JPH053887B2 - - Google Patents
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- JPH053887B2 JPH053887B2 JP59251670A JP25167084A JPH053887B2 JP H053887 B2 JPH053887 B2 JP H053887B2 JP 59251670 A JP59251670 A JP 59251670A JP 25167084 A JP25167084 A JP 25167084A JP H053887 B2 JPH053887 B2 JP H053887B2
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- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING SYSTEMS, e.g. PERSONAL CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
- G08B17/12—Actuation by presence of radiation or particles, e.g. of infrared radiation or of ions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
- F23N5/08—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements
- F23N5/082—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements using electronic means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
- G01M15/04—Testing internal-combustion engines
- G01M15/10—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2229/00—Flame sensors
- F23N2229/14—Flame sensors using two or more different types of flame sensor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2229/00—Flame sensors
- F23N2229/18—Flame sensor cooling means
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
＜産業上の利用分野＞
本発明は火炎監視装置に係り、特に火炎の監視
精度を大幅に向上させることができる火炎監視装
置に関する。
精度を大幅に向上させることができる火炎監視装
置に関する。
＜従来の技術及びその問題点＞
事業所の大型ボイラを始めとして、各種の燃焼
装置において、その燃焼状態を正確に検知するこ
とは経済性、安全性の見地からきわめて重要なこ
とである。発電所用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、大型ボイラの中間負荷運用化に伴うバーナ点
火、消火回数の増加、窒素酸化物（NOx）を低
減する燃焼方法の実施、さらには燃料の多様化に
伴う燃焼挙動の変化等により、バーナの火炎検出
の信頼性のより一層の向上が望まれている。
装置において、その燃焼状態を正確に検知するこ
とは経済性、安全性の見地からきわめて重要なこ
とである。発電所用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、大型ボイラの中間負荷運用化に伴うバーナ点
火、消火回数の増加、窒素酸化物（NOx）を低
減する燃焼方法の実施、さらには燃料の多様化に
伴う燃焼挙動の変化等により、バーナの火炎検出
の信頼性のより一層の向上が望まれている。
ここで火炎検出器としては火炎の有する熱、
光、電気的性質のいづれかを検出して火炎を検知
するものであるが、このうち、光を検出して火炎
を検知する方法は、単に火炎の有無を検知するの
みでなく、火炎の発する光の周波数等を分析する
ことにより火炎の性状を分析することが基本的に
は可能であるため形成火炎について多くの情報を
得ることができる。
光、電気的性質のいづれかを検出して火炎を検知
するものであるが、このうち、光を検出して火炎
を検知する方法は、単に火炎の有無を検知するの
みでなく、火炎の発する光の周波数等を分析する
ことにより火炎の性状を分析することが基本的に
は可能であるため形成火炎について多くの情報を
得ることができる。
従来の火炎監視装置における監視システムは検
知した光量について、あらかじめ設定しておいた
火炎検出判断値（しきい値）と、検知した光量と
の大小関係を単純に比較し、検知した光量がしき
い値に達していない場合には火炎無し（消火中）
と判断し、また検知した光量がしきい値よりも高
い場合には火炎有り（燃焼中）と判断し、この検
知信号を制御装置や警報装置、モニタ装置等に出
力するように構成してある。多少複雑な装置では
燃料の種類に応じてしきい値を各々設定している
ものもあるが、各燃料については一つのしきい値
しか与えられておらず使用範囲は拡大しても、精
度そのものは別段向上させたものではない。
