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JP2024155171A - Clinker fall detection device and clinker fall detection system - Google Patents

Clinker fall detection device and clinker fall detection system Download PDF

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JP2024155171A
JP2024155171A JP2023069634A JP2023069634A JP2024155171A JP 2024155171 A JP2024155171 A JP 2024155171A JP 2023069634 A JP2023069634 A JP 2023069634A JP 2023069634 A JP2023069634 A JP 2023069634A JP 2024155171 A JP2024155171 A JP 2024155171A
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JP
Japan
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clinker
furnace
vibration
fall detection
vibration data
Prior art date
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Application number
JP2023069634A
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Japanese (ja)
Inventor
直樹 菅沼
修二 中江
貴寛 沖本
雅幹 本田
学 田中
竜治 堀岡
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

【課題】火炉の炉底部へのクリンカの落下を速やかに検出することが可能なクリンカ落下検出装置を提供する。【解決手段】クリンカ落下検出装置であって、ボイラの火炉の下部の振動に関する物理量を検知するセンサから下部の振動に関する物理量を示す振動データを取得するように構成された振動データ取得部と、振動データ取得部によって取得した振動データに基づいて、火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するように構成された、クリンカ落下検出部と、を備える。【選択図】図1[Problem] To provide a clinker drop detection device capable of quickly detecting the drop of clinker to the bottom of a furnace. [Solution] The clinker drop detection device includes a vibration data acquisition unit configured to acquire vibration data indicating a physical quantity related to the vibration of the lower part from a sensor that detects a physical quantity related to the vibration of the lower part of a boiler furnace, and a clinker drop detection unit configured to detect the drop of clinker to the bottom of the furnace based on the vibration data acquired by the vibration data acquisition unit. [Selected Figure] Figure 1

Description

本開示は、クリンカ落下検出装置及びクリンカ落下検出システムに関する。 This disclosure relates to a clinker fall detection device and a clinker fall detection system.

例えば特許文献1に記載されるように石炭炊きボイラの火炉では、石炭の燃焼によって生成される燃焼灰が燃焼空気のよどみ部に付着し、燃焼灰の大きな塊であるクリンカが生成されることがある。 For example, as described in Patent Document 1, in the furnace of a coal-fired boiler, the combustion ash produced by the combustion of coal can adhere to stagnant areas of the combustion air, forming clinker, which is a large mass of combustion ash.

特開2010-271001号公報JP 2010-271001 A

上記クリンカは、ボイラ内においては自重や除灰装置(スートブロワ)の効果によって火炉の炉底部に落下する場合がある。この落下するクリンカの大きさを管理することは困難であるため、ごくまれに大型のクリンカが落下した際に炉底部の装置や火炉の水冷管等を損傷させてしまい、プラントの運転を停止させなければならない場合がある。 The above clinker may fall to the bottom of the furnace inside the boiler due to its own weight or the effect of the ash removal device (soot blower). It is difficult to control the size of the falling clinker, so on rare occasions when large clinker falls, it may damage the equipment at the bottom of the furnace or the water cooling pipes of the furnace, and the plant may have to be shut down.

このため、例えばクリンカの成長を阻害する添加剤を火炉に投入したり、クリンカが大きくなる前にスートブロワでクリンカを除去する等の対策が考えられるが、クリンカの成長及び落下を完全に防止することは困難であるため、クリンカが落下した際に必要な対策を行えるように、クリンカの落下を速やかに検出することが望ましい。 Considering this, possible measures include, for example, adding additives to the furnace that inhibit clinker growth, or removing the clinker with a soot blower before it grows large, but since it is difficult to completely prevent clinker from growing and falling, it is desirable to quickly detect the fall of clinker so that necessary measures can be taken when it does fall.

上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態は、火炉の炉底部へのクリンカの落下を速やかに検出することが可能なクリンカ落下検出装置及びこれを備えるクリンカ落下検出システムを提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, at least one embodiment of the present disclosure aims to provide a clinker fall detection device capable of quickly detecting the fall of clinker to the bottom of a furnace, and a clinker fall detection system including the same.

上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係るクリンカ落下検出装置は、
ボイラの火炉の下部の振動に関する物理量を検知するセンサから前記下部の振動に関する物理量を示す振動データを取得するように構成された振動データ取得部と、
前記振動データ取得部によって取得した前記振動データに基づいて、前記ボイラの火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するように構成された、クリンカ落下検出部と、
を備える。
In order to achieve the above object, a clinker fall detection device according to at least one embodiment of the present disclosure includes:
a vibration data acquisition unit configured to acquire vibration data indicating a physical quantity related to vibration of the lower part from a sensor that detects a physical quantity related to vibration of the lower part of the boiler furnace;
A clinker drop detection unit configured to detect the drop of clinker to a furnace bottom of the boiler based on the vibration data acquired by the vibration data acquisition unit;
Equipped with.

上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係るクリンカ落下検出システムは、
前記クリンカ落下検出装置と、前記センサとを備える。
In order to achieve the above object, a clinker fall detection system according to at least one embodiment of the present disclosure includes:
The clinker drop detection device and the sensor are provided.

本開示の少なくとも一実施形態によれば、火炉の炉底部へのクリンカの落下を速やかに検出することが可能なクリンカ落下検出装置及びこれを備えるクリンカ落下検出システムが提供される。 According to at least one embodiment of the present disclosure, a clinker fall detection device capable of quickly detecting the fall of clinker to the bottom of a furnace and a clinker fall detection system including the same are provided.

一実施形態に係るボイラ2の概略構成を模式的に示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a boiler 2 according to an embodiment of the present invention; 図1における火炉4の下部のA-A断面の一例を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a cross section taken along line AA of the lower part of the furnace 4 in FIG. 火炉4の側壁5の振動加速度レベルを計測するセンサ20の配置の一例を示す模式的な断面図である。2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the arrangement of a sensor 20 for measuring the vibration acceleration level of a side wall 5 of a furnace 4. FIG. クリンカ落下検出装置22のハードウェア構成の一例を示す図である。2 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a clinker fall detection device 22. FIG. クリンカ落下検出装置22の機能的な構成の一例を説明するための図である。2 is a diagram for explaining an example of a functional configuration of a clinker fall detection device 22. FIG. クリンカ落下検出装置22によるクリンカ落下検出フローの一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a clinker fall detection flow by the clinker fall detection device 22. 図6のS13の判定をより具体的に説明するための図であり、4つのセンサ20から取得した振動データの各々における所定の周波数帯の振動加速度レベルをそれぞれLa1、La2、La3及びLa4とした場合における、振動加速度レベルLa1、La2、La3及びLa4の各々の時系列データの一例を示している。FIG. 7 is a diagram for explaining the judgment of S13 in FIG. 6 in more detail, and shows an example of time series data of vibration acceleration levels La1, La2, La3 and La4 when the vibration acceleration levels of a predetermined frequency band in each of the vibration data acquired from the four sensors 20 are La1, La2, La3 and La4, respectively.

以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of components described as the embodiments or shown in the drawings are merely illustrative examples and are not intended to limit the scope of the invention.
For example, expressions expressing relative or absolute configuration, such as "in a certain direction,""along a certain direction,""parallel,""orthogonal,""center,""concentric," or "coaxial," not only strictly express such a configuration, but also express a state in which there is a relative displacement with a tolerance or an angle or distance to the extent that the same function is obtained.
For example, expressions indicating that things are in an equal state, such as "identical,""equal," and "homogeneous," not only indicate a state of strict equality, but also indicate a state in which there is a tolerance or a difference to the extent that the same function is obtained.
For example, expressions describing shapes such as a rectangular shape or a cylindrical shape do not only refer to rectangular shapes, cylindrical shapes, etc. in the strict geometric sense, but also refer to shapes that include uneven portions, chamfered portions, etc., to the extent that the same effect is obtained.
On the other hand, the expressions "comprise,""include,""have,""includes," or "have" of one element are not exclusive expressions excluding the presence of other elements.

図1は、一実施形態に係るボイラ2の概略構成を模式的に示す図である。
図1に示すように、ボイラ2は、火炉4と、火炉4の側壁5に設けられたバーナー12と、火炉4の上部4uに設けられた熱交換器としての過熱器14と、火炉4の上部4uに接続する煙道16と、クリンカ落下検出システム18とを備える。ボイラ2は、例えば石炭を燃料として用いる石炭炊きボイラであってもよい。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a boiler 2 according to an embodiment.
1, the boiler 2 includes a furnace 4, a burner 12 provided on a side wall 5 of the furnace 4, a superheater 14 serving as a heat exchanger provided in an upper portion 4u of the furnace 4, a flue 16 connected to the upper portion 4u of the furnace 4, and a clinker fall detection system 18. The boiler 2 may be, for example, a coal-fired boiler that uses coal as fuel.

