JP5885389B2

JP5885389B2 - Collective chimney

Info

Publication number: JP5885389B2
Application number: JP2011020271A
Authority: JP
Inventors: 小林　慎司; 慎司小林; 善弘山口; 真本間
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Kanadevia Corp
Priority date: 2011-02-02
Filing date: 2011-02-02
Publication date: 2016-03-15
Anticipated expiration: 2031-02-02
Also published as: JP2012158941A

Description

本発明は、複数本の筒身が並設されてなる集合煙突に関するものである。 The present invention relates to a collective chimney in which a plurality of cylinders are juxtaposed.

例えば、火力発電所などに設置される煙突としては、筒身が２〜３本並設された集合煙突が用いられており、またこれら各筒身はその直径に比べて非常に背が高く、風などに起因して発生する振動を抑制するために、振動対策が施されている。 For example, as a chimney installed in a thermal power plant or the like, a collective chimney with two or three cylinders arranged side by side is used, and each of these cylinders is very tall compared to its diameter, In order to suppress vibrations caused by wind or the like, vibration countermeasures are taken.

従来の振動対策として、２本の筒身の間にオイルダンパーなどの振動抑制装置が設けられたものがある（例えば、特許文献１参照）。 As a conventional vibration countermeasure, there is one in which a vibration suppression device such as an oil damper is provided between two cylinders (see, for example, Patent Document 1).

特開平１１−１４８２５２号公報JP-A-11-148252

上述したように、筒身同士間にオイルダンパーなどの振動抑制装置を設置した場合、当然ながら、機械設備費が高くつくとともに装置の保守点検も必要になるという問題がある。 As described above, when a vibration suppression device such as an oil damper is installed between the cylinders, there are naturally problems that the cost of the machine equipment is high and the maintenance of the device is also required.

そこで、本発明は、振動減衰装置などを不要にし得る集合煙突を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a collective chimney that can eliminate the need for a vibration damping device or the like.

上記課題を解決するため、本発明の集合煙突は、鋼製筒身が三角形の各頂点位置で並設されてなる集合煙突であって、
各筒身からなる煙突全体における中心軸と各筒身の中心軸とを結ぶ線上で各筒身の外面に、防振用板材を取り付けたものである。 To solve the above problems, a collection chimney of the present invention is a set chimney steel tube body is formed by juxtaposed at each vertex position of the triangle,
An anti-vibration plate is attached to the outer surface of each cylinder on a line connecting the center axis of the entire chimney composed of each cylinder and the center axis of each cylinder.

また、上記防振用板材を筒身の上部１／３の範囲内に取り付けるようにしたものであり、
さらに上記筒身の寸法および筒身同士の設置寸法を、筒身の直径Ｄに対する筒身同士の中心間距離Ｌの比（Ｌ／Ｄ）が２．５より小さくなるように、選定したものである。 In addition, the vibration isolating plate is attached within the upper third of the cylinder,
Further, the cylinder dimensions and the installation dimensions of the cylinders are selected so that the ratio (L / D) of the center-to-center distance L between the cylinders to the cylinder diameter D is less than 2.5. is there.

上記集合煙突によると、筒身が三角形の各頂点位置で並設されてなる集合煙突全体における中心軸と各筒身の中心軸とを結ぶ線上で各筒身の外面に、所定高さの防振用板材を取り付けることにより、例えばオイルダンパーなどの振動抑制装置を設けなくても、煙突に発生する渦励振を抑制することができ、したがって機械設備費も安価にし得るとともに機械の保守点検についても不要にすることができる。 According to the above set chimney, tubular body is the central axis and an outer surface of each cylindrical body on a line connecting the center axis of each cylindrical body in the entire collection chimney formed by juxtaposed at each vertex position of the triangle, the predetermined height By installing a vibration-proof plate, vortex excitation generated in the chimney can be suppressed without providing a vibration suppression device such as an oil damper. Can also be made unnecessary.

