JPH071200B2 - 燃焼診断装置 - Google Patents
燃焼診断装置Info
- Publication number
- JPH071200B2 JPH071200B2 JP28929586A JP28929586A JPH071200B2 JP H071200 B2 JPH071200 B2 JP H071200B2 JP 28929586 A JP28929586 A JP 28929586A JP 28929586 A JP28929586 A JP 28929586A JP H071200 B2 JPH071200 B2 JP H071200B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- lens
- probe
- optical fiber
- lenses
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ボイラ等に使用するバーナの燃焼診断装置に
関するものである。
関するものである。
［従来の技術］ 光スペクトル分析による管理技法は、化学分析室内の技
法としては古典的なものであり、これをプラント規模の
操業のオンライン測定に拡張する場合、従来の一般的な
分析技法はサンプリング、オフライン測定によっている
が実プラントは連続測定しなければならないことが多
い。例えばボイラに設置された多数のバーナは夫々常時
モニターされており、異常時には瞬時に対応処置をとら
ないと事故につながる。
法としては古典的なものであり、これをプラント規模の
操業のオンライン測定に拡張する場合、従来の一般的な
分析技法はサンプリング、オフライン測定によっている
が実プラントは連続測定しなければならないことが多
い。例えばボイラに設置された多数のバーナは夫々常時
モニターされており、異常時には瞬時に対応処置をとら
ないと事故につながる。
このため燃焼を診断する装置として、近年、第４図に示
すような装置が考えられている。該装置ではバーナａの
炎ｂの光を所要の検出器ｃにより検出し、検出光を光フ
ァイバーケーブルｄを介して分光器ｅに導き、分光器ｅ
で所定の波長ごとに得られた光スペクトルをA/D変換器
ｆを介して計算機ｇへ送り、該計算機ｇで例えば分光放
射率を求め、その結果からバーナａの燃焼状態を診断す
る。
すような装置が考えられている。該装置ではバーナａの
炎ｂの光を所要の検出器ｃにより検出し、検出光を光フ
ァイバーケーブルｄを介して分光器ｅに導き、分光器ｅ
で所定の波長ごとに得られた光スペクトルをA/D変換器
ｆを介して計算機ｇへ送り、該計算機ｇで例えば分光放
射率を求め、その結果からバーナａの燃焼状態を診断す
る。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上述の装置では、分光器ｅは炉壁から離
れた場所へ設置しなければならないため、光ファイバー
ケーブルｄを検出器ｃから分光器ｅまで敷設する必要が
あり、従って価格が高価になり、又光ファイバーケーブ
ルｄは外力に弱いため損傷し易く、更に光ファイバーケ
ーブルｄは敷設状況により光学的特性が変化するため測
定精度を維持するためにゲイン較正を行わなければなら
ず、従ってメンテナンス性が悪く、更に又分光器ｅでは
種々の波長に対応してスキャニングを行うが、各波長ご
とにスキャニングを行う場合、一点の測定時間をある程
度長くとらなければならないため走査が一巡するまでに
時間を要する、等の問題がある。
れた場所へ設置しなければならないため、光ファイバー
ケーブルｄを検出器ｃから分光器ｅまで敷設する必要が
あり、従って価格が高価になり、又光ファイバーケーブ
ルｄは外力に弱いため損傷し易く、更に光ファイバーケ
ーブルｄは敷設状況により光学的特性が変化するため測
定精度を維持するためにゲイン較正を行わなければなら
ず、従ってメンテナンス性が悪く、更に又分光器ｅでは
種々の波長に対応してスキャニングを行うが、各波長ご
とにスキャニングを行う場合、一点の測定時間をある程
度長くとらなければならないため走査が一巡するまでに
時間を要する、等の問題がある。
本発明は上述の実情に鑑み、光ファイバーの敷設を不要
