KR101245548B1 - Fouling monitoring system of boiler tube using the difference of luminosity between boiler tube and fouling - Google Patents
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Abstract
본 발명은 보일러 튜브 촬영용 카메라; 및 촬영된 이미지로부터 휘도 차이에 따른 화울링 형성 정도를 산출하는 서버를 포함하는 화울링 모니터링 시스템 및 이를 이용한 화울링 모니터링 방법에 관한 것으로, 작업자가 고온 조건에 노출되지 않은 상태에서도 튜브에 형성된 화울링의 생성 정도를 실시간으로 모니터링 할 수 있다. The present invention is a camera for boiler tube shooting; And a cowling monitoring system including a server configured to calculate a degree of cowling formation according to a luminance difference from a photographed image, and a cowling monitoring method using the same, wherein a cowling formed in a tube even when an operator is not exposed to a high temperature condition. You can monitor the generation of the in real time.
Description
본 발명은 보일러 튜브에 화울링의 형성 정도를 모니터링하는 시스템, 모니터링 방법 및 화울링 판독 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a system for monitoring the degree of formation of a bellows in a boiler tube, a monitoring method and a bellows reading device.
화울링(fouling)은 열교환 경계면에 퇴적되는 바람직하지 않은 체퇴적물(스케일)로 정의된다. 화울링 현상은 열교환 설비 등에서 유체의 흐름을 방해하여 흐름에 대한 저항을 증가시키고, 관군의 열저항을 증가시켜 전열량을 감소시킨다. 또한, 형성된 화울링은 열전달 성능의 감소, 설비의 수명저하 및 파손 등과 같은 심각한 문제들을 야기할 수 있다. 그러나, 화울링이 형성된 정도를 예측하거나 측정하는 것은 매우 어려운 것으로 인식되어 왔다. Fowling is defined as undesirable body deposits (scales) that are deposited on the heat exchange interface. The fouling phenomenon interrupts the flow of fluid in a heat exchange facility, thereby increasing the resistance to flow, and increasing the heat resistance of the tube group to reduce the amount of heat transfer. In addition, the formed sole may cause serious problems such as reduced heat transfer performance, reduced life and failure of the installation, and the like. However, it has been recognized that it is very difficult to predict or measure the degree of howling is formed.
일반적인 문헌에서 보면 화울링은 설계의 마지막 단계에서 고려 사항으로서 화울링의 영향과 그 계수값이 소개된다. 그런데 이 값은 일반적으로 매우 작은 값으로 실제 설계자는 종종 그 효과를 거의 무시하고 있다. 그러나, 폐열회수나 환경장치 등에 사용되는 열교환기의 경우, 작동유체의 상태에 따라 이 값은 전 시스템의 설계값을 바꿔주는 값으로 부각될 수 있다. 많은 경우에 설계 엔지니어들은 설계를 모두 마치고 화울링 등의 안전계수를 고려하여 열교환기 면적을 설계치보다 여유를 주어 설계하는 것으로 이 화울링의 영향을 고려하였다고 생각한다. 그러나, 화울링은 온도의 상승 정도에 따라 형성 정도가 심해지므로 열교환기 면적의 확대는 더욱 심한 화울링을 야기할 수 있다. In the general literature, howling is considered as a consideration at the end of the design, and the influence of coefficients and their coefficients are introduced. By the way, this value is usually very small and the actual designer often ignores the effect. However, in the case of heat exchangers used for waste heat recovery or environmental devices, this value may be highlighted as a value that changes the design value of the entire system depending on the state of the working fluid. In many cases, design engineers think that the effect of this method is considered by designing the heat exchanger area more than the design value in consideration of safety factors such as the method. However, since the degree of formation of the howling increases with increasing degree of temperature, the expansion of the heat exchanger area may cause more severe howling.
화울링에 대한 연구는 여러 연구자들에 의하여 시도되었으나 실질적인 진전은 별로 없는 상황이다. 이는 화울링 현상이 유체역학적 현상, 화학반응, 결정화과정, 입자들의 부착현상 및 전기이온들의 거동 등 다루어야 할 물리적 현상들이 매우 복잡하게 서로 혼재되어 있으며, 아직까지도 그 현상 규명이 완전하지 못한 실정이다. Research on howling has been attempted by several researchers, but little progress has been made. This is because the phenomena of hydrodynamics, chemical reactions, crystallization, adhesion of particles, and the behavior of electrical ions are mixed with each other, and the phenomenon of the phenomenon is still incomplete.
