JPH0627577B2 - 燃焼状態診断装置および燃焼状態制御装置 - Google Patents
燃焼状態診断装置および燃焼状態制御装置Info
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- JPH0627577B2 JPH0627577B2 JP60224753A JP22475385A JPH0627577B2 JP H0627577 B2 JPH0627577 B2 JP H0627577B2 JP 60224753 A JP60224753 A JP 60224753A JP 22475385 A JP22475385 A JP 22475385A JP H0627577 B2 JPH0627577 B2 JP H0627577B2
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- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2229/00—Flame sensors
- F23N2229/20—Camera viewing
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、燃焼炉内の火炎を監視し、この火炎から燃焼
状態を診断する燃焼状態診断装置、および燃焼状態を制
御する燃焼状態制御装置に関する。
状態を診断する燃焼状態診断装置、および燃焼状態を制
御する燃焼状態制御装置に関する。
ボイラ運転中の燃焼排ガスの中に含まれている物質、特
に有害物質である窒素酸化物（以下ＮＯｘと称す）等に
は規制値が設けられており、その生成量を規制値以下に
守って運転する。
に有害物質である窒素酸化物（以下ＮＯｘと称す）等に
は規制値が設けられており、その生成量を規制値以下に
守って運転する。
一方、ボイラの燃焼効率は、常時最大値に保って運転す
ることが望ましい。ところで、燃焼効率を算出する上で
目安となるのは、排ガス中に含まれる未燃分である。排
ガス中の未燃分が多くなる程燃焼効率は低下し、同じ出
力を得るにも燃料消費量が増大する。しかし、従来、未
燃分の検出には長時間を要する事から、運転中における
燃焼効率は経験と勘に頼らざるを得ない。
ることが望ましい。ところで、燃焼効率を算出する上で
目安となるのは、排ガス中に含まれる未燃分である。排
ガス中の未燃分が多くなる程燃焼効率は低下し、同じ出
力を得るにも燃料消費量が増大する。しかし、従来、未
燃分の検出には長時間を要する事から、運転中における
燃焼効率は経験と勘に頼らざるを得ない。
最近、燃料としてガス・油に変わり、石炭の利用が進み
つつあり、ボイラにおいても微粉炭、ＣＷＭ（石炭／水
スラリ）、ＣＯＭ（石炭／油スラリ）、等に変換されつ
つある。
つつあり、ボイラにおいても微粉炭、ＣＷＭ（石炭／水
スラリ）、ＣＯＭ（石炭／油スラリ）、等に変換されつ
つある。
特に、石炭を燃料とした場合、それ自体に含まれている
窒素分が燃焼によりＮＯｘに転換するため、その生成量
は多大なものになる。さらに、燃焼速度がガス・油に比
べて格段に遅いことから、火炉温度の低下を伴い、灰中
の未燃分残存量も増える傾向にあり、問題となってい
た。
窒素分が燃焼によりＮＯｘに転換するため、その生成量
は多大なものになる。さらに、燃焼速度がガス・油に比
べて格段に遅いことから、火炉温度の低下を伴い、灰中
の未燃分残存量も増える傾向にあり、問題となってい
た。
一方、ボイラ運転時の燃焼状態を知る方法として、
（１）火炎を検出するためバーナ・ノズル部に取り付け
られたフレーム・デテクタ、（２）排ガスに含まれる成
分を検出するため排ガス出口或いは煙道に取り付けられ
た検出器、（３）火炉内の情報を得るため火炉上部に防
爆機構を施して取り付けられたＩＴＶ（Indastrial Tel
evision）カメラ、等があった。このような検出端は、
（１）についてはバーナの着火或いは消火を検出するた
めのものでなり、（２）については環境規制で定められ
ている制限値を超えているか否かを検出するために取り
付けられている。（３）のＩＴＶカメラは、火炉全体の
燃焼状態を監視するためのものである。（第２図）。
（１）火炎を検出するためバーナ・ノズル部に取り付け
られたフレーム・デテクタ、（２）排ガスに含まれる成
分を検出するため排ガス出口或いは煙道に取り付けられ
た検出器、（３）火炉内の情報を得るため火炉上部に防
爆機構を施して取り付けられたＩＴＶ（Indastrial Tel
