BRPI1010400A2

BRPI1010400A2 - sistema de detecÇço de imagem, software, aparelho e mÉtodo de detecÇço de imagem para controlar equipamento de combustço

Info

Publication number: BRPI1010400A2
Application number: BRPI1010400-3A
Authority: BR
Inventors: Roger L Poe; Joseph Colannino; Jianhui Hong
Original assignee: John Zink Co Llc
Priority date: 2009-10-07
Filing date: 2010-10-07
Publication date: 2013-05-14
Also published as: CN102143328A; JP2011080754A; CA2716768A1; KR20110037906A; AR079487A1; AU2010226995A1; US20110085030A1; MX2010011056A; EP2309186A2; TW201124681A; SG170681A1

Abstract

SISTEMA DE DETECÇçO DE IMAGEM, SOFTWARE, APARELHO E MÉTODO DE DETECÇçO DE IMAGEM PARA CONTROLAR EQUIPAMENTO DE COMBUSTçO. A presente invenção invenção refere-se a um sistema de controle automático que inclui um dispositivo ótico de captura de imagem, como parte de um sistema de geração de imagem. Em outro aspecto, a invenção prove um sistema de geração de imagem que pode controlar um sistema de geração de chama, utilizando um dispositivo ótico de captura de imagem em conexão com um sistema de computador, incluindo software (e algoritmos correspondentes), e aparelhos relacionados, conforme necessário, O sistema pode ser usado para controlar vários aspectos de equipamentos de geração de chama, tais como queimadores de gás, combusttores, pilotos e outros equipamentos de combustão. Podem ser realizadas análises qualitativas e quantitativas das chamas, por exemplo. Em outro aspecto, a invenção prove uma metodologia especifica para a utilização do sistema de controle de detecção de imagem inventivo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA DE DETECÇÃO DE IMAGEM, SOFTWARE, APARELHO E MÉTODO DE DETECÇÃO DE IMAGEM PARA CONTROLAR EQUIPAMENTO DE COMBUSTÃO".

ANTECEDENTES

Em conformidade com a presente invenção, sistemas de imagem são utilizados em associação com equipamentos de combustão gerando chama, tais como queimadores de gás industrial, combustores e pilotos para controlar a operação dos equipamentos de combustão gerando chama em um ambiente ao ar livre.

Em queimadores de gás industrial (por exemplo, queimadores de gás residual), alguns dos pontos principais de projeto incluem capacidade hidráulica, capacidade sem fumaça, a eficiência de destruição, eficiência de combustão, a composição do gás do queimador de gás, o grau de incorpo- ração de ar, eficiência mecânica dos equipamentos associados, tais como bocais de vapor, ventiladores de ar, sopradores e compressores, e a neces- sidade de prover ignição. O desempenho ideal exige o equilíbrio dos parâ- metros acima, tanto na máxima quanto na mínima taxa de fluxo. Operadores de queimador de gás desejam tipicamente um fluxo máximo através da pon- ta do queimador de gás, que é referida como a capacidade hidráulica. Ope- radores de queimador de gás também desejam uma menor taxa de fluxo, onde ocorre a queima de gás sem fuligem ou fumaça, o que é referido como a capacidade sem fumaça da ponta do queimador de gás. Os operadores são obrigados a destruir cerca de 98% ou mais do gás do queimador para garantir a segurança dos efluentes descarregados pelo queimador de gás. Essa porcentagem é chamada de eficiência de remoção destrutiva, ou a efi- ciência de destruição.

A taxa de diluição é a quantidade de ar e / ou vapor adicionada ao gás sendo queimado. O ar e / ou vapor serve para arrastar ar circundante adicional para auxiliar na combustão do gás do queimador. No entanto, adicionando muito mais ar ou vapor ao queimador de gás pode resultar em uma condição conhecida como superaeração, ou excesso de vapor. Na verdade, algumas partes do gás do queimador podem ser superaeradas ou com excesso de vapor a tal ponto que já não é combustível, reduzindo assim a eficiência do queimador de gás.

A ajuda de vapor ou ar é geralmente empregada para facilitar a mistura requerida para atingir a acima mencionada capacidade sem fumaça. Queimadores de gás a vapor fazem uso de vapor de alta velocidade para ajudar a misturar e arrastar ar. O projeto da parte de vapor do queimador é geralmente tal que o ar e o vapor são distribuídos através de bocais ou tubos de mistura enquanto o gás sai pela ponta do queimador de gás a vapor. O propósito do vapor é servir como um fluido móvel para arrastar ar circundante adicional. Algum vapor ou ar é distribuído dentro da ponta do queimador de gás como purga de gás de para evitar que a chama queime dentro da ponta. O excesso de vapor e / ou ar pode criar uma mistura de material incombustível, reduzindo assim a eficiência da queima. As pontas de queimador de gás podem ser danificadas se, ou

quando uma chama é permitida a estabilizar dentro da ponta. Isso normalmente acontece quando as taxas de fluxo de gás do queimador de gás são baixas, ou quando são utilizadas taxas de remoção muito baixas. Como resultado, o vapor distribuído no interior da ponta do queimador de gás flui continuamente todo o tempo.

Os operadores estão atualmente usando o vapor mais alto do que o prescrito, de forma que a ponta necessite de menos intervenção durante pequenos eventos de queima. No entanto, o fluxo de vapor pode ter o potencial para resfriar bruscamente o fluxo de gás e / ou fazer com que o fluxo de gás torna-se inerte a tal ponto que o gás não oxida. Isso pode permitir que um fluxo potencialmente perigoso a fluir para a atmosfera e reduzir a eficiência do queimador de gás.

Em climas frios, o ar é preferido porque o vapor pode congelar. Este tipo de queimador de gás entrega uma grande capacidade de ar para a ponta de queimador de gás por um ou mais ventiladores elétricos grandes com motores tendo múltiplas centenas de cavalos de potência. Um grande queimador de gás pode ter quatro ou mais ventiladores distribuindo o ar até a ponta. Pelo menos um ou mais desses ventiladores serão um ventilador de duas velocidades, e serão executados 100% do tempo, enquanto os ventiladores remanescentes estão ociosos, à espera de um evento de queima. Este ventilador de duas velocidades manipula pequenos processos ou taxas de fluxo de remoção. O custo líquido de energia elétrica para funcionar o ventilador de duas velocidades de o tempo todo é apreciável.

Mesmo em baixa velocidade ou a meia velocidade, um ventilador axial de palhetas em um queimador de gás ar pode entregar mais do que o fluxo de ar suficiente. A taxa normal de purga flui associada com válvulas de escape e os processos que estão acima da ponta podem produzir um fluxo de gás apreciável para o queimador de gás. No entanto, as velocidades de fluxo de purga associado com o gás, pode estar abaixo de um pé por segundo (cerca de 0,3 metros por segundo) para uma grande ponta. Um ventilador funcionando com metade da velocidade pode potencialmente entregar uma taxa de fluxo de ar suficiente para produzir misturas de gás e ar não inflamáveis ou estratificadas para a ponta do queimador de gás. O potencial para efluente não oxidado desde a ponta, então, torna-se um problema e pode violar normas ambientais. Eficiências de destruição podem ser reduzidas a níveis inferiores aos requisitos aceitáveis se as taxas de purga ou de escape são menores do que o esperado. SUMÁRIO

Em um aspecto, a invenção provê um sistema de controle de queimador de gás. O sistema de controle de queimador de gás compreende um sistema ótico de geração de imagem baseado e um processador de controle automatizado de queimador de gás. O sistema ótico de geração de imagem inclui pelo menos um dispositivo de captura de imagens orientado em direção a, pelo menos, um queimador de gás sendo descarregado ao meio ambiente, e um processador de imagem. O processador de imagem inclui pelo menos um algoritmo de processamento de imagem capaz de analisar eletronicamente a imagem capturada do queimador de gás, e capaz de discriminar entre o queimador de gás e um fundo ambiental. O processador de controle automatizado do queimador de gás define um sistema de controle para o queimador de gás, em que o processador de controle automatizado do queimador de gás controla o queimador de gás em resposta à análise recebida do processador de imagem.

Em outro aspecto, a invenção provê um controlador de

queimador de gás compreendendo pelo menos um queimador de gás, um sistema de processamento de imagem, e um processador de controle automatizado do queimador de gás. O queimador de gás é ambientalmente descarregado na atmosfera. O sistema de geração de imagem inclui pelo menos dois dispositivos óticos de captura de imagem, um processador de imagem, pelo menos um algoritmo de processamento de imagem, e uma saída eletrônica. E, pelo menos um dispositivo ótico de captura de imagem, detecta localiza e captura uma chama do queimador de gás. Pelo menos um dispositivo ótico de captura de imagem captura uma imagem eletrônica da chama. O processador de imagem é de pelo menos um computador em comunicação eletrônica com os dispositivos óticos de captura de imagem. O algoritmo de processamento de imagem está hospedado em um processador de imagem, e é adaptado para analisar a imagem eletrônica, em que o algoritmo de processamento de imagem discrimina entre o queimador de gás e da atmosfera. A saída eletrônica gerada pelo processador de imagem identifica pelo menos um parâmetro de desempenho do queimador de gás. O processador de controle automatizado do queimador de gás recebe a saída eletrônica, e o processador de controle do queimador de gás gera uma entrada de controle em resposta a um sistema de geração de chama, que inclui o queimador de gás, ou o sistema de controle digital provendo entrada para esse mesmo sistema de geração de chama.

Em outro aspecto, a invenção provê um sistema automático de controle de queimador de gás, compreendendo pelo menos um queimador de gás, um sistema de geração de imagem e um sistema de computador. O sistema de geração de imagem é capaz de capturar eletronicamente uma imagem digital de uma chama gerada pelo queimador de gás. O sistema de computador inclui um software para analisar a imagem capturada pelo sistema de geração de imagem.

Em um aspecto, a invenção inclui um sistema de controle automatizado de queimador de gás que inclui um dispositivo de detecção de imagem.

Em outro aspecto, a invenção é um sistema de geração de imagem que utiliza um dispositivo de detecção de imagem em conexão com um sistema de computador, incluindo software (e algoritmos correspondentes), e aparelhos relacionados, conforme necessário. O

sistema pode ser usado para controlar vários aspectos de equipamento de geração de chama, tais como queimadores de gás, combustores, pilotos e outros equipamentos de combustão.

Podem ser realizadas análises qualitativas e quantitativas de

chamas

O dispositivo de detecção de imagem pode ser ou inclui uma

câmera de vídeo digital ou outro tipo de câmera capaz de gravar uma série de eventos seqüenciais. Por exemplo, em uma modalidade, o dispositivo de detecção de imagem é uma câmera que é capaz de criar imagens nas quais podem ser contados pixels, no espectro visual. Podem ser usadas câmeras

digitais, bem como câmeras analógicas que criam imagens que podem ser convertidas em imagens digitais. Em uma modalidade, é utilizada uma câmera de vídeo digital.

Em outro aspecto, a invenção provê uma metodologia específica para a utilização do sistema de imagens inventivo.

