JPH08247448A - Combustion control device - Google Patents

Combustion control device

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JPH08247448A
JPH08247448A JP4710295A JP4710295A JPH08247448A JP H08247448 A JPH08247448 A JP H08247448A JP 4710295 A JP4710295 A JP 4710295A JP 4710295 A JP4710295 A JP 4710295A JP H08247448 A JPH08247448 A JP H08247448A
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JP
Japan
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fuel
air
combustion
area
flame
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JP4710295A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuyoshi Tsuboi
信義 坪井
Kazuyuki Ito
和行 伊藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Control Of Combustion (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide a combustion control device in which a combustion diagnosis is performed rapidly and a stable combustion is carried out with a low NOx. CONSTITUTION: A combustion control device is comprised of a combustion device 200, a camera 820 for taking an image of a flame formed within the combustion device 200, an image inputting part 804, an area setting part 805, a calculating part 806, an image processing part 808, an image processing monitor 810, an exposure control circuit 850 for performing an exposure control for the camera 820, a fuel amount control part 816 and an air amount control part 18. An image area to be processed as its image selected from the flame image obtained through the image inputting part 804 is set by the area setting part 805 and then an exposure amount of the camera 820 is controlled by the exposure control circuit 850 in response to a brightness degree of the image processing area.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、カメラにより燃焼火炎
を撮像し、この撮像信号を画像処理して得られた結果に
基づいて燃焼状態を制御する燃焼制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion control device for taking an image of a combustion flame with a camera and controlling a combustion state based on a result obtained by image-processing the image pickup signal.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、燃焼火炎を映像として観測するシ
ステムについてはすでに多くの公知例、例えば特開昭62
-237221号、特開昭62−80430号公報などがある。これら
は火炎発光波長全体（可視光領域の輝度）の輝度分布を
基に燃焼状態を診断しようとするもので、本発明のよう
に特定波長を用いるものと本質的に異なる。2. Description of the Related Art Conventionally, many known examples of systems for observing combustion flames as images have already been disclosed, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-62.
-237221 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-80430. These are intended to diagnose the combustion state based on the luminance distribution of the entire flame emission wavelength (luminance in the visible light region), and are essentially different from those using a specific wavelength as in the present invention.

【０００３】一方、火炎の特定波長の輝度分布を取り込
んで分光分析に用いる例としては、カメラに取り込む火
炎発光のスペクトルのうち燃焼反応に深い係りを持つラ
ジカルのスペクトルを観測するために特定の波長を選択
的に抽出するために光学フィルタを用いていた。 この
ようにカメラを分光に実際に使用した例としては、例え
ば、特開平3−207912号公報記載のガスタービン燃焼器
の火炎分光映像装置がある。On the other hand, as an example in which a luminance distribution of a specific wavelength of a flame is captured and used for spectroscopic analysis, a specific wavelength is observed in order to observe a spectrum of radicals deeply involved in a combustion reaction in a spectrum of flame emission captured by a camera. An optical filter was used to selectively extract the. As an example in which the camera is actually used for spectroscopy, there is, for example, a flame spectroscopic imaging device for a gas turbine combustor described in Japanese Patent Laid-Open No. 3-207912.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記公報に掲載されて
いる火炎分光映像装置で行う分光のように、複数のフィ
ルタを切り換えて使用する場合には、フィルタ駆動のた
めの機構が必要となり、構造上、複雑になるという問題
が有った。When a plurality of filters are switched and used as in the spectroscopy performed by the flame spectroscopic imaging device disclosed in the above publication, a mechanism for driving the filters is required, and the structure is Besides, there was a problem that it became complicated.

【０００５】また、この分光とは別に、燃焼状態によっ
て、発光輝度が異なり、露光が過大となり、画像処理に
用いるデータが飽和する問題があった。これを避けるた
めには、カメラ、画像処理装置等の機器のダイナミック
レンジを大きくすることが考えられるが、装置がコスト
高となり、また取扱う数値の桁数が大きくなり、画像処
理時間が長くなるという問題があった。In addition to this spectroscopy, there is a problem that the light emission brightness differs depending on the combustion state, the exposure becomes excessive, and the data used for image processing is saturated. To avoid this, it is conceivable to increase the dynamic range of devices such as cameras and image processing devices, but the cost of the device increases, and the number of digits of the numerical value to be handled increases, resulting in a long image processing time. There was a problem.

【０００６】この画像処理時間は火炎の燃焼状態観測シ
ステムのモニタとしてのみ利用するとしても当然高速処
理が望まれる。さらに、燃焼状態観測結果を用いて、燃
焼制御装置を構築するには火炎画像の高速演算処理が大
きな課題であった。Even if this image processing time is used only as a monitor of a flame combustion state observation system, high-speed processing is naturally desired. Furthermore, high-speed calculation processing of flame images has been a major issue in constructing a combustion control device using the results of combustion state observation.

【０００７】本発明は、広い範囲の火炎の発光輝度に対
して、一定のダイナミックレンジのカメラを用いて、カ
メラのシャッタースピード等により露光量を制御する手
段を持ち、火炎の発光輝度状態に対応する。これにより
演算桁数を低く押える。さらに画像処理領域を設定する
ことにより演算時間を短くすることが可能となり、燃焼
診断の高速化が実現できるとともにこの診断装置を用い
て燃焼器を制御する燃焼制御装置を提供することを目的
とする。The present invention has means for controlling the exposure amount by the shutter speed of the camera using a camera having a constant dynamic range for a wide range of flame emission brightness, and corresponds to the flame emission brightness state. To do. As a result, the number of calculation digits can be kept low. Further, by setting the image processing area, the calculation time can be shortened, the combustion diagnosis can be speeded up, and it is an object of the present invention to provide a combustion control device for controlling a combustor using this diagnosis device. .

【０００８】また、本発明は上記燃焼制御装置を用い
て、低ＮＯｘ燃焼を実現する火力発電用プラントを提供
することを目的とする。Another object of the present invention is to provide a thermal power plant that realizes low NOx combustion by using the above combustion control device.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の燃焼制御装置
は、空気と燃料とを用いて火炎を形成する燃焼器と、該
燃焼器内の火炎のラジカルの発光輝度を測定する手段
と、前記発光輝度から燃焼器に導入される前記空気と燃
料との燃空比を演算する手段と、前記燃空比から前記燃
焼器に導入する燃料と空気とを制御する手段とを有する
ものであって、演算領域を限定する手段と前記発光輝度
を測定する手段と、露光量制御装置とを有することを特
徴とする。A combustion control device of the present invention comprises a combustor which forms a flame using air and fuel, a means for measuring the emission brightness of radicals of the flame in the combustor, and Comprising means for calculating the fuel-air ratio of the air and fuel introduced into the combustor from the light emission brightness, and means for controlling the fuel and air introduced into the combustor from the fuel-air ratio The present invention is characterized by including a means for limiting a calculation area, a means for measuring the emission luminance, and an exposure amount control device.

【００１０】演算領域を限定する手段として、予め取り
込んだ１画面に対して火炎の生成付近に例えば、中心座
標と半径を与えることで、２次元平面を座標で指定する
ことが出来る。As a means for limiting the calculation area, a two-dimensional plane can be designated by coordinates by giving, for example, a center coordinate and a radius in the vicinity of flame generation for one screen captured in advance.

【００１１】更に、本発明の燃焼制御装置は、前記演算
領域を限定する手段として、予め取り込んだ１画面に対
して、一定値以上の輝度を有する領域を１画面上のアド
レスとして記憶することにより、火炎の生成付近に２次
元平面を座標で指定する手段を有することを特徴とす
る。Further, the combustion control device of the present invention stores the area having the brightness equal to or more than a certain value as an address on one screen with respect to one screen captured in advance as a means for limiting the calculation area. , Is provided with a means for designating a two-dimensional plane in the vicinity of the flame generation.

【００１２】前記、領域の限定は、画像入力信号を用い
て、自動的に行うことを特徴とする。更に、本発明の燃
焼器制御装置は、前記発光輝度を認識する手段とカメラ
のシャッタースピードを制御する手段を有することを特
徴とする。The area is limited automatically by using an image input signal. Furthermore, the combustor control device of the present invention is characterized by having a means for recognizing the emission brightness and a means for controlling the shutter speed of the camera.

【００１３】また、本発明の燃焼器制御装置は、前記発
光輝度を認識する手段とカメラの絞り径を制御する手段
を有することを特徴とする。Further, the combustor control device of the present invention is characterized in that it has means for recognizing the emission luminance and means for controlling the aperture diameter of the camera.

【００１４】ここで、ラジカルの発光輝度の測定は光学
系と機構系、電気系を含めて、検出系と総称すると、本
発明の燃焼器制御方法は、ガスタービンを駆動する燃焼
器内の火炎を検出系により測定すること、該測定された
発光輝度から前記燃焼器に導入される燃料と空気との比
を演算すること、前記比から前記燃焼器に導入する燃料
と空気との量を制御することを有し、前記検出系が飽和
しない範囲に、前記検出系が有するカメラの露光量、シ
ャッタースピード及び／又は絞り径を制御することを有
することを特徴とする。Here, the measurement of the emission brightness of radicals is generally called a detection system including an optical system, a mechanical system, and an electric system. In the combustor control method of the present invention, a flame in a combustor for driving a gas turbine is used. Is calculated by a detection system, the ratio of fuel and air introduced into the combustor is calculated from the measured emission brightness, and the amount of fuel and air introduced into the combustor is controlled from the ratio. And controlling the exposure amount, shutter speed, and / or aperture diameter of the camera included in the detection system within a range in which the detection system is not saturated.

【００１５】更に、本発明は、ガスタービンを駆動する
燃焼器内の火炎におけるラジカルの発光輝度を画像処理
によって測定し、該測定された発光輝度から前記燃焼器
に導入される燃料量と空気量との比を演算し、前記燃空
比から前記燃焼器に導入する燃料量と空気量とを制御す
る燃焼制御装置であって、前記画像処理を施す領域の発
光輝度のうち最大輝度が所定の値を超えたとき、前記画
像を導きだす手段の露光量、シャッタースピード及び／
又は絞り径を上記最大輝度が測定系のダイナミックレン
ジ内に入るように制御することを特徴とする。Further, according to the present invention, the emission brightness of radicals in the flame in the combustor driving the gas turbine is measured by image processing, and the fuel amount and the air amount introduced into the combustor are measured from the measured emission brightness. Is a combustion control device for controlling the amount of fuel and the amount of air to be introduced into the combustor from the fuel-air ratio by calculating the ratio of the When the value is exceeded, the exposure amount, shutter speed and / or the means for deriving the image
Alternatively, the aperture diameter is controlled so that the maximum brightness falls within the dynamic range of the measurement system.

【００１６】また、火力発電プラントには、本発明に係
る上記燃焼器制御装置を備えることが好ましい。Further, it is preferable that the thermal power plant is equipped with the above-described combustor control device according to the present invention.

【００１７】本発明の第１の態様としては、撮像面上に
複数の受光素子を備えるとともに、該一つの受光単位に
含まれる各受光素子は、その検出波長範囲が異なるこ
と、各受光素子の光検出信号を各々分離して出力するカ
メラを有している。According to a first aspect of the present invention, a plurality of light receiving elements are provided on an image pickup surface, and each light receiving element included in one light receiving unit has a different detection wavelength range. It has a camera which separates and outputs the light detection signals.

【００１８】上記一つの受光単位を構成する受光素子
は、上記撮像面上において隣接して配置されていること
が好ましく、上記一つの受光単位を構成する受光素子全
体での検出波長範囲は、可視光領域全体をカバーしてい
ることが好ましい。It is preferable that the light receiving elements constituting the one light receiving unit are arranged adjacent to each other on the image pickup surface, and the detection wavelength range of the entire light receiving element constituting the one light receiving unit is visible. It is preferable to cover the entire light area.

【００１９】また、ある特定波長の光を観測するカメラ
において、上記各受光単位中には、上記特定波長付近に
おいて高い検出感度を有する受光素子が含まれることが
好ましい。上記特定波長としては、ＣＨラジカルと、Ｃ
2 ラジカルと、ＯＨラジカルとの発光波長のうちの少な
くとも一つが含まれることが好ましい。In a camera for observing light of a certain specific wavelength, it is preferable that each of the light receiving units includes a light receiving element having a high detection sensitivity in the vicinity of the specific wavelength. As the specific wavelength, CH radical and C
It is preferable that at least one of the emission wavelengths of 2 radicals and OH radicals is included.

【００２０】上記受光素子からの検出信号が測定領域の
いずれかで一定値をオーバーした場合にカメラの露光量
を減少させる手段を有することが好ましい。It is preferable to have means for reducing the exposure amount of the camera when the detection signal from the light receiving element exceeds a certain value in any of the measurement areas.

【００２１】露光量を減少させる手段は、露光オーバー
を検出するソフトあるいはハードの画像処理装置、露光
オーバーを検出したとき該検出信号を出力する入出力イ
ンターフェース、カメラ露光制御回路を有し、カメラは
リモートコントロール端子を有し、該リモートコントロ
ール端子に電圧、パルス幅等を与えることにより実行す
ることを特徴とする。The means for reducing the amount of exposure has a software or hardware image processing device for detecting overexposure, an input / output interface for outputting the detection signal when overexposure is detected, and a camera exposure control circuit. It has a remote control terminal, and is performed by applying a voltage, a pulse width or the like to the remote control terminal.

【００２２】上記カメラの露光調整はシャッタースピー
ド、絞り径、ＣＣＤの感度を変えるチャージ時間の変
更、電圧変更のいずれかにより行われる。The exposure of the camera is adjusted by changing the shutter speed, the aperture diameter, the charge time for changing the sensitivity of the CCD, or the voltage.

【００２３】露光量の適正化に伴い、検出信号と燃空比
の関係を示す検量線が異なるので、前記露光量変更に対
応した検量線を用いて、燃空比の演算を行うことを特徴
とする。Since the calibration curve showing the relationship between the detection signal and the fuel-air ratio differs with the adjustment of the exposure amount, the fuel-air ratio is calculated using the calibration curve corresponding to the change of the exposure amount. And

【００２４】本発明の第２の態様としては、上記第１の
態様のカメラと、画像処理装置への入力信号が一定値を
超えたときシャッター速度を速く、一定値を割ったとき
シャッター速度を遅くする信号を発生するソフトあるい
はハードを有することを特徴とする。As a second aspect of the present invention, the camera of the first aspect described above and the shutter speed when the input signal to the image processing device exceeds a certain value are fast and when the input signal to the image processing device is less than the certain value, the shutter speed is It is characterized by having software or hardware for generating a signal to slow down.

【００２５】該シャッタースピード変更の信号が発生さ
れたときカメラコントロール端子にカメラコントロール
モードに応じた信号を発生する露光量制御回路を備えた
ことを特徴とするシステムが提供される。There is provided a system comprising an exposure amount control circuit for generating a signal according to a camera control mode at a camera control terminal when the shutter speed change signal is generated.

