JPH01140028A - 燃焼状態監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は燃焼状態監視装置、特に燃焼調整及び燃焼状態
の監視を精度よく適確に行なうことが出来る燃焼状態監
視装置に関する。

〈従来の技術〉 火力発電所の大型ボイラ、その他の事業所用の大型ボイ
ラ、更には他の燃焼装置に於いて、その燃焼措置の制御
を適正に行う前提として燃焼状態を正確に把握する必要
がある。

火力発電所用の大型ボイラを例に説明すると、ボイラの
大容量化に伴うバーナ設置本数の増加、Ｄ　Ｓ　Ｓ　（
Ｄａｉｌｙ　　５ｔａｒｔ　　５ｔｏｐ）運転に伴うバ
ーナ点火・消火回数の増加、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発
生を抑制するための燃焼方法の採用、使用燃料の多様化
に伴う燃焼挙動の変化等により、バーナの火炎検出の信
軌性のより一層の向上が望まれている。

火炎検出の方法しては、一般にはイオン式火炎検出方法
と光学式火炎検出方法に大別される。このうちイオン式
火炎検出法では、センサとして接炎電極を使用するため
、この電極が経時的に焼損してしまい、長期間にわたる
連続使用はできない。

このため通常は点火バーナ用の火炎検出器として使用さ
れるに過ぎず、使用範囲が限定されている。

一方、従来の光学式火炎検出方法では、第１θ図に示す
ような火炎検出判定部により、火炎の検出判定を行なっ
ている。この火炎検出判定部は、光電変換器により変換
された火炎信号（ａ）に対してＤＣ（直流）のオフセッ
トをかけるバイアス調節器１、バイアスのかかった火炎
信号（ｂ）に対して信号レベルを増幅するためのゲイン
調節機構２、設定信号（ｄｌを発信するための設定値調
節機構３、火炎の有無を比較するための比較機構４によ
り構成しである。なお（ｅ）は火炎判定用の出力信号で
ある。

第（１）図（ａ）〜（８１は上記信号の波形を示す線図
であり、各符号は前記信号の符号に対応する。各図は何
れも横軸に時間を、縦軸に信号レベルを示している。こ
れらの信号（アナログ信号）は最終的にはｔｅｌに示す
ようにデジタル信号に変換され、点火・消火の二値とさ
れて判定が行なわれる。具体的には、 （ｉ）信号（ａ）の時刻Ｏに於けるレベルＬ、に対し、
信号（ｂ）の時刻Ｏに於けるレベルをＬ２とすると、バ
イアスＬは次の式のようになる。

Ｌ≠Ｌｍ　−Ｌ。

このしはバイアス調節機構１により調整される。

（ｉｉ　）信号（ｂ）のｐ−ｐ値（ピーク　トウ　ピー
ク値）、つまり最大信号−最小信号をＧｌ、信号（Ｃ）
のｐ−ｐ値をＧ２とすると、ゲインＧは次の式のように
なる。

Ｇ＝０２　／Ｇ＋ このＧは第１６図のゲイン調整機構２により調整される
。

（ｉｉｉ　）信号（ｄ）は成るレベルに設定された直流
信号である。この信号（ｄ）は設定値調整機構３により
設定される。

（ｉｖ　）火炎判定信号（ｅ）の判定方法。

信号（Ｃ）≧（ｄ）のとき：点火 信号（Ｃ１＜　（ｄｌのとき：消火 以上の判定は比較機構４において行い出力される。

一方、例えばボイラにおいて、低ＮＯｘ燃焼のために、
ウィンドボックス中の空気分圧を調整すると、酸素濃度
に対して炎の光量は第１２図に示すように大幅に変化し
、−次ガス混合バーナ（ＰＧデュアルバーナ）における
排ガス分圧を変化させると、炎の光景は第１）図に示す
ように大幅に変化することが知られている。

また、ボイラの同−取付段に設けられ、同一の噴射方向
を有するバーナでも、バーナが異なると第１４図に示す
ように炎の光量がかなり異なる値となることも実験上確
認されている。

さらに、前述の第１０図のゲイン調整機構２でゲインを
調整した場合、第１５図に示すように酸素濃度が変化す
ると、ゲイン６０％のＡ、ゲイン５０％のＢ及びゲイン
４０％の０１それぞれについて調整設定されたゲインが
変化することも知られている。