本発明の実施例に係る集合煙突の概略構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a schematic configuration of a collective chimney according to an embodiment of the present invention. 同集合煙突の側面図である。It is a side view of the same chimney. 同集合煙突の平面図である。It is a top view of the same chimney. 図２のＢ−Ｂ断面図である。It is BB sectional drawing of FIG. 同集合煙突における板材の配置状態を説明する概略平面図である。It is a schematic plan view explaining the arrangement | positioning state of the board | plate material in the same assembly chimney. 同集合煙突の振動実験における比較のための板材の配置状態を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the arrangement | positioning state of the board | plate material for the comparison in the vibration test of the same chimney. 同集合煙突の振動実験での構造軸を説明する模式平面図である。It is a schematic plan view explaining the structural axis in the vibration experiment of the same chimney. 同集合煙突における構造軸１での振動結果を示すグラフである。It is a graph which shows the vibration result in the structure axis | shaft 1 in the same assembly chimney. 同集合煙突における構造軸２での振動結果を示すグラフである。It is a graph which shows the vibration result in the structure axis | shaft 2 in the collective chimney. 同集合煙突における構造軸３での振動結果を示すグラフである。It is a graph which shows the vibration result in the structure axis | shaft 3 in the same assembly chimney.

以下、本発明の実施の形態に係る集合煙突を具体的に示した実施例に基づき説明する。
図１および図２に示すように、本実施例に係る集合煙突１は３本の鋼製筒身２が並設されたもので、しかも、図２および図５に示すように、所定高さＨで且つ所定直径Ｄの筒身２が、一辺が所定長さＬにされた正三角形の各頂点Ａの位置で立設されるとともに、これら各筒身２の上方に集合用短筒部３がそれぞれ設けられたものである。なお、図３に示すように、集合用短筒部３における各上端開口部（つまり、筒身の上端開口部である）３ａは１２０度の扇形状にされて一つの円形開口部を形成するように各筒身２が配置される。 Hereinafter, the collective chimney according to the embodiment of the present invention will be described based on specific examples.
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the collective chimney 1 according to the present embodiment has three steel cylinders 2 arranged side by side, and as shown in FIG. 2 and FIG. A cylinder 2 having a diameter H and a predetermined diameter D is erected at the position of each vertex A of an equilateral triangle having one side having a predetermined length L, and the collecting short cylinder portion 3 is disposed above each cylinder 2. Are provided respectively. In addition, as shown in FIG. 3, each upper end opening portion (that is, the upper end opening portion of the cylinder) 3a in the collecting short cylinder portion 3 is formed into a 120 ° fan shape so as to form one circular opening portion. Each cylindrical body 2 is arranged in the.

上記各筒身２の寸法としては、例えば高さＨが８０ｍ、直径Ｄが６．１ｍにされており、隣接する一対の筒身２，２同士は、図２および図４に示すように、高さ方向の中間位置（イ）および上端位置（正確には、上端近傍である）（ロ）にて、例えば鋼製の連結部材４により互いに一体化されている。また、各筒身２における連結位置（イ，ロ）には補強用リング５がそれぞれ設けられている。なお、連結部材４と補強用リング５との接合は、補強用リング５に連結部材４を接合してもよく、または連結部材４を筒身２に直接接合した状態でその周囲に補強用リング５を巻き付けるようにしてもよい。 As the dimensions of each of the cylinders 2, for example, the height H is 80 m and the diameter D is 6.1 m. As shown in FIG. 2 and FIG. They are integrated with each other by, for example, a steel connecting member 4 at an intermediate position (A) in the height direction and at an upper end position (more precisely, near the upper end) (B). In addition, a reinforcing ring 5 is provided at a connection position (A, B) in each cylinder 2. The connecting member 4 and the reinforcing ring 5 may be joined by connecting the connecting member 4 to the reinforcing ring 5 or in the state where the connecting member 4 is directly joined to the cylinder body 2. 5 may be wound.

そして、上記各筒身２からなる集合煙突１全体における中心軸（鉛直軸である）ａと各筒身２の中心軸（鉛直軸である）ｂとを結ぶ線（以下、連結線という）ｃ上、すなわち連結線ｃを含む鉛直面内にて、各筒身２の外面２箇所（中心軸ａ側の内側と、その反対側の外側との２箇所）に且つ各筒身２の上部１／３の高さ範囲内で、所定幅例えば筒身２の直径の１／１０程度の幅を有する細長い防振用板材（制振用板材ともいい、以下、単に、板材ともいう）６が溶接などにより取り付けられている。 A line (hereinafter referred to as a connecting line) c connecting a central axis (vertical axis) a and a central axis (vertical axis) b of each cylindrical chimney 1 including the cylindrical chimney 1 as a whole. On the upper side, that is, in the vertical plane including the connecting line c, at the two outer surfaces of each cylinder 2 (two places on the inner side on the central axis a side and the outer side on the opposite side) and the upper part 1 of each cylinder 2 A long and narrow anti-vibration plate material (also referred to as a vibration damping plate material, hereinafter simply referred to as a plate material) 6 having a predetermined width, for example, about 1/10 of the diameter of the cylindrical body 2 within a height range of / 3 is welded. It is attached by etc.