evision）カメラ、等があった。このような検出端は、
（１）についてはバーナの着火或いは消火を検出するた
めのものでなり、（２）については環境規制で定められ
ている制限値を超えているか否かを検出するために取り
付けられている。（３）のＩＴＶカメラは、火炉全体の
燃焼状態を監視するためのものである。（第２図）。
しかし、従来から取り付けられているこのような装置類
は次のような欠点を有していた。
は次のような欠点を有していた。
フレーム・デテクタは、バーナ出口での火炎の“着
火”、“消火”を検出する装置で、火炎がバーナ・ノズ
ルから飛んで“着火”している場合には、“消火”と誤
った出力をする可能性が有り、その判断は運転員にゆだ
ねられている。これは、基本的にフレーム・デテクタが
バーナ出口でのＯＮ（着火）、ＯＦＦ（消火）信号しか
出力できないためである。
火”、“消火”を検出する装置で、火炎がバーナ・ノズ
ルから飛んで“着火”している場合には、“消火”と誤
った出力をする可能性が有り、その判断は運転員にゆだ
ねられている。これは、基本的にフレーム・デテクタが
バーナ出口でのＯＮ（着火）、ＯＦＦ（消火）信号しか
出力できないためである。
排ガス成分の検出器は、分析時間に数十秒から数分
（灰中未燃分については、数時間から数日）を必要と
し、その分析値の実時間性に問題があると共に、火炉の
燃焼状態を知る上での手掛りとなるに過ぎなかった。
（灰中未燃分については、数時間から数日）を必要と
し、その分析値の実時間性に問題があると共に、火炉の
燃焼状態を知る上での手掛りとなるに過ぎなかった。
火炉上部に取り付けられたＩＴＶカメラは、対向バー
ナからの火炎を撮影しているが、火炎が渦巻いた状態で
映っているため、燃焼状態の判断には、運転員の経験と
勘に頼らざるを得なかった。（なお、以上のような従来
装置として関連するものには、例えば特開昭４９−９３
０９１号公報に記載されたものがある）。
ナからの火炎を撮影しているが、火炎が渦巻いた状態で
映っているため、燃焼状態の判断には、運転員の経験と
勘に頼らざるを得なかった。（なお、以上のような従来
装置として関連するものには、例えば特開昭４９−９３
０９１号公報に記載されたものがある）。
以上の欠点を解決するために、ＩＴＶカメラで火炉内の
状態を捕らえ、これに基づき、燃焼状態を定量的に把握
する燃焼状態診断装置が近年開発されてきた。
状態を捕らえ、これに基づき、燃焼状態を定量的に把握
する燃焼状態診断装置が近年開発されてきた。
しかしながら、従来の燃焼状態診断装置は、ＩＴＶカメ
ラから得たデータの解析手法等がロジック的に組み込ま
れてるため、作業員等では解析手法等をほとんど変更す
ることができず、汎用性がなく、かつ取り扱いが不便で
あるという問題点があった。
ラから得たデータの解析手法等がロジック的に組み込ま
れてるため、作業員等では解析手法等をほとんど変更す
ることができず、汎用性がなく、かつ取り扱いが不便で
あるという問題点があった。
本発明の目的は、汎用性が高く、かつ取り扱いが容易な
燃焼状態診断装置、および燃焼状態制御装置を提供する
ことである。
燃焼状態診断装置、および燃焼状態制御装置を提供する
ことである。
本発明に係る燃焼状態診断装置は、 炉内の火炎の火炎画像を撮像する撮像手段と、火炎に関
する特徴量と燃焼状態との関係を記憶する知識データベ
ースと、撮像された前記火炎画像を画像処理して前記特
徴量を抽出する特徴量抽出手段と、抽出された前記特徴
量と前記知識データベースに記憶されている前記関係と
に基づき、燃焼状態を推論する知識処理手段とを備えて
いることを特徴とするものである。
する特徴量と燃焼状態との関係を記憶する知識データベ
ースと、撮像された前記火炎画像を画像処理して前記特
徴量を抽出する特徴量抽出手段と、抽出された前記特徴
量と前記知識データベースに記憶されている前記関係と
に基づき、燃焼状態を推論する知識処理手段とを備えて
いることを特徴とするものである。
本発明に係る燃焼状態制御装置は、 炉内の火炎の火炎画像を撮像する撮像手段と、火炎に関
する特徴量と燃焼状態および燃焼状態を調節するための
操作量との関係を記憶する知識データベースと、撮像さ
れた前記火炎画像を画像処理して前記特徴量を抽出する
特徴量抽出手段と、抽出された前記特徴量と前記知識デ
ータベースに記憶されている前記関係に基づき、前記燃
焼状態および前記操作量を推論する推論手段と、推論さ
れた前記操作量に従って燃焼状態を調節する運転制御手
段とを備えていることを特徴とするものである。
する特徴量と燃焼状態および燃焼状態を調節するための