火炉4は、鉛直方向に沿って延在する側壁5と、側壁5の下端に接続する炉底部6と、側壁5の上端に接続する天井壁8とを含む。炉底部6は、漏斗状に形成されており、炉底部6の下端には燃料の燃焼によって生成された燃焼灰を排出するための灰排出口9が形成されている。灰排出口9は、平面視において炉底部6の中央に形成されていてもよい。炉底部6は、側壁5の下端から下方に向かうにつれて灰排出口9に近づくように、鉛直方向及び水平方向の各々に対して傾斜した傾斜方向に沿って延在する。灰排出口9の下方には、灰排出口9から落下した灰が流入する灰処理装置10が配置されている。 The furnace 4 includes a side wall 5 extending vertically, a furnace bottom 6 connected to the lower end of the side wall 5, and a ceiling wall 8 connected to the upper end of the side wall 5. The furnace bottom 6 is formed in a funnel shape, and an ash outlet 9 is formed at the lower end of the furnace bottom 6 for discharging combustion ash generated by the combustion of fuel. The ash outlet 9 may be formed in the center of the furnace bottom 6 in a plan view. The furnace bottom 6 extends in an inclined direction inclined with respect to both the vertical and horizontal directions so as to approach the ash outlet 9 as it moves downward from the lower end of the side wall 5. An ash processing device 10 is arranged below the ash outlet 9, into which ash that falls from the ash outlet 9 flows.

バーナー12は、火炉4内で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する。
過熱器14は、火炉4の上部に設けられた伝熱管15を含み、伝熱管15を流れる蒸気を火炉4内で生成した燃焼ガスによって加熱して過熱蒸気を生成する。
煙道16は、火炉4から排出される排ガス(火炉4で生成された燃焼ガス)を不図示の煙突に導くように構成される。煙道16には、不図示の節炭器等が設けられる。
The burner 12 combusts fuel in the furnace 4 to generate combustion gas.
The superheater 14 includes a heat transfer tube 15 provided on the upper part of the furnace 4, and generates superheated steam by heating the steam flowing through the heat transfer tube 15 with the combustion gas generated in the furnace 4.
The flue 16 is configured to guide exhaust gas discharged from the furnace 4 (combustion gas generated in the furnace 4) to a chimney (not shown). The flue 16 is provided with a coal economizer (not shown) and the like.

クリンカ落下検出システム18は、火炉4の下部4dの振動に関する物理量を検知する複数のセンサ20と、火炉4の炉底部6の動画を撮影する撮影装置21と、複数のセンサ20によって検知した火炉4の下部4dの振動に関する物理量を示す振動データに基づいて、火炉4の炉底部6へのクリンカCの落下を検出するように構成されたクリンカ落下検出装置22とを含む。図示する例示的形態では、複数のセンサ20は、火炉4の下部4dにおける火炉4の外側にて側壁5に固定されている。なお、火炉4の下部4dとは、火炉4の高さ方向における火炉4の中央よりも下側の部分を意味し、複数のセンサ20は、火炉4の炉底部6へのクリンカCの落下を精度良く検出する観点から、火炉4の下部4dにおいて、バーナー12よりも下方に設けられていてもよい。 The clinker drop detection system 18 includes a plurality of sensors 20 that detect physical quantities related to vibrations of the lower part 4d of the furnace 4, a camera 21 that captures video of the furnace bottom 6 of the furnace 4, and a clinker drop detection device 22 configured to detect the drop of clinker C to the furnace bottom 6 of the furnace 4 based on vibration data indicating physical quantities related to vibrations of the lower part 4d of the furnace 4 detected by the plurality of sensors 20. In the illustrated exemplary embodiment, the plurality of sensors 20 are fixed to the side wall 5 on the outside of the furnace 4 in the lower part 4d of the furnace 4. The lower part 4d of the furnace 4 means a part lower than the center of the furnace 4 in the height direction of the furnace 4, and the plurality of sensors 20 may be provided below the burner 12 in the lower part 4d of the furnace 4 from the viewpoint of accurately detecting the drop of clinker C to the furnace bottom 6 of the furnace 4.

図2は、図1における火炉4の下部4dのA-A断面の一例を模式的に示す図である。
図2に示す例示的形態では、火炉4の断面は方形であり、火炉4の4つの側壁5は、前側壁5F、前側壁5Fに対向する後側壁5B、右側壁5R及び右側壁5Rに対向する左側壁5Lを含む。なお、ここでは、火炉4の上述の煙道16(図1参照)が接続される側壁5を便宜的に後側壁5Bとして、前側壁5Fから後側壁5Bを視たときに右側に位置する側壁5を便宜的に右側壁5Rとしている。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a cross section taken along line AA of the lower portion 4d of the furnace 4 in FIG.
In the exemplary embodiment shown in Fig. 2, the furnace 4 has a square cross section, and the four side walls 5 of the furnace 4 include a front wall 5F, a rear wall 5B facing the front wall 5F, a right side wall 5R, and a left side wall 5L facing the right side wall 5R. Note that here, for the sake of convenience, the side wall 5 to which the above-mentioned flue 16 (see Fig. 1) of the furnace 4 is connected is referred to as the rear wall 5B, and the side wall 5 located on the right side when viewed from the front wall 5F to the rear wall 5B is referred to as the right side wall 5R.

図2に示す例示的形態では、複数のセンサ20は、火炉4の下部4dにおいて火炉4の側壁5に固定された4つのセンサ20を含み、より詳細には、右側壁5Rに固定された2つのセンサ20と、左側壁5Lに固定された2つのセンサ20とを含む。ここで、灰排出口9の中心を通り右側壁5R及び左側壁5Lの各々と直交する鉛直面を鉛直面Vとすると、右側壁5Rに設けられた2つのセンサ20は、鉛直面Vを挟むように配置される。すなわち、右側壁5Rに設けられた2つのセンサ20の一方は、鉛直面Vに対して一方側(前側)に配置され、右側壁5Rに設けられた2つのセンサ20の他方は、鉛直面Vに対して他方側(後側)に配置される。また、左側壁5Lに設けられた2つのセンサ20は、鉛直面Vを挟むように配置される。すなわち、左側壁5Lに設けられた2つのセンサ20の一方は、鉛直面Vに対して一方側(前側)に配置され、左側壁5Lに設けられた2つのセンサ20の他方は、鉛直面Vに対して他方側(後側)に配置される。 In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the multiple sensors 20 include four sensors 20 fixed to the side walls 5 of the furnace 4 in the lower portion 4d of the furnace 4, and more specifically, two sensors 20 fixed to the right side wall 5R and two sensors 20 fixed to the left side wall 5L. Here, if a vertical plane that passes through the center of the ash discharge port 9 and is perpendicular to each of the right side wall 5R and the left side wall 5L is defined as a vertical plane V, the two sensors 20 provided on the right side wall 5R are arranged so as to sandwich the vertical plane V. That is, one of the two sensors 20 provided on the right side wall 5R is arranged on one side (front side) of the vertical plane V, and the other of the two sensors 20 provided on the right side wall 5R is arranged on the other side (rear side) of the vertical plane V. Also, the two sensors 20 provided on the left side wall 5L are arranged so as to sandwich the vertical plane V. That is, one of the two sensors 20 provided on the left side wall 5L is disposed on one side (front side) of the vertical plane V, and the other of the two sensors 20 provided on the left side wall 5L is disposed on the other side (rear side) of the vertical plane V.

