KR102243545B1 - System for analyzing ignition state in burner zone method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 불꽃 발생 장치의 불꽃과 연료 분사 장치의 연료 분사를 촬영한 영상을 분석하여 점화 성공 유무 및 점화 실패 원인 중 적어도 하나를 판별하는 버너존 점화 상태 분석 시스템 및 그 방법을 개시한다.The present invention discloses a burner zone ignition state analysis system and method for determining at least one of whether or not ignition is successful and the cause of ignition failure by analyzing an image photographed of a flame of a flame generating device and a fuel injection of a fuel injection device.
Description
본 발명은 버너존 점화 상태 분석 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 불꽃 발생 장치의 불꽃과 연료 분사 장치의 연료 분사를 촬영한 영상을 이용하여 버너존에서의 점화 상태를 분석하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a burner zone ignition state analysis system and a method thereof, and more particularly, to a technique for analyzing the ignition state in a burner zone using an image photographed of the flame of the flame generating device and the fuel injection of the fuel injection device. About.
원료를 넣고 가열하는 공간을 제공하는 가열로 내부에는 불꽃 점화를 위한 버너존(burner zone)이 형성되고, 버너존은 불꽃을 발생하는 불꽃 발생 장치와 불꽃에 연료를 분사하는 연료 분사 장치가 설치된다.A burner zone for spark ignition is formed inside the furnace that provides a space for putting raw materials and heating, and the burner zone is equipped with a spark generator that generates sparks and a fuel injection device that injects fuel into the flame. .
도 1은 종래의 점화 프로세스를 도시한 예로서, 종래에는 원격 관리자가 원격 제어 장치를 조작하여 불꽃 발생 장치와 연료 분사 장치에게 점화 동작을 지시하는 점화 명령을 입력한다.1 is an example of a conventional ignition process. In the related art, a remote manager manipulates a remote control device to input an ignition command to instruct a spark generator and a fuel injection device to ignite an ignition operation.
불꽃 발생 장치와 연료 분사 장치는 점화 명령에 대응하여 버너존으로 전진하고, 점화 동작을 수행한다. 가열로 주변에 위치하는 로컬 관리자는 육안으로 불꽃 또는 연료 분사를 관찰하여 점화 성공 유무를 확인하고, 무전기를 이용하여 원격 관리자에게 점화 판별 결과를 제공한다. 원격 관리자는 점화 실패시 점화 재시도를 위한 점화 명령을 입력한다.The spark generator and the fuel injection device advance to the burner zone in response to an ignition command and perform an ignition operation. A local manager located around the furnace visually observes the flame or fuel injection to check whether the ignition was successful, and provides the result of ignition determination to the remote manager using a radio. The remote manager inputs an ignition command for retrying ignition in case of ignition failure.
종래에는 가열로를 구비한 발전소의 연료 원가절감을 위해 점성이 높은 감압정제유를 점화용 연료로 사용하였고, 감압정제유의 점성에 의해 연료 분사가 정상적으로 이루어지지 않아 점화가 실패될 수 있었으며, 불꽃이 비정상적으로 발생하여 점화가 실패될 수 있었다.Conventionally, in order to reduce the fuel cost of a power plant equipped with a heating furnace, a highly viscous decompression refined oil was used as the ignition fuel. Could cause the ignition to fail.
종래에는 점화 실패 시 지속적으로 점화 시도를 하면 가열로 내부의 압력이 높아지고 가스가 차게 되어 폭발 위험이 발생할 수 있으므로, 가열로 내부의 가스를 배출하기 위해 일정 시간이 지난 후에 다시 점화를 시도하였다.Conventionally, if ignition is attempted continuously when ignition fails, the pressure inside the heating furnace increases and the gas becomes cold, so there may be a risk of explosion, so the ignition was attempted again after a certain period of time to discharge the gas inside the heating furnace.
그러나 종래에는 가열로 내부가 암막상태이기 때문에 로컬 관리자의 육안 식별을 통해 연료 분사가 정상적으로 이루어졌는지 판별하기 어렵고, 로컬 관리자의 육안 식별이 어려워 점화 실패 원인을 파악하기 어려운 문제점이 있다. 또한 종래에는 점화 성공에 따른 판별 결과를 알리는 동안 불필요한 연료 주입이 발생하여 점화 시 소모되는 연료의 사용량이 증가될 수 있다.However, in the related art, since the inside of the heating furnace is in a dark state, it is difficult to determine whether fuel injection has been performed normally through visual identification of the local manager, and it is difficult to identify the cause of the ignition failure because it is difficult for the local manager to visually identify. In addition, in the related art, unnecessary fuel injection occurs while the determination result according to the ignition success is notified, so that the amount of fuel consumed during ignition may increase.
