KR100397439B1 - 버너화염감시제어장치및그제어방법 - Google Patents
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Abstract
개시된 내용은 버너내의 화염상태를 감지하기 위한 이미지화이버(Image Fiber)와 감지된 화염데이터를 영상취득기를 이용하여 화상처리하고 또한, 감지된 화염데이터의 이상여부를 판단하는 중앙연산처리기와 화염을 제어 및 감시하는 입출력기로 구성된 버너 화염감시제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 버너화염 감시 제어장치는 현 화염 상태를 이미지화이버로부터 획득된 영상으로부터 CCD카메라의 화상을 통하여 정확히 분석, 조치함으로써 산업용 보일러등에서 배출되는 대기 오염 물질을 최소화시킬수 있다. 따라서, 본 발명은 날로 강화되는 환경규제에 능동적으로 대처할수 있으며 운전중 오동작으로 인해 빈번히 발생되는 문제점도 해결할 수 있어 에너지 효율을 극대화 시킬 수 있는 효과를 갖는다.
Description
본 발명의 목적은 보일러에 대한 환경규제에 능동적으로 대처하고, 보일러 및 연소장치의 연소를 최적화하여 보일러 및 연소장치의 신뢰성을 향상시키는 버너 화염감시제어장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명은 버너화염 감시장치에 관한 것으로서, 특히 버너내의 화염상태를 감지하기 위한 이미지화이버(Image Fiber)와 감지된 화염데이터를 영상취득기를 이용하여 화상처리하고 또한, 감지된 화염데이터의 이상여부를 판단하는 중앙연산처리기와 화염을 제어 및 감시하는 입출력기로 구성된 버너 화염감시제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 버너화염의 안정성을 감시하는 방법으로는 연통 감시 방법 또는 운전원의 경험에 의존하여 처리하는 방법이 있다. 이러하는 방법은 단지 화염의 유,무만을 식별하여 연소제어를 하였다. 따라서, 이 방법들은 정확한 신뢰성이 없어 요즘 날로 강화되는 환경규제에 대처하기 어려우므로 보일러의 신뢰성을 향상시키기 위해서는 버너화염 상태를 직접 분석 처리할 수 있는 감시방법이 이루어져야 한다. 이러한, 종래의 기술로서 도 1을 통하여 설명한다.
도 1은 종래에 사용된 버너화염 감시 제어장치의 구성도이다. 도시한 바와 같이, 보일러(10)의 일측부에는 보일러(10)내부를 감시하기 위한 감시구멍(11)이 형성되어 있다. 이 감시구멍(11)에는 보일러(10)내의 버너화염을 감시하기 위한 수단으로 화염의 화상을 보기위한 CCD(Charge-coupled Device)카메라(20)가 구비되어 있다. 그리고, 이 CCD카메라(20)의 후단에는 카메라를 통해 들어온 영상신호를 모니터(Monitor)(22)로 보는데 필요한 신호로 변화시켜주는 신호변환기(21)가 케이블(23)로 연결되어 있다. 이 신호변환기(21)에서 변화된 영상신호는 일반적인 퍼스널컴퓨터(24)로 출력된다.
그리고, 연료나 주변기기들을 제어하기 위한 수단으로 화염의 유,무를 알기위한 화염검출기(30)가 보일러(10)의 내벽을 관통하여 결합되어 있다. 이 화염검출기(30)의 후단에는 화염검출기(30)의 화염 유,무 검출신호에 따라 버너를 제어하는 연소제어기(31)가 케이블(23)로 연결되어 있다. 그리고, 이 연소제어기(31)에는 보일러 연소와 관련된 기기제어 및 관리 등을 수행하는 중앙제어장치(32)가 연결되어 있다.
그러나, 이러한 구성을 갖는 종래의 버너화염 감시 제어장치는 단지 화염의 유,무만을 판단하기 때문에 보일러내에서 현 화염상태를 알수 없게 된다. 즉, 보일러내에서 환경공해문제를 야기시키는 분진량, 녹스(NOX) 및 일산화탄소 등을 고려할 수 없어 환경규제에 대응하지 못하는 문제점이 있다. 그리고, 화염상태에 따라 보일러의 유지보수를 할수 있는 데이터가 없으므로 보일러 자체 수명에도 커다란 영향을 끼치는 문제점이 있다. 또한, 종래에는 버너화염제어를 수행함에 있어서 화염의 너울거리는 현상이라든지 보일러 내벽면의 붉게 달은 현상등으로 화염검출기가 오동작함으로써 원활한 운전을 할 수 없다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 그 목적은 버너내의 화염상태를 감지하기 위한 이미지화이버(Image Fiber)와 감지된 화염데이터를 영상취득기를 이용하여 화상처리하고 또한, 감지된 화염데이터의 이상여부를 판단하는 중앙연산처리기와 화염을 제어 및 감시하는 입출력기로 구성된 버너 화염감시제어장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
도 1은 종래에 사용된 버너화염 감시 제어장치의 구성도,
도 2는 본 발명에 이용된 버너화염 감시 제어장치의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 버너화염 감시 제어장치의 제어흐름을 나타내는 순서도.