Em ainda outro aspecto, o método inventivo provê o controle de

um queimador de gás sendo descarregado no meio ambiente, ao ar livre por meio de imagens óticas. O método compreende as seguintes etapas:

(a) descarregar um queimador de gás em um ambiente ao ar

livre;

(b) monitorar o queimador de gás utilizando um sistema ótico de

geração de imagem tendo pelo menos uma câmera;

(c) capturar a imagem do queimador de gás como uma imagem eletrônica usando a câmera;

(d) analisar a imagem eletrônica do queimador de gás usando pelo menos um algoritmo adaptado para prever fumaça precursoramente, e pelo menos um algoritmo que é capaz de discriminar entre o queimador de

gás e o ambiente ao ar livre, e

(e) ajustar o queimador de gás com base em uma condição analisada do queimador de gás.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 é uma vista esquemática de uma pluralidade de queimadores de gás com um sistema de formação de imagem.

A figura 2 representa a imagem de chama reproduzida a partir do queimador de gás na figura 1 e a imagem de chama invertida.

A figura 3A representa uma captura de imagem de tela noturna de um queimador de gás com um dispositivo de câmera sem ampliação, visível, carregado-acoplado com uma caixa de alvo.

A figura 3B representa uma captura de imagem de tela noturna de uma chama do queimador de gás da figura 3a, usando uma câmera infravermelha e uma caixa de alvo do queimador de gás visível representado na figura 3A.

A figura 4A mostra uma captura de imagem de tela noturna de

um queimador de gás sem chama visível e usando um dispositivo de câmera, sem ampliação, visível, carregado-acoplado com uma caixa de alvo.

A figura 4B mostra a captura de imagem de tela noturna da chama de queimador de gás na figura 4A usando uma câmera infravermelha e uma caixa de alvo do queimador visível representado na figura 3A.

A figura 5A representa a conectividade do processo de formação

de imagem.

A figura 5B representa a conectividade da geração de chama e da realimentação do laço de controle. As figuras 6A e 6B representam um queimador de gás operando

com uma baixa relação de qualidade chama e emissão fumaça.

As figuras 7A e 7B representam um queimador de gás operando em uma relação de qualidade de chama desejada.

A figura 8 representa uma chama aerada com um gráfico de barras de relação de qualidade sobreposta nela.

A figura 9 representa um queimador de gás emitindo fumaça, como visto durante um teste de campo.

As figuras 10A e 10B representam a evolução temporal da relação de qualidade da chama do queimador de gás testado em campo descrito na figura 9. DESCRIÇÃO DETALHADA Em conexão com a presente invenção, foi descoberto que um

sistema ótico de geração de imagem utilizando dispositivos de geração de imagem visível de infravermelho pode ser utilizado em conexão com equipamentos de geração de chama, tais como queimadores de gás, combustores, pilotos e outros equipamentos de combustão para ajudar a monitorar e controlar o funcionamento dos equipamentos geradores de chama na atmosfera aberta de forma eficaz e eficiente. O sistema ótico de imagem ajuda a monitorar e controlar as operações, bem como prover a previsão de fumaça precursora em queimadores de gás ou combustores fechados ou estéticos, também conhecidos como queimadores de gás de chão.

Referindo-se aos desenhos, o sistema de detecção de imagem inventivo engloba um sistema de controle de queimador de gás. O sistema de controle de queimador de gás é ilustrado e geralmente designado pelo numerai 10. Como mostrado pelos desenhos e entendido por aqueles entendidos na técnica, o sistema de controle de queimador de gás 10 e seus componentes são projetados para serem associados com pelo menos um queimador de gás 12, ou pelo menos um queimador de gás 12 operando dentro de pelo menos um combustor 14. O queimador de gás 12 e / ou combustores 14 são parte do equipamento de combustão gerando chama utilizados em ambiente de meio ambiente 16 para as indústrias de petróleo, químicas e outras que utilizam queimadores de gás 12 e / ou combustores 14. Queimadores de gás 12 e / ou combustores 14 são queimadores de gás e ou combustores ao ar livre, ou queimadores de gás e / ou combustores fechados ou estéticos. De preferência, o sistema de controle de queimador de gás 10 é automatizado.

Referindo-se às figuras 1, 2, 5A e 5B, o sistema de controle de queimador de gás 10 inclui sistema de geração de imagem 18. O sistema de geração de imagem 18 é um sistema ótico de geração de imagem que inclui pelo menos um dispositivo ótico de captura de imagem 20, também conhecido como câmera 20, orientada em direção ao queimador de gás 12 ou combustor 14, controlador de câmera 22, processador de imagem 24, e qualquer software necessário aplicável para operar o hardware exposto acima e realizar a análise necessária. O controlador de câmera 22 e processador de imagem 24 podem ser integrados como uma única unidade, e referido como processador de imagem 24.

A figura 1 ilustra câmeras 20 e os campos de visão delas. Conforme ilustrado, a câmera 20 inclui uma pluralidade de câmeras que possuem lentes de ampliação 21, com pelo menos uma primeira câmera 20a e pelo menos uma segunda câmera20b. Na figura 1, as linhas tracejadas representam um campo de visão da primeira câmera 20a e segunda câmera 20b. Em uma modalidade a câmera 20 é uma câmera de dispositivo multicarregado-acoplado (CCD) usando um prisma (não mostrado), um divisor de feixe ótico (não mostrado), ou um filtro de comprimento de onda (não mostrado) para dividir a luz que chega a diferentes agrupamentos luz espectrais sobre o conjunto de CCD.

Em uma modalidade, a primeira câmera 20a e a segunda câmera 20b são selecionadas do grupo que consiste em câmeras CCD, câmeras multi-CCD, câmeras multiespectrais, câmeras de alta definição, câmeras digitais, câmeras analógicas, câmeras coloridas, câmeras preto e branco, câmeras em escala de cinza e combinações delas. Em uma modalidade, a primeira câmera 20a é uma câmera de amplo espectro infravermelho. Em outra modalidade, primeira câmera 20a é uma câmera próxima de infravermelho. Em uma modalidade, a primeira câmera 20a é uma câmera de comprimento de onda infravermelho curto. Em uma modalidade, a primeira câmera 20a é uma câmera de médio comprimento de onda infravermelho. Em uma modalidade, a primeira câmera 20a é uma câmera de comprimento de onda infravermelho longo.

Em uma modalidade, a segunda câmera 20b opera no espectro visível, ou uma parte dele. Em outra modalidade, a segunda câmera 20b opera no espectro visível a ultravioleta, ou uma parte dele.

A primeira câmera 20a e a segunda câmera 20b estão em comunicação eletrônica com o controlador de câmera 22 e processador de imagem 24. A primeira câmera 20a é adaptada para detectar, localizar e capturar eletronicamente uma imagem de queimador de gás 12 e / ou combustor 14. A primeira câmera 20a identifica e adquire imagem de queimador de gás 12 ou combustor 14, e distingue entre uma pluralidade de queimadores de gás12 ou combustores 14. A segunda câmera 20b é adaptada para capturar eletronicamente uma imagem associada o queimador 12 e / ou combustor 14, que inclui uma chama com ele. A primeira câmera 20a define e gera pelo menos um parâmetro de objetivo para a segunda câmera 20b, e comunica eletronicamente aqueles parâmetros ao controlador de câmera 22, assim se comunicando através do sistema de geração de imagem 18. Todas as numerosas câmeras, filtros, divisores de feixe e outros

dispositivos óticos em várias combinações trabalham. Em uma modalidade, se a câmera 20a é, no mínimo, uma câmera multi-espectral ou multi-CCD, então pode ser utilizada uma única câmera 20. Nessa modalidade, a luz do queimador de gás 12 e / ou combustor 14 é dividida ao entrar na câmera 20. Em tais casos, um prisma (não mostrado) ou outro dispositivo de gerenciamento ótico de luz é usado para dividir a luz que chega a dois ou mais feixes, em que pelo menos um feixe é analisado próximo ao infravermelho e, pelo menos, o outro no espectro visível. Outros componentes espectrais ou faixas também podem ser usados sozinhos ou em combinação, tais como infravermelho distante, infravermelho médio, infravermelho, próximo ao infravermelho, visível, próximo ao ultravioleta, ultravioleta, ou qualquer parte de um comprimento de onda desejado. O desempenho do sistema de geração de imagem 18 é melhorado e mais robusto quando a câmera 20 tem componentes de maior qualidade, tais como a ótica melhorada anexada ao sistema e / ou no interior dele.

A primeira câmera 20a e a segunda câmera 20b podem usar uma lente separada para aumentar ou diminuir o campo de visão. Alternativamente, a primeira câmera 20a e a segunda câmera 20b tem uma função de ampliação para ajustar o campo de visão. A figura 1 ilustra a câmera 20b ampliando sobre a chama 56 ou queimador de gás 12.

O controlador de câmera 22, ou sistema de controle de captura de imagem 22, define os parâmetros de controle dos dispositivos de captura de imagem, ou câmeras 20. Este controle inclui o controle operacional e controle das comunicações eletrônicas entre eles. A comunicação eletrônica entre o controlador de câmera 22, a primeira câmera 20a e a segunda câmera 20b assegura em tempo real, controle interativo para cada câmera 20a e 20b e entre elas. O controlador de câmera 22 ajusta interativamente a lente de ampliação 21. O controlador de câmera 22 é adaptado para focar a lente de ampliação 21 na chama 56 para maximizar o número de pixels disponíveis para análise estatística. Quanto maior o número de pixels utilizado em algoritmos de processamento de imagem 26, maior é a precisão dos resultados.

O controlador de câmera 22 está em comunicação eletrônica com o processador de imagem 24. O processador de imagem 24 é um sistema baseado em computador com software hospedado no computador 28 para processamento de imagens digitais capturadas no mesmo, e tendo pelo menos um algoritmo de processamento de imagem 26, também hospedado nele. O computador 28 está em comunicação eletrônica com os dispositivos óticos de captura de imagem 20 e / ou controlador de câmera 22. O controlador de câmera de 22 é parte do processador de imagem 24.

Preferencialmente, o algoritmo de processamento de imagem 26 é um software hospedado no computador 28 e capaz de analisar eletronicamente a imagem capturada do queimador de gás 12 e / ou combustor 14. Além disso, o algoritmo de processamento de imagem 26 é capaz de discriminar entre o queimador de gás 12, ou combustor 14, e ambiente de meio ambiente, 16, tal como contra o fundo atmosférico 30.

A título de exemplo, não limitante, uma pluralidade de algoritmos de processamento de imagem, 26 estão contidos dentro da caixa ilustrativa na figura 5A para representar a variabilidade das funções de diferentes algoritmos providos. Um primeiro algoritmo de processamento de imagem 26 provê uma análise da imagem da câmera 20a e da câmera 20b. Um segundo algoritmo de processamento de imagem 26b provê para a discriminação entre a imagem da câmera 20a, câmera 20b e meio ambiente 16. Um terceiro algoritmo de processamento de imagem 26c provê para a desintegração da chama dentro do queimador de gás 12 e / ou combustor 14 em pixels individualizados, identificando e agrupando os pixels em uma pluralidade de grupamentos de cores espectrais. Cada algoritmo de processamento de imagem 26 provê a análise quantitativa e qualitativa da imagem do sistema de geração de imagem 18. Ao empregar uma pluralidade algoritmos de processamento de imagem em paralelo, são disponíveis parâmetros de avaliação adicionais, e são discutidos abaixo.

