KR19980031711A - Burner flame supervisory control device and its control method - 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.Disclosed is an image fiber for detecting a flame condition in a burner and image processing of the detected flame data by using an image acquirer, and a central processing processor and flame control for determining whether there is an abnormality of the detected flame data. And it relates to a burner flame monitoring control device composed of an input and output monitoring and a control method thereof.
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.Burner flame monitoring and control device according to the present invention can minimize the air pollutants discharged from the industrial boiler by analyzing and correcting the current flame state through the image of the CCD camera from the image obtained from the image fiber. Therefore, the present invention can actively cope with environmental regulations that are reinforced day by day and can also solve problems frequently caused by malfunctions during operation, thereby maximizing energy efficiency.
Description
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.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a burner flame monitoring apparatus, and in particular, an image fiber for detecting a flame state in a burner and image data of a sensed flame using an image acquirer, and whether the detected flame data is abnormal. The present invention relates to a burner flame monitoring control device including a central processor for judging and an input / output for controlling and monitoring a flame and a control method thereof.
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.In general, the method of monitoring the burner flame stability is a communication monitoring method or a treatment method depending on the operator's experience. In this method, combustion control was performed by only identifying the presence or absence of flame. Therefore, since these methods are not accurate, it is difficult to cope with environmental regulations that are being strengthened these days. Therefore, in order to improve the reliability of the boiler, a monitoring method capable of directly analyzing burner flame conditions should be made. Such a conventional technique will be described with reference to FIG. 1.
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.1 is a block diagram of a burner flame monitoring control device used in the prior art. As shown, a monitoring hole 11 for monitoring the inside of the boiler 10 is formed at one side of the boiler 10. The monitoring hole 11 is equipped with a CCD (Charge-coupled Device) camera 20 for viewing the image of the flame as a means for monitoring the burner flame in the boiler 10. A signal converter 21 is connected to the rear end of the CCD camera 20 to convert a video signal input through the camera into a signal necessary for viewing the monitor 22 with a cable 23. The video signal changed by this signal converter 21 is output to a general personal computer 24.
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.And, as a means for controlling the fuel or peripheral devices, the flame detector 30 for knowing the presence or absence of the flame is coupled through the inner wall of the boiler (10). At the rear end of the flame detector 30, a combustion controller 31 for controlling the burner according to the flame presence / absence detection signal of the flame detector 30 is connected by a cable 23. In addition, the combustion controller 31 is connected to a central control unit 32 that performs equipment control and management related to boiler combustion.
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.However, the conventional burner flame supervisory control device having such a configuration cannot determine the current flame state in the boiler because it only judges the presence or absence of a flame. That is, not in the boiler can consider bunjinryang, Knox (NO X) and carbon monoxide to cause an environmental pollution problem, there is not a problem with the corresponding environmental regulations. In addition, since there is no data for maintenance of the boiler according to the flame state, there is a problem that has a great influence on the life of the boiler itself. In addition, in the conventional burner flame control, there is a problem that the flame detector malfunctions due to a flaky phenomenon of flame or a red phenomenon on the inner wall of the boiler, thereby preventing smooth operation.
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.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the object of which is to image the image fiber (Image Fiber) and the sensed flame data to detect the flame state in the burner using an image acquirer, and also The present invention provides a burner flame monitoring control device and a control method including a central processing processor for determining whether an abnormal flame data is abnormal and an input / output for controlling and monitoring a flame.
도 1은 종래에 사용된 버너화염 감시 제어장치의 구성도,1 is a block diagram of a burner flame monitoring control device used in the prior art,
도 2는 본 발명에 이용된 버너화염 감시 제어장치의 구성도,2 is a block diagram of a burner flame monitoring control device used in the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 버너화염 감시 제어장치의 제어흐름을 나타내는 순서도.Figure 3 is a flow chart showing the control flow of the burner flame monitoring control device according to the present invention.
※도면의 주요부분에 대한 부호설명※※ Code explanation for main part of drawing ※
10 : 보일러20 : CCD카메라10: boiler 20: CCD camera
40 : 공유버스(Bus)50 : 이미지화이버(Image Fiber)40: shared bus 50: image fiber
60 : 영상취득기61 : 색분리기60: image acquirer 61: color separator
62 : 아날로그/디지탈변환기63 : 비디오메모리62: analog / digital converter 63: video memory
70 : 중앙연산처리기71 : 입출력기70: central processing processor 71: input and output
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.Features of the present invention for achieving this object is an image fiber for processing the flame state of the burner to the image data at a high temperature flame center (Image Fiber); A charge-coupled device (CCD) camera coupled to one end of the image fiber to convert image processed data from the image fiber into an image signal; An image acquisition device connected to a tile end of the CCD camera by digital means to digitize an image signal converted from the CCD camera into an image signal, and to separate luminance and color from the digital image signal and store the same; A central processing processor connected to the image acquisition device through a communication network to determine whether there is an abnormal flame by comparing the image data acquired by the image acquisition unit with standard combustion data; And an input / output unit connected to the central processing processor through the same communication network as the image acquirer and controlling the burner by the data processed by the central processing processor.