상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 불꽃 발생 장치의 불꽃과 연료 분사 장치의 연료 분사를 촬영한 영상을 분석하여 점화 성공 유무 및 점화 실패 원인 중 적어도 하나를 판별한다.In order to solve the above problem, the present invention determines at least one of whether or not the ignition is successful and the cause of the ignition failure by analyzing the image of the flame of the flame generating device and the fuel injection of the fuel injection device.
상기의 해결하고자 하는 과제를 위한 본 발명의 실시예에 따른 가열로의 버너존에 형성되어 불꽃을 발생하는 불꽃 발생 장치 및 불꽃에 연료를 분사하는 연료 분사 장치를 포함한 버너존 점화 상태 분석 시스템은, 상기 불꽃 촬영을 위한 비주얼 카메라와 연료 분사 촬영을 위한 적외선 카메라로 구성된 촬영 장치 및 상기 촬영 장치의 영상 정보를 이용하여 연료 분사 장치와 불꽃 발생 장치의 동작을 제어하는 원격 제어 장치를 포함하고, 상기 원격 제어 장치는, 상기 촬영 장치의 영상 정보로 버너존의 점화 상태를 분석하는 분석부 및 상기 분석부에서 버너존의 점화 상태를 분석한 분석 정보를 이용하여 연료 분사 장치와 불꽃 발생 장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함하여, 상기 분석부는 점화 성공 유무 및 점화 실패 원인 중 적어도 하나를 분석한 분석 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.A burner zone ignition state analysis system including a flame generator that is formed in a burner zone of a heating furnace to generate a flame and a fuel injection device that injects fuel into the flame according to an embodiment of the present invention for the above problem to be solved, A photographing apparatus comprising a visual camera for photographing fireworks and an infrared camera for photographing fuel injection, and a remote control apparatus for controlling the operation of the fuel injection apparatus and the flame generating apparatus using image information of the photographing apparatus, and the remote The control device controls the operation of the fuel injection device and the flame generating device using an analysis unit that analyzes the ignition state of the burner zone using image information of the photographing device and the analysis information that analyzes the ignition state of the burner zone by the analysis unit. Including a control unit, the analysis unit is characterized in that for generating analysis information that analyzes at least one of whether or not the ignition is successful and the cause of the ignition failure.
상기 분석부는, 상기 비주얼 카메라에서 촬영한 제1 영상 정보로 불꽃의 발생 여부 또는 번짐 형태를 분석하여 불꽃 발생 장치의 이상을 판별하는 제1 분석부; 상기 적외선 카메라에서 촬영한 제2 영상 정보로 연료의 분사 형태를 분석하여 연료 분사 장치의 이상을 판별하는 제2 분석부 및 상기 제1 분석부와 제2 분석부의 분석/판별 결과로 점화 성공 유무 및 점화 실패 원인 중 적어도 하나를 분석하여 분석 정보를 생성하는 제3 분석부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The analysis unit may include: a first analysis unit configured to determine an abnormality of the flame generating device by analyzing whether or not a flame is generated or a spreading pattern based on the first image information photographed by the visual camera; A second analysis unit for determining an abnormality of the fuel injection device by analyzing the fuel injection type using the second image information photographed by the infrared camera, and whether the ignition is successful as a result of analysis/discrimination of the first analysis unit and the second analysis unit, and It may be characterized in that it comprises a third analysis unit for generating analysis information by analyzing at least one of the causes of the ignition failure.
상기 비주얼 카메라는, 점화 과정에서 줌-인 동작을 제공하고, 운전 과정에서 줌-아웃 동작을 제공하는 줌렌즈 및 상기 줌렌즈를 활용하여 초당 300프레임 이상의 고속 촬영을 제공하는 고속 촬영부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The visual camera includes a zoom lens that provides a zoom-in operation during an ignition process and a zoom-out operation during a driving process, and a high-speed photographing unit that provides a high-speed photographing of 300 frames or more per second using the zoom lens. can do.
상기 적외선 카메라는, 3㎛ 내지 14㎛의 중장파장의 적외선 신호를 통과시키는 적외선 필터부; 상기 적외선 필터부를 통과한 적외선 신호를 검출하는 적외선 검출부 및 상기 적외선 신호의 불필요한 주파수 성분을 제거하는 디지털 필터부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The infrared camera may include an infrared filter for passing an infrared signal having a mid-length wavelength of 3 μm to 14 μm; It may be characterized in that it comprises an infrared detector for detecting an infrared signal passing through the infrared filter and a digital filter for removing unnecessary frequency components of the infrared signal.
