JPS63315918A - 火炎検出装置 - 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〕 本発明は火炎検出装置に係り、特に無調整で確実な火炎
の検出が行える制御部を有する火炎検出装置に関する。

〔従来の技術〕

火力発電所用の大型ボイラ、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、その燃焼装置の制
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、ＤＳＳ（Ｄａｉ
ｌｙ　　５ｔａｒｔ　　５ｔｏｐ＞運転に伴うバーナ点
火・消化回数の増加、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頼性の
より一層の向上が望まれている。

ここで、火炎検出の方法としては、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１員してしまい長１
す１間にわたる連続使用ができず、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き゛ず、使
用範囲が限定されている。−力先式火炎検出法は、火炎
からの発光強度の大小により、点火・消火の状態間断す
る方法であり、以前には受光部が一つの装置が使用され
ていたが、この装置では火炎検出の精度が低く、発明者
等は次の構成の装置を別途提案している。

第２９閣は多視野型の火炎検出装置の受光部をの構造を
示す。金属その他同効材料からなる装置本体１０２の先
端部には、例えば各々の傾斜角がθ宛相違する’ＩＪＩ
　Ｉ　ＯＱ　ａ、１００ｂ、１００ｃが形成してあり、
これらの溝１００ａ、１００ｂ、１００Ｃに対して採光
用の光ファイバー１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃが収納
しである。これによりこの火炎検出器は三方向の視野を
得ることになり、火炎検出精度は大幅に向上している。

なおこれら三木の光ファイバーは溝１０３を経て後続の
光電変換部（図示せず）に接続して光電変換されて判定
部に至り、監視対象のバーナの運転状態を判断すること
になる。

第３０図は上記した火炎検出装置を大型ボイラのバーナ
部に対して設置した状態を示す。

図示のように火炎検出器本体１０２は冷却空気Ａ４が供
給されるスリーブ１０６内に収納されるごとにより主バ
ーナ１０５とほぼ平行に配置され、その先端部は主バー
ナにより形成されろ火炎Ｆの近傍に至っている。火炎検
出器は１？７述のようにＬｌ、Ｌ２、Ｌ３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ううにな
っている。なおＡＩは一次空気、Ａ２は二次空気、Ａ３
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。

以上の構成の火炎検出器における従来の火炎１′す定方
性を次に説明する。

第１６図は火炎検出判定部を示す。この判定部は、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）のオフセン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（ｄ）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１７図（ａ）〜（ｅ）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、縦軸は信号レベルを示している。これ
らの信号（アナログ信号）はＲ４％的には（ｅ）に示す
ようにデジタル信号に１　ｔＡされ、点火・消火の二値
とされて判定が行われる。具体的には、 （ｉ）信号（ａ）の時刻Ｏに於けるレベルＬ１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＝Ｌ２−Ｌ。

このしはバイアス調節機構１により調整される。

（１１）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Ｇ１、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。

ｃ＝ｃ、／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）のとき二点火 １３号（Ｃ）＜　（ｄ）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。

第１８図と第１９図は火炎検出器に対する具体的な設定
方法を示す。

この構成の装置では次の順序で設定が行われる。

（イ）バイアス調整 バーナ点火中の火炎について、第１８図の符号５に示す
出力電圧表示ランプがゼロ■となるようにバイアス設定
ボリューム９を調節する。これが第１９に示すバイアス
電圧である。

（ロ）ゲイン調整 バーナ点火中の火炎について第１８図の出力電圧表示ラ
ンプがＩＯＶ程度となるようにスパン調整ボリューム（
油）７またはスパン調整ボリューム（ガス）８で調整す
る（つまりこの例では出力電圧は０／ＩＯＶである）。