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.According to still another aspect of the present invention, there is provided a burner flame monitoring control method for an industrial boiler, the method comprising: calculating a deviation amount between image data obtained from the burner flame monitoring apparatus and standard combustion data of burner flame; Comparing the combustion parameters of the flame calculated in the step of calculating the deviation to determine whether there is an abnormality; And generating an alarm when an abnormality occurs in the parameter comparing and determining step, and controlling the burner flame by outputting to an input / output unit to handle the cause of the abnormality.
이하, 참조된 도면들에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
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)를 통해 버너화염을 제어하거나 이상 발생시 경보를 울리는 기능을 한다.2 is a block diagram of a burner flame monitoring control apparatus according to the present invention. As shown, the burner flame monitoring control device is coupled to an image fiber 50 through one side wall of the boiler 10 for precisely observing the burner flame in the boiler 10 at the flame center point. The image fiber 50 is made to be usable even at high temperatures so that the flame in the boiler 10 can be observed precisely. In addition, a CCD camera 20 is coupled to one end of the image fiber 50 outside the boiler 10 to image the burner flame in the boiler 10. The CCD camera 20 converts the burner flame observed through the image fiber 50 into one end of the image fiber 50 and converts it into an image signal. In addition, the CCD camera 20 is connected to an image acquisition unit 60 for processing the image signal input from the CCD camera 20. The image acquirer 60 has a color separator 61 for separating the video signal into color signals of luminance ('Y') and RGB (red, green, blue) and an analog / digital converter for converting the video signal into a digital signal. The digital converter 62 and the video memory 63 for using the image data changed by the digital signal as basic data for burner flame control and monitoring are sequentially combined. In addition, the image acquirer 60 is connected to the monitor 22 for showing the processed image processing data and the central processing processor 70 for determining the abnormality of the image processed data by a shared bus 40 such as a communication network. It is. A control signal input / output 71 for controlling the burner flame is coupled to the shared bus 40 by the data processed from the central processing processor 70. In addition, the central processing unit 70 has a built-in algorithm for determining whether burner flames are abnormal by analyzing the image data with an image processing program. In addition, the input / output unit 71 controls the burner flame through the shared bus 40 based on the result of the image analysis program or functions to sound an alarm when an abnormality occurs.
이상과 같은 버너화염 감시 제어장치 구성도를 이용하여 화염 화상 검출에서 조치하기 까지의 방법에 대해 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.The method from the flame image detection to the action using the burner flame supervisory control device configuration as described above will be described in detail with reference to FIG. 3.
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.Figure 3 shows a flow chart of the algorithm for explaining the burner flame monitoring control method according to the present invention. As shown, the initial value to control the flame state in the boiler 10 is set (step 100), and when flame is formed in the boiler 10, image data from the image fiber 50 and the CCD camera 20 Is stored in the video memory 63 (step 101). The stored image data of the video memory 63 is updated at predetermined time intervals, and the data is compressed to 128 × 128 (possibly 50 × 50) for high-speed processing as soon as the central processing unit 70 receives the image data. (Step 102). With this compressed data, the amount of deviation is calculated by comparing the basic combustion data initially set with the present value, where the basic combustion data is standard combustion data obtained through many empirical experiments (step 103). The calculated amount of deviation is transmitted to a parameter program for determining whether an abnormality is detected or compared (step 104). In this parameter area, the misfire detection parameter that combines the flame ignition recognition parameter to compare the images before and after the flame occurrence, and the characteristic type of the flame with the average luminance in the flame area and the detection of the parameters related to the unburned state is used for the misfire detection parameter. have.
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.Then, it is determined whether the burner flame is abnormal in the image data transmitted as a parameter (step 105), and when abnormal data is detected, a control command is transmitted from the central processing unit 70 to the input / output unit 71 to sound an alarm (step 107). ), The cause of the abnormality is analyzed and the action is taken (step 106). In addition, if there is no abnormality in the burner flame, the image data is detected again from step 101 until the abnormality occurs.
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.As described above, the burner flame monitoring and controlling device according to the present invention has the advantage of minimizing the air pollutants emitted from the industrial boiler by accurately analyzing and acting on the current flame state through the image of the CCD camera from the image obtained from the image fiber. Has Therefore, the present invention can actively cope with environmental regulations that are reinforced day by day and can also solve problems frequently caused by malfunctions during operation, thereby maximizing energy efficiency.
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.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a burner flame monitoring control apparatus and a control method thereof, which actively cope with environmental regulations on a boiler and optimize combustion of the boiler and the combustion apparatus to improve the reliability of the boiler and the combustion apparatus.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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