※도면의 주요부분에 대한 부호설명※
10 : 보일러20 : CCD카메라
40 : 공유버스(Bus)50 : 이미지화이버(Image Fiber)
60 : 영상취득기61 : 색분리기
62 : 아날로그/디지탈변환기63 : 비디오메모리
70 : 중앙연산처리기71 : 입출력기
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 고온의 화염중심점에서 상기 버너의 화염상태를 화상데이터로 처리하는 이미지화이버(Image Fiber); 상기 이미지화이버의 일단에 결합되어 상기 이미지화이버로부터 화상처리된 데이터를 영상신호로 변환시키는 CCD(Charge-coupled Device)카메라; 상기 CCD카메라의 타일단에 통신가능한 수단으로 연결되어 CCD카메라로부터 변환된 영상신호를 화상신호로 디지탈화시키고, 디지탈화된 화상신호를 휘도 및 색을 분리하며 이를 저장하는 영상취득기; 상기 영상취득기에 통신망으로 연결되어 상기 영상취득기에서 획득된 화상데이터를 표준연소데이터와 비교하여 화염의 이상유무를 판단하는 중앙연산처리기; 및 상기 중앙연산처리기에 상기 영상취득기와 동일한 통신망으로 연결되어 상기 중앙연산처리기로부터 처리된 데이터에 의해 버너를 제어하는 입출력기를 포함하는 버너 화염감시제어장치에 있다.
또 다른 본 발명의 특징은 산업용보일러의 버너화염감시 제어방법에 있어서, 상기 버너화염감시장치로부터 획득된 화상데이터와 버너화염의 표준연소데이터와의 편차량을 산출하는 단계; 상기 편차량을 산출하는 단계에서 산출된 화염의 연소 파라메터(Parameter)를 비교하여 이상유무를 판단하는 단계; 및 상기 파라메터 비교판단 단계에서 이상 발생시 경보를 발생하고, 그 이상원인을 처리하도록 입출력기에 출력하여 버너화염을 제어하는 단계를 포함하는 버너화염감시 제어방법에 있다.
이하, 참조된 도면들에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 버너화염 감시 제어장치의 구성도이다. 도시한 바와 같이, 버너화염 감시 제어장치는 보일러(10) 일측벽에는 보일러(10)내의 버너화염을 화염 중심점에서 정밀하게 관측하기 위한 이미지화이버(Image Fiber)(50)가 관통 결합되어 있다. 이 이미지화이버(50)는 고온에서도 사용가능하게 제작되어 보일러(10)내의 화염을 정밀하게 관찰할 수 있다. 그리고, 보일러(10) 바깥쪽에는 이미지화이버(50)의 일단에 연결되어 보일러(10)내의 버너화염을 화상처리하기 위한 CCD카메라(20)가 결합되어 있다. 이 CCD카메라(20)는 이미지화이버(50)를 통해 관찰되는 버너화염을 이미지화이버(50) 일단에 결합되어 영상신호로 변환시켜준다. 또한, CCD카메라(20)는 CCD카메라(20)로부터 입력된 영상신호를 처리하는 영상취득기(60)에 연결되어 있다. 이 영상취득기(60)에는 영상신호를 휘도('Y')와 RGB(빨강,초록,파랑)의 색상신호로 분리시켜주는 색분리기(61)와 영상신호를 디지탈신호로 변화시켜주는 아날로그/디지탈변환기(62) 및 디지탈신호로 변화된 화상데이터를 버너화염제어와 감시를 위한 기본데이터로 사용하기 위한 비디오메모리(63)가 순차적으로 결합되어 있다. 그리고, 영상취득기(60)에는 처리된 화상처리데이터를 보여주기 위한 모니터(22)와 화상처리된 데이터의 이상유무를 판단하는 중앙연산처리기(70)에 통신망과 같은 공유버스(40)로 연결되어 있다. 그리고, 공유버스(40)에는 중앙연산처리기(70)로부터 처리된 데이터에 의해 버너화염을 제어하기위한 제어신호 입출력기(71)가 결합되어 있다. 또한, 중앙연산처리기(70)에는 화상데이터의 화상처리 프로그램으로 분석하여 버너화염의 이상유무를 판단하는 알고리즘이 내장되어 있다. 그리고, 입출력기(71)는 화상분석 프로그램의 결과를 공유버스(40)를통해 버너화염을 제어하거나 이상 발생시 경보를 울리는 기능을 한다.