본 발명의 실시예에 따른 가열로의 버너존에 형성되어 불꽃을 발생하는 불꽃 발생 장치, 불꽃에 연료를 분사하는 연료 분사 장치, 비주얼 카메라와 적외선 카메라로 구성된 촬영 장치 및 연료 분사 장치와 불꽃 발생 장치의 동작을 제어하는 원격 제어 장치를 이용한 버너존 점화 상태 분석 방법은, 상기 비주얼 카메라가 불꽃을 촬영하고, 적외선 카메라가 연료 분사를 촬영하는 단계; 상기 원격 제어 장치가 비주얼 카메라에서 촬영한 제1 영상 정보와 적외선 카메라에서 촬영한 제2 영상 정보를 포함하는 영상 정보를 수신하는 단계; 상기 영상 정보로 버너존의 점화 상태를 분석하는 단계 및 상기 버너존의 점화 상태를 분석한 분석 정보를 통해 불꽃 발생 장치와 연료 분사 장치의 동작을 제어하는 단계를 포함하여, 상기 원격 제어 장치는 점화 성공 유무 및 점화 실패 원인 중 적어도 하나를 분석한 분석 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.A flame generating device that is formed in the burner zone of a heating furnace and generates a flame according to an embodiment of the present invention, a fuel injection device that injects fuel into the flame, a photographing device composed of a visual camera and an infrared camera, and a fuel injection device and a flame generating device A burner zone ignition state analysis method using a remote control device for controlling the operation of the burner zone, comprising: the visual camera photographing the flame, and the infrared camera photographing the fuel injection; Receiving, by the remote control device, image information including first image information captured by a visual camera and second image information captured by an infrared camera; Analyzing the ignition state of the burner zone using the image information and controlling the operation of the flame generating device and the fuel injection device through the analysis information obtained by analyzing the ignition state of the burner zone. It characterized in that the analysis information is generated by analyzing at least one of the presence or absence of success and the cause of the ignition failure.
본 발명은 불꽃 발생 장치의 불꽃과 연료 분사 장치의 연료 분사를 촬영한 영상을 분석하여 점화 성공 유무 및 점화 실패 원인 중 적어도 하나를 판별함으로써, 점화 성공 유무를 판별하기 위한 로컬 관리자의 현장 투입이 불필요하여 인력 비용을 감소시킬 수 있고, 점화 성공 유무를 즉각적으로 판별 가능하여 점화 시 소모되는 연료의 사용량을 감소시킬 수 있다.In the present invention, by analyzing the image captured of the flame of the flame generating device and the fuel injection of the fuel injection device to determine at least one of the ignition success or the cause of the ignition failure, there is no need for on-site input of a local manager to determine whether the ignition is successful or not. Accordingly, it is possible to reduce manpower cost, and it is possible to immediately determine whether ignition is successful or not, thereby reducing the amount of fuel consumed during ignition.
도 1은 종래의 점화 프로세스를 도시한 예이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 버너존 점화 상태 분석 시스템을 도시한 블록도이다.
도 3은 불꽃 발생 장치와 연료 분사 장치를 상세하게 도시한 사시도이다.
도 4는 도 2의 비주얼 카메라를 상세하게 도시한 단면도이다.
도 5는 줌렌즈의 구조를 상세하게 도시한 것이다.
도 6은 릴레이 렌즈의 구조를 상세하게 도시한 것이다.
도 7은 도 2의 적외선 카메라를 상세하게 도시한 블록도이다.
도 8은 도 2의 적외선 카메라의 동작 가능한 파장 대역과 흡수율을 나타낸 것이다.
도 9는 도 2의 원격 제어 장치를 상세하게 도시한 블록도이다.
도 10은 도 9의 분석부를 상세하게 도시한 블록도이다.
도 11은 오일 분사 형태를 도시한 예이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 다른 버너존 점화 상태 분석 방법을 도시한 흐름도이다.1 is an example showing a conventional ignition process.
2 is a block diagram showing a burner zone ignition state analysis system according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view showing in detail the flame generating device and the fuel injection device.
4 is a cross-sectional view illustrating the visual camera of FIG. 2 in detail.
5 shows the structure of the zoom lens in detail.
6 shows the structure of the relay lens in detail.
7 is a block diagram showing in detail the infrared camera of FIG. 2.
FIG. 8 shows an operable wavelength band and absorption rate of the infrared camera of FIG. 2.
9 is a block diagram showing in detail the remote control device of FIG. 2.
10 is a block diagram showing in detail the analysis unit of FIG. 9.
11 is an example showing the form of oil injection.