한편, 가스/가스 또는 액체 열교환기가 적용된 예로는, 보일러, 공업로, 발전소 연소로 등이 있으며, 가스측 전열면에서 일어나는 화울링의 이론적 근거는 액체측의 화울링에 비해 훨씬 확립되어 있지 못하다. 이는 연소후의 연소 가스 중에 포함된 회(ash) 성분이 열교환기 표면에 부착되면서 부식(corrosion)이 일어나고, 이로부터 화울링은 더욱더 가속화되는 복잡한 양상을 나타내기 때문에 해석에 매우 어려움이 따른다.On the other hand, the gas / gas or liquid heat exchanger is applied, for example, boilers, industrial furnaces, power plant combustion furnaces, etc., the theoretical basis of the cowling occurring on the gas-side heat transfer surface is not much established than the cowling on the liquid side. This is very difficult to analyze because the ash contained in the combustion gas after combustion adheres to the surface of the heat exchanger, which causes corrosion, and thus, howling is further accelerated.
특히, 고성능 열교환 설비의 개발에 있어서 화울링에 의한 효율저하가 매우 심각한 걸림돌로 여겨지고 있다. 이는 고효율을 지향할수록 화울링에 의한 열저항이 크게 발생하기 때문이다. 따라서 화울링을 억제하고 또한 화울링 상태를 진단할 수 있는 기술개발은 미래지향적 고효율 에너지 기기 개발의 범주에서 더욱더 중요한 가치를 갖는 것이다.
In particular, in the development of high-performance heat exchange facilities, the deterioration of efficiency due to a fire is considered to be a very serious obstacle. This is because the heat resistance caused by the fouling occurs more toward higher efficiency. Therefore, the development of technology capable of suppressing howling and diagnosing howling is of greater importance in the future-oriented development of high-efficiency energy devices.
본 발명은 비접촉식 방식을 통해 보일러 튜브에 형성된 화울링을 실시간 감시할 수 있는 모니터링 시스템, 모니터링 방법 또는 화울링 판독 장치를 제공하고자 한다.
The present invention seeks to provide a monitoring system, a monitoring method or a bowling reading device capable of real-time monitoring of a bowling formed in a boiler tube through a non-contact method.
본 발명에 따른 화울링 모니터링 시스템은, 보일러 튜브 촬영용 카메라; 및 촬영된 이미지로부터 휘도 차이에 따른 화울링 형성 정도를 산출하는 서버를 포함할 수 있다. Howling monitoring system according to the present invention, the boiler tube camera; And a server configured to calculate a degree of bowling according to the luminance difference from the photographed image.
또한, 상기 시스템을 이용한 모니터링 방법 및 화울링 판독 장치를 제공한다.
In addition, the present invention provides a monitoring method and a method of reading.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 화울링 모니터링 시스템 등은, 고온 상태의 보일러 튜브에 형성된 화울링의 생성 정도를 간편한 방법을 통해 실시간으로 확인할 수 있다.
As described above, the howling monitoring system and the like according to the present invention can check the generation degree of the howling formed in the boiler tube in a high temperature state in real time through a simple method.
도 1은 화울링이 형성된 보일러 튜브를 적외선 열화상 카메라로 촬영한 사진이다;
도 2는 적외선 열화상 카메라로 측정된 이미지를 흑백 처리한 사진이다;
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 화울링 모니터링 방법을 수행하는 과정을 순서도로 나타낸 것이다;
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 화울링 모니터링 시스템을 나타낸 모식도이다;
도 5는 물질의 영역별 휘도 차이를 측정하고, 측정된 물질의 단면을 분석한 결과를 나타낸 것이다;
도 6은 물질의 영역별 휘도 차이를 측정하고, 측정된 이미지를 이용하여 구성 물질별 영역을 구분한 결과를 나타낸 것이다.1 is a photograph taken with an infrared thermal camera of a boiler tube formed with a bowl;
2 is a photograph obtained by monochrome processing of an image measured by an infrared thermal camera;
3 is a flow chart illustrating a process of performing a method of monitoring how to monitor according to an embodiment of the present invention;
4 is a schematic diagram showing a howling monitoring system according to an embodiment of the present invention;
5 shows the results of measuring the luminance difference for each region of the material and analyzing the measured cross section of the material;
FIG. 6 illustrates a result of measuring luminance differences of regions of materials and classifying regions of components by using measured images.
본 발명에 따른 화울링 모니터링 시스템은, 비접촉식 방식을 통해 보일러 튜브 등에 형성된 화울링의 생성 정도를 확인할 수 있다. 보일러 튜브 등에서 발생되는 화울링을 측정하는 것은 용이한 작업이 아니다. 특히, 고온의 발전용 보일러 내에서 발생하는 화울링 측정은, 열악한 작업환경에 따라 직접적인 측정이 불가능한 상황일 수 있다. 본 특허에서는 화울링 생성시 발생하는 물리적 특성을 이용하여 간접적으로 이를 실시간 감지하는 방안을 제시한다.The howling monitoring system according to the present invention can check the generation degree of the howling formed on the boiler tube through a non-contact method. Measuring fouling in boiler tubes, etc., is not an easy task. In particular, the measuring measurement generated in a high temperature power boiler may be a situation in which direct measurement is impossible due to a poor working environment. The present patent proposes a method for indirectly detecting this in real time by using the physical characteristics generated when generating a cowling.