このように、火炎光量はボイラの運転条件によって変化
するので、ゲイン調整に頬る従来の方法では、ゲイン調
整と実際の運転状態との間にずれが生じることになる。

また、従来の光学式火炎検出方法では、火炎検出の安定
性を確保するためにゲインを大にすると、消火時に誤っ
て他の火炎をチエツクして火炎有りの誤検出をすること
がある。

逆にゲインを下げすぎると、主バーナの火炎に対してト
ーチ火炎有りの反応をし、規定時間内に点火判定をする
ことができず、点火失敗または点火遅れとなる。点火・
消火の失敗があると、再度点火または消火作業が行われ
ることになるが、システムの安全上、二度連続して失敗
するとこの火炎検出器は自動制御システムから除外され
るようにプログラムが組まれているため、このような点
大失敗はシステム全体に対して大きな影響を与えること
になる。

また、ゲイン調整が適切であったとしても、その調整は
調整時点でのみ最適であるに過ぎないので、経時的には
再調整を行わねばならず、調整作業に多くの手間を割か
なければならない。また調整後の再確認段階で調整不良
が発見される場合も多く、この場合には再調整を余儀無
くされ、調整時間が長くなる傾向がある。

前述したような従来の火炎検出の方法での欠点を解決す
るために、本願と同一の出願人は特願昭６２−１５１４
３１号明細書において、新しい方式の火炎検出装置を提
案している。

前述したように従来の光学式火炎検出方法では、干渉火
炎によるバイアス調整の後、実質的にはゲインを何％と
するかの決定を、燃焼装置の運転条件等の変動要素と、
変動幅の大きい点火中の火炎を作業員が肉眼で確認しな
がら自分量で調整する必要がある。

この提案に係る方式では、ボイラ負荷による火炎レベル
の変化に対して、レベル変化の小さい干渉火炎に着目し
、従来のバイアス調整、ゲイン調整を一定として、干渉
火炎の光量レベルをある自足数（例えは６０秒）で平均
化した値を火炎有無判定電圧とすることにより、極めて
安定した設定電圧を得ている。

次に、この提案に係る方式を内容の理解を助けるため、
全体構成と信号処理に分けて説明する。

（１）全体構成 （ｉ）第１６図においてバーナ火炎は火炎検出器１５に
より検出される。検出された火炎は光フアイバーケーブ
ル１６を介してディテクタ盤２０に導かれる。この光フ
アイバーケーブル１６は直接的にはディテクタ盤２０内
に設けた光電変換器１７に接続されており、検出した光
はここで電気信号に変換される。変換された電気信号は
判定ボード１８に入力され、火炎有無の判定を行うこと
になる。判定ボード１８は通信ボード１９を介して他の
火炎判定ボードから出力された火炎信号を知ることがで
きる。火炎判定ボード１８に対してはバーナ元弁の作動
状態が信号として入力され、かつこの判定ボードで判定
された結果に基づいてリレーボード２１を介してバーナ
元弁の作動信号を火炎判定を自動バーナ盤３０へ出力す
る。また通信ボード１９に対してはボイラ負荷情報や燃
料圧力等の運転条件を入力し、そのデータは総ての判定
ボードに出力される。（ｉｉ　）第１７図に示すように
火炎検出器の先端部は例えばコア径８００μｍの３本の
光ファイバー１００　ａ　、　１００　ｂ　、　１００
　ｃが各々先端部軸方向に対して０度、１５度、３０度
の視野方向に対してファイバ先端が各々向くようにセッ
トしである。

（ｉｉｉ　）盤内に導入された３本の光フアイバーケー
ブル１００ａ、１００ｂ、１００ｃは光電変換器１７内
にある複合光電変換素子により、各ファイバー毎に可視
受光素子と赤外受光素子の２個の受光素子により各々独
立して電気信号に変換された後増幅される。従って光電
変換器の出力、つまり判定ボードに対する出力は ３　（視野の数）×２　（チャネル数）＝６となる。

（２）信号処理 （ｉ）現在光量計算 第１８図を参照して、１〜６チヤネルの信号は各チャネ
ル毎に８つの周波数帯に周波数分解される。下３つの周
波数帯を領域Ｏ１上５つの周波数帯を領域１と称する。