Com relação ao algoritmo de processamento de imagem 26c, o algoritmo de processamento de imagem, além disso, provê para a contagem de pixels e determinação das conclusões de qualidade de chama disto. A título de exemplo, não limitante, é selecionado um modelo espectral de cor de 24 bits tendo azul, vermelho e verde, cada cor do espectro com uma intensidade entre 0 e 255. Se a relação do total das intensidades de azul em todos os pixels isolados discretos (a soma das intensidades de azul (0-255) para cada pixel) dividida pela soma do total combinada da intensidade do vermelho e do total da intensidade de verde (a soma das intensidades de vermelho (0-255) para cada pixel, mais a soma das intensidades de verde (0-255) para cada pixel) é conhecida, o estado, ou a relação de qualidade de chama (FQR) da chama é conhecida.

FQR= _Σ intensidade de azul dos pixels (0-255)_

X intensidade de vermelho dos pixels (0-255) + X !Intensidade de verde dos pixels (0-255) Alternativamente, a FQR é calculada com médias, em vez de somas para dar um resultado idêntico. Usando essa abordagem, uma chama é luminosa se a relação de qualidade de chama é cerca de 40% a cerca de 55%. Uma chama tem fumaça iminente, se a relação de qualidade de chama é cerca de 35% ou menos. E, uma chama é superdiluída se a relação de qualidade de chama é cerca de 65% ou mais. Uma amostra de teste de campo é ilustrativamente discutida aqui. Outros modelos espectrais de cores, tais como de 32 bits ou 48 bits, também podem fornecer dados adicionais.

As relações de qualidade de chama e faixas associadas são dependentes dos combustíveis. Por exemplo, no caso de hidrogênio ou metano, um multiplicador de desvio é inscrito nos algoritmos de processamento de imagem 26 para produzir a relação qualidade de chama desejada. Cada queimador de gás 12 e / ou combustor 14 instalado tem um teste de campo inicial para estabelecer o desvio de multiplicador necessário.O desvio de multiplicador é determinado ajustando-se manualmente a chama 56 e, comparando a relação de qualidade chama calculada contra a sua condição real.

Outros parâmetros também são identificáveis e analisáveis pelo algoritmo específico de processamento de imagem 26 selecionado. Por exemplo, um quarto algoritmo de processamento de imagem 26d provê para detecção de temperatura e variações detalhadas de temperatura dentro do queimador de gás 12 e / ou combustor 14.

O processador de imagem 24, e o respectivo software para ele é capaz de capturar uma imagem da câmera 20 usando uma estrutura de utilitário de captura de tela. O processador de imagem 24 é adaptado para capturar e analisar vídeo e sinais de vídeo a partir do grupo consistindo em vídeo digital, vídeo digital de alta definição, vídeo analógico e suas variações. Além disso, o processador de imagem 24 é capaz de analisar vídeo analógico e converter as imagens analógicas em imagens digitais, enquanto os pixels individuais são detectáveis nas imagens analógicas. A parte de estrutura de utilitário de captura de tela do processador de imagem 24 seleciona uma imagem individual para processamento. Preferencialmente, pelo menos, um algoritmo de processamento de imagem 26 é adaptado para identificar um pixel individual da imagem de vídeo do queimador de gás.

O processador de imagem 24 provê saída eletrônica 32, que é comunicada ao processador automático de controle de queimador de gás 34. De preferência, a saída eletrônica 32 identifica e provê pelo menos um parâmetro de desempenho 36 para o processador automático de controle de queimador de gás 34. O parâmetro de desempenho 36 é a saída de algoritmos de processamento de imagem 26 provendo assim a análise sobre o estado da ignição, condição sem fumaça e eficiência de destruição do queimador de gás 12 e / ou combustor 14. Da mesma forma, o mesmo, ou pelo menos um algoritmo de processamento de imagem 26 provê parâmetros de desempenho no destacamento de uma chama de queimador de gás 12 ou o acúmulo de fumaça no queimador de gás 12 e / ou combustor 14. O processador 34 de controle automatizado de queimador de gás pode usar o mesmo computador como processador de imagem 24.

A imagem da câmera 20, ou câmeras 20a e 20b, bem como as imagens resultantes da interface gráfica de usuário são, opcionalmente, exibidas em uma interface gráfica de usuário, ou a tela de monitoramento / controle 54. A tela de monitoramento/controle 54 é opcional, mas quando utilizado, a tela de monitoramento / controle / 54 é parte e está em comunicação eletrônica com o processador de imagem 24 e sistema de geração de imagem 18.

Preferencialmente, o processador de imagem 24, o sistema de geração de imagem 18, e um processador de controle automatizado 34 de queimador de gás definem o laço de controle de realimentação 38 entre eles. O laço de controle de realimentação 38 é adaptado para analisar a imagem do sistema de geração de imagem 18. Além disso, o ciclo de realimentação de controle 38 é capaz de simultaneamente identificar e controlar os diversos parâmetros de desempenho 36 do queimador de gás 12 e / ou combustor 14. A título de exemplo, não limitante, o laço de controle de realimentação 38 é capaz de identificar, pelo menos, a temperatura do queimador de gás 12 e / ou o combustor 14; determinar se há um acúmulo de fuligem no queimador de gás 12 e / ou combustor 14, identificar se a chama se destacou do queimador de gás 12 e / ou combustor 14; identificar se há uma diferença de cor na chama do queimador de gás 12 e / ou combustor 14, e identificar uma pluralidade de densidades através da chama do queimador de gás 12 e / ou combustor 14. Outro exemplo, não Iimitante identificável pelo laço de controle de realimentação 38 inclui o controle de uma chama sem fumaça bem misturada 56 para a destruição do gás do queimador de gás. O laço de controle de realimentação 38 pode também identificar os pontos quentes no queimador de gás 12 ou combustor 14, verificar para o estado ligado do piloto 48, verificar a eficiência de destruição do queimador de gás 12 ou combustor 14, e identificar qualquer combustão interna dentro do queimador de gás 12, combustor 14, ou piloto 48.

O gravador 40 é a comunicação eletrônica com o sistema de geração de imagem 18. Em uma modalidade, o combustor 40 está em comunicação eletrônica com o processador de imagem 24 e provê uma impressão de data / hora nas imagens a partir dos dispositivos óticos de captura de imagem 20. O gravador 40 provê uma função de registro com uma impressão detalhada de data e hora imposta nele para todas as condições do queimador de gás 12 e / ou combustor 14.

O processador de controle automatizado de queimador de gás 34 continua mente, e em uma taxa de intervalo definida por um operador, define um sistema de entrada de controle 42 para o queimador de gás 12 e / ou combustor 14. Com base no(s) parâmetro(s) de desempenho 36, o processador de controle automatizado 34 de queimador de gás gera uma entrada de controle de resposta 44 ou ajuste ao sistema de geração de chama 46. O mesmo sistema de entrada de controle 42 é aplicável se existe somente um queimador de gás 12 e / ou combustor 14, ou se há uma pluralidade de queimadores de gás 12 e / ou combustores 14. O sistema de entrada de controle 42 e entrada de controle de resposta 44 comunica diretamente com o sistema de controle digital de uma refinaria, ou outra grande instalação. Como alternativa, o sistema de entrada de controle 42 e entrada de controle de resposta 44 provê entrada direta para o queimador de gás 12 e / ou combustor 14.

O sistema de geração de chama 46 é adaptado para responder a todas as entradas de controle relacionadas à geração de chama e inclui pelo menos queimador de gás 12, combustor 14, piloto 48, válvula de vapor 50, e / ou gerador de ar 52. Os dispositivos no sistema de geração de chama 46, de preferência, são controlados de uma forma precursora. A entrada de controle de resposta 44 ou ajuste é baseada na análise do queimador de gás 12 e / ou combustor 14 desde o processador de imagem 24. A saída eletrônica 32 provê análise estatística de chama quase instantânea 56, assim, prevendo o estado do queimador de gás 12 ou combustor 14. O processador de controle automatizado 34 do queimador de gás inclui algoritmos de controle adicionais. Esses algoritmos de controle adicionais determinam o aumento / diminuição ar, vapor ou entrada de gás para o sistema de geração de chama 46, ou indiretamente através do sistema de controle digital para o sistema de geração de chama 46. Além disso, estes algoritmos de controle adicionais determinam o melhor intervalo de tempo para a entrada para minimizar as condições indesejáveis, tais como fuligem, fumaça e diluição. Método

Quanto ao método de controlar o queimador de gás 12 e / ou combustor 14 retratado nas figuras 1-5B, o método inclui o queimador de gás 12, ou combustor 14, que descarregam no meio ambiente, 16 e monitoramento do queimador de gás 12, ou combustor 14, usando o sistema ótico de geração de imagem 18, que tem pelo menos uma câmera 20. Alternativamente, o queimador de gás 12 ou combustor 14 é descarregado para um queimador de gás encerrado ou estético. Uma imagem digital do queimador de gás 12 ou combustor 14 é captada pela câmera 20 como uma imagem eletrônica, que pode opcionalmente ser exibida na tela de monitoramento / controle 54. Análise da imagem eletrônica é feita dentro de um processador de imagem 24 por pelo menos um algoritmo de processamento de imagem 26, que é adaptado para analisar a chama do queimador de gás 12 ou combustor 14. Preferencialmente, o algoritmo de processamento de imagem 26 é capaz de discriminar entre o queimador de gás 12 ou combustor 14, e meio ambiente 16; capaz de determinar o status do queimador de gás 12 ou combustor 14, e capaz de determinar ou prever a luminosidade, a densidade da cor, a fumaça, o acúmulo de fuligem, e chama. Alternativamente, o algoritmo de processamento de imagem 26 é capaz de discriminar entre o queimador de gás 12 ou combustor 14, e para o ambiente do ambiente de um queimador de gás ou combustor fechado ou estético, capaz de determinar o status do queimador de gás 12 ou combustor 14, e capaz de determinar ou prever a luminosidade, a densidade da cor, a fumaça, o acúmulo de fuligem e chama. O queimador de gás 12 e / ou combustor 14 são ajustados com base na condição analisada do queimador de gás 12.

O sistema de geração de imagem 18 provê entrada para o processador de controle automatizado 34do queimador de gás no sentido de tornar medidas de controle precursoras, rápidas, concisas para a entrada para o queimador de gás 12 e / ou combustor 14 para evitar descolamento da chama, a diluição, a criação de fumaça, ou qualquer outra condição indesejada. O sistema de geração imagem 18 avalia a totalidade do queimador de gás 12 ou combustor 14 para incluir fumaça 62, piloto 48, forma da chama 56, e / ou condições de combustão interna.

Tendo a câmera 20a sendo uma câmera de infravermelho ou próxima ao infravermelho a discriminação entre o queimador de gás 12 ou combustor 14 e meio ambiente 16 reduz a carga de trabalho sobre os algoritmos de processamento de imagem 26. Assim, a discriminação da fronteira visível entre a chama 56 e o meio ambiente 16, é mais fácil. Dependendo da aplicação específica, pode ser desejável empregar um comprimento de onda curto, comprimento de onda médio ou comprimento de onda longo de infravermelho. A figura 2 ilustra a imagem de infravermelho 56a exibida em um

computador capturada queimador de gás 12 e tendo estrias de cor representadas pelas linhas na chama 56a . Também ilustrada na figura 2 a imagem de chama 56b exibida em computador a qual foi processada para subtrair dela o meio ambiente visível 16, assim apresentando uma imagem feita da chama 56a. Como na chama 56a, estrias de cor da chama são representadas pelas linhas na chama 56b. Embora as estrias de cor sejam ilustradas como linhas na figura 2, algumas chamas irão produzir vórtices turbulentos e feixes densos de cores, que criam imagens a cores não uniformes dentro da chama 56.

