JPS60245921A - 燃焼状態監視方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ボイラ運転中の燃焼火炎、特に比較的形状の
安定している火炎根元部を計測し燃焼状態を監視する方
法に関する。

〔発明の背景〕

従来、ボイラ炉内の火炎から燃焼状態を知るための方法
として、バーナ・ノズルの対向壁面に取シ付けられた覗
き窓からＩＴＶカメラを用いて監視する方法、炉壁に取
り付けられている覗き窓から点検する方法などの方法が
ある。しかしこれらの方法は、運転員が火炎を目視し経
験と勘を頼シに判断することから、熟練を必要とすると
共に運転員にとっても負担になっていた。また、自動監
視装置としては、フレーム・デテクタによシバーナ点火
、消火を判定する装置が火炉の保護に使用されている程
度であった。

ボイラ運転中の燃焼状態の監視については、従来から定
量化された基準値がないため燃焼状態の判断は運転員に
まかされているのが現状である。

また、ｉＴＶカメラによる燃焼状態の監視では、炉壁の
覗き窓に取シ付けられたＩＴＶカメラを用いて対向壁の
バーナ・ノズルを映して監視するため、定格運転付近に
なると対向している火炎後流が渦巻いた状態になシ燃焼
状態の把握が非常に困難であった。

このような状況から、ボイラ運転中の燃焼火炎を運転員
が判断しやすいようにしてやる必要があった。

また火炎内の温度を複数の温度領域に分け、標準状態に
ある火炎の形状をブロック状に表わし、その火炎内の温
度分布を温度領域ごとにブロック状に区分して標準火炎
パターンを作りこれを記憶させておき、測定した火炎形
状ブロックと比較して燃焼状態を検知する方法がある（
特開昭５６−２３６３０号）。

〔発明の目的〕 本発明の目的は、ボイラ運転中にＩＴＶカメラなどで燃
焼火炎を計測して、火炎を輝度或いは温度に応じて分割
表示１２、その曲の燃焼状態を監視〔発明の概要〕 本発明は、ボイラ運転中の燃焼火炎、特に比較的形状が
安定している火炎根元部を計測し、その火炎の輝度或い
は温度と負荷（或いは燃料）との間に相関があることに
着目し、計測火炎を少なくとも２領域に分割し表示する
と共に各領域の面積或いは面積比と負荷（或いは燃料）
とから燃焼状態を監視することに特徴がある。

〔発明の実施例〕

本発明の１実施例を第１図に示す。第１図において、ｌ
は火炉、２はバーナ、３は火炎、４は冷却装置、５はイ
メージ・ファイバ、６はＩＴＶカメラ、７は映像信号、
８はＡ／Ｄ変換装置、９はフレーム・メモリ、１０は画
像データ、１１は電子計算機、１２はＡ／Ｄ変換実行の
ためのタイミング信号、１３は表示データ、１４は表示
装置である。

本実施例では、ＩＴＶカメラの出力信号は輝度に対応さ
せているが、火炎輻射量、或いは温度などであっても本
発明の効果を損うことはない。

ボイラ運転中の燃焼火炎３をイメージ・ファイバ５を用
いてＩＴＶカメラ６で計測し、発光輝度に対応した映像
信号７をＡ／Ｄ変換装置８で量子化Ｌフレーム・メモリ
９に取シ込む（ここで、ＩＴＶカメラ６で計測する場合
、バンド・パス・フィルタを用いて特定の波長の発光輝
度にすることも考えられる）。

第１図では、フレーム・メモリ９に映像信号７を入力す
るために、Ａ／Ｄ変換するタイミング信号１２を成子計
算機１１から与える構成である。

しかし、マニュアル操作で与える構成であっても本発明
の効果は変わらない。

フレーム・メモリ９に取シ込まれた映像信号７（第１図
右上）は、画像データ１０として電子計算機１１に入力
され、例えば第２図（ａ）、　（ｂ）に示す概略フロー
チャートに従って処理される。本実施例の場合、輝度を
用いているが、温度であっても可能である。但し、温度
を用いる場合には、Ｗｅｉｎの式を利用して（１）式を
めこの式から輝度を温度に変換する必要がある。

・・・・・・・・・・・・・・・α） ここで、λ　；成像計測時の波長（μｍ）Ｔ　；絶対温
度（′Ｋ） Ｒ；映像の輝度 ｔ＋Ｊｉ画像データのｘ、Ｙ方向（１くｉくＩ、１くｊ
くＪ）の座標 Ｃ１ｉ第１輻射定数（ｅｒｇ・μｍ２・ａｅｇ−ｔ）Ｃ
２ｉ第２輻射定数（μｍ−ｄｅｇ　）また、２つの波長
で各々の輝度を計測し温度をめる場合（２）式を用いる
。

ここで、Ｔ１絶対温度（′Ｋ） λ１．λ２；映像計測時の波長（μｍ）几ｌ、几２；波
長λｌ、λ２での映像の輝度 ＋＋Ｊ　；画像データのｘ、Ｙ方向の 座標（１＜ｉ＜Ｉ、１くｊくＪ） ｒ；座標（ｉ、ｊ）における輝度Ｒ１。