このように予め周波数域の設定を行っておき、ガス火炎
の場合には領域０と領域ｌについてのパワースペクトル
を算出して現在光量とする。また油燃焼時には領域１の
みについてパワースペクトルを算出して現在光量とする
。

（ｉｉ）干渉火炎学習 第１９図において、点火・消火判定をするための設定値
は、元弁閉時（消火時）に監視員による指示、つまりセ
ットスイッチをＣＡＮ　（ＳＥＴ　ＳＷ　ＯＮ）とする
ことにより設定される。設定は各チャンネル毎に、また
トーチ火炎の有無毎に独立して記録される。

設定値は現在光量をベースに自足数２０秒程度の瞬時値
の最大値（「瞬時最大値」と称する）と、自足数６０秒
程度の平均値の最大値（「平均最大値」と称する）と、
最小値（「平均最小値」と称する）に分けて記録される
。

残りの２〜６つのチャンネルについても同様に計算を行
い、設定値に記録する。

なお、火炎有無判定の設定値は以下の表１のように設定
される。

表　　１ （ｉｉｉ　）ヒツト率計算 第２０図において、バーナ元弁が開のときに各チャンネ
ル毎のヒツト率が計算される。

ｈの値を （ａｌ　　現在光量≧瞬時最大値のとき　　ｈ＝１．０
（ｂｌ　　現在光置く瞬時最大値のとき　　ｈ＝−１，
０とすると、そのヒツト率Ｈは、 Ｈｓｔｗ　＝　（Ｈｏｔ＋＋　　’　ｎ　＋　ｈ）　／
　（ｎ　＋　ｈ）で、各計算周期毎に更新される。ｎは
元弁が閉から開になったり、バーナ状態が変化した時に
ｎ＝１にリセットされる。この場合、Ｈの値の変化は一
１≦Ｈ≦１ であり、その意味は以下の表の如くな乞。

表２ （ｉｖ　）チャンネル重み計算 第２１図及び第２２図において、各チャンネルのヒツト
率を整数値に変換した値をチャンネル重み（Ｗ）と称す
る。

ここでＷは、Ｗ＝ｌＯ’を越えない最大の整数である。

より具体的には、 ０≦Ｗ≦１０なる整数値であり、火炎有無により光量差
が少しでもある領域（Ｈ＞０．０）が１〜１０の９段階
で評価できる。

なお図中、ｃｈエラー発生とは、自己診断でレンジ大ま
たは光量小になったチャンネルを指す。

（ｖ）単チヤンネル判断 第２３図において、現在光量と設定値を比較して単チヤ
ンネル判断値りを各チャンネル毎に決定する。このとき
設定値が設定されていれば既設定の設定値の中から最適
な値を推測し、設定値として利用する。

なお、この場合に設定値は前述の表１と同一のものを使
用する。

（ａｌ　　現在光量〈平均最小値であるときｎ＝０　（
絶対消火域） （ｂｌ　　平均最大値≦現在光量く平均最大値であると
き Ｄ−１（消火域） （Ｃ１平均最大値≦現在光量く瞬間最大値であ不とき Ｄ−２（消火可能域） （ｄｌ　　瞬間最大値≦現在光量 Ｄ−３（点火域） （ｖｉ）全チャンネル判断 第２６図において、単チャンネルの判定結果を６チヤン
ネル分総合することにより全チャンネル判定値ＴＤが得
られ、６チヤンネル分のＤ値とチャンネル数、チャンネ
ル重みにより第２３図に示す判定方法に従って、元弁が
開の場合と閉の場合に分けてＴＤを決定する。

ここでＴＤは、 一１００≦ＴＤ＜　１００ の整数値であり、点火の可能性が高いほど大きく、また
消火の可能性が高いほど小さな値をとる。

（ｖｉ）総合判断 第２７図において、全チャンネル判定値ＴＤを前回の値
と合計し、最大、最小を１００．−１００として値を総
合判断ＴＳとする。

なお、図中の（）内の数字は判定に使用するチャンネル
重みの下限を示している。即ち、（）内の数値よりも小
さなチャンネル重みしかないチャンネルを除いて比較を
行う。