操作量との関係を記憶する知識データベースと、撮像さ
れた前記火炎画像を画像処理して前記特徴量を抽出する
特徴量抽出手段と、抽出された前記特徴量と前記知識デ
ータベースに記憶されている前記関係に基づき、前記燃
焼状態および前記操作量を推論する推論手段と、推論さ
れた前記操作量に従って燃焼状態を調節する運転制御手
段とを備えていることを特徴とするものである。
ここで、前記特徴量としては、有効火炎の面積および／
またはバーナ口から有効火炎までの距離を用いても良
い。
またはバーナ口から有効火炎までの距離を用いても良
い。
また、前記燃焼状態診断装置および前記燃焼状態制御装
置には、推論結果を表示する表示手段が設けられている
ことが好ましい。
置には、推論結果を表示する表示手段が設けられている
ことが好ましい。
以下、本発明の各種実施例について説明する。
本発明に係る第１の実施例の燃焼状態診断装置につい
て、第１図、第３図および第４図を用いて説明する。な
お、本実施例は、燃料として微粉炭を用いる発電用ボイ
ラに本発明を適用した例を示す。
て、第１図、第３図および第４図を用いて説明する。な
お、本実施例は、燃料として微粉炭を用いる発電用ボイ
ラに本発明を適用した例を示す。
第３図に示すように、各段のバーナ３１ａ，３１ｂ，３
１ｃから燃料（微粉炭）と共に空気が火炉３０に投入さ
れ、火炉３０で燃焼することにより発生した熱は伝熱管
３２に供給され、排ガスは図示されていない煙突から大
気中に排出される。
１ｃから燃料（微粉炭）と共に空気が火炉３０に投入さ
れ、火炉３０で燃焼することにより発生した熱は伝熱管
３２に供給され、排ガスは図示されていない煙突から大
気中に排出される。
このような発電用ボイラにおいて、バーナ根元部の火炎
の状態は、その下流を含めた燃焼状態を大きく左右する
ことが経験的に知られている。本実施例の燃焼状態診断
装置は、第３図に示すように、次の構成から成る。
の状態は、その下流を含めた燃焼状態を大きく左右する
ことが経験的に知られている。本実施例の燃焼状態診断
装置は、第３図に示すように、次の構成から成る。
バーナ根元部の火炎を、保護管２１ａ，２１ｂ，２１ｃ
で保護されたイメージファイバ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ
を用いて画像として計測し、炉外に設置したＩＴＶカメ
ラ２３ａ，２３ｂ，２３ｃに取り込む。ＩＴＶカメラ２
３ａ，２３ｂ，２３ｃで撮影した火炎画像は、Ａ／Ｄ変
換２４ａ，２４ｂ，２４ｃ後、フレーム・メモリ２５に
記憶してコンピュータ（プロセッサ）１０に取り込み、
画像処理、特徴量抽出処理、知識処理を施した後、それ
らの処理結果を所定の表示装置２９に出力する。
で保護されたイメージファイバ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ
を用いて画像として計測し、炉外に設置したＩＴＶカメ
ラ２３ａ，２３ｂ，２３ｃに取り込む。ＩＴＶカメラ２
３ａ，２３ｂ，２３ｃで撮影した火炎画像は、Ａ／Ｄ変
換２４ａ，２４ｂ，２４ｃ後、フレーム・メモリ２５に
記憶してコンピュータ（プロセッサ）１０に取り込み、
画像処理、特徴量抽出処理、知識処理を施した後、それ
らの処理結果を所定の表示装置２９に出力する。
コンピュータ１０は、第１図に示すように、画像入力部
１と、画像処理部２と、特徴量抽出部３と、知識処理部
４と、各種知識が記憶されている知識データベース９と
を有して構成されている。なお、この知識データベース
９の内容は、メモリ内に記憶されているものであるが、
フロッピーディスク等で管理できるようにしても良い。
１と、画像処理部２と、特徴量抽出部３と、知識処理部
４と、各種知識が記憶されている知識データベース９と
を有して構成されている。なお、この知識データベース
９の内容は、メモリ内に記憶されているものであるが、
フロッピーディスク等で管理できるようにしても良い。
次に、本実施例の動作について、第４図（Ｂ）に示すフ
ローチャートに従って説明する。
ローチャートに従って説明する。
ステップ１で、イメージファイバ２２ａ，２２ｂ，２２
ｃおよびＩＴＶカメラ２３ａ，２３ｂ，２３ｃを用い
て、火炎画像を得る。
ｃおよびＩＴＶカメラ２３ａ，２３ｂ，２３ｃを用い
て、火炎画像を得る。
ステップ２で、火炎画像をコンピュータ１０に取り込
み、画像処理等を行なう。
み、画像処理等を行なう。
このステップでは、画像入力部１で、火炎の有無の判
断、画像の平均化処理、等により、火炎の安全性のチェ
ック及び平均化（例えば（１）式）を図る。