複数のセンサ20は、それぞれ、火炉4の下部4dの振動に関する物理量(例えば、火炉4の下部4dの振動時の側壁5の変位、振動速度又は振動加速度等のように、振動の程度を定量的に特徴づけることのできる物理量)を検知する。この目的によれば、複数のセンサ20の各々は、例えばAEセンサ、加速度センサ又はレーザ振動センサ等であってもよい。以下では、複数のセンサ20の各々が、炉底部6の振動に関する物理量として火炉4の下部4dの振動加速度レベル(より詳細には下部4dにおける側壁5の振動加速度レベル)を計測する振動加速度センサである場合を例に説明する。 Each of the multiple sensors 20 detects a physical quantity related to the vibration of the lower part 4d of the furnace 4 (e.g., a physical quantity that can quantitatively characterize the degree of vibration, such as the displacement of the side wall 5 when the lower part 4d of the furnace 4 vibrates, the vibration velocity, or the vibration acceleration). For this purpose, each of the multiple sensors 20 may be, for example, an AE sensor, an acceleration sensor, or a laser vibration sensor. Below, an example will be described in which each of the multiple sensors 20 is a vibration acceleration sensor that measures the vibration acceleration level of the lower part 4d of the furnace 4 (more specifically, the vibration acceleration level of the side wall 5 at the lower part 4d) as a physical quantity related to the vibration of the furnace bottom 6.

図3は、火炉4の下部4dの振動加速度レベルを計測するセンサ20の各々の配置の一例を示す模式的な断面図である。
図3に示す例示的な実施形態では、火炉4の側壁5は、交互に配置された炉壁管24及びフィン26と、炉壁管24とフィン26における火炉4の外側を向く面を覆う保温材28と、保温材28における火炉4の外側を向く面を覆う外装板30とを含む。また、保温材28と外装板30とをそれらの厚さ方向に貫通する導波棒32の一端がフィン26に固定されており、側壁5の外側(火炉4の外側)に配置されたセンサ20が導波棒32の他端に固定されている。このように、センサ20の各々を火炉4の外側に配置することにより、火炉4の内部の高温に起因してセンサ20の各々が破損することを抑制することができる。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the arrangement of the sensors 20 for measuring the vibration acceleration level of the lower portion 4d of the furnace 4. As shown in FIG.
In the exemplary embodiment shown in Fig. 3, the side wall 5 of the furnace 4 includes alternatingly arranged furnace wall tubes 24 and fins 26, a heat insulating material 28 that covers the surfaces of the furnace wall tubes 24 and the fins 26 facing the outside of the furnace 4, and an exterior plate 30 that covers the surface of the heat insulating material 28 facing the outside of the furnace 4. In addition, one end of a waveguide rod 32 that penetrates the heat insulating material 28 and the exterior plate 30 in their thickness direction is fixed to the fin 26, and the sensor 20 arranged on the outside of the side wall 5 (outside the furnace 4) is fixed to the other end of the waveguide rod 32. In this way, by arranging each of the sensors 20 outside the furnace 4, it is possible to suppress damage to each of the sensors 20 due to the high temperature inside the furnace 4.

図4は、クリンカ落下検出装置22のハードウェア構成の一例を示す図である。図5は、クリンカ落下検出装置22の機能的な構成の一例を説明するための図である。図6は、クリンカ落下検出装置22によるクリンカ落下検出フローの一例を示す図である。 Figure 4 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the clinker fall detection device 22. Figure 5 is a diagram for explaining an example of the functional configuration of the clinker fall detection device 22. Figure 6 is a diagram showing an example of the clinker fall detection flow by the clinker fall detection device 22.

図4に示すように、クリンカ落下検出装置22は、例えばプロセッサ72、RAM(Random Access Memory)74、ROM(Read Only Memory)76、HDD (Hard Disk Drive)78、入力I/F80、及び出力I/F82を含み、これらがバス84を介して互いに接続されたコンピュータを用いて構成される。なお、クリンカ落下検出装置22のハードウェア構成は上記に限定されず、制御回路と記憶装置との組み合わせにより構成されてもよい。またクリンカ落下検出装置22は、クリンカ落下検出装置22の各機能を実現するプログラムをコンピュータが実行することにより構成される。以下で説明するクリンカ落下検出装置22における各部の機能は、例えばROM76に保持されるプログラムをRAM74にロードしてプロセッサ72で実行するとともに、RAM74やROM76におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。クリンカ落下検出装置22を構成するハードウェアは、1つの場所に集約されていてもよいし、複数の場所に分散して設けられていてもよい。 4, the clinker drop detection device 22 includes, for example, a processor 72, a RAM (Random Access Memory) 74, a ROM (Read Only Memory) 76, a HDD (Hard Disk Drive) 78, an input I/F 80, and an output I/F 82, and is configured using a computer connected to each other via a bus 84. The hardware configuration of the clinker drop detection device 22 is not limited to the above, and may be configured by a combination of a control circuit and a storage device. The clinker drop detection device 22 is also configured by a computer executing a program that realizes each function of the clinker drop detection device 22. The functions of each part in the clinker drop detection device 22 described below are realized, for example, by loading a program stored in the ROM 76 into the RAM 74 and executing it with the processor 72, and by reading and writing data in the RAM 74 and the ROM 76. The hardware that constitutes the clinker drop detection device 22 may be concentrated in one location, or may be distributed across multiple locations.

図5に示すように、クリンカ落下検出装置22は、振動データ取得部36、周波数解析部38、クリンカ落下検出部40、報知情報出力部42、クリンカ落下頻度保存部44、動画一時保存部46及び抽出動画保存部48を含む。以下、クリンカ落下検出装置22の各部の機能について図6等を用いて説明する。 As shown in FIG. 5, the clinker fall detection device 22 includes a vibration data acquisition unit 36, a frequency analysis unit 38, a clinker fall detection unit 40, a notification information output unit 42, a clinker fall frequency storage unit 44, a temporary video storage unit 46, and an extracted video storage unit 48. Below, the functions of each unit of the clinker fall detection device 22 will be explained using FIG. 6 etc.

図6に示すように、S11において、振動データ取得部36は、複数のセンサ20(上記の例示的な実施形態では4つのセンサ20)の各々から、火炉4の下部4dの振動に関する物理量を示す振動データとして、火炉4の下部4dの振動加速度レベルを示す振動データ(振動加速度レベルの時系列データ)を取得する。 As shown in FIG. 6, in S11, the vibration data acquisition unit 36 acquires vibration data (time series data of vibration acceleration level) indicating the vibration acceleration level of the lower part 4d of the furnace 4 from each of the multiple sensors 20 (four sensors 20 in the above exemplary embodiment) as vibration data indicating a physical quantity related to the vibration of the lower part 4d of the furnace 4.

S12において、周波数解析部38は、上記複数のセンサ20から取得した振動データの各々について周波数解析(FFT解析)を行い、該振動データの各々における所定の周波数帯の振動加速度レベルを算出する。なお、ここでの「所定の周波数帯」とは、ボイラ2の運転に伴う火炉4の下部4dの定常振動の周波数(火炉4内の燃焼音やバーナーの噴霧音等の喧騒音(背景音)の周波数)よりもある程度高い周波数帯であってもよい。 In S12, the frequency analysis unit 38 performs frequency analysis (FFT analysis) on each of the vibration data acquired from the multiple sensors 20, and calculates the vibration acceleration level of a predetermined frequency band for each of the vibration data. Note that the "predetermined frequency band" here may be a frequency band that is somewhat higher than the frequency of stationary vibration of the lower part 4d of the furnace 4 accompanying the operation of the boiler 2 (the frequency of noisy noise (background noise) such as the combustion sound in the furnace 4 and the spray sound of the burner).

S13において、クリンカ落下検出部40は、周波数解析部38によってセンサ20毎に(振動データ毎に)に上記所定の周波数帯について算出した上記振動加速度レベルが同時に閾値を超過しているか否かを判定し、周波数解析部38によってセンサ20毎に上記所定の周波数帯について算出した上記振動加速度レベルが同時に閾値を超過していると判定した場合には、火炉4の炉底部6へのクリンカの落下を検出する(すなわち、火炉4の炉底部6にクリンカが落下したと判定する)。S13において、クリンカ落下検出部40は、周波数解析部38によってセンサ20毎に上記所定の周波数帯について算出した上記振動加速度レベルが同時に閾値を超過していないと判定した場合には、火炉4の炉底部6にクリンカが落下していないと判定し、S11に戻る。 In S13, the clinker drop detection unit 40 determines whether the vibration acceleration levels calculated by the frequency analysis unit 38 for the above-mentioned predetermined frequency bands for each sensor 20 (for each vibration data) simultaneously exceed the threshold value, and if it is determined that the vibration acceleration levels calculated by the frequency analysis unit 38 for the above-mentioned predetermined frequency bands for each sensor 20 simultaneously exceed the threshold value, it detects the fall of clinker to the furnace bottom 6 of the furnace 4 (i.e., it determines that clinker has fallen to the furnace bottom 6 of the furnace 4). In S13, if the clinker drop detection unit 40 determines that the vibration acceleration levels calculated by the frequency analysis unit 38 for the above-mentioned predetermined frequency bands for each sensor 20 do not simultaneously exceed the threshold value, it determines that clinker has not fallen to the furnace bottom 6 of the furnace 4, and returns to S11.