12 is a flowchart illustrating a burner zone ignition state analysis method according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and contents described in the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 버너존 점화 상태 분석 시스템을 도시한 블록도로서, 버너존 점화 상태 분석 시스템(10)은 불꽃 발생 장치(110), 연료 분사 장치(120), 촬영 장치(200) 및 원격 제어 장치(300)를 포함한다.2 is a block diagram showing a burner zone ignition state analysis system according to an embodiment of the present invention, and the burner zone ignition
불꽃 발생 장치(110)와 연료 분사 장치(120)는 가열로 내부의 버너존에 설치되고, 촬영 장치(200)는 가열로 외부에 설치되며, 원격 제어 장치(300)는 원격 지역에 설치된다. 불꽃 발생 장치(110), 연료 분사 장치 및 촬영 장치(200)는 가열로가 위치하는 로컬 지역에 형성된다. 촬영 장치(200)는 버너존에서의 점화를 촬영하기 위해 가열로 내부로 진입 가능하고, 전진과 후진의 이동 기능을 제공할 수 있다. 가열로는 발전소용 보일러, 제철소용 용광로, 소각로 또는 소성로일 수 있고, 원료를 넣고 가열하는 다양한 공간일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.The
도 3은 불꽃 발생 장치와 연료 분사 장치를 상세하게 도시한 사시도로서, 불꽃 발생 장치(110)와 연료 분산 장치(120)의 일단은 가열로 내부에 형성될 수 있고, 타단은 가열로 내부의 버너존에 형성될 수 있으며, 중단은 가열로의 내부와 외부 사이에 위치하는 윈드 박스(130)(wind box)에 형성될 수 있다. 윈드 박스(130)는 송풍기(미도시)로부터 보내오는 연소용 공기를 받아 가열로 내부로 보내지도록 제어하고, 공기가 일정한 분포 또는 균일하게 흐르도록 제어할 수 있다.3 is a perspective view showing in detail the flame generating device and the fuel injection device, one end of the flame generating
불꽃 발생 장치(110)는 불꽃을 발생하는 장치로서 이그나이터(igniter)일 수 있고, 연료 분사 장치(120)는 연료를 분사하는 장치로서 오일건(oil gun)일 수 있다. 연료 분사 장치는 액체 또는 가스 종류의 연료를 분사시킬 수 있고, 연료 공급 시 공기를 함께 공급할 수 있으며, 다양한 종류의 연료가 사용될 수 있고, 이에 한정하지 않는다.The
불꽃 발생 장치(110)와 연료 분사 장치(120)는 전진과 후진의 이동 기능을 제공할 수 있고, 원격 제어 장치(300)의 점화 명령에 대응하여 자동적으로 동작할 수 있다. 연료 분사 장치(120)는 불꽃 발생 장치(110) 상부에 형성되어 불꽃에 향하여 연료를 분사시킬 수 있다.The
점화 방법은 먼저 연료 분사 장치(120)를 통해 연료를 분사하고, 연료 분사가 시작되면 불꽃 발생 장치(110)를 통해 불꽃을 발생하여 점화를 할 수 있다. 또 다른 점화 방법은 연료 분사 장치(120)와 불꽃 발생 장치(110)가 동시에 동작하여 점화를 할 수 있다.In the ignition method, fuel is first injected through the
촬영 장치(200)는 비주얼 카메라(210) 및 적외선 카메라(220)를 포함한다. 비주얼 카메라(210)는 불꽃 발생 장치(110)에서 발생하는 불꽃을 촬영하고, 적외선 카메라(220)는 연료 분사 장치(120)에서 분사하는 오일을 촬영한다.The photographing
도 4는 도 2의 비주얼 카메라를 상세하게 도시한 단면도로서, 비주얼 카메라(210)는 줌렌즈(211a), 하우징부(212) 및 고속 촬영부(213)를 포함한다. 줌렌즈(211a)는 점화 과정에서 줌-인 동작을 제공하고, 보일러 운전 과정에서 줌-아웃 동작을 제공한다. 비주얼 카메라(210)는 줌-인 동작을 통해 점화 과정에서의 불꽃을 촬영할 수 있고, 줌-아웃 동작을 통해 가열로 내부를 촬영할 수 있다.4 is a cross-sectional view illustrating the visual camera of FIG. 2 in detail, and the
보일러 운전 과정에서 가열로 내부를 촬영하는 이유는, 가열로 내부의 화염 상태를 감시하고, 가열로 내벽의 균열 여부를 감시하며, 가열로 내벽에서의 클링커(clinker) 형성 여부를 감시하기 위해서이다.The reason why the inside of the furnace is photographed during the operation of the boiler is to monitor the flame condition inside the furnace, to monitor whether the inner wall of the furnace is cracked, and to monitor whether a clinker is formed in the inner wall of the furnace.