断、画像の平均化処理、等により、火炎の安全性のチェ
ック及び平均化（例えば（１）式）を図る。
：入力画像の平均輝度 Ｘ：入力画像の輝度 Ｎ：取り込んだ画像のサンプル数 さらに、ステップ２では、座標変換部２ａで、イメージ
ファイバの捩れ等による火炎画像の回転、画像の切り出
しによる座標の平行移動等の座標変換を行なう。
ファイバの捩れ等による火炎画像の回転、画像の切り出
しによる座標の平行移動等の座標変換を行なう。
ステップ２では、画像処理部２ｂで、火炎画像に含まれ
ているノイズ成分の除去、および（２）式を用いて半閾
値処理も行なう。
ているノイズ成分の除去、および（２）式を用いて半閾
値処理も行なう。
(i，j)Ｘth，(i，j)＝(i，j) (i，j)＜Ｘth，(i，j)＝０……(2) Ｘ（，j)；座標位置ｉ，ｊの平均輝度 Ｘth；半閾値化制限値 以上の処理の他、２値化処理、エッジ処理、等の画像処
理を必要に応じて施こす。
理を必要に応じて施こす。
ステップ３では、特徴量抽出部３で、第７図に示すよう
に、有効火炎の重心位置、バーナ口から有効火炎有効火
炎までの距離Ｘ、有効火炎の相互間距離Ｙ、有効火炎面
積Ｚ、有効火炎周囲長等の特徴量を抽出する。なお、
Ｘ，Ｙ，Ｚは、バーナ１次口径比で正規化したものを用
いている。
に、有効火炎の重心位置、バーナ口から有効火炎有効火
炎までの距離Ｘ、有効火炎の相互間距離Ｙ、有効火炎面
積Ｚ、有効火炎周囲長等の特徴量を抽出する。なお、
Ｘ，Ｙ，Ｚは、バーナ１次口径比で正規化したものを用
いている。
ステップ４，５，６，７では、予め知識データベース９
に知識として記憶しておいた“火炎或いはその特徴量と
排ガス成分（ＮＯｘ，ＳＯｘ未燃分、等）の量”、“火
炎或いはその特徴量とバーナ操作量（（燃料量／空気
量）比、２次空気量、３次空気量、（２次空気量／３次
空気量）比、アフタ・エア量、等）”などとの関係を用
いて燃焼状態を推論する。
に知識として記憶しておいた“火炎或いはその特徴量と
排ガス成分（ＮＯｘ，ＳＯｘ未燃分、等）の量”、“火
炎或いはその特徴量とバーナ操作量（（燃料量／空気
量）比、２次空気量、３次空気量、（２次空気量／３次
空気量）比、アフタ・エア量、等）”などとの関係を用
いて燃焼状態を推論する。
ここで、具体的な例として、排ガス量（ここでは、ＮＯ
ｘ）の推定と、これに応じた操作量の推定について説明
する。
ｘ）の推定と、これに応じた操作量の推定について説明
する。
知識データベース９には、第４図（Ａ）に示すように、
火炎に関する特徴量Ｘ，Ｙ，Ｚ，…とＮＯｘとの関係、
および火炎に関する特徴量Ｘ，Ｙ，Ｚ，…と各種操作量
との関係が予め記憶されている。
火炎に関する特徴量Ｘ，Ｙ，Ｚ，…とＮＯｘとの関係、
および火炎に関する特徴量Ｘ，Ｙ，Ｚ，…と各種操作量
との関係が予め記憶されている。
知識処理部４は、知識データベース９からこれらの関係
に関する知識を呼び出して推論を行なう。
に関する知識を呼び出して推論を行なう。
ステップ４では、排気ガス量の推定ための知識を呼び出
して推論を開始する。
して推論を開始する。
ステップ５では、例えば、“Ｘが長く、Ｙが短い”場合
は、“ＮＯｘは高”と推定して、ステップ６に進む。ま
た、“Ｙが長く、Ｚが広い”場合は、“ＮＯｘは低”と
推定して、直ちに終了する。
は、“ＮＯｘは高”と推定して、ステップ６に進む。ま
た、“Ｙが長く、Ｚが広い”場合は、“ＮＯｘは低”と
推定して、直ちに終了する。
ステップ６では、操作量推定のための知識を呼び出し
て、この推論を開始する。
て、この推論を開始する。
ステップ７では、例えば、“Ｘが長くＹが短い”場合
は、“燃焼速度が速い”と推定し、“Ｘが短くＹが長
い”場合は、“３次空気量／２次空気量比を大きい”と
推定する。
は、“燃焼速度が速い”と推定し、“Ｘが短くＹが長
い”場合は、“３次空気量／２次空気量比を大きい”と
推定する。
そして、ステップ７で示したような該当事項があれば、
ステップ８で、例えば“燃焼速度が速いので、燃焼速度
を遅くしろ”等のメッセージが表示装置２９から出力さ
れる。また、該当事項がなければ、ステップ９で、“該
当事項なし”が出力される。
ステップ８で、例えば“燃焼速度が速いので、燃焼速度
を遅くしろ”等のメッセージが表示装置２９から出力さ
れる。また、該当事項がなければ、ステップ９で、“該
当事項なし”が出力される。
以上、本実施例によれば、ボイラ運転中の燃焼状態を定
量的に把握できると共に、知識処理を用いた推論によっ
て定性的（記述的）にも把握できる。
量的に把握できると共に、知識処理を用いた推論によっ