S13において、炉底部6へのクリンカの落下をクリンカ落下検出部40が検出した場合(周波数解析部38によってセンサ20毎に上記所定の周波数帯について算出した上記振動加速度レベルが同時に閾値を超過した場合)には、S14において、報知情報出力部42は、ボイラ2の運転操作を行うオペレータ-に炉底部6の点検を促すための報知情報を報知装置50に出力する。例えば報知装置50がディスプレイ等の表示装置である場合には、報知情報出力部42は、上記報知情報を報知装置50に表示させるための信号を報知装置50に出力し、報知装置50(表示装置)は、炉底部6の点検を促すための報知情報を表示してもよい。また、例えば報知装置50が警報器等である場合には、報知情報出力部42は、上記報知情報を報知装置50から音声等として出力させるための信号を報知装置50に出力し、報知装置50(警報器等)は、炉底部6の点検を促すための報知情報を音声等として出力してもよい。 In S13, if the clinker fall detection unit 40 detects the fall of clinker onto the furnace bottom 6 (if the vibration acceleration levels calculated by the frequency analysis unit 38 for the specified frequency bands for each sensor 20 simultaneously exceed the threshold value), in S14, the notification information output unit 42 outputs notification information to the notification device 50 to prompt the operator operating the boiler 2 to inspect the furnace bottom 6. For example, if the notification device 50 is a display device such as a display, the notification information output unit 42 outputs a signal to the notification device 50 to cause the notification device 50 to display the notification information, and the notification device 50 (display device) may display the notification information to prompt the operator to inspect the furnace bottom 6. Also, for example, if the notification device 50 is an alarm device or the like, the notification information output unit 42 outputs a signal to the notification device 50 to cause the notification device 50 to output the notification information as sound or the like, and the notification device 50 (alarm device or the like) may output the notification information as sound or the like to prompt inspection of the furnace bottom 6.

図7は、図6のS13の判定をより具体的に説明するための図であり、4つのセンサ20から取得した振動データの各々における上記所定の周波数帯の振動加速度レベルをそれぞれLa1、La2、La3及びLa4とした場合における、振動加速度レベルLa1、La2、La3及びLa4の各々の時系列データの一例を示している。 Figure 7 is a diagram for explaining the determination of S13 in Figure 6 in more detail, and shows an example of time series data for each of the vibration acceleration levels La1, La2, La3, and La4 when the vibration acceleration levels in the above-mentioned predetermined frequency bands in each of the vibration data acquired from the four sensors 20 are respectively La1, La2, La3, and La4.

図7に示す例では、時刻t1において、4つのセンサ20から取得した振動データの各々における上記所定の周波数帯の振動加速度レベルLa1、La2、La3及びLa4が同時に閾値Lathを超過するため、クリンカが時刻t1に炉底部6へ落下したことをクリンカ落下検出部40が検出し、オペレータ-に炉底部6の点検を促すための報知情報を報知情報出力部42が報知装置50に出力する。 In the example shown in FIG. 7, at time t1, the vibration acceleration levels La1, La2, La3 and La4 in the above-mentioned predetermined frequency band in each of the vibration data acquired from the four sensors 20 simultaneously exceed the threshold value La th , so that the clinker fall detection unit 40 detects that clinker has fallen to the furnace bottom 6 at time t1, and the notification information output unit 42 outputs notification information to the notification device 50 to prompt the operator to inspect the furnace bottom 6.

なお、図7に示す例では、時刻t2から時刻t3までの期間においても、上記振動加速度レベルLa1、La2、La3及びLa4が同時に閾値Lathを超過しているが、これは、ボイラ2内の煤を除去するための不図示のスートブロワを時刻t2から時刻t3まで動作させていることに起因するものである。このため、クリンカ落下検出部40は、スートブロワを制御するための制御信号に基づいて、スートブロワの動作中にはクリンカの落下を検出しないように構成されていてもよい。 In the example shown in Fig. 7, the vibration acceleration levels La1, La2, La3 and La4 simultaneously exceed the threshold value Lath even during the period from time t2 to time t3, but this is due to the fact that a soot blower (not shown) for removing soot from inside the boiler 2 is operated from time t2 to time t3. For this reason, the clinker fall detection unit 40 may be configured not to detect the fall of clinker while the soot blower is operating, based on a control signal for controlling the soot blower.

以下、上述したクリンカ落下検出装置22が奏する効果について説明する。
図1に示すように、火炉4の内部(図1に示す例では火炉4の上部の過熱器14や火炉4の側壁5等)に付着したクリンカCが火炉の炉底部6に落下した場合、火炉4の下部4dに設けられた複数のセンサ20が火炉4の下部4dの振動の振動加速度レベルを検知し、振動データ取得部36が複数のセンサ20から火炉4の下部4dの振動の振動加速度レベルを示す振動データを取得する。このため、クリンカ落下検出部40は、その振動データに基づいて、火炉4の炉底部6へのクリンカの落下を速やかに検出することができる。これにより、報知情報出力部42が火炉4の炉底部6の点検を促す報知情報を報知装置50に出力するため、ボイラ2を運転するオペレータは、報知装置50の報知情報を確認して必要な対策を速やかにとることが可能となる。
The effects of the above-described clinker drop detection device 22 will now be described.
As shown in FIG. 1, when clinker C adhering to the inside of the furnace 4 (in the example shown in FIG. 1, the superheater 14 at the upper part of the furnace 4, the side wall 5 of the furnace 4, etc.) falls to the furnace bottom 6 of the furnace, a plurality of sensors 20 provided in the lower part 4d of the furnace 4 detect the vibration acceleration level of the vibration of the lower part 4d of the furnace 4, and the vibration data acquisition unit 36 acquires vibration data indicating the vibration acceleration level of the vibration of the lower part 4d of the furnace 4 from the plurality of sensors 20. Therefore, the clinker fall detection unit 40 can quickly detect the fall of clinker to the furnace bottom 6 of the furnace 4 based on the vibration data. As a result, the notification information output unit 42 outputs notification information to the notification device 50 to prompt the inspection of the furnace bottom 6 of the furnace 4, so that the operator who operates the boiler 2 can check the notification information of the notification device 50 and quickly take necessary measures.

また、上述した実施形態では、クリンカ落下検出部40は、複数のセンサ20から取得した振動データの各々における上記所定の周波数帯の振動加速度レベルが同時に閾値を超過した場合に炉底部6へのクリンカの落下を検出するため、炉底部6へのクリンカの落下を精度良く検出することができる。また、炉底部6へのクリンカの衝突によって生じる火炉4の下部4dの振動の振動加速度レベルは、ボイラ2の運転に伴う定常振動と比較して、比較的高い周波数において大きな値をとるような周波数特性を有している。このため、その周波数特性を考慮して上記所定の周波数帯をボイラ2の運転に伴う定常振動よりも比較的高い周波数帯(火炉4の下部4dの振動の振動加速度レベルの周波数分布において比較的振動加速度レベルが大きな周波数帯)に設定することにより、炉底部6へのクリンカの落下を精度良く検出することができる。 In the above-described embodiment, the clinker fall detection unit 40 detects the fall of clinker to the furnace bottom 6 when the vibration acceleration levels of the above-mentioned predetermined frequency band in each of the vibration data acquired from the multiple sensors 20 simultaneously exceed the threshold value, so that the fall of clinker to the furnace bottom 6 can be detected with high accuracy. In addition, the vibration acceleration level of the vibration of the lower part 4d of the furnace 4 caused by the collision of clinker with the furnace bottom 6 has a frequency characteristic that takes a large value at a relatively high frequency compared to the steady vibration accompanying the operation of the boiler 2. Therefore, by taking into account the frequency characteristic, the above-mentioned predetermined frequency band is set to a frequency band relatively higher than the steady vibration accompanying the operation of the boiler 2 (a frequency band with a relatively large vibration acceleration level in the frequency distribution of the vibration acceleration level of the vibration of the lower part 4d of the furnace 4), so that the fall of clinker to the furnace bottom 6 can be detected with high accuracy.