도 5는 줌렌즈의 구조를 상세하게 도시한 것이고, 도 6은 릴레이 렌즈의 구조를 상세하게 도시한 것으로서, 하우징부(212)는 줌렌즈(211a)와 고속 촬영부(213) 사이에 형성될 수 있고, 줌렌즈(211a) 또는 고속 촬영부(213)를 하우징할 수 있다. 하우징부(212)는 줌렌즈(211a)와 고속 촬영부(213) 사이의 내관에 릴레이 렌즈(211b)가 형성될 수 있고, 외관과 내관 사이에 냉각수단이 형성될 수 있다.5 shows the structure of the zoom lens in detail, and FIG. 6 shows the structure of the relay lens in detail, and the
줌렌즈(211a)는 빛의 굴절을 이용하여 피사체를 확대 및 축소하는 기능을 제공하여 점화 과정에서의 불꽃을 촬영과 운전 과정에서의 가열로 내부를 촬영할 수 있다. 예를 들어 줌렌즈(211a)는 도 5에 도시된 바와 같이 줌-인 동작을 수행하여 불꽃을 촬영할 수 있도록 한다.The
릴레이 렌즈(211b)는 일단에서 최초로 형성된 피사체의 상을 타단으로 전달하는 기능을 제공하고, 고온에 취약한 고속 촬영부(213)는 릴레이 렌즈(211b)를 통하여 줌렌즈(211a)와 소정의 거리로 이격되게 설치될 수 있다.The
냉각수단은 공냉식 또는 수냉식으로 설계되어 비주얼 카메라(210)가 고온에서도 촬영 동작을 수행하도록 하고, 내관에 위치한 릴레이 어레이 렌즈 또는 고속 촬영부(213)를 보호한다.The cooling means is designed as an air-cooled or water-cooled type so that the
고속 촬영부(213)는 줌렌즈를 활용하여 초당 300프레임 이상의 고속 촬영을 제공한다. 본 발명은 정밀 촬영을 위한 줌렌즈 및 초당 300프레임 이상의 고속 촬영을 제공하는 고속 촬영부(213)를 통해 순간적으로 발생하는 불꽃을 촬영할 수 있고, 불꽃의 번짐 형태도 촬영할 수 있다.The high-
도 7은 도 2의 적외선 카메라를 상세하게 도시한 블록도로서, 적외선 카메라(220)는 완전 연소와 불완전 연소 등 특정 대역에서만 표출되는 가스, 오일의 분사형태 및 점화 전후 상태를 촬영한다. 적외선 카메라(220)는 적외선 필터부(221), 적외선 검출부(222), 디지털 필터부(223) 및 영상 출력부(224)를 포함한다.FIG. 7 is a block diagram showing in detail the infrared camera of FIG. 2, wherein the
도 8은 도 2의 적외선 카메라의 동작 가능한 파장 대역과 흡수율을 나타낸 것으로서, 적외선 필터부(221)는 3㎛ 내지 14㎛의 중장파장의 적외선 신호를 통과시킨다.FIG. 8 shows an operable wavelength band and absorption rate of the infrared camera of FIG. 2, and the
종래에는 가열로 내부의 온도를 측정하거나, 열 에너지를 시각적으로 나타내기 위해 3㎛ 내지 5㎛의 중파장 카메라 또는 7㎛ 내지 14㎛의 장파장 카메라를 사용하지만, 각 파장대에서 검출 가능한 가스가 제한적이고, 오일의 분사형태 또는 점화 전후 상태를 촬영하기 어려운 문제점이 있다.Conventionally, a medium wavelength camera of 3 µm to 5 µm or a long wavelength camera of 7 µm to 14 µm is used to measure the temperature inside the furnace or to visually indicate the heat energy, but the gases detectable in each wavelength band are limited. , There is a problem in that it is difficult to photograph the type of oil injection or the state before and after ignition.
본 발명은 완전 연소와 불완전 연소 등 특정 대역에서만 표출되는 가스, 오일의 분사형태 및 점화 전후 상태를 촬영하기 위해 3㎛ 내지 14㎛의 중장파장의 적외선 신호를 통과시키는 적외선 필터부(221)를 사용한다. 더욱 상세하게는 본 발명은 가열로 내부의 온도를 측정할 뿐만 아니라 점화의 성공 유무를 판별하기 위해 적외선 필터부(221)를 사용한다.The present invention uses an
적외선 검출부(222)는 적외선 필터부(221)를 통과한 적외선 신호를 검출하고, 디지털 필터부(223)는 적외선 신호의 불필요한 주파수 성분을 제거하며, 영상 출력부(224)는 주파수 성분이 제거된 적외선 신호를 출력한다.The
오일 분사가 발생한 부분은 다른 부분에 비하여 적외선 검출률이 달라지므로, 적외선 검출부(222)는 오일 분사가 발생한 부분과 발생하지 않는 부분을 나타내는 적외선 신호를 검출할 수 있다.Since the infrared detection rate of the portion where the oil injection has occurred is different from that of other portions, the
도 9는 도 2의 원격 제어 장치를 상세하게 도시한 블록도로서, 원격 제어 장치(300)는 통신부(310), 분석부(320), 표시부(330) 및 제어부(340) 중 적어도 하나를 포함한다.9 is a block diagram showing in detail the remote control device of FIG. 2, wherein the