일실시예에서, 상기 화울링 모니터링 시스템은,In one embodiment, the howling monitoring system,
보일러 튜브 촬영용 카메라; 및A camera for shooting boiler tubes; And
촬영된 이미지로부터 휘도 차이에 따른 화울링 형성 정도를 산출하는 서버를 포함한다. It includes a server for calculating the degree of howling formation according to the luminance difference from the captured image.
상기 서버는 촬영된 이미지로부터 휘도 차이에 따른 화울링 형성 정도를 산출하게 된다. 이는 상대적으로 고온 상태에서는 보다 높은 휘도를 나타낸다는 점에서 착안된 것이다.The server calculates the degree of howling formation according to the luminance difference from the photographed image. This is conceived in that it exhibits higher luminance in a relatively high temperature state.
예를 들어, 발전용 보일러 내에서 발생하는 화울링의 경우에는, 연료인 석탄 중에 포함된 융점의 알카리 비금속 화합물이 용용된 상태로 화로를 빠져나가다가 보일러 상부의 과열기 및 재열기 표면에 회분과 함게 부착되어 스케일 형태로 성장하여 나타난다. 이러한 화울링이 생성되는 일차적인 요인은 온도이다. 대체로 화울링이 생성되는 부근의 온도는 약 1,000℃ 이상을 상회하는 고온의 영역이다. 이때 보일러 튜브의 표면은 내부의 과열스팀이 흐르는 상태에서 약 600℃ 정도를 유지하게 되어 부착된 화울링에 비해 상대적으로 낮은 온도를 유지하게 되어 보일러 튜브와 화울링 표면의 온도는 상당한 온도 차이를 나타내게 된다. 이러한 고온의 조건에서 고온에 의해 가열된 각 물질들은 가시광선 파장의 복사를 발생하게 되는데, 이때 보일러 튜브 표면의 화울링과 보일러 튜브는 재질 및 온도조건의 차이에 따라 다른 휘도(luminosity)의 복사를 하게 된다. 이러한 원리는 물질마다 온도에 따른 방사율(emissivity)의 차이를 따른 것이다. 본 발명에서는, 물질의 휘도 차이를 감지함으로써, 보일러 튜브 표면에 발생하여 부착하는 회분(fouling)의 융착량을 실시간으로 모니터링할 수 있다.For example, in the case of a fire generated in a boiler for power generation, the melting point of the alkali nonmetallic compound contained in the coal, which is a fuel, exits the furnace in a molten state, and is accompanied by ash on the surface of the superheater and the reheater at the top of the boiler. Appear and grow in scale form. The primary factor in the generation of these rings is temperature. Generally, the temperature in the vicinity of howling is produced is a high temperature region above about 1,000 ° C. At this time, the surface of the boiler tube is maintained at about 600 ° C in the state of overheating steam inside, so that the temperature of the boiler tube and the surface of the bowling surface shows a considerable temperature difference. do. Under these high temperature conditions, each material heated by high temperature generates radiation of visible wavelengths, in which the heating of the boiler tube surface and the boiler tube produce radiation of different luminance depending on the material and temperature conditions. Done. This principle follows the difference in emissivity with temperature for each material. In the present invention, by detecting the difference in the luminance of the material, it is possible to monitor in real time the amount of fusion of ash generated and attached to the surface of the boiler tube.
본 발명에 따른 화울링 모니터링 시스템에서, 상기 서버는, 촬영된 이미지를 흑백 처리하는 이미지처리 서버; 및 이미지처리 서버에서 전송된 결과로부터 휘도 차이에 따른 화울링 영역을 산출하여 화울링 오염도를 제시하는 사용자 인터페이스 서버를 포함할 수 있다. 이는 보일러 튜브를 촬영한 이미치를 흑백 처리함으로써, 휘도 차이를 보다 분명하게 판별할 수 있다.In the howling monitoring system according to the present invention, the server comprises: an image processing server for black and white processing the captured image; And a user interface server that calculates a howling area according to the luminance difference from the result transmitted from the image processing server and presents the howling pollution degree. This can be more clearly discriminated in luminance difference by black and white processing the image of the image of the boiler tube.