て定性的（記述的）にも把握できる。
また、知識データベースは、すべてロジック回路を用い
て燃焼状態を把握するものと異なり、その内容を容易に
変更・拡張することができるので、汎用性が高く、各プ
ラントの特徴に応じたデータを用いることができ、取り
扱いが容易になると共に、より正確に燃焼状態を把握す
ることができる。
て燃焼状態を把握するものと異なり、その内容を容易に
変更・拡張することができるので、汎用性が高く、各プ
ラントの特徴に応じたデータを用いることができ、取り
扱いが容易になると共に、より正確に燃焼状態を把握す
ることができる。
次に、本発明の第２の実施例に係る燃焼状態制御装置に
ついて説明する。
ついて説明する。
本実施例は、第５図に示すように、第１の実施例におけ
るコンピュータ１０で推論された操作量に従って駆動す
る燃焼調節部３５を備えているものである。なお、本実
施例においては、燃焼調節部３５およびこれとコンピュ
ータ１０との関係以外の、ボイラやコンピュータ等の基
本構成は、第１の実施例と同様である。したがって、そ
の動作は最終的に操作量を制御する以外は、第１の実施
例と基本的に同様である。
るコンピュータ１０で推論された操作量に従って駆動す
る燃焼調節部３５を備えているものである。なお、本実
施例においては、燃焼調節部３５およびこれとコンピュ
ータ１０との関係以外の、ボイラやコンピュータ等の基
本構成は、第１の実施例と同様である。したがって、そ
の動作は最終的に操作量を制御する以外は、第１の実施
例と基本的に同様である。
第１の実施例と同様に、バーナ根元部の火炎を、保護管
２１ａ，２１ｂ，２１ｃで保護されたイメージファイバ
２２ａ，２２ｂ，２２ｃを用いて画像として計測（輝度
或いは温度の画像）し、炉外に設置したＩＴＶカメラ２
３ａ，２３ｂ，２３ｃに取り込む。ＩＴＶカメラ２３
ａ，２３ｂ，２３ｃで撮影した輝度或いは温度の火炎画
像は、Ａ／Ｄ変換２４ａ，２４ｂ，２４ｃ後、フレーム
・メモリ２５に記憶してコンピュータ（プロセッサ）１
０に取り込み、画像処理、特徴量抽出処理、知識処理を
施し、排ガス推定、操作量決定で得た操作量に基づき燃
焼調節部３５が各段バーナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃへの
投入空気量を調節する。
２１ａ，２１ｂ，２１ｃで保護されたイメージファイバ
２２ａ，２２ｂ，２２ｃを用いて画像として計測（輝度
或いは温度の画像）し、炉外に設置したＩＴＶカメラ２
３ａ，２３ｂ，２３ｃに取り込む。ＩＴＶカメラ２３
ａ，２３ｂ，２３ｃで撮影した輝度或いは温度の火炎画
像は、Ａ／Ｄ変換２４ａ，２４ｂ，２４ｃ後、フレーム
・メモリ２５に記憶してコンピュータ（プロセッサ）１
０に取り込み、画像処理、特徴量抽出処理、知識処理を
施し、排ガス推定、操作量決定で得た操作量に基づき燃
焼調節部３５が各段バーナ３１ａ，３１ｂ，３１ｃへの
投入空気量を調節する。
コンピュータ１０に取り込んだ火炎画像は、第１の実施
例と同様に、画像入力部１で、火炎の有無の判断、画像
の平均化処理、等により、火炎の安全性のチェック及び
平均化（例えば（１）式）を図る。
例と同様に、画像入力部１で、火炎の有無の判断、画像
の平均化処理、等により、火炎の安全性のチェック及び
平均化（例えば（１）式）を図る。
ここで、火炎の安全性のチェックの１例について第７図
を用いて説明する。
を用いて説明する。
取り込んだ火炎画像を複数領域に分割し、分割した各々
の領域の平均輝度（或いは平均温度）、もしくはその領
域に含まれる火炎の面積を求める。第７図では、９領域
に分割した例を示している。
の領域の平均輝度（或いは平均温度）、もしくはその領
域に含まれる火炎の面積を求める。第７図では、９領域
に分割した例を示している。
ここで、Ａ，Ｂ，Ｃ；分割した領域のｘ方向の平均輝
度、或いは平均温度、もしくは火炎面積の和 Ｉ，II，III；分割した領域のｙ方向の平均輝度、或い
は平均温度、もしくは火炎面積の和 ａ，ｂ，ｃ；ｙ方向の分割領域 １，２，３；ｘ方向の分割領域 Ｉ；分割領域の平均輝度、或いは平均温度、もしくは火
炎面積 各々の領域で求める量は、火炎を表わす量であれば特に
規定しないが、各領域で得られた量を（３）式を用いて
計算し、（４）式に示すように、計算して得た値Ａ，
Ｂ，…と正常燃焼時の火炎から予め求めておいた制限値
ＴＨａ，ＴＨｂ，…とを比較する。
度、或いは平均温度、もしくは火炎面積の和 Ｉ，II，III；分割した領域のｙ方向の平均輝度、或い