（ハ）設定電圧表示ランプが２Ｖ程度になるよう設定電
圧ボリューム１０で調整する。なお、６はこの設定電圧
ボリュームを表示するためのランプである。

（ニ）第１９図において、出力電圧が設定電圧以上で火
炎有、それ以下で火炎熱の判定をする。

（ホ）火炎有の安定性確保（誤失火防止）のために、実
際には初期降下点ゲインによりゲインを大きくし、火炎
有りの際の光量のレベルは上限で飽和するような設定を
行うのが一般的である。然しこのようにすると、反対に
ミスキャッチ（消火時に誤って他の火炎をチェックして
火炎有りの判定をすること）の可能性もある。このため
、ボイラやこのボイラに設置されるバーナの個別の状況
に応じて運転員が、自己の経験と判断に基づきゲイン調
整を行い、火炎判定のポイントが決定される。

この場合、設定値電圧は一定にするのが一般的である。

（へ）ゲイン３＋ｉ＋　整を外部からの切替接点の信号
により２種類設定し得るようになっている。具体的には
燃焼装置の使用燃料が油である場合には火炎の紫外線量
が少なく、このため出力電圧が低いのでゲインを高く設
定し、反対にガスを燃料とするときは紫外線量が多く出
ツノ電圧が高くなるのでゲインの設定値を低くするよう
にゲイン調整回路の定数を切り換える。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上に示した従来構成では次のような問題点が指摘され
ており、その解決が望まれている。

（ｉ）干渉レベルは比較的安定しているが、火炎光量は
次に述べるように運転条件により太き（変化する。従っ
てゲイン調整に頼る従来方法では常にゲインの調整と実
際の運転状態との間のずれが生じ、適正な判断を常時行
うことは困難である。

（ｉｉ）仮に、運転条件による変化を全て吸収できる程
度の多数の設定値を有する判断機構を設置できたとして
も問題は残る。即ち、先ず起こりうる全ての状況を想定
する事自体が事実上不可能であり、さらに具体的にはゲ
イン調整にはバーナの点火が必要であり、反対にバイア
スの調節にはバーナの消火が必要であるが、バーナの点
火・消火の順序は燃焼装置の負荷により自動的に定まる
のが−ｉ的である。従ってその点火・消火の順序を無視
して火炎検出器のための特殊な運転を燃焼装置に強いる
のは事実上不可能である。

（ｉｉｉ　）火炎光量は次の例で示すように大きく変化
するのが一般的である。従来の装置はこの光量の変化に
充分対応することができず、誤った判定を下すことがし
ばしばあった。

先ず火炎の光量が変化する理由から考察する。

（ａ）低ＮＯｘ燃焼を行うため、排ガスを導入する等し
てウィンドボックス中の空気分圧（調節的には酸素分圧
）を低下させる手段が取られるが、この場合第２０図に
示すように空気分圧が低下すると光量が低下し、この結
果火炎検出器の出力電圧が低下、火炎有無の判定を狂わ
せる。

（ｂ）同様に低ＮＯｘ燃焼のため、排ガスの一部をバー
ナガン後流で混合する一部ガス混合バーナ（ＰＧデュア
ルバーナと通称される）においても−次空気里に対する
排ガス分圧を大きくすると第２１図に示すように火炎の
光量が低下して（ａ）の場合と同様の問題を生じる。

（ｃ）同一バーナ段に設置され同一の噴射方向を有する
バーナでさえも、第２２図に示すように火炎の光量レベ
ルが大きく相違し、火炎有無の判定の大きな障害となっ
ている。

（ｄ）ＰＧデュアルバーナにおいては第２３図に示すよ
うに、バーナ先端１１の燃料噴射孔１３が２方向に分か
れて形成しである。このためバーナ火炎は噴射孔の形成
状態に対応して二つに分かれる。このため検出位置によ
りこのバーナの火炎の光量は大きく異なることになる。

第２５図（Ａ）はバーナチップ１２対して偏在している
火炎Ｆから最も遠い位置に火炎検出器１４が位置するこ
とにより、検出光量が最低となっている場合を、また同
（Ｂ）はこの火炎検出器１４が火炎Ｆに位置することに
より検出光量が最大となる場合を示す。この構成のバー
ナでは、バーナの清掃の度毎に燃料噴射方向を変更させ
る場合もあるので、安定した火炎検出は殆ど望めない。

（ｅ）その他、低酸素燃焼により発生した未燃分燃焼用
の空気を供給するオーハエアポートからの空気供給量の
変化や、燃焼装置の負荷変化自体も火炎の光量を変化さ
せることになる。