본 발명에 따른 화울링 모니터링 시스템은 보일러 튜브와 화울링 영역의 온도별 휘도 기준값을 제시하는 데이터 서버를 더 포함할 수 있다. 데이터 서버와 사용자 인터페이스 서버는 서로 연동될 수 있다. 미리 측정된 보일러 튜브와 화울링 영역의 온도별 휘도 기준값을 토대로, 기준값과 측정값을 비교하는 것으로부터 화울링의 형성 여부를 보다 명확하게 확인할 수 있다. The howling monitoring system according to the present invention may further include a data server which presents a luminance reference value for each temperature of the boiler tube and the howling region. The data server and the user interface server may interwork with each other. Based on the luminance reference value for each temperature of the boiler tube and the bowling region measured in advance, it is possible to more clearly confirm whether the bowling is formed by comparing the reference value and the measured value.
또한, 상기 화울링 모니터링 시스템은 하기 수학식에 따라 화울링 오염도를 산출할 수 있다. In addition, the fouling monitoring system may calculate the fouling degree according to the following equation.
[수학식][Mathematical Expression]
화울링 오염도(%) = Af/At x 100Howling Pollution Degree (%) = A f / A t x 100
상기 식에서, Af는 화울링이 형성된 면적을 의미하고, At는 튜브의 면적을 의미한다.In the above formula, A f means the area where the bowling is formed, A t means the area of the tube.
상기 수학식을 이용함으로써, 화울링의 형성 정도에 따른 오염도를 지수화할 수 있다. By using the above equation, the degree of contamination according to the degree of formation of the bowling can be indexed.
지수화된 화울링 오염도 수치를 비교함으로써, 보다 간편한 관리가 가능하다. 예를 들어, 화울링 모니터링 시스템은 화울링 오염도가 설정값을 초과하는 경우에 사용자에게 알려주는 알람부를 더 포함할 수 있다. 미리 특정된 화울링 오염도 수치를 기준으로 측정된 결과가 상대적으로 높게 나타나면, 이를 사용자 또는 관리자에게 통보함으로써, 관리 효율 및 안전성을 향상시킬 수 있다.By comparing exponentialized fouling levels, management is simpler. For example, the howling monitoring system may further include an alarm unit that notifies the user when the howling contamination exceeds a set value. If the result measured based on the pre-specified fouling pollution level is relatively high, the management efficiency and safety can be improved by notifying the user or the manager.
본 발명에 따른 카메라는 보일러 튜브를 촬영하고 그에 따른 온도 차이를 확인할 수 있는 경우라면 특별한 제한없이 사용 가능하다. 예를 들어, 본 발명에 따른 카메라는 열화상 카메라일 수 있고, 구체적으로는 적외선 카메라일 수 있다. The camera according to the present invention can be used without particular limitations if it is possible to take a picture of the boiler tube and check the temperature difference accordingly. For example, the camera according to the present invention may be a thermal imaging camera, specifically, an infrared camera.
본 발명에 따른 화울링 모니터링 시스템은, 보일러 튜브에 형성된 화울링의 형성 정도를 실시간으로 모니터링하는 것이 가능하다. 경우에 따라서는, 상기 화울링 모니터링 시스템을 이용하여, 매초 내지 매시간과 같이 일정한 시간 간격으로 주기적으로 모니터링하는 것도 가능하다.The howling monitoring system according to the present invention can monitor in real time the degree of formation of the howling formed in the boiler tube. In some cases, it is also possible to periodically monitor at regular time intervals, such as every second to every hour, using the bowling monitoring system.
본 발명에 따른 화울링 모니터링 시스템은, 보일러를 사용하는 다양한 분야에서 적용가능하며, 예를 들어, 발전소, 공업로 및 일반 보일러 등의 화울링 형성을 모니터링하는 시스템으로 적용 가능하다.
The howling monitoring system according to the present invention is applicable to various fields using a boiler, and for example, may be applied to a system for monitoring howling formation in power plants, industrial furnaces, and general boilers.
본 발명은 화울링 모니터링 방법을 제공한다. The present invention provides a method of monitoring.
일실시예에서, 상기 화울링 모니터링 방법은, In one embodiment, the method of monitoring howling,
보일러 튜브를 촬영하는 단계; 및Photographing the boiler tube; And
촬영된 이미지로부터 휘도 차이에 따른 화울링 형성 정도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다. The method may include calculating the degree of formation of the singling according to the luminance difference from the photographed image.
상기 보일러 튜브를 촬영하는 단계는, 열화상 카메라를 이용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 카메라는 적외선 카메라일 수 있다. Photographing the boiler tube may be performed using a thermal imaging camera. For example, the camera may be an infrared camera.
상기 보일러 튜브를 촬영하는 단계는, 매초 내지 매시간 사이의 범위에서 일정 시간 간격으로 주기적으로 진행될 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 보일러 튜브를 촬영하는 단계는, 동영상 촬영 등을 통해 실시간으로 진행될 수 있다. 본 발명에 따른 화울링 모니터링 방법은, 관리자가 보일러 튜브에 형성된 화울링의 형성정도를 직접 측정하는 방식이 아니므로, 모니터링을 수행하는 시간 내지 간격이 특별히 제한되지 않는다.Photographing the boiler tube may be performed periodically at regular time intervals in a range between every second to every hour. In some cases, photographing the boiler tube may be performed in real time through video recording. Howling monitoring according to the present invention, because the manager is not a method of directly measuring the degree of formation of the bowling formed in the boiler tube, the time to interval to perform the monitoring is not particularly limited.
