浅析数字图像火焰检测技术 第2页
2.4 火焰检测系统
火焰检测系统由 2 台相互冗余的检测系统构
成 ,每套系统由视频切换器、解码器、单色图像卡和
计算机构成。计算机通过串行口向视频切换器发出
选通某一路的指令 ,当收到视频切换器的反馈信号
后 ,以中断的形式对图像信号进行采集和处理。把
视频切换器上的每一个彩色火焰图像信号传送到解
码器 ,解码器将彩色火焰信号分解 ,然后把其中的红
色信号送到计算机图像采集卡 ,计算机对其进行分
析 ,然后送出火焰的 ON/OFF 信号。计算机图像处
理技术可以有效地区别出燃烧器火焰和背景图像。
3 火焰检测的算法
3.1 火焰特性
锅炉煤粉随一次风经喷燃器喷出进入炉膛时 ,
由于初始温度较低 ,所以不能燃烧 ,形成未燃烧区。
由于受到火焰气流和热辐射的加热 ,煤粉开始分解、
燃烧 ,此时燃烧物主要为煤粉分解产生的大量挥发
分和少量碳 ,火焰亮度较小 ,但此时火焰闪烁频率最
大 ,形成着火区。紧接着煤粉受热分解 ,大量燃烧 ,
火焰温度和亮度达到最大形成完全燃烧区。
3.2 算法
图 2 为喷燃器出口火焰示意图。煤燃烧器的火
焰可以明显的分成 3 个区域:未燃烧区、着火区、完
全燃烧区。由于这 3 个区域火焰的亮度存在明显的
区别 ,因此 ,根据这 3 个区域火焰的特点可以判断燃
烧器火焰的情况。
设定 G1 、G2 、G3 分别代表 3 个区域的平均灰
度,当 G1 > G2 > G3 时,表示火焰燃烧正常;当 G1
= G2 = G3 时,表示燃烧器无火,其有 2 种情况,一
种为燃烧器未投运, G1 = G2 = G3 = 炉膛背景火焰
的灰度,另一种情况为虽然燃烧器投入,但是煤粉在
炉膛内并没有燃烧,形成一条黑龙, G1 = G2 = G3 =
煤粉的灰度 <炉膛背景火焰的灰度。通过工作站观Ⅰ—完全燃烧区 Ⅱ—着火区 Ⅲ—未燃烧区
图2 3 个区域火焰示意图
察一个火焰在不同工况下所处的位置,根据该火焰
的具体燃烧情况,在综合各种情况后即可设定该火
焰的未燃烧区、着火区、完全燃烧区 3 个区域。采用
同样方法可对每一个火焰的 3 个区域逐个设定。
4 数字图像火焰检测的特点
a. 火焰检测不受背景火焰的干扰 ,具有直观
性、准确性。
b. 运行人员可以在控制室监视器上直观、清晰
地监视每一个燃烧器的真实火焰和整个炉膛的燃烧
情况 ,便于运行人员及时调整燃烧 ,提高燃烧的效
率。
c. 由于能长时间记录火焰图像 ,有助于事故追
忆和分析。
d. 采用伪彩色显示煤粉燃烧器火焰温度场的
分布 ,运行人员可以判断燃烧状况的优劣并估计
NOx 的生成。