（ｖｉｉ　）火炎有無出力 第２８図において、総合判断ＴＳにより、（ａｌＴｓ≦
−１００の場合、 消火設定とする。

中）　　−１００＜ＴＳ＜１００の場合接点キープとす
る。

（ＣＩ１００≦ＴＳの場合 点火接点とする。

（ｉに）判断保留・判断不能 全チャンネル判定において、ＴＤ＝Ｏのとき（火炎有無
の判定ができない場合）は、その計算周期については判
断保留として、連続して５分以上連続した場合には、火
炎検出器の受光部の汚れか、バーナ燃焼状態不安定とし
て警報を発する等して監視員に告知する。

このようにして、前述の特願昭６２−１５１４３１号明
細書で提案の火炎検出装置によると、第２４図に示すよ
うに得られる状況表示を基にして、運転員はその点火域
にあるチャンネル数とチャンネル重みにより、第２５図
の判定ロジックと比較して火炎検出器の判定を確認する
ことが出来る。

このようにして、前述の提案に係る火炎検出器による火
炎の検出は、かなり精度よく行なうことが出来るが、実
際の燃焼監視を行なうことは出来ない。

これに対して、昭和６２年度火力原子力協会東東北部大
会予稿集Ｐ６３〜Ｐ７９で「新形フレームモニタ装置の
開発と実用化について」と題して、コーナーファイアリ
ング型のバーナ配置のボイラにおいて、火炎検出機能と
同時に燃焼監視が可能な装置について報告されている。

ここで報告されている装置では、複眼型光ファイバ（イ
メージファイバ）からの画像信号をテレビカメラで電気
信号に変換して、デイスプレィ装置に表示している。

〈発明が解決しようとする問題点〉 前述したように、従来のイオン式火炎検出法は電極の焼
損で長時間にわたる連続使用が出来ないという欠点があ
る。

また、従来の光学式火炎検出方法ではゲインの調整を燃
焼装置の運転条件に合せて、運転員が火炎を肉眼で確認
して行なうという操作の複雑さがあると共に、経時的に
再調整を数多く行なわねばならず、さらに燃焼監視を行
なうことは出来ないという難点がある。

そして、前述の特願昭６２−１５１４３１号明細書で提
案の火炎検出装置によると、火炎検出は精度よく定量的
に行なわれるが、火炎の燃焼監視を行なうことが出来な
い。

なお、前述の昭和６２年度火力原子力協会東東北部大会
予稿集で報告の装置では、全ての個別火炎の全体画像を
光軸と垂直方向からとらえることが出来ず、対向燃焼ボ
イラに使用することが出来ない。

さらに、この報告の装置では高価なイメージファイバと
複雑なテレビカメラ装置が、個々のバーナにそれぞれ必
要なので製造コストの点でも問題がある。

そして現在主に用いられているバーナ廻りの側壁に覗き
窓を設けて肉眼で燃焼状態を確認する方法では、火炎の
形状や燃焼状態を全体的に確認することは不可能である
。

特にこの方法では、油焚の場合には覗き窓近くの火炎の
目視も困難とてなることが知られている。

また、炉内監視テレビからの画像をモニタに表示する方
法も採用されているが、この方法でもテレビカメラの撮
像能力と火炎からの距離などから個々の火炎状態を再生
することは困難である。

特に、低ＮＯＸ燃焼のように目視での確認が困難な場合
には、この炉内監視テレビによる火炎状態の再生は不可
能である。

本発明は、前述したような火炎検出の現状に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は火炎の状態と全体の燃焼状
態を精度よく検出し、火炎の光量を図形のパラメータと
し、可視光と赤外線との割合で異なる色彩を付した火炎
を示す図形を表示することが出来る燃焼監視装置を提供
することにある。

〈問題点を解決するための手段〉 前述の目的を達成するために、本発明は火炎をその吹き
出し部から先端間で長平方向に複数区間に分割し、それ
ぞれの区間に対応する前記火炎をそれぞれ受光する複数
の導光体をヘッドとする火炎検出器と、この火炎検出器
の検出信号を可視域から赤外域までの周波数帯域に対応
する電気信号に変換する光電変換器と、前記電気信号に
基づいて前記複数区間に対応して区分され、全体の長さ
と幅とが前記火炎の光量に対応し、色彩が前記火炎の可
視光量と赤外線量に応じて異なる前記火炎を表示する図
形を作成する演算手段と、この演算手段で作成された図
形を表示する表示手段とを有する構成となっている。

