセー
ジの形で表示する（ステップ９）。

更に前述の第５図及び第６図の燃焼状態解析装置を便っ
てバーナの燃焼をフィードバック制御する自動制御を第
７図のフローチャートに基つき説明する６ まず、第６図のステップ８において出力されるモデル火
炎パターンと現在の燃焼の火炎パターンとの分布差があ
るか否かを判断する（ステップ１０）０分布差がない場
合、燃焼状態はそのバーナの最適燃焼状態を維持してい
るのでこれを正常燃焼として表示する（ステップ１１）
。分布差がある場合、次のステップ１２に移行する。［
炉内酸素量は正常か］は、０２センサにおいて炉内の残
存酸素量を検出しこれを流星針１１．１２から人力され
る供給燃料及び燃焼用空気旦との関係において最適燃焼
状態時のそれと比較し判断する（ステップ１２）。酸素
量が正常でない場合、それが過剰であるか否かを判断す
る（ステップ１３）。

過剰の場合、燃焼用空気供給系のバルブ９をコンＩ−ロ
ーラフによって一定量開き増量する（ステップ１５）、
過剰でない場合には、バルブ９をコントローラ７によっ
て一定量閉じ燃焼空気量を減少させる（ステップ１４）
、炉内酸素量が正常の場合、次のステップ１６において
炉内温度が正常であるか否かを判断される。炉内温度が
正常でない場合、Ｍ適火炎パターン時に比較して温度か
高いか否かを判断する（ステップ１７）。温度が高い場
合、燃１１供給系のバルブ１０をコントローラ８によっ
て一電層閉じ燃料を減量する（ステップ１８）。温度が
低い場合、同じく燃料供給系のバルブ１０をコントロー
ラ８によって一定鼠開き燃料を増呈する（ステップ１つ
）。炉内温度が正常の場合、供給燃料及び空気のいずれ
にも原因がないのでバーナ２５の構造上の不備として燃
焼異常状Ｙ５をディスプレイあるいは警報ランプ等にお
いて表示する（ステップ２０＞。

■３発明の効果 以上の説明より明らかなように、本発明は、バーナの燃
焼状態は２　ｇｉ両画像して解析しようとする火炎の挙
動データのみが取込止れ、それが所定時間分だけ画像加
算されて再び出現頻度に比例する濃淡ないし色彩の静止
多値画像即ち空間存在確率分布を示す静止画像として再
構成され表示されるので、火炎がとどまっている箇所は
画像が明るく（あるいは逆に暗くもしくは特定の色を呈
し）定常的であり、暗い個所あるいは全くの暗部におい
ては火炎の挙動が激しく乱れているが火炎が存在しない
ことを表わし、その動きの方向や速さなどから乱れの状
態が定性的に判明する。そこでこの空間存在確率分布静
止画像からバーナの燃焼状態を解析できる。この空間存
在確率分布は、燃焼状態が曖昧な形のまま表示されるが
、定量化か困難なバーナの燃焼状態の解析はその燃焼状
態を暖味な表現で知覚する方が正確な表現（電層的な表
現）よりも動作を正確に把握できる。

また、空間存在確率分布画像によって表示される現在の
燃焼の空間存在確率分布面（’Ａとあらかじめ作成され
た最良燃焼状態時の火炎の空間存在確率分布画像とを比
軸演算しその分布差を求めることにより、そのバーナの
最適燃焼状態と現在の燃焼状態の違いすなわち燃焼状態
の異常を検出することができる。出力画像に空間存在確
率分布の出現を認められる場合、現在の燃焼状態が最良
の燃焼状態のフレームの空間存在確率分布画像と異なる
こと、即ち燃焼状態が異常であることをしらせ得るし、
かつその偏差に特徴が認められる場合には異常状態を解
析でき、未熟練者によっても万全の対処ができる。換言
すれば、従来困難であったバーナの操作が誰にでも容易
に実施できることとなる。

更に、本発明によると、現在の燃焼状態とそのバーナの
最良燃焼状態と思われる燃焼状態を空間存在確率分布面
で象で比較し、空間存在確率分布画像か一致するように
フィードバック制御することにより最良燃焼状態と思わ
れる燃焼状態に現在の燃焼状態をたえず追従させるよう
にしているので、面差址に応じて空気比、燃料噴射量等
を自動的に変更できる。また、色フィルタを介在させる
ことによって、特定の帯域例えば還元炎ないし酸化炎、
高温の火炎、低温の火炎等の画像情報のみを入力し、画
像化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃焼状態解析装置の基本構成を示す機
能ブロック図、第２図は他の発明の機能ブロック図、第
３図は更に池の発明の機能ブロック図、第４図は本発明
に係る燃焼状態解析装置の一実施例を示すブロック図、
第５図〜第７図は各発明のフローチャート図である。 １・・・画像入力装置、 ２・・・２値画像処理部、３・・・画像再構成処理部、
４・・・比校画像再構成処理部、５・・・推論部、６・
・・画像出力装置、７，８・・・コント１］−ラ、９．
１０・・・流是調整弁。 特許出願人　　　　日本ファーネス工業株式会社手続を
市正書（自発） 昭和６２年５月３０日

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）火炎を撮像する画像入力装置と、入力画像を２値
   画像に変換する２値画像処理部と、所定時間内における
   ２値画像を加算して１フレームの出現頻度に比例する濃
   度レベルないし擬似カラーの静止多値画像に再構成する
   画像再構成処理部及びその処理画像を出力する画像出力
   装置とから成り、火炎の挙動を空間存在確率分布画像で
   求めることを特徴とする燃焼状態解析装置。
2. （２）火炎を撮像する画像入力装置と、入力画像を２値
   画像に変換する２値画像処理部と、所定時間内における
   ２値画像を加算して１フレームの出現頻度に比例する濃
   度レベルないし擬似カラーの静止多値画像に再構成する
   画像再構成処理部と、あらかじめ作成された最適燃焼状
   態時の火炎の空間存在確率分布画像と前記画像再構成処
   理部から出力される現在の燃焼の空間存在確率分布画像
   とを比較演算しその分布差を求める比較画像再構成処理
   部及びその処理画像を出力する画像出力装置とから成り
   、そのバーナの最適燃焼状態時と現在の燃焼状態の相違
   を空間存在確率分布比較画像から求めることを特徴とす
   る燃焼状態解析装置。
3. （３）前記最適燃焼状態時の火炎の空間存在確率分布画
   像は個々の制御対象バーナについて、熟練者による操業
   によって作成されたものであることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項に記載の燃焼状態解析装置。
4. （４）火炎をデジタル画像として取込む画像入力装置と
   、入力画像を２値画像に変換する２値画像処理部と、所
   定時間内における２値画像を加算して１フレームの出現
   頻度に比例する濃度レベルないし擬似カラーの静止多値
   画像に再構成する画像再構成処理部と、あらかじめ作成
   された最良燃焼状態時の火炎の空間存在確率分布画像と
   前記画像再構成処理部から出力される現在の燃焼の空間
   存在確率分布画像とを比較演算しその分布差を求める比
   較画像再構成処理部と、その分布差出力と実際の空気比
   及び燃料供給量とを比較して適正燃料供給量及び空気過
   剰量を推論し、不足ないし過剰の空気量及び燃料量を求
   める推論部と、この推論部からの出力制御量に基づいて
   燃焼供給系及び燃焼空気供給系の流量を制御する制御手
   段とから成り、そのバーナの最適燃焼状態に現在の燃焼
   状態を一致させるようにフィードバック制御することを
   特徴とする燃焼自動制御装置。