Como ilustrado nas figuras 1 e 3A-4B, a câmera 20 inclui a primeira câmera 20a e a segunda câmera 20b. Neste caso, a primeira câmera 20a é uma câmera de infravermelho 20a, e a segunda câmera 20b é uma câmera de espectro visível. Ambas as câmeras 20 estão focadas na imagem da chama no queimador de gás 12, ou combustor 14. As figuras 3A -4B representam ambas as câmeras 20a e 20b em uso à noite e exibidas na tela de monitoramento / controle 54. Como mostrado na figura 3B, a câmera de infravermelho 20a adquiriu a chama 56, e trabalhando em conjunto com o controlador de câmera 22 do processador de imagem 24, a caixa alvo 58 é inserida em torno da chama identificada 56. Como mostrado na figura 3A, a mesma imagem representada na figura3B é mostrada sob a perspectiva visual de uma câmera de espectro visível 20b, que é representada como uma câmera de dispositivo carregado-acoplado (CCD sem ampliação. A caixa alvo 58 é também representada na figura 3A.

Em uma modalidade, a primeira câmera 20a e a segunda câmera 20b são separadas para prover diferentes pontos de vista angulares de queimadores de gás 12 e / ou combustores 14. Por exemplo, a primeira câmera 20a e a segunda câmera 20b podem ser posicionadas para prover um ângulo apreciável de separação entre elas para capturar a imagem da chama 56 em três dimensões, em relação aos queimadores de gás 12 e / ou combustores 14. A separação permite, pelo menos, para uma câmera 20 capturar a imagem da chama 56 desviando afastada da outra câmera 20. O ângulo apreciável deve ser suficiente para prover dados para modelagem tridimensional.

Ao empregar câmeras 20 com uma função de ampliação, a área da chama é ampliada. A ampliação da chama 56 aumenta o número de fótons visto pelas câmeras 20, aumentando assim o número de pixels utilizáveis contendo informações específicas da chama. O maior número de pixels utilizáveis aumenta o tamanho da amostra estatística, aumentando a precisão da avaliação e da capacidade de previsão.

Na modalidade utilizando duas ou mais câmeras 20, o controlador de câmera 22 irá prover instruções para a câmera de espectro visível 20b para capturar a imagem dentro da caixa alvo 58, conforme ilustrado na figura 3A, ou para aumentar a ampliação sobre a caixa alvo 58 e capturar a imagem. AS figuras 4A e 4B são semelhantes às figuras 3A e 3B, exceto que a chama 56 não é facilmente identificável para a câmera de espectro visível 20b na figura 4A. No entanto, a figura 4B mostra a câmera de infravermelho 20a identificando claramente a chama 56." Portanto, a câmera específica de espectro visível 20b utilizada e a potência do processador de imagem 24 utilizando o algoritmo de processamento de imagem 26 é importante para apropriadamente gerar imagem do queimador de gás 12 contra o meio ambiente aberto ao ar ambiente 16, ou o fundo de queimadores de gás fechados ou estéticos. Em ambos os casos, os algoritmos de processamento de imagem 26 identificam fronteiras 64 da chama 56 e eletronicamente removem a informação de fundo, limitando assim a informação espectral para a chama real 56. O infravermelho é utilizado para determinar o tamanho e a forma da chama para o processamento.

Câmeras de infravermelho e próximo ao infravermelho são preferidas para a primeira câmera 20a, mas qualquer escolha de espectro vai funcionar, incluindo infravermelho de comprimento de onda médio, infravermelho comprimento de onda longo. Os limites estabelecidos por meio de infravermelho são utilizados comparativamente com o espectro visível para identificação definitiva da área visível para a avaliação contra um dos algoritmos de processamento de imagem 26. Uma vez que o fundo é removido da imagem capturada, o infravermelho / próximo ao infravermelho permite o processamento de imagem que mostra fuligem ou fumaça saindo da chama 56. Partículas individuais de fuligem que compõem a fumaça são emitidas em uma taxa mensurável. Então podem ser utilizado comprimentos de onda médios de infravermelho ou comprimentos de onda longos de infravermelho para identificar pilotos, combustores internos, pontos quentes, o acúmulo de fuligem, as irregularidades de temperatura, etc. Com uma câmera de múltiplos CCD a câmera 20 pode ser um sistema de lente única.

No caso em que uma pluralidade de queimadores de gás 12 e combustores 14 estão sendo observados contra o meio ambiente, 16, o sistema de formação de imagem 18 com processador de imagem 24 é capaz de discriminar operacionalmente entre cada um dos queimadores de gás 12 e combustores 14, e prover ajustes em tempo real através do sistema de controle automatizado de queimador de gás 34 e sistema de geração de chama 46. Por exemplo, muitos queimadores de gás 12 e / ou combustores 14 utilizam vapor, ar, ou ambos para o controle da chama. As funções de entrada de controle para os sistemas de vapor e ar são parte do sistema de geração de chama 46. Como determinado pelo laço de controle de realimentação 38 e os sistemas associados, a entrada de vapor e / ou a entrada de ar são controladas e ajustadas de acordo com a condição analisada do queimador de gás 12 e / ou combustor 14. Esse mesmo processo permite o controle de todo os elementos do sistema de geração de chama 46, incluindo os queimadores de gás 12, combustores 14, e pilotos 48. Quando uma pluralidade de queimadores de gás são avaliados, os algoritmos de processamento de imagem 26 incluem a capacidade de triangulação de imagens com uma ou mais câmeras 20 Usando múltiplas câmeras 20, diferentes valores são modulados para manipular diferentes queimadores de gás 12 e / ou combustores 14.

A análise dos queimadores de gás 12 e / ou combustores 14 incluem o uso de processador de imagem 24 para identificar qualitativa e quantitativamente as diversas condições de desempenho impactantes, e incorporando a análise em instruções providas pelo processador de controle automatizado de queimador de gás 34 para o sistema de geração de chama 46. Já que a análise qualitativa e quantitativa baseada em cor a partir do processador de imagem 24 prove a entrada para o controlador de queimador de gás automatizado 34, podem ser feitas facilmente determinações precursoras para o sistema de geração de chama 46. Assim, o queimador de gás 12 pode ser alterado conforme necessário para manter a fuligem / fumaça, no mínimo, enquanto mantendo altas eficiências de destruição. A entrada de ar ou vapor para o queimador de gás 12 e / ou combustor 14 é reduzida, conforme necessário.

Esta etapa de ajuste em tempo real permite os ajustes necessários ao queimador de gás 12 e / ou combustor 14, negativando assim o desenvolvimento de fumaça ou outras condições indesejáveis. Devido a que há um intervalo de tempo inerente entre a entrada para o sistema de geração de chama 46 e em particular gás, ar, ou controle de entrada de vapor, processador de controle automatizado de queimador de gás 34 determina o melhor intervalo de tempo para as mudanças para o controle de entrada do gás particular, ar ou vapor.

A análise do queimador de gás 12 e / ou combustor 14 provê a análise de chama 56, e provê informações críticas para o operador como para se a chama 56 está crescendo, decaindo, fora, ou em estado constante. Nos casos em que o laço de controle de realimentação 38 Identifica condições onde o queimador de gás 12 e / ou combustor 14 têm condições de funcionamento indesejadas, o sistema de alerta 60 e o gravador 40 estão disponíveis para fornecer comunicação e realimentação para o operador, e para memorizar o evento. A observação e realimentação para o operador pode ser na forma de sinais sonoros, alertas eletrônicos e / ou filas visuais. Memorizar o evento inclui imprimir a data e a hora no registro e transmitir aquele registro para o gravador 40.

Outros exemplos representativos são ilustrados nas figuras 6A- 8. Nas figuras 6A e 6B, a fumaça 62 é ilustrada em conjunto com a chama 56. Nas figuras 7A e 7B, é ilustrada uma chama limpa. As figuras 6A - 7B mostram o queimador 12 tendo a chama 56. O contorno 64 indica o limite para a área de interesse isolado pela câmera de infravermelho 20a. Depois que o contorno 64 é estabelecido, o controlador da câmera 22 focaliza a câmera 20b sobre a chama 56 e contorno 64, por meio do que a câmera 20b captura a imagem da chama 56 para o processamento de imagem. Nos exemplos representativos, os pixels são agrupados de acordo com sua cor, e um algoritmo de processamento de imagem de contagem de pixels 26 conta o número de cada pixel em cada grupo. Como mostrado nos exemplos representativos, a figura 6A ilustra uma chama que está produzindo fumaça e tem uma relação de qualidade de chama de 0,34. Da mesma forma, a figura 6B ilustra uma chama produzindo fumaça e tendo a relação de qualidade de chama de 0,36. Em contraste, as figuras 7 A e 7B ilustram uma relação de qualidade chama de 0.53 e 0.54, respectivamente. As figuras 7A e 7B ilustram uma chama queimando corretamente. A figura 8 ilustra uma chama de propano adequadamente aerada 56 com um gráfico de barras de relação de qualidade de chama sobreposto nela.

O sistema de controle de queimador de gás 10 e o método de utilização são suficientemente robustos para detectar chama 56, em queimadores de gás 12 e / ou combustores 14 em diversas condições ambientais ao ar livre, e queimadores semifechados ou chamas estáticas expostas àquelas mesmas condições ambientais. Por exemplo, as condições ambientais ao ar livre incluem condições atmosféricas consistindo em céu claro, céu nublado, chuva, neve, granizo, vento, poeira, e suas combinações. Algoritmos e Exemplos

Os algoritmos de processamento de imagem 26 são expressões matemáticas (por exemplo, usando coloração de pixel) e são usados para prover parâmetros de desempenho 36 sob a forma de sinais eletrônicos 32, de forma que o sistema do controlador automatizado do queimador de gás 34 e o sistema de geração de chama 46 pode fazer alterações no controle funcional no fluxo de ar entregue para a ponta do queimador de gás. Os algoritmos permitem indicadores precursores para serem identificados e avaliados de tal forma que mudanças possam ser feitas ao queimador de gás 12 antes que a fuligem/fumaça sejam plenamente realizadas.

Os pixels de integração e de avaliação permitem que a relação qualidade de chama das concentrações de luz azul seja comparada às frações de concentrações de luz de vermelho, verde e, possivelmente, luz amarela. Esta relação qualidade de chama é então comparada com uma faixa estatística verificada e validada.

Um dos algoritmos de processamento de imagem 26 compara

em linha as concentrações de luz para uma correlação matemática, provendo parâmetros de desempenho 36 ao sistema controlador automatizado de queimador de gás 34 com as alterações funcionais apropriadas do sistema de geração de chama 46, conforme necessário, para alterar a estequiometria da chama 56. O infravermelho pode ser utilizado para isolar a chama 56 sob quaisquer condições, e o espectro visível é utilizado então para a análise. Essa mesma capacidade de infravermelho é usada para isolar a chama 56 para avaliação, a qual é então usada para adicionalmente determinar o estado do combustor piloto, bem como a chama 56 é estabilizada no interior do corpo da ponta do queimador de gás. A chama 56 profundamente assentada dentro da ponta do queimador de gás pode danificar a integridade estrutural da ponta ao longo do tempo. A utilização de um dispositivo de detecção de infravermelho como uma ferramenta de diagnóstico pode aumentar significativamente a expectativa de vida de uma dada ponta de queimador de gás usando o sistema de controle de queimador de gás 10 para posicionar a chama 56 na área superior da ponta durante a vazão de purga.