以上の点に鑑み、従来型の火炎検出器として以上に示し
た問題点に加えて更に次のような問題点も指摘されてい
る。

（ｉ）火炎検出の不安定、誤失火 第１９図に示すゲイン調整において、バーナに供給する
燃焼用空気中の酸素分圧の変化により、火炎検出器にお
いて、第２６図に示すような出力特性が生じたとする。

この場合、Ａをゲイン４０％、Ｂをゲイン５０％、Ｃを
ゲイン６０％の特性とすると、ゲイン４０％では比較的
酸素量の多いｄ点以下で出力電圧が低下して検出精度が
低下し、同様にゲイン５０％ではｂ点以下で、ゲイン６
０％でも０点以下となると出力電圧が低下する。つまり
前述のように出力電圧は常時１０Ｖで飽和状態となって
いる時に安定した検出精度を６゛）１保することができ
、これ以下の出力電圧では検出精度が低下するごとにな
る。更にゲイン４０％の場合には、ｄ点以下では点火中
であるにも関わらず、消火中と判断する誤失火を起こし
てしまう。

（１１）ミスキャッチ、失火検出の信頼性低下上述した
事情により、検出精度を向上させようとゲインを大きく
とると今度は次のような問題が生じる。

即ちゲインを大きくとると、僅かな光に対しても反応し
、例えば対向するバーナの火炎等、検出対象以外のバー
ナの火炎を検出して、対象バーナ点火中の信号を発する
ミスキャッチを生じる可能性が高くなる。例えば第２７
図のように数百ｍＶの隣接火炎が来た場合、ゲイン４０
％では火炎有無判定電圧の２Ｖよりも小さいため、ミス
キャッチは生じないが、ゲイン５０％以上では２■近く
になり、ゲイン６０％では２Ｖを越してしまい、ミスキ
ャチに至る。このため、従来の火炎検出器ではバーナに
燃料を供給する元弁が全閉の場合には無条件で火炎無し
と判定するシステムを採用している。しかし、この方式
では対象の元弁が損傷していたり、元弁全閉用のりミツ
トスイッチの故障により弁の全閉信号にも関わらず燃料
が一部供給されて燃焼が′ｍ続している場合等において
無力である。また、更にゲインの上げ過ぎは失火検出を
遅らせる可能性が多分にある。たとえば、元弁が開で火
炎有りであったバーナが何らかの原因で失火、吹き消え
が生じた場合、燃料のみが噴射されることになるため、
これを放置しておくと、火炉内に散乱した燃料が爆発的
に燃焼して大惨事になる虞れがある。このため、火炎検
出器において失火検出が後れることは許されない。特に
燃料がガスである場合には失火後２〜３秒以内に失火状
態を検出し、元弁を全閉にすることが求められている。

（ｉｉｉ　）点火・消火の失敗または後れの発生火炎検
出器のもう一つの重要な機能として、バーナの消火状態
から点火状態への移行（バーナ点火）または反対に点火
状態から消火状態への移行（バーナ消火）という移行状
態において、火炎の有無を正確に判定するという機能が
ある。上述した（ｉ）及び（１１）では点火トーチ火炎
が無い状態での火炎検出に関する問題であったが、前記
移行状態に於ける火炎検出はこのトーチ火炎の存在する
状態で行うことになる。バイアス設定はトーチ火炎が無
い状態で行うのが一般的であるため、ゲインを高く設定
すると、トーチ火炎の干渉光のみで火炎有りの判定をし
てしまうことになる。このため、自動制御システムでは
バーナ元弁が全閉となっているにも関わらず、火炎有り
の信号のため消火失敗または消火遅れとなる。

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詞’＜１１１システムから
構成される装置にプログラムが組まれているため、この
うような点火失敗はシステム全体に対して大きな形容を
与えることになる。

（ｉｖ：ｌ再調整頻度が高くかつ調整時間も長いゲイン
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。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は以上具体的に説明したように、従来装置では幾
多の問題点があり、燃焼装置の自動制御にも支障をきた
している事実に鑑み構成したちであり、大略以下の構成
を有する火炎検出器であることを特徴とするものである
。