상기 화울링 형성 정도를 산출하는 단계는,The step of calculating the degree of bowling formation,
촬영된 이미지를 흑백 처리하는 단계; 및Monochrome processing the photographed image; And
흑백 처리된 이미지로부터 휘도 차이에 따른 화울링 영역을 산출하는 단계를 포함할 수 있다. 적외선 카메라 등을 이용하여 보일러 튜브를 촬영하고, 촬영된 이미지를 흑백 처리함으로써, 휘도에 따른 명암의 차이를 극대화하고 측정 결과의 정확도를 높일 수 있다. The method may include calculating a bowling area according to the luminance difference from the black and white processed image. By taking an infrared camera or the like, the boiler tube is photographed and the photographed image is processed in black and white, thereby maximizing the difference in contrast according to the brightness and improving the accuracy of the measurement result.
상기 화울링 형성 정도를 산출하는 단계는, 보일러 튜브와 화울링 영역의 온도별 휘도 기준값과 비교하여 화울링 형성 정도를 산출하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 모니터링 방법은 촬영된 이미지를 분석함으로써, 화울링의 형성 정도를 산출할 수 있다. 이에 더불어, 튜브의 재질 및 화울링 형성 정도에 따른 휘도값을 미리 산출한 데이터 베이스를 구축함으로써, 화울링 형성 정도에 따른 수치 산출이 보다 용이하며, 상대적으로 정확한 모니터링이 가능하다. The calculating of the degree of bowling may include calculating the degree of bowling by comparing with a luminance reference value for each temperature of the boiler tube and the bowling area. The monitoring method according to the present invention may calculate the degree of formation of the howling by analyzing the photographed image. In addition, by constructing a database in which the luminance value according to the material of the tube and the degree of formation of the tube is calculated in advance, calculation of the value according to the degree of formation of the bowling is easier and relatively accurate monitoring is possible.
상기 화울링 형성 정도를 산출하는 단계는, 하기 수학식에 따라 화울링 오염도를 산출할 수 있다.The calculating of the degree of fouling may be calculated based on the degree of fouling according to the following equation.
[수학식][Mathematical Expression]
화울링 오염도(%) = Af/At x 100Howling Pollution Degree (%) = A f / A t x 100
상기 식에서, Af는 화울링이 형성된 면적을 의미하고, At는 튜브의 면적을 의미한다.In the above formula, A f means the area where the bowling is formed, A t means the area of the tube.
본 발명에 따른 모니터링 방법에 의하면 단순히 화울링의 생성 정도를 판단하는 것도 가능하나, 화울링의 생성 정도에 따른 오염도를 지수화함으로써 보다 간편한 관리가 가능하며, 다수의 설비에 대한 일괄적인 관리 및 감독을 용이하게 수행할 수 있다. 또한, 상기 화울링 모니터링 방법은, 화울링 형성 정도가 설정값을 초과하는 경우에 사용자에게 알람을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
According to the monitoring method according to the present invention, it is also possible to simply determine the degree of generation of howling, but it is possible to manage more simply by indexing the pollution degree according to the generation of howling, and to collectively manage and supervise a plurality of facilities. It can be done easily. In addition, the method of monitoring howling, may further comprise the step of transmitting an alarm to the user when the degree of howling formation exceeds a set value.
또한, 본 발명은 열화상 카메라를 이용한 보일러 튜브에 형성된 화울링 판독 장치를 제공한다. 상기 화울링 판독 장치의 작동 원리는 앞서 설명한 화울링 모니터링 시스템과 기본적으로 동일하다. 구체적으로는, 열화상 카메라를 이용하여 보일러 튜브를 촬영하고, 촬영된 이미지로부터 휘도 차이에 따른 화울링 형성 정도를 산출하게 된다.The present invention also provides a bowling reading device formed in a boiler tube using a thermal imaging camera. The operating principle of the howling reading device is basically the same as the above-described howling monitoring system. Specifically, the boiler tube is photographed using a thermal imaging camera, and the degree of howling formation according to the luminance difference is calculated from the photographed image.