〈作用〉 本発明によると、複数の導光体からなる火炎検出器が、
吹き出し部から先端間を長平方向に複数区間に分割され
た火炎のそれぞれの区間を受光し、それぞれの検出信号
を出力する。

これらの検出出力は、光電変換器によって可視域から赤
外域までの周波数帯域に対応する電気信号に変換される
。

例えば、火炎が長平方向に３区間に分割され、それぞれ
の区間に対して火炎が可視受光素子と赤外受光素子の２
個の受光素子によって電気信号に変換され、これら６チ
ヤンネルの電気信号が、中心周波数が１２Ｈｚから２７
５Ｈｚまでの８諭の周波数帯域の信号に変換される。

次いで、演算手段によって、前述の光電変換器を通過し
た周波数帯域の光量に長さを比例させ、光電変換器を通
過しない周波数帯域をも含めた全光量に幅を比例させた
火炎を表示する図形が作成される。　　。

同時に、このように形成された図形に対して演算手段に
よって、分割された区間ごとに可視光のみの帯域から赤
外線のみの帯域にわたる可視光と赤外線の比率に対応し
た複数の色付けが行なわれる。

そして、前述のように測定帯域の光量に比例した長さで
、全光量に比例した幅を有し、可視先止赤外線の比率に
応じて分割区間ごとに異なる色彩が付された火炎を表示
する図形が表示手段によって表示される。

一般に、燃焼の調整をする場合は、エアレジスタを開い
て行くと火炎の形状は長くなり、エアレジスタを閉じて
行くと火炎の形状は短かくなる。

前述のように、本発明によると火炎の実際のイメージを
取り込んだ火炎を表示する図形が、表示手段で表示され
るので、この表示を確認しながらエアレジスタの開閉の
調整を吹き飛び事故の発生なしに、安全且つ精度よく行
なうことが出来る。

また、燃焼状態は、酸素の比率や燃料の状態、或はバー
ナチップの経年変化などで複雑に変化するが、本発明で
は表示手段で表示される火炎の表示図形の色彩を見て、
可視光と赤外線の発光の割合を確認することにより、燃
焼状態を的確に判断して燃焼状態を監視し、適切な燃焼
の調整を行なうことが出来る。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を第１図乃至第９図を用いて詳細
に説明する。

第１図は本発明の実施例の構成を示すブロック図、第２
図はバーナの配列状態を示す説明図、第３図は火炎検出
器の配置状態を示すウィンドボックスの側面図、第４図
は正面表示画像を示す表示器の正面図、第５図は平面表
示画像を示す表示器の正面図、第６図は表示図形の表示
内容を示す説明図、第７図はバーナ調整前の表示器の表
示図形を示す説明図、第８図はバーナ調整後の表示器の
表示図形を示す説明図、第９図はＮｏ、ｌ濃度とちらつ
き光量との関係を示す特性図である。

本発明の実施例は、ボイラへの適用例であり、第２図に
示すように、ボイラの缶（１）０の前後にそれぞれ３本
のバーナ１０５と２本のトーチ（１）１を１組のセルと
して、これらのセルが缶（１）０内で横方向に４セル、
高さ方向に２セル配置されている。

第４図及び第５図は、このように配置されているバーナ
１０５に第２図に示す行列番号を付してその点火及び消
火状態を示したものであり、点火状態のバーナからはそ
の燃焼状態に対応した長さと幅の火炎（１）２が形成さ
れている。

本発明の実施例では、導光体としてすでに第１７図を用
いて説明した既提案に係る火炎検出装置と同一の複数の
単眼光ファイバをヘッドとする火炎検出器が使用され、
第３図に示すように火炎検出器本体１０２は冷却空気Ａ
４が供給されるスリーブ１０６内に収納されることによ
り主バーナ１０５とほぼ平行に配置され、その先端部は
主バーナにより形成される火炎Ｆの近傍に至っている。

