JP2675027B2 - Combustion state monitoring device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は燃焼状態監視装置、特に燃焼調整及び燃焼状
態の監視を精度よく適確に行なうことが出来る燃焼状態
監視装置に関する。 〈従来の技術〉 火力発電所の大型ボイラ、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、その燃焼措置の制
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（Daily
Start Stop）運転に伴うバーナ点火・消火回数の増
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。 火炎検出の方法しては、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損してしまい、長期間にわた
る連続使用はできない。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ぎず、使用範囲が限定
されている。 一方、従来の光学式火炎検出方法では、第10図に示す
ような火炎検出判定部により、火炎の検出判定を行なつ
ている。この火炎検出判定部は、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）のオフセツト
をかけるバイアス調節器１、バイアスのかかつた火炎信
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
構成してある。なお（ｅ）は火炎判定用の出力信号であ
る。 第11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、縦軸に信号レベルを示している。これ
らの信号（アナログ信号）は最終的には（ｅ）に示すよ
うにデジタル信号に変換され、点火・消火の二値とされ
て判定が行なわれる。具体的には、 （ｉ）信号（ａ）の時刻０に於けるレベルL₁に対し、信
号（ｂ）の時刻０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−L₁ このＬはバイアス調節機構１により調整される。 （ii）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。 Ｇ＝G₂/G₁ 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）は或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：点火 信号（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。 一方、例えばボイラにおいて、低NO_x燃焼のために、
ウインドボツクス中の空気分圧を調整すると、酸素濃度
に対して炎の光量は第12図に示すように大幅に変化し、
一次ガス混合バーナ（PGデユアルバーナ）における排ガ
ス分圧を変化させると、炎の光量は第13図に示すように
大幅に変化することが知られている。 また、ボイラの同一取付段に設けられ、同一の噴射方
向を有するバーナでも、バーナが異なると第14図に示す
ように炎の光量がかなり異なる値となることも実験上確
認されている。 さらに、前述の第10図のゲイン調整機構２でゲインを
調整した場合、第15図に示すように酸素濃度が変化する
と、ゲイン60％のＡ、ゲイン50％のＢ及びゲイン40％の
Ｃ、それぞれについて調整設定されたゲインが変化する
ことも知られている。 このように、火炎光量はボイラの運転条件によつて変
化するので、ゲイン調整に頼る従来の方法では、ゲイン
調整と実際の運転状態との間にずれが生じることにな
る。 また、従来の光学式火炎検出方法では、火炎検出の安
定性を確保するためにゲインを大にすると、消火時に誤
つて他の火炎をチエツクして火炎有りの誤検出をするこ
とがある。 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制御システムから除外さ
れるようにプログラムが組まれているため、このような
点火失敗はシステム全体に対して大きな影響を与えるこ
とになる。 また、ゲイン調整が適切であつたとしても、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。 前述したような従来の火炎検出の方法での欠点を解決
するために、本願と同一の出願人は特願昭62−151431号
明細書において、新しい方式の火炎検出装置を提案して
いる。 前述したように従来の光学式火炎検出方法では、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る。 この提案に係る方式では、ボイラ負荷による火炎レベ
ルの変化に対して、レベル変化の小さい干渉火炎に着目
し、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ことにより、極めて
安定した設定電圧を得ている。 次に、この提案に係る方式を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16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
を介してデイテクタ盤20に導かれる。この光フアイバー
ケーブル16は直接的にはデイテクタ盤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ド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、
そのデータは総ての判定ボードに出力される。（ii）第
17図に示すように火炎検出器の先端部は例えばコア径80
0μｍの３本の光フアイバー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
フアイバ先端が各々向くようにセツトしてある。 （iii）盤内に導入された３本の光フアイバーケーブル1
00a,100b,100cは光電変換器17内にある複合光電変換素
子により、各フア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。従つ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（チヤネル数）＝６ となる。 （２）信号処理 （ｉ）現在光量計算 第18図を参照して、１〜６チヤネルの信号は各チヤネ
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つておき、ガス火炎
の場合には領域０と領域１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１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19図において、点火・消火判定をするための設定値
は、元弁閉時（消火時）に監視員による指示、つまりセ
ツトスイツチをON（SET SW ON）とすることにより設定
される。設定は各チヤンネル毎に、またトーチ火炎の有
無毎に独立して記録される。 設定値は現在光量をベースに自定数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つのチヤ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。 （iii）ヒツト率計算 第20図において、バーナ元弁が開のときに各チヤンネ
ル毎のヒツト率が計算される。 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＜瞬時最大値のとき ｈ＝−1.0 とすると、そのヒツト率Ｈは、 H_NEW＝（H_OLD・Ｎ＋ｈ）／（ｎ＋ｈ） で、各計算周期毎に更新される。ｎは元弁が閉から開に
なつたり、バーナ状態が変化した時にｎ＝１にリセツト
される。この場合、Ｈの値の変化は −１≦Ｈ≦１ であり、その意味は以下の表の如くなる。 （iv）チヤンネル重み計算 第21図及び第22図において、各チヤンネルのヒツト率
を整数値に変換した値をチヤンネル重み（Ｗ）と称す
る。 ここでＷは、Ｗ＝10^Hを越えない最大の整数である。 より具体的には、 ０≦Ｗ≦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
たは光量小になつたチヤンネルを指す。 （ｖ）単チヤンネル判断 第23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Ｄを各チヤ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。 なお、この場合に設定値は前述の表１と同一のものを
使用する。 （ａ） 現在光量＜平均最小値であるとき Ｄ＝０（絶対消火域） （ｂ） 平均最大値≦現在光量＜平均最大値であるとき Ｄ＝１（消火域） （ｃ） 平均最大値≦現在光量＜瞬間最大値であるとき Ｄ＝２（消火可能域） （ｄ） 瞬間最大値≦現在光量 Ｄ＝３（点火域） （vi）全チヤンネル判断 第26図において、単チヤ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ヤンネル判定値TDが得ら
れ、６チヤンネル分のＤ値とチヤンネル数、チヤンネル
重みにより第23図に示す判定方法に従つて、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TDは、 −100≦TD＜100 の整数値であり、点火の可能性が高いほど大きく、また
消火の可能性が高いほど小さな値をとる。 （vii）総合判断 第27図において、全チヤンネル判定値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（ ）内の数字は判定に使用するチヤン
ネル重みの下限を示している。即ち、（ ）内の数値よ
りも小さなチヤンネル重みしかないチヤンネルを除いて
比較を行う。 （viii）火炎有無出力 第28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。 （ix）判断保留・判断不能 全チヤンネル判定において、TD＝０のとき（火炎有無
の判定ができない場合）は、その計算周期については判
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。 このようにして、前述の特願昭62−151431号明細書で
提案の火炎検出装置によると、第24図に示すように得ら
れる状況表示を基にして、運転員はその点火域にあるチ
ヤンネル数とチヤンネル重みにより、第25図の判定ロジ
ックと比較して火炎検出器の判定を確認することが出来
る。 このようにして、前述の提案に係る火炎検出器による
火炎の検出は、かなり精度よく行なうことが出来るが、
実際の燃焼監視を行なうことは出来ない。 これに対して、昭和62年度火力原子力協会東北支部大