A título de exemplo, não limitante, uma modalidade do processo de detecção, incluindo o uso de um ou mais algoritmos de processamento de imagem 26, inclui:

• Câmera 20a, uma câmera de infravermelho ou próximo ao infravermelho, isola a chama 56, captura a imagem do queimador de gás 14 ou combustor 14, e comunica eletronicamente a imagem para o processador de imagem 24.

· Um algoritmo de processamento de imagem 26 inserta um

contorno da imagem infravermelha em torno da chama 56.

• Um algoritmo de processamento de imagem 26 remove o fundo de meio ambiente 16 a partir da imagem capturada baseada em infraverme- lho.

• Um algoritmo de processamento de imagem 26 determina o espectro visível, determinando assim, a imagem visível.

· Um algoritmo de processamento de imagem 26 compara a

imagem visível para ao limite de imagem infravermelha e elimina a diferença entre o infravermelho visível e invisível infravermelho, deixando apenas a chama visível verdadeira 56.

• Um algoritmo de processamento de imagem 26 separa e conta as cores dos pixels da imagem visível dos espectros de cor aplicáveis, de- terminando assim a relação da qualidade de chama e sua relação com a fu- maça precursora.

• A relação de qualidade da chama é enviada ao controlador automatizado do queimador de gás 34, em que os algoritmos de controle

determinam se uma mudança é necessária e, nesse caso, provê entrada corretiva do sistema de geração de chama 46.

• Algoritmos de processamento de imagem adicionais e / ou al- goritmos de controle providos para avaliações secundárias como estado de piloto 48, temperatura da chama 56, temperatura do queimador de gás 12,

combustor 14 ou piloto 48, para determinar se existe queima interna, etc. Antecedentes Operacionais

A seguir é descrito o plano operacional, a teoria das operações e como o sistema de controle inventivo é utilizado em conexão com o queima- dor de gás 12 e / ou combustor 14. A referência para o queimador de gás 12 é usada abaixo, mas deve ser entendido que a referência ao queimador de gás 12 engloba o combustor 14.

O sistema de controle inventivo do queimador de gás 10 é utili- zado para ajudar a garantir que os queimadores de gás 12 (incluindo quei- madores de gás a vapor e queimadores de gás a ar) operem eficazmente e eficientemente para destruir componentes potencialmente indesejáveis no fluxo do queimador de gás.

O sistema de controle inventivo de queimador de gás10 pode ser usado para prover um aviso prévio antes da deposição de fuligem do quei- mador de gás12, e que dados precursores podem ser usados no laço de controle de realimentação 38 do queimador de gás 12 para modificar a este- quiometria da ponta para eficiência de combustão e destruição ótima. O sis- tema pode reduzir excesso de vapor e subsequente diluição usando proces- samento estatístico de imagens visuais, olhando para a cor e luminosidade da chama perto da raiz da chama. Por exemplo, as cores mais claras (deslo- cadas para o espectro azul) e ausência de luminosidade ou luminosidade muito reduzida pode indicar descolamento da chama e excesso de vapor, ou um grau da mesma. A chama 56 eventualmente torna-se invisível para pró- ximo ao infravermelho enquanto muito ar ou vapor é aplicado. Durante con- dições de diluições, a geometria da chama 56 no espectro visível pode ser identificada. Como a chama 56 se torna mais clara, a fixação da chama 56 sofre e a chama visivelmente 56 começa a se afastar da ponta. Para essas situações, o ar ou vapor é reduzido para o queimador de gás 12 ou com- bustor 14 para reduzir o efeito de diluição.

No sentido de iniciar a chama 56, na saída, ou até mesmo inter- namente dentro do queimador de gás 12, uma mistura inflamável deve ser atingida e uma fonte de ignição é necessária para inflamar a mistura. O queimador de gás 12 normalmente mantém diversos (por exemplo, três a quatro) combustores piloto redundantes 48 para a ignição. Os combustores 14 funcionam 100% do tempo para garantir que a fonte de ignição esteja disponível para a eventualidade de que ocorra um evento de queima. Uma fonte de ignição deve estar sempre disponível para o queimador de gás 12 ou o queimador de gás 12 já não pode executar o seu trabalho. O sistema de controle inventivo de queimador de gás 10 é usado para garantir que os combustores piloto estejam acesos e prontos para acender o queimador de gás para ser iniciado um evento de queima.

Problemas têm sido observados quando o fluxo de combustível é superaerado ou substancialmente diluído de forma que a energia térmica disponível é insuficiente para sustentar a chama 56. Quando superaerado ou supervaporizado, o gás combustível não acende até que uma estequiometria ou velocidade apropriada seja alcançada. Quando superaerado ou superva- porizado, a ponta do queimador de gás pode descarregar frações de gás perigosas ao meio ambiente. Tais condições são especialmente problemáti- cas no que diz respeito à taxa de remoção de fluxo ou fluxo de vazamento.

Isso continuará até que o volume de gás queimado é aumentado suficiente- mente ou a injeção de vapor / ar é reduzida de tal forma que uma mistura combustível é novamente alcançada e estabilizada. Mais uma vez, o sistema de controle inventivo 10 do queimador de gás é usado para garantir que os combustores piloto estejam acesos e prontos para acender a o queimador de gás 12 quando deve ser iniciado um evento de queima.

Enquanto aumenta a temperatura da chama 56, ela se tornará mais luminosa e emitirá luz no espectro visível. Enquanto a chama 56 aborda a capacidade de vazão do ventilador, a chama 56 então se torna mais dependente de ar atmosférico para completar a oxidação. Isto cria zo- nas ricas estratificadas dentro do envelope de chama. Fuligem ou fumaça geralmente começa a se formar na chama 56 enquanto restrições de ar e / ou problemas de mistura se tornam um problema. Enquanto forma fuligem dentro da chama 56, geralmente há um escurecimento da chama 56, que normalmente pode ser visto pelo olho humano. De acordo com a invenção, foi descoberto que mudanças de

controle podem ser feitas para o ar e / ou vapor com base na informação criada por câmera colorida ou em preto e branco que usa tons de cinza de alta definição. Foi também descoberto que certas cores, dentro da chama 56 se tornam proeminentes e mais concentradas, pouco antes que a ponta do queimador de gás começa a criar fuligem ou fumaça. À medida que a fuli- gem e a fumaça se tornam aparentes, as mudanças de cor se tornam visí- veis dentro da chama, o que indica arrefecimento. Isso é mostrado por mu- danças nas cores visíveis da chama 56, notando-se deslocamentos a partir do espectro azul para a temperatura mais baixa do espectro vermelho. Chama 56 torna-se preenchida com cores mais escuras laranja para marrom pouco antes da formação de fumaça. Neste ponto pode ser visto fumaça in- cipiente formando dentro dos limites da chama. Esta cor se torna mais densa até atingir o ponto em que a área parece romper afastada do corpo principal da chama 56 para produzir um rastro de fumaça 62. Com fluxo adicional de gás e nenhuma mudança no ar, a relação estequiométrica entre eles diminui e o rastro de fumaça 62 aumenta. O ar é basicamente uma quantidade fixa, ou pelo menos assintótica com fluxo de gás aumentado. Depois de fumaça incipiente for alcançado, a fumaça irá aumentar com o fluxo de combustível adicional. Sem uma entrada e mudança, o queimador de gás 12 e / ou com- bustor 14 vai continuar a produzir fumaça com mais fumaça pronunciado enquanto o combustível é maior. Em alguns casos, essa mesma fumaça 62 pode ser criado por

gás combustível, que é soprado para fora do corpo principal da chama por problemas de vento cruzado. A área de superfície apresentada de um grande evento de queima pode facilmente criar uma apreciável zona para ventos cruzados para romper seções do gás para longe do corpo principal da chama 56. Quando isso acontece, podem se formar tanto zonas diluídas sem chama 56 ou zonas de chama ricas 56 capazes de produzir fumaça 62. Quando fluxos de baixa taxa de remoção são lançados sob pressões muito baixas, o vento pode facilmente diluir e despir para fora as frações de com- bustível não oxidado para criar situações propícias a emissões indesejáveis / ilícitas.

Quando são encontrados vazamentos ou fluxos de taxa de re- moção, uma rajada de vento pode ter um impacto adverso devido ao baixo momentum do gás. O gás é normalmente flutuante quando quente, e au- menta em fluxo de vento. Quando soprado longe da fonte de ignição e do escoamento de ar / vapor, o gás pode escapar na oxidado.

Testes de campo do sistema de controle de queimador de gás mostraram que uma abordagem direta pode ser tomada olhando para a relação da qualidade de chama, a relação de pixels azul para o vermelho e verde. Os testes de campo foram feitos com um queimador de gás fazendo fumaça não fazendo fumaça para determinar o ponto numérico no qual o queimador começaria a fazer fumaça. A parte visível do espectro eletromag- nético varia do vermelho ao violeta, vermelho sendo a temperatura mais baixa do espectro visível e violeta e azul, sendo a temperatura final mais alta do espectro. Enquanto a chama 56 se torna subvaporizada/aerada 56, ou superaerada ou vaporizada (resfriada), a chama 56 começará a formar fuli- gem/fumaça. As partículas sólidas de fuligem formadas dentro da chama 56 vão começar a bloquear a radiação da chama 56 para produzir uma chama deslocando em cor dentro do espectro visível. O movimento mensurável a desde a extremidade azul e violeta do espectro para a extremidade vermelha e amarela do espectro indica este cenário. Em muitos casos, esse arrefeci- mento da chama 56 pode ser detectado digitalmente antes que a chama 56 realmente começa a arrefecer significativamente. Este efeito é em grande parte devido à falta de oxigênio, ou devido ao efeito de atenuação do vapor ou ar enquanto ele esfria a chama por diluição (supervaporizado ou ar ex- cessivo).

O sistema de geração de imagem 18 é capaz de ver o desloca- mento na cor devido a mudanças na temperatura da chama em uma base de segundo a segundo, ou fração de um segundo, se necessário. Os pixels são comparados contra um algoritmo numérico permitindo mudanças a serem feitas para as taxas de vapor ou ar antes de a chama começar a fazer fu- maça profusamente, ou toma-se destacada e instável. As figuras 6A-9 são exemplos representativos dos testes de campo.

Referindo-se às figuras 9, 10A e 10B, durante um teste de campo do queimador de gás 12, estava sendo emitida fumaça dele. Usando a primeira câmera 20a e a segunda câmera 20b, a chama foi repetidamente descrita e capturada pelo sistema de geração de imagem 18, em que as imagens foram submetidas a algoritmos de processamento de imagem 26. Os parâmetros de desempenho resultantes 36 foram comunicados via a sa- ída eletrônica 32 para controlador automatizado 34 do queimador de gás, que forneceu entrada de controle para o sistema de geração de chama 46.

Referindo -se à figuraiOA, a história do tempo do teste de campo mostra o sinal de saída da câmera em termos da relação de qualidade da chama plotada contra o tempo. A figura 10A, portanto, mostra também o processamento computacional da saída da câmera 20, em termos da rela- ção de qualidade da chama plotada contra o tempo. Referindo-se à figura 10B, a história do tempo do teste de campo mostra a curva de previsão de chama 56 em termos da relação de qualidade da chama em função do tempo. A curva de previsão na figura 10B corresponde às curvas medidas da figura 10A.