とすることにより、上述の問題点を解消することを目的
としてなしたものである。
とすることにより、上述の問題点を解消することを目的
としてなしたものである。
［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、 本発明の第１の手段においては、 バーナの炎の光を集光する複数のレンズ及び該複数のレ
ンズにより集光した光を送るよう各レンズに対応して設
けられた複数の光ファイバーを内蔵したプローブと、 前記各光ファイバーに対応して設けられ且つ光ファイバ
ーからの光を集光するようにした複数のレンズ及び各レ
ンズに対応して設けられ且つ夫々他のフィルターで取出
される波長の光とは異なった波長の光を取出し得るよう
にした複数のフィルター並に各フィルターから取出され
た異なる波長の光を夫々光電変換するよう各フィルター
に対応して設けられた複数の光電変換器を内蔵し且つ前
記プローブと一体的に組立てられた測光装置と、 該測光装置からのデータを基にバーナの燃焼状態を診断
する計算機 を設けており、 本発明の第２の手段においては、 バーナの炎の光を集光する１個のレンズ及び該レンズに
より集光した光を送るよう設けられた光ファイバーを内
蔵したプローブと、 前記光ファイバーからの光を複数の異なる波長の光に分
光する回析格子及び該回析格子で分光された光を各波長
ごとに光電変換する複数の光電変換器を内蔵し且つ前記
プローブと一体的に組立てられた測光装置と、 該測光装置からのデータを基にバーナの燃焼状態を診断
する計算機 を設けている。
ンズにより集光した光を送るよう各レンズに対応して設
けられた複数の光ファイバーを内蔵したプローブと、 前記各光ファイバーに対応して設けられ且つ光ファイバ
ーからの光を集光するようにした複数のレンズ及び各レ
ンズに対応して設けられ且つ夫々他のフィルターで取出
される波長の光とは異なった波長の光を取出し得るよう
にした複数のフィルター並に各フィルターから取出され
た異なる波長の光を夫々光電変換するよう各フィルター
に対応して設けられた複数の光電変換器を内蔵し且つ前
記プローブと一体的に組立てられた測光装置と、 該測光装置からのデータを基にバーナの燃焼状態を診断
する計算機 を設けており、 本発明の第２の手段においては、 バーナの炎の光を集光する１個のレンズ及び該レンズに
より集光した光を送るよう設けられた光ファイバーを内
蔵したプローブと、 前記光ファイバーからの光を複数の異なる波長の光に分
光する回析格子及び該回析格子で分光された光を各波長
ごとに光電変換する複数の光電変換器を内蔵し且つ前記
プローブと一体的に組立てられた測光装置と、 該測光装置からのデータを基にバーナの燃焼状態を診断
する計算機 を設けている。
［作用］ 第１の手段においては、バーナの炎の光は複数のレンズ
に集光されて夫々対応して設けられた光ファイバー中を
送られ、各光ファイバーからの光は測光装置内に各光フ
ァイバーに対応して設けられたレンズを通ってフィルタ
ーに送られ、各フィルターにおいては夫々他のフィルタ
ーで取出された波長の光とは異なる波長の光が取出され
て異なる波長の光ごとに夫々対応する光電変換器に送ら
れ、光電変換され、光電変換された各信号はデータとし
て計算機に与えられ、燃焼診断が行われる。
に集光されて夫々対応して設けられた光ファイバー中を
送られ、各光ファイバーからの光は測光装置内に各光フ
ァイバーに対応して設けられたレンズを通ってフィルタ
ーに送られ、各フィルターにおいては夫々他のフィルタ
ーで取出された波長の光とは異なる波長の光が取出され
て異なる波長の光ごとに夫々対応する光電変換器に送ら
れ、光電変換され、光電変換された各信号はデータとし
て計算機に与えられ、燃焼診断が行われる。
第２の手段においては、バーナの炎の光は１個のレンズ
に集光され、光ファイバー中を送られて測光装置の回析
格子に与えられ、回析格子で複数の異なる波長の光に分
光され、分光された光は夫々対応する光電変換器で光電
変換され、光電変換された各信号はデータとして計算機
に与えられ、燃焼診断が行われる。
に集光され、光ファイバー中を送られて測光装置の回析
格子に与えられ、回析格子で複数の異なる波長の光に分