即ち、 干渉火炎をある自定数で平均化した値を火炎有無判定電
圧として設定できる機構と、この火炎有無判定電圧を、
燃焼装置の負荷変動等の電圧変動要素（以下「バーナ条
件」と云う）毎に設定できる機構と、電圧変動要素毎に
火炎有無を判定する際に、未設定のバーナ条件において
も、既に設定されている他のバーナ条件の設定値により
、最適な設定値を推測できる判定機構とからなる火炎判
定装置である。

〔作用〕

干渉火炎をある自定数で平均化した値を火炎有無判定電
圧として設定できる機構により判定対象以外の火炎の形
容を最小にし、この火炎有無判定電圧を、バーナ条件毎
に設定できる機構により火炎判定に於けるバーナ条件の
変動の影客を最小にし、さらに既に設定されている他の
バーナ条件の設定値により、最適な設定値を推測できる
機構により適切な火炎有無の判断を行う。

〔本発明の背景〕

次に本発明の詳細な説明する前に、本発明内容の理解を
助けるために、本発明を構成するに至る経緯を更に具体
的に説明する。

従来の火炎検出器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目分量で調整する必要
があり、この点について根本的な問題があることを指摘
した。このような変動要因に比較して干渉火炎のレベル
変動は変動幅がかなり小さい。つまり第２８図に具体的
に示すようにボイラ負荷による火炎レベルの変化に対し
て干渉火炎のレベル変化は非常に小さいことが分かる。

従って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定数（例えば６０秒）で
平均化した値を火炎有無判定電圧とするならば極めて安
定した設定電圧とすることが可能である。

干渉火炎の光量レベルは、ウィンドボックス及びバーナ
部に供給する燃焼用空気の酸素分圧、排ガス再循環比率
、バーナからの燃料噴射方向、オーハーニアポートから
の未燃分燃焼用空気の供給量、バーナの設置位置等の変
動要素については一般的に比較的安定である。これに対
して、トーチ火炎の有無、ボイラ負荷等の変動要素によ
る変動幅は比較的大きくなる。このため、火炎有無設定
電圧を変動幅の大きい変動要素により設定できる機構と
すると信頬性の高い設定が可能となる。従来のゲイン調
整法による設定では、変動要素の変動幅が大きすぎるた
めに、変動要素毎に設定値を持つことは理論的には可能
なものの、実際にはこの設定は不可能に近かった。

火力発電所用の大型のボイラにおいては設置するバーナ
の本数が非常に多く、かつ各バーナの点火消火の順序も
非常に複雑であるため、これらのバーナの点火・消火を
確認するには華に各バーナに配置した火炎検出器の性能
のみでなく火炎検出に特定のロジックが必要である。第
１２図は火炉に４８本のバーナを設置したボイラのバー
ナ点火状態と、ボイラｆ！Ｊ、荷との関係を示す。ボイ
ラにおけるバーナの点火・消火の順序はボイラ各部に対
する熱負荷ができるだけ均一となるようにして、バーナ
の点火・消火に於けるボイラに対する熱応力が最小とな
ように配慮されている。このため各バーナの点火・消火
順序は同図に示すように非常に複雑になっている。なお
、各グラフ中の先端部に記した数字はバーナの点火順序
を示す。

具体的に考察すると、例えばボイラ運転停止中から学習
を開始して、通常の負荷パターンで学習した場合、例え
ばＣ−１，（、−４セルのように、１５０ＭＷ〜３００
ＭＷ負荷で消火されるバーナでは３００ＭＷまでの３つ
の負荷帯で設定されるが、３００ＭＷ以上の負荷帯では
設定が不可能になる。然し通常のボイラの運転では図示
するようなパターンでしか点火・消火の経験をしないで
あろうから、実際に各バーナの設定を全て行うためには
必要がないにも関わらず全負荷運転をしたり、ボイラに
無理な応力をかけることを覚悟して特定のバーナを運転
する等しなければならない。このため前述の例で云えば
、３００ＭＷ迄の状態で既に設定された条件に基づいて
、推論機構を用いて他のバーナの設定を行えれば、結局
あらゆる条件で火炎の有無を判定することができること
になる。