【００２６】本発明の第３の態様としては、発光強度に
応じて露光条件を変更したとき、それに対応した検量線
を有し、露光条件と対応した検量線を用いて燃空比を演
算することを特徴とする。As a third aspect of the present invention, when the exposure condition is changed according to the emission intensity, it has a calibration curve corresponding to it, and the fuel-air ratio is calculated using the calibration curve corresponding to the exposure condition. It is characterized by

【００２７】上記第１の態様のカメラと、該カメラの出
力信号を用いて、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号をそれぞれ合成する合
成手段と、を備えたことを特徴とする分光システムが提
供される。There is provided a spectroscopic system comprising the camera of the first aspect and a combining means for respectively combining the R, G and B signals by using the output signal of the camera.

【００２８】本発明の第４の態様としては、撮像面上に
複数の受光素子を備えるとともに、各受光素子の光検出
信号を各々分けて出力するカメラにおいて、その検出波
長範囲に、ＣＨラジカルの発光波長を含むが、Ｃ2 ラジ
カルおよびＯＨラジカルの発光波長は含まない第１の受
光素子と、その検出波長範囲に、Ｃ2 ラジカルの発光波
長を含むが、ＣＨラジカルおよびＯＨラジカルの発光波
長は含まない第２の受光素子の二つを有すること、該カ
メラはコントロール端子を有することを特徴とするカメ
ラが提供される。As a fourth aspect of the present invention, in a camera having a plurality of light receiving elements on the image pickup surface and separately outputting the light detection signals of the respective light receiving elements, CH radicals of CH radicals are detected in the detection wavelength range. The first light receiving element that includes the emission wavelengths but does not include the emission wavelengths of the C 2 radicals and the OH radicals, and the detection wavelength range thereof includes the emission wavelengths of the C 2 radicals, but the emission wavelengths of the CH radicals and the OH radicals are There is provided a camera having two second light receiving elements not included, and the camera having a control terminal.

【００２９】ＣＨの発光波長と燃空比の関係を示す検量
線とＣ2 の発光波長と燃空比の関係を示す検量線から燃
空比を演算する。The fuel-air ratio is calculated from a calibration curve showing the relationship between the emission wavelength of CH and the fuel-air ratio and a calibration curve showing the relationship between the emission wavelength of C 2 and the fuel-air ratio.

【００３０】さらに前記ＣＨ、Ｃ2 の信号の比をとるこ
とにより発光強度と燃空比の関係をより正確に求めるこ
とが出来る。Further, by taking the ratio of the CH and C 2 signals, the relationship between the emission intensity and the fuel-air ratio can be obtained more accurately.

【００３１】本発明の第５の態様としては、上記第１の
態様のカメラと、該カメラの適正露光の出力信号を用い
て、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号をそれぞれ合成する合成手段と、を
備えたことを特徴とする分光システムが提供される。As a fifth aspect of the present invention, it is provided with the camera of the first aspect, and a synthesizing means for synthesizing the R, G and B signals respectively by using the output signal of the proper exposure of the camera. A spectroscopic system is provided.

【００３２】本発明の第６の態様としては、ＣＨの波長
に近いいわゆる光の３原色のＢ、Ｃ2 の波長に近い３原
色のＧ、この他に３原色Ｒ付近に検出感度を有する３つ
のの受光素子を備えるとともに、各受光素子の検出信号
を各々分けて出力するカメラを用いて、隣接した複数の
受光素子を一つの受光単位とし、該一つの受光単位に
は、通常のカラーテレビの感度曲線に一致した感度曲線
を備えたカラー画像用の受光素子と、各受光素子の検出
波長範囲が互いに重ならない分光分析用の受光素子と、
が含まれること、を特徴とするカメラが提供される。In a sixth aspect of the present invention, the so-called three primary colors of light near the wavelength of CH, the three primary colors of G near the wavelength of C 2 , and the detection sensitivity in the vicinity of the other three primary colors R. By using a camera that has two light receiving elements and outputs the detection signals of each light receiving element separately, a plurality of adjacent light receiving elements are set as one light receiving unit. A light receiving element for a color image having a sensitivity curve matching the sensitivity curve of, and a light receiving element for spectroscopic analysis in which the detection wavelength ranges of the respective light receiving elements do not overlap with each other,
A camera is provided which is characterized by including.

【００３３】本発明の第７の態様としては、燃焼場の燃
空比の均一性（燃空比の分布）から火炎の燃焼状態を評
価するための燃焼評価装置において、火炎を撮影するカ
メラと、上記カメラの出力信号を用いて露光調整を行う
ための露光制御回路を備え、該カメラの出力信号を用い
て火炎画像を表示する表示手段と、上記カメラの出力信
号を用いて火炎の燃焼性を評価するための物理量を求め
る演算手段と、を有することを特徴とする燃焼評価装置
が提供される。As a seventh aspect of the present invention, in a combustion evaluation device for evaluating the combustion state of the flame from the uniformity of the fuel-air ratio of the combustion field (distribution of the fuel-air ratio), a camera for photographing the flame is used. A display means for displaying a flame image using the output signal of the camera, and an exposure control circuit for adjusting the exposure using the output signal of the camera; and the flammability of the flame using the output signal of the camera. A combustion evaluation device is provided, which comprises: a calculation unit that obtains a physical quantity for evaluating

【００３４】本発明の第８の態様としては、燃料と空気
とを燃焼させるバーナと、上記バーナに燃料および空気
を供給する供給手段と、上記バーナに供給される燃料と
空気とのうちの、少なくとも一方の供給量を調整する調
整手段と、火炎を撮影するカメラと、上記カメラの出力
信号を用いて火炎画像を表示する表示手段と、上記カメ
ラの出力信号を用いて火炎の燃焼性を評価するための物
理量（空気量、燃料量、湿度、空気温度等）を求める演
算手段と、上記演算手段の求めた上記物理量に応じて上
記調整手段を制御する制御手段と、を有することを特徴
とする燃焼制御システムが提供される。According to an eighth aspect of the present invention, of a burner for burning fuel and air, a supply means for supplying fuel and air to the burner, and a fuel and air supplied to the burner, Adjusting means for adjusting at least one supply amount, a camera for photographing a flame, a displaying means for displaying a flame image by using the output signal of the camera, and an evaluation of flame flammability by using the output signal of the camera A physical quantity (air quantity, fuel quantity, humidity, air temperature, etc.) for controlling, and a control means for controlling the adjusting means according to the physical quantity calculated by the arithmetic means. A combustion control system is provided.

【００３５】本発明の第９の態様としては、燃料と空気
とを燃焼させるバーナと、上記バーナに燃料および空気
を供給する供給手段と、上記バーナに供給される燃料と
空気とのうちの、少なくとも一方の供給量を調整する調
整手段と、火炎を撮影するカメラと、上記カメラの出力
信号を用いて火炎画像を表示する表示手段と、上記カメ
ラの出力信号を用いて火炎の燃焼性を評価するための物
理量を求める演算手段と、上記演算手段の求めた上記物
理量に応じて上記調整手段を制御する制御手段と、を有
することを特徴とする火力発電用プラントが提供され
る。According to a ninth aspect of the present invention, of a burner for burning fuel and air, a supply means for supplying fuel and air to the burner, and a fuel and air supplied to the burner, Adjusting means for adjusting at least one supply amount, a camera for photographing a flame, a displaying means for displaying a flame image by using the output signal of the camera, and an evaluation of flame flammability by using the output signal of the camera Provided is a plant for thermal power generation, which comprises: a calculation unit for calculating a physical quantity for achieving the above; and a control unit for controlling the adjusting unit according to the physical amount calculated by the calculation unit.

【００３６】また、本発明は、カメラの出力信号が一定
値を超えたとき、カメラの露光量を減少させることを特
徴とする自動露光燃空比評価装置にある。Further, the present invention is an automatic exposure fuel-air ratio evaluation system characterized by decreasing the exposure amount of the camera when the output signal of the camera exceeds a certain value.

【００３７】さらに、本発明は、撮像面上に複数の受光
素子を備えるとともに、各受光素子の光検出信号を各々
分けて出力するカメラから入力する画像処理装置であっ
て、画像処理を施す領域の数値が一定値を超えたとき、
カメラのシャッタースピード／およびあるいは絞り径を
変えて一定値以下にすることを特徴とする。Further, the present invention is an image processing apparatus which is provided with a plurality of light receiving elements on the image pickup surface and which inputs the light detection signals of the respective light receiving elements separately from the camera, and which is an area to be subjected to image processing. When the value of exceeds a certain value,
It is characterized in that the shutter speed / and / or the aperture diameter of the camera is changed to a certain value or less.

【００３８】さらに、画像処理を施す領域の数値が一定
値を超え、カメラのシャッタースピード／およびあるい
は絞り径を変更する信号が発生されたとき、それに応じ
てカメラを遠隔から操作する電圧、パルス幅を持つ信号
を発生し、該機構を制御することが望ましい。Further, when the value of the area to be subjected to image processing exceeds a certain value and a signal for changing the shutter speed / and / or the aperture diameter of the camera is generated, the voltage and pulse width for remotely operating the camera according to the signal. It is desirable to generate a signal with the control of the mechanism.

【００３９】さらに、画像処理を施す領域の数値が一定
値を超えたとき、露光量と燃空比の関係を示す検量線の
変更とカメラのシャッタースピード／およびあるいは絞
り径を変更する信号をそれぞれ発生する画像処理装置を
有することが望ましい。Further, when the numerical value of the area to be subjected to image processing exceeds a certain value, a signal for changing the calibration curve showing the relationship between the exposure amount and the fuel-air ratio and a signal for changing the shutter speed and / or the aperture diameter of the camera are respectively sent. It is desirable to have a generating image processing device.

【００４０】さらに、燃焼条件の空気量および燃料量測
定手段とラジカル発光強度を対比して、燃空比とラジカ
ル発光の関係を示す検量線を自動的に作製することが望
ましい。Further, it is desirable to compare the air amount and fuel amount measuring means of the combustion condition with the radical emission intensity to automatically prepare a calibration curve showing the relationship between the fuel-air ratio and the radical emission.

【００４１】さらに、露光オーバーの場合は露光量を適
切にした状態で、燃焼条件の空気量および燃料量測定手
段とラジカル発光強度を対比して、燃空比とラジカル発
光の関係を示す検量線を自動的に作製することが望まし
い。Further, in the case of overexposure, in a state where the exposure amount is appropriate, the calibration curve showing the relationship between the fuel-air ratio and the radical emission by comparing the air emission and fuel amount measuring means of the combustion condition with the radical emission intensity. It is desirable to automatically generate.

【００４２】さらに、カメラの出力信号が一定範囲から
逸脱したとき、ＣＣＤのチャージ時間を増減させ、出力
信号が一定範囲に入るようにすることが望ましい。Further, when the output signal of the camera deviates from the fixed range, it is desirable to increase or decrease the charge time of the CCD so that the output signal falls within the fixed range.

【００４３】さらに、カメラの出力信号が一定範囲から
逸脱したとき、光学フィルターの減衰度を増減させるこ
とが望ましい。Furthermore, it is desirable to increase or decrease the attenuation of the optical filter when the output signal of the camera deviates from a certain range.

【００４４】さらに、カメラの出力信号が一定値を超え
たとき、ＣＣＤの印加電圧を増減させることが望まし
い。Further, it is desirable to increase or decrease the voltage applied to the CCD when the output signal of the camera exceeds a certain value.

【００４５】[0045]

【作用】上記構成の燃焼制御装置では、露光調整手段に
よって、各受光素子各々の出力信号が飽和すること無し
に一定検出波長範囲で燃焼による発光強度を検出するこ
とができる。そして、合成手段により受光素子Ｒ、Ｇ、
Ｂの各受光素子の出力信号を合成することによって、通
常のカラー画像を得ることができる。In the combustion control device having the above-mentioned structure, the exposure adjusting means can detect the light emission intensity due to combustion within a fixed detection wavelength range without saturating the output signals of the respective light receiving elements. Then, the light receiving elements R, G, and
A normal color image can be obtained by combining the output signals of the respective light receiving elements of B.

【００４６】火炎の燃焼状態の評価には、波長４３１ｎ
ｍ付近に高感度を有する受光素子Ｂ、５１７ｎｍ付近に
高感度を有する受光素子Ｇの少なくとも一つを上記特定
波長としておけば、燃焼に伴って生じる反応中間体ラジ
カルの発光強度を検出することができる。The wavelength of 431n is used to evaluate the flame combustion state.
If at least one of the light receiving element B having high sensitivity in the vicinity of m and the light receiving element G having high sensitivity in the vicinity of 517 nm is set to the above-mentioned specific wavelength, the emission intensity of the reaction intermediate radical generated by combustion can be detected. it can.

【００４７】さらに、画像処理を施す領域の輝度が一定
値を超えたとき、シャッターおよび／あるいは絞りを変
更するので、発光強度が強くなっても、飽和現象は生じ
ない。従来装置のように露光量を一定にした状態で燃焼
器の火炎の発光輝度の測定を行なうと、発光強度の強い
領域や全体的に強くなった場合には、検出信号に歪を生
ずるために飽和しない場合の検量線を用いて、燃空比の
演算を行うと当然誤差が生ずる。Further, since the shutter and / or the aperture is changed when the brightness of the area to be image-processed exceeds a certain value, the saturation phenomenon does not occur even if the emission intensity becomes strong. When the emission intensity of the flame of the combustor is measured with the exposure amount kept constant as in the conventional device, when the emission intensity is strong or the intensity becomes high as a whole, the detected signal may be distorted. An error naturally occurs when the fuel-air ratio is calculated using the calibration curve when it is not saturated.

【００４８】本発明では露光調整を自動的に行い、また
それに対応した検量線を用いた演算を実行することによ
り、発光強度に関係無く精度の高い測定が出来る。特
に、燃焼器のバーナは安定燃焼のため拡散燃焼とＮＯｘ
低減のため予混合燃焼を併用する場合が多く、この燃焼
方式の違いは発光強度に大きな差がある。このためこの
双方を正確に測定するためには露光の適正化が必要であ
る。また、露光の適正化を図ったＲ、Ｇ、Ｂの受光素子
の出力信号を用いることによって、ハレーションの無い
カラー画像を得ることができる。In the present invention, the exposure adjustment is automatically performed, and the calculation using the calibration curve corresponding thereto is performed, whereby highly accurate measurement can be performed regardless of the emission intensity. In particular, the burner of the combustor uses diffusion combustion and NOx for stable combustion.
In many cases, premixed combustion is also used for reduction, and the difference in this combustion method has a large difference in emission intensity. Therefore, it is necessary to optimize the exposure in order to accurately measure both of them. Further, by using the output signals of the R, G, and B light receiving elements for which the exposure is optimized, it is possible to obtain a color image without halation.