Utilizando um dispositivo de detecção de imagem como um sis- tema de controle de acordo com a invenção pode ser usado para fazer o se- guinte:

VARIAÇÕES VISUAIS DE LUZ PARA CONTROLE

Quando operando o queimador de gás 12 manualmente, é muito

fácil ver variações de cores dentro de uma dada chama 56. Enquanto o queimador de gás 12 está prestes a fazer fumaça, a chama 56 torna-se mais escura e também tem cores distintas em relação à área onde a fumaça 62 está prestes a ser formada. Testes de queimador de gás têm sido feitos há anos, simplesmente variando o vapor ou ar para suprimir a fumaça.

Um sistema de detecção de imagens, ou sistema de geração de imagem 18, pode ser usado para manter a mesma fração / definição de cor como se vista pelo olho humano. Isso permite que a mesma lógica e os processos de decisão a serem iniciados com um sistema de detecção de imagem para negação de fumaça para conseguir o controle automatizado. Por exemplo, o sistema de detecção de imagem pode ser usado para prover dados ao sistema de controle automatizado do queimador de gás 34 para abrir uma válvula de controle para mais vapor, ou mudar o passo de um ventilador axial de palhetas para oferecer mais ar, sempre que é detectada fumaça. Em ambos os casos, uma mudança de controle é mais calculada e pode ser feita para melhorar a chama criada por uma ponta de queimador de gás, melhorando assim a eficácia do queimador de gás 12 e da ponta do queimador de gás. Mudanças muito precisas podem ser feitas para otimizar a qualidade, estabilidade e eficiência de destruição da chama. Similar ao olho humano, o sistema de geração de imagem 18 é

capaz de discriminar entre o dia / noite e céu quente / frio no espectro visível. Além do espectro visível, o sistema de geração de imagem 18 é capaz de operar em, pelo menos, os espectros de infravermelho e próximo ao infravermelho. Além disso, a expansão para outros espectros, tais como o ultravioleta, é limitada apenas pela câmera 20 e algoritmos de processamento de imagem 26. Os espectros de infravermelho e próximo a infravermelho são bem adequados para assinaturas de calor e identificação de partículas de fuligem deixando o envelope da chama 56. VERIFICAÇÃO DE CHAMA PILOTO

Um dispositivo de detecção de imagem também pode ser usado para detectar faixas de temperatura. Combustores piloto 48 associados com uma dada ponta de queimador de gás deve ficar acesa o tempo todo para garantir a capacidade de iluminação da ponta do queimador de gás. Em muitos casos, por redundância, pelo menos duas metodologias distintas são necessárias para monitorar e determinar o status de uma chama piloto. Na maioria dos casos, estas são feitas no ponto de chama 56, tornando difícil a manutenção dos equipamentos. Não é incomum pontas de queimador serem montadas a cerca de 200 pés a cerca de 400 pés (cerca de 60 metros a cerca de 120 metros) no ar. Detectar imagem é uma metodologia adicional para determinar se um piloto está acesa, e para monitorar o mesmo piloto a partir do solo. Uma abordagem de detecção de imagem pode detectar uma chama piloto em pelo menos três maneiras distintas. Primeira, o dispositivo de detectar imagem pode ver a chama. Se um sistema redundante, é necessário, a temperatura da blindagem em torno da chama piloto 48 pode ser medida por sensores infravermelhos ou detectores térmicos usando segunda câmera 20b ou uma câmera multi-CCD. Se as blindagens estão mais quentes do que o ambiente e para além de um ponto fixado programado, pode-se considerar que uma chama piloto está contida. A confirmação pode ser obtida usando uma câmera de infravermelho separada nos comprimentos de onda médio de infravermelho ou comprimento de onda longo de infravermelho, os quais podem detectar a temperatura da blindagem. Se a chama está apagada, o sistema de controle emite um alarme ou envia um alarme para o sistema de controle principal. Em alguns casos, o sistema de controle pode então tentar reacender o piloto até que seja determinado que tal esforço não terá sucesso.

Esta mesma metodologia é usada para determinar se A chama 56 está contida no fundo do corpo da ponta do queimador de gás. Se a chama 56 está estabilizada profundamente dentro dos limites da ponta, um ponto quente pode ser identificado no lado de fora do casco da ponta. Usando os dispositivos de controle divulgados aqui para mover a chama do interior da ponta permitirá que o casco esfrie, indicando que o corpo da ponta já não está mais exposto por uma chama interna. PROBLEMAS DE VENTO A chama 56 gerada por um queimador de gás a vapor ou ar 12

pode ser extremamente pequena em relação aos fluxos de taxa de purga. Esta mesma chama 12 também pode produzir uma chama apreciavelmente grande 56 durante um evento de queima de gás de escala plena. Para obter uma chama muito grande 56 gerada por uma queima de queimador de gás a vapor ou ar a uma taxa razoável, é apresentada uma supefície de área significativa para o vento. A pressão associada com o vento é então capaz de empurrar contra a chama 56 de tal forma que a chama 56 começará a se mover fora do eixo geométrico (dobrar). Como a chama 56 se movimenta fora do eixo geométrico, ele também se afasta do ar de alta velocidade (e / ou fluxo de ar e vapor) necessário para oxidar adequadamente a chama. Testes mostraram que a necessidade estequiométrica de um queimador de gás é significativamente afetada pela quantidade de vento aplicada à superfície da chama. Em alguns casos, quanto maior o vento, maior a necessidade estequiométrica para manter a chama bem formada e livre de fumaça. Durante fluxos de purga (chamas consideravelmente pequenas), o vento pode ter um impacto significativo sobre a diluição da chama 56. Os efeitos do vento, acoplados com o vapor e ar, e / ou fluxo de ar podem produzir um processo de mistura que já não é inflamável. Quando essa condição ocorre, a eficiência de destruição normal do queimador de gás 12 pode ser bastante reduzida, se não completamente negativada. Qualquer coisa levando a uma redução na eficiência de destruição pode ter um impacto significativo tanto para o ambiente quanto para os aspectos de segurança do queimador de gás em geral. O conhecimento destes problemas permite que os operadores tomem decisões conscientes para adicionar ou excluir vapor e ar como requerido, posicionando a chama 56, perto da zona de mistura de projeto para manter o desempenho ideal. Isso é feito para manter a chama 56 livre de fuligem ou fumaça 62, quando o vento é apreciável.

Quando os fluxos de taxa de purga são observados, o vapor e / ou ar pode necessitar ser reduzido completamente para manter uma mistura inflamável. Novamente, a eficiência de destruição do queimador de gás 12 garante que os gases descarregados sejam devidamente oxidados. Em muitos casos, os fluxos de purga são mais problemáticos do que quando um evento real de queima é realizado. Se os operadores definem o vapor e ar de tal forma que pequenos eventos de queima terão fluxo suficiente, sem intervenção, os fluxos de purga podem ser diluídos ao ponto de não- inflamabilidade. Dependendo da estequiometria mínima necessária, um único ponto definido, ou limite, pode portanto ser prejudicial para a operação do queimador de gás 12. O sistema de controle inventivo do queimador de gás 10 torna-se a melhor maneira de garantir uma faixa operacional ótima com eficiências de destruição adequadas. Além disso, o sistema de controle do queimador de gás 10 garante boa mistura estequiométrica, acoplado com o posicionamento apropriado da chama para envelope de combustão e eficiência de destruição mais eficazes.

Mais uma vez, o sistema de geração de imagem 18 e sistema de controle automatizado do queimador de gás 34 pode ser programado para fazer a mesma coisa que um operador pode fazer, apenas com maior precisão e com repetibilidade. O dispositivo ótico de captura de imagem 20 ou câmera 20, pode observar a chama 56 continuamente e fazer ajustes para o fluxo de ar ou vapor para adicionar impulso e mistura adicional à chama 56, quando necessário ajuda-lo a ficar em pé, na vertical. Manter a chama 56 na vertical exige menos ar para manter um envelope de chama livre de fumaça. O balanceamento de gás e ar ou vapor deve ser exercido para assegurar que ar ou o vapor usado para manter a chama 56 na vertical não é suficiente para causar problemas de diluição subsequentes. Uma segunda avaliação é então necessária para garantir que a temperatura da chama permanece dentro de uma escala suficiente para manter a chama 56 inextinguível e estável. Isso garante que a chama 56 não é comprometida pela adição de muito vapor ou ar. A avaliação constante com o sistema de geração de imagem 18 e o sistema de controle automatizado do queimador de gás 34, e o controle do sistema de geração de chama 46 garante boa combustão e qualidade da chama, assim como a destruição de gás dentro dela.

CHAMA DESTACADA

Enquanto a chama 56 começa a se tornar com excesso de vapor e / ou excesso de ar, a chama 56 começará a se mover verticalmente para cima para fora da geometria estabilizante da ponta. Esse movimento é em resposta à redução na velocidade da chama em conjunto com a diluição. Usando o dispositivo ótico de captura de imagem 20, em conjunto com uma lente de espectro visível ou de infravermelho permite que as medidas a serem tomadas para evitar a chama 56 do queimador de gás 12 de se destacar do mecanismo normal de estabilização da ponta do queimador de gás. Muito vapor ou ar pode levantar a chama 56 para fora da área de descarga e criar instabilidade. Quando chama 56 está visivelmente levantada e instável devido a ser mais arejada ou com excesso de vapor, a eficiência é comprometida. Manter a chama 56 fixada, e em uma temperatura razoável para a destruição, garante que a eficiência de combustão da ponta seja mantida. Também evita o ruído de baixa freqüência tipicamente associado com uma chama instável 56. AVALIAÇÃO DE MÚLTIPLAS PONTAS

Usando um dispositivo ótico de captura de imagem 20 em uma posição fixa (ou posição não fixada em determinados cenários) permite que ao sistema de geração de imagem 18 avaliar múltiplas pontas. Uma vez que o dispositivo ótico de captura de imagem 20 pode fazer qualquer coisa que o olho humano possa fazer, o sistema de geração de imagem 18 é capaz de olhar para uma pluralidade de queimadores de gás fechados ou estéticos para determinar se eles estão adequadamente iluminados, se eles estão instáveis, e se eles se afastando (como poderia ser o caso em uma disposição Indair). Utilizando o sistema automatizado de controle de queimador de gás 34, a pressão pode ser reduzida se os queimadores 14 são encontrados tendo problemas no que diz respeito à estabilidade e ao afastamento. Os combustores 14 podem ser desligados em caso de fumaça 62 para permitir que a pressão crescer, ou para permitir a utilização de unidades de baixa pressão. Quando a fumaça 62 é observada, o sistema pode monitorar a quantidade de fumaça 62 e observar a duração. Ele também pode manter instantâneos de quadro das pontas de fumaça para oferecer um registro histórico de vídeo.