本発明はこのような考えに基づいて＋１．￥成したもの
である。

〔実施例〕

次に本発明の詳細な説明する。なお、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１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２ｎ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
判定ボート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、そのデータは全ての判定
ボードに出力される。（ｉｉ）第２９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木の光
ファイバー１００ａ、１００ｂ、１００ｃ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ントしである。

（ｉｉｉ）ｉ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　（チャンネル数）＝６となる。

（２）信号処理 （ｉ）現在光量計算 第２図を参照して、１〜６チヤンネルの信号は各チャン
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０、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ｌ
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３図において、点火・消火判定をするだめの設定値は
、元弁閉時（消火時）に監視員による指示、つまりセ・
ノドスイッチをＯＮ　（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ｉ、★される。

設定値は現在光量をベースに自足ｆ２１．２０秒程度の
瞬時値の最大値（「瞬時最大値」と称する）と、自定数
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の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　）ヒント率計算 第４図において、バーナ元弁が開のときに各チャンネル
毎のヒント率が計算される。

ｈの値を （ａ）現在光量≧瞬時最大値のとき　　ｈ＝１．０（ｂ
）現在光量く瞬時最大値のとき　ｈ＝−ｔ、。

とすると、そのヒツト率１１は、 ＩＬｔｗ　＝　（）ＩＯＬＤ　　−ｎ　＋　ｈ）　／　
（ｎ　＋　ｈ）で、各計算内１ｖｌ毎に更新される。ｎ
は元弁が閉から開なったり、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≦Ｉ］≦１ であり、その意味は以下の表の如くなる。

表　　　　　　　２ （ｉｉｉ　）チャンネル重み計算 第５図及び第６図において、各チャンネルのヒント率を
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＝　１０’を越えない最大の整数である
。

より具体的には、 ＱＳＷ≦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
たは光量率になったチャンネルを指す。

（ｖ）単チヤンネル判断 第７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（以下この機能を「
推測機能」と称する）なお、図中の設定値は以下の表２
の如く定める。

表　　　　　　３ （ａ）現在光量く平均最小値であるときｎ＝０（絶対消
火域） （ｂ）平均最大値≦現在光量く平均最大値であるとき ｎ＝１　（消火域） （Ｃ）平均最大値≦現在光量〈瞬間最大値であるとき ｎ＝２（消火可能域） （ｄ）瞬間最大値≦現在光量 ｎ＝３（点火域） （ｖｉ）全チャンネル判断 第８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とする
。６チヤンネル分のＤ値とチャンネル数、チャンネル重
みにより同７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Ｄは、 一１００≦＋Ｄ＜　１００ の整数値であり、点火の可能性が高いほど大きく、消火
の可能性が高いほど小さい値をとる。

（ｖｉ）総合判断 第９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、図中のく　）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
う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。

（ｖｉｉｉ　）火炎有無出力 第１０図において、総合判断ＴＳにより、（ａ）ＴＳ≦
−１００の場合、 消火設定とする。

（ｂ）−１００＜ＴＳ＜１００の場合 接点キープとする。

（Ｃ）１００≦ＴＳの場合 点火接点とする。

（ｉ×）判断保留・判断不能 全チャンネル判定において、ＴＤ＝０のときく火炎有無
の判定ができない場合）は、その計算周Ｑ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。

（ｘ）通信系 第１１図において、バーナ段１段分（例えばバーナ８本
）毎に１枚の割合で通信ボード（ＣＣＢ）１９と内部バ
ス２８で接続されている。他殺にも通信ボードが設置さ
れており、各通信ポート間は各ＣＰ−ＩＢバス２９で接
続されている。

（ａ）ＣＣＢ１９は判定ボード（ＳＢＣ）１８に対して
定期的にデータ送信要求を出し、判定ボードの火炎情報
を受信する。この際、通信ボード１９は自己の内部バス
に接続されている判定ボードからの情報のみを受信する
。