ここで、集合煙突の具体的寸法について述べておく。
例えば、筒身２の高さが８０ｍ、直径が６．１ｍ、筒身２，２同士の中心間距離Ｌが１２．５ｍとされ、また板材６の長さは２７ｍ程度およびその幅は０．６１（６．１／１０）ｍにされている。 Here, the specific dimensions of the collective chimney will be described.
For example, the height of the cylinder 2 is 80 m, the diameter is 6.1 m, the center-to-center distance L between the cylinders 2 and 2 is 12.5 m, the length of the plate 6 is about 27 m, and the width is 0. 61 (6.1 / 10) m.

そして、筒身２の直径Ｄに対する筒身２，２同士の中心間距離Ｌの比（Ｌ／Ｄ）が２．５より小さくなるように、例えば２．０となるように、それぞれの寸法が選定されている。本実施例では、２．０５（１２．５／６．１）にされている。 The dimensions (L / D) of the center distance L between the cylinders 2 and 2 with respect to the diameter D of the cylinder 2 are, for example, 2.0 such that the ratio is less than 2.5. Selected. In this embodiment, it is 2.05 (12.5 / 6.1).

ここで、板材６が取り付けられた集合煙突（板材有り）１と、板材６が取り付けられていない集合煙突（板材無し）とについて、風による応答、すなわち振動の実験を行った結果について説明する。なお、このような煙突に発生する振動は、カルマン渦による渦励振である。 Here, a description will be given of a wind response, that is, a result of an experiment of vibration on the collective chimney (with the plate material) 1 to which the plate material 6 is attached and the collective chimney (without the plate material) to which the plate material 6 is not attached. The vibration generated in such a chimney is vortex excitation by Karman vortex.

ところで、本実施例に係る板材の配置に対する比較を行うために、図６に示すように、筒身２，２同士を結ぶ正三角形の各辺を含む鉛直面内に配置した場合についても実験を行った。本実施例の配置をＰ１パターン、この比較の配置をＰ２パターンと呼ぶことにする。Ｐ１パターンを図５に、Ｐ２パターンを図６にそれぞれ示す。 By the way, in order to make a comparison with the arrangement of the plate members according to the present embodiment, as shown in FIG. 6, as shown in FIG. went. The arrangement of this embodiment will be called a P1 pattern, and this comparison arrangement will be called a P2 pattern. The P1 pattern is shown in FIG. 5, and the P2 pattern is shown in FIG.

そして、図７の（ａ）〜（ｃ）に示すように、３種類の構造軸について、すなわち集合煙突１に対する３つの風向（矢印ｅ）に対して実験を行った。なお、構造軸とは、対象となる振動モードの主振動方向を示す。 And as shown to (a)-(c) of FIG. 7, it experimented about three types of structural axes, ie, three wind directions (arrow e) with respect to the chimney stack 1. The structural axis indicates the main vibration direction of the target vibration mode.

この振動実験の結果を下記の表１および図８〜図１０のグラフに示す。この振動実験は１／７６．２５に縮小された模型で行ったものであるが、表１および図８〜図１０には、模型での実験結果そのものではなく、実機に換算した値を示している。図８〜図１０において、グラフの横軸は風速を、縦軸は振幅（ＲＭＳ：平均自乗根）を示し、また図８〜図１０においては、板材有り（Ｐ１パターン）で境界層乱流、板材有り（Ｐ２パターン）で境界層乱流、板材無しで境界層乱流の場合をそれぞれ示している。 The results of this vibration experiment are shown in the following Table 1 and the graphs of FIGS. This vibration experiment was carried out with a model reduced to 1 / 76.25, but Table 1 and FIGS. 8 to 10 show values converted to actual machines, not the experimental results of the model itself. Yes. 8 to 10, the horizontal axis of the graph represents the wind speed, the vertical axis represents the amplitude (RMS: mean square root), and in FIGS. 8 to 10, the boundary layer turbulence is present with a plate (P1 pattern). The case of the boundary layer turbulent flow with the plate material (P2 pattern) and the case of the boundary layer turbulent flow without the plate material are shown.