光され、分光された光は夫々対応する光電変換器で光電
変換され、光電変換された各信号はデータとして計算機
に与えられ、燃焼診断が行われる。
本発明は、第１、第２の手段の何れにおいても、プロー
ブと測光装置をコンパクト化して一体化しているため、
光学的特性の変化する光ファイバーケーブルの敷設が不
要となる。
ブと測光装置をコンパクト化して一体化しているため、
光学的特性の変化する光ファイバーケーブルの敷設が不
要となる。
［実 施 例］ 以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明す
る。
る。
第１図は特許請求の範囲第１項に対応する本発明の一実
施例で、図中１はプローブ、２はコンパクト化してプロ
ーブ１の後方に一体的に取付けた測光装置、３はプロー
ブ１の数量と測定波長数に合わせてデータを取込み得る
ようにしたA/D変換器、４はA/D変換器３からのデータを
基に温度及び分光放射率を求め得るようにした計算機で
ある。
施例で、図中１はプローブ、２はコンパクト化してプロ
ーブ１の後方に一体的に取付けた測光装置、３はプロー
ブ１の数量と測定波長数に合わせてデータを取込み得る
ようにしたA/D変換器、４はA/D変換器３からのデータを
基に温度及び分光放射率を求め得るようにした計算機で
ある。
プローブ１は内筒５及び外筒６を備え、外筒６内の先端
部にはバーナの炎の光を集光するための複数個（最小２
個）のレンズ７が配設され、各レンズ７の後方には、レ
ンズ７で集光した光を送るための光ファイバー８が配設
されている。又外筒６内にはプローブ１を冷却するため
の冷却空気９を供給し得るようになっている。
部にはバーナの炎の光を集光するための複数個（最小２
個）のレンズ７が配設され、各レンズ７の後方には、レ
ンズ７で集光した光を送るための光ファイバー８が配設
されている。又外筒６内にはプローブ１を冷却するため
の冷却空気９を供給し得るようになっている。
測光装置２のケーシング10内には、ケーシング10内に突
出した前記光ファイバー８の後端から取出された光を集
光するためのレンズ11が配設され、該レンズ11の後方に
は、レンズ11からの光のうち予め選定された所定の波長
の光のみを取出すフィルター12が配設され、該フィルタ
ー12の後方には光電変換器13、増幅器14が順次配設さ
れ、増幅器14で増幅された電気信号を測光装置２から出
力し、シールド電線16を介してA/D変換器３へ与え得る
ようになっている。
出した前記光ファイバー８の後端から取出された光を集
光するためのレンズ11が配設され、該レンズ11の後方に
は、レンズ11からの光のうち予め選定された所定の波長
の光のみを取出すフィルター12が配設され、該フィルタ
ー12の後方には光電変換器13、増幅器14が順次配設さ
れ、増幅器14で増幅された電気信号を測光装置２から出
力し、シールド電線16を介してA/D変換器３へ与え得る
ようになっている。
レンズ７で集光されたバーナの炎の光は、光ファイバー
８の先端から取込まれて光ファイバー８内を送られ、後
端から取出されてレンズ11に集光され、フィルター12で
予め選定さた波長の光が取出され、該光は光電変換器13
で分光放射発散度に比例した電気信号に変換され、電気
信号は増幅器14で増幅されて出力され、A/D変換器３へ
送られる。なお測光装置２の２組のフィルター12で選定
される波長は夫々異なった波長とする。又A/D変換器３
からは計算機４へデータが与えられ、波長及び分光放射
発散度からバーナの温度及び分光放射率が求められ、バ
ーナの燃焼状態が診断される。一本のバーナの診断が終
了すると、A/D変換器３からは次のバーナのデータが計
算機４に与えられ、当該バーナの診断が上述と同様の手
順により行われる。
８の先端から取込まれて光ファイバー８内を送られ、後
端から取出されてレンズ11に集光され、フィルター12で
予め選定さた波長の光が取出され、該光は光電変換器13
で分光放射発散度に比例した電気信号に変換され、電気
信号は増幅器14で増幅されて出力され、A/D変換器３へ
送られる。なお測光装置２の２組のフィルター12で選定
される波長は夫々異なった波長とする。又A/D変換器３
からは計算機４へデータが与えられ、波長及び分光放射