会予稿集P63〜P79で「新形フレームモニタ装置の開発と
実用化について」と題して、コーナーフアイアリング型
のバーナ配置のボイラにおいて、火炎検出機能と同時に
燃焼監視が可能な装置について報告されている。 ここで報告されている装置では、複眼型光フアイバ
（イメージフアイバ）からの画像信号をテレビカメラで
電気信号に変換して、デイスプレイ装置に表示してい
る。 〈発明が解決しようとする問題点〉 前述したように、従来のイオン式火炎検出法は電極の
焼損で長時間にわたる連続使用が出来ないという欠点が
ある。 また、従来の光学式火炎検出方法ではゲインの調整を
燃焼装置の運転条件に合せて、運転員が火炎を肉眼で確
認して行なうという操作の複雑さがあると共に、経時的
に再調整を数多く行なわねばならず、さらに燃焼監視を
行なうことは出来ないという難点がある。 そして、前述の特願昭62−151431号明細書で提案の火
炎検出装置によると、火炎検出は精度よく定量的に行な
われるが、火炎の燃焼監視を行なうことが出来ない。 なお、前述の昭和62年度火力原子力協会東北支部大会
予稿集で報告の装置では、全ての個別火炎の全体画像を
光軸と垂直方向からとらえることが出来ず、対向燃焼ボ
イラに使用することが出来ない。 さらに、この報告の装置では高価なイメージフアイバ
と複雑なテレビカメラ装置が、個々のバーナにそれぞれ
必要なので製造コストの点でも問題がある。 そして現在主に用いられているバーナ廻りの側壁に覗
き窓を設けて肉眼で燃焼状態を確認する方法では、火炎
の形状や燃焼状態を全体的に確認することは不可能であ
る。 特にこの方法では、油焚の場合には覗き窓近くの火炎
の目視も困難となることが知られている。 また、炉内監視テレビからの画像をモニタに表示する
方法も採用されているが、この方法でもテレビカメラの
撮像能力と火炎からの距離などから個々の火炎状態を再
生することは困難である。 特に、低NO_x燃焼のように目視での確認が困難な場合
には、この炉内監視テレビによる火炎状態の再生は不可
能である。 本発明は、前述したような火炎検出の現状に鑑みてな
されたものであり、その目的は火炎の状態と全体の燃焼
状態を精度よく検出し、火炎の光量を図形のパラメータ
とし、可視光と赤外線との割合で異なる色彩を付した火
炎を示す図形を表示することが出来る燃焼監視装置を提
供することにある。 〈問題点を解決するための手段〉 前述の目的を達成するため、本発明は、異なる方向に
視野を有する複数の受光素子により火炎の吹き出し口か
ら先端部までを前記受光素子と同数の領域に分割して火
炎の光量を検出する火炎検出手段と、この火炎検出手段
から出力される検出信号を可視域から赤外域までの周波
数帯域と火炎判定に使用される特定周波数に対応する電
気信号に変換する光電変換手段と、前記各領域毎に火炎
を分割して表示するとともに、前記火炎の幅および長
さ、並びに火炎の色を前記各領域毎に得られた光量に関
連して表示する表示手段と、全体の幅寸法は火炎から受
光した全受光量に比例した値として、各領域毎の長さ寸
法は各領域毎に得られた火炎判定に使用される特定周波
数帯域における光量に比例した値としてそれぞれ演算
し、火炎全体の長さは各領域の長さの和として演算する
とともに、前記各領域毎の火炎の色を各領域毎に得られ
た可視光と赤外光の光量の比率に応じて異なる色に設定
して前記表示手段に表示させる演算手段とを備えた構成
となっている。 〈作用〉 本発明によると、複数の導光体からなる火炎検出器
が、吹き出し部から先端間を長手方向に複数区間に分割
された火炎のそれぞれの区間を受光し、それぞれの検出
信号を出力する。 これらの検出出力は、光電変換器によつて可視域から
赤外域までの周波数帯域に対応する電気信号に変換され
る。 例えば、火炎が長手方向に３区間に分割され、それぞ
れの区間に対して火炎が可視受光素子と赤外受光素子の
２個の受光素子によつて電気信号に変換され、これら６
チヤンネルの電気信号が、中心周波数が12Hzから275Hz
までの８個の周波数帯域の信号に変換される。 次いで、演算手段によつて、前述の光電変換器を通過
した周波数帯域の光量に長さを比例させ、光電変換器を
通過しない周波数帯域をも含めた全光量に幅を比例させ
た火炎を表示する図形が作成される。 同時に、このように形成された図形に対して演算手段
によつて、分割された区間ごとに可視光のみの帯域から
赤外線のみの帯域にわたる可視光と赤外線の比率に対応
した複数の色付けが行なわれる。 そして、前述のように測定帯域の光量に比例した長さ
で、全光量に比例した幅を有し、可視光と赤外線の比率
に応じて分割区間ごとに異なる色彩が付された火炎を表
示する図形が表示手段によつて表示される。 一般に、燃焼の調整をする場合は、エアレジスタを開
いて行くと火炎の形状は長くなり、エアレジスタを閉じ
て行くと火炎の形状は短かくなる。 前述のように、本発明によると火炎の実際のイメージ
を取り込んだ火炎を表示する図形が、表示手段で表示さ
れるので、この表示を確認しながらエアレジスタの開閉
の調整を吹き飛び事故の発生なしに、安全且つ精度よく
行なうことが出来る。 また、燃焼状態は、酸素の比率や燃料の状態、或はバ
ーナチツプの経年変化などで複数に変化するが、本発明
では表示手段で表示される火炎の表示図形の色彩を見
て、可視光と赤外線の発光の割合を確認することによ
り、燃焼状態を的確に判断して燃焼状態を監視し、適切
な燃焼の調整を行なうことが出来る。 〈実施例〉 以下、本発明の実施例を第１図乃至第９図を用いて詳
細に説明する。 第１図は本発明の実施例の構成を示すブロツク図、第
２図はバーナの配列状態を示す説明図、第３図は火炎検
出器の配置状態を示すウインドボツクスの側面図、第４
図は正面表示画像を示す表示器の正面図、第５図は平面
表示画像を示す表示器の正面図、第６図は表示図形の表
示内容を示す説明図、第７図はバーナ調整前の表示器の
表示図形を示す説明図、第８図はバーナ調整後の表示器
の表示図形を示す説明図、第９図はNO_x濃度とちらつき
光量との関係を示す特性図である。 本発明の実施例は、ボイラへの適用例であり、第２図
に示すように、ボイラの缶110の前後にそれぞれ３本の
バーナ105と２本のトーチ111を１組のセルとして、これ
らのセルが缶110内で横方向に４セル、高さ方向に２セ
ル配置されている。 第４図及び第５図は、このように配置されているバー
ナ105に第２図に示す行列番号を付してその点火及び消
化状態を示したものであり、点火状態のバーナからはそ
の燃焼状態に対応した長さと幅の火炎112が形成されて
いる。 本発明の実施例では、導光体としてすでに第17図を用
いて説明した既提案に係る火炎検出装置と同一の複数の
単眼光フアイバをヘツドとする火炎検出器が使用され、
第３図に示す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内に収納されることにより主バ
ーナ105とほぼ平行に配置され、その先端部は主バーナ
により形成される火炎Ｆの近傍に至つている。火炎検出
器はL₁,L₂,L₃の３つの視野を有しており、これにより正
確な火炎検出を行なうようになつている。なおA₁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
部に配置してあるが、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。 また、本発明の実施例は、すでに第16図を用いて提案
されている火炎検出装置で説明した場合と同様に、火炎
検出器の検出信号を可視域から赤外域までの周波数帯域
に対応する電気信号に変換する光電変換器を具備してい
る。 本発明の実施例では、第１図に示すように、光電変換
器17の出力端子が火炎判定ボード18の入力端子に接続さ
れ、この火炎判定ボード18の出力端子が内部バス28を介
して通信ボード19入力端子に接続され、通信ボード19の
出力端子がコンピユータ112に接続されている。 前述の火炎判定ボード18の入力端子が、入出力リレー
113を介してバーナに接続され、１台の通信ボード19に
対して最大12台の火炎判定ボード18が接続可能とされ、
１台のコンピユータ112に対して最大３台の通信ボード1
9が接続可能とされている。 前述のコンピユータ112には、CPU114,RAM115、図形形
成回路11、色彩付加回路117及び表示回路118が設けら
れ、また、この表示回路118に表示器119が接続されてい
る。 なお、本発明の実施例においては、すでに説明した提
案に係る火炎検出装置と同様に、現在光量計算手段、干
渉火炎学習手段、ヒツト率計算手段、チヤンネル重み計
算手段、単チヤンネル判断手段全チヤンネル判断手段及
び総合判断手段をも具備している。 このような構成の本発明の実施例において、図形形成
回路116及び色彩付加回路117が演算手段を構成し、表示
回路118及び表示器119が表示手段を構成している。 以上に述べた構成を有する本発明の実施例について、
その動作を次に説明する。 本発明の実施例においては光電変換器17で変換され
る、火炎を吹出し部から先端部で３分割した各区間に対
応し、それぞれ可視域から赤外域までの周波数帯域に対
応する帯域区分に分離された変換信号が、火炎判定ボー
ド18、内部パス28及び通信ボード19を介してコンピユー
タ112に入力され、RAM115に書き込まれる。 コンピユータ112においては、CPU114の指令によつてR
AM115から前述の変換信号が、図形形成回路116に取り込
まれ、図形形成回路116ではこの変換信号に基づいて、
第３図の角度Θがそれぞれ０゜,15゜,30゜に対応する区
間図形120A,120B及び120Cからなる火炎を表示する図形1
20を形成する。 この場合、図形120の長さｌは火炎判定に使用する周
波数帯域の光量（現在値）に比例し、図形120の幅ｄは
火炎から受光した全光量に比例するように設定される。 次にCPU114の指令によつて、図形形成回路116で形成
された図形120に対して、RAM115から取り込まれた変換
信号に基づいて、色彩付加回路117により色彩が付され
る。 この場合、本発明の実施例においては、検出された火
炎が可視光成分のみを有する場合は黄色が、また、検出
された火炎が赤外線成分のみを有する場合は赤色が、検
出された火炎が可視光成分と赤外線成分とを同率で有す
る場合には橙色が、図形120に付される。 さらに、可視光の比率が赤外線の比率よりも大きい時
には黄橙色が、また可視光の比率が赤外線の比率より小
さい時には赤橙色が図形120に付される。 そして、このようにして着色された図形120が、CPU11
4からの指令で作動する表示回路118によつて表示器119
に表示される。 発電機出力500MWで油専焼プラントに対して本発明の
実施例を適用し、ボイラの缶内の燃焼状態を表示器119
で表示させると、缶前側のバーナL₄S₁の調整前は第７図
に示すような表示図形が得られる。 この表示図形で、缶前側のバーナL₄S₁の火炎を観察す
ると、第３図のΘ＝30゜に対応する区間図形120Cが短か
く、Θ＝15゜,0゜に対応する区間図形120B,120Aが長く
なつている。 このような状態は、いわゆる吹き飛び現象が発生して
いる場合であつて、対向燃焼においては失火に至る可能
性が大きく危険である。 この場合失火に至ると、バーナの元弁を閉じない限り
燃焼が缶内に供給されるので、爆発事故が誘起されるお
それもある。 そこで、監視員が缶前側のバーナL₄S₁を調整すると、
ボイラの缶内の燃焼状態は第８図に示すようになり、区
間図形120Cも長くなり火炎は安定燃焼状態となる。 因に、第７図において缶前側のバーナL₄S₁に対応する
区間図形120A,120B及び120Cそれぞれにおける可視光と
赤外線の比率は、3:5,1:7,2:6である。 これに対して第８図において、同一バーナに対応する
区間図形120A,120B及び120Cそれぞれにおける可視光と
赤外線の比率は、4:4,2:6,3:5となる。 また、ボイラの各種の運転条件下では、火炎の可視光
域の発光と赤外線域の発光の割合が変化することが知ら
れている。 第９図はこのような場合の火炎の可視光と赤外線のち
らつき光量のNOx濃度との関係を示すもので、NO_xの濃度
が変化すると可視光と赤外線のちらつき光量の割合が変
化する。 このような場合、本発明によると表示器119の火炎の
表示図形の着色によつて、可視光と赤外線の比率を確認
することが出来るので、適切な対応を行なうことが出来
る。 なお、本発明の実施例においては、すべに説明した提
案に係る火炎検出装置と同様に、現在光量計算手段、干
渉火炎学習手段、ヒツト率計算手段、チヤンネル重み計
算手段、全チヤンネル判断手段、全チヤンネル判断手段
及び総合判断手段の作動によつて、火炎を精度よく総合
的に検出することも出来るが、その動作の重複説明は省
略する。 このようにして、本発明の実施例によると、缶全体の
火炎の状態を一見して判断可能な形状と色彩の火炎表示
図形が得られるので、火炎状態の高精度且つ適確な監視
を行なうことが出来る。 また、例えばウインドボツクスがコンパートメントで
ないボイラでも、表示器119の表示を確認しながら、全
体の燃焼状態に対応させて安全にバーナの燃焼調整を行
なうことが出来る。 さらに、表示器119に表示される図形120の色彩によつ
て、燃焼状態を確認して必要な措置を施すことか可能で
あり、また図形120の色彩によつて、例えばプラントに
供給されるナフサから重油までの油種を判定することも
出来る。 そして、構成上でも既設の装置に対してコンピユータ
112の構成を変更するだけで容易に得られるので設備コ
ストを低減させることが出来る。 実施例においては、提案されている火炎検出装置と同
様の、干渉火炎学習手段、ヒツト率計算手段、チヤンネ
ル重み計算手段、単チヤンネル判断手段、全チヤンネル
判断手段及び総合判断手段をも具備する構成のものにつ
いて説明したが、本発明は実施例に限定されるものでな
く、前述の各手段を具備せず、前述したように光量に対
応した形状で発光波長に対応した色彩の火炎の図形表示
を行なう専用装置として構成することも出来る。 〈発明の効果〉 以上詳細に説明したように、本発明によると、火炎検
出のみでなく燃焼状態の監視が、中央監視室で精度よく
迅速に行なわれ、危険状態に適確に対応することが出来
る。 また、表示手段に表示される火炎の形状が光量に対応
付けられ、色彩が発光波長に対応付けられているので、
この表示図形を見ながら個人差のない高精度の燃焼状態
の調整が可能で、燃焼調整の時間を短縮し、コストを低
減することが出来ると共に、監視内容を記録して合理的
な燃焼状態の監視を行なうことが出来る。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a combustion state monitoring device, and more particularly to a combustion state monitoring device capable of accurately and accurately performing combustion adjustment and combustion state monitoring. <Prior art> In large boilers for thermal power plants, large boilers for other business establishments, and other combustion devices, it is necessary to accurately grasp the combustion state as a prerequisite for properly controlling the combustion measures. is there. Taking a large boiler for a thermal power plant as an example, the increase in the number of burners installed due to the increase in the capacity of the boiler and the DSS (Daily
(Start Stop) The burner flame is detected by increasing the number of burner ignitions and extinguishments associated with operation, adopting a combustion method to suppress the generation of nitrogen oxides (NOx), and changing the combustion behavior with the diversification of the fuel used. It is desired to further improve the reliability of the. Flame detection methods are generally classified into an ion flame detection method and an optical flame detection method. Among these, in the ion-type flame detection method, since a flame contact electrode is used as a sensor, this electrode burns out over time and cannot be used continuously for a long period of time. Therefore, it is usually used only as a flame detector for an ignition burner, and its range of use is limited. On the other hand, in the conventional optical flame detection method, flame detection determination is performed by the flame detection determination unit as shown in FIG. The flame detection determination unit includes a bias controller 1 for applying a DC (direct current) offset to the flame signal (a) converted by the photoelectric converter, and a signal level for the flame signal (b) with a bias. It comprises a gain adjusting mechanism 2 for amplification, a set value adjusting mechanism 3 for transmitting a setting signal (d), and a comparing mechanism 4 for comparing the presence or absence of flame. (E) is an output signal for flame determination. 11 (a) to 11 (e) are diagrams showing the waveforms of the above signals, and each symbol corresponds to the symbol of the signal. In each figure, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents signal level. These signals (analog signals) are finally converted into digital signals as shown in (e), and are judged as binary values of ignition / extinction. Specifically, (i) If the level of the signal (a) at time 0 is L _{1 and the} level of the signal (b) at time 0 is L ₂ , the bias L is given by the following equation. Become. L = L ₂ −L ₁ This L is adjusted by the bias adjustment mechanism 1. (Ii) The pp value (peak-to-peak value) of the signal (b), that is, the maximum signal-minimum signal is G ₁ , and the p-value of the signal (c) is
Assuming that the −p value is G ₂ , the gain G is expressed by the following equation. G = G ₂ / G ₁ This G is adjusted by the gain adjusting mechanism 2 in FIG. (Iii) The signal (d) is a DC signal set to a certain level. This signal (d) is set by the set value adjusting mechanism 3. (Iv) Determination method of flame determination signal (e). When the signal (c) ≧ (d): When the ignition signal (c) <(d): Fire extinguishing The above determination is performed by the comparison mechanism 4 and output. On the other hand, in a boiler, for example, because of low NO _x combustion,
When the air partial pressure in the wind box is adjusted, the light intensity of the flame changes drastically with respect to the oxygen concentration, as shown in Fig. 12,
It is known that when the exhaust gas partial pressure in the primary gas mixing burner (PG dual burner) is changed, the light intensity of the flame changes significantly as shown in FIG. It has also been experimentally confirmed that even with burners provided on the same mounting stage of the boiler and having the same injection direction, the light quantity of the flames will be considerably different values as shown in Fig. 14 when the burners are different. Further, when the gain is adjusted by the gain adjusting mechanism 2 shown in FIG. 10 and the oxygen concentration changes as shown in FIG. 15, the gain A is 60%, the gain B is 50%, and the gain C is 40%. It is also known that the gain set and adjusted for each changes. In this way, the amount of flame light changes depending on the operating conditions of the boiler, and therefore, in the conventional method that relies on gain adjustment, there is a difference between the gain adjustment and the actual operating state. Further, in the conventional optical flame detection method, if the gain is increased to secure the stability of flame detection, other flames may be erroneously checked when the fire is extinguished, and erroneous detection of the presence of flame may occur. Conversely, if the gain is too low, the main burner flame will react with the presence of a torch flame, and it will not be possible to make an ignition determination within a specified time, resulting in ignition failure or ignition delay. If there is a failure in ignition or extinguishing, the ignition or extinguishing operation will be performed again.However, for safety reasons of the system, the program is designed so that this flame detector is excluded from the automatic control system if it fails twice in a row. As such, such ignition failures will have a significant impact on the overall system. Moreover, even if the gain adjustment is appropriate, the adjustment is only optimal at the time of adjustment, so that the readjustment must be performed over time, and a lot of labor is required for the adjustment work. . In addition, in many cases, a defective adjustment is found in the reconfirmation stage after the adjustment. In this case, the readjustment is unavoidable, and the adjustment time tends to be long. In order to solve the above-mentioned drawbacks of the conventional flame detection method, the same applicant as the present application proposes a new flame detection device in Japanese Patent Application No. 62-151431. As described above, in the conventional optical flame detection method, after the bias adjustment by the interference flame, the gain is substantially
It is necessary for the worker to adjust the decision whether or not to do so by the variable amount such as the operating condition of the combustion device and the flame during ignition with a wide fluctuation range while visually confirming with the naked eye. In the method according to this proposal, with respect to the change in the flame level due to the boiler load, focusing on the interference flame with a small level change, the bias level and gain adjustment in the past are kept constant, and the light amount level of the interference flame is set to a certain constant (for example, An extremely stable set voltage is obtained by using the value averaged over 60 seconds as the flame presence / absence determination voltage. Next, in order to help understanding of the contents, the method according to this proposal will be described by dividing it into an overall configuration and signal processing. (1) Overall configuration (i) In FIG. 16, the burner flame is detected by the flame detector 15. The detected flame is an optical fiber cable 16
It is guided to the detector board 20 via. The optical fiber cable 16 is directly connected to a photoelectric converter 17 provided in the detector board 20, and the detected light is converted into an electric signal here. The converted electric signal is input to the determination board 18 to determine the presence or absence of a flame. The judgment board 18 can know the flame signal output from another flame judgment board via the communication board 19. Flame judgment board
For 18, the operating state of the burner source valve is input as a signal, and the burner source valve operating signal is sent via the relay board 21 to the automatic burner panel 30 for flame determination based on the result determined by this determination board. Output. Input operating conditions such as boiler load information and fuel pressure to the communication board 19,
The data is output to all judgment boards. (Ii) No.
As shown in Fig. 17, the tip of the flame detector is
Three 0 .mu.m optical fibers 100a, 100b, 100c are set so that the tip ends of the fibers are oriented with respect to the visual field directions of 0, 15, and 30 degrees with respect to the axial direction of the tip. (Iii) Three optical fiber cables 1 installed in the board
00a, 100b, 100c are individually converted into electrical signals by two light receiving elements, a visible light receiving element and an infrared light receiving element, for each fiber by the composite photoelectric conversion element in the photoelectric converter 17, and then amplified. To be done. Therefore, the output of the photoelectric converter, that is, the output to the determination board is 3 (the number of fields of view) × 2 (the number of channels) = 6. (2) Signal processing (i) Current light intensity calculation Referring to FIG. 18, the signals of channels 1 to 6 are frequency decomposed into eight frequency bands for each channel. The lower three frequency bands are called region 0, and the upper five frequency bands are called region 1.
In this way, the frequency range is set in advance, and in the case of a gas flame, the power spectrums of the region 0 and the region 1 are calculated and set as the present light amount. Also, at the time of oil combustion, the power spectrum is calculated only for the region 1 and is set as the current light amount. (Ii) Interference flame learning In Fig. 19, the set value for ignition / extinguishing judgment is set by the observer when the main valve is closed (when the fire is extinguished), that is, the set switch is set to ON (SET SW ON). Is set. Settings are recorded independently for each channel and for each with or without a torch flame. The set value is based on the current light intensity, the maximum value of the instantaneous value of about 20 seconds (referred to as "instantaneous maximum value") and the maximum value of the average value of about 60 seconds (referred to as "average maximum value"). And a minimum value “average minimum value”). Perform the same calculation for the remaining 2 to 6 channels and record it in the set value. The setting value of the flame presence / absence determination is set as shown in Table 1 below. (Iii) Hit rate calculation In Fig. 20, the hit rate for each channel is calculated when the burner valve is open. The value of h is (a) when the current light intensity ≧ instantaneous maximum value h = 1.0 (b) When the current light intensity <instantaneous maximum value h = −1.0, the hit rate H is H _NEW = (H _OLD · N + h ) / (N + h), which is updated every calculation cycle. n is reset to n = 1 when the main valve changes from closed to open or when the burner state changes. In this case, the change in the value of H is -1≤H≤1, and the meaning is as shown in the table below. (Iv) Channel Weight Calculation In FIGS. 21 and 22, a value obtained by converting the hit rate of each channel into an integer value is called a channel weight (W). Where W is the maximum integer not exceeding W = 10 ^H. More specifically, it is an integer value of 0 ≦ W ≦ 10, and an area (H> 0.0) where the difference in light amount is small depending on the presence or absence of a flame can be evaluated in nine levels from 1 to 10. In the figure, Ch error occurrence refers to a channel that has reached a large range or low light level by self-diagnosis. (V) Single channel determination In FIG. 23, the current light amount is compared with the set value to determine the single channel determination value D for each channel. At this time, if the set value is set, the optimum value is estimated from the already set set values and used as the set value. In this case, the same set value as in Table 1 above is used. (A) D = 0 (absolute fire extinguishing range) when the current light intensity <average minimum value (b) Average maximum value ≤ D = 1 (fire extinguishing region) when the current light amount <average maximum value (c) Average maximum value ≤ When the current light intensity <instantaneous maximum value D = 2 (extinguishable range) (d) Instantaneous maximum value ≤ current light amount D = 3 (ignition range) (vi) Judgment result for all channels By combining 6 channels, the total channel judgment value TD can be obtained, and according to the judgment method shown in Fig. 23 by the D value of 6 channels, the number of channels, and the channel weight, the case where the main valve is open and the case where it is closed Determine TD by dividing into. Here, TD is an integer value of −100 ≦ TD <100, and takes a larger value as the possibility of ignition increases and a smaller value as the possibility of extinguishment increases. (Vii) Comprehensive judgment In Fig. 27, the total judgment value TD is summed with the previous value and the maximum and minimum values are set to 100, -100, and the value is comprehensively judged TS
And The number in parentheses in the figure indicates the lower limit of the channel weight used for the determination. In other words, the comparison is made excluding the channels, which only have channel weights smaller than the values in parentheses. (Viii) Flame presence / absence output Based on the comprehensive judgment TS in Fig. 28, (a) If TS ≤ -100, the extinguishing setting is made. (B) If -100 <TS <100, keep contact. (C) If 100 ≦ TS, use the ignition contact. (Ix) Judgment pending / Undecidable In all channels, when TD = 0 (when it is not possible to judge the presence / absence of flame), the calculation cycle is set as judgment pending, and if it continues for 5 minutes or more, A warning is given to the observer by giving an alarm, for example, that the light receiving part of the flame detector is dirty or the burner combustion state is unstable. As described above, according to the flame detecting device proposed in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 62-151431, the operator is in the ignition range based on the status display obtained as shown in FIG. By the number and the channel weight, the judgment of the flame detector can be confirmed by comparison with the judgment logic of FIG. In this way, the flame detection by the flame detector according to the above-mentioned proposal can be performed with high accuracy,
It is not possible to carry out actual combustion monitoring. On the other hand, in the 1987 Tohoku Nuclear Power Society Tohoku Branch Conference Proceedings P63-P79, entitled "Development and Practical Use of a New Frame Monitor Device", a flame detection was performed in a corner-fired boiler with a burner arrangement. A device capable of performing combustion monitoring at the same time as the function is reported. In the device reported here, an image signal from a compound eye type optical fiber (image fiber) is converted into an electric signal by a television camera and displayed on a display device. <Problems to be Solved by the Invention> As described above, the conventional ion-type flame detection method has a drawback in that it cannot be used continuously for a long time due to burnout of the electrode. Further, in the conventional optical flame detection method, there is a complicated operation in which the operator adjusts the gain according to the operating conditions of the combustion device and visually confirms the flame by an operator, and many readjustments are performed over time. It has to be carried out, and there is a drawback that it is not possible to carry out further combustion monitoring. According to the flame detection device proposed in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 62-151431, flame detection is performed accurately and quantitatively, but flame combustion cannot be monitored. It should be noted that the above-mentioned equipment reported in the Proceedings of the 1987 Tohoku Branch Conference on Thermal Power Nuclear Association cannot capture the entire image of all individual flames from the direction perpendicular to the optical axis, and can be used for the opposed combustion boiler. Absent. Further, the apparatus of this report has a problem in terms of manufacturing cost because an expensive image fiber and a complicated television camera apparatus are required for each burner. In addition, it is impossible to confirm the shape of the flame and the combustion state as a whole by the method of providing a viewing window on the side wall around the burner which is mainly used at present and confirming the combustion state with the naked eye. In particular, this method is known to make it difficult to visually observe the flame near the viewing window in the case of oil burning. Further, a method of displaying an image from the furnace monitoring TV on the monitor is also adopted, but even with this method, it is difficult to reproduce individual flame states from the imaging capability of the TV camera and the distance from the flame. In particular, when it is difficult to visually confirm such as low NO _x combustion, it is impossible to reproduce the flame state by the furnace monitoring TV. The present invention has been made in view of the current state of flame detection as described above, and its purpose is to accurately detect the state of the flame and the overall combustion state, and use the light amount of the flame as a parameter of the figure, and visible light. It is an object of the present invention to provide a combustion monitoring device capable of displaying a graphic showing a flame colored differently with respect to infrared rays. <Means for Solving the Problems> In order to achieve the above-mentioned object, the present invention uses a plurality of light receiving elements having fields of view in different directions to form the same number of regions from the flame outlet to the tip as the number of the light receiving elements. Flame detection means that divides and detects the light intensity of the flame, and converts the detection signal output from this flame detection means into an electrical signal corresponding to the frequency band from the visible range to the infrared range and the specific frequency used for flame determination And a photoelectric conversion means for displaying the flame dividedly for each area, and a display means for displaying the width and length of the flame and the color of the flame in relation to the amount of light obtained for each area. And the overall width dimension is a value proportional to the total amount of light received from the flame, and the length dimension for each region is a value proportional to the amount of light in the specific frequency band used for flame determination for each region. As it Each of them is calculated, and the length of the entire flame is calculated as the sum of the lengths of the respective regions, and the color of the flame for each region is set to the ratio of the amount of visible light and infrared light obtained for each region. Accordingly, it is configured to include a calculation unit that sets different colors and causes the display unit to display. <Operation> According to the present invention, the flame detector including a plurality of light guides receives each section of the flame divided into a plurality of sections in the longitudinal direction from the blowing portion to the tip, and outputs each detection signal. To do. These detected outputs are converted by a photoelectric converter into electric signals corresponding to the frequency band from the visible region to the infrared region. For example, the flame is divided into three sections in the longitudinal direction, and for each section, the flame is converted into an electric signal by two light receiving elements, a visible light receiving element and an infrared light receiving element.
The center frequency of the electrical signal of the channel is 12Hz to 275Hz.
Up to 8 frequency bands. Next, the calculation means displays a flame whose length is proportional to the amount of light in the frequency band that has passed through the photoelectric converter and whose width is proportional to the total amount of light including the frequency band that does not pass through the photoelectric converter. A graphic to be created is created. At the same time, a plurality of colorings corresponding to the ratio of visible light to infrared light over the band of only visible light to the band of only infrared light are performed by the calculating means on the figure formed in this way for each divided section. . Then, as described above, the flame having a length proportional to the amount of light in the measurement band and having a width proportional to the total amount of light and displaying a flame with a different color for each divided section according to the ratio of visible light to infrared light is displayed. The graphic is displayed by the display means. Generally, when adjusting combustion, the shape of the flame becomes longer as the air register is opened, and the shape of the flame becomes shorter as the air register is closed. As described above, according to the present invention, since the graphic showing the flame that captures the actual image of the flame is displayed on the display means, the opening and closing of the air register can be adjusted while confirming this display without causing a blowout accident. In addition, it can be performed safely and accurately. Further, the combustion state changes into a plurality depending on the ratio of oxygen, the state of fuel, or the secular change of the burner tip, but in the present invention, the color of the flame display graphic displayed on the display means is seen to be By confirming the ratio of infrared light emission, the combustion state can be accurately determined, the combustion state can be monitored, and appropriate combustion adjustment can be performed. <Example> Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 9. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing an arrangement state of burners, FIG. 3 is a side view of a wind box showing an arrangement state of a flame detector, and FIG.
FIG. 5 is a front view of a display unit showing a front display image, FIG. 5 is a front view of a display unit showing a flat display image, FIG. 6 is an explanatory view showing the display contents of display graphics, and FIG. FIG. 8 is an explanatory view showing a display graphic of the display, FIG. 8 is an explanatory view showing a display graphic of the display after the burner adjustment, and FIG. 9 is a characteristic view showing a relationship between the NO _x concentration and the flicker light amount. The embodiment of the present invention is an example of application to a boiler, and as shown in FIG. 2, three burners 105 and two torches 111 are provided as a set of cells in front of and behind the boiler can 110, respectively. 4 cells are arranged laterally in the can 110 and 2 cells in the height direction. FIGS. 4 and 5 show the ignition and extinguishing states of the burner 105 thus arranged with the matrix numbers shown in FIG. 2, and the combustion from the burner in the ignition state is shown. A flame 112 having a length and a width corresponding to the state is formed. In the embodiment of the present invention, a flame detector having a plurality of monocular optical fibers identical to the flame detection device according to the already-proposed proposal described with reference to FIG. 17 is used as the light guide,
As shown in FIG. 3, the flame detector main body 102 is housed in the sleeve 106 to which the cooling air A4 is supplied, so that the flame detector main body 102 is arranged substantially parallel to the main burner 105, and the tip portion thereof is a flame formed by the main burner. It reaches the vicinity of F. The flame detector has three fields of view of L ₁ , L ₂ and L ₃ so that accurate flame detection can be performed. A ₁ is primary air, A ₂ is secondary air, A ₃ is tertiary air, and G is recirculated exhaust gas. Further, in the above-described configuration, the flame detector is disposed above the main burner. However, the same effect can be obtained by disposing the flame detector below the main burner. In addition, the embodiment of the present invention corresponds to the frequency band from the visible region to the infrared region for the detection signal of the flame detector, as in the case of the flame detection device already proposed using FIG. It is equipped with a photoelectric converter for converting into an electric signal. In the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, the output terminal of the photoelectric converter 17 is connected to the input terminal of the flame determination board 18, and the output terminal of the flame determination board 18 communicates via the internal bus 28. The board 19 input terminal is connected, and the communication board 19 output terminal is connected to the computer 112. The input terminal of the flame judgment board 18 is an input / output relay.