（ｂ）他殺のＣＣＢが持っている他殺のＳＢＣ火炎情報
をＣＰ−Ｉ　Ｂバス２９を通じて受信する。

（Ｃ）他殺のＳＢＣの火炎情報が揃った段階で自段のＳ
ＢＣの情報やＣＣＢの負荷等の入力情報も含めて編集し
、自段のＳＢＣへ一斉に送信を行う。

（ｄ）ＣＰ−ＩＢババス９にホスト計算機を接続するこ
とにより、必要な情報をグラフィック表示等の方法によ
り表示する。

次に、本発明において中心的機能を果た′す推測（推論
）機能について説明する。

（１）光量に対する影響とバーナ条件 表　　　　　４ なお、上記表中Ｎはパターン数を示す。

バーナ条件が６０通り準備されており、条件毎に設定さ
れる場合を考える。このとき、例えば第２８図に示すよ
うに同一項目に於ける異なる条件の変化は、連続した滑
らかな曲線であることが多く、また項百毎に光量の変化
に対する影響も異なる。この影Ｖは大きい項目から第上
記表のパターン数示す順になっており、燃料の種類が異
なれば光量は大きく異なり、ＧＭ比率の影響は、小さい
ことが知られている。

（２）設定値の記録方式 設定値は第１３図に示すように、所謂ツリー構造で記録
する。このツリーは光量に対する影響の大きい順、つま
りトーチ火炎、負荷、ＣＭの順にレベルＯ乃至３の設定
で作成される。このツリーは全てのパターンが未設定の
場合には根だけしかなく、１つのパターンの設定が終了
したら、ツリーの根から順次下の設定値に至るパスが一
つずつ作られてゆく。

（３）推測方法 第１４図において、例えば■、■及び■、■のパターン
について設定済みであったとする。ここで、例えばボイ
ラ負荷３００ＭＷでバーナ点火となり、干渉値の設定は
バーナ消火中でなければできないため、負荷が４５０Ｍ
Ｗまで上昇する（パターン■）と干渉値の設定はできな
くなる。このため、■のパターンの設定値として、隣接
しておりかつ既に設定済みの■、■のパターンの設定値
の平均値を使用する。レベルＯから光量に対する影ピの
大きい順になっているため、■、■のパターンが最も適
当、つまり条件の距離が最短であり、トーチ火炎有りの
■、■のパターンは推測値として使用しない。即ち設定
済みの採光レベルにあるノードを根とした部分のツリー
に含まれる設定値を選択し、その平均値を推測値として
使用する。

なお、図中点線で結んだ部分は未設定であることを示す
。

（４）推測例 次に以上の推測法が実効あるものであることを、Ｃ−１
上バーナの場合を例に説明する。

（設定値） 第１５図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）において、実線で示す
値は各負荷帯における瞬間最大値をしめしており、判断
ロジックでは、実線より下が消火域を、上が点火域を示
す。

（推測値） ｃ−を上バーナは負荷帯１５０〜３００ＭＷで点火され
るため、通常の負荷運用では３００〜４５０ＭＷ、４５
０〜６００ＭＷの負荷帯において設定不能となる。そこ
で前述した方法に基づき、Ｏ〜６０ＭＷ、６０〜１５０
ＭＷ、１５０〜３００ＭＷにより推測した値を図中の点
線で示す。従って通常の負荷運用で設定した場合は点線
より下が消火域、点線より上が点火域となる。

（消火基準） バーナ点火時の平均光量の最大値を図中○−○で、最小
値を△□△て各々表す。バーナ火炎は〇−〇と△□△で
囲まれた範囲でゆらいでいることになるので、この範囲
が安定して点火域であれば火炎判定は可能となるわけで
ある。

（評価） この実施例では６チヤンネルのうち１チヤンネルでも有
効であれば火炎判定は可能である。ガス燃焼では可視帯
は殆どＯのため赤外の３チヤンネルでの評価となる。図
で推測チャンネルを用いても０度赤外では充分上記基準
を満たしており、１５度、３０度の赤外でも推測部分で
は条件を満たしている。