통신부(310)는 유무선 네트워크를 통하여 영상 정보를 촬영 장치(200)로부터 수신하여 분석부(320)에게 제공한다. 분석부(320)는 영상 정보로 버너존의 점화 상태를 분석하고, 제어부(340)는 분석부(320)에서 버너존의 점화 상태를 분석한 분석 정보를 이용하여 연료 분사 장치와 불꽃 발생 장치의 동작을 제어한다. 표시부(330)는 영상 정보 또는 분석 정보를 표시하고, 원격 관리자는 표시부(330)를 통해 점화 상태를 모니터링할 수 있다. 영상 정보는 비주얼 카메라(210)에서 촬영한 제1 영상 정보 및 적외선 카메라(220)에서 촬영한 제2 영상 정보를 포함한다.The
도 10은 도 9의 분석부를 상세하게 도시한 블록도로서, 분석부(320)는 제1 분석부(321), 제2 분석부(322) 및 제3 분석부(323)를 포함한다. 불꽃 발생 장치(110)는 설정된 고전압이 미인가되면 불꽃을 발생하지 못하거나, 불꽃의 번짐 형태가 비정상적으로 발생할 수 있으므로, 제1 분석부(321)는 제1 영상 정보로 불꽃의 발생 여부 또는 번짐 형태를 분석하여 불꽃 발생 장치(110)의 이상을 판별할 수 있다.10 is a block diagram showing in detail the analysis unit of FIG. 9, and the
가열로 내부가 점화되기 전까지 어두운 암막상태이고, 내부의 고온 환경에서 오일이 분사되는 부분과 배경 간의 경계를 구분하기 위한 불빛을 비출 수 있는 설비를 설치하기 어렵기 때문에, 본 발명은 제2 영상 정보에서 오일이 분사되는 부분과 배경 간의 경계를 명확하게 구분하기 위한 보정을 수행할 수 있다.Since the inside of the furnace is in a dark blackout state before ignition, and it is difficult to install a facility that can illuminate a light to distinguish the boundary between the part where oil is sprayed and the background in a high-temperature environment inside, the present invention provides the second image information. It is possible to perform correction to clearly distinguish the boundary between the oil sprayed part and the background.
가열로의 내벽과 같은 고정된 물체에는 공기 중에 섞여 있는 분진과 같은 움직이는 물체가 형성될 수 있고, 분진과 같은 움직이는 물체는 영상에서 노이즈 형태로 나타날 수 있고, 연료 분사 형태 또는 점화할 때 발생하는 가스분포를 확인하는데 방해요소가 될 수 있으므로, 제2 분석부(322)는 제2 영상 정보에서 분진과 같은 움직이는 물체 등 노이즈를 제거하는 보정을 수행할 수 있다.A moving object such as dust mixed in the air may be formed on a fixed object such as the inner wall of a heating furnace, and a moving object such as dust may appear in the form of noise in the image, in the form of fuel injection or gas generated when igniting. Since it may become an obstructive factor in confirming the distribution, the
제2 분석부(322)는 1차적으로 히스토그램 평활화 방법을 이용하여 오일이 분사되는 부분과 배경 간의 대비 효과를 부각시키는 영상 보정을 수행할 수 있다. 대비를 높이는 보정은 각 픽셀의 강도에 같은 값으로 곱하기를 하면 대비차를 높일 수 있다. 히스토그램 평활화 방법은 히스토그램을 이용하여 명도값의 빈도 수를 연산하고, 연산된 명도값의 빈도 수를 더해 축적하는 방식으로 축적 히스토그램 값을 구하고 정규화시키며, 그레이 스케일(gray scale) 사상 함수를 이용하여 정규화된 축적 히스토그램을 그레이 레벨값으로 매핑한다. The
제2 분석부(322)는 2차적으로 분진과 같은 움직이는 물체를 제거하는 영상 보정을 수행할 수 있다. 움직이는 물체를 제거하는 방법은 프레임 단위로 영상을 비교하여 움직이는 물체를 식별하고, 식별된 물체를 제거하는 방법이다.The
연료 분사 장치(120)는 복수 개의 노즐을 포함하고, 노즐을 통해 설정된 방향으로 연료를 분사하지만, 점성이 높은 감압정제유를 사용하면 정상적으로 연료 공급이 어려울 수 있고, 노즐 막힘 현상이 발생할 수 있으므로, 제2 분석부(322)는 제2 영상 정보로 연료의 분사 형태를 분석하여 연료 분사 장치(120)의 이상을 판별할 수 있다. 예를 들어 제2 분석부(322)는 연료의 분사 형태를 분석하여 연료 분사 장치(120)의 노즐 막힘 또는 연료 분사량의 이상 유무를 판별할 수 있다.The
도 11은 오일 분사 형태를 도시한 예이다. 더욱 상세하게는 도 11(a)는 정상적인 오일 분사 형태를 도시한 것이고, 도 11(b) 내지 도 11(d)는 노즐 막힘에 의한 비정상적인 오일 분사 형태를 도시한 예이다.11 is an example showing the form of oil injection. In more detail, FIG. 11(a) shows a normal oil injection type, and FIGS. 11(b) to 11(d) are examples showing an abnormal oil injection type due to clogging of a nozzle.