상기 화울링 판독 장치는, 촬영된 이미지를 흑백 처리하는 이미지 처리 장치를 포함할 수 있다. 또한, 상기 화울링 판독 장치는, 보일러 튜브와 화울링 영역의 온도별 휘도 기준값을 제시하는 데이터 베이스를 포함할 수 있다. 이미지 처리 장치 또는 데이터 베이스 등은 판독 장치 내에 포함되어 휴대성을 높일 수 있으며, 경우에 따라서는 별도로 분리된 구조일 수 있다. 예를 들어, 열화상 카메라를 이용하여 보일러 튜브를 촬영하고, 촬영된 이미지는 이미지 처리 장치 또는 데이터 베이스가 구축된 별도의 전산 서버에 접속하여 화울링 형성 정도를 판독할 수 있다.
The bowling reading device may include an image processing device for black and white processing the captured image. In addition, the howling reading device may include a database presenting a luminance reference value for each temperature of the boiler tube and the howling region. The image processing apparatus or the database may be included in the reading apparatus to increase portability, and in some cases, may have a separate structure. For example, a boiler tube may be photographed using a thermal imaging camera, and the photographed image may be connected to a separate computing server on which an image processing apparatus or a database is constructed to read the degree of bowling.
이하, 본 발명에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be further described with reference to the drawings according to the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.
도 1은 화울링이 형성된 보일러 튜브를 적외선 열화상 카메라로 촬영한 사진이며, 도 2는 촬영된 이미지를 흑백 처리한 결과를 나타낸 것이다. 먼저, 도 1을 참조하면, 고온의 보일러 튜브를 적외선 열화상 카메라로 촬영하면 영역별 온도에 따라 휘도차이가 발생된다는 것을 알 수 있다. 이러한 결과를 바탕으로 보일러 튜브 내 화울링의 형성 정도를 확인할 수 있다. 도 2에서는 촬영된 이미지를 흑백 처리함으로써 휘도에 따른 명암 차이를 극대화할 수 있다. 흑백 처리된 자료를 바탕으로, 보일러 튜브 내 화울링의 형성 정도를 판별할 수 있고, 동시에 측정의 정확도를 높일 수 있다.1 is a photograph taken with an infrared thermal camera of the boiler tube formed with a bowling, Figure 2 shows the result of the black and white processing the photographed image. First, referring to FIG. 1, it can be seen that when a high temperature boiler tube is photographed with an infrared thermal camera, a luminance difference is generated according to a temperature of each region. Based on these results, it is possible to check the degree of formation of the bellows in the boiler tube. In FIG. 2, the difference in contrast due to luminance may be maximized by black and white processing the photographed image. Based on the black-and-white processed data, it is possible to determine the degree of howling in the boiler tube, and at the same time increase the accuracy of the measurement.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 화울링 모니터링 방법을 수행하는 과정을 순서도로 나타낸 것이다. 도 3을 참조하면, 먼저 보일러 내에 실시간 이미지를 촬영할 수 있도록 적외선 카메라를 설치하게 된다. 카메라로부터 전송된 이미지를 흑백 처리함으로써, 기중 영역의 휘도별 경계를 보다 용이하게 설정할 수 있다. 다음으로, 화울링이 부착된 면적을 계산하는 과정을 거치게 된다. 이 때, 미리 측정된 휘도에 따른 비교값을 측정한 데이터 베이스를 구축하고, 구축된 데이터 베이스의 수치와 비교함으로써 보다 정확한 수치 산정이 가능하다. 그런 다음, 최종적으로 화울링 부착 정도를 판정하게 되며, 이 경우에는 촬영된 튜브 면적에 대한 화울링이 형성된 면적을 백분율로 환산함으로써, 오염 정도를 지수화할 수 있다. 3 is a flowchart illustrating a process of performing a method of monitoring howling according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, first, an infrared camera is installed to capture a real time image in a boiler. By black and white processing the image transmitted from the camera, it is possible to more easily set the boundary for each luminance of the airborne area. Next, the process of calculating the area attached to the bowling. At this time, a more accurate numerical calculation is possible by constructing a database in which a comparison value according to the previously measured luminance is measured and comparing the numerical value of the constructed database. Then, finally, the degree of fouling attachment is determined. In this case, the degree of contamination can be indexed by converting the area in which the bowling with respect to the photographed tube area is converted into a percentage.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 화울링 모니터링 시스템을 나타낸 모식도이다. 먼저, 보일러 튜브를 관찰할 수 있는 위치에 카메라를 설치하고, 카메라에서 촬영된 이미지를 이미지처리 서버로 전송한다. 이미지처리 서버는 전송된 이미지를 흑백 처리하고, 처리된 결과를 미리 구축된 데이터 서버의 수치와 비교하여 화울링 오염 정도를 산출한다. 산출된 결과는 사용자 인터페이스 서버를 통해 확인 가능하다. 또한, 화울링 오염도에 대한 특정 수치를 미리 입력하고, 측정된 수치가 이를 초과하는 경우에는 사용자 또는 관리자에게 경고를 보낼 수 있는 화울링 경고 알람 장치를 추가로 설치할 수 있다.Figure 4 is a schematic diagram showing a howling monitoring system according to an embodiment of the present invention. First, the camera is installed at a position where the boiler tube can be observed, and the image captured by the camera is transmitted to the image processing server. The image processing server performs black and white processing of the transmitted image, and compares the processed result with a numerical value of a pre-built data server to calculate the degree of fouling contamination. The calculated result can be confirmed through the user interface server. In addition, it is possible to additionally install a warning alarm device that can be input in advance to a specific value for the fouling pollution degree, and to alert the user or administrator if the measured value exceeds this.