発散度からバーナの温度及び分光放射率が求められ、バ
ーナの燃焼状態が診断される。一本のバーナの診断が終
了すると、A/D変換器３からは次のバーナのデータが計
算機４に与えられ、当該バーナの診断が上述と同様の手
順により行われる。
次に診断の仕方の例について具体的に説明する。
分光放射発散度Ｉλはウィーンの式で表わすと、 となる。
ここで、ε；分光放射率 λ；波長 T;温度 C1、C2;定数 今、上述の装置の２つのフィルター12で選定された光の
波長をλ１、λ２、分光放射発散度をＩλ１、Ｉλ２と
すると、（ｉ）式は となる。
波長をλ１、λ２、分光放射発散度をＩλ１、Ｉλ２と
すると、（ｉ）式は となる。
ところで上記（ii）（iii）式中分光放射率ελ１、ε
λ２は灰色近体ではどの波長においても同じであるか
ら、（iii）式を（ii）式で割ると、 となり、（iv）式を変形すると、 となり、（ｖ）式より が得られる。
λ２は灰色近体ではどの波長においても同じであるか
ら、（iii）式を（ii）式で割ると、 となり、（iv）式を変形すると、 となり、（ｖ）式より が得られる。
従って、測定された各波長λ１、λ２と各波長λ１、λ
２ごとの分光放射発散度Ｉλ１、Ｉλ２を（vi）式に代
入して計算すれば、温度Ｔが求まり、温度Ｔが求まれば
（ii）式又は（iii）式より分光放射率ελ（＝ελ２
＝ελ３）が求まる。例えば分光放射率ελとNOxある
いはCOとは第２図に示すように一定の関連性があるため
分光放射率ελからバーナの燃焼状態の診断を行うこと
ができる。
２ごとの分光放射発散度Ｉλ１、Ｉλ２を（vi）式に代
入して計算すれば、温度Ｔが求まり、温度Ｔが求まれば
（ii）式又は（iii）式より分光放射率ελ（＝ελ２
＝ελ３）が求まる。例えば分光放射率ελとNOxある
いはCOとは第２図に示すように一定の関連性があるため
分光放射率ελからバーナの燃焼状態の診断を行うこと
ができる。
第３図は特許請求の範囲第２項に対応する本発明の他の
実施例で、レンズ７及び光ファイバー８は前記実施例で
は２組であったのに対し、本実施例では１組とし、レン
ズ11及びフィルター12のかわりに高度な分光を行う回折
格子15を設けている。図中第１図に示す符号と同一の符
号のものは同一のものを示す。
実施例で、レンズ７及び光ファイバー８は前記実施例で
は２組であったのに対し、本実施例では１組とし、レン
ズ11及びフィルター12のかわりに高度な分光を行う回折
格子15を設けている。図中第１図に示す符号と同一の符
号のものは同一のものを示す。
回折格子15では波長λ１、λ２に対応しして分光が行わ
れ、分光された光は光電変換器13に送られ、光電変換器
13からは分光放射発散度Ｉλ１、Ｉλ２に比例した電気
信号が出力され、上述と同様にして計算機４で温度及び
分光放射率が求められ、燃焼状態の診断が行われる。回
折格子では、最小２つの波長について分光を行えば良
い。
れ、分光された光は光電変換器13に送られ、光電変換器
13からは分光放射発散度Ｉλ１、Ｉλ２に比例した電気
信号が出力され、上述と同様にして計算機４で温度及び
分光放射率が求められ、燃焼状態の診断が行われる。回
折格子では、最小２つの波長について分光を行えば良
い。
なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え
得ることは勿論である。
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え
得ることは勿論である。
［発明の効果］ 本発明の燃焼診断装置は、プローブと測光装置をコンパ
クト化して一体化し、光学的特性の変化する光ファイバ
ーケーブルの敷設を不要としたため価格が安価となると
共にゲイン較生等の測定精度に関するメンテナンス性が
向上し、又データ取込み時間が短縮されて準リアルタイ
ムの測定が可能であり、更には光ファイバーケーブルの
切断事故の心配もないから信頼性が向上する、等種々の
優れた効果を奏し得る。
クト化して一体化し、光学的特性の変化する光ファイバ
ーケーブルの敷設を不要としたため価格が安価となると
共にゲイン較生等の測定精度に関するメンテナンス性が