Usando uma abordagem de detecção de imagem com dispositivo ótico de captura de imagem 20, dentro do sistema de geração de imagem 18 oferece a capacidade de manter um registro visual de qualquer evento. O sistema pode usar um gravador, ou uma captura de tela, para tomar um instantâneo de quadro impresso de data / horário, ou de captura de imagem, para registrar, gravar e preservar a imagem da condição. Registrar o evento é importante para documentar todas as operações fora de permissão. Devido a que ele pode acusar fumaça 62, o sistema de geração de imagem pode, então, manter um registro de imagem em intervalos definidos, tal como a cada um ou dois segundos, ou é definido qualquer intervalo de tempo, até que o sistema identifica que a fumaça 62 não está mais sendo formada. Estes registos de imagens tem as impressões de data e hora armazenados com eles de tal forma que os registros de imagem tornam-se um documento histórico imparcial indicando durante quanto tempo a fumaça foi realmente produzida, qual o nível de opacidade da fumaça alcançado, e em que medida a excursão atingiu. Assim, o gravador 40 atua como um observador imparcial, de terceiros, e garante a credibilidade dos dados. Na maioria dos casos, a fumaça 62 gerada a partir de uma ponta

de queimador de gás seria subjetiva para a(s) pessoa(s) vendo o evento. Tendo o sistema de geração de imagem 18 capaz de capturar uma imagem fiel da chama 56 permite uma melhor documentação do evento real por quanto tempo, e em que medida. Já que a chama 56 ocupa um grande número de pixels, uma porcentagem de opacidade na chama 56 é exeqüível. A utilização adicional dos instantâneos de quadro, ou registros de imagem também pode mostrar a quantidade de chama 56 rastreando fumaça durante excursões extremas.

Um número de Ringleman é normalmente aplicado ao efluente dos queimadores de gás 12, tendo opacidade. A Escala de Ringleman é uma metodologia utilizada para delinear a densidade da fumaça criada por uma dada ponta de queimador de gás, e se, numa base individual, a permissão foi excedida. O Número de Ringleman, no entanto, pode ser altamente subjectivo, pois alguns poucos indivíduos são treinados e sabem como usá-lo corretamente. Um gerador de Números de Ringleman, opcionalmente, é parte do sistema de controle do queimador de gás 10 e utilizado para documentar a opacidade. Esta capacidade poderia então ser indicada nas imagens enquanto elas são salvas. Estas imagens, então, serviriam como documentação histórica imparcial mostrando a cronologia do evento de fumaça incipiente, através de um rastreamento de fumaça, e de volta para o momento em que o queimador de gás tem a chama novamente em conformidade. Cada imagem histórica teria uma impressão data, hora, e Número de Ringleman para o evento de fumaça. CHAMA DENTRO DA PONTA

Um problema comum associado com uma ponta de queimdor de gás é queimar dentro da ponta enquanto a ponta se assenta escondida. Em muitos casos, existem milhares de metros de tubulação a montante para um dado sistema de queimador de gás. Em muitos casos, as válvulas de muitos processos diferentes tendem a vazar, permitindo que pequenos volumes de gás a pressão muito baixa façam o seu caminho até a ponta do queimador de gás. O gás mais pesado que o ar, fazendo o seu caminho até a ponta do queimador de gás, então se acumula dentro da ponta por curta duração. Como o gás se acumula em volume, ele acabará por chegar a uma mistura inflamável e incendiará a partir de pilotos 48. Como o gás se aquece durante o dia, torna-se mais flotante, aumentando assim as chances de que ele vai escapar e entrar em combustão. O gás normalmente mais pesado que o ar, então se assenta-se no interior da ponta e queima até que uma mistura inflamável já não resida no interior da ponta. Essas condições podem ser prejudiciais para uma ponta se o ar ou o vapor não é ligado para esfriar a ponta e evitar que ela seja danificada. Também pode haver conseqüências com eficiências de destruição se o ar ou vapor é fixado excessivamente elevado em um ponto de ajuste mecânico para extinguir o fluxo de gás e permitir a sua descarga, sem ser devidamente oxidado.

O sistema de geração de imagem 18 pode ver esta chama pequena por uma câmera de infravermelho ou de luz visível 20, quando e se ela está aparente. Em combinação com o sistema automatizado de controle de queimador de gás 34, então ele pode controlar o ar e vapor para manter o fluxo adequadamente oxidado sem prejuízo da eficiência de destruição do queimador de gás 12. Ele também pode deixar o pessoal de operações saber que há um problema com o escapamento a montante para que a manutenção possa encontrar e corrigir o(s) problema(s). Juntos, esses processos vão parar o gás que está fazendo o seu caminho para o sistema de queimador de gás para garantir que nenhum gás não oxidado seja permitido escapar.

Devidamente configurado, o sistema de detecção de imagem 18 e controlador automático de queimador de gás 34 pode controlar o intervalo de temperatura a que a ponta do queimador de gás é submetida. Se o intervalo de temperatura torna-se excessivo, o vapor e / ou o ar pode ser aumentado até que o ponto quente seja resfriado. A capacidade histórica do sistema poderia, então, manter um registro em curso, como que temperaturas foram alcançadas, quanto tempo as temperaturas foram observadas, e se as temperaturas foram localizadas, ou migraram dentro da ponta. O uso correto deste tipo de ferramenta poderia auxiliar no aumento da vida de uma dada ponta de queimador de gás. O acompanhamento da história da visibilidade da chama, bem como a faixa de temperatura também poderia prestar-se a determinar qualquer crescimento ou decrescimento do fluxo de descarga da ponta. APAGAMENTO

Durante o apagamento, o uso da tecnologia de sistema de geração de imagem 18 permite a avaliação de praticamente qualquer queimador de gás 12 tipo de chama 16 para determinar se uma dada ponta está apagando corretamente. A utilização do sistema de controle de queimador de gás baseado em imagem 10 garante que uma única entidade ou uma pluralidade muitas pontas de combustor ssejam trazidos em linha de forma a minimizar a fumaça e maximizar a eficiência de destruição. Um sistema de queimador de gás fechado ou estético 12 pode ter acima de uma centena de combustores 14. Os combustores 14 são segmentados de tal forma que vários sistemas de colectores diferentes são empregados. Cada coletor empregará um ou mais combustores pilotos 48 para acender os combustores 14 em cada sistema coletor. A ignição é iniciada em uma ou ambas as extremidades do sistema coletor permitindo os combustores 48 a acender seqüencialmente uma vez que o sistema de coletor é preenchido com gás. Após a ignição dos combustores iniciais 48, o intervalo de tempo para o acendimento seqüencial dos combustores alinhados 48 é muito importante em um sistema operando corretamente. Se um único combustor 48 falha em acender em um estágio alinhado, os combustores restantes 48 podem levar alguns minutos para acender. Durante este tempo, gases tencionados para destruição, podem ser descarregados para a atmosfera, sem serem devidamente oxidados.

O sistema de geração de imagem 18 pode olhar continuamente um dado sistema de queimador de gás 12 para determinar se os combustores 14 inflamados quando necessário, quanto tempo leva para eles acenderem desde uma extremidade á outra do coletor, e iniciar um alarme, se houve um problema com o sistema. Os operadores podem então tomar as medidas adequadas para resolver a situação. Novamente, apagamentos problemáticos podem permitir a ser descarregado gás apreciável para a atmosfera. Dependendo de como a unidade é programada, o sistema de geração de imagem 18 e o sistema de controle automatizado de queimador de gás 34 pode determinar se há problemas de piloto 48, ou se o sistema está acendendo adequadamente quando ativado. Isso pode ser tão simples como determinar o tempo que leva para acender uma completa linha de combustores 14 e comparar a informação com dados históricos. Se a duração de tempo está mudando, isso poderia significar que há problemas com o sistema. Isto serve como um pré-diagnóstico do sistema para permitir que o operador saiba quando as coisas começam a dar errado. Como com os grandes queimadores de gás elevados 12, o sistema também pode ser programado para ser um arquivo histórico, documentando a duração de um evento de queima. Dentro da estrutura de tempo cronológica do evento, o sistema de computador aumentado pode registrar qualquer problema com ignição, formação de fumaça durante a descarga, a duração do evento de queima, combustores 14 que não acendem, e a quantidade fracionária de fumaça 62 criada usando uma abordagem Ringleman. O sistema de controle vai assegurar que o sistema de queima está sempre pronto para qualquer descarga tendo certeza que os pilotos estão acesos, e prontos para inflamar qualquer gás de queimador de gás apresentado às pontas de queimador de gás.

O sistema de controle inventivo também pode ser utilizado de forma similar (como aplicável) para monitorar combustores, pilotos e outros equipamentos que geram uma chama.

Exemplos de queimadores de gás 12, combustores 14 e pilotos 48 em conexão com os quais a invenção pode ser utilizada incluem queimadores de gás 12, combustores 14 e pilotos 48 mostrados pela Patente U.S. nos 5,810,575 (Flare Apparatus and Methods), 5,195,884 (Low NOx Formation Burner Apparatus and Methods), 6,616,442 (Low NOx Premix Burner Apparatus and Methods), 6,695,609 (Compact Low NOx Gas Burner Apparatus and Methods) , 6,702,572 (Ultra-Stable Flare Pilot and Methods) e 6,840,761 (Ultra-Stable Flare Pilot and Methods), todas as quais são incorporadas aqui por referência.

Outras versões da invenção atual serão claras para versados na técnica a partir de uma consideração desta especificação ou prática da invenção aqui divulgada. Assim, a especificação acima é considerada meramente exemplificativa da invenção atual com o verdadeiro alcance desta, sendo definido pelas reivindicações a seguir.

Claims

1. Sistema de controle de queimador de gás, incluindo: um sistema ótico de geração de imagem incluindo: pelo menos um dispositivo de captura de imagem orientado em direção a, pelo menos, um queimador de gás sendo ambientalmente descarregado; um processador de imagem, incluindo pelo menos um algoritmo de processamento de imagem capaz de analisar eletronicamente a imagem capturada do queimador de gás, e capaz de discriminar entre o queimador de gás e um ambiente de fundo, e um processador de controle automatizado de queimador de gás definindo e um sistema de controle para o quemador de gás, em que o processador de controle automatizado de queimador de gás controla o queimador de gás em resposta à análise recebida do processador de imagem.

2. Sistema de controle de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 1, em que o dispositivo de captura de imagem inclui ainda uma câmera de infravermelho e uma câmera visível.

3. Sistema de controle de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 2, em que a câmera de infravermelho é uma câmera próximo a infravermelho.

4. Sistema de controle de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 2, em que a câmera de infravermelho é um câmera de amplo espectro de infravermelho.

5. Sistema de controle de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 2, compreendendo ainda mais um sistema de controle da câmera, em que o sistema ótico de geração de imagem está em comunicação eletrônica com o sistema de controle da câmera, assim provendo controle interativo em tempo real, para a câmera de infravermelho e câmera visível.

6. Sistema de controle de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 1, em que o dispositivo de captura de imagem é um dispositivo acoplado multicarregado.

7. Sistema de controle de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 6, que compreende ainda um divisor de luz posicionados em frente a lente da câmera do dispositivo acoplado multicarregado, em que o divisor de luz de espectro divide a imagem.

8. Sistema de controle de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 1, em que o dispositivo de captura de imagem inclui ainda mais uma câmera próxima ao infravermelho e uma câmera visível, em que a câmera próximo ao infravermelho define pelo menos um parâmetro objetivo para a câmera visível comunicado eletronicamente através do sistema ótco de geração de imagem.

9. Sistema de controle de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 1, em que o processador de imagem a partir de analisa vídeo do grupo consistindo em vídeo digital, vídeo digital de alta definição, vídeo analógico e variações dos mesmos.

10. Sistema de controle de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 1, em que o algoritmo de processamento de imagem é adaptado para identificar um pixel individual da imagem eletrônica capturada do queimador de gás.

11. Sistema de controle de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 1, em que o algoritmo de processamento de imagem prove análise sobre um estado de ignição do queimador de gás.

12. Sistema de controle de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 1, em que o algoritmo de processamento de imagem prove análise de previsão de fumaça precursora em um descolamento de uma chama do queimador de gás.