도 5는 물질의 영역별 휘도 차이를 측정하고, 측정된 물질의 단면을 분석한 결과를 나타낸 것이다. 도 5의 왼쪽 사진은 고온의 물질을 열화상 카메라로 측정하고, 이를 흑백 처리한 결과이다. 처리된 이미지로부터 특정 단면의 물질 구성을 그래프화할 수 있으며, 처리된 결과는 도 5의 오른쪽 그림과 같다.5 shows the result of measuring the luminance difference for each region of the material and analyzing the measured cross section of the material. The left photograph of FIG. 5 is a result of measuring a high temperature material with a thermal imaging camera and performing black and white processing. From the processed image, the material composition of a specific cross section can be graphed, and the processed result is shown in the right figure of FIG.
도 6은 물질의 영역별 휘도 차이를 측정하고, 측정된 이미지를 이용하여 구성 물질별 영역을 구분한 결과를 나타낸 것이다. 측정된 이미지로부터 구성 물질병 영역을 구분할 수 있으며, 이를 화울링 모니터링 시스템에 적용함으로써, 화울링의 형성 정도를 산출할 수 있다.
FIG. 6 illustrates a result of measuring luminance differences of regions of materials and classifying regions of components by using measured images. The constituent material disease area can be distinguished from the measured image, and the degree of formation of the howling can be calculated by applying this to the howling monitoring system.
이하, 본 발명에 따른 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples according to the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예Example 1: 촬영된 이미지의 휘도 차이를 이용한 물질 분석 1: Material analysis using difference in luminance of captured images
발전소 보일러 내 연소조건과 동일한 시험로에서 화울링 측정시험을 수행하였다. 시험로의 온도는 1,000℃ 이상으로 유지하였으며, 적외선 카메라를 이용하여 촬영하고, 촬영된 이미지를 흑백 처리한 후 휘도에 따른 방사율을 산출하였다.The fouling test was carried out in the same test furnace as the combustion conditions in the power plant boiler. The temperature of the test furnace was maintained at 1,000 ° C. or higher, photographed using an infrared camera, and the emissivity according to the brightness was calculated after the photographed image was processed in black and white.
(steel)steal
(steel)
표 1을 참조하면, 물질의 파장별 방사율이 달리 나타나는 것을 알 수 있다. 특히, 보일러 튜브의 주재료인 스틸의 종류에 따른 파장별 방사율과 비교하여, 화울링 성분과 유사한 세라믹 등과 같은 무기물 성분의 파장별 방사율은 차이가 있음을 알 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that the emissivity for each wavelength of the material is different. In particular, compared with the emissivity for each wavelength according to the type of steel, the main material of the boiler tube, it can be seen that the emissivity for each wavelength of inorganic components, such as ceramics similar to the bowling component is different.
Claims (19)
촬영된 이미지로부터 휘도 차이에 따른 화울링 형성 정도를 산출하는 서버를 포함하며,
상기 서버는,
촬영된 이미지를 흑백 처리하는 이미지처리 서버; 및
이미지처리 서버에서 전송된 결과로부터 휘도 차이에 따른 화울링 형성 영역을 산출하여 화울링 오염도를 제시하는 사용자 인터페이스 서버를 포함하는 화울링 모니터링 시스템.A camera for shooting boiler tubes; And
Comprising a server for calculating the degree of formation of the singling according to the luminance difference from the captured image,
The server,
An image processing server configured to process the photographed image in black and white; And
A howling monitoring system comprising a user interface server for calculating a howling formation area according to the luminance difference from the results transmitted from the image processing server and presenting howling contamination.
화울링 모니터링 시스템은,
보일러 튜브와 화울링 영역의 온도별 휘도 기준값을 제시하는 데이터 서버를 더 포함하는 화울링 모니터링 시스템.The method of claim 1,
Howling monitoring system,
Howling monitoring system further comprises a data server for presenting the temperature-specific luminance reference value of the boiler tube and the bowling area.