は平均温度、もしくは火炎面積の和 ａ，ｂ，ｃ；ｙ方向の分割領域 １，２，３；ｘ方向の分割領域 Ｉ；分割領域の平均輝度、或いは平均温度、もしくは火
炎面積 各々の領域で求める量は、火炎を表わす量であれば特に
規定しないが、各領域で得られた量を（３）式を用いて
計算し、（４）式に示すように、計算して得た値Ａ，
Ｂ，…と正常燃焼時の火炎から予め求めておいた制限値
ＴＨａ，ＴＨｂ，…とを比較する。
なお、（４）式において、制限値より小さい時には
“１”とする。
“１”とする。
そして、第８図に示すように、例えば、“Ａ＝０，Ｂ＝
０，Ｃ＝０”のときは“安全である”と判定し、また、
“Ａ＝０，Ｂ＝１，Ｃ＝１”のときは“安全ではない”
と判定し、“片炎”である旨を表示させる。なお、第８
図において、安全性の項目で“０”は正常、“１”は異
常を表している。
０，Ｃ＝０”のときは“安全である”と判定し、また、
“Ａ＝０，Ｂ＝１，Ｃ＝１”のときは“安全ではない”
と判定し、“片炎”である旨を表示させる。なお、第８
図において、安全性の項目で“０”は正常、“１”は異
常を表している。
上記チェックは、第１の実施例でも同様の方法で行うこ
とが容易である。
とが容易である。
その後、第１の実施例におけるステップ２からステップ
７までの処理と同様の処理を行なう。
７までの処理と同様の処理を行なう。
なお、ステップ６およびステップ７における操作量の推
論の際には、第９図に示すように、知識データベース９
に予め記憶されている、２次空気量、３次空気量、推論
されたＮＯｘ量等と操作量との関係から操作量を知識処
理部４で推論しても良い。第９において、“０”は正
常、“１”は異常を表している。また、排ガス量等の推
定手法については、例えば、特願昭５９−９２８７２号
公報（ＮＯｘ推定）、特願昭５９−８３７８２号公報
（未然分推定）に示すものを用いても良い。
論の際には、第９図に示すように、知識データベース９
に予め記憶されている、２次空気量、３次空気量、推論
されたＮＯｘ量等と操作量との関係から操作量を知識処
理部４で推論しても良い。第９において、“０”は正
常、“１”は異常を表している。また、排ガス量等の推
定手法については、例えば、特願昭５９−９２８７２号
公報（ＮＯｘ推定）、特願昭５９−８３７８２号公報
（未然分推定）に示すものを用いても良い。
操作量として投入空気量を用いた場合について具体的に
説明する。
説明する。
知識処理部４において決定された操作量は、燃焼調節部
３５に出力される。なお、ここで燃焼調節部３５は、具
体的には、空気調節弁である。
３５に出力される。なお、ここで燃焼調節部３５は、具
体的には、空気調節弁である。
燃焼調節部３５は、コンピュータ１０から入力してきた
操作量に基づき、弁開度を徐々に変えて行く。
操作量に基づき、弁開度を徐々に変えて行く。
このときの弁の駆動量は、（５）式および（６）式に示
すように、（ａ1,2／CON）等を何度か加算または減算し
て、徐々に目的の操作量に近付けて行く。なお、（５）
式は、操作量を増加させるときに用いる式で、（６）式
は操作量を減少させるときに用いる。
すように、（ａ1,2／CON）等を何度か加算または減算し
て、徐々に目的の操作量に近付けて行く。なお、（５）
式は、操作量を増加させるときに用いる式で、（６）式
は操作量を減少させるときに用いる。
ここで、ａ1,2；第１段バーナの２次空気量 ａ1,3；第１段バーナの３次空気量 CONT；定数 なお、操作量および燃焼状態等に関しては、第１の実施
例と同様に、表示装置２９から出力される。
例と同様に、表示装置２９から出力される。
以上、本実施例によれば、燃焼状態に応じて、適宜燃焼
状態を定量的に制御しているので、良好な燃焼状態を維
持することができる。さらに、第１の実施例と同様に、
変更・拡張が容易な知識データベースを用いて燃焼状態
の推論を行なうので、知識データベースの内容を一部変
更することにより、当該プラントの特徴に合った制御を
行なうことができる。
状態を定量的に制御しているので、良好な燃焼状態を維
持することができる。さらに、第１の実施例と同様に、
変更・拡張が容易な知識データベースを用いて燃焼状態
の推論を行なうので、知識データベースの内容を一部変
更することにより、当該プラントの特徴に合った制御を
行なうことができる。
本発明によれば、変更・拡張が容易な知識データベース
を用いて燃焼状態等の推論を行なっているので、汎用性
を高くすることができると供に、取り扱いを容易にする
ことができる。
を用いて燃焼状態等の推論を行なっているので、汎用性
を高くすることができると供に、取り扱いを容易にする