知した光量について、あらかじめ設定しておいた
火炎検出判断値（しきい値）と、検知した光量と
の大小関係を単純に比較し、検知した光量がしき
い値に達していない場合には火炎無し（消火中）
と判断し、また検知した光量がしきい値よりも高
い場合には火炎有り（燃焼中）と判断し、この検
知信号を制御装置や警報装置、モニタ装置等に出
力するように構成してある。多少複雑な装置では
燃料の種類に応じてしきい値を各々設定している
ものもあるが、各燃料については一つのしきい値
しか与えられておらず使用範囲は拡大しても、精
度そのものは別段向上させたものではない。
さらに実際の火炎監視に当つては光量の大の方
が燃焼中であるという判断ロジツク自体にも問題
があり、火炎検知を行うバーナが消火中の方が高
い光量を検知する場合がある。第５図及び第６図
において、点火バーナ３１の点火の有無を火炎検
知器３２により検知しようとする場合、点火バー
ナ３１が消火中は主バーナ３０の火炎F1の大量
の光を検知し、反面、点火バーナ３１点火中はこ
の主バーナの光が、より光量の少い点火バーナ
F2の火炎により遮られ検知光量はかえつて低下
してしまう。このため誤判断を行い、制御系に誤
つた信号を出力することになる。このことは単に
点火バーナと主バーナとの間のみならず複数本の
バーナが近接して配置されている場合についても
誤判断を生じる可能性があることを意味し、燃焼
装置の適正な制御が不可能になる虞れがある。
が燃焼中であるという判断ロジツク自体にも問題
があり、火炎検知を行うバーナが消火中の方が高
い光量を検知する場合がある。第５図及び第６図
において、点火バーナ３１の点火の有無を火炎検
知器３２により検知しようとする場合、点火バー
ナ３１が消火中は主バーナ３０の火炎F1の大量
の光を検知し、反面、点火バーナ３１点火中はこ
の主バーナの光が、より光量の少い点火バーナ
F2の火炎により遮られ検知光量はかえつて低下
してしまう。このため誤判断を行い、制御系に誤
つた信号を出力することになる。このことは単に
点火バーナと主バーナとの間のみならず複数本の
バーナが近接して配置されている場合についても
誤判断を生じる可能性があることを意味し、燃焼
装置の適正な制御が不可能になる虞れがある。
＜本発明の目的＞
本発明は上述した問題点に鑑み構成したもので
あり、所定のバーナの火炎の有無を正確に検知す
ることのできる火炎監視装置を提供することを目
的とする。
あり、所定のバーナの火炎の有無を正確に検知す
ることのできる火炎監視装置を提供することを目
的とする。
＜本発明の概要＞
要するに本発明は火炎の検知を行うべきバーナ
の点火中と消火中の光量の特性値により、その
各々の状態の光量にしきい値を設定し、検知した
光量をこれら特性値に基づくしきい値と比較する
ことにより火炎の有無を検知するよう回路構成し
た火炎監視装置である。
の点火中と消火中の光量の特性値により、その
各々の状態の光量にしきい値を設定し、検知した
光量をこれら特性値に基づくしきい値と比較する
ことにより火炎の有無を検知するよう回路構成し
た火炎監視装置である。
＜実施例＞
以下本発明の実施例につき図面を用いて説明す
る。
る。
第１図において、符号４は火炎検知を行うフレ
ームデイテクタヘツドであり、例えば発明者等が
別途提案している光フアイバを光検知及びその伝
達に利用している。また符号１６はこの検知した
光により火炎の有無を判断する監視装置本体であ
り、各バーナに対してこれら火炎監視装置が各々
設置される。
ームデイテクタヘツドであり、例えば発明者等が
別途提案している光フアイバを光検知及びその伝
達に利用している。また符号１６はこの検知した
光により火炎の有無を判断する監視装置本体であ
り、各バーナに対してこれら火炎監視装置が各々
設置される。
先ずフレームデイテクタヘツド４はバーナの火
炎を検知するのに最も適した位置に設置される。
ヘツド４は火炎の光量（または火炎のフリツカ）
を検知し、光信号（光フアイバの場合、検知セン
サがフオトセル等の光電変換部材である場合には
電気信号）としてケーブル１３を経てプリアンプ
１５に入力され、電気信号に変換されると共に増
幅される。増幅された電気信号（電圧、電流値）
はケーブル１４により装置本体内のアナログ／デ
ジタル変換器、（以下Ａ／Ｄ変換器と称する）６
に入力される。このデジタル信号はフーリエ変換
器７に入力され、各周波数毎の大きさに変換さ
れ、この信号は平滑器８と特性値演算部９に入力
される。
炎を検知するのに最も適した位置に設置される。
ヘツド４は火炎の光量（または火炎のフリツカ）
を検知し、光信号（光フアイバの場合、検知セン
サがフオトセル等の光電変換部材である場合には
電気信号）としてケーブル１３を経てプリアンプ
１５に入力され、電気信号に変換されると共に増
幅される。増幅された電気信号（電圧、電流値）
はケーブル１４により装置本体内のアナログ／デ
ジタル変換器、（以下Ａ／Ｄ変換器と称する）６
に入力される。このデジタル信号はフーリエ変換
器７に入力され、各周波数毎の大きさに変換さ
れ、この信号は平滑器８と特性値演算部９に入力
される。
なお、特性値演算部９においては所定の光量に
おける火炎特性を演算するのに先立つて、あらか
じめ検知すべきバーナ火炎の特性を演算しこの演
算結果を記憶部１０に入力し学習を行つておく。
すなわち、学習の時点においては、火炎の有無は
まだ検知できていないので、火炎の有無をこの回
路に指示する。この状態で検知信号を演算し、火
炎有時の火炎特性と、火炎無時の火炎特性を各々
算出し、この特性の記憶部１０に各々入力してお