이상과 같은 버너화염 감시 제어장치 구성도를 이용하여 화염 화상 검출에서 조치하기 까지의 방법에 대해 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 버너화염 감시 제어방법을 설명하기 위한 알고리즘의 순서도를 나타낸 것이다. 도시한 바와 같이, 보일러(10)내의 화염상태를 제어하고자하는 초기값을 설정하고(단계 100), 보일러(10)내에 화염이 형성되면 이미지화이버(50) 및 CCD카메라(20)로부터의 화상데이터를 비디오메모리(63)에 기억시킨다(단계 101). 이 기억된 비디오메모리(63)의 화상데이터는 정해진 시간 간격으로 데이터가 갱신되며 중앙연산처리기(70)에서 화상데이터를 받는 즉시 고속처리를 위하여 데이터를 128×128(가능하면 50×50)까지 압축을 행한다(단계 102). 이 압축된 데이터를 가지고 초기 설정된 기본 연소데이터와 현재치를 비교하여 편차량을 산출하게 되는데, 여기서 기본 연소데이터는 많은 실증실험을 통하여 취득한 표준연소데이터이다(단계 103). 이 산출된 편차량은 이상 여부를 판단하는 파라메터 프로그램으로 전송되어 비교된다(단계 104). 이 파라메터 영역에는 화염 발생 전,후의 화상을 비교하는 화염 착화인식 파라메터와, 화염 영역내의 평균휘도를 가진 화염의 특징적 형태와 미연소 상태 관련된 파라메터를 검출한 것을 조합하여 실화판단을 하는 실화검출 파라메터가 있다.
그리고, 파라메터로 전송된 화상데이터중 버너화염의 이상 여부를 판단하여(단계 105) 이상데이터가 검출되면 중앙연산처리기(70)에서 입출력기(71)로 제어명령을 전달하여 경보를 울리며(단계 107), 이상 원인을 분석하여 조치를 행한다(단계 106). 또한, 버너화염에 이상이 없을 경우 단계 101부터 이상 발생시까지 다시 화상데이터를 검출한다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 버너화염 감시 제어장치는 현 화염 상태를 이미지화이버로부터 획득된 영상으로부터 CCD카메라의 화상을 통하여 정확히 분석, 조치함으로써 산업용 보일러등에서 배출되는 대기 오염 물질을 최소화시키는 장점을 갖는다. 따라서, 본 발명은 날로 강화되는 환경규제에 능동적으로 대처할수 있으며 운전중 오동작으로 인해 빈번히 발생되는 문제점도 해결할 수 있어 에너지 효율을 극대화 시킬 수 있는 효과를 갖는다.
Claims (4)
- 버너화염감시 제어방법에 있어서,버너화염감시장치로부터 획득된 화상데이터와 버너화염의 표준연소데이터와의 편차량을 산출하는 단계;상기 편차량을 산출하는 단계에서 산출된 화염의 연소 파라메터(Parameter)를 비교하여 이상유무를 판단하는 단계; 및상기 파라메터 비교판단 단계에서 이상 발생시 경보를 발생하고, 그 이상원인을 처리하도록 입출력기에 출력하여 버너화염을 제어하는 단계를 포함하는 버너화염감시 제어방법.
- 버너화염 감시제어장치에 있어서,고온의 화염중심점에서 상기 버너의 화염상태를 화상데이터로 처리하는 이미지화이버(Image Fiber);상기 이미지화이버의 일단에 결합되어 상기 이미지화이버로부터 화상처리된 데이터를 영상신호로 변환시키는 CCD(Charge-coupled Device)카메라;상기 CCD카메라의 타단에 영상전송용케이블로 연결되어 CCD카메라로부터의 화상신호를 휘도 및 색을 분리하고, 이 분리된 화상신호를 디지탈화시켜 저장하는 영상취득기;상기 영상취득기에 통신망으로 연결되어 상기 영상취득기에서 획득된 화상데이터를 표준연소데이터와 비교하여 화염의 이상유무를 판단하는 중앙연산처리기; 및상기 중앙연산처리기에 상기 영상취득기와 동일한 통신망으로 연결되어 상기 중앙연산처리기로부터 처리된 데이터에 의해 버너를 제어하는 입출력기를 포함하는 버너 화염감시제어장치.
- 제 2항에 있어서,상기 영상취득기는 상기 CCD카메라로부터 획득한 화상데이터를 휘도('Y')와 RGB(빨강,초록,파랑)의 색상신호로 분리시켜주는 색분리기;상기 색분리기의 후단에 연결되어 색분리기에서 분리된 화상데이터를 디지탈화상신호로 변환시켜주는 아날로그/디지탈변환기; 및상기 아날로그/디지탈변환기 후단에 결합되어 디지탈로 변환된 화상데이터를 저장하는 비디오메모리를 구비한 것을 특징으로 하는 버너화염감시제어장치.
- 제 2항에 있어서,상기 영상취득기는 상기 중앙연산처리기와 상기 입출력기에 근거리통신망과 같은 공유버스로 연결된 것을 특징으로 하는 버너화염감시제어장치.
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