〔効果〕

本発明は以上に詳細にその内容を示したように干渉火炎
をある自足数で平均化した値を火炎有無判定電圧として
設定できる機構と、この火炎有無判定電圧を、燃焼装置
の負荷変動等の電圧変動要素（以下「バーナ条件」と云
う）毎に設定できる機構と、電圧変動要素毎に火炎有無
を判定する際に、未設定のバーナ条件においても、既に
設定されている他のバーナ条件の設定値により、最適な
設定値を推測できる判定機構とからなる火炎判定装置で
あり、 （ｉ）設定対象となる干渉火炎は点火時光量に対しバー
ナ状態による変動幅が小さく、再現性が高く、かつバー
ナ状態毎に判定電圧を設定するため設定値の信頼性が高
く点火・消火の失敗がない。

（１１）また他の設定値に基づき最適な設定値を設定す
ることが可能な推測機構を有しているため、ボイラ等の
燃焼装置の実負荷運用による設定を実施することにより
、別途調整をすることなく直ちに使用することが可能で
あり、実用性を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す火炎検出装置の全体構成
を示す図、第２図は現在光量計算の概念を示す演算系統
図、第３図は干渉火炎学習の概念を示す系統図、第４図
はヒント率計算の概念を示す演算系統図、第５図はチャ
ンネル重み計算の概念を示す演算系統図、第６図はヒン
ト率の変化状態を示す線図、第７図は単チヤンネル判断
方法の概念を示す系統図、第８図は全チャンネル判断方
法の概念を示す系統図、第９図は総合判断方法の概念を
示す系統図、第１Ｏ図は火炎判定ロジックを示す概念図
、第１１図は装置全体の通信機能を示す系統図、第１２
図はボイラ負荷とバーナの点火状態を示す線図、第１３
図及び第１４図は設定値の推測方法を示す理論ツリー、
第１５図（Ａ）〜（Ｃ）は設定値の推測手法を示す線図
、第１６図は従来の火炎検出機の火炎検出機構の系統図
、第１７図は従来装置の各回路に於ける信号出力状態を
示す線図、第１８図は従来装置の制御パネルの正面図、
第１９図は従来装置に於ける火炎判定方法を示す線図、
第２０図はバーナ部に供給する空気中の酸素分圧と火炎
光量の関係を示す線図、第２１図はＰＧ比と火炎の光量
との関係を示す線図、第２２図はバーナ設置場所とバー
ナ火炎の光量との関係を示す線図、第２３図（Ａ）はＰ
Ｃデュアルバーナのバーナチップ正面図、同（Ｂ）はバ
ーナチップ側面図、第２４図はバーナ噴射方向と光量の
関係を示す線図、第２５図（Ａ）、（Ｂ）はバーナ火炎
と火炎検出器との配置状態を示す概念図、第２６図はバ
ーナ部供給空気中の酸素分圧と火炎検出器の出力電圧と
の関係を示す線図、第２７図はゲインと出力電圧との関
係を示すグラフ、第２８図は点火時火炎及び干渉火炎の
光量とボイラ負荷との関係を示す線図、第２９図は火炎
検出器の受光部の詳細を示す受光部側面図、第３０図は
火炎検出器の配置状態を示すウィンドボックス側面図で
ある。 １５・・・火炎検出器　　１６・・・光フアイバーケー
ブル　　１７・・・光電変換器 ２０・・・操作盤 ↓、’：ｕ図 シ：５　１２　　図 第１３　Ｉ’ｆｆｌ 停【 第１４図 キ１ す（くべμｕＦ 船や←舅 第２０図　　　　　　　第２１図 ９′７．゛ ／′、／　　どゝｌＪ ／′、。 ／′／　／、、：　　ＬＬ ／　　、、′／

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光を検知するセンサの信号を電気信号に変換して火炎の
   有無を判定する装置において、干渉火炎を所定の自定数
   で平均化した値を火炎有無判定電圧として設定する機構
   と、この火炎有無判定電圧を燃焼装置の負荷変動等の電
   圧変動要素毎に設定する機構と、未設定の電圧変動要素
   についても既に設定されている他の電圧変動要素の設定
   値に基づき最適な設定値を推測する機能を有する判定機
   構とから成ることを特徴とする火炎検出装置。