ことができる。
第１図、第３図および第４図は本発明に係る第１の実施
例の燃焼状態診断装置を示しており、第１図は燃焼状態
診断装置の要部機能ブロック図、第３図は燃焼状態診断
装置の全体構成を示すための説明図、第４図（Ａ）は知
識データベースの記憶内容を示すための説明図、第４図
（Ｂ）は燃焼状態診断装置の動作を示すためのフローチ
ャート、第２図は従来の燃焼状態を診断するための装置
を示すための説明図、第５図〜第９図は本発明に係る第
２の実施例の燃焼状態制御装置を示しており、第５図は
燃焼状態制御装置の全体構成を示すための説明図、第６
図は燃焼状態制御装置の要部機能ブロック図、第７図は
火炎画像の入力処理を説明するための説明図、第８図は
火炎安全性の判定を説明するための説明図、第９図は操
作量を推論する際に用いられる知識データベースの記憶
内容を示すための説明図である。 １……画像入力部、２……画像処理部、３……特徴量抽
出部、４……知識処理部、９……知識データベース、１
０……コンピュータ、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ……イメ
ージファイバ、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ……ＩＴＶカメ
ラ、２９……表示装置、３０……火炉、３１ａ，３１
ｂ，３１ｃ……バーナ、３５……燃焼調節部。
例の燃焼状態診断装置を示しており、第１図は燃焼状態
診断装置の要部機能ブロック図、第３図は燃焼状態診断
装置の全体構成を示すための説明図、第４図（Ａ）は知
識データベースの記憶内容を示すための説明図、第４図
（Ｂ）は燃焼状態診断装置の動作を示すためのフローチ
ャート、第２図は従来の燃焼状態を診断するための装置
を示すための説明図、第５図〜第９図は本発明に係る第
２の実施例の燃焼状態制御装置を示しており、第５図は
燃焼状態制御装置の全体構成を示すための説明図、第６
図は燃焼状態制御装置の要部機能ブロック図、第７図は
火炎画像の入力処理を説明するための説明図、第８図は
火炎安全性の判定を説明するための説明図、第９図は操
作量を推論する際に用いられる知識データベースの記憶
内容を示すための説明図である。 １……画像入力部、２……画像処理部、３……特徴量抽
出部、４……知識処理部、９……知識データベース、１
０……コンピュータ、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ……イメ
ージファイバ、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ……ＩＴＶカメ
ラ、２９……表示装置、３０……火炉、３１ａ，３１
ｂ，３１ｃ……バーナ、３５……燃焼調節部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮垣 久典 茨城県日立市大みか町５丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (56)参考文献 特開 昭59−7824（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−159515（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】バーナから燃焼炉内に噴出される燃料の燃
焼状態を診断する燃焼状態診断装置において、 前記燃焼炉内に形成される火炎を撮像する撮像手段と、 撮像された前記火炎の画像から、所定輝度以上の火炎領
域を有効火炎として抽出する画像処理手段と、 前記画像処理手段で抽出された前記有効火炎の面積、前
記バーナの燃料噴射口から該有効火炎までの距離、該有
効火炎が複数存在する場合には該有効火炎の相互間距離
をそれぞれ特徴量として抽出する特徴量抽出手段と、 前記特徴量と燃焼状態との関係、及び前記特徴量と燃焼
状態を適正状態にするための操作手法との関係を記憶す
る知識データベースと、 前記知識データベースに記憶されている前記特徴量と燃
焼状態との前記関係と、抽出された前記特徴量とに基づ
き、燃焼状態を推論する燃焼状態推論手段と、 前記燃焼状態推論手段で推論された前記燃焼状態が適正
なものであるか否かを判定する判定手段と、 前記燃焼状態が適正なものでないと判定された場合に、
前記知識データベースに記憶されている前記特徴量と操
作手法との前記関係と、抽出された前記特徴量とに基づ
き、燃焼状態を適正な状態にするための操作手法を推論