화울링 모니터링 시스템은,
하기 수학식에 따라 화울링 오염도를 산출하는 화울링 모니터링 시스템:
[수학식]
화울링 오염도(%) = Af/At x 100
상기 식에서, Af는 화울링이 형성된 면적을 의미하고, At는 튜브의 면적을 의미한다.The method of claim 1,
Howling monitoring system,
Howling monitoring system for calculating howling contamination according to the following equation:
[Mathematical Expression]
Howling Pollution Degree (%) = A f / A t x 100
In the above formula, A f means the area where the bowling is formed, A t means the area of the tube.
화울링 모니터링 시스템은, 화울링 형성 정도가 설정값을 초과하는 경우에 사용자에게 알려주는 알람부를 더 포함하는 화울링 모니터링 시스템.The method of claim 1,
The howling monitoring system further comprises an alarm unit which notifies the user when the degree of formation of the howling is greater than a set value.
카메라는 적외선 카메라인 화울링 모니터링 시스템.The method of claim 1,
The camera is an infrared camera.
보일러 튜브에 형성된 화울링의 형성 정도를 실시간 모니터링하는 화울링 모니터링 시스템.The method of claim 1,
Howling monitoring system that monitors the degree of howling formed in the boiler tube in real time.
보일러 튜브에 형성된 화울링의 형성 정도를 일정 시간 간격으로 주기적으로 모니터링하는 화울링 모니터링 시스템.The method of claim 1,
Howling monitoring system that periodically monitors the formation of howling formed in the boiler tube at regular intervals.
촬영된 이미지로부터 휘도 차이에 따른 화울링 형성 정도를 산출하는 단계를 포함하며,
상기 화울링 형성 정도를 산출하는 단계는,
하기 수학식에 따라 화울링 오염도를 산출하는 화울링 모니터링 방법:
[수학식]
화울링 오염도(%) = Af/At x 100
상기 식에서, Af는 화울링이 형성된 면적을 의미하고, At는 튜브의 면적을 의미한다.Photographing the boiler tube; And
Comprising the step of calculating the degree of formation according to the luminance difference from the photographed image,
The step of calculating the degree of bowling formation,
Howling monitoring method for calculating howling contamination according to the following equation:
[Mathematical Expression]
Howling Pollution Degree (%) = A f / A t x 100
In the above formula, A f means the area where the bowling is formed, A t means the area of the tube.
보일러 튜브를 촬영하는 단계는 적외선 카메라를 이용하는 화울링 모니터링 방법.The method of claim 9,
Shooting the boiler tube is howling monitoring method using an infrared camera.
화울링 형성 정도를 일정 시간 간격으로 주기적으로 모니터링하는 화울링 모니터링 방법.The method of claim 9,
Howling monitoring method that monitors howling is formed at regular intervals.
화울링 형성 정도를 실시간으로 모니터링하는 화울링 모니터링 방법.The method of claim 9,
Howling monitoring method that monitors howling formation in real time.
화울링 형성 정도를 산출하는 단계는,
촬영된 이미지를 흑백 처리하는 단계; 및
흑백 처리된 이미지로부터 휘도 차이에 따른 화울링 영역을 산출하는 단계를 포함하는 화울링 모니터링 방법.The method of claim 9,
Calculating the degree of howling formation,
Monochrome processing the photographed image; And
The method of claim, including the step of calculating the bowling area according to the luminance difference from the black and white processed image.
화울링 형성 정도를 산출하는 단계는,
보일러 튜브와 화울링 영역의 온도별 휘도 기준값과 비교하여 화울링 형성 정도를 산출하는 단계를 포함하는 화울링 모니터링 방법.The method of claim 9,
Calculating the degree of howling formation,
The method of monitoring, including the step of calculating the degree of howling is formed by comparing the temperature-specific luminance reference value of the boiler tube and the bowling area.
화울링 형성 정도가 설정값을 초과하는 경우에 사용자에게 알람을 전송하는 단계를 더 포함하는 화울링 모니터링 방법.The method of claim 9,
Sending a alarm to the user when the degree of howling is formed exceeds a set value.
촬영된 이미지를 흑백 처리하는 이미지 처리 장치를 포함하고,
하기 수학식에 따라 화울링 오염도를 산출하는 화울링 판독 장치:
[수학식]
화울링 오염도(%) = Af/At x 100
상기 식에서, Af는 화울링이 형성된 면적을 의미하고, At는 튜브의 면적을 의미한다.A ring reading device formed in a boiler tube using a thermal imaging camera,
An image processing device which processes the photographed image in black and white,
Howling reading device for calculating the fouling contamination according to the following equation:
[Mathematical Expression]
Howling Pollution Degree (%) = A f / A t x 100
In the above formula, A f means the area where the bowling is formed, A t means the area of the tube.
보일러 튜브와 화울링 영역의 온도별 휘도 기준값을 제시하는 데이터 베이스를 포함하는 화울링 판독 장치.The method of claim 17,
A howling reading device comprising a database presenting a luminance reference value for each temperature of the boiler tube and the howling area.
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