く。この場合、記憶はバーナ元弁の開閉信号１７
に対応して呼び出し得るようにし、開信号の場合
には火炎有の特性を、また閉信号の場合には火炎
無の特性を各々呼び出すようにしておく。なお、
演算部９において算出する火炎特性とは統計的意
味での特性のことであり、平均値や分散を示す。
おける火炎特性を演算するのに先立つて、あらか
じめ検知すべきバーナ火炎の特性を演算しこの演
算結果を記憶部１０に入力し学習を行つておく。
すなわち、学習の時点においては、火炎の有無は
まだ検知できていないので、火炎の有無をこの回
路に指示する。この状態で検知信号を演算し、火
炎有時の火炎特性と、火炎無時の火炎特性を各々
算出し、この特性の記憶部１０に各々入力してお
く。この場合、記憶はバーナ元弁の開閉信号１７
に対応して呼び出し得るようにし、開信号の場合
には火炎有の特性を、また閉信号の場合には火炎
無の特性を各々呼び出すようにしておく。なお、
演算部９において算出する火炎特性とは統計的意
味での特性のことであり、平均値や分散を示す。
学習を終つた装置（但し、学習は火炎検知作業
中でも適宜行われる）においてはデジタル信号が
前述の如く特性値演算部９と平滑部８に入力され
る。先ず特性値演算部９についてその演算過程を
述べる。同演算部においては、検知した光に関す
る信号（以下光量の例に説明する）の平均値と分
散を演算する。すなわち後述する平滑部８の出力
をｘとした場合元弁の開閉信号が開の場合は平均
を1、分散をσ1とし、閉信号の場合は平均2、
分散をσ2とし記憶部１０に入力する。この際特性
値を求めるために必要な前回までの特性値を記憶
部１０から読み込み利用する。
中でも適宜行われる）においてはデジタル信号が
前述の如く特性値演算部９と平滑部８に入力され
る。先ず特性値演算部９についてその演算過程を
述べる。同演算部においては、検知した光に関す
る信号（以下光量の例に説明する）の平均値と分
散を演算する。すなわち後述する平滑部８の出力
をｘとした場合元弁の開閉信号が開の場合は平均
を1、分散をσ1とし、閉信号の場合は平均2、
分散をσ2とし記憶部１０に入力する。この際特性
値を求めるために必要な前回までの特性値を記憶
部１０から読み込み利用する。
ここで、燃焼状態における光量はボイラ等の燃
焼システム全体が安定しておれば正規分布である
と仮定することは統計学上意味のあることであ
り、所定の時間までの光量の特性値は正規分布の
母集団からサンプリングした集団の確率分布に従
うはずであるからｔ分布（スチユーデント分布）
に従うことが予測される。一般に確率度変数Ｘが
ｔ分布に従う場合、平均値とＸの偏差によりＸが
その集団に属する確率を求めることができる。こ
れによつて現在値（平滑部８からの出力）ｘが燃
焼時の集団に属する確率P1（燃焼している確率）、
消火時の集団に属する確率P2（消火している確
率）を求めることができる。
焼システム全体が安定しておれば正規分布である
と仮定することは統計学上意味のあることであ
り、所定の時間までの光量の特性値は正規分布の
母集団からサンプリングした集団の確率分布に従
うはずであるからｔ分布（スチユーデント分布）
に従うことが予測される。一般に確率度変数Ｘが
ｔ分布に従う場合、平均値とＸの偏差によりＸが
その集団に属する確率を求めることができる。こ
れによつて現在値（平滑部８からの出力）ｘが燃
焼時の集団に属する確率P1（燃焼している確率）、
消火時の集団に属する確率P2（消火している確
率）を求めることができる。
一方ノイズを除去して平滑化された信号が平滑
部８から出力され、かつ他方特性値演算部９から
も特性値信号が出力されるが、両者は比較演算部
１１に入力され、比較演算部１１は上述した確率
論に基づいて演算を行う。例えばx1＞x2の場合
（第２図の下段のグラフ）、現在値ｘが燃焼してい
る確率P1は斜線で示す部分となり、同様にして
P2も求めることができる。より具体的にはx1に
ついてしきい値を設定し、かつx2については干渉
値を設定し、かつしきい値の分散をσ、干渉値の
分散をσ′3とすれば、例えば第４図の如く−σで
火炎の有の確率99％以上、−3σで火炎有の確率99
％未満、＋σ′3で火炎無の確率99％以上、＋3σ′3で
火
炎無の確率99％未満として火炎の有無を判断する
ことができる。
部８から出力され、かつ他方特性値演算部９から
も特性値信号が出力されるが、両者は比較演算部
１１に入力され、比較演算部１１は上述した確率
論に基づいて演算を行う。例えばx1＞x2の場合
（第２図の下段のグラフ）、現在値ｘが燃焼してい
る確率P1は斜線で示す部分となり、同様にして
P2も求めることができる。より具体的にはx1に
ついてしきい値を設定し、かつx2については干渉
値を設定し、かつしきい値の分散をσ、干渉値の
分散をσ′3とすれば、例えば第４図の如く−σで
火炎の有の確率99％以上、−3σで火炎有の確率99
％未満、＋σ′3で火炎無の確率99％以上、＋3σ′3で
火
炎無の確率99％未満として火炎の有無を判断する
ことができる。
第２図上段はx1＜x2の場合、つまり消火時の方
が大きい光量を検知する場合を示し、現在値ｘに
よる斜線部が燃焼していない確率P2となり同様
にして燃焼している確率P1を求めることができ
る。次に判断部１２において、P1P2大きさを比
較し、かつ第４図に示す方法により火炎の有無を
判断する。但し、P1≒P2の場合や、P1P2の差が
非常に小さい場合には以上の方法では判断の信頼
性が低下する（第４図の斜線の部分）ので、この
場合には次のロジツクを追加して判断を行う。