【００４９】また、燃焼器では負荷要求に応じて空気
量、燃料量が制御されて、火炎の発光強度が変わる。こ
れに応じてカメラの露光条件を変えると実際の発光強度
と受光素子の受光量は変わる。この検出感度の違いを補
正するためにそれぞれの露光条件における各受光素子が
検出する信号強度と燃料量、空気量の計測結果から求ま
る燃空比の関係を示す検量線を作製する必要がある。こ
れは試運転時に行って記憶しておくことが出来る。In the combustor, the amount of air and the amount of fuel are controlled according to the load demand, and the emission intensity of flame changes. If the exposure conditions of the camera are changed accordingly, the actual light emission intensity and the amount of light received by the light receiving element change. In order to correct this difference in detection sensitivity, it is necessary to create a calibration curve showing the relationship between the signal intensity detected by each light receiving element under each exposure condition and the fuel-air ratio obtained from the measurement results of the fuel amount and the air amount. This can be done and memorized during the trial run.

【００５０】また、営業運転時に逐次、燃焼条件の実測
値から検量線を作製することもできる。いずれにしても
露光条件と対応した検量線を用いて、演算することによ
り、精度の高い測定が可能となる。It is also possible to prepare a calibration curve from measured values of combustion conditions one after another during commercial operation. In any case, by using the calibration curve corresponding to the exposure condition to perform the calculation, highly accurate measurement becomes possible.

【００５１】ところで、上記した露光条件の変更を実施
しないで露光条件一定で測定するには、測定レンジを大
きくするか、検出感度を低くするかが考えられるが、い
ずれも次の欠点がある。測定レンジを大きくするには検
出器からＡ／Ｄ変換器、演算器の桁数を多くする必要が
あり、機器のコストが高くなるだけでなく、演算時間が
長くなり実用的でない。また、検出感度を低くするのは
分解能が悪くなる。このように露光条件を適切にするこ
とにより、表示手段に表示された火炎画像による燃焼状
態の監視と、演算手段の算出した物理量を用いた評価と
が可能になる。さらに、本発明では画像処理領域を予め
設定して、その領域のみについて画像処理のための演算
を行うようにしたので、演算回数が減少し、上記演算時
間を大幅に短縮することが可能になる。この画像処理領
域は負荷の少ない時や複数個存在する燃焼器の稼働状況
の異なるときに取り込んだ火炎の輝度による画像情報か
ら一定値を超えた領域を認識することにより自動的に設
定できる。By the way, in order to carry out the measurement under the constant exposure condition without changing the above-mentioned exposure condition, it is conceivable to increase the measurement range or decrease the detection sensitivity, but both have the following drawbacks. In order to increase the measurement range, it is necessary to increase the number of digits from the detector to the A / D converter and the calculator, which not only increases the cost of the device but also increases the calculation time, which is not practical. Also, lowering the detection sensitivity lowers the resolution. By making the exposure conditions appropriate in this way, it becomes possible to monitor the combustion state by the flame image displayed on the display means and to evaluate using the physical quantity calculated by the calculation means. Further, in the present invention, since the image processing area is set in advance and the calculation for the image processing is performed only on the area, the number of calculations is reduced, and the above-mentioned calculation time can be significantly shortened. . This image processing area can be automatically set by recognizing an area exceeding a certain value from the image information based on the brightness of the captured flame when the load is low or the operating conditions of a plurality of combustors are different.

【００５２】また、上記した設定領域のうちさらに、こ
の領域を代表する一部を抜粋することにより、その部分
を利用して燃焼状態の認識を高速化して、燃料量／空気
量の流量比を制御することができる。Further, by extracting a part of the above-mentioned set region, which is representative of this region, recognition of the combustion state is accelerated by utilizing that part, and the flow rate ratio of the fuel amount / air amount is increased. Can be controlled.

【００５３】また、燃焼器に導入する燃料量と空気量を
制御する制御手段は、燃焼器に供給された空気量、燃料
量、湿度、空気温度等の物理量を用いて燃料量及び空気
量を調整する調整手段を制御する。これにより供給手段
による燃焼器への燃料、空気の供給量を正確に調整する
ことができる。Further, the control means for controlling the amount of fuel and the amount of air introduced into the combustor uses the physical amounts such as the amount of air supplied to the combustor, the amount of fuel, the humidity and the air temperature to determine the amount of fuel and the amount of air. Control the adjusting means to be adjusted. This makes it possible to accurately adjust the amount of fuel and air supplied to the combustor by the supply means.

【００５４】[0054]

【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【００５５】図１、図２には本発明に係る燃焼制御装置
の一実施例の構成が示されている。これらの図におい
て、燃焼器２００はＦ１燃焼器２８４およびＦ２燃焼器
２７２を備え、火炎２４１を形成する。1 and 2 show the construction of an embodiment of a combustion control device according to the present invention. In these figures, combustor 200 includes F1 combustor 284 and F2 combustor 272 to form flame 241.

【００５６】前記Ｆ１燃焼器２８４およびＦ２燃焼器２
７２より形成される火炎２４１の発光画像を、カメラ８
２０で採光する。このカメラは、赤画像信号（Ｒ信
号）、緑画像信号（Ｇ信号）、青画像信号（Ｂ信号）が
それぞれ単独でも、合成でも出力できる、いわゆるＲＧ
Ｂ対応の電子カメラである。The F1 combustor 284 and the F2 combustor 2
The luminescence image of the flame 241 formed by
Lights at 20. This camera can output a red image signal (R signal), a green image signal (G signal), and a blue image signal (B signal) either individually or in combination, a so-called RG.
It is an electronic camera compatible with B.

【００５７】本実施例に係る燃焼制御装置は、１台のカ
メラで複数のバーナの燃焼性を評価、制御する点を特徴
とするものである。カメラの視野は該複数のバーナの火
炎を見るために図に示すように燃焼器の軸方向、好まし
くは軸上に設置するの良い。また、カメラ８２０の出力
するＲＧＢ信号は、上記カラーモニタ８０２等への出力
と並行して、画像取り込み部８０４および演算部８０６
へ送られている。演算部８０６では、Ｇ信号、Ｂ信号を
用いて燃焼状態を評価するための燃空比算出処理等が行
われる。該燃空比算出処理については、図６を用いて後
ほど詳細に説明する。The combustion control device according to this embodiment is characterized in that the combustibility of a plurality of burners is evaluated and controlled by one camera. The field of view of the camera may be located axially, preferably axially, of the combustor as shown to view the flames of the plurality of burners. The RGB signal output from the camera 820 is output in parallel with the output to the color monitor 802 and the like, and the image capturing unit 804 and the arithmetic unit 806.
Have been sent to. The calculation unit 806 performs a fuel-air ratio calculation process for evaluating the combustion state using the G signal and the B signal. The fuel-air ratio calculation process will be described later in detail with reference to FIG.

【００５８】演算部８０６により処理された信号は、画
像処理部８０８に至る。ここでは、例えば燃焼状態を評
価するための物理量画像（画像処理して得られた燃焼状
態を示す画像）について、擬似カラー表示処理、任意の
強度以上と以下を２分化する２値化処理、２値化処理し
た画像についての面積算出、位置算出、境界のみを線で
結ぶエッジ処理、エッジで囲まれた領域の面積算出、エ
ッジ長算出、測定領域内の全画素の受光強度の平均値及
び分散算出等を行う。入力物理量画像について、以上の
ような特徴量として算出された結果は、比較部814、画
像処理結果のモニタ装置８１０へ出力される。The signal processed by the calculation unit 806 reaches the image processing unit 808. Here, for example, with respect to a physical quantity image for evaluating a combustion state (an image showing a combustion state obtained by image processing), a pseudo color display process, a binarization process that divides an intensity into two, which is higher than and lower than an arbitrary intensity, Area calculation, position calculation, edge processing that connects only boundaries with lines, area calculation of the area surrounded by the edge, edge length calculation, average value and dispersion of received light intensity of all pixels in the measurement area Perform calculations, etc. The result calculated as the above-described feature amount of the input physical quantity image is output to the comparison unit 814 and the image processing result monitor device 810.

【００５９】画像処理結果の画像処理モニタ８１０で
は、主に燃焼状態を評価するための物理量画像につい
て、擬似カラー表示処理された結果が表示されるが、上
記処理結果像でもよい。従って、画像処理モニタ８１０
に映し出されている炎と、カラーモニタ８０２が映しだ
している炎とは同一の炎についての映像ではあるが、そ
の表示画像はカラーモニタ８０２とは異なったものとな
る。なお、画像取り込み部８０４、演算部８０６、画像
処理部８０８等による処理結果は、図２記載の処理結果
を記憶する記憶部８１２に記憶され、後日利用すること
ができる。On the image processing monitor 810 of the image processing result, the result of the pseudo color display processing is displayed for the physical quantity image mainly for evaluating the combustion state, but the processing result image may be used. Therefore, the image processing monitor 810
Although the flame displayed on the color monitor 802 and the flame displayed on the color monitor 802 are images of the same flame, the displayed image is different from that on the color monitor 802. The processing results of the image capturing unit 804, the arithmetic unit 806, the image processing unit 808, and the like are stored in the storage unit 812 that stores the processing results illustrated in FIG. 2 and can be used at a later date.

【００６０】比較部８１４では、記憶部８２６に予め記
憶されている理想的な燃焼火炎の特徴量データと、実際
に入力された実燃焼火炎の特徴量データとが比較され
る。実際の燃焼火炎と理想的な燃焼火炎との差異が大き
な場合には、任意の範囲内で一致するような制御信号が
燃料量制御部８１６、空気量制御部８１８等へ出力され
る。In the comparison unit 814, the ideal combustion flame characteristic amount data stored in advance in the storage unit 826 is compared with the actually input actual combustion flame characteristic amount data. When the difference between the actual combustion flame and the ideal combustion flame is large, control signals that match within an arbitrary range are output to the fuel amount control unit 816, the air amount control unit 818, and the like.

【００６１】燃料量制御部８１６、空気量制御部８１８
は、これらの制御信号に従って、燃焼器２００内に燃料
を供給する燃料量制御弁２５６を、燃焼器２００内に空
気を供給する空気量制御弁２７０、２７１の開度を変更
する。例えば、空気が不足している場合には、空気量制
御部８１８は、供給する空気量を増加させる。これによ
り、常に最適な燃焼状態を保つことができる。Fuel amount control unit 816, air amount control unit 818
According to these control signals, changes the opening of the fuel amount control valve 256 for supplying fuel into the combustor 200 and the opening of the air amount control valves 270, 271 for supplying air into the combustor 200. For example, when the air is insufficient, the air amount control unit 818 increases the supplied air amount. As a result, the optimum combustion state can always be maintained.

【００６２】本実施例は、燃焼状態を適正な露光条件で
検出するための構成（つまり、カメラ８２０、露光制御
回路８５０、演算部８０６等）とそれに応じた演算を高
速で演算するための領域設定部805を持つことを特徴と
するものである。この領域設定部は本図ではこの位置に
記載してあるが、画像取り込み部８０４から比較部８１
４までの間であれば他の位置にあっても同様な効果が得
られる。In this embodiment, the structure for detecting the combustion state under proper exposure conditions (that is, the camera 820, the exposure control circuit 850, the arithmetic unit 806, etc.) and the region for high-speed arithmetic operation according to the constitution. It is characterized by having a setting unit 805. Although this area setting unit is shown at this position in this figure, it is not the same as the image capturing unit 804 to the comparing unit 81.
A similar effect can be obtained even at other positions as long as it is up to 4.

【００６３】また、実際には演算を行うときに領域と対
応した記憶部のアドレスを利用して、その領域内の演算
のみをソフト的に行うことも可能であり、カメラの視野
全体の演算に比べて高速に実施できる手段となる。した
がって、ソフト的な手段も当然本発明に含まれる。これ
らの燃焼状態を検出する燃焼診断によって、燃焼条件を
制御することを特徴とするものである。したがって、こ
れ以降においては、特徴点を中心に説明する。Further, in actuality, it is possible to use the address of the storage unit corresponding to the area when performing the operation, and only the operation within the area can be performed by software. This is a means that can be implemented at a higher speed than in comparison. Therefore, software means are naturally included in the present invention. The combustion condition is controlled by a combustion diagnosis that detects these combustion states. Therefore, hereinafter, the description will focus on the characteristic points.

【００６４】燃焼器２００はガスタービン燃焼器であ
り、空気中に燃料を噴出する拡散燃焼のＦ１燃焼器２８
４と空気と燃料を予め混合した状態でノズルから噴出す
る予混合燃焼のＦ２燃焼器２７２がある。もちろん、Ｆ
１燃焼器２８４、Ｆ２燃焼器２７２とも予混合燃焼の燃
焼器であっても良い。カメラからの撮像結果のうち、燃
空比分布画像は、画像処理モニタ８１０に表示され、Ｆ
１燃焼器２８４とＦ２燃焼器２７２で形成される火炎帯
の燃空比分布全体が同時に測定できる。したがって、本
実施例においては、同時に複数のバーナの燃焼状態を評
価し、管理できる効果がある。Ｆ１燃焼器２８４で形成
される火炎２４３やＦ２燃焼器２７２で形成される火炎
２４１は、それぞれの火炎では均一の燃空比で燃焼する
ことが望ましいが、なんらかの原因で不均一になってい
る場合が有る。The combustor 200 is a gas turbine combustor, which is a diffusion combustion F1 combustor 28 for injecting fuel into the air.
There is an F2 combustor 272 for premixed combustion in which 4 and air and fuel are premixed and ejected from a nozzle. Of course, F
Both the first combustor 284 and the F2 combustor 272 may be premixed combustors. Of the image pickup results from the camera, the fuel-air ratio distribution image is displayed on the image processing monitor 810.
The entire fuel-air ratio distribution of the flame zone formed by the 1 combustor 284 and the F2 combustor 272 can be simultaneously measured. Therefore, the present embodiment has an effect that the combustion states of a plurality of burners can be evaluated and managed at the same time. It is desirable that the flame 243 formed by the F1 combustor 284 and the flame 241 formed by the F2 combustor 272 burn with a uniform fuel-air ratio in each flame, but if they are non-uniform for some reason. There is.

【００６５】本実施例によれば、燃焼器２８４、２７２
で形成される火炎において燃空比が不均一となっている
事実、およびその不均一となっている火炎の領域を特定
することができる。According to this embodiment, the combustors 284, 272 are
It is possible to identify the fact that the fuel-air ratio is non-uniform in the flame formed by (3) and the region of the non-uniform flame.

【００６６】図２は画像処理、表示、および記録に関す
る装置の説明図である。カメラ８２０の出力する信号
は、赤画像信号（Ｒ信号）、緑画像信号（Ｇ信号）、青
画像信号（Ｂ信号）独立に出力される型式で、通常のＲ
ＧＢ入力端子のカラーモニタ８０２で合成されて火炎の
カラー画像が監視用として出力される。したがって、カ
ラーモニタ８０２には、肉眼で見た場合と同様の炎の映
像が映し出される。また、同時に無処理の元画像とし
て、画像記憶装置８２４に記憶される。したがって、後
日、この画像を再生することができる。FIG. 2 is an explanatory diagram of an apparatus relating to image processing, display, and recording. The signal output from the camera 820 is a type in which a red image signal (R signal), a green image signal (G signal), and a blue image signal (B signal) are independently output.
The color monitor 802 of the GB input terminal synthesizes and outputs the color image of the flame for monitoring. Therefore, the color monitor 802 displays an image of flame similar to that seen with the naked eye. At the same time, it is stored in the image storage device 824 as an unprocessed original image. Therefore, this image can be reproduced at a later date.

【００６７】本実施例に係る燃焼制御装置を構成するカ
メラ８２０は、赤画像信号(Ｒ信号）、緑画像信号(Ｇ信
号）、青画像信号（Ｂ信号）がそれぞれ単独でも、合成
した信号としてでも出力できる、いわゆるＲＧＢ対応の
電子カメラである。The camera 820 which constitutes the combustion control system according to the present embodiment uses the red image signal (R signal), the green image signal (G signal), and the blue image signal (B signal) alone, or as a combined signal. However, it is a so-called RGB compatible electronic camera that can output.

【００６８】カメラ８２０の相対検出感度は、図３に示
すとおり、青画像は波長４５０ｎｍに、緑画像は波長５
１０ｎｍに、赤画像は波長６００ｎｍに最大感度を有し
ている。したがって、後述する図４に示す火炎の発光ス
ペクトルと重ね合わせて考えると判るとおり、カメラ８
２０で炎を撮像した場合、青画像信号（Ｂ信号）として
得られる画像は主にＣＨラジカルの光であり、緑画像信
号（Ｇ信号）として得られる画像は主にＣ2ラジカルの
光である。The relative detection sensitivity of the camera 820 is, as shown in FIG. 3, a wavelength of 450 nm for a blue image and a wavelength of 5 for a green image.
At 10 nm, the red image has maximum sensitivity at a wavelength of 600 nm. Therefore, as can be seen by overlapping with the flame emission spectrum shown in FIG.
When a flame is imaged at 20, the image obtained as a blue image signal (B signal) is mainly CH radical light, and the image obtained as a green image signal (G signal) is mainly C 2 radical light. .

【００６９】上記各画像信号の検出感度の幅は、極めて
狭いものではなく有る程度の幅を有している。したがっ
て、例えば、青色を検出する受光素子は波長４５０ｎｍ
の光だけではなく、４５０ｎｍ付近の光もある程度検出
する特性を備えている。しかし、火炎の光は、図４に示
した波長以外の成分は微弱なため、分析を行う際に問題
となることはない。The width of detection sensitivity of each image signal is not extremely narrow but has a certain width. Therefore, for example, a light receiving element that detects blue has a wavelength of 450 nm.
In addition to the above light, it has a characteristic of detecting light near 450 nm to some extent. However, since the components of the flame light other than the wavelengths shown in FIG. 4 are weak, there is no problem when performing analysis.

【００７０】さらに、本実施例のカメラ８２０は受光素
子全体としてみた場合、可視光域全体について光を検出
できるようになっている。Further, the camera 820 of this embodiment can detect light in the entire visible light region when viewed as the entire light receiving element.

【００７１】次に、演算部８０６によりなされる火炎の
燃空比算定の原理を説明する。Next, the principle of the calculation of the fuel-air ratio of the flame performed by the calculation unit 806 will be described.

【００７２】“燃空比”とは、Ｑf／Ｑaで規定されるも
のである。ここで、Ｑfは供給された燃料量であり、Ｑa
は供給された空気量である。The "fuel air ratio" is defined by Q f / Q a . Where Q f is the amount of fuel supplied and Q a
Is the amount of air supplied.

【００７３】燃空比条件を変えて測定した、火炎の発光
スペクトルの一例を図４に示す。FIG. 4 shows an example of the flame emission spectrum measured under different fuel-air ratio conditions.

【００７４】図４において、燃空比条件１が空気が過剰
な場合（実線で示されている）、燃空比条件２が空気が
不足した状態である（破線で示されている）。この図を
見れば判るように、反応中間体であるＯＨラジカル、Ｃ
Ｈラジカル、Ｃ2ラジカルの強い発光（ＯＨラジカル：
３１０ｎｍ、ＣＨラジカル：４３１ｎｍ、Ｃ2 ラジカ
ル：５１７ｎｍ）が観察され、燃空比条件でそれらの強
度が変化することが判る。すなわち、各ラジカルの発光
強度と燃空比の関係を調べておけば、ラジカルの発光強
度から燃空比を知ることができる。In FIG. 4, when the air-fuel ratio condition 1 is excessive air (indicated by a solid line), the air-fuel ratio condition 2 is a state in which air is insufficient (indicated by a broken line). As can be seen from this figure, the reaction intermediate, OH radical, C
Strong emission of H radical and C 2 radical (OH radical:
310 nm, CH radicals: 431 nm, C 2 radicals: 517 nm) are observed, and it can be seen that their intensities change under fuel-air ratio conditions. That is, by examining the relationship between the emission intensity of each radical and the fuel-air ratio, the fuel-air ratio can be known from the emission intensity of the radical.

【００７５】図５は燃空比に対する各ラジカルの発光強
度を示したものである。横軸の燃空比を当量で示すのは
燃料量と空気量とが完全燃焼するときの理論値である。
この当量より左側が空気過剰領域であり、当量から離れ
るほど空気過剰率は高くなる。FIG. 5 shows the emission intensity of each radical with respect to the fuel-air ratio. The equivalent value of the fuel-air ratio on the horizontal axis is a theoretical value when the fuel amount and the air amount are completely combusted.
The air excess region is on the left side of this equivalence, and the air excess ratio increases as the distance from the equivalence increases.

【００７６】ＯＨラジカル、ＣＨラジカル、Ｃ2ラジカ
ルともに空気過剰になるほど（燃料量が少ないほど）発
光強度は低下する。この図から何れかのラジカルの発光
強度を測定すれば燃空比は求められる。The emission intensity decreases as the air in excess of OH radicals, CH radicals, and C 2 radicals increases (the fuel amount decreases). The fuel-air ratio can be obtained by measuring the emission intensity of any radical from this figure.

【００７７】しかし、単に一つのラジカルの発光強度の
みを調べたのでは、火炎を観察する窓の汚れや測定系の
ゲイン変動に起因した発光強度の測定誤差が生じる場合
がある。これを無くすためには各ラジカル間の発光強度
の比を求め、この比を用いると、窓の汚れやゲイン変動
による影響を相殺することができる。However, if only the emission intensity of one radical is investigated, a measurement error of the emission intensity may occur due to the stain on the window for observing the flame or the gain fluctuation of the measurement system. In order to eliminate this, the ratio of the emission intensity between the radicals is calculated, and by using this ratio, it is possible to cancel the influence of the dirt on the window and the gain variation.

【００７８】ＣＨ／Ｃ2ラジカル間の発光強度比と燃空
比の関係を調べた結果を図６のシャッタースピード１／
６０の線で示す。この線は燃空比を変えて、ＣＨラジカ
ルとＣ2 ラジカルの発光強度を測定して、それぞれの発
光強度比で示したものである。The relationship between the emission intensity ratio between CH / C 2 radicals and the fuel-air ratio was investigated, and the results are shown in FIG.
It is shown by the line of 60. This line shows the emission intensity ratio of CH radicals and C 2 radicals measured by changing the fuel-air ratio.

【００７９】このように発光強度比を求めることによっ
て、前記した測定誤差を無くし、火炎の燃空比を知るこ
とができる。なお、ＯＨラジカルは紫外光なので、通常
市販の材質が石英以外のガラス材料の光学部品類では、
減衰してしまう。そこで、扱いやすい光として、可視光
域の光であるＣＨラジカルとＣ2ラジカルの発光を用い
る、すなわち４３１ｎｍと５１７ｎｍの光の強度を調べ
て、燃空比を求めるのが実用的である。By obtaining the emission intensity ratio in this manner, the measurement error described above can be eliminated and the fuel-air ratio of the flame can be known. Since OH radicals are ultraviolet light, commercially available optical components such as glass materials other than quartz are
Will decay. Therefore, it is practical to use the emission of CH radicals and C 2 radicals, which are lights in the visible light region, as the light that is easy to handle, that is, to investigate the intensities of the light of 431 nm and 517 nm to obtain the fuel-air ratio.

【００８０】ところで、前記したＦ１燃焼器、Ｆ２燃焼
器はその燃焼方式の違いにより、発光輝度が大きく異な
る。また、燃焼器は発電機に要求される負荷により、燃
空比は同一でも空気量及び燃料量が異なるため発光輝度
が変わる。このため、図６に示した燃空比とＣＨ／Ｃ2
ラジカル間の発光強度比から燃空比の不均一を求める分
解能を持たせるには測定系のダイナミックレンジを大き
くする必要がある。By the way, the above-mentioned F1 combustor and F2 combustor differ greatly in emission brightness due to the difference in their combustion systems. In addition, the light emission brightness of the combustor varies depending on the load required for the generator, because the air-fuel ratio and the fuel-air ratio are different but the air amount and the fuel amount are different. Therefore, the fuel-air ratio and CH / C 2 shown in FIG.
It is necessary to increase the dynamic range of the measurement system in order to have the resolution for determining the non-uniformity of the fuel-air ratio from the emission intensity ratio between radicals.

【００８１】しかし、測定系のダイナミックレンジを大
きくするには、Ａ／Ｄ変換器、演算装置のビット数を増
やす必要があり、コスト高になるばかりでなく、演算時
間が長くなり、実用的でない。本発明では、Ａ／Ｄ変換
器、演算装置のビット数を増やさず、ダイナミックレン
ジを見掛け上、増やすようにしている。However, in order to increase the dynamic range of the measurement system, it is necessary to increase the number of bits of the A / D converter and the arithmetic unit, which not only increases the cost but also increases the arithmetic time, which is not practical. . In the present invention, the dynamic range is apparently increased without increasing the number of bits of the A / D converter and the arithmetic unit.

【００８２】図７は露光オーバーの場合にシャッター、
絞り径などにより適正露光に制御する場合の説明図であ
る。図７は燃空比が同一の場合でも燃料量、空気量が多
く発光強度が大きい場合を示しており、Ａ／Ｄ変換回路
等の飽和現象が起きる例を示している。ＣＨラジカルの
発光強度は、飽和領域にありカメラからの画像信号は斜
線部で飽和する。このためＣＨ／Ｃ2 は飽和しないとき
の発光強度比と異なる。このような画像信号を用いて、
図６に示したような燃空比の演算を行うと当然演算誤差
が生ずる。そのためシャッタースピードを変えるなど適
正露光条件で火炎を撮像することにより図８に示すよう
にＣＨ／Ｃ2は直線性を有し、演算誤差のない正しい燃
空比の分布が得られる。FIG. 7 shows a shutter when overexposure,
It is explanatory drawing in the case of controlling to proper exposure by diaphragm diameter etc. FIG. 7 shows a case where the amount of fuel and the amount of air are large and the emission intensity is large even when the fuel-air ratio is the same, and shows an example in which a saturation phenomenon occurs in the A / D conversion circuit or the like. The emission intensity of CH radicals is in the saturation region, and the image signal from the camera is saturated in the shaded area. Therefore, CH / C 2 is different from the emission intensity ratio when it is not saturated. With such an image signal,
When the fuel-air ratio is calculated as shown in FIG. 6, a calculation error naturally occurs. Therefore, by capturing an image of the flame under appropriate exposure conditions such as changing the shutter speed, CH / C 2 has linearity as shown in FIG. 8 and a correct fuel-air ratio distribution with no calculation error can be obtained.

【００８３】図９は適正露光を得るための手段の一つを
示す例である。燃焼条件により燃焼器における発光強度
は異なり、カメラから画像処理装置に取り込まれる画像
信号は露光オーバーあるいは露光不足となる場合があ
る。しかし、カメラから取り込まれる画像信号が一定値
を超えた場合、フローチャートのようにシャッタースピ
ードを速くするＳＳＵＰ指令出力が出され、シャッター
制御回路により、カメラのシャッタースピードが速めら
れる。逆にカメラから取り込まれる画像信号が一定値を
以下になった場合、フローチャートのようにシャッター
スピードを遅くするＳＳＤＮ指令出力が出され、シャッ
ター制御回路により、カメラのシャッタースピードが遅
められる。このようにして燃焼条件の違いにより発光強
度が異なっても、画像処理装置に取り込まれる画像信号
は一定範囲内の歪の無いデータとなる。ここで、露光条
件を変えることにより歪の無いデータが得られる。FIG. 9 is an example showing one means for obtaining proper exposure. The light emission intensity in the combustor differs depending on the combustion conditions, and the image signal captured from the camera into the image processing device may be overexposed or underexposed. However, when the image signal taken in from the camera exceeds a certain value, an SSUP command output for increasing the shutter speed is output as in the flowchart, and the shutter speed of the camera is increased by the shutter control circuit. Conversely, when the image signal taken in from the camera falls below a certain value, an SSDN command output for slowing the shutter speed is output as shown in the flowchart, and the shutter control circuit slows the shutter speed of the camera. In this way, even if the emission intensity differs due to the difference in the combustion conditions, the image signal taken in by the image processing device becomes data with no distortion within a certain range. Here, distortion-free data can be obtained by changing the exposure conditions.

【００８４】このように露光条件を変えた場合の燃空比
演算は、露光条件ごとに求めた燃空比と発光強度比から
求める。前述したようにカメラから出力される青画像信
号（Ｂ信号）と緑画像信号（Ｇ信号）の検出強度比か
ら、ＣＨラジカルとＣ2 ラジカルの発光強度比を求め、
この強度比と燃空比の相関関係から燃空比を演算する。
この燃空比は該強度比の算出を１受光単位毎につまり、
画面上、青画素と緑画素との間で同一の受光単位ごと
に、かつ、画面全体あるいは、所望の領域のみについて
行えば、燃空比分布画像を得ることができる。The fuel-air ratio calculation when the exposure conditions are changed in this way is determined from the fuel-air ratio and the emission intensity ratio obtained for each exposure condition. As described above, the emission intensity ratio of the CH radical and the C 2 radical is calculated from the detection intensity ratio of the blue image signal (B signal) and the green image signal (G signal) output from the camera,
The fuel-air ratio is calculated from the correlation between the intensity ratio and the fuel-air ratio.
This fuel-air ratio means that the calculation of the intensity ratio is performed for each light receiving unit,
A fuel-air ratio distribution image can be obtained by performing the same light receiving unit between the blue pixel and the green pixel on the screen and for the entire screen or only a desired region.

【００８５】図１０、図１１は演算時間の短縮化を図る
ために領域を限定する説明図である。図１０は画像処理
領域を設定する領域設定部８０５の処理内容を示すフロ
ーチャートの一例である。カメラ８２０から取り込まれ
る画像は、火炎とカメラ８２０の対物レンズの相対位
置、レンズ仕様により異なる。このため図１０のフロー
チャートにおいて最初は領域自動設定では無い方の処理
の流れが選択される。FIGS. 10 and 11 are explanatory views for limiting the area in order to shorten the calculation time. FIG. 10 is an example of a flowchart showing the processing contents of the area setting unit 805 for setting the image processing area. The image captured by the camera 820 varies depending on the flame, the relative position of the objective lens of the camera 820, and the lens specifications. Therefore, in the flowchart of FIG. 10, first, the process flow that is not the automatic region setting is selected.

【００８６】前述したように燃焼状態により火炎の発光
輝度が異なるので、例えばＦ１燃焼器２８４の火炎のみ
が燃焼している状態で火炎画像を取り込み、カメラ８２
０の視野全体の輝度を取り込む。この時、当然、カメラ
視野全体のうち火炎の部分は輝度が高く、その他の部分
は低い。As described above, since the light emission brightness of the flame differs depending on the combustion state, the flame image is captured in the state where only the flame of the F1 combustor 284 is burning, and the camera 82
Capture the brightness of the entire field of view of 0. At this time, naturally, the flame portion has a high luminance and the other portions have a low luminance in the entire field of view of the camera.

【００８７】そこで、カメラ視野全体のうち輝度が一定
値を超えている領域のみを取り出し、Ｆ１領域とする。
Ｆ２領域はＦ１燃焼器２８４およびＦ２燃焼器２７２の
火炎が同時に燃焼している状態であっても、先にＦ１領
域が設定されていると、このアドレスを削減することに
より、輝度が一定値を越えている領域のアドレスをＦ２
領域として設定できる。一度この領域を記憶しておけ
ば、その後は取り込んだ火炎に対して、その領域だけの
演算を行うことができる。Therefore, only the area in which the luminance exceeds a certain value is taken out from the entire field of view of the camera and set as the F1 area.
Even if the flames of the F1 combustor 284 and the F2 combustor 272 are simultaneously burning in the F2 region, if the F1 region is set first, by reducing this address, the brightness becomes a constant value. F2 the address of the area that exceeds
Can be set as an area. Once this area is stored, it is possible to calculate only that area for the captured flame after that.

【００８８】図１１は画像処理領域を自動設定する際の
領域設定部８０５の処理内容を示すフローチャートであ
る。同図に示すように領域自動設定では既設定領域を参
考にするかしないかでフローチャート上で処理の流れが
変わる。通常は既設定の領域を参考にして、閾値以上の
輝度を示す領域のアドレスを抽出し、そのアドレスが既
設定の領域と比較して、その位置や面積が大略一致する
場合を新たな領域とする。これは火炎を取り込むレンズ
位置が少しずれた場合、火炎輝度が変わった場合などに
自動的に領域を変更するときに効果的である。FIG. 11 is a flowchart showing the processing contents of the area setting unit 805 when automatically setting the image processing area. As shown in the figure, in the area automatic setting, the flow of processing changes depending on whether or not the already set area is referred to. Usually, referring to the preset area, extract the address of the area showing the brightness equal to or higher than the threshold value, compare the address with the preset area, and if the position and area are roughly the same, select the new area. To do. This is effective for automatically changing the area when the lens position for taking in the flame is slightly displaced or the flame brightness is changed.

【００８９】自動設定のフローチャートで既設定の領域
を参考にしないときは、アドレスの比較を行わないで閾
値Ｔｈ１、Ｔｈ２を越える輝度を示すアドレスをそれぞ
れＦ１領域、Ｆ２領域とする。When the preset area is not referred to in the automatic setting flow chart, the addresses indicating the brightness exceeding the thresholds Th1 and Th2 are set as the F1 area and the F2 area, respectively, without comparing the addresses.

【００９０】一度この領域を記憶しておけば、その後は
取り込んだ火炎に対して、その領域だけの演算を行うこ
とができる。例えば燃空比の分布を求める場合、設定領
域のみのＣＨラジカルとＣ2ラジカルの発光強度比を求
め、この発光強度比と燃空比の相関関係から燃空比を演
算すると演算時間が短縮される。Once this area is stored, it is possible to calculate only the area with respect to the captured flame after that. For example, when obtaining the distribution of the fuel-air ratio, the calculation time is shortened by obtaining the emission intensity ratio of CH radicals and C 2 radicals only in the set region and calculating the fuel-air ratio from the correlation between the emission intensity ratio and the fuel-air ratio. It

【００９１】図１２はＦ１燃焼器２８４の火炎のみが取
り込まれた場合であり、容易に領域の設定は可能であ
る。FIG. 12 shows the case where only the flame of the F1 combustor 284 is taken in, and the area can be easily set.

【００９２】図１３はＦ１燃焼器２８４の火炎とＦ２燃
焼器２７２の火炎が同時に取り込まれた場合である。予
めＦ１領域が設定できていない場合は次のように行う。
これらの火炎は燃料と空気の混合状態が異なるため輝度
が異なり、この輝度の違いを利用して、閾値を適当に設
定することにより、分別できる。FIG. 13 shows the case where the flame of the F1 combustor 284 and the flame of the F2 combustor 272 are taken in at the same time. If the F1 area has not been set in advance, the procedure is as follows.
These flames have different luminances because the mixed state of fuel and air is different, and the flames can be separated by appropriately setting the threshold value by utilizing the difference in the luminances.

【００９３】以上のように、本実施例の自動露光および
領域設定が可能な燃空比評価装置では、１台のカメラを
用いて、通常のカラー画像による火炎の監視と、燃空比
の分布画像を求めることができる。しかも、この燃空比
の分布画像を得るに必要な時間は短く、かつその、精度
も良い。As described above, in the fuel-air ratio evaluation apparatus capable of automatic exposure and area setting according to the present embodiment, one camera is used to monitor a flame with a normal color image and to distribute the fuel-air ratio. You can ask for images. Moreover, the time required to obtain the distribution image of the fuel-air ratio is short and its accuracy is good.

【００９４】また、装置の操作も容易である。したがっ
て、燃料量及び空気量をより精密に制御することがで
き、環境性に優れ、かつ、燃焼効率の高い燃焼システム
を得ることができる。また、カメラが一台であるためピ
ントの調整は容易である。Further, the operation of the device is easy. Therefore, the amount of fuel and the amount of air can be controlled more precisely, and a combustion system having excellent environmental performance and high combustion efficiency can be obtained. Moreover, since there is only one camera, focus adjustment is easy.

【００９５】本実施例のカメラ８２０は、そのまま広く
火炎の燃焼状態を測定するのに使用可能である。この場
合、火炎のもととなる燃料は、天然ガス、重油等様々な
液体、気体の燃料について適用することができる。これ
は、これらの燃料はいずれもＣ、Ｈ等の元素を含み、火
炎部分においては、ＣＨラジカル等の発光を伴っている
からである。但し、Ｃを含んでいても石炭等のような固
体燃料は、燃焼の際に、ラジカル発光の他に輻射熱も放
出するため、カメラ８２０をそのまま適用するのではな
く、別途、なんらかの対策を施す必要がある。カメラの
受光素子の感度曲線等を変更すれば、他のあらゆる燃焼
状態の評価に使用できるのは言うまでもない。The camera 820 of this embodiment can be widely used as it is to measure the combustion state of a flame. In this case, the fuel that causes the flame can be applied to various liquid and gaseous fuels such as natural gas and heavy oil. This is because all of these fuels contain elements such as C and H and are accompanied by the emission of CH radicals in the flame portion. However, even if C is included, solid fuel such as coal emits radiant heat in addition to radical emission at the time of combustion. Therefore, the camera 820 is not applied as it is, but some measure needs to be taken separately. There is. Needless to say, the sensitivity curve of the light receiving element of the camera can be changed to be used for evaluation of all other combustion states.

【００９６】次に本発明に係る燃焼制御装置の他の実施
例について説明する。Next, another embodiment of the combustion control device according to the present invention will be described.

【００９７】本実施例に係る燃焼制御装置は、評価領域
に対して１台のカメラで複数のバーナの燃焼性を評価、
制御する点を特徴とするものである。The combustion control system according to this embodiment evaluates the combustibility of a plurality of burners with one camera for the evaluation area.
It is characterized by the point of control.

【００９８】図２の燃焼器２００はガスタービン燃焼器
であり、Ｆ１燃焼器２８４とＦ２燃焼器２７２とを有し
ている。カメラ８２０からの撮像結果に基づいて画像処
理を行い、演算された燃空比分布画像は、画像処理モニ
タ８１０に表示され、Ｆ１燃焼器２８４とＦ２燃焼器２
７２で形成される火炎帯の燃空比分布全体が同時に測定
できる。したがって、本実施例においては、同時に複数
のバーナの燃焼状態を評価し、管理できる効果がある。The combustor 200 of FIG. 2 is a gas turbine combustor and has an F1 combustor 284 and an F2 combustor 272. Image processing is performed based on the image pickup result from the camera 820, and the calculated fuel-air ratio distribution image is displayed on the image processing monitor 810, and the F1 combustor 284 and the F2 combustor 2 are displayed.
The entire fuel-air ratio distribution of the flame zone formed at 72 can be measured simultaneously. Therefore, the present embodiment has an effect that the combustion states of a plurality of burners can be evaluated and managed at the same time.

【００９９】Ｆ１燃焼器２８４で形成される火炎２４３
やＦ２燃焼器２７２で形成される火炎２４１は、それぞ
れの火炎帯では均一の燃空比で燃焼することが望ましい
が、なんらかの原因で燃空比の分布が不均一になってい
る場合が有る。本実施例によれば、不均一となっている
事実、およびその不均一となっている場所を特定するこ
とができる。Flame 243 formed in F1 combustor 284
The flame 241 formed by the F2 combustor 272 or the F2 combustor 272 preferably burns with a uniform fuel-air ratio in each flame zone, but the distribution of the fuel-air ratio may be non-uniform for some reason. According to the present embodiment, it is possible to identify the fact that it is non-uniform and the place where it is non-uniform.

【０１００】図１２、図１３に示すように、Ｆ１燃焼器
２８４内側の燃焼状態を評価する際には、画面上、この
火炎２４３の映っている領域のデータを用いて判断し、
Ｆ２燃焼器２７２の燃焼状態を評価する際には、火炎２
４１の映っている領域のみを用いて判断する。As shown in FIGS. 12 and 13, when the combustion state inside the F1 combustor 284 is evaluated, a judgment is made using the data of the area where the flame 243 is reflected on the screen,
When evaluating the combustion state of the F2 combustor 272, the flame 2
The determination is made using only the area in which 41 is reflected.

【０１０１】図１４はＦ１燃焼器２８４とその燃焼火炎
２４３の画像処理結果を示す図である。同図において１
〜８はノズル番号であり、同図に示すようにノズル２、
ノズル５の燃空比が他のノズルの燃空比と異なるときは
図１４の左の図のように画像処理による燃空比の不均一
があきらかとなる。この図では判りやすいようにノズル
単位で説明したが、同一ノズルにおける燃空比の不均一
も測定可能である。これは火炎の発光分布を露光量が適
正状態下に取り込むと火炎の発光分布のダイナミックレ
ンジが大きくとれ、分解能が高くなるためである。した
がって、この燃空比の不均一を解消すべく、燃料量、空
気量の調整等を行うことができる。あるいは、この不均
一の原因が燃焼器自体の構造的なものであれば、改造個
所も明らかになる。炎を均一に燃焼させることは、燃焼
効率の向上につながり、また、排出ガス中の窒素酸化物
濃度も低減できるので、燃空比分布の測定は非常に効果
的である。FIG. 14 is a diagram showing an image processing result of the F1 combustor 284 and its combustion flame 243. In FIG.
Nos. 8 to 8 are nozzle numbers, and as shown in FIG.
When the fuel-air ratio of the nozzle 5 is different from the fuel-air ratios of the other nozzles, the unevenness of the fuel-air ratio due to image processing becomes apparent as shown in the diagram on the left side of FIG. In this figure, the explanation was made for each nozzle for the sake of clarity, but it is also possible to measure the non-uniformity of the fuel-air ratio in the same nozzle. This is because if the light emission distribution of the flame is taken in when the exposure amount is appropriate, the dynamic range of the light emission distribution of the flame can be widened and the resolution can be increased. Therefore, the amount of fuel, the amount of air, etc. can be adjusted in order to eliminate the non-uniformity of the fuel-air ratio. Alternatively, if the cause of this non-uniformity is structurally related to the combustor itself, then the remodeled part will be revealed. Burning the flame uniformly leads to improvement in combustion efficiency, and the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas can be reduced, so that the measurement of the fuel-air ratio distribution is very effective.

【０１０２】なお、測定対象が複数あり、かつ、その光
の波長が測定対象によって異なっているような場合、例
えばＦ１燃焼器２８４には炭化水素系の燃料を使用し、
Ｆ２燃焼器２７２には炭化水素を含まない燃料を使用す
る場合には、ＣＣＤの撮像面上の位置に応じて前記シャ
ッター速度、絞り径の少なくとも一方を変更することに
より感度特性を変えても良い。言うまでもなく、Ｆ１燃
焼器２８４を測定するときの感度特性は、Ｆ１燃焼器２
８４の光を観測するに適したものとする。When there are a plurality of objects to be measured and the wavelengths of the light differ depending on the objects to be measured, for example, a hydrocarbon fuel is used for the F1 combustor 284,
When a fuel containing no hydrocarbon is used for the F2 combustor 272, the sensitivity characteristic may be changed by changing at least one of the shutter speed and the aperture diameter according to the position on the image pickup surface of the CCD. . Needless to say, the sensitivity characteristic when measuring the F1 combustor 284 is F1 combustor 2
It is suitable for observing 84 lights.

【０１０３】一方、周辺領域の測定をするときの感度特
性は、Ｆ２燃焼器２７２に適したものとする。On the other hand, the sensitivity characteristic when measuring the peripheral region is assumed to be suitable for the F2 combustor 272.

【０１０４】上記実施例の説明ではカラー画像用のモニ
タと、分光分析用のモニタとを別々に設けていたが、テ
レビモニタを１台としてもよい。この場合でも、両機能
の切り換えは装置内での信号処理の内容（あるいはモニ
タに出力する信号の選択）を変更するだけでよいため、
故障等の生じる可能性はほとんどない。また、操作も容
易である。Although the color image monitor and the spectroscopic analysis monitor are separately provided in the above description of the embodiment, one TV monitor may be provided. Even in this case, switching between both functions is required only by changing the content of signal processing in the device (or selection of the signal to be output to the monitor).
There is almost no possibility of failure. Also, the operation is easy.

【０１０５】上記実施例の説明においては、ＣＣＤを使
用したカメラを前提として説明を行ったが、これに限定
されるものではない。撮像面上において、画素毎に検出
波長範囲を異なるものとすることができるカメラであれ
ば、他の原理あるいは他の方式によって光を検出するカ
メラにも適用可能であることは言うまでもない。In the above description of the embodiments, the description has been made on the premise of a camera using a CCD, but the present invention is not limited to this. It goes without saying that any camera that can make the detection wavelength range different for each pixel on the image pickup surface can be applied to a camera that detects light according to another principle or another method.

【０１０６】図１５は、本発明の燃焼制御装置を備えた
火力発電プラントの制御システムの一実施例の構成を示
す概略図である。同図において燃焼条件の空気温度は空
気温度センサ２８２、空気圧力は空気圧力センサ２７
８、空気湿度は空気湿度センサ２８６、燃料発熱量は燃
料発熱センサ２５４で測定されて、燃焼条件・燃焼結果
マップ７０８に取り込まれる。FIG. 15 is a schematic diagram showing the configuration of an embodiment of a control system for a thermal power plant equipped with the combustion control device of the present invention. In the figure, the air temperature of the combustion condition is an air temperature sensor 282, and the air pressure is an air pressure sensor 27.
8, the air humidity is measured by the air humidity sensor 286, the fuel heat generation amount is measured by the fuel heat generation sensor 254, and is taken into the combustion condition / combustion result map 708.

【０１０７】また、空気量、燃料量は図１０で述べた測
定結果を取り込むのが好ましいが、代替値として空気流
量制御信号７１６、燃料流量制御信号７１８を取り込ん
でもよい。これらの燃焼条件と空気量、燃料量に対する
燃焼器２００の燃焼状況に関して画像処理装置８０８か
らの信号が取り込まれる。Although it is preferable to take in the measurement results described in FIG. 10 as the air amount and the fuel amount, the air flow rate control signal 716 and the fuel flow rate control signal 718 may be taken in as alternative values. Signals from the image processing device 808 are captured regarding the combustion conditions of the combustor 200 with respect to these combustion conditions, the amount of air, and the amount of fuel.

【０１０８】また、排ガスセンサ２８０、あるいは燃空
比センサ２８１で測定されて、燃焼条件・燃焼結果マッ
プ７０８にそれぞれ対比して取り込まれる。Further, the exhaust gas sensor 280 or the fuel-air ratio sensor 281 measures the temperature, and the measured values are taken into the combustion condition / combustion result map 708 for comparison.

【０１０９】燃空比は低いほどＮＯｘも低いことが知ら
れているが、その反面、失火する確率も高くなる。この
ため得られた燃空比から空気量、燃料量を増減する指令
が与えられている。この燃空比とＮＯｘ、失火を発生し
ない安定燃焼の限界は燃焼条件ごとに逐次、記憶され
て、実機としての燃焼器の制御指令用のマップとして、
利用できる。It is known that the lower the fuel-air ratio, the lower the NOx, but on the other hand, the probability of misfire increases. Therefore, a command to increase or decrease the air amount and the fuel amount is given from the obtained fuel-air ratio. The fuel-air ratio, NOx, and the limit of stable combustion that does not cause misfire are sequentially stored for each combustion condition, and as a map for the control command of the actual combustor,
Available.

【０１１０】このようにして、燃焼条件と負荷要求に対
するこの燃焼器特有の最適な燃料量、空気量の指令値が
燃焼条件・燃焼結果マップ７０８に記憶されていく。前
記したように燃焼条件はそれぞれの条件の組合せで無数
にあるので、燃焼状況に有意差のない範囲は同一の条件
と見做して取扱う。In this way, the optimum command values of the fuel amount and the air amount peculiar to the combustor with respect to the combustion condition and the load demand are stored in the combustion condition / combustion result map 708. As described above, since the combustion conditions are innumerable depending on the combination of the respective conditions, the ranges having no significant difference in the combustion conditions are regarded as the same conditions and handled.

【０１１１】ホストコンピュータ７００は負荷要求や予
め入力されている基本制御計画に基づき、稼働指令およ
び負荷指令を出力する。ＭＰＵー１（全体制御）７０１
は稼働指令および負荷指令を受けて、燃料流量、空気流
量を決定し、流量指令値を出力する。ここで、燃焼条件
の空気温度、湿度、等は各センサで適宜測定されて、マ
ップ参照のポインタになる。The host computer 700 outputs an operation command and a load command based on the load request and the basic control plan input in advance. MPU-1 (whole control) 701
Receives the operation command and the load command, determines the fuel flow rate and the air flow rate, and outputs the flow rate command value. Here, the air temperature, the humidity, etc. of the combustion conditions are appropriately measured by each sensor and serve as a pointer for map reference.

【０１１２】燃焼条件に変化があった場合にはポインタ
が、直ちに燃焼条件に対応した燃焼条件・燃焼結果マッ
プ７０８を参照して流量制御信号に変換し、燃料量、空
気量を適正に調整する。When there is a change in the combustion condition, the pointer immediately refers to the combustion condition / combustion result map 708 corresponding to the combustion condition, converts it into a flow rate control signal, and appropriately adjusts the fuel amount and the air amount. .

【０１１３】本実施例では、燃焼条件の変化する速度を
考慮して、燃焼条件のサンプリングタイムに差を持たせ
た。すなわち、温湿度の変化はゆるやかであるのでサン
プリングを遅く、負荷要求に対してはサンプリングを速
くした。In this embodiment, the sampling time of the combustion condition is made different in consideration of the changing speed of the combustion condition. That is, the change in temperature and humidity is gradual, so the sampling is slowed down and the sampling is speeded up in response to the load demand.

【０１１４】ところで燃料発熱量は通常遅い変化である
が、燃料タンクの安全弁が作動したときの燃料発熱量は
高くなる。ＮＯｘ値は空気中の窒素が高温にさらされた
ときに生じるので、発熱量が高い燃料ガスの場合は一般
に燃空比は低くするのが良い。この発熱量変化は安全弁
から燃焼器までの配管の長さに依存する時定数を以っ
て、燃焼器に達する。この時定数は装置によって固有で
あるので、安全弁の動作を検出して、割込み制御ができ
る。燃料タンクの安全弁の動作が復帰したら、一定の時
定数を持たせて通常の燃空比の指令値に戻る。ここで
は、図示していないが安全弁の動作信号を元に割込みを
発生して、時定数を合わせた燃料流量制御信号７１８を
出力できる。Although the fuel calorific value usually changes slowly, the fuel calorific value becomes high when the safety valve of the fuel tank is activated. The NOx value occurs when nitrogen in the air is exposed to a high temperature. Therefore, in the case of a fuel gas having a high heating value, it is generally preferable to set the fuel-air ratio low. This change in the amount of heat generation reaches the combustor with a time constant that depends on the length of the pipe from the safety valve to the combustor. Since this time constant is unique to each device, the operation of the safety valve can be detected and interrupt control can be performed. When the operation of the safety valve of the fuel tank is restored, it is returned to the normal command value of the fuel-air ratio with a constant time constant. Here, although not shown, an interrupt can be generated based on the operation signal of the safety valve to output the fuel flow rate control signal 718 with the time constant adjusted.

【０１１５】安全弁の動作信号を使わない手段として、
発熱量サンプリングタイムを速くすることによる対応も
可能である。As means for not using the operation signal of the safety valve,
It is also possible to deal with this by increasing the heating value sampling time.

【０１１６】ここでは安全弁の動作に対して、燃料量を
増減する制御について述べたが、空気量を制御しても良
い。Here, the control for increasing / decreasing the fuel amount with respect to the operation of the safety valve has been described, but the air amount may be controlled.

【０１１７】また、安全弁からのガスを別配管に逃すこ
とも有効な手段である。実際には安全弁が動作したと
き、あるいは液化天然ガス（ＬＮＧ）組成の違いを含め
て、燃料発熱量の変化は代表性状として２〜５程度を表
あるいはマップとして準備しておけば十分である。これ
により、燃料発熱量に対応した燃空比を出力できる。It is also an effective means to let the gas from the safety valve escape to another pipe. Actually, it is sufficient to prepare a table or map of about 2 to 5 as a representative property of the change in the calorific value of the fuel when the safety valve operates or including the difference in the composition of liquefied natural gas (LNG). As a result, the fuel-air ratio corresponding to the heat value of the fuel can be output.

【０１１８】ところで、ここまでは定格回転時の流量の
制御について述べてきたが、発電機４００の起動時には
燃焼器２００に圧縮空気を送りこむ圧縮機１００の回転
数が変化するため、圧縮機１００の空気圧力が変化す
る。このため、発電機４００起動時の流量制御は定格時
とは異なるパターンとする必要がある。このため起動時
には起動パターン７１０を別途設けて、起動時の流量制
御を行う。この起動パターンも空気量、温度、湿度、圧
力、燃料発熱量などの燃焼条件の違い、起動条件の違い
を保持している。By the way, the control of the flow rate at the rated rotation has been described so far. However, when the generator 400 is started, the rotation speed of the compressor 100 that sends the compressed air to the combustor 200 changes, and thus the compressor 100 of the compressor 100 changes. Air pressure changes. Therefore, the flow rate control at the time of starting the generator 400 needs to have a pattern different from that at the rated time. Therefore, a startup pattern 710 is separately provided at the time of startup to control the flow rate at startup. This starting pattern also holds differences in combustion conditions such as the amount of air, temperature, humidity, pressure, and heat value of fuel, and differences in starting conditions.

【０１１９】次にメモリ領域のデフォルト値７１２は学
習するマップ７０８に対して、試運転時に設計値を入力
しておく領域である。これは過去の燃焼器のデータベー
スから同型の燃焼器の最適値を試運転前に入力する領域
である。この領域はバックアップのためにＲＯＭを用い
るか、あるいはＲＡＭにする場合、簡単に書替ができな
いプロテクトを掛けておくのが良い。新たな燃焼器の運
転当初はこの指令値を利用して、燃焼条件と負荷要求に
対する流量制御を行う。Next, the default value 712 of the memory area is an area for inputting design values to the map 708 to be learned at the time of test operation. This is an area for inputting the optimum values of the same type combustor from the past combustor database before the test run. ROM is used for this area for backup, or if it is RAM, it is preferable to protect it so that it cannot be easily rewritten. At the beginning of the operation of the new combustor, this command value is used to control the flow rate according to the combustion conditions and load demand.

【０１２０】前記したようにカメラによる画像情報から
燃空比を演算して、その燃空比とＮＯｘの相関が得られ
るので、カメラ情報をリアルタイムでフィードバックし
て最適な燃空比に制御することができる。この他、例え
ばＮＯｘの値をリアルタイムでフィードバックして、最
適な燃空比に制御することが考えられるが、ＮＯｘセン
サの耐熱性から本発明ではタービン３００の出口に設置
して置くのが、実用的であるため、燃空比とＮＯｘの実
測値には時間的な遅れがある。このようにＮＯｘのみに
よるフィードバック制御は困難であり、前記した燃焼条
件と燃焼結果を学習しておいて、オフラインで過去のデ
ータを利用することもできる。As described above, the fuel-air ratio is calculated from the image information from the camera, and the correlation between the fuel-air ratio and NOx can be obtained. Therefore, the camera information is fed back in real time to control the optimum fuel-air ratio. You can Other than this, for example, it is possible to feed back the value of NOx in real time to control to an optimum fuel-air ratio, but in the present invention, it is practical to install it at the outlet of the turbine 300 because of the heat resistance of the NOx sensor. Therefore, the measured values of the fuel-air ratio and NOx have a time delay. As described above, it is difficult to perform feedback control using only NOx, and it is also possible to learn past combustion conditions and combustion results and use the past data offline.

【０１２１】この他、本発明の燃焼制御装置に使用され
るＲ、Ｇ、Ｂ出力の分光カメラは例えば、プラズマ化学
プロセスにおけるプロセス管理への適用が考えられる。
プラズマ化学プロセスとは、発光を伴うラジカルを反応
に使用して、物質を合成するプロセスであり、発光を伴
うラジカルの分布状態が製品の性状を大きく左右する。
したがって、このラジカルの分布状態を常に監視しつ
つ、プロセスチャンバ内圧や原料供給量等を制御する必
要がある。In addition, the spectroscopic camera of R, G, and B outputs used in the combustion control device of the present invention may be applied to process control in a plasma chemical process, for example.
The plasma chemical process is a process for synthesizing a substance by using radicals that emit light in a reaction, and the distribution state of the radicals that emit light greatly affects the properties of the product.
Therefore, it is necessary to control the internal pressure of the process chamber, the supply amount of raw materials, etc. while constantly monitoring the distribution state of the radicals.

【０１２２】しかしながら、現状においては、ラジカル
発光強度分布の監視を行うことはまれであり、通常は、
単に完成品を検査するのみである。そのため、現状にお
いては、不合格性状を示す割合が高い。現状において、
ラジカルの発光強度分布の監視をほとんど行っていない
のは、従来のカメラを使用したのでは、装置が複雑化す
るからである。すなわち、従来のカメラでは、レンズの
前に、特定波長域の光のみを通過させるフィルタを配置
しなければならない。さらに、監視するラジカルが２種
類以上有る場合や、また、通常のカラー画像をも得たい
場合には、フィルタの切り換えなどを行うための機械的
な駆動機構を設けるか、カメラを複数台使用しなければ
ならない。However, at present, it is rare to monitor the radical emission intensity distribution, and normally,
It just inspects the finished product. Therefore, in the present situation, the proportion of rejected properties is high. In the present situation,
The reason why the emission intensity distribution of radicals is hardly monitored is that the use of a conventional camera complicates the apparatus. That is, in the conventional camera, a filter that allows only light in a specific wavelength range to pass must be arranged in front of the lens. Furthermore, if there are two or more types of radicals to be monitored, or if you also want to obtain a normal color image, install a mechanical drive mechanism for switching filters, or use multiple cameras. There must be.

【０１２３】駆動機構等を設けた場合には、故障等の生
じる可能性も大きく、また取扱も面倒になる。When a drive mechanism or the like is provided, there is a high possibility that a failure or the like will occur, and the handling will be troublesome.

【０１２４】またカメラを複数台、使用する構成とした
場合には、複数のカメラで、常に、同一の発光部分を捉
えなければならないが、これは非常に困難である。な
お、ここで言う従来カメラとは、Ｒ、Ｇ、Ｂの検出波長
域が互いに重なりあって、全可視波長域を検出波長域と
するものを指す。本発明の分光カメラと露光制御回路を
用いた分光システムは、このような問題を伴うことなく
適用することができる。したがって、常にラジカル発光
強度分布の監視を行うことができ、品質を高めることが
できる。In the case of using a plurality of cameras, the plurality of cameras must always capture the same light emitting portion, but this is extremely difficult. The conventional camera referred to here is one in which the detection wavelength regions of R, G, and B overlap each other, and the entire visible wavelength region is set as the detection wavelength region. The spectroscopic system using the spectroscopic camera and the exposure control circuit of the present invention can be applied without such a problem. Therefore, the radical emission intensity distribution can be constantly monitored, and the quality can be improved.

【０１２５】次に図１６に火力発電装置全体の概略構成
を示す。同図において燃料は燃料タンク２４４から供給
され、気化器２４８で気化されて燃料供給管２６４へ送
られる。燃料は、発熱量測定装置２６０で測定され、燃
料量制御弁２５６で流量を制御され、ガスタービン燃焼
器２００へ送られる。ここで、使用する燃料がＬＮＧな
ど沸点の低い燃料の場合には、燃料タンク２４４中で燃
料の一部が気化し、燃料タンク２４４内の圧力が上昇す
る。このとき燃料タンク２４４の破壊を防ぐため、タン
ク内の圧力を燃料タンク内圧力ゲージ装置２４６で測定
し、タンク内の圧力が制限値を越えると燃料タンク内圧
力安全弁２５２を開き、タンク内の気体の一部を燃料供
給管２６４へ放出する。Next, FIG. 16 shows a schematic structure of the entire thermal power generator. In the figure, fuel is supplied from the fuel tank 244, vaporized by the vaporizer 248, and sent to the fuel supply pipe 264. The fuel is measured by the calorific value measuring device 260, the flow rate is controlled by the fuel amount control valve 256, and the fuel is sent to the gas turbine combustor 200. Here, when the fuel used is a fuel having a low boiling point such as LNG, a part of the fuel is vaporized in the fuel tank 244 and the pressure in the fuel tank 244 rises. At this time, in order to prevent the destruction of the fuel tank 244, the pressure inside the tank is measured by the fuel tank pressure gauge device 246, and when the pressure inside the tank exceeds the limit value, the fuel tank pressure safety valve 252 is opened and the gas inside the tank is opened. Is discharged to the fuel supply pipe 264.

【０１２６】タンク内で気化した気体は沸点の低い成分
が多く、通常供給される燃料の組成とは異なるため、燃
料タンク内圧力安全弁２５２を開くと燃料組成、発熱量
が変動する。このため発熱量測定装置２６０は圧力安全
弁２５２の下流側に設けられる。Since the gas vaporized in the tank has many components having a low boiling point and is different from the composition of the fuel which is normally supplied, the fuel composition and the calorific value fluctuate when the pressure safety valve 252 in the fuel tank is opened. Therefore, the calorific value measuring device 260 is provided downstream of the pressure safety valve 252.

【０１２７】一方、空気２９０は空気流量センサ２３０
で空気流量を、空気湿度センサ２３２で湿度を測定され
た後、空気圧縮機１００に吸入され、高圧空気となる。
高圧空気は空気入口圧力センサ２３３で圧力を、ガスタ
ービン燃焼器入口空気温度センサ２２８で温度を測定さ
れた後、ガスタービン燃焼器２００へ送られる。On the other hand, the air 290 is the air flow rate sensor 230.
After the air flow rate is measured by and the humidity is measured by the air humidity sensor 232, the air is sucked into the air compressor 100 and becomes high pressure air.
The high pressure air is sent to the gas turbine combustor 200 after the pressure is measured by the air inlet pressure sensor 233 and the temperature is measured by the gas turbine combustor inlet air temperature sensor 228.

【０１２８】なお、ここで大気温度及び湿度と空気圧縮
機１００の特性とから空気圧縮機１００に吸入される空
気量が計算できる場合、また、空気圧縮機１００に吸入
される空気量が一定となるような制御装置が備えられて
いる場合には、空気流量センサ２３０は必ずしも必要で
はない。If the amount of air taken into the air compressor 100 can be calculated from the atmospheric temperature and humidity and the characteristics of the air compressor 100, and if the amount of air taken into the air compressor 100 is constant. The air flow rate sensor 230 is not always necessary if such a control device is provided.

【０１２９】ガスタービン燃焼器２００は外筒２７４と
内筒２８６から構成され、外筒２７４と内筒２８６の間
を高圧空気２７１が流れ、燃焼用空気としてＦ２予混合
燃焼器２６０へ供給される。高圧空気２９２の一部は内
筒冷却用空気として燃焼室へ供給される。燃焼室の下流
側には稀釈空気量制御装置が設けられている。The gas turbine combustor 200 is composed of an outer cylinder 274 and an inner cylinder 286. High pressure air 271 flows between the outer cylinder 274 and the inner cylinder 286 and is supplied to the F2 premix combustor 260 as combustion air. . A part of the high pressure air 292 is supplied to the combustion chamber as air for cooling the inner cylinder. A dilution air amount control device is provided on the downstream side of the combustion chamber.

【０１３０】ガスタービンの負荷が小さいときには燃焼
用空気の一部を稀釈空気として燃焼器下流側に放出す
る。燃料は燃料ノズルから供給され、燃焼用空気と混合
された後、Ｆ２の燃焼器２７２で燃焼される。Ｆ２燃焼
器２７２に設けられた保炎器２４２の作用により保炎器
の下流に高温気体の循環流が形成され、この循環流から
の熱により予混合火炎が安定化される。予混合火炎から
発生した気体は、内筒冷却用空気、稀釈空気と混合され
高温燃焼空気２８８となり、トランジションピース２６
１を経てガスタービン３００へ導かれる。ガスタービン
３００、及びガスタービン３００と接続された空気圧縮
機１００、及び発電機４００を駆動した高温燃焼空気２
８８は低温の燃焼排ガス５０６となり、排煙脱硝装置へ
導かれる。低温の燃焼排ガス中の窒素酸化物は排煙脱硝
装置中でアンモニアとして反応し、窒素へ転換される。When the load on the gas turbine is small, a part of the combustion air is discharged to the downstream side of the combustor as diluted air. Fuel is supplied from the fuel nozzle, mixed with combustion air, and then burned in the F2 combustor 272. Due to the action of the flame stabilizer 242 provided in the F2 combustor 272, a circulating flow of high-temperature gas is formed downstream of the flame stabilizer, and the heat from this circulating flow stabilizes the premixed flame. The gas generated from the premixed flame is mixed with the inner cylinder cooling air and the diluted air to become the high temperature combustion air 288, and the transition piece 26
1 to the gas turbine 300. Gas turbine 300, high temperature combustion air 2 that drives air compressor 100 connected to gas turbine 300, and generator 400
88 becomes the low temperature combustion exhaust gas 506, and is guided to the flue gas denitration device. Nitrogen oxides in the low temperature combustion exhaust gas react as ammonia in the flue gas denitration device and are converted to nitrogen.

【０１３１】低温の燃焼排ガス５０６はまた、廃熱回収
ボイラ５０２へ導かれる。廃熱回収ボイラ５０２で発生
した蒸気５０４により蒸気タービン５００が駆動され
る。この蒸気タービンもまた、発電機４００と接続され
ている。蒸気タービン５００を駆動した蒸気は復水器５
０８で水となり、再び廃熱回収ボイラ５０２へ供給され
る。なお、ここで廃熱回収ボイラと排煙脱硝装置の位置
は逆でもよい。燃焼排ガスは廃熱回収ボイラを経て煙突
で他のガスタービンからの排ガスと混合され、大気中に
放出される。The low temperature combustion exhaust gas 506 is also guided to the waste heat recovery boiler 502. The steam turbine 500 is driven by the steam 504 generated in the waste heat recovery boiler 502. This steam turbine is also connected to the generator 400. The steam that has driven the steam turbine 500 is the condenser 5
It becomes water at 08 and is supplied again to the waste heat recovery boiler 502. Here, the positions of the waste heat recovery boiler and the flue gas denitration device may be reversed. The combustion exhaust gas passes through the waste heat recovery boiler, is mixed with the exhaust gas from other gas turbines at the chimney, and is discharged into the atmosphere.

【０１３２】図１７は火炎画像処理領域の一部の輝度を
用いて露光量を制御する説明図である。火炎輝度による
露光制御は図９に示すような手段により、正確に行うこ
とができるが、限定した領域のみの輝度を監視するとし
ても一定の時間を要する。このため、画像処理を行う領
域全体でなく、領域の代表的な輝度を示す一部の領域の
信号を用いて、露光制御を行うものである。これにより
燃焼器の負荷変動時にも速やかに適当な露光制御が実現
できる。FIG. 17 is an explanatory diagram for controlling the exposure amount using the brightness of a part of the flame image processing area. Although the exposure control based on the flame luminance can be accurately performed by the means shown in FIG. 9, it takes a certain time even if the luminance of only a limited area is monitored. For this reason, the exposure control is performed by using the signals of a part of the areas showing the typical brightness of the area, not the entire area where the image processing is performed. As a result, appropriate exposure control can be quickly realized even when the load on the combustor changes.

【０１３３】[0133]

【発明の効果】本発明による燃焼制御装置では、発光強
度が著しく異なる燃焼器の燃焼状態を１台のカメラで、
ハレーションを起こすこと無く、測定することができ
る。With the combustion control device according to the present invention, the combustion state of the combustor having significantly different light emission intensity can be controlled by one camera.
It can be measured without causing halation.

【０１３４】また、人間の肉眼により認識できる画像に
近いカラー画像と、特定波長の光のみを抽出した燃空比
の演算ができるので、コスト的に有利である。Further, since it is possible to calculate the fuel-air ratio by extracting only the color image and the color image close to the image which can be recognized by human eyes, it is advantageous in terms of cost.

【０１３５】また、波長毎の分光に際して、カメラ外付
けのフィルタ等を使用しないため、故障等も少なく、操
作も通常のカメラと同様である。In addition, since no filter or the like external to the camera is used for spectral analysis for each wavelength, there are few failures and the operation is similar to that of a normal camera.

【０１３６】本発明の分光システムを例えば燃焼制御装
置に適用すれば、カラー画像と、燃空比等に基づく観察
との両方を行うことができる。また、焦点調整といった
単純な光学調整のみで、火炎の燃焼性を短時間に空間的
に評価できる。したがって、、火炎診断を正しく行うこ
とができ、燃焼制御の精度も向上する。さらに、これら
の装置を適用することで環境性に優れ、燃焼効率の高い
燃焼システムを得ることができる。If the spectroscopic system of the present invention is applied to, for example, a combustion control device, both a color image and observation based on the fuel-air ratio and the like can be performed. Further, the flame combustibility can be spatially evaluated in a short time by only simple optical adjustment such as focus adjustment. Therefore, flame diagnosis can be correctly performed, and the accuracy of combustion control is also improved. Furthermore, by applying these devices, it is possible to obtain a combustion system having excellent environmental performance and high combustion efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明に係る燃焼制御装置の一実施例の構成を
示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a combustion control device according to the present invention.

【図２】図１に示した本発明に係る燃焼制御装置の要部
の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a main part of the combustion control device according to the present invention shown in FIG.

【図３】本発明に係る燃焼制御装置に用いられるカメラ
の相対検出感度を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing relative detection sensitivity of a camera used in the combustion control device according to the present invention.

【図４】火炎の発光スペクトルを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an emission spectrum of a flame.

【図５】火炎の燃空比と各ラジカルの発光強度との関係
を示す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the fuel-air ratio of flame and the emission intensity of each radical.

【図６】ラジカル間の発光強度比と燃空比との関係を示
す図である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a light emission intensity ratio between radicals and a fuel-air ratio.

【図７】露光条件を変更しない場合の検出信号と燃空比
の関係を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a relationship between a detection signal and a fuel-air ratio when the exposure condition is not changed.

【図８】露光条件を変えた場合の検出信号と燃空比の関
係を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing the relationship between the detection signal and the fuel-air ratio when the exposure condition is changed.

【図９】本発明に係る燃焼制御装置に用いられるカメラ
の露光量制御回路の処理内容を示すフローチャートであ
る。FIG. 9 is a flowchart showing the processing contents of an exposure amount control circuit of a camera used in the combustion control device according to the present invention.

【図１０】本発明に係る燃焼制御装置の画像処理領域を
設定する領域設定手段の処理内容の一例を示すフローチ
ャートである。FIG. 10 is a flowchart showing an example of processing contents of an area setting means for setting an image processing area of the combustion control device according to the present invention.

【図１１】本発明に係る燃焼制御装置の画像処理領域を
設定する領域設定手段の処理内容の他の例を示すフロー
チャートである。FIG. 11 is a flowchart showing another example of the processing contents of the area setting means for setting the image processing area of the combustion control device according to the present invention.

【図１２】本発明に係る燃焼制御装置の画像処理領域の
一例を示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of an image processing area of the combustion control device according to the present invention.

【図１３】本発明に係る燃焼制御装置の画像処理領域の
他の例を示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing another example of the image processing area of the combustion control device according to the present invention.

【図１４】本発明に係る燃焼制御装置の画像処理手段に
よる画像処理結果を示す説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing an image processing result by the image processing means of the combustion control device according to the present invention.

【図１５】本発明に係る燃焼制御装置を用いた燃焼制御
システムの全体構成を示すブロック図である。FIG. 15 is a block diagram showing an overall configuration of a combustion control system using the combustion control device according to the present invention.

【図１６】本発明に係る燃焼制御装置を用いた火力発電
システムの全体構成を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an overall configuration of a thermal power generation system using a combustion control device according to the present invention.

【図１７】本発明に係る燃焼制御装置に用いられるカメ
ラの露光量制御を画像処理領域の一部の領域の輝度デー
タを用いて行なう例を示す説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram showing an example in which the exposure amount control of the camera used in the combustion control device according to the present invention is performed using the brightness data of a part of the image processing area.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

２００ 燃焼器 ２４１ 火炎 ２５６ 燃料制御弁 ２７０ 空気制御弁 ２７１ 空気制御弁 ２７２ Ｆ２燃焼器 ２８４ Ｆ１燃焼器 ８０２ カラーモニタ ８１０ 画像処理モニタ ８０４ 画像取り込み部 ８０５ 領域設定部 ８０６ 演算部 ８０８ 画像処理部 ８１２ 記憶部 ８１４ 比較部 ８１６ 燃料量制御部 ８１８ 空気量制御部 ８２０ カメラ ８２１ ミラー ８２２ 光ファイバ ８２４ 画像記憶装置 ８２６ 記憶部 ８５０ 露光制御回路 200 Combustor 241 Flame 256 Fuel control valve 270 Air control valve 271 Air control valve 272 F2 Combustor 284 F1 Combustor 802 Color monitor 810 Image processing monitor 804 Image capture unit 805 Area setting unit 806 Computing unit 808 Image processing unit 812 Storage unit 814 Comparison unit 816 Fuel amount control unit 818 Air amount control unit 820 Camera 821 Mirror 822 Optical fiber 824 Image storage device 826 Storage unit 850 Exposure control circuit

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 空気と燃料とを混合して燃焼させ火炎を
形成する燃焼器と、該燃焼器内の火炎のラジカルの発光
輝度を測定する発光輝度測定手段と、前記発光輝度に基
づいて燃焼器に導入される前記空気量と燃料量との燃空
比を演算する燃空比演算手段と、前記火炎の燃焼状態を
表示する表示手段と、前記燃空比から前記燃焼器に導入
する燃料量と空気量とを制御する制御手段とを有する燃
焼制御装置において、 前記発光輝度測定手段を構成するカメラの全視野領域に
対し、領域を限定する領域設定手段と、 該領域設定手段により設定された領域の画像について画
像処理を行う画像処理手段とを有することを特徴とする
燃焼制御装置。1. A combustor that mixes air and fuel to burn to form a flame, a luminescence brightness measuring unit that measures the radiance brightness of radicals of the flame in the combustor, and a combustion based on the luminescence brightness. -Air ratio calculation means for calculating the fuel-air ratio between the air quantity and the fuel quantity introduced into the burner, display means for displaying the combustion state of the flame, and fuel introduced into the combustor from the fuel-air ratio In a combustion control device having a control means for controlling the amount of air and the amount of air, an area setting means for limiting the area to the entire visual field area of the camera constituting the emission luminance measuring means, and the area setting means set the area. A combustion control device, comprising: an image processing unit that performs image processing on an image of a different region. 【請求項２】 空気と燃料とを混合して燃焼させ火炎を
形成する燃焼器と、該燃焼器内の火炎のラジカルの発光
輝度を測定する発光輝度測定手段と、前記発光輝度に基
づいて燃焼器に導入される前記空気量と燃料量との燃空
比を演算する燃空比演算手段と、前記火炎の燃焼状態を
表示する表示手段と、前記燃空比から前記燃焼器に導入
する燃料量と空気量とを制御する制御手段とを有する燃
焼制御装置において、 前記発光輝度測定手段を構成するカメラの全視野領域に
ついて、カメラからの撮像信号を取り込み、単位領域毎
の輝度データを記憶する記憶手段と、 該記憶手段に記憶されている輝度データのうち一定値以
上の輝度を示す輝度データが格納されているアドレスに
対応する単位領域により形成される前記カメラ視野の領
域に限定する領域設定手段と、 該領域設定手段により限定された領域について画像処理
を行う画像処理手段とを有することを特徴とする燃焼制
御装置。2. A combustor which mixes air and fuel to burn to form a flame, a luminescence brightness measuring means for measuring a radiance brightness of radicals of a flame in the combustor, and a combustion based on the luminescence brightness. -Air ratio calculation means for calculating the fuel-air ratio between the air quantity and the fuel quantity introduced into the burner, display means for displaying the combustion state of the flame, and fuel introduced into the combustor from the fuel-air ratio In a combustion control device having control means for controlling the quantity and the air quantity, an image pickup signal from the camera is fetched for the entire visual field area of the camera constituting the light emission brightness measuring means, and brightness data for each unit area is stored. Limited to the area of the camera field of view formed by the storage means and the unit area corresponding to the address at which the brightness data indicating the brightness of a certain value or more of the brightness data stored in the storage means is stored. Range setting means and the combustion control apparatus characterized by comprising an image processing means for performing image processing for a limited area by the region setting means. 【請求項３】 空気と燃料とを混合して燃焼させ火炎を
形成する燃焼器と、該燃焼器内の火炎のラジカルの発光
輝度を測定する発光輝度測定手段と、前記発光輝度に基
づいて燃焼器に導入される前記空気量と燃料量との燃空
比を演算する燃空比演算手段と、前記火炎の燃焼状態を
表示する表示手段と、前記燃空比から前記燃焼器に導入
する燃料量と空気量とを制御する制御手段とを有する燃
焼制御装置において、 前記発光輝度測定手段を構成するカメラの全視野領域に
ついて、カメラからの撮像信号を取り込み、単位領域毎
の輝度データを記憶する記憶手段と、 該記憶手段に記憶されている輝度データのうち第１の閾
値以上の輝度を示す輝度データが格納されているアドレ
スに対応する単位領域により形成される前記カメラ視野
の領域を第１の領域として限定すると共に、前記記憶手
段における前記カメラの全視野領域に対応する記憶エリ
アより前記既設定の領域に対応する記憶エリアを削除し
た記憶エリアに格納された輝度データのうち第２の閾値
以上の輝度を示す輝度データが格納されているアドレス
に対応する単位領域により形成される領域を第２の領域
として限定する領域設定手段と、 該領域設定手段により限定された複数の各領域について
画像処理を行う画像処理手段とを有することを特徴とす
る燃焼制御装置。3. A combustor that mixes air and fuel to burn to form a flame, a luminescence brightness measuring unit that measures the radiance brightness of the radicals of the flame in the combustor, and a combustion based on the luminescence brightness. -Air ratio calculation means for calculating the fuel-air ratio between the air quantity and the fuel quantity introduced into the burner, display means for displaying the combustion state of the flame, and fuel introduced into the combustor from the fuel-air ratio In a combustion control device having control means for controlling the quantity and the air quantity, an image pickup signal from the camera is fetched for the entire visual field area of the camera constituting the light emission brightness measuring means, and brightness data for each unit area is stored. A region of the camera field of view formed by a storage unit and a unit region corresponding to an address at which the luminance data indicating the luminance of a first threshold value or more among the luminance data stored in the storage unit is stored as a first region. In addition to being limited to the area, the storage area corresponding to the preset area is deleted from the storage area corresponding to the entire field of view of the camera in the storage means, and the second threshold value or more is stored in the storage area. Area setting means for limiting the area formed by the unit area corresponding to the address storing the luminance data indicating the luminance of the second area to the second area, and image processing for each of the plurality of areas limited by the area setting means. An image processing unit for performing the above. 【請求項４】 前記領域設定手段は、複数の領域の設定
を前記表示手段の表示画面上に輪郭線の連結された領域
として表示させることを特徴とする請求項３に記載の燃
焼制御装置。4. The combustion control device according to claim 3, wherein the area setting means displays the setting of a plurality of areas on the display screen of the display means as an area in which contour lines are connected. 【請求項５】 空気と燃料とを混合して燃焼させ火炎を
形成するガスタービンを駆動する燃焼器と、該燃焼器内
の火炎のラジカルの発光輝度を測定する発光輝度測定手
段と、前記発光輝度に基づいて燃焼器に導入される前記
空気量と燃料量との燃空比を演算する燃空比演算手段
と、前記火炎の燃焼状態を表示する表示手段と、前記燃
空比から前記燃焼器に導入する燃料量と空気量とを制御
する制御手段とを有する燃焼制御装置において、前記発
光輝度測定手段を構成するカメラの全視野領域に対し、
領域を限定する領域設定手段と、 該領域設定手段により設定された領域の画像について画
像処理を行う画像処理手段と、 前記発光輝度測定手段を構成するカメラの露光量を画像
処理対象領域の発光輝度に応じて調整する露光量制御手
段とを有することを特徴とする燃焼制御装置。5. A combustor for driving a gas turbine that forms a flame by mixing air and fuel for combustion to form a flame, an emission brightness measuring unit for measuring an emission brightness of a radical of a flame in the combustor, and the emission. Fuel-air ratio calculation means for calculating the fuel-air ratio between the air amount and the fuel amount introduced into the combustor based on brightness, display means for displaying the combustion state of the flame, and the combustion from the fuel-air ratio In a combustion control device having a control means for controlling the amount of fuel and the amount of air to be introduced into the vessel, for the entire field of view of the camera constituting the emission luminance measuring means,
Area setting means for limiting the area, image processing means for performing image processing on the image of the area set by the area setting means, and exposure amount of the camera constituting the light emission brightness measuring means for the light emission brightness of the image processing target area. And an exposure amount control means for adjusting the exposure amount according to the above. 【請求項６】 空気と燃料とを混合して燃焼させ火炎を
形成するガスタービンを駆動する燃焼器と、該燃焼器内
の火炎のラジカルの発光輝度を測定する発光輝度測定手
段と、前記発光輝度に基づいて燃焼器に導入される前記
空気量と燃料量との燃空比を演算する燃空比演算手段
と、前記火炎の燃焼状態を表示する表示手段と、前記燃
空比から前記燃焼器に導入する燃料量と空気量とを制御
する制御手段とを有する燃焼制御装置において、前記発
光輝度測定手段を構成するカメラの全視野領域に対し、
領域を自動的に限定する領域設定手段と、 該領域設定手段により設定された領域の画像について画
像処理を行う画像処理手段と、 前記発光輝度測定手段を構成するカメラの露光量を画像
処理対象領域の発光輝度に応じて自動的に調整する露光
量制御手段とを有することを特徴とする燃焼制御装置。6. A combustor for driving a gas turbine that forms a flame by mixing air and fuel for combustion to form a flame, an emission brightness measuring unit for measuring an emission brightness of a radical of a flame in the combustor, and the emission. Fuel-air ratio calculation means for calculating the fuel-air ratio between the air amount and the fuel amount introduced into the combustor based on brightness, display means for displaying the combustion state of the flame, and the combustion from the fuel-air ratio In a combustion control device having a control means for controlling the amount of fuel and the amount of air to be introduced into the vessel, for the entire field of view of the camera constituting the emission luminance measuring means,
A region setting unit that automatically limits the region, an image processing unit that performs image processing on the image of the region set by the region setting unit, and an exposure amount of a camera that constitutes the light emission luminance measuring unit to an image processing target region. And an exposure amount control means for automatically adjusting the light emission brightness according to the combustion control device. 【請求項７】 空気と燃料とを混合して燃焼させ火炎を
形成するガスタービンを駆動する燃焼器と、該燃焼器内
の火炎のラジカルの発光輝度を測定する発光輝度測定手
段と、前記発光輝度に基づいて燃焼器に導入される前記
空気量と燃料量との燃空比を演算する燃空比演算手段
と、前記火炎の燃焼状態を表示する表示手段と、前記燃
空比から前記燃焼器に導入する燃料量と空気量とを制御
する制御手段とを有する燃焼制御装置において、前記発
光輝度測定手段を構成するカメラの全視野領域に対し、
領域を限定する領域設定手段と、 該領域設定手段により設定された領域の画像について画
像処理を行う画像処理手段と、 前記発光輝度測定手段を構成するカメラの露光量を画像
処理対象領域の発光輝度に応じて調整する露光量制御手
段と、 異なる複数の燃焼方式により形成される複数の火炎にそ
れぞれ対応した領域の前記カメラの露光量と燃空比の関
係を示す検量線を自動的に求める演算手段とを有するこ
とを特徴とする燃焼制御装置。7. A combustor for driving a gas turbine that forms a flame by mixing air and fuel for combustion to form a flame, an emission brightness measuring means for measuring an emission brightness of a radical of a flame in the combustor, and the emission. Fuel-air ratio calculation means for calculating the fuel-air ratio between the air amount and the fuel amount introduced into the combustor based on brightness, display means for displaying the combustion state of the flame, and the combustion from the fuel-air ratio In a combustion control device having a control means for controlling the amount of fuel and the amount of air to be introduced into the vessel, for the entire field of view of the camera constituting the emission luminance measuring means,
Area setting means for limiting the area, image processing means for performing image processing on the image of the area set by the area setting means, and exposure amount of the camera constituting the light emission brightness measuring means for the light emission brightness of the image processing target area. And an exposure amount control means for adjusting the exposure amount control device, and a calculation for automatically obtaining a calibration curve showing the relationship between the exposure amount of the camera and the fuel-air ratio in the regions corresponding to a plurality of flames formed by different combustion methods. And a combustion control device. 【請求項８】 空気と燃料とを混合して燃焼させ火炎を
形成する燃焼器と、該燃焼器内の火炎のラジカルの発光
輝度を測定する発光輝度測定手段と、前記発光輝度に基
づいて燃焼器に導入される前記空気量と燃料量との燃空
比を演算する燃空比演算手段と、前記火炎の燃焼状態を
表示する表示手段と、前記燃空比から前記燃焼器に導入
する燃料量と空気量とを制御する制御手段とを有する燃
焼制御装置において、 前記発光輝度測定手段を構成するカメラの全視野領域に
対し、領域を限定する領域設定手段と、 該領域設定手段により設定された領域の画像について画
像処理を行う画像処理手段と、 前記発光輝度測定手段を構成するカメラの露光量を画像
処理対象領域の一部の領域の発光輝度に応じて調整する
露光量制御手段とを有することを特徴とする燃焼制御装
置。8. A combustor that mixes air and fuel to burn to form a flame, a luminescence brightness measuring unit that measures the luminescence brightness of radicals of the flame in the combustor, and a combustion based on the luminescence brightness. -Air ratio calculation means for calculating the fuel-air ratio between the air quantity and the fuel quantity introduced into the burner, display means for displaying the combustion state of the flame, and fuel introduced into the combustor from the fuel-air ratio In a combustion control device having a control means for controlling the amount of air and the amount of air, an area setting means for limiting the area to the entire visual field area of the camera constituting the emission luminance measuring means, and the area setting means set the area. Image processing means for performing image processing on the image of the region, and exposure amount control means for adjusting the exposure amount of the camera constituting the emission luminance measuring means according to the emission luminance of a part of the image processing target region. Special to have Combustion control device to collect. 【請求項９】 請求項１乃至８のいずれかに記載の燃焼
制御装置を備えた火力発電プラント。9. A thermal power plant comprising the combustion control device according to claim 1.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100370348B1 (en) * 1998-03-31 2003-03-28 두산중공업 주식회사 Method and device for extracting flame image characteristics of burning diagnosis
JP2008114384A (en) * 2006-10-31 2008-05-22 Kanto Auto Works Ltd Device for controlling discharge of itro additive
JP2018017413A (en) * 2016-07-25 2018-02-01 リンナイ株式会社 Combustor
KR20230112308A (en) * 2022-01-20 2023-07-27 성균관대학교산학협력단 Method and device for monitoring combustion of combustors using machine learning

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100370348B1 (en) * 1998-03-31 2003-03-28 두산중공업 주식회사 Method and device for extracting flame image characteristics of burning diagnosis
JP2008114384A (en) * 2006-10-31 2008-05-22 Kanto Auto Works Ltd Device for controlling discharge of itro additive
JP2018017413A (en) * 2016-07-25 2018-02-01 リンナイ株式会社 Combustor
KR20230112308A (en) * 2022-01-20 2023-07-27 성균관대학교산학협력단 Method and device for monitoring combustion of combustors using machine learning

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