火炎検出器はＬｌ、Ｌ２．Ｌ：ｌの３つの視野を有して
おり、これにより正確な火炎検出を行なうようになって
いる。なおＡＩは一次空気、Ａ２は二次空気、Ａ。

は三次空気、Ｇは再循環排ガスである。また上述の構成
では火炎検出器は主バーナの上部に配置しであるが、こ
れを主バーナの下部に配置しても同様の効果を発揮でき
る。

また、本発明の実施例は、すでに第１６図を用いて提案
されている火炎検出装置で説明した場合と同様に、火炎
検出器の検出信号を可視域から赤外域までの周波数帯域
に対応する電気信号に変換する光電変換器を具備してい
る。

本発明の実施例では、第１図に示すように、光電変換器
１７の出力端子が火炎判定ボード１８の入力端子に接続
され、この火炎判定ボード１８の出力端子が内部バス２
Ｂを介して通信ボード１９の入力端子に接続され、通信
ボード１９め出力端子がコンピュータ（１）２に接続さ
れている。

前述の火炎判定ボード１８の入力端子が、入出力リレー
（１）３を介してバーナに接続され、１台の通信ボード
１９に対して最大１２台の火炎判定ボード１８が接続可
能とされ、１台のコンピュータ（１）２に対して最大３
台の通信ボード１９が接続可能とされている。

前述のコンピュータ（１）２には、ＣＰＬＩＩ　１４゜
ＲＡＭ（１）５、図形形成回路（１）６、色彩付加回路
（１）７及び表示回路（１）８が設けられ、また、この
表示回路（１）Ｂに表示器（１）９が接続されている。

なお、本発明の実施例においては、すでに説明した提案
に係る火炎検出装置と同様に、現在光量計算手段、干渉
火炎学習手段、ヒツト率計算手段、チャンネル重み計算
手段、単チヤンネル判断手段全チャンネル判断手段及び
総合判断手段をも具備している。

このような構成の本発明の実施例において、図形形成回
路（１）６及び色彩付加回路（１）７が演算手段を構成
し、表示回路（１）８及び表示器（１）９が表示手段を
構成している。

以上に述べた構成を有する本発明の実施例について、そ
の動作を次に説明する。

本発明の実施例においては光電変換器１７で変換される
、火炎を吹出し部から先端間で３分割した各区間に対応
し、それぞれ可視域から赤外域までの周波数帯域に対応
する帯域区分に分離された変換信号が、火炎判定ボード
１８、内部バス２８及び通信ボード１９を介してコンピ
ュータ（１）２に入力され、ＲＡＭＩ　１５に書き込ま
れる。

コンピュータ（１）２においては、ＣＰＵＩ　１４の指
令によってＲＡＭ（１）５から前述の変換信号が、図形
形成回路（１）６に取り込まれ、図形形成回路（１）６
ではこの変換信号に基づいて、第３図の角度ｅがそれｆ
、ｔＬＯ”、１５°、３０°に対応する区間図形１２０
Ａ、１２０Ｂ及び１２０Ｃからなる火炎を表示する図形
１２０を形成する。

この場合、図形１２０の長さｌは火炎判定に使用する周
波数帯域の光量（現在値）に比例し、図形１２０の幅ｄ
は火炎から受光した全光量に比例するように設定される
。

次にＣＰＵＩ　１４の指令によって、図形形成回路（１
）６で形成された図形１２０に対して、ＲＡＭ（１）５
から取り込まれた変換信号に基づいて、色彩付加回路（
１）７により色彩が付される。

この場合、本発明の実施例においては、検出された火炎
が可視光成分のみを有する場合は黄色が、また、検出さ
れた火炎が赤外線成分のみを有する場合は赤色が、検出
された火炎が可視光成分と赤外線成分とを同率で有する
場合には橙色が、図形１２０に付される。

さらに、可視光の比率が赤外線の比率よりも大きい時に
は黄橙色が、また可視光の比率が赤外線の比率より小さ
い時には赤橙色が図形１２０に付される。

そして、このようにして着色された図形１２０が、ＣＰ
ＵＩ　１４からの指令で作動する表示回路（１）８によ
って表示器（１）９に表示される。

発電機出力５００ＭＷで油専焼プラントに対して本発明
の実施例を適用し、ボイラの缶内の燃焼状態を表示器（
１）９で表示させると、缶前側のバーナＬ４ＳＩの調整
前は第７図に示すような表示図形が得られる。