幾つかの実施形態では、図5に示すように、クリンカ落下検出装置22は、クリンカ落下頻度保存部44を備えていてもよい。クリンカ落下頻度保存部44は、周波数解析部38によってセンサ20毎に上記所定の周波数帯について算出した上記振動加速度レベル(すなわち複数のセンサ20から取得した振動データの各々における上記所定の周波数帯の振動加速度レベル)が同時に閾値を超過する頻度を、ボイラ2の燃料の性状(例えば石炭の炭種等)に関連付けて保存する。すなわち、クリンカ落下頻度保存部44は、炉底部6へのクリンカの落下の頻度をボイラの燃料の性状に関連付けて保存する。これにより、クリンカ落下頻度保存部44に保存された上記頻度と燃料の性状とに基づいて、炉底部6へのクリンカの落下の頻度と燃料の性状との関係を把握することができる。これにより、炉底部6へのクリンカの落下の頻度と燃料の性状との関係を考慮して、燃料の性状毎のボイラ2の運転パターンの構築に貢献することができる。 In some embodiments, as shown in FIG. 5, the clinker drop detection device 22 may include a clinker drop frequency storage unit 44. The clinker drop frequency storage unit 44 stores the frequency at which the vibration acceleration level calculated for the predetermined frequency band for each sensor 20 by the frequency analysis unit 38 (i.e., the vibration acceleration level for the predetermined frequency band in each of the vibration data acquired from the multiple sensors 20) simultaneously exceeds the threshold value in association with the fuel properties of the boiler 2 (e.g., coal type, etc.). That is, the clinker drop frequency storage unit 44 stores the frequency of clinker dropping to the furnace bottom 6 in association with the fuel properties of the boiler. This makes it possible to grasp the relationship between the frequency of clinker dropping to the furnace bottom 6 and the fuel properties based on the frequency and fuel properties stored in the clinker drop frequency storage unit 44. This makes it possible to contribute to the construction of an operation pattern of the boiler 2 for each fuel property by considering the relationship between the frequency of clinker dropping to the furnace bottom 6 and the fuel properties.

幾つかの実施形態では、図5に示すように、クリンカ落下検出装置22は、動画一時保存部46および抽出動画保存部48を備えていてもよい。 In some embodiments, as shown in FIG. 5, the clinker fall detection device 22 may include a temporary video storage unit 46 and an extracted video storage unit 48.

動画一時保存部46は、火炉4の炉底部6の動画を撮影する撮影装置21から取得した動画のデータを一時的に保存する。 The temporary video storage unit 46 temporarily stores video data acquired from the imaging device 21, which captures video of the furnace bottom 6 of the furnace 4.

ここで、周波数解析部38によってセンサ20毎に上記所定の周波数帯について算出した上記振動加速度レベル(すなわち複数のセンサ20から取得した振動データの各々における上記所定の周波数帯の振動加速度レベル)が同時に閾値を超過したタイミング(図7に示す例では時刻t1)を第1タイミングと定義すると、抽出動画保存部48は、動画一時保存部46に一時的に保存された動画のデータから、第1タイミングの所定時間前(例えば10秒前等)から第1タイミングの所定時間後(例えば2分後等)までの動画のデータを抽出して保存する。 Here, the timing (time t1 in the example shown in FIG. 7) at which the vibration acceleration levels calculated by the frequency analysis unit 38 for the specified frequency band for each sensor 20 (i.e., the vibration acceleration levels for the specified frequency band in each of the vibration data acquired from the multiple sensors 20) simultaneously exceed a threshold value is defined as the first timing. The extracted video storage unit 48 extracts and stores video data from the video data temporarily stored in the temporary video storage unit 46, from a specified time before the first timing (e.g., 10 seconds before) to a specified time after the first timing (e.g., 2 minutes after).

かかる構成によれば、抽出動画保存部48に保存された動画のデータを確認することにより、上記第1タイミングに火炉4の炉底部6に実際にクリンカが落下したかどうかを確認することができる。このため、火炉4の炉底部6へのクリンカの落下を精度良く検出することができる。また、抽出動画保存部48への動画のデータの保存が完了した後に動画一時保存部46から動画のデータを削除することにより、保存すべき動画のデータの容量の増大を抑制することができる。 According to this configuration, by checking the video data stored in the extracted video storage unit 48, it is possible to check whether clinker has actually fallen onto the bottom 6 of the furnace 4 at the first timing. Therefore, it is possible to accurately detect the fall of clinker onto the bottom 6 of the furnace 4. In addition, by deleting the video data from the temporary video storage unit 46 after the storage of the video data in the extracted video storage unit 48 is completed, it is possible to prevent an increase in the volume of video data to be stored.

本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiments, but also includes variations of the above-described embodiments and appropriate combinations of these embodiments.

例えば、上述の複数のセンサ20には、ボイラ2の内部における蒸気の漏洩を検出するためにボイラ2の下部4dに設けられたセンサ(チューブリークディテクタ)を流用してもよい。すなわち、クリンカ落下検出装置22は、複数のセンサ20の各々から取得した上記振動データに基づいて、炉底部6へのクリンカの落下の検出だけでなく、ボイラ2の内部における蒸気の漏洩を検出してもよい。 For example, the above-mentioned multiple sensors 20 may be a sensor (tube leak detector) provided in the lower part 4d of the boiler 2 to detect steam leakage inside the boiler 2. In other words, the clinker fall detection device 22 may not only detect the fall of clinker to the furnace bottom 6, but also detect steam leakage inside the boiler 2 based on the vibration data acquired from each of the multiple sensors 20.

例えば、上述した実施形態では、クリンカ落下検出装置22は、クリンカの落下の検出精度を高めるために、周波数解析部38で上記所定の周波数帯について算出した振動加速度レベルを閾値と比較したが、周波数解析部38は必須ではなく、複数のセンサ20から取得した振動加速度レベルが同時に閾値を超過した場合に、火炉4の炉底部6へのクリンカの落下を検出してもよい。 For example, in the above-described embodiment, the clinker fall detection device 22 compared the vibration acceleration level calculated for the above-mentioned specified frequency band by the frequency analysis unit 38 with a threshold value in order to improve the accuracy of detecting the fall of clinker, but the frequency analysis unit 38 is not essential, and the fall of clinker to the furnace bottom 6 of the furnace 4 may be detected when the vibration acceleration levels obtained from multiple sensors 20 simultaneously exceed the threshold value.

また、上述した実施形態では、クリンカの落下の検出精度を高めるために、複数のセンサ20は4つのセンサ20を含んでいたが、クリンカ落下検出システム18が備えるセンサ20の数は例えば1つであってもよく、1つ以上であればよい。 In addition, in the above-described embodiment, the multiple sensors 20 include four sensors 20 in order to increase the accuracy of detecting the fall of clinker, but the number of sensors 20 provided in the clinker fall detection system 18 may be, for example, one, or may be one or more.

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。 The contents described in each of the above embodiments can be understood, for example, as follows:

(1)本開示の少なくとも一実施形態に係るクリンカ落下検出装置(例えば上述のクリンカ落下検出装置22)は、
ボイラ(例えば上述のボイラ2)の火炉(例えば上述の火炉4)の下部(例えば上述の下部4d)の振動に関する物理量を検知するセンサ(例えば上述のセンサ20)から前記下部の振動に関する物理量(例えば上述の振動加速度レベル)を示す振動データを取得するように構成された振動データ取得部(例えば上述の振動データ取得部36)と、
前記振動データ取得部によって取得した前記振動データに基づいて、前記火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するように構成されたクリンカ落下検出部(例えば上述のクリンカ落下検出部40)と、
を備える。
(1) At least one embodiment of the clinker fall detection device according to the present disclosure (e.g., the above-described clinker fall detection device 22) includes:
a vibration data acquisition unit (e.g., the above-mentioned vibration data acquisition unit 36) configured to acquire vibration data indicating a physical quantity (e.g., the above-mentioned vibration acceleration level) related to the vibration of a lower part (e.g., the above-mentioned lower part 4d) of a furnace (e.g., the above-mentioned furnace 4) of a boiler (e.g., the above-mentioned boiler 2) from a sensor (e.g., the above-mentioned sensor 20) that detects a physical quantity related to the vibration of the lower part;
A clinker drop detection unit (for example, the above-mentioned clinker drop detection unit 40) configured to detect the drop of clinker to the bottom of the furnace based on the vibration data acquired by the vibration data acquisition unit;
Equipped with.