제2 영상 정보는 흑백 영상이고, 가열로 내부는 점화 전에 암막상태이므로, 원격 관리자는 제2 영상 정보를 표시부(330)를 통해 확인하여도 연료 분사 형태 또는 점화할 때 발생하는 가스분포를 확인하기 어려울 수 있는 문제점이 있다. 따라서 제2 분석부(322)는 제2 영상 정보를 0~255의 그레이 스케일로 나누고, 특정값을 설정된 RGB 색상으로 치환하여 색상 변환 과정을 수행할 수 있다. 특정값으로 치환된 색상은 오일 또는 가스일 수 있다.The second image information is a black-and-white image, and the inside of the furnace is in a blackout state before ignition, so even if the remote manager checks the second image information through the
종래에는 온도를 구분하기 위해 색상 변환 과정을 수행하지만, 본 발명은 연료 분사 형태 또는 점화할 때 발생하는 가스분포를 나타내기 위해 색상 변환 과정을 수행할 수 있다.Conventionally, a color conversion process is performed to distinguish temperatures, but in the present invention, a color conversion process may be performed to indicate a fuel injection type or a gas distribution generated when ignition is performed.
제2 분석부(322)는 제2 영상 정보에서 연료의 분사영역을 추출하고, 분사영역과 기준영역을 비교하여 연료 분사 장치(120)의 이상을 판별할 수 있다. 기준영역은 연료가 정상 또는 비정상적으로 분사되는지 알아내기 위한 설정된 크기의 영역이다.The
제3 분석부(323)는 제1 분석부(322)와 제2 분석부(323)의 분석/판별 결과로 점화 성공 유무 및 점화 실패 원인 중 적어도 하나를 분석하여 분석 정보를 생성한다.The
본 발명은 불꽃을 촬영하는 비주얼 카메라(210) 및 중장파장의 적외선 신호를 검출하는 적외선 카메라(220)를 이용함으로써, 점화의 성공 유무를 알아낼 수 있다. 또한 본 발명은 불꽃의 발생 여부나 번짐 형태 분석하고, 연료 분사 형태나 점화할 때 발생하는 가스분포를 분석하는 분석부(320)를 이용함으로써, 암막상태에서도 점화 실패 원인을 분석할 수 있고, 점화 실패 원인을 신속히 알아내어 유지보수가 원활하게 이루어질 수 있으며, 원활한 유지보수가 이루어져 발전소 가동효율을 향상시킬 수 있다.In the present invention, by using the
표시부(330)는 제1 영상 정보와 제2 영상 정보를 함께 표시할 수 있고, 점화의 성공 유무를 표시할 수 있으며, 점화가 실패되면 제1 영상 정보 또는 제2 영상 정보에 점화 실패 원인을 함께 표시할 수 있다.The
제어부(340)는 분석 정보를 통해 점화 성공 유무를 알아낸다. 제어부(340)는 점화가 성공되면 불꽃 발생 장치(110)와 연료 분사 장치(120) 동작을 정지시키는 제어 정보를 생성한다. 제어부(340)는 점화가 실패되면 재점화를 위한 제어 정보를 생성하거나, 불꽃 발생 장치(110) 또는 연료 분사 장치(120)의 수리를 요청하는 수리 요청 정보를 생성할 수 있다.The
제어부(340)는 원격 관리자에 의해 입력된 입력 정보를 통하여 제어 정보 또는 수리 요청 정보를 생성할 수 있다. 로컬 관리자는 수리 요청 정보를 확인하여 불꽃 발생 장치(110) 또는 연료 분사 장치(120)를 수리할 수 있다.The
도 12는 본 발명의 실시예에 다른 버너존 점화 상태 분석 방법을 도시한 흐름도로서, 버너존 점화 상태 분석 방법은, 가열로의 버너존에 형성되어 불꽃을 발생하는 불꽃 발생 장치(110), 불꽃에 연료를 분사하는 연료 분사 장치(120), 비주얼 카메라(210)와 적외선 카메라(220)로 구성된 촬영 장치(200) 및 불꽃 발생 장치(110)와 연료 분사 장치(120)와 동작을 제어하는 원격 제어 장치(300)를 이용한다.12 is a flow chart showing a burner zone ignition state analysis method according to an embodiment of the present invention, wherein the burner zone ignition state analysis method includes a
비주얼 카메라(210)는 불꽃을 촬영하고, 적외선 카메라(220)는 연료 분사를 촬영한다. 원격 제어 장치(300)는 비주얼 카메라(210)에서 촬영한 제1 영상 정보와 적외선 카메라(220)에서 촬영한 제2 영상 정보를 포함하는 영상 정보를 수신한다.The
원격 제어 장치(300)는 영상 정보로 버너존의 점화 상태를 분석하여 분석 정보를 생성하고, 분석 정보를 통해 불꽃 발생 장치(110)와 연료 분사 장치(120)와 동작을 제어한다. 원격 제어 장치(300)는 점화 성공 유무 및 점화 실패 원인 중 적어도 하나를 분석한 분석 정보를 생성한다. 예를 들어 원격 제어 장치(300)는 불꽃의 발생 여부나 번짐 형태 분석하고, 연료 분사 형태나 점화할 때 발생하는 가스분포를 분석하여 점화 실패 원인을 분석할 수 있다.The
10: 버너존 점화 상태 분석 시스템 110: 불꽃 발생 장치
120: 연료 분사 장치 200: 촬영 장치
210: 비주얼 카메라 220: 적외선 카메라
300: 원격 제어 장치 310: 통신부
320: 분석부 330: 표시부
340: 제어부10: burner zone ignition state analysis system 110: flame generating device
120: fuel injector 200: photographing device
210: visual camera 220: infrared camera
300: remote control device 310: communication unit
320: analysis unit 330: display unit
340: control unit
Claims (5)
상기 불꽃 촬영을 위한 비주얼 카메라와 연료 분사 촬영을 위한 적외선 카메라로 구성된 촬영 장치 및
상기 촬영 장치의 영상 정보를 이용하여 연료 분사 장치와 불꽃 발생 장치의 동작을 제어하는 원격 제어 장치를 포함하고,
상기 원격 제어 장치는,
상기 촬영 장치의 영상 정보로 버너존의 점화 상태를 분석하는 분석부 및