する操作手法推論手段と、 推論された前記燃焼状態と推論された前記操作手法とを
表示する表示手段と、 を備えていることを特徴とする燃焼状態診断装置。 - 【請求項２】燃焼炉と、該燃焼炉内に燃料を噴射するバ
ーナと、燃焼炉内に噴出される燃料の燃焼状態を調節す
る燃焼調節部とを備えている燃焼設備の燃焼状態制御装
置において、 前記燃焼炉内に形成される火炎を撮像する撮像手段と、 撮像された前記火炎の画像から、所定輝度以上の火炎領
域を有効火炎として抽出する画像処理手段と、 前記画像処理手段で抽出された前記有効火炎の面積、前
記バーナの燃料噴射口から該有効火炎までの距離、該有
効火炎が複数存在する場合には該有効火炎の相互間距離
をそれぞれ特徴量として抽出する特徴量抽出手段と、 前記特徴量と燃焼状態との関係、及び前記特徴量と燃焼
状態を適正状態にするための前記燃焼調節部の操作量と
の関係を記憶する知識データベースと、 前記知識データベースに記憶されている前記特徴量と燃
焼状態との前記関係と、抽出された前記特徴量とに基づ
き、燃焼状態を推論する燃焼状態推論手段と、 前記燃焼状態推論手段で推論された前記燃焼状態が適正
なものであるか否かを判定する判定手段と、 前記燃焼状態が適正なものでないと判定された場合に、
前記知識データベースに記憶されている前記特徴量と操
作量との前記関係と、抽出された前記特徴量とに基づ
き、燃焼状態を適正な状態にするための操作量を推論
し、該操作量を前記燃焼調節部に指示する操作量推論手
段と、 を備えていることを特徴とする燃焼状態制御装置。 - 【請求項３】前記燃焼状態推論手段で推論された前記燃
焼状態、及び前記操作量推論手段で推論された前記操作
量を表示する表示手段を備えていることを特徴とする特
許請求の範囲２記載の燃焼状態制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60224753A JPH0627577B2 (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 燃焼状態診断装置および燃焼状態制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60224753A JPH0627577B2 (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 燃焼状態診断装置および燃焼状態制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6287725A JPS6287725A (ja) | 1987-04-22 |
| JPH0627577B2 true JPH0627577B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=16818697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60224753A Expired - Lifetime JPH0627577B2 (ja) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | 燃焼状態診断装置および燃焼状態制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0627577B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200481203Y1 (ko) * | 2014-08-12 | 2016-08-29 | 한국남부발전 주식회사 | 보일러 화염 감시시스템 |
| JP7238279B2 (ja) * | 2018-06-22 | 2023-03-14 | 中国電力株式会社 | 機械学習装置及び燃焼状態判定装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS597824A (ja) * | 1982-07-07 | 1984-01-17 | Hitachi Ltd | 火炎形状監視方法 |
-
1985
- 1985-10-11 JP JP60224753A patent/JPH0627577B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6287725A (ja) | 1987-04-22 |
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