上記(1)に記載のクリンカ落下検出装置によれば、火炉の内部に付着したクリンカが火炉の炉底部に落下した場合、火炉の下部が振動して、その振動に関する物理量を示す振動データを振動データ取得部が取得するため、その振動データに基づいて、クリンカ落下検出部が火炉の炉底部へのクリンカの落下を速やかに検出することができる。これにより、例えばボイラの火炉の炉底部の点検を促して、必要な対策を速やかにとることが可能となる。 According to the clinker drop detection device described in (1) above, when clinker adhering inside the furnace falls to the bottom of the furnace, the lower part of the furnace vibrates and the vibration data acquisition unit acquires vibration data indicating physical quantities related to the vibration, so that the clinker drop detection unit can quickly detect the fall of clinker to the bottom of the furnace based on the vibration data. This makes it possible to prompt an inspection of the bottom of the boiler furnace, for example, and take necessary measures quickly.

(2)幾つかの実施形態では、上記(1)に記載のクリンカ落下検出装置において、
前記火炉の炉底部へのクリンカの落下を前記クリンカ落下検出部が検出した場合に、前記火炉の炉底部の点検を促すための報知情報を出力するように構成された報知情報出力部(例えば上述の報知情報出力部42)を更に備える。
(2) In some embodiments, in the clinker fall detection device described in (1) above,
The device further includes an alarm information output unit (e.g., the above-mentioned alarm information output unit 42) configured to output alarm information to prompt inspection of the bottom of the furnace when the clinker fall detection unit detects that clinker has fallen to the bottom of the furnace.

上記(2)に記載のクリンカ落下検出装置によれば、火炉の炉底部の点検を促すための報知情報を出力することにより、火炉の炉底部へクリンカが落下した場合にオペレータが報知情報に基づいて火炉の炉底部の点検を実行することができ、必要な対策を速やかにとることが可能となる。 According to the clinker fall detection device described in (2) above, by outputting alarm information to prompt an inspection of the bottom of the furnace, if clinker falls to the bottom of the furnace, the operator can inspect the bottom of the furnace based on the alarm information, making it possible to take necessary measures promptly.

(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)に記載のクリンカ落下検出装置において、
前記クリンカ落下検出部は、前記振動データ取得部によって取得した前記振動データが示す物理量が閾値を超過した場合に、前記火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するように構成される。
(3) In some embodiments, in the clinker fall detection device described in (1) or (2) above,
The clinker fall detection unit is configured to detect the fall of clinker to the bottom of the furnace when a physical quantity indicated by the vibration data acquired by the vibration data acquisition unit exceeds a threshold value.

上記(3)に記載のクリンカ落下検出装置によれば、閾値を適切に設定することにより、ボイラの火炉の炉底部へのクリンカの落下を精度良く検出することができる。例えば火炉の炉底部の損傷を招く可能性があるような大きさのクリンカが落下した場合に発生する振動を想定して閾値を設定することにより、火炉の炉底部の損傷が生じる可能性がある場合にのみクリンカの落下を検出することができる。 According to the clinker fall detection device described in (3) above, by appropriately setting the threshold value, it is possible to accurately detect the fall of clinker to the bottom of the boiler furnace. For example, by setting the threshold value assuming the vibration that would occur if a clinker of a size that could cause damage to the bottom of the furnace falls, it is possible to detect the fall of clinker only when there is a possibility that the bottom of the furnace will be damaged.

(4)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(3)の何れかに記載のクリンカ落下検出装置において、
前記振動データ取得部は、前記火炉の下部の振動に関する物理量を検知する複数のセンサから前記下部の振動に関する物理量を示す振動データを取得するように構成され、
前記クリンカ落下検出部は、前記複数のセンサから取得した前記振動データの各々が示す物理量が同時に閾値を超過した場合に、前記火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するように構成される。
(4) In some embodiments, in the clinker fall detection device according to any one of (1) to (3) above,
The vibration data acquisition unit is configured to acquire vibration data indicating a physical quantity related to the vibration of the lower part from a plurality of sensors that detect a physical quantity related to the vibration of the lower part of the furnace,
The clinker fall detection unit is configured to detect the fall of clinker to the bottom of the furnace when the physical quantities indicated by each of the vibration data acquired from the multiple sensors simultaneously exceed a threshold value.

上記(4)に記載のクリンカ落下検出装置によれば、複数のセンサから取得した振動データの各々が示す物理量が同時に閾値を超過した場合にボイラの火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するため、火炉の炉底部へのクリンカの落下を精度良く検出することができる。また、例えば火炉の炉底部の損傷を招く可能性があるような大きさのクリンカが落下した場合に発生する振動を想定して閾値を設定することにより、火炉の炉底部の損傷が生じる可能性がある場合にのみクリンカの落下を検出することができる。 According to the clinker fall detection device described in (4) above, the fall of clinker to the bottom of the boiler furnace is detected when the physical quantities indicated by the vibration data acquired from the multiple sensors simultaneously exceed the threshold value, so that the fall of clinker to the bottom of the furnace can be detected with high accuracy. In addition, by setting the threshold value assuming the vibration that would occur if clinker of a size that could potentially damage the bottom of the furnace were to fall, for example, the fall of clinker can be detected only when there is a possibility that damage will occur to the bottom of the furnace.

(5)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(3)の何れかに記載のクリンカ落下検出装置において、
前記センサから取得した前記振動データについて周波数解析を行い、前記振動データにおける所定の周波数帯の振動加速度レベルを算出する周波数解析部(例えば上述の周波数解析部38)を更に備え、
前記クリンカ落下検出部は、前記周波数解析部によって算出した前記所定の周波数帯の前記振動加速度レベルが閾値を超過した場合に、前記火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するように構成される。
(5) In some embodiments, in the clinker fall detection device according to any one of (1) to (3) above,
A frequency analysis unit (e.g., the above-mentioned frequency analysis unit 38) performs frequency analysis on the vibration data acquired from the sensor and calculates a vibration acceleration level of a predetermined frequency band in the vibration data,
The clinker fall detection unit is configured to detect the fall of clinker to the bottom of the furnace when the vibration acceleration level in the specified frequency band calculated by the frequency analysis unit exceeds a threshold value.

上記(5)に記載のクリンカ落下検出装置によれば、火炉の炉底部へのクリンカの衝突によって生じる火炉の炉底部の振動の振動加速度レベルは、ボイラの運転に伴う定常振動と比較して、比較的高い周波数において大きな値をとるような周波数特性を有している。このため、その周波数特性を考慮して上記所定の周波数帯をボイラの運転に伴う定常振動よりも比較的高い周波数帯(火炉の炉底部の振動の振動加速度レベルの周波数分布において比較的振動加速度レベルが大きな周波数帯)に設定することにより、火炉の炉底部へのクリンカの落下を精度良く検出することができる。 According to the clinker drop detection device described in (5) above, the vibration acceleration level of the vibration of the furnace bottom caused by the collision of clinker with the furnace bottom has frequency characteristics that are large at relatively high frequencies compared to the steady vibration associated with the operation of the boiler. Therefore, by taking into account the frequency characteristics, the above-mentioned specified frequency band is set to a frequency band relatively higher than the steady vibration associated with the operation of the boiler (a frequency band with a relatively large vibration acceleration level in the frequency distribution of the vibration acceleration level of the vibration of the furnace bottom), the drop of clinker to the furnace bottom can be detected with high accuracy.

(6)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(5)の何れかに記載のクリンカ落下検出装置において、
前記振動データ取得部は、前記火炉の下部の振動に関する物理量を検知する複数のセンサから前記下部の振動に関する物理量を示す振動データを取得するように構成され、
前記クリンカ落下検出装置は、前記複数のセンサから取得した前記振動データの各々について周波数解析を行い、前記複数のセンサから取得した前記振動データの各々における所定の周波数帯の振動加速度レベルを算出する周波数解析部(例えば上述の周波数解析部38)を備え、
前記クリンカ落下検出部は、前記周波数解析部によって算出した前記振動データの各々における前記所定の周波数帯の前記振動加速度レベルが同時に閾値を超過した場合に、前記火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するように構成される。
(6) In some embodiments, in the clinker fall detection device according to any one of (1) to (5) above,
The vibration data acquisition unit is configured to acquire vibration data indicating a physical quantity related to vibration of the lower portion from a plurality of sensors that detect a physical quantity related to vibration of the lower portion of the furnace,
The clinker drop detection device includes a frequency analysis unit (e.g., the above-mentioned frequency analysis unit 38) that performs frequency analysis on each of the vibration data acquired from the plurality of sensors and calculates a vibration acceleration level of a predetermined frequency band in each of the vibration data acquired from the plurality of sensors;
The clinker fall detection unit is configured to detect the fall of clinker to the bottom of the furnace when the vibration acceleration levels in the specified frequency band in each of the vibration data calculated by the frequency analysis unit simultaneously exceed a threshold value.

上記(6)に記載のクリンカ落下検出装置によれば、複数のセンサから取得した振動データの各々における所定の周波数帯の振動加速度レベルが同時に閾値を超過した場合にボイラの火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するため、火炉の炉底部へのクリンカの落下を精度良く検出することができる。また、火炉の炉底部へのクリンカの衝突によって生じる炉底部の振動の振動加速度レベルは、ボイラの運転に伴う定常振動と比較して、比較的高い周波数において大きな値をとるような周波数特性を有している。このため、その周波数特性を考慮して上記所定の周波数帯をボイラの運転に伴う定常振動よりも比較的高い周波数帯(火炉の下部の振動の振動加速度レベルの周波数分布において比較的振動加速度レベルが大きな周波数帯)に設定することにより、火炉の炉底部へのクリンカの落下を精度良く検出することができる。 According to the clinker drop detection device described in (6) above, when the vibration acceleration levels of a predetermined frequency band in each of the vibration data acquired from the multiple sensors simultaneously exceed a threshold value, the drop of clinker to the bottom of the furnace is detected, so that the drop of clinker to the bottom of the furnace can be detected with high accuracy. In addition, the vibration acceleration level of the vibration of the furnace bottom caused by the collision of clinker with the bottom of the furnace has a frequency characteristic that takes a large value at a relatively high frequency compared to the steady vibration associated with the operation of the boiler. Therefore, by taking into account the frequency characteristic, the above-mentioned predetermined frequency band is set to a frequency band relatively higher than the steady vibration associated with the operation of the boiler (a frequency band with a relatively large vibration acceleration level in the frequency distribution of the vibration acceleration level of the vibration of the lower part of the furnace), the drop of clinker to the bottom of the furnace can be detected with high accuracy.

(7)幾つかの実施形態では、上記(6)の何れかに記載のクリンカ落下検出装置において、
前記周波数解析部によって算出した前記振動データの各々における前記所定の周波数帯の前記振動加速度レベルが同時に閾値を超過する頻度を、前記ボイラの燃料の性状に関連付けて保存するクリンカ落下頻度保存部(例えば上述のクリンカ落下頻度保存部44)を更に備える。
(7) In some embodiments, in the clinker fall detection device according to any one of (6) above,
The system further includes a clinker fall frequency storage unit (e.g., the above-mentioned clinker fall frequency storage unit 44) that stores the frequency at which the vibration acceleration levels in the specified frequency bands in each of the vibration data calculated by the frequency analysis unit simultaneously exceed a threshold value in association with the properties of the fuel in the boiler.

上記(7)に記載のクリンカ落下検出装置によれば、クリンカ落下頻度保存部に保存された上記頻度と燃料の性状とに基づいて、火炉の炉底部へのクリンカの落下の頻度と燃料の性状との関係を把握することができる。 According to the clinker fall detection device described in (7) above, the relationship between the frequency of clinker falling to the bottom of the furnace and the properties of the fuel can be grasped based on the frequency stored in the clinker fall frequency storage unit and the properties of the fuel.

(8)幾つかの実施形態では、上記(6)又は(7)に記載のクリンカ落下検出装置において、
前記火炉の前記炉底部の動画を撮影する撮影装置から取得した動画のデータを一時的に保存する動画一時保存部(例えば上述の動画一時保存部46)と、
前記周波数解析部によって算出した前記振動データの各々における前記所定の周波数帯の前記振動加速度レベルが同時に閾値を超過したタイミングを第1タイミングと定義すると、前記動画一時保存部に一時的に保存された前記動画のデータから、前記第1タイミングの所定時間前から前記第1タイミングの所定時間後までの動画のデータを抽出して保存する抽出動画保存部(例えば上述の抽出動画保存部48)と、
を更に備える。
(8) In some embodiments, in the clinker fall detection device described in (6) or (7) above,
A video temporary storage unit (for example, the above-mentioned video temporary storage unit 46) that temporarily stores video data acquired from a photographing device that photographs a video of the bottom part of the furnace;
an extracted moving image storage unit (e.g., the above-mentioned extracted moving image storage unit 48) that extracts and stores moving image data from a predetermined time before the first timing to a predetermined time after the first timing from the moving image data temporarily stored in the moving image temporary storage unit, where the timing at which the vibration acceleration levels in the predetermined frequency band in each of the vibration data calculated by the frequency analysis unit simultaneously exceed a threshold value is defined as a first timing;
It further comprises:

上記(8)に記載のクリンカ落下検出装置によれば、抽出動画保存部48に保存された動画のデータを確認することにより、火炉の炉底部に実際にクリンカが落下したかどうかを確認することができる。このため、炉底部へのクリンカの落下を精度良く検出することができる。また、抽出動画保存部への動画のデータの保存が完了した後に動画一時保存部から動画のデータを削除することにより、保存すべき動画のデータの容量の増大を抑制することができる。 According to the clinker fall detection device described in (8) above, by checking the video data stored in the extracted video storage unit 48, it is possible to check whether clinker has actually fallen to the bottom of the furnace. This makes it possible to accurately detect the fall of clinker to the bottom of the furnace. In addition, by deleting the video data from the temporary video storage unit after the storage of the video data in the extracted video storage unit is completed, it is possible to prevent an increase in the volume of video data to be stored.

(9)本開示の少なくとも一実施形態に係るクリンカ落下検出システムは、
上記(1)、(2)、(3)又は(5)に記載のクリンカ落下検出装置と、前記センサとを備える。
(9) At least one embodiment of the clinker fall detection system according to the present disclosure includes:
The clinker drop detection device according to any one of (1), (2), (3) and (5) above is provided, and the sensor is also provided.

上記(9)に記載のクリンカ落下検出システムによれば、上記(1)、(2)、(3)又は(5)に記載のクリンカ落下検出装置を備えるため、クリンカ落下検出部が火炉の炉底部へのクリンカの落下を速やかに検出することができる。 According to the clinker fall detection system described in (9) above, since it is equipped with the clinker fall detection device described in (1), (2), (3) or (5) above, the clinker fall detection unit can quickly detect the fall of clinker to the bottom of the furnace.

(10)幾つかの実施形態では、上記(9)に記載のクリンカ落下検出システムにおいて、
前記センサは、前記火炉の外側に設けられる。
(10) In some embodiments, in the clinker fall detection system described in (9) above,
The sensor is provided outside the furnace.

上記(10)に記載のクリンカ落下検出システムによれば、センサを火炉の外側に配置することにより、火炉の内部の高温に起因してセンサが破損することを抑制することができる。 According to the clinker fall detection system described in (10) above, by placing the sensor outside the furnace, it is possible to prevent the sensor from being damaged due to high temperatures inside the furnace.

(11)本開示の少なくとも一実施形態に係るクリンカ落下検出システムは、
上記(4)、(6)、(7)又は(8)に記載のクリンカ落下検出装置と、前記複数のセンサとを備える。
(11) A clinker fall detection system according to at least one embodiment of the present disclosure,
The clinker drop detection device according to (4), (6), (7) or (8) above is provided, and the plurality of sensors are also provided.

上記(11)に記載のクリンカ落下検出システムによれば、上記(4)、(6)、(7)又は(8)に記載のクリンカ落下検出装置を備えるため、クリンカ落下検出部が火炉の炉底部へのクリンカの落下を速やかに検出することができる。 According to the clinker fall detection system described in (11) above, since it is equipped with the clinker fall detection device described in (4), (6), (7) or (8) above, the clinker fall detection unit can quickly detect the fall of clinker to the bottom of the furnace.

2 ボイラ
4 火炉
4d 下部
4u 上部
5 側壁
5B 後側壁
5F 前側壁
5L 左側壁
5R 右側壁
6 炉底部
8 天井壁
9 灰排出口
10 灰処理装置
12 バーナー
14 過熱器
15 伝熱管
16 煙道
18 クリンカ落下検出システム
20 センサ
21 撮影装置
22 クリンカ落下検出装置
24 炉壁管
26 フィン
28 保温材
30 外装板
32 導波棒
36 振動データ取得部
38 周波数解析部
40 クリンカ落下検出部
42 報知情報出力部
44 クリンカ落下頻度保存部
46 動画一時保存部
48 抽出動画保存部
50 報知装置
72 プロセッサ
74 RAM
76 ROM
78 HDD
80 入力I/F
82 出力I/F
84 バス
Reference Signs List 2 Boiler 4 Furnace 4d Lower part 4u Upper part 5 Side wall 5B Rear wall 5F Front wall 5L Left side wall 5R Right side wall 6 Furnace bottom part 8 Ceiling wall 9 Ash discharge port 10 Ash treatment device 12 Burner 14 Superheater 15 Heat transfer tube 16 Flue 18 Clinker fall detection system 20 Sensor 21 Photography device 22 Clinker fall detection device 24 Furnace wall tube 26 Fin 28 Thermal insulation material 30 Exterior plate 32 Waveguide rod 36 Vibration data acquisition unit 38 Frequency analysis unit 40 Clinker fall detection unit 42 Notification information output unit 44 Clinker fall frequency storage unit 46 Video temporary storage unit 48 Extracted video storage unit 50 Notification device 72 Processor 74 RAM
76 ROM
78 HDD
80 Input I/F
82 Output I/F
84 Bus

Claims (11)

ボイラの火炉の下部の振動に関する物理量を検知するセンサから前記下部の振動に関する物理量を示す振動データを取得するように構成された振動データ取得部と、
前記振動データ取得部によって取得した前記振動データに基づいて、前記火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するように構成された、クリンカ落下検出部と、
を備える、クリンカ落下検出装置。
a vibration data acquisition unit configured to acquire vibration data indicating a physical quantity related to vibration of the lower part from a sensor that detects a physical quantity related to vibration of the lower part of the boiler furnace;
A clinker drop detection unit configured to detect the drop of clinker to the bottom of the furnace based on the vibration data acquired by the vibration data acquisition unit;
A clinker fall detection device comprising:
前記火炉の炉底部へのクリンカの落下を前記クリンカ落下検出部が検出した場合に、前記火炉の炉底部の点検を促すための報知情報を出力するように構成された報知情報出力部を更に備える、請求項1に記載のクリンカ落下検出装置。 The clinker drop detection device according to claim 1, further comprising an alarm information output unit configured to output alarm information to prompt inspection of the bottom of the furnace when the clinker drop detection unit detects that clinker has fallen to the bottom of the furnace. 前記クリンカ落下検出部は、前記振動データ取得部によって取得した前記振動データが示す物理量が閾値を超過した場合に、前記火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するように構成された、請求項1に記載のクリンカ落下検出装置。 The clinker fall detection device according to claim 1, wherein the clinker fall detection unit is configured to detect the fall of clinker to the bottom of the furnace when a physical quantity indicated by the vibration data acquired by the vibration data acquisition unit exceeds a threshold value. 前記振動データ取得部は、前記火炉の下部の振動に関する物理量を検知する複数のセンサから前記下部の振動に関する物理量を示す振動データを取得するように構成され、
前記クリンカ落下検出部は、前記複数のセンサから取得した前記振動データの各々が示す物理量が同時に閾値を超過した場合に、前記火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するように構成された、請求項1に記載のクリンカ落下検出装置。
The vibration data acquisition unit is configured to acquire vibration data indicating a physical quantity related to vibration of the lower portion from a plurality of sensors that detect a physical quantity related to vibration of the lower portion of the furnace,
The clinker fall detection device according to claim 1, wherein the clinker fall detection unit is configured to detect the fall of clinker to the bottom of the furnace when the physical quantities indicated by each of the vibration data acquired from the plurality of sensors simultaneously exceed a threshold value.
前記センサから取得した前記振動データについて周波数解析を行い、前記振動データにおける所定の周波数帯の振動加速度レベルを算出する周波数解析部を更に備え、
前記クリンカ落下検出部は、前記周波数解析部によって算出した前記所定の周波数帯の前記振動加速度レベルが閾値を超過した場合に、前記火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するように構成された、請求項1に記載のクリンカ落下検出装置。
A frequency analysis unit performs a frequency analysis on the vibration data acquired from the sensor and calculates a vibration acceleration level of a predetermined frequency band in the vibration data,
The clinker fall detection device according to claim 1, wherein the clinker fall detection unit is configured to detect the fall of clinker to the bottom of the furnace when the vibration acceleration level in the specified frequency band calculated by the frequency analysis unit exceeds a threshold value.
前記振動データ取得部は、前記火炉の下部の振動に関する物理量を検知する複数のセンサから前記下部の振動に関する物理量を示す振動データを取得するように構成され、
前記クリンカ落下検出装置は、前記複数のセンサから取得した前記振動データの各々について周波数解析を行い、前記複数のセンサから取得した前記振動データの各々における所定の周波数帯の振動加速度レベルを算出する周波数解析部を更に備え、
前記クリンカ落下検出部は、前記周波数解析部によって算出した前記振動データの各々における前記所定の周波数帯の前記振動加速度レベルが同時に閾値を超過した場合に、前記火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するように構成された、請求項1に記載のクリンカ落下検出装置。
The vibration data acquisition unit is configured to acquire vibration data indicating a physical quantity related to the vibration of the lower part from a plurality of sensors that detect a physical quantity related to the vibration of the lower part of the furnace,
The clinker drop detection device further includes a frequency analysis unit that performs frequency analysis on each of the vibration data acquired from the plurality of sensors and calculates a vibration acceleration level of a predetermined frequency band in each of the vibration data acquired from the plurality of sensors;
The clinker fall detection device according to claim 1, wherein the clinker fall detection unit is configured to detect the fall of clinker to the bottom of the furnace when the vibration acceleration levels in the predetermined frequency band in each of the vibration data calculated by the frequency analysis unit simultaneously exceed a threshold value.
前記周波数解析部によって算出した前記振動データの各々における前記所定の周波数帯の前記振動加速度レベルが同時に閾値を超過する頻度を、前記ボイラの燃料の性状に関連付けて保存するクリンカ落下頻度保存部を更に備える、請求項6に記載のクリンカ落下検出装置。 The clinker fall detection device according to claim 6, further comprising a clinker fall frequency storage unit that stores the frequency at which the vibration acceleration levels in the specified frequency bands in each of the vibration data calculated by the frequency analysis unit simultaneously exceed a threshold value in association with the properties of the fuel in the boiler. 前記火炉の前記炉底部の動画を撮影する撮影装置から取得した動画のデータを一時的に保存する動画一時保存部と、
前記周波数解析部によって算出した前記振動データの各々における前記所定の周波数帯の前記振動加速度レベルが同時に閾値を超過したタイミングを第1タイミングと定義すると、前記動画一時保存部に一時的に保存された前記動画のデータから、前記第1タイミングの所定時間前から前記第1タイミングの所定時間後までの動画のデータを抽出して保存する抽出動画保存部と、
を更に備える、請求項6に記載のクリンカ落下検出装置。
A video temporary storage unit that temporarily stores video data acquired from a video capture device that captures a video of the bottom of the furnace;
an extracted moving image storage unit that extracts and stores moving image data from the moving image data temporarily stored in the moving image temporary storage unit, the moving image data being from a predetermined time before the first timing to a predetermined time after the first timing, where the timing at which the vibration acceleration levels in the predetermined frequency band in each of the vibration data calculated by the frequency analysis unit simultaneously exceed a threshold value is defined as a first timing;
The clinker drop detection device of claim 6, further comprising:
請求項1に記載のクリンカ落下検出装置と、前記センサとを備える、クリンカ落下検出システム。 A clinker fall detection system comprising the clinker fall detection device according to claim 1 and the sensor. 前記センサは、前記火炉の外側に設けられた、請求項9に記載のクリンカ落下検出システム。 The clinker fall detection system according to claim 9, wherein the sensor is provided outside the furnace. 請求項4に記載のクリンカ落下検出装置と、前記複数のセンサとを備える、クリンカ落下検出システム。 A clinker fall detection system comprising the clinker fall detection device according to claim 4 and the plurality of sensors.
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