几２の比 Ｃ！■第１輻射定数（ｅｒｇ’ｆｉｍ２・ｄｅｇ　−１
）Ｃ２；第２輻射定数（μｍ　・ｄｅｇ）２波長の方が
１波長で計測する場合に比べ、実効放射率が波長に依存
しなければ、温度Ｔは真の温度に近くなるという利点が
ある。

第２図（ａ）では、電子計算機１１に取ｐ込んだ画像デ
ータ１０を用いて輝度ヒストグラムを゛める。

この輝度ヒストグラムを例えば２領域に分割する場合、
Ｗｅｉｎの式から温度と輝度の関係は指数関数で表わさ
れる事から例えば（３）式を用いて分割する。

Ｒ’−（１−ｅ−″）　・（Ｎ−１）　・（３）ａ；変
数（０，１，・・・） Ｎ冨映像の量子化数 Ｒ′；分割輝度レベル もしくは、第４図のように関数を曲線或いは折れ線とし
て記憶しておくことも可能である。第４図において、例
えば２領域に分割するため輝度をＲ（（Ｎ−１）／　２
　）とした場合、実際に分割する輝度レベルはＲ（ｎ）
となる。しかし、単に等輝度間隔に分割することも考え
られる。

このようにして、第３図に示すように２領域に分割し、
各々の領域を第５図のように表示する（表示に際して視
認性を良くするためのハツチングや彩色等を施すことに
よシ、本発明の効果はさらに上がる）。

一方、第２図（ｂ）の概略７０−チャートで、少なくと
も２領域に分割するところまでは第２図（ａ）と同じで
ある。

次に、火炎の燃焼状態と計測した火炎の各領域との関係
を考えると、燃焼が継続するには酸素と燃料が連続して
適量供給されていなければならず、何れか一方が減少す
れば燃焼状態に変化が生じ、その影響は燃焼の活発性を
示す火炎の輝度に現われる。輝度と温度との関係は前述
の通シである。

あらかじめ記憶していた基準となる領域と分割した領域
の比較では、（４）式を用いておこなう。例えば先に分
割した２領域の面積をめる。

ここで、Ｎ　；映像の量子化数 Ｈ（ｍ）　；　Ｒ（Ｉｎ）の輝度における頻度ｎ　；分
割レベルＲ（ｎ）の番号 また請求めた各々の面積の全面積に対する割合を（５）
式を用いてめる。

例えば、（５）式によシ各々の領域の比をめると、ａｉ
＝ｂｘ（％） ａｚ＝ｂｚ（％） Ｋ、”’＆た、この時の負荷が定格の２／３であった場
合には、第６図から、 領域１の基準面積比αｔ＝２５（％ｉｌ領域領域基準面
積比αｇ＝７５（吻 となる。

ｂｌ、ｂ２が、正常な範囲か否かを次に比較する。

例えば、（６）式を用いて各々の領域の誤差をめて、そ
の負荷における誤差範囲（第７図）と比較する（７式）
。

Ｃ０，Ｃ２；各領域の誤差範囲 例えば、（７）式を満たしていれば６正常”、満たして
いなければ６異常”を出力する事にょシ、火炎から負荷
変化に対する燃焼状態を良好に監視することができ、運
転員の負担を大幅に低減できる。

また、第２図（ａ）（ｂ）を組み込むことによシ、さら
に効果が上がることは明白である。

さらに、瞬時画像データの平均値をめてそれを利用する
ことにより、監視の精度″、信頼性向上を図ることがで
きる。

〔発明の効果〕

本発明によシ火炎の輝度或いは温度に応じて彩色表示す
ることができるので燃焼状態が識別しゃすくなシ、運転
員の負担を軽減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を、第２図は画像データの処理
フローを、第３図、第４図は２領域分割の説明図を、第
５図は表示例を、第６図は負荷との関係を、第７図は負
荷に対する誤差の関係をそれぞれ示す。 １・・・火炉、２・・・バーナ、３・・・火炎、４・・
・冷却装置、６・・・ＩＴＶカメラ、７・・・映像信号
、８・・・Ａ／Ｄ変換器、９・・・フレーム・メモリ、
１４・・・表示装置。 イ４０ 不５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＩＴＶカメラを用いて火炉内の燃焼状態を監視し該
   火炉内の燃焼状態を表示する方法において、ＩＴＶカメ
   ラによシ火炎根元部を計測し、該計測された輝度信号を
   あらかじめ定められた基準輝度の値よシも小さい領域と
   大きい領域の少なくとも２つの領域に分割し、分割され
   た該２領域の火炎形状を表示するとともに該２領域の火
   炎形状に関するパラメータによシ該火炉内の燃焼状態を
   監視することを特徴とする燃焼状態監視方法。 長、前記特許請求の範囲第１項記載における火炎形状に
   関するパラメータとして、該２つの領域に分けて表示し
   た火炎の面積比を用いることを特徴とする燃焼状態監視
   方法。 ３、前記特許請求の範囲第１項記載において計測された
   輝度信号に対応する基準温度をあらかじめ定め、該基準
   温度よシも低い領域と高い領域に分割することを特徴と
   する燃焼状態監視方法。