向上し、又データ取込み時間が短縮されて準リアルタイ
ムの測定が可能であり、更には光ファイバーケーブルの
切断事故の心配もないから信頼性が向上する、等種々の
優れた効果を奏し得る。
第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は分光放射
率とNOx、COの濃度との関係を表わすグラフ、第３図は
本発明の他の実施例の説明図、第４図は従来例の説明図
である。 図中１はプローブ、２は測光装置、３はA/D変換器、４
は計算機、７はレンズ、８は光ファイバー、11はレン
ズ、12はフィルター、13は光電変換器、14は増幅器、15
は回折格子を示す。
率とNOx、COの濃度との関係を表わすグラフ、第３図は
本発明の他の実施例の説明図、第４図は従来例の説明図
である。 図中１はプローブ、２は測光装置、３はA/D変換器、４
は計算機、７はレンズ、８は光ファイバー、11はレン
ズ、12はフィルター、13は光電変換器、14は増幅器、15
は回折格子を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】バーナの炎の光を集光する複数のレンズ及
び該複数のレンズにより集光した光を送るよう各レンズ
に対応して設けられた複数の光ファイバーを内蔵したプ
ローブと、 前記各光ファイバーに対応して設けられ且つ光ファイバ
ーからの光を集光するようにした複数のレンズ及び各レ
ンズに対応して設けられ且つ夫々他のフィルターで取出
される波長の光とは異なった波長の光を取出し得るよう
にした複数のフィルター並に各フィルターから取出され
た異なる波長の光を夫々光電変換するよう各フィルター
に対応して設けられた複数の光電変換器を内蔵し且つ前
記プローブと一体的に組立てられた測光装置と、 該測光装置からのデータを基にバーナの燃焼状態を診断
する計算機 を設けたことを特徴とする燃焼診断装置。 - 【請求項２】バーナの炎の光を集光する１個のレンズ及
び該レンズにより集光した光を送るよう設けられた光フ
ァイバーを内蔵したプローブと、 前記光ファイバーからの光を複数の異なる波長の光に分
光する回析格子及び該回析格子で分光された光を各波長
ごとに光電変換する複数の光電変換器を内蔵し且つ前記
プローブと一体的に組立てられた測光装置と、 該測光装置からのデータを基にバーナの燃焼状態を診断
する計算機 を設けたことを特徴とする燃焼診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28929586A JPH071200B2 (ja) | 1986-12-04 | 1986-12-04 | 燃焼診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28929586A JPH071200B2 (ja) | 1986-12-04 | 1986-12-04 | 燃焼診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63142221A JPS63142221A (ja) | 1988-06-14 |
| JPH071200B2 true JPH071200B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=17741331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28929586A Expired - Lifetime JPH071200B2 (ja) | 1986-12-04 | 1986-12-04 | 燃焼診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH071200B2 (ja) |
-
1986
- 1986-12-04 JP JP28929586A patent/JPH071200B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63142221A (ja) | 1988-06-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |