JP3083623B2 - バーナチップノズル閉塞検出装置および検出方法 - Google Patents
バーナチップノズル閉塞検出装置および検出方法Info
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- JP3083623B2 JP3083623B2 JP04035113A JP3511392A JP3083623B2 JP 3083623 B2 JP3083623 B2 JP 3083623B2 JP 04035113 A JP04035113 A JP 04035113A JP 3511392 A JP3511392 A JP 3511392A JP 3083623 B2 JP3083623 B2 JP 3083623B2
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- Japan
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- light
- burner
- flame
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バーナチップノズルの
閉塞状況検出装置および検出方法に係り、特に火炎発光
スペクトル分析をもとに油燃焼用バーナチップノズルの
閉塞状況を検出する装置および方法に関する。
閉塞状況検出装置および検出方法に係り、特に火炎発光
スペクトル分析をもとに油燃焼用バーナチップノズルの
閉塞状況を検出する装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】重油等の油燃焼用バーナにおいては、バ
ーナチップノズルの目詰まりが生じる。これは、火炎か
らの熱を受けて、燃料の一部が熱分解して固形炭素分を
生成し、この固形炭素分がバーナチップのノズル内面に
固着するために生じる現象である。このバーナチップの
目詰まりは、現状の技術では完全に防止されていない。
ーナチップノズルの目詰まりが生じる。これは、火炎か
らの熱を受けて、燃料の一部が熱分解して固形炭素分を
生成し、この固形炭素分がバーナチップのノズル内面に
固着するために生じる現象である。このバーナチップの
目詰まりは、現状の技術では完全に防止されていない。
【0003】このため、従来は、バーナ取付け面の覗き
窓から火炎を観察し、燃料流量の減少を示す縮小した火
炎が見られるか、または不安定な燃焼状態が観察される
と、燃焼を停止し、バーナチップを取外し、閉塞物の固
形炭素分を除去するようにしていた。時には、予備品の
バーナチップと取り替えていた。この従来の技術では、
バーナチップノズルの目詰まりがかなり進行した状態で
ないと判定できない問題があり、このため、このような
燃焼状態になったときは、安全運転上から、比較的早急
にバーナチップノズルの清掃等の対策が必要であった。
安全上とは、目詰まり状態のバーナチップを用いて運転
を続けると、失火するかまたは失火しないまでも火炎検
出器が失火信号を出力するようになり、燃焼炉の爆発に
つながる危険性があり、したがって、バーナチップノズ
ルの目詰まりが明からになったときは、比較的早急にバ
ーナチップの清掃または新品と取り替えていた。
窓から火炎を観察し、燃料流量の減少を示す縮小した火
炎が見られるか、または不安定な燃焼状態が観察される
と、燃焼を停止し、バーナチップを取外し、閉塞物の固
形炭素分を除去するようにしていた。時には、予備品の
バーナチップと取り替えていた。この従来の技術では、
バーナチップノズルの目詰まりがかなり進行した状態で
ないと判定できない問題があり、このため、このような
燃焼状態になったときは、安全運転上から、比較的早急
にバーナチップノズルの清掃等の対策が必要であった。
安全上とは、目詰まり状態のバーナチップを用いて運転
を続けると、失火するかまたは失火しないまでも火炎検
出器が失火信号を出力するようになり、燃焼炉の爆発に
つながる危険性があり、したがって、バーナチップノズ
ルの目詰まりが明からになったときは、比較的早急にバ
ーナチップの清掃または新品と取り替えていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】すなわち上記従来技術
には、バーナチップノズルの閉塞がかなり進行した状態
でないと判定できないという問題があった。本発明の目
的は、バーナチップノズルの閉塞を早期の閉塞状態にお
いて検出できるバーナチップノズル閉塞検出装置および
検出方法を提供することにある。
には、バーナチップノズルの閉塞がかなり進行した状態
でないと判定できないという問題があった。本発明の目
的は、バーナチップノズルの閉塞を早期の閉塞状態にお
いて検出できるバーナチップノズル閉塞検出装置および
検出方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願の第1の発明は、バーナチップノズルから噴射され
た液体燃料の火炎光を受光する受光装置と、受光装置か
らの火炎光を転送する装置と、転送された火炎光をスペ
クトル分析する分光分析装置と、この分光分析装置の出
力信号をもとに解析処理するデータ処理装置を有し、前
記受光装置は複数の視野で受光する構成とし、各視野に
対する分光分析装置によるスート発光特性および/また
は水蒸気吸光特性の経時的変化からバーナチップノズル
の閉塞状況を解析処理するように構成したバーナチップ
ノズル閉塞検出装置に関する。
本願の第1の発明は、バーナチップノズルから噴射され
た液体燃料の火炎光を受光する受光装置と、受光装置か
らの火炎光を転送する装置と、転送された火炎光をスペ
クトル分析する分光分析装置と、この分光分析装置の出
力信号をもとに解析処理するデータ処理装置を有し、前
記受光装置は複数の視野で受光する構成とし、各視野に
対する分光分析装置によるスート発光特性および/また
は水蒸気吸光特性の経時的変化からバーナチップノズル
の閉塞状況を解析処理するように構成したバーナチップ
ノズル閉塞検出装置に関する。
【0006】本願の第2の発明は、バーナチップノズル
から噴射された液体燃料の火炎光を受光する受光装置
と、受光装置からの火炎光を転送する装置と、転送され
た火炎光をスペクトル分析する分光分析装置と、この分
光分析装置の出力信号をもとに解析処理するデータ処理
装置とを有し、前記受光装置は複数の視野で受光する構
成となし、各視野に対する分光分析装置によるスート発
光特性、水蒸気吸光特性に基づく、各視野間のスート発
光特性および/または水蒸気吸光特性の相対関係からバ
ーナチップノズルの閉塞状況を解析処理するように構成
したことを特徴とするバーナチップノズルの閉塞検出装
置に関する。
から噴射された液体燃料の火炎光を受光する受光装置
と、受光装置からの火炎光を転送する装置と、転送され
た火炎光をスペクトル分析する分光分析装置と、この分
光分析装置の出力信号をもとに解析処理するデータ処理
装置とを有し、前記受光装置は複数の視野で受光する構
成となし、各視野に対する分光分析装置によるスート発
光特性、水蒸気吸光特性に基づく、各視野間のスート発
光特性および/または水蒸気吸光特性の相対関係からバ
ーナチップノズルの閉塞状況を解析処理するように構成
したことを特徴とするバーナチップノズルの閉塞検出装
置に関する。
【0007】本願の第3の発明は、バーナチップノズル
から噴射された液体燃料の火炎光を受光装置により複数
視野で受光し、該受光を転送装置により転送し、転送さ
れた火炎光を分光分析装置で分析し、この分析結果に基
づきバーナチップノズルの閉塞の有無をデータ処理装置
により解析するバーナチップノズルの閉塞検出方法にお
いて、分光分析装置によるスート発光特性と水蒸気吸光
特性により各視野における燃料流量(C)値を演算し、
この演算値および/または各視野間の前記演算値の相対
関係よりバーナチップノズルの閉塞状況を解析すること
を特徴とするバーナチップノズルの閉塞検出方法に関す
る。
から噴射された液体燃料の火炎光を受光装置により複数
視野で受光し、該受光を転送装置により転送し、転送さ
れた火炎光を分光分析装置で分析し、この分析結果に基
づきバーナチップノズルの閉塞の有無をデータ処理装置
により解析するバーナチップノズルの閉塞検出方法にお
いて、分光分析装置によるスート発光特性と水蒸気吸光
特性により各視野における燃料流量(C)値を演算し、
この演算値および/または各視野間の前記演算値の相対
関係よりバーナチップノズルの閉塞状況を解析すること
を特徴とするバーナチップノズルの閉塞検出方法に関す
る。
【0008】
【作用】バーナチップノズルへの固形炭素分の固着は、
ノズルの円周方向に均一に生成することはない。このた
め、固形炭素分の固着の進行に伴って、当初均一に噴霧
されていた油燃料が不均一に噴霧されるようになる。1
つの火炎を複数個の視野で監視すると、固形炭素分の固
着前、固着の初期、末期で各視野間の火炎発光スペクト
ル強度特性の関係が異なる。したがって、この各視野間
の火炎発光スペクトル強度の相対関係の変化を監視して
いると、噴霧状態の変化を知ることができ、早期にバー
ナチップノズルの閉塞状況を知ることができる。
ノズルの円周方向に均一に生成することはない。このた
め、固形炭素分の固着の進行に伴って、当初均一に噴霧
されていた油燃料が不均一に噴霧されるようになる。1
つの火炎を複数個の視野で監視すると、固形炭素分の固
着前、固着の初期、末期で各視野間の火炎発光スペクト
ル強度特性の関係が異なる。したがって、この各視野間
の火炎発光スペクトル強度の相対関係の変化を監視して
いると、噴霧状態の変化を知ることができ、早期にバー
ナチップノズルの閉塞状況を知ることができる。
【0009】
【実施例】図1に、本発明のバーナチップノズル閉塞検
出方法を採用する装置の一例を示す。この装置は、複数
個の光プローブ1、複数本の中継光ファイバ2、光チャ
ンネルセレクタ3、分光分析装置4、データ解析装置5
から主に構成される。光プローブ1は、複数個の視野を
有している。
出方法を採用する装置の一例を示す。この装置は、複数
個の光プローブ1、複数本の中継光ファイバ2、光チャ
ンネルセレクタ3、分光分析装置4、データ解析装置5
から主に構成される。光プローブ1は、複数個の視野を
有している。
【0010】これにより、火炎10からの光は、各光プ
ローブ1で受光され、中継光ファイバ2を通して、光チ
ャンネルセレクタ3に移送される。光チャンネルセレク
タ3によって、解析対象の中継光ファイバ2が選ばれ、
この中継光ファイバ2によって移送された火炎光が分光
分析装置4によってスペクトル分析される。データ解析
装置5は、このスペクトル分析結果に基づいて、このと
きのバーナチップノズル閉塞状態を明示する。
ローブ1で受光され、中継光ファイバ2を通して、光チ
ャンネルセレクタ3に移送される。光チャンネルセレク
タ3によって、解析対象の中継光ファイバ2が選ばれ、
この中継光ファイバ2によって移送された火炎光が分光
分析装置4によってスペクトル分析される。データ解析
装置5は、このスペクトル分析結果に基づいて、このと
きのバーナチップノズル閉塞状態を明示する。
【0011】図2に、光プローブの取付け状況の一例を
示す。光プローブはバーナ軸に5°程度の傾きを持ち、
燃焼炉壁から約1.5mにおいて光プローブ軸とバーナ
軸が交差するように取付けられた。この光プローブは3
個の視野を有し、それぞれの視野は光プローブ軸とバー
ナ軸の平面上において光プローブ軸に対し、0°、15
°、30°の傾きを持っている。
示す。光プローブはバーナ軸に5°程度の傾きを持ち、
燃焼炉壁から約1.5mにおいて光プローブ軸とバーナ
軸が交差するように取付けられた。この光プローブは3
個の視野を有し、それぞれの視野は光プローブ軸とバー
ナ軸の平面上において光プローブ軸に対し、0°、15
°、30°の傾きを持っている。
【0012】図3に、油燃焼火炎の発光スペクトルの一
例を示す。中継光ファイバの光伝送損失が小さい0.4
〜1.6μmの波長域において、0.7μmよりも長波
長側にスートの発光スペクトルが見られ、この発光スペ
クトル上に水蒸気の吸光によるスペクトル強度(1.4
μm)の減少が見られる。スートの発光特性からは、プ
ラントルの輻射則の関係を用い、火炎温度を知ることが
できる。通常、0.8〜1.0μmの波長域におけるス
ペクトル特性を用いて火炎温度の計測が行われる。高温
の火炎が形成されると、0.8〜1.0μmの波長域の
スペクトル強度の傾斜値が大となる(この0.8〜1.
0μm波長域のスペクトル強度の傾斜値をスート発光度
と呼ぶ)。
例を示す。中継光ファイバの光伝送損失が小さい0.4
〜1.6μmの波長域において、0.7μmよりも長波
長側にスートの発光スペクトルが見られ、この発光スペ
クトル上に水蒸気の吸光によるスペクトル強度(1.4
μm)の減少が見られる。スートの発光特性からは、プ
ラントルの輻射則の関係を用い、火炎温度を知ることが
できる。通常、0.8〜1.0μmの波長域におけるス
ペクトル特性を用いて火炎温度の計測が行われる。高温
の火炎が形成されると、0.8〜1.0μmの波長域の
スペクトル強度の傾斜値が大となる(この0.8〜1.
0μm波長域のスペクトル強度の傾斜値をスート発光度
と呼ぶ)。
【0013】水蒸気の吸光は、火炎と光プローブの間を
水蒸気が流れるために生じる現象である。このスペクト
ル強度の減少量は、水蒸気の濃度、流量が増加すると大
きくなる。この現象を利用すると、空気流量、再循環排
ガス流量または燃焼空気と再循環排ガスの混合ガスの旋
回力の変化等を知ることができる(このスペクトル強度
の減少量を水蒸気吸光度と称す)。
水蒸気が流れるために生じる現象である。このスペクト
ル強度の減少量は、水蒸気の濃度、流量が増加すると大
きくなる。この現象を利用すると、空気流量、再循環排
ガス流量または燃焼空気と再循環排ガスの混合ガスの旋
回力の変化等を知ることができる(このスペクトル強度
の減少量を水蒸気吸光度と称す)。
【0014】なお、燃料流量が減少したとき、スート発
光度および水蒸気吸光度がともに減少することは公知例
(特開平−3−50252号公報)から知られている。
図4、5、6に、測定例の1つとして、新品の閉塞のな
いバーナチップ、閉塞初期状態のバーナチップおよび閉
塞末期状態のバーナチップを用いたときの、光プローブ
の視野0°、15°、30°におけるスート発光度と水
蒸気吸光度の平均値を示す。図4に示される閉塞のない
バーナチップのときは、スート発光度および水蒸気吸光
度の大きさはともに、視野0°、15°、30°の順に
なっている。閉塞の進行に伴い、スート発光度および水
蒸気吸光度の大きさはともに、視野15°、0°、30
°の順に、さらに視野15°、30°、0°の順になっ
ており、変化した。
光度および水蒸気吸光度がともに減少することは公知例
(特開平−3−50252号公報)から知られている。
図4、5、6に、測定例の1つとして、新品の閉塞のな
いバーナチップ、閉塞初期状態のバーナチップおよび閉
塞末期状態のバーナチップを用いたときの、光プローブ
の視野0°、15°、30°におけるスート発光度と水
蒸気吸光度の平均値を示す。図4に示される閉塞のない
バーナチップのときは、スート発光度および水蒸気吸光
度の大きさはともに、視野0°、15°、30°の順に
なっている。閉塞の進行に伴い、スート発光度および水
蒸気吸光度の大きさはともに、視野15°、0°、30
°の順に、さらに視野15°、30°、0°の順になっ
ており、変化した。
【0015】この測定結果からは、光プローブの視野0
°方向に噴霧される燃料流量が最も減少したことがわか
り、また、バーナチップノズル内のこの視野0°方向に
噴霧される燃料流路側に固形炭素分が固着したことがわ
かる。本発明の他の実施例は、平均化しないスート発光
度および水蒸気吸光度の測定値ならびに両者の関係を、
バーナチップノズルの閉塞の検出信号に用いるものであ
る。前記した本発明の実施例において、スート発光度お
よび水蒸気吸光度の平均値の測定値を求めるには、火炎
の揺らぎおよび火炎相互の干渉の影響から、測定に多く
の時間を費やす問題があったが、本実施例によれば、測
定時間を大幅に短縮できる効果が得られる。
°方向に噴霧される燃料流量が最も減少したことがわか
り、また、バーナチップノズル内のこの視野0°方向に
噴霧される燃料流路側に固形炭素分が固着したことがわ
かる。本発明の他の実施例は、平均化しないスート発光
度および水蒸気吸光度の測定値ならびに両者の関係を、
バーナチップノズルの閉塞の検出信号に用いるものであ
る。前記した本発明の実施例において、スート発光度お
よび水蒸気吸光度の平均値の測定値を求めるには、火炎
の揺らぎおよび火炎相互の干渉の影響から、測定に多く
の時間を費やす問題があったが、本実施例によれば、測
定時間を大幅に短縮できる効果が得られる。
【0016】スート発光度aと水蒸気吸光度bの間に
は、近似的に次式に示す反比例の関係がある。そして、
燃焼が盛んなほどCの値が大きくなる関係がある。
は、近似的に次式に示す反比例の関係がある。そして、
燃焼が盛んなほどCの値が大きくなる関係がある。
【0017】
【数1】a・b=C(一定) ……(1) 光プローブの各視野について、測定される火炎発光スペ
クトルのスート発光度aと水蒸気吸光度bからC値を演
算する。この演算値Cを燃料流量の近似値とする。
クトルのスート発光度aと水蒸気吸光度bからC値を演
算する。この演算値Cを燃料流量の近似値とする。
【0018】この燃料流量を知る方法を、前記した実施
例の手法に適用する。つまり、各視野のC値および各視
野相互のC値の相対関係を求め、C値の減少または各視
野間のC値の相対関係に変化があれば、バーナチップノ
ズルに閉塞が生じているとする。図7と8に、それぞれ
閉塞のないバーナチップおよび末期的閉塞状態のバーナ
チップのスート発光度a、水蒸気吸光度bおよびC値を
示す。図7は、前記した図4に対応し、図8は前記した
図6に対応したものである。
例の手法に適用する。つまり、各視野のC値および各視
野相互のC値の相対関係を求め、C値の減少または各視
野間のC値の相対関係に変化があれば、バーナチップノ
ズルに閉塞が生じているとする。図7と8に、それぞれ
閉塞のないバーナチップおよび末期的閉塞状態のバーナ
チップのスート発光度a、水蒸気吸光度bおよびC値を
示す。図7は、前記した図4に対応し、図8は前記した
図6に対応したものである。
【0019】なお、従来のバーナチップノズルの閉塞の
検出方法である「燃料流量減少を示す縮小した火炎」お
よび「不安定な燃焼状態」の検出を火炎発光スペクトル
解析によって行うことも可能である。詳しくは、スート
発光度および水蒸気吸光度を経時的に検出し、燃料流量
の減少を示すスート発光度および水蒸気吸光度の減少、
スート発光度および水蒸気吸光度の経時的変動が見られ
たならば、バーナチップノズルの閉塞がかなり進行して
いるとする。
検出方法である「燃料流量減少を示す縮小した火炎」お
よび「不安定な燃焼状態」の検出を火炎発光スペクトル
解析によって行うことも可能である。詳しくは、スート
発光度および水蒸気吸光度を経時的に検出し、燃料流量
の減少を示すスート発光度および水蒸気吸光度の減少、
スート発光度および水蒸気吸光度の経時的変動が見られ
たならば、バーナチップノズルの閉塞がかなり進行して
いるとする。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、バーナチップノズル閉
塞を早期段階で検出でき、この段階でバーナチップを清
掃するならば、失火または火炎検出器の失火信号出力が
なくなり、燃焼炉の爆発につながる危険性をなくすこと
ができる。
塞を早期段階で検出でき、この段階でバーナチップを清
掃するならば、失火または火炎検出器の失火信号出力が
なくなり、燃焼炉の爆発につながる危険性をなくすこと
ができる。
【図1】図1は、本発明になる一実施例の燃焼診断シス
テムの構成図である。
テムの構成図である。
【図2】図2は、光プローブの取付け状況を示す図であ
る。
る。
【図3】図3は、油燃焼火炎の発光スペクトルの一例を
示す図である。
示す図である。
【図4】、
【図5】、
【図6】図4、5、6は、それぞれ閉塞のないバーナチ
ップ、閉塞初期状態のバーナチップおよび閉塞末期状態
のバーナチップを用いたときのスート発光度と水蒸気吸
光度の測定値(平均値)の一例を示す図である。
ップ、閉塞初期状態のバーナチップおよび閉塞末期状態
のバーナチップを用いたときのスート発光度と水蒸気吸
光度の測定値(平均値)の一例を示す図である。
【図7】、
【図8】図7、8は、それぞれ閉塞のないバーナチッ
プ、閉塞末期状態のバーナチップを用いたときのスート
発光度と水蒸気吸光度の測定値の一例を示す図である。
プ、閉塞末期状態のバーナチップを用いたときのスート
発光度と水蒸気吸光度の測定値の一例を示す図である。
【符号の説明】 1…光プローブ、2…中継光ファイバ、3…光チャンネ
ルセレクタ、4…分光分析装置、5…データ解析装置、
6…燃焼炉壁、7…バーナ、8…旋回翼、10…火炎、
11…燃料、12…空気、13…再循環排ガス。
ルセレクタ、4…分光分析装置、5…データ解析装置、
6…燃焼炉壁、7…バーナ、8…旋回翼、10…火炎、
11…燃料、12…空気、13…再循環排ガス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−270820(JP,A) 特開 昭62−276326(JP,A) 特開 昭60−263013(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23N 5/08 F23M 11/04 104
Claims (3)
- 【請求項1】 バーナチップノズルから噴射された液体
燃料の火炎光を受光する受光装置と、受光装置からの火
炎光を転送する装置と、転送された火炎光をスペクトル
分析する分光分析装置と、この分光分析装置の出力信号
をもとに解析処理するデータ処理装置を有し、前記受光
装置は複数の視野で受光する構成となし、各視野に対す
る分光分析装置によるスート発光特性および/または水
蒸気吸光特性の経時的変化からバーナチップノズルの閉
塞状況を解析処理するように構成したバーナチップノズ
ル閉塞検出装置。 - 【請求項2】 バーナチップノズルから噴射された液体
燃料の火炎光を受光する受光装置と、受光装置からの火
炎光を転送する装置と、転送された火炎光をスペクトル
分析する分光分析装置と、この分光分析装置の出力信号
をもとに解析処理するデータ処理装置とを有し、前記受
光装置は複数の視野で受光する構成とし、各視野に対す
る分光分析装置によるスート発光特性、水蒸気吸光特性
に基づく、各視野間のスート発光特性および/または水
蒸気吸光特性の相対関係からバーナチップノズルの閉塞
状況を解析処理するように構成したことを特徴とするバ
ーナチップノズルの閉塞検出装置。 - 【請求項3】 バーナチップノズルから噴射された液体
燃料の火炎光を受光装置により複数視野で受光し、該受
光を転送装置により転送し、転送された火炎光を分光分
析装置で分析し、この分析結果に基づきバーナチップノ
ズルの閉塞の有無をデータ処理装置により解析するバー
ナチップノズルの閉塞検出方法において、分光分析装置
によるスート発光特性と水蒸気吸光特性により各視野に
おける燃料流量(C)値を演算し、この演算値および/
または各視野間の前記演算値の相対関係よりバーナチッ
プノズルの閉塞状況を解析することを特徴とするバーナ
チップノズルの閉塞検出方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04035113A JP3083623B2 (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | バーナチップノズル閉塞検出装置および検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04035113A JP3083623B2 (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | バーナチップノズル閉塞検出装置および検出方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05231642A JPH05231642A (ja) | 1993-09-07 |
JP3083623B2 true JP3083623B2 (ja) | 2000-09-04 |
Family
ID=12432880
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04035113A Expired - Fee Related JP3083623B2 (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | バーナチップノズル閉塞検出装置および検出方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3083623B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107509050B (zh) * | 2017-08-08 | 2024-05-31 | 航天长征化学工程股份有限公司 | 一种气化炉火焰检测*** |
-
1992
- 1992-02-21 JP JP04035113A patent/JP3083623B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05231642A (ja) | 1993-09-07 |
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