この表示図形で、缶前側のバーナＬ４　Ｓ、の火炎を観
察すると、第３図のθ＝３０’に対応する区間図形１２
０Ｃが短かく、１Ｂ＝１５°、ｏ’に対応する区間図形
１２０Ｂ、１２０Ａが長くなっている。

このような状態は、いわゆる吹き飛び現象が発生してい
る場合であって、対向燃焼においては失火に至る可能性
が大きく危険である。

この場合失火に至ると、バーナの元弁を閉じない限り燃
焼が缶内に供給されるので、爆発事故が誘起されるおそ
れもある。

そこで、監視員が缶前側のバーナＬ４　Ｓ、を調整する
と、ボイラの缶内の燃焼状態は第８図に示すようになり
、区間図形１２０Ｃも長くなり火炎は安定燃焼状態とな
る。

因に、第７図において缶前側のバーナＬａｓ＋に対応す
る区間図形１２０Ａ、１２０Ｂ及び１２０Ｃそれぞれに
おける可視光と赤外線の卑劣は、３：５，１ニア、２：
６である。

これに対して第８図において、同一バーナに対応する区
間図形１２ＯＡ、１２０Ｂ及び１２０Ｃそれぞれにおけ
る可視光と赤外線の比率は、４：４．２：６．３：５と
なる。

また、ボイラの各種の運転条件下では、火炎の可視光域
の発光と赤外線域の発光の割合が変化することが知られ
ている。

第９図はこのような場合の火炎の可視光と赤外線のちら
つき光量のＮｏＸ濃度との関係を示すもので、Ｎｏ、の
濃度が変化すると可視光と赤外線のちらつき光量の割合
が変化する。

このような場合、本発明によると表示器（１）９の火炎
の表示図形の着色によって、可視光と赤外線の比率を確
認することが出来るので、適切な対応を行なうことが出
来る。

なお、本発明の実施例においては、すでに説明した提案
に係る火炎検出装置と同様に、現在光量計算手段、干渉
火炎学習手段、ヒツト率計算手段、チャンネル重み計算
手段、単チヤンネル判断手段、全チャンネル判断手段及
び総合判断手段の作動によって、火炎を精度よく総合的
に検出することも出来るが、その動作の重複説明は省略
する。

このようにして、本発明の実施例によると、缶全体の火
炎の状態を１見して判断可能な形状と色彩の火炎表示図
形が得られるので、火炎状態の高精度且つ適確な監視を
行なうことが出来る。

また、例えばウィンドボックスがコンパートメントでな
いボイラでも、表示器（１）９の表示を確認しながら、
全体の燃焼状態に対応させて安全にバーナの燃焼調整を
行なうことが出来る。

さらに、表示器（１）９に表示される図形１２０の色彩
によって、燃焼状態を確認して必要な措置を施すことか
可能であり、また図形１２０の色彩によって、例えばプ
ラントに供給されるナフサから重油までの油種を判定す
ることも出来る。

そして、構成上でも既設の装置に対してコンピュータ（
１）２の構成を変更するだけで容易に得られるので設備
コストを低減させることが出来る。

実施例においては、提案されている火炎検出装置と同様
の、干渉火炎学習手段、ヒツト率計算手段、チャンネル
重み計算手段、単チヤンネル判断手段、全チャンネル判
断手段及び総合判断手段をも具備する構成のものについ
て説明したが、本発明は実施例に限定されるものでなく
、前述の各手段を具備せず、前述したように光量に対応
した形状で発光波長に対応した色彩の火炎の図形表示を
行なう専用装置として構成することも出来る。

〈発明の効果〉 以上詳細に説明したように、本発明によると、火炎検出
のみでなく燃焼状態の監視が、中央監視室で精度よく迅
速に行なわれ、危険状態に適確に対応することが出来る
。