상기 분석부에서 버너존의 점화 상태를 분석한 분석 정보를 이용하여 연료 분사 장치와 불꽃 발생 장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 분석부는 점화 성공 유무 및 점화 실패 원인 중 적어도 하나를 분석한 분석 정보를 생성하고,
상기 적외선 카메라는,
3㎛ 내지 14㎛의 중장파장의 적외선 신호를 통과시키는 적외선 필터부;
상기 적외선 필터부를 통과한 적외선 신호를 검출하는 적외선 검출부 및
상기 적외선 신호의 불필요한 주파수 성분을 제거하는 디지털 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 버너존 점화 상태 분석 시스템.In the burner zone ignition state analysis system including a flame generator that is formed in a burner zone of a heating furnace to generate a flame and a fuel injection device that injects fuel into the flame,
A photographing device comprising a visual camera for photographing the fireworks and an infrared camera for photographing fuel injection, and
Including a remote control device for controlling the operation of the fuel injection device and the flame generating device by using the image information of the photographing device,
The remote control device,
An analysis unit that analyzes the ignition state of the burner zone with image information of the photographing device, and
And a control unit for controlling the operation of the fuel injection device and the flame generating device using analysis information obtained by analyzing the ignition state of the burner zone by the analysis unit,
The analysis unit generates analysis information obtained by analyzing at least one of whether the ignition is successful or not and the cause of the ignition failure,
The infrared camera,
An infrared filter unit for passing an infrared signal having a mid-length wavelength of 3 μm to 14 μm;
An infrared detection unit for detecting an infrared signal passing through the infrared filter unit and
And a digital filter for removing unnecessary frequency components of the infrared signal.
상기 분석부는,
상기 비주얼 카메라에서 촬영한 제1 영상 정보로 불꽃의 발생 여부 또는 번짐 형태를 분석하여 불꽃 발생 장치의 이상을 판별하는 제1 분석부;
상기 적외선 카메라에서 촬영한 제2 영상 정보로 연료의 분사 형태를 분석하여 연료 분사 장치의 이상을 판별하는 제2 분석부 및
상기 제1 분석부와 제2 분석부의 분석/판별 결과로 점화 성공 유무 및 점화 실패 원인 중 적어도 하나를 분석하여 분석 정보를 생성하는 제3 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 버너존 점화 상태 분석 시스템.The method of claim 1,
The analysis unit,
A first analysis unit for determining an abnormality of the flame generating device by analyzing whether or not a flame is generated or a form of spreading based on the first image information photographed by the visual camera;
A second analysis unit for determining an abnormality of the fuel injection device by analyzing the injection type of fuel using the second image information photographed by the infrared camera, and
And a third analysis unit configured to generate analysis information by analyzing at least one of whether or not ignition has succeeded and a cause of ignition failure based on an analysis/determination result of the first analysis unit and the second analysis unit.
상기 비주얼 카메라는,
점화 과정에서 줌-인 동작을 제공하고, 운전 과정에서 줌-아웃 동작을 제공하는 줌렌즈 및
상기 줌렌즈를 활용하여 초당 300프레임 이상의 고속 촬영을 제공하는 고속 촬영부를 포함하는 것을 특징으로 하는 버너존 점화 상태 분석 시스템.The method of claim 1,
The visual camera,
A zoom lens that provides a zoom-in operation in the ignition process and a zoom-out operation in the driving process, and
A burner zone ignition state analysis system comprising a high-speed photographing unit that provides high-speed photographing of 300 frames or more per second using the zoom lens.
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