It is connected to the burner via 113, and up to 12 flame judgment boards 18 can be connected to one communication board 19,
Up to 3 communication boards for 1 computer 112 1
9 can be connected. The above-mentioned computer 112 is provided with a CPU 114, a RAM 115, a figure forming circuit 11, a color adding circuit 117 and a display circuit 118, and a display 119 is connected to the display circuit 118. In the embodiment of the present invention, like the flame detection device according to the above-described proposal, the current light amount calculation means, the interference flame learning means, the hit rate calculation means, the channel weight calculation means, the single channel determination means, all the channel determinations are made. It also has means and comprehensive judgment means. In the embodiment of the present invention having such a configuration, the figure forming circuit 116 and the color adding circuit 117 form an arithmetic means, and the display circuit 118 and the display 119 form a display means. Regarding the embodiment of the present invention having the above-mentioned configuration,
The operation will be described below. In the embodiment of the present invention, the flame converted by the photoelectric converter 17 is divided into three sections from the blowout section to the tip section, which are divided into band sections corresponding to the frequency band from the visible region to the infrared region. The converted signal thus obtained is input to the computer 112 via the flame determination board 18, the internal path 28 and the communication board 19 and written in the RAM 115. In the computer 112, the R command is issued by the CPU 114.
The above-mentioned converted signal from AM115 is taken into the figure forming circuit 116, and the figure forming circuit 116, based on this converted signal,
Figure 1 showing a flame consisting of section figures 120A, 120B and 120C corresponding to angles Θ of 0 °, 15 ° and 30 ° in Fig. 1, respectively.
Form 20. In this case, the length l of the graphic 120 is set to be proportional to the light quantity (current value) in the frequency band used for flame determination, and the width d of the graphic 120 is set to be proportional to the total light quantity received from the flame. Next, in accordance with a command from the CPU 114, the figure 120 formed by the figure forming circuit 116 is colored by the color adding circuit 117 based on the conversion signal fetched from the RAM 115. In this case, in the embodiment of the present invention, yellow is detected when the detected flame has only a visible light component, red is detected when the detected flame has only an infrared component, and the detected flame is visible. When the light component and the infrared component have the same ratio, the pattern 120 is colored in orange. Further, when the ratio of visible light is higher than the ratio of infrared rays, yellow-orange is displayed, and when the ratio of visible light is smaller than the ratio of infrared rays, red-orange is displayed on the graphic 120. Then, the graphic 120 colored in this way is displayed on the CPU 11
The display circuit 119 operated by the command from
Will be displayed. The embodiment of the present invention is applied to an oil-only burning plant with a generator output of 500 MW, and the combustion state in the boiler can is indicated by an indicator 119.
When displayed with, the display figure as shown in FIG. 7 is obtained before the adjustment of the burner L ₄ S _{1 on} the front side of the can. Observing the flame of the burner L ₄ S _{1 on} the front side of the can with this display figure, the section figure 120C corresponding to Θ = 30 ° in FIG. 3 is short, and the section figure 120B corresponding to Θ = 15 °, 0 ° , 120A is getting longer. Such a state is a case where a so-called blow-off phenomenon occurs, and there is a high possibility that misfire will occur in the opposite combustion, which is dangerous. In this case, if a misfire occurs, combustion may be supplied into the can unless the main valve of the burner is closed, which may cause an explosion accident. Therefore, when the observer adjusted the burner L ₄ S ₁ on the front side of the can,
The combustion state in the can of the boiler is as shown in FIG. 8, and the section pattern 120C becomes longer, and the flame is in a stable combustion state. Incidentally, in FIG. 7, the ratio of visible light to infrared light in each of the sectional graphics 120A, 120B and 120C corresponding to the burner L ₄ S ₁ on the front side of the can is 3: 5, 1: 7, 2: 6. On the other hand, in FIG. 8, the ratio of visible light to infrared light in each of the section graphics 120A, 120B and 120C corresponding to the same burner is 4: 4, 2: 6, 3: 5. Further, it is known that the ratio of the light emission in the visible light region of the flame to the light emission in the infrared light region changes under various operating conditions of the boiler. Figure 9 is shows the relationship between visible light and flickering NOx concentration of the light amount of infrared flame in such a case, the proportion of visible light and infrared flickering light amount is changed when the concentration of the NO _x varies. In such a case, according to the present invention, it is possible to confirm the ratio of visible light to infrared light by coloring the display pattern of the flame of the display device 119, and therefore appropriate measures can be taken. Incidentally, in the embodiment of the present invention, similar to the flame detection device according to the proposal described in all, current light amount calculation means, interference flame learning means, hit rate calculation means, channel weight calculation means, all channel determination means, all Although the flame can be accurately and comprehensively detected by the operation of the channel determining means and the comprehensive determining means, the duplicated description of the operation will be omitted. In this way, according to the embodiment of the present invention, a flame display figure having a shape and color that can be judged at a glance at the flame state of the entire can is obtained, so that the flame state can be monitored with high precision and accuracy. You can Also, for example, even in the case of a boiler whose window box is not a compartment, it is possible to safely adjust the combustion of the burner while checking the display of the display 119 and corresponding to the overall combustion state. Furthermore, it is possible to confirm the combustion state and take necessary measures by the color of the graphic 120 displayed on the display 119, and by the color of the graphic 120, for example, naphtha supplied to the plant. It is also possible to determine the type of oil from oil to heavy oil. Even in terms of configuration, the computer can be
The equipment cost can be reduced because it can be easily obtained only by changing the configuration of 112. In the embodiment, similar to the proposed flame detection device, an interference flame learning means, a hit rate calculation means, a channel weight calculation means, a single channel determination means, a total channel determination means and a comprehensive determination means are also provided. Although the present invention has been described, the present invention is not limited to the embodiments, does not include the above-mentioned means, and as described above, a graphic display of a flame of a color corresponding to the emission wavelength in a shape corresponding to the amount of light is provided. It can also be configured as a dedicated device for performing. <Effects of the Invention> As described in detail above, according to the present invention, not only flame detection but also combustion state monitoring can be performed accurately and quickly in the central monitoring room, and it is possible to respond appropriately to dangerous situations. I can. Further, since the shape of the flame displayed on the display means is associated with the amount of light, and the color is associated with the emission wavelength,
It is possible to adjust the combustion state with high accuracy without any individual difference while observing this display figure, and it is possible to shorten the combustion adjustment time and reduce the cost, and record the monitoring contents to make a reasonable combustion state. Can monitor.

【図面の簡単な説明】 第１図ないし第９図は本発明の実施例を説明するための
もので、第１図は実施例の構成を示すブロツク図、第２
図はバーナの配列状態を示す説明図、第３図は火炎検出
器の配置状態を示すウインドボツクスの側面図、第４図
は正面表示画像を示す表示器の正面図、第５図は平面表
示画像を示す表示器の表面図、第６図は表示図形の表示
内容を示す説明図、第７図はバーナ調整前の表示器の表
示図形を示す説明図、第８図はバーナ調整後の表示器の
表示図形を示す説明図、第９図はNO_x濃度とちらつき光
量との関係を示す特性図、第10図は従来使用されている
火炎検出装置の要部の構成を示すブロツク図、第11図は
第10図の各部の動作を示すタイムチヤート、第12図はバ
ーナの火炎光量と酸素分圧との関係を示す特性図、第13
図はバーナの火炎光量とPG比率との関係を示す特性図、
第14図はバーナの火炎光量とバーナの設置場所との関係
を示す特性図、第15図は酸素分圧とゲインとの関係を示
す特性図、第16図ないし第28図は既提案の火炎検出装置
を説明するためのもので、第16図は火炎検出装置の構成
を示すブロツク図、第17図は火炎検出装置の火炎検出器
のヘツド部分の構成を示す断面図、第18図は現在光量計
算の原理を示す説明図、第19図は干渉火炎学習の原理を
示す説明図、第20図はヒツト率計算の原理を示す説明
図、第21図はチヤンネル重み計算の原理を示す説明図、
第22図はヒツト率とチヤンネル重みの関係を示す特性
図、第23図は単チヤンネル判断の原理を示す説明図、第
24図は火炎検出装置の判定状態を示す説明図、第25図は
火炎検出装置の判定ロジツクを示す説明図、第26図は火
炎検出装置の全チヤンネル判断の原理を示す説明図、第
27図は火炎検出装置の総合判断の原理を示す説明図、第
28図は火炎検出装置の火炎判定ロジツクの原理を示す説
明図である。 17……光電変換器、18……火炎判定ボード、19……通信
ボード、29……内部バス、112……コンピユータ、114…
…CPU、115……RAM、116……図形形成回路、117……色
彩付加回路、118……表示回路、119……表示器。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 to FIG. 9 are for explaining an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a block diagram showing the structure of the embodiment, and FIG.
The figure is an explanatory view showing the arrangement state of the burners, FIG. 3 is a side view of the window box showing the arrangement state of the flame detectors, FIG. 4 is a front view of the display showing a front display image, and FIG. 5 is a plane display. The surface view of the display showing the image, FIG. 6 is an explanatory view showing the display contents of the display graphic, FIG. 7 is an explanatory view showing the display graphic of the display before the burner adjustment, and FIG. 8 is the display after the burner adjustment. Fig. 9 is an explanatory view showing the display figure of the vessel, Fig. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the NO _x concentration and the flicker light quantity, and Fig. 10 is a block diagram showing the structure of the main part of the flame detection device used conventionally. FIG. 11 is a time chart showing the operation of each part in FIG. 10, FIG. 12 is a characteristic diagram showing the relationship between the flame light quantity of the burner and the oxygen partial pressure, and FIG.
The figure is a characteristic diagram showing the relationship between the flame intensity of the burner and the PG ratio.
Fig. 14 is a characteristic diagram showing the relationship between the burner flame intensity and burner installation location, Fig. 15 is a characteristic diagram showing the relationship between oxygen partial pressure and gain, and Figs. 16 to 28 are flames already proposed. For the purpose of explaining the detection device, FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of the flame detection device, FIG. 17 is a sectional view showing the configuration of the head portion of the flame detector of the flame detection device, and FIG. 18 is the present. Explanatory diagram showing the principle of light intensity calculation, FIG. 19 is an explanatory diagram showing the principle of interference flame learning, FIG. 20 is an explanatory diagram showing the principle of hit rate calculation, and FIG. 21 is an explanatory diagram showing the principle of channel weight calculation. ,
FIG. 22 is a characteristic diagram showing the relationship between the hit rate and the channel weight, and FIG. 23 is an explanatory diagram showing the principle of single channel judgment.
24 is an explanatory view showing the determination state of the flame detection device, FIG. 25 is an explanatory diagram showing the determination logic of the flame detection device, FIG. 26 is an explanatory diagram showing the principle of the determination of all channels of the flame detection device,
Figure 27 is an explanatory diagram showing the principle of comprehensive judgment of the flame detection device,
FIG. 28 is an explanatory diagram showing the principle of the flame determination logic of the flame detection device. 17 ... Photoelectric converter, 18 ... Flame judgment board, 19 ... Communication board, 29 ... Internal bus, 112 ... Computer, 114 ...
... CPU, 115 ... RAM, 116 ... figure forming circuit, 117 ... color addition circuit, 118 ... display circuit, 119 ... display unit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 １．異なる方向に視野を有する複数の受光素子により火
炎の吹き出し口から先端部までを前記受光素子と同数の
領域に分割して火炎の光量を検出する火炎検出手段と、 この火炎検出手段から出力される検出信号を可視域から
赤外域までの周波数帯域と火炎判定に使用される特定周
波数に対応する電気信号に変換する光電変換手段と、 前記各領域毎に火炎を分割して表示するとともに、前記
火炎の幅および長さ、並びに火炎の色を前記各領域毎に
得られた光量に関連して表示する表示手段と、 全体の幅寸法は火炎から受光した全受光量に比例した値
として、各領域毎の長さ寸法は各領域毎に得られた火炎
判定に使用される特定周波数帯域における光量に比例し
た値としてそれぞれ演算し、火炎全体の長さは各領域の
長さの和として演算するとともに、前記各領域毎の火炎
の色を各領域毎に得られた可視光と赤外光の光量の比率
に応じて異なる色に設定して前記表示手段に表示させる
演算手段と、 を備えた燃焼状態監視装置。(57) [Claims] Flame detecting means for detecting the light quantity of the flame by dividing the area from the flame outlet to the tip into the same number of areas as the light receiving elements by a plurality of light receiving elements having fields of view in different directions, and output from this flame detecting means. A photoelectric conversion means for converting the detection signal into an electric signal corresponding to a frequency band from the visible range to the infrared range and a specific frequency used for flame determination, and dividing and displaying the flame for each of the regions, and the flame. Display means for displaying the width and length of the, and the color of the flame in relation to the amount of light obtained for each region, and the overall width dimension as a value proportional to the total amount of light received from the flame. Each length dimension is calculated as a value proportional to the amount of light in the specific frequency band used for flame determination obtained for each area, and the total flame length is calculated as the sum of the lengths of each area. And a calculation means for setting the color of the flame for each area to a different color according to the ratio of the amount of visible light and infrared light obtained for each area and displaying the color on the display means. Condition monitoring device.