また、表示器に表示される火炎の形状が光量に対応付け
られ、色彩が発光波長に対応付けられているので、この
表示図形を見ながら個人差のない高精度の燃焼状態の調
整が可能で、燃焼調整の時間を短縮し、コストを低減す
ることが出来ると共に、監視内容を記録して合理的な燃
焼状態の監視を行なうことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第９図は本発明の詳細な説明するためのも
ので、第１図は実施例の構成を示すブロック図、第２図
はバーナの配列状態を示す説明図、第３図は火炎検出器
の配置状態を示すウィンドボックスの側面図、第４図は
正面表示画像を示す表示器の正面図、第５図は平面表示
画像を示す表示器の表面図、第６図は表示図形の表示内
容を示す説明図、第７図はバーナ調整前の表示器の表示
図形を示す説明図、第８図はバーナ調整後の表示器の表
示図形を示す説明図、第９図はＮＯＸ濃度とちらつき光
量との関係を示す特性図、第１０図は従来使用されてい
る火炎検出装置の要部の構成を示すブロック図、第（１
）図は第１０図の各部の動作を示すタイムチャート、第
１２図はバーナの火炎光量と酸素分圧との関係を示す特
性図、第１）図はバーナの火炎光量とＰＧ比率との関係
を示す特性図、第１４図はバーナの火炎光量とバーナの
設置場所との関係を示す特性図、第１５図は酸素分圧と
ゲインとの関係を示す特性図、第１６図ないし第２８図
は既提案の火炎検出装置を説明するためのもので、第１
６図は火炎検出装置の構成を示すブロック図、第１７図
は火炎検出装置の火炎検出器のヘッド部分の構成を示す
断面図、第１８図は現在光量計算の原理を示す説明図、
第１９図は干渉火炎学習の原理を示す説明図、第２０図
はヒツト率計算の原理を示す説明図、第２１図はチャン
ネル重み計算の原理を示す説明図、第２２図はヒツト率
とチャンネル重みの関係を示す特性図、第２３図は単チ
ヤンネル判断の原理を示す説明図、第２４図は火炎検出
装置の判定状態を示す説明図、第２５図は火炎検出装置
の判定ロジックを示す説明図、第２６図は火炎検出装置
の全チャンネル判断の原理を示す説明図、第２７図は火
炎検出装置の総合判断の原理を示す説明図、第２８図は
火炎検出装置の火炎判定ロジックの原理を示す説明図で
ある。 １７・・・・・・光電変換器、１８・・・・・・火炎判
定ボード、１９・・・・・・通信ボード、２９・・・・
・・内部バス、（１）２・・・・・・コンピュータ、（
１）４・・・・・・ＣＰＵ、（１）５・・・・・・ＲＡ
Ｍ、（１）６・・・・・・図形形成回路、（１）７・・
・・・・色彩付加回路、（１）８・・・・・・表示回路
、（１）９・・・・・・表示器。 第１図 １Ｉ３ 第９０ Ｎｏｒ　イｉ：１　　（ｍ 第２図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 Ｉ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　−べ嚢ｑツｐ 図面の；Ｊ：’　、、’ｌ 第１４図 ’　　Ｄ−１バーチ　　　　Ｄ−３パ゛−ナバ−す浴部 第１２図　　　　　　第１）図 第１５図 」外しｐ護紘 ＋−，）舛−１−凌 第２４図 第２５図 第２７図 手続補正書動式） ％式％ ２　発明の名称 燃焼状！監視装置 ３　補正をする者 事件との関係　　出願人 名　弥　　（５４４）バブコック日立株式会社４　代理
人 ６　補正により増加する発明の数　　なし７　補正の対
象 図　　　　面 ８　補正の内容 ９　添付！Ｆ類の目録

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）火炎をその吹き出し部から先端間において長手方
   向に複数区間に分割し、それぞれの区間に対応する前記
   火炎をそれぞれ受光する複数の導光体をヘッドとする火
   炎検出器と、この火炎検出器の検出信号を可視域から赤
   外域までの周波数帯域に対応する電気信号に変換する光
   電変換器と、前記電気信号に基づいて前記複数区間に対
   応して区分され、全体の長さと幅とが前記火炎の光量に
   対応し、色彩が前記火炎の可視光量と赤外線量に応じて
   異なる前記火炎を表示する図形を作成する演算手段と、
   この演算手段で作成された図形を表示する表示手段とを
   有することを特徴とする燃焼状態監視装置。
2. （２）図形の長さが火炎判定に使用される周波数の光量
   に比例し、幅が全受光量に比例していることを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１）項記載の燃焼状態監視装置。
3. （３）ヘッドの導光体が、火炎軸に対してそれぞれ所定
   角度傾いて配設される３個の単眼光ファイバよりなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の燃焼状
   態監視装置。