が大きい光量を検知する場合を示し、現在値ｘに
よる斜線部が燃焼していない確率P2となり同様
にして燃焼している確率P1を求めることができ
る。次に判断部１２において、P1P2大きさを比
較し、かつ第４図に示す方法により火炎の有無を
判断する。但し、P1≒P2の場合や、P1P2の差が
非常に小さい場合には以上の方法では判断の信頼
性が低下する（第４図の斜線の部分）ので、この
場合には次のロジツクを追加して判断を行う。
すなわち光量変動の周波数特性は第３図の如く
火炎の有無により各々独特の特性を示し、特に周
波数1ないし3の間で明瞭な差を示す。すなわち
火炎有では1と2の間の周波数では傾きk1は火炎
無の同区間の傾きk3よりも小さく、反対に2と3
の間では火炎有の傾きk2は火炎無の傾きk4よりも
大きくなるという特性を有している。従つて前述
の方法による判断が困難な場合はこの光量の周波
数特性を用いて火炎有無の判断を行う。
火炎の有無により各々独特の特性を示し、特に周
波数1ないし3の間で明瞭な差を示す。すなわち
火炎有では1と2の間の周波数では傾きk1は火炎
無の同区間の傾きk3よりも小さく、反対に2と3
の間では火炎有の傾きk2は火炎無の傾きk4よりも
大きくなるという特性を有している。従つて前述
の方法による判断が困難な場合はこの光量の周波
数特性を用いて火炎有無の判断を行う。
＜効果＞
本発明を実施することにより火炎の有無を正確
に判断でき、特に消火時の方が検知光量が増加す
る場合、従来は誤判断を生じることが多かつたに
もかかわらず、この発明によれば確実に火炎の有
無が検知できる。
に判断でき、特に消火時の方が検知光量が増加す
る場合、従来は誤判断を生じることが多かつたに
もかかわらず、この発明によれば確実に火炎の有
無が検知できる。
第１図は本発明の装置の工程図、第２図は光量
と確率分布との関係を示す線図、第３図は光量変
動の周波数と光量との関係を示す線図、第４図は
火炎有無の判断方法を示す概念図、第５図、第６
図は火炎有無の検知状態を示す概略図である。 ８……平滑器、９……特性値演算部、１０……
記憶部、１１……比較演算部、１２……判断部。
と確率分布との関係を示す線図、第３図は光量変
動の周波数と光量との関係を示す線図、第４図は
火炎有無の判断方法を示す概念図、第５図、第６
図は火炎有無の検知状態を示す概略図である。 ８……平滑器、９……特性値演算部、１０……
記憶部、１１……比較演算部、１２……判断部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 検知した光によつて火炎の有無を判断する火
炎監視措置において、火炎の検知を行うべきバー
ナの点火中と消火中の光量の統計的特性値によ
り、その各々の状態の光量に「しきい値」を設定
し、検知した光量をこれら統計的特性値に基づく
「しきい値」と比較することにより火炎の有無を
検知するよう回路構成したことを特徴とする火炎
監視装置。 ２ 光量と光量変動周波数との関係を記憶した記
憶部を前記回路に接続し、この記憶内容をを火炎
有無判断の副次的資料とするように構成したこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の火炎監
視装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59251670A JPS61130833A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 火炎監視装置 |
| US06/800,178 US4709155A (en) | 1984-11-22 | 1985-11-20 | Flame detector for use with a burner |
| AU50297/85A AU585552B2 (en) | 1984-11-22 | 1985-11-22 | Flame detector for use with a burner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59251670A JPS61130833A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 火炎監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61130833A JPS61130833A (ja) | 1986-06-18 |
| JPH053887B2 true JPH053887B2 (ja) | 1993-01-18 |
Family
ID=17226271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59251670A Granted JPS61130833A (ja) | 1984-11-22 | 1984-11-30 | 火炎監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61130833A (ja) |
-
1984
- 1984-11-30 JP JP59251670A patent/JPS61130833A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61130833A (ja) | 1986-06-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |