KR200267510Y1 - an apparatus for watching a boiler's flames of power station - Google Patents
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Abstract
본 고안은 화력발전소의 산업용 또는 사업용 보일러의 연소 상태를 감시하기 위한 화염식별 장치에 관한 것으로, 수십개의 버너가 설치된 보일러에서 개별버너화염을 안정한 상태로 유지하기 위해, 개별 버너 화염의 각 영상 신호를 이용함으로서 버너의 연소상태를 식별할 수 있는 화염감시장치를 통하여 주변 화염이나 배경 방사광의 혼입에 따른 착화 오판으로 인한 폭발의 위험을 방지하며, 정량적인 안정성 지표를 제공하여 화염이 불안정해지거나 실화가 발생되기 전에 경고토록 함으로써 안정 운전을 유지토록 함과 동시에, 실화 상태를 정확하게 검출함으로써 저부하 운전시에도 실화 오판에 따른 정지 사고를 예방할 수 있다.The present invention relates to a flame identification device for monitoring the combustion state of an industrial or business boiler of a thermal power plant. In order to maintain individual burner flames in a boiler with dozens of burners, each image signal of each burner flame is By using the flame sensing device to identify the burned state of the burner, it prevents the risk of explosion due to the ignition miscalculation due to the mixing of surrounding flames or background radiation and provides a quantitative stability index to make the flame unstable or misfire. By warning before it occurs, it is possible to maintain stable operation and to accurately detect the misfire state, thereby preventing the stop accident due to misfire misoperation even at low load operation.
Description
본 고안은 화력발전소의 산업용 또는 사업용 보일러의 연소상태를 감시하기 위한 화염식별 방법에 관한 것으로, 수십개의 버너가 설치된 보일러에서 개별버너 화염을 안정한 상태로 유지하기 위해, 개별 버너 화염의 각 영상신호를 이용함으로서 버너의 연소상태를 식별할 수 있는 화염감시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a flame identification method for monitoring the combustion state of an industrial or business boiler of a thermal power plant. In order to maintain individual burner flames in a boiler with dozens of burners, each image signal of each burner flame is It relates to a flame monitoring device that can identify the burn state of the burner by using.
종래에는 화염촬상장치로부터 받아들인 영상신호의 휘도레벨을 설정치와 비교하고 휘도레벨이 설정치보다 큰 영역의 화소수를 산출하여, 일정수보다 많은 경우 착화로 판단하고, 그렇지 않은 경우 착회되지 않은 것으로 판별하는 방식을 이용하였다. 이러한 방식은 정상부하 운전시 착화검지는 가능하나 저부하 운전시에는 설정치의 선정에 따라 착화의 경우에 실화로 판정하는 오동작이 종종 발생한다. 다른 방법으로 분할된 각 구역당 휘도의 평균을 구하고, 일정시간내의 분산을 산출하여 불안전 연소를 검출하는 방법이 있으나, 주변화염이나 배경광의 방사광이 혼입되어 실화의 경우에도 착화로 식별하는 문제점이 있었다.Conventionally, the luminance level of a video signal received from a flame imager is compared with a set value, and the number of pixels in an area where the luminance level is greater than the set value is calculated. The method was used. In this type, the ignition detection is possible in the normal load operation, but in the low load operation, a malfunction that often determines the misfire in the case of ignition according to the selection of the set value occurs. There is a method of detecting unstable combustion by calculating the average of luminance per each divided zone by different methods and calculating dispersion within a certain time, but there is a problem of identifying a misfire in case of misfire due to the mixing of surrounding flame or background light. .
따라서, 본 고안의 목적은 다수개의 화염영상의 휴 강도(Hue Intensity), 포화(Saturation) 연산처리를 통해 화염영역을 추출한 다음에 그 영역의 휴 히스토그램(HUE HISTOGRAM)을 이용하여 화염안정성을 판별하고, 평균휘도를 이용하여 착화실화를 식별토록 함으로써 인접버터의 화염이나 배경광의 혼입으로 인한 착하 오판 가능성을 배제하고, 저 부하운전시에도 실화판정오류가 발생되지 않도록 하는 발전소 보일러 화염감시장치를 제공하는 데 있다.Therefore, the purpose of the present invention is to extract the flame region through the processing of Hue Intensity and Saturation of a plurality of flame images, and then determine the flame stability by using the HUE HISTOGRAM of the region. By identifying the misfire by using the average luminance, it is possible to eliminate the possibility of misunderstanding due to the mixing of flame or background light of adjacent butter and to provide the power plant boiler flame detection value to prevent misfire determination even under low load operation. There is.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 보일러 화로(100)와, 상기 보일러 화로(100) 내에 설치되어 석탄, 석유, 가스 등을 연로로 사용하며, 화염(300)을 발생하여 보일러에 열을 공급하는 버너(200)와, 상기 화염(300)의 영상을 획득하여 전달하는 화염수광부(400)와, 상기 화염수광부(400)로부터 영상 신호(510)를 입력받아 처리하는 화염감시반(600), 및 상기 화염감시반(600)의 출력을 표시하는 감시모니터(700)로 구성된 발전소 보일러 화염감시장치에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention, the boiler furnace 100, and installed in the boiler furnace 100, using coal, petroleum, gas, etc. as a furnace, generates a flame 300 to heat the boiler A burner 200 for supplying, a flame receiving unit 400 for acquiring and transmitting an image of the flame 300, a flame monitoring panel 600 for receiving and processing an image signal 510 from the flame receiving unit 400, In the power plant boiler flame monitoring device consisting of a monitoring monitor 700 for displaying the output of the flame monitoring panel 600,
상기 화염감시반은, 상기 영상신호를 입력받아 영상의 각 화소 별로 H, I, S(Hue, Intensity, Saturation) 연산처리를 수행하여 상기 영상신호를 0∼255까지의 레벨을 가지는 값으로 H, I, S 각각에 대해 통계처리하여 그 결과값을 출력하는 HIS 연산 처리부와; 필터링을 통하여 배경광이나 화염 간섭을 제거하고 유효 화염 영역을 추출하는 화염영상추출부; 및 유효 화염영역의 H,I,S에 대한의 평균과 분산값을 지표로 사용하여 화염 안정성을 평가하고, 착화 실화를 식별하며, 연소상태를 감시하는 연소감시처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The flame monitor panel receives the image signal and performs H, I, S (Hue, Intensity, Saturation) arithmetic processing for each pixel of the image to have a level of 0 to 255. HIS operation processing unit for performing statistical processing for each of the S, and outputs the result value; Flame image extraction unit for removing the background light or flame interference through the filtering to extract the effective flame region; And a combustion monitoring process for evaluating flame stability, identifying ignition misfire, and monitoring combustion conditions using the mean and dispersion values of H, I, and S in the effective flame zone as indicators.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 발전소 보일러 화염감시장치의 전체 시스템 구성도,1 is an overall system configuration of a power plant boiler flame monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 발전소 보일러 화염감시장치 내에 장착된 화염감시반 내부 구성도,2 is an internal configuration of a flame monitor panel mounted in the power plant boiler flame monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 발전소 보일러 화염감시방법에 의한 영상신호 처리 흐름도,3 is a video signal processing flowchart by the power plant boiler flame monitoring method according to an embodiment of the present invention,
도 4a는 본 고안의 일 실시예에 있어서 화염영상추출부가 추출한 불꽃의 영상이고, 도 4b는 여파되지 않은 휴 영상이며, 도 4c는 여파된 휴 영상이다.4A is an image of a flame extracted by the flame image extractor according to one embodiment of the present invention, FIG. 4B is an unfiltered hugh image, and FIG. 4C is a filtered hugh image.
*도면중 주요부분 설명** Description of the main parts of the drawings *
100. 보일러 회로, 200. 버너,100. boiler circuit, 200 burners,
300. 화염, 400. 화염수광부,300. Flame, 400. Flame Receiver,
500. 화염촬상장치, 510. 영상신호,500. Flame imager, 510. Video signal,
600. 화염감시반, 610. HIS연산처리부,600. Flame Monitoring Board, 610. HIS Computation Processing Unit,
620. 화염영상추출부, 640. 연소감시처리부,620. Flame image extractor, 640. Combustion monitoring processor,
641. 안정성 판별부, 642. 착화실화 식별부,641. Stability determination unit, 642. Ignition misfire identification unit,
643. 이상경보 처리부, 700. 감시모니터.643. Anomaly alarming unit, 700. Surveillance monitor.
이하 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 고안의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한특정 사항들이 본 고안의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, specific details such as specific components are shown, which are provided to help a more general understanding of the present invention, and it is understood that these specific matters may be changed or changed within the scope of the present invention. It is self-evident to those of ordinary knowledge in Esau.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 발전소 보일러 화염감시장치의 전체 시스템 구성도이며, 도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 발전소 보일러 화염감시장치 내에 장착된 화염감시반 내부 구성도이다.1 is an overall system configuration of a power plant boiler flame monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a flame monitoring panel internal configuration diagram mounted in the power plant boiler flame monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.
보일러 화로(100)는 열을 필요한 장치에 공급하는 역할을 한다.Boiler furnace 100 serves to supply heat to the necessary device.
또한, 버너(200)는 상기 보일러 화로(100) 내에 설치되어 석탄, 석유, 가스 등을 연로로 사용하며, 화염(300)을 발생하여 보일러에 열을 공급하는 역할을 한다.In addition, the burner 200 is installed in the boiler furnace 100 to use coal, petroleum, gas, etc. as a flue, and generates a flame 300 serves to supply heat to the boiler.
한편, 화염수광부(400)는 상기 화염(300)의 영상을 획득하여 화염촬상장치(500)로 전달하는 역할을 한다.On the other hand, the flame receiving unit 400 serves to obtain an image of the flame 300 and deliver it to the flame imager 500.
또한, 상기 화염촬상장치(500)는 상기 화염수광부(400)로부터 영상 신호(510)를 입력받아 화염감시반(600)으로 출력하는 역할을 한다.In addition, the flame imaging apparatus 500 receives an image signal 510 from the flame receiving unit 400 and outputs the image signal 510 to the flame monitoring panel 600.
한편, 상기 화염감시반(600)은 입력받은 영상신호(510)를 처리하여 감시모니터(700)로 출력하는 역할을 한다.On the other hand, the flame monitor panel 600 serves to process the input image signal 510 to output to the monitoring monitor (700).
또한, 상기 감시모니터(700)는 상기 화염감시반(600)으로부터 입력받은 신호를 표시하는 역할을 한다.In addition, the monitoring monitor 700 serves to display a signal received from the flame monitor panel (600).
한편, 상기 화염감시반(600) 내에 장착된 HIS 연산 처리부(610)는, 상기 영상신호를 입력받아 영상의 각 화소 별로 H, I, S(Hue, Intensity, Saturation) 연산처리를 수행하여 상기 영상신호를 0∼255까지의 레벨을 가지는 값으로 H, I, S각각에 대해 통계처리하여 그 결과값을 화염영상추출부(620)로 출력하는 역할을 한다.Meanwhile, the HIS operation processor 610 mounted in the flame monitor panel 600 receives the image signal and performs H, I, S (Hue, Intensity, Saturation) calculation processing for each pixel of the image to perform the image signal. Is a value having a level from 0 to 255, and statistically processes H, I, and S and outputs the result to the flame image extracting unit 620.
또한, 상기 화염감시반(600) 내에 장착된 화염영상추출부(620)는 필터링을 통하여 배경광이나 화염 간섭을 제거하고, 유효 화염 영역을 추출하여 이로써 착화의 오판가능성을 제거하여 연소감시처리부(640)로 출력하는 역할을 하는 데, 이 과정은 도 4a, 4b 및 4c에 상세히 도시되어 있다.In addition, the flame image extraction unit 620 mounted in the flame monitor panel 600 removes the background light or flame interference through filtering, and extracts the effective flame region, thereby eliminating the possibility of ignition misfire combustion monitoring unit 640 This process is shown in detail in Figures 4a, 4b and 4c.
한편, 상기 화염감시반(600) 내에 장착된 연소감시처리부(640)는 유효 화염영역의 H,I,S에 대한의 평균과 분산값을 지표로 사용하여 화염 안정성을 평가하고, 착화 실화를 식별하며, 연소상태를 감시하는 역할을 한다.On the other hand, the combustion monitoring unit 640 mounted in the flame monitor panel 600 evaluates the flame stability by using the average and the dispersion value of H, I, S for the effective flame region as an index, and identifies the ignition misfire It also monitors combustion status.
또한, 상기 연소감시처리부(640) 내에 장착된 안정성 판별부(641)는, 상기 화염영상추출부(620)에서 출력하는 추출 신호를 입력받아 화염 안정성의 장량적인 평가를 수행하고, 그 정량화된 값들을 도표와 그래프로서 상기 감시모니터(700)에 출력하는 역할을 한다.In addition, the stability determining unit 641 mounted in the combustion monitoring unit 640 receives the extraction signal output from the flame image extracting unit 620 to perform a long-term evaluation of flame stability, and the quantified value thereof. And outputs them to the monitoring monitor 700 as charts and graphs.
한편, 상기 연소감시처리부(640) 내에 장착된 착화실화 식별부(642)는 상기 화염영상추출부(620)에서 출력하는 추출 신호를 입력받아 I 평균을 이용하여 착화실화를 식별하고, 휴 히스토그램의 비교를 통해 저부하시에도 실화로 식별되지 않도록 하며, 실화시에는 이상경보처리부(643)로 버너 인터락 신호를 송출하는 역할을 한다.Meanwhile, the ignition misfire identification unit 642 mounted in the combustion monitoring unit 640 receives the extraction signal output from the flame image extracting unit 620 to identify the ignition misfire by using the I average, and determines the hue histogram. By comparison, even when the load is low, it is not identified as a misfire, and when the misfire plays a role of transmitting a burner interlock signal to the abnormal alarm processor 643.
또한, 상기 연소감시처리부(640) 내에 장착된 이상경보처리부(643)는 상기 인터락 신호를 입력받은 경우에 실화임을 감지토록 하는 역할을 한다.In addition, the abnormality alarm processing unit 643 mounted in the combustion monitoring unit 640 serves to detect the misfire when the interlock signal is input.
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 발전소 보일러 화염감시방법에 의한 영상신호 처리 흐름도이다.3 is a video signal processing flow chart according to the power plant boiler flame monitoring method according to an embodiment of the present invention.
먼저, 착화실화 식별부(642)에서 화염영상추출부(620)에서 출력된 I 평균값 및 휴 히스토그램을 입력받는다(S1).First, the complex misfire identification unit 642 receives the I average value and the histogram output from the flame image extraction unit 620 (S1).
이후에, I 평균값이 제 1의 소정의 값보다 작은 경우에는 실화로 판단하여 제 5 단계로 진행하는 한편, I 평균값이 제 1의 소정의 값보다 큰 경우에는 제 3 단계로 진행한다(S2).Subsequently, if the I average value is smaller than the first predetermined value, it is determined as true and proceeds to the fifth step. If the I average value is larger than the first predetermined value, the process proceeds to the third step (S2). .
그 다음에, I 평균값이 제 2의 소정의 값보다 큰 경우에는 착화로 판단하는 한편, I 평균값이 제 2의 소정의 값보다 작은 경우에는 제 4 단계로 진행한다(S3).Then, if the I average value is larger than the second predetermined value, it is determined as ignition, and if the I average value is smaller than the second predetermined value, the process proceeds to the fourth step (S3).
이후에, 휴 히스토그램 값이 기준치보다 큰 경우에는 착화로 판단하는 한편, 휴 히스토그램 값이 기준치보다 작은 경우에는 실화로 판단하여 제 5 단계로 진행한다(S4).Subsequently, if the histogram value is larger than the reference value, it is determined to be ignited. If the histogram value is smaller than the reference value, it is determined to be a true value and proceeds to step 5 (S4).
그 다음에, 착화실화 식별부에서 버너 인터락 신호를 이상경보처리부로 송출한다(S5).Then, the misfire identification section sends the burner interlock signal to the abnormality alarm processing section (S5).
상기한 바와 같이 본 고안은, 화력발전소등의 산업용 또는 사업용 보일러 내에 설치되어 있는 버너의 연소 상태를 감시하는 장치의 개발에 있어서, 화염촬상장치로부터 받아들인 영상신호를 이용한 화염 안정성 판별을 위해 유효 화염영역을 추출하는 전처리 과정을 거쳐 주변 화염이나 배경광에 따른 착화 오판으로 인한 폭발의 위험을 방지하는 것 외에 정량적인 안정성 지표를 제공함하여 화염이 불안정해지거나 실화가 발생되기 전에 경고토록 함으로써 안전운전을 유지토록 하게 함과 동시에, 실화상태를 정확하게 검출함으로써 실화오판에 따른 정지 사고를 예방할 수 있다.As described above, the present invention, in the development of a device for monitoring the combustion state of the burner installed in an industrial or business boiler such as a thermal power plant, effective flame for the determination of flame stability using the image signal received from the flame imager In addition to preventing the risk of explosion due to ignition miscalculation due to surrounding flames or background light, the pretreatment process extracts the area, and provides a quantitative stability index to warn before the flame becomes unstable or misfire. In addition to maintaining it, it is possible to prevent the accident due to misfire by accurately detecting the misfire state.
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KR2020010030317U KR200267510Y1 (en) | 2001-10-05 | 2001-10-05 | an apparatus for watching a boiler's flames of power station |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101129855B1 (en) * | 2009-02-19 | 2012-04-13 | 현대제철 주식회사 | Apparatus for alarm misfire of bunner in heat treating furnace and method thereof |
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2001
- 2001-10-05 KR KR2020010030317U patent/KR200267510Y1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101129855B1 (en) * | 2009-02-19 | 2012-04-13 | 현대제철 주식회사 | Apparatus for alarm misfire of bunner in heat treating furnace and method thereof |
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