13. Sistema de controle de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 1, em que o algoritmo de processamento de imagem prove previsão precursora de instabilidade de chama do queimador de gás.

14. Sistema de controle de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 1, em que o algoritmo de processamento de imagem prove predição precursora de fumaça no queimador de gás.

15. Sistema de controle de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo ainda mais um laço de controle de realimentação entre o processador de imagem e o processador de controle automático de queimador de gás, em que o laço de controle de realimentação é adaptado para pelo menos identificar a temperatura do queimador de gás, um acúmulo de fuligem, um descolamento de chama, uma diferença de cor, e uma pluralidade de densidades através da chama.

16. Sistema de controle de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 1, que compreende ainda mais um sistema de geração de chama, que inclui o queimador de gás, em que o processador de controle automatizado de queimador de gás prove entrada de controle para ele.

17. Sistema de controle de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 1, que compreende ainda mais um combustor, em que o combustor grava uma condição de queimador de gás, juntamente com uma impressão de data e hora.

18. Controlador de queimador de gás, compreendendo: pelo menos um queimador de gás descarregado ambientalmente na atmosfera; um sistema de geração de imagem, o sistema de geração de imagem, incluindo: pelo menos dois dispositivos óticos de captura de imagem, em que pelo menos um dispositivo ótico de captura de imagem detecta, localiza e captura a chama do queimador de gás, e pelo menos um dispositivo ótico de captura de imagem captura uma imagem eletrônica da chama; um processador de imagem, sendo o processador de imagem pelo menos um computador em comunicação eletrônica com os dispositivos óticos de captura de imagem; pelo menos um algoritmo de processamento de imagem hospedado no processador de imagem, o algoritmo de processamento de imagem capaz de analisar a imagem eletrônica, em que a imagem do algoritmo de processamento discrimina entre o queimador de gás e a atmosfera, e uma saída eletrônica gerado pelo processador de imagem, em que a saída eletrônica identifica pelo menos um parâmetro de desempenho do queimador de gás, e um processador de controle automatizado de queimador de gás recebendo a saída eletrônica, o processador de controle automatizado de queimador de gás gerando uma entrada de controle sensível para um sistema de geração de chama que inclui o queimador de gás.

19. Controlador de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 18, que compreende ainda mais um sistema de controle de captura de imagem definindo operacionalmente o controle dos dispositivos óticos de captura de imagem, incluindo o controle operacional e comunicação eletrônica entre os dispositivos óticos de captura de imagem.

20. Controlador de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 18, em que os dispositivos óticos de captura de imagem incluem uma câmera operando no espectro infravermelho / próximo a infravermelho, e uma câmera operando no espectro visível.

21. Controlador de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 20, em que os dispositivos óticos de captura de imagem são selecionados do grupo consistindo em câmeras de dispositivo carregado- acoplado, câmeras de alta definição, câmeras analógicas, câmeras coloridas, câmeras preto e branco, câmeras de escala de cinza e combinações das mesmas.

22. Controlador de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 18, compreendendo ainda mais um combustor, em que o dito combustor grava uma condição de queimador de gás, juntamente com uma impressão de data e hora.

23. Controlador de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 18, compreendendo ainda mais um controlador de válvula em comunicação eletrônica com o processador de controle automatizado de queimador de gás, em que o controlador de válvula prove controle de fluxo para uma entrada de vapor para o queimador de gás.

24. Controlador de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 18, em que o processador de imagem prove um arquivo de dados eletrônicos com análise qualitativa e quantitativa da chama.

25. Controlador de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 18, compreendendo ainda mais pelo menos um conjunto de equipamento de geração de chama controlado pelo processador de controle automatizado de queimador de gás.

26. Controlador de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 25, em que o equipamento de geração de chama é adaptado para controlar todos os aspectos da geração de chama, incluindo controle de pelo menos um queimador de gás, pelo menos um combustor, e pelo menos um piloto.

27. Controlador de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 18, em que o processador de imagem inclui um algoritmo de detecção da temperatura, em que o algoritmo de detecção da temperatura provê para variações detalhadas das temperaturas dentro da chama.

28. Método para controlar um queimador de gás, compreendendo: descarregar um queimador de gás, num meio ambiente ao ar livre; monitorar um queimador de gás usando um sistema ótico de geração de imagem tendo pelo menos uma câmera; capturar a imagem do queimador de gás como uma imagem eletrônica usando a câmera; analisar a imagem eletrônica do queimador de gás usando pelo menos um algoritmo capaz de prever fumaça, e pelo menos um algoritmo que é capaz de discriminar entre o queimador de gás e o meio ambiente ao ar livre, e ajustar o queimador de gás com base na condição analisada do queimador de gás.

29. Método de acordo com a reivindicação 28, compreendendo ainda mais uma primeira câmera e uma segunda câmera.

30. Método de acordo com a reivindicação 29, em que a primeira câmera é uma câmera de infravermelho utilizada para identificar a chama do queimador de gás, e a segunda câmera é uma câmera de espectro visível utilizada para focar sobre a chama e capturar a imagem eletrônica.

31. Método de acordo com a reivindicação 30, em que a câmera de infravermelho prove informações visando a câmera de espectro visível.

32. Método de acordo com a reivindicação 29, em que o sistema ótico de geração de imagem é capaz de discriminar o estado de ignição, descolamento da chama e fumaça do queimador de gás.

33. Método de acordo com a reivindicação 29, em que o sensor ótico de imagem discrimina operacionalmente entre uma pluralidade de queimadores de gás em tempo real.

34. Método de acordo com a reivindicação 29, compreendendo ainda mais uma entrada de vapor para a chama, sendo a entrada de vapor controlada e ajustada de acordo com a condição analisada do queimador de gás.

35. Método de acordo com a reivindicação 29, compreendendo ainda mais uma entrada de ar para o queimador de gás, sendo a entrada de ar controlada e ajustada de acordo com a condição analisada do queimador de gás.

36. Método de acordo com a reivindicação 29, em que a etapa de ajustar o queimador de gás inclui, pelo menos, controlar pelo menos os queimadores de gás, todos os combustores e todos os pilotos.

37. Método de acordo com a reivindicação 29, em que a etapa de análisar inclui empregar algoritmos qualitativos e quantitativos capazes de detectar a temperatura, fuligem de chama, desprendimento de chama, discriminação de cores dentro da chama, e variações de densidade nas faixas de coloração.

38. Método de acordo com a reivindicação 29, em que a imagem produzida é suficiente para prover para a análise incluindo contagem de pixels.

39. Método de acordo com a reivindicação 29, compreendendo ainda mais um sistema de alerta, o sistema de alerta provendo um aviso automático para, pelo menos, um desprendimento de chama, fumaça, fuligem, chama em condição de chama, e chama fora de condição.

40. Método de acordo com a reivindicação 29, compreendendo ainda mais uma função de anotar, a função de anotar provendo uma impressão detalhada de data e hora para todas as condições do queimador de gás.

41. Método de acordo com a reivindicação 29, compreendendo ainda mais uma etapa de detecção de queimador de gás pré-apagado.

42. Método de acordo com a reivindicação 29, compreendendo ainda mais a etapa de negação de fumaça, em que a etapa de ajuste prove ajuste em tempo real para o queimador de gás, assim negando o desenvolvimento de fumaça.

43. Método de acordo com a reivindicação 29, em que o meio ambiente ao ar livre, inclui condições atmosféricas consistindo em céu claro, céu nublado, chuva, neve, granizo, vento, poeira, e combinações das mesmas.

44. Método de acordo com a reivindicação 29, compreendendo ainda mais a etapa de analisar a chama e prover informações sobre se a chama está crescendo, decaindo, fora, ou em um estado estável.

45. Sistema de controle automático de queimador de gás compreendendo: pelo menos um queimador de gás; um sistema de geração de imagem capaz de capturar eletronicamente uma imagem digital de uma chama gerada pelo queimador de gás; e um sistema de computador, incluindo software para analisar a imagem capturada pelo sistema de geração de imagem.

46. Sistema de controle automático de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 45, em que o sistema de geração de imagem inclui um processador de imagem, pelo menos um dispositivo ótico de captura de imagem e software para o processamento da imagem digital.

47. Sistema de controle automático de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 46, em que o dispositivo ótico de captura de imagem é uma câmera selecionada do grupo consistindo em câmeras de dispositivo carregado-acoplado, câmeras de dispositivo multicarregado- acoplado, câmeras multiespectrais, câmeras de alta definição, câmeras analógicas, câmeras coloridas, câmeras preto e branco, câmeras de escala de cinza e combinações delas.

48. Sistema de controle automático de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 45, em que o processador e software de imagem são adaptados para converter uma imagem analógica para uma imagem digital.

49. Sistema de controle automático de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 45, compreendendo ainda mais um controlador de queimador de gás, no qual o controlador de queimador de gás está em comunicação eletrônica com o computador e o controlador de queimador de gás prove controle para uma pluralidade de queimadores de gás a partir da análise realizada pelo software no computador.

50. Sistema de controle automático de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 45, em que o software inclui um algoritmo capaz de analisar a imagem digital, e discriminar entre o queimador de gás e um fundo atmosférico.

51. Sistema de controle automático de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 45, em que o software está adaptado para identificar um pixel individual na imagem digital do queimador de gás.

52. Sistema de controle automático de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 45, em que o software prove uma análise sobre um estado de ignição da chama.

53. Sistema de controle automático de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 45, em que o software prove uma análise sobre um descolamento de uma chama do queimador de gás.

54. Sistema de controle automático de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 45, em que o software prove uma análise sobre o acúmulo de fumaça no queimador de gás.

55. Sistema de controle automático de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 45, em que o software está adaptado para identificar uma pluralidade de pixels individuais discretos a partir da imagem digital do queimador de gás em um espectro de comprimento de onda visível de azul, vermelho e verde, em que o software é adaptado para definir uma relação de qualidade de chama disto.

56. Sistema de controle de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 1, em que o algoritmo de processamento de imagem é adaptado para identificar uma pluralidade de pixels individuais discretos a partir da imagem capturada de uma chama proveniente do queimador de gás de um espectro visível de comprimento de onda de azul, vermelho e verde, em que o algoritmo de processamento da imagem é adaptado ainda mais para definir uma relação de qualidade de chama disto.

57. Controlador de queimador de gás, de acordo com a reivindicação 18, em que o algoritmo de processamento de imagem é adaptado para identificar uma pluralidade de pixels individuais discretos a partir da imagem eletrônica de uma chama de queimador de gás em um espectro de comprimento de onda visível de azul, vermelho e verde, em que o algoritmo de processamento de imagem é adaptado ainda mais para definir uma relação de qualidade de chama disto.

58. Método de acordo com a reivindicação 28, em que a etapa de analisar compreende ainda mais o uso de pelo menos um algoritmo para identificar uma pluralidade de pixels individuais discretos da imagem eletrônica da chama do queimador de gás em um espectro de comprimento de onda visível de azul, vermelho e verde, em que a etapa de análisar define uma relação de qualidade de chama disto.

59. Método de acordo com a reivindicação 58, em que a relação de qualidade de chama é a soma das intensidades de azul para cada pixel, dividido pelo total da soma das intensidades de vermelho para cada pixel, mais a soma das intensidades de verde para cada pixel.

60. Método de acordo com a reivindicação 58, em que a relação de qualidade da chama é a média das intensidades de azul para cada pixel, dividido pelo total da média das intensidades de vermelho para cada pixel, mais a média das intensidades de verde para cada pixel.