なお、３種類の構造軸１，構造軸２および構造軸３は以下の通りである。
構造軸１：Ｙ軸の＋方向からＹ軸の−方向に向かう風
構造軸２：Ｘ軸の＋方向からＸ軸の−方向に向かう風
構造軸３：Ｙ軸の−方向からＹ軸の＋方向に向かう風 The three types of structural axis 1, structural axis 2 and structural axis 3 are as follows.
Structural axis 1: Wind from the + direction of the Y axis toward the − direction of the Y axis Structural axis 2: Wind from the + direction of the X axis to the − direction of the X axis Structural axis 3: + direction of the Y axis from the − direction of the Y axis Wind in the direction

表１および図８〜図１０に示すグラフから、板材が設けられている方（板材有り）が設けられていないもの（板材無し）に比べて、渦励振による振幅が大幅に減っていることが分かるとともに、その渦励振が発生したときの風速が上昇していることが分かる。

From the graphs shown in Table 1 and FIGS. 8 to 10, it can be seen that the amplitude due to the vortex excitation is greatly reduced as compared with the case where the plate material is provided (with the plate material) (without the plate material). It can be seen that the wind speed increases when the vortex excitation occurs.

なお、Ｐ２パターンで且つ構造軸２の場合、振幅はほぼ消滅しているが、構造軸１および構造軸３においては、大きい振幅が発生しているため、このＰ２パターンの配置では方位性が有るため不適当である。 In the case of the P2 pattern and the structural axis 2, the amplitude has almost disappeared. However, since the large amplitude is generated in the structural axis 1 and the structural axis 3, the arrangement of the P2 pattern has orientation. Therefore, it is inappropriate.

また、構造軸３の第１ピークにおいて、板材無しの時は風上側の２つの筒身の最外殻から発生するカルマン渦の影響が大きいので振幅が発生しないが、板材有りのＰ１パターンの時は風上側の２つの筒身ではカルマン渦は防振板により乱されるものの、風上側の２つの筒身間を流れる風が風下側の筒身で渦を発生させてしまい、結果として僅かながら振動が発生していると考えられる。 Also, at the first peak of the structural axis 3, when there is no plate material, the influence of Karman vortices generated from the outermost shells of the two windward cylinders is large, so no amplitude is generated, but with the P1 pattern with the plate material In the two windward cylinders, the Karman vortex is disturbed by the vibration isolator, but the wind flowing between the two windward cylinders creates vortices in the leeward cylinder, resulting in a slight It is thought that vibration is occurring.

なお、振動実験においては、構造軸１〜構造軸３において、風向をその両側に少し振った場合（例えば、±５°程度）でも、ほぼ同様の防振効果（振動抑制効果）が得られた。
また、板材の設置範囲を全高の上側１／３（上部１／３と称す）とした理由は、構造物の高い部分に当たる風は低い部分よりも強く、振動を起こすのに支配的であるからである
。
さらに、例えば単筒の場合には、方位性が無いため、全方位に対して有効となるように、多数の板材を設置する必要があるが、集合煙突の場合では、風向きによっては、カルマン渦が発生しにくいとともに、この集合煙突に、非常に細長い板材を取り付けることにより、全方位についての制振効果が得られる。 In the vibration experiment, in the structural axes 1 to 3, even when the wind direction was slightly swung to both sides (for example, about ± 5 °), almost the same anti-vibration effect (vibration suppressing effect) was obtained. .
In addition, the reason why the installation range of the plate material is set to the upper third (referred to as the upper third) of the total height is that the wind hitting the high part of the structure is stronger than the low part and is dominant in causing vibration. It is.
Further, for example, in the case of a single cylinder, since there is no orientation, it is necessary to install a large number of plates so that it is effective in all directions. In the case of a collective chimney, depending on the wind direction, the Karman vortex In addition, it is possible to obtain a vibration damping effect in all directions by attaching a very long plate material to the collective chimney.

このように、３本の筒身２からなる集合煙突全体における中心軸ａと各筒身２の中心軸ｂとを結ぶ連結線ｃ上で各筒身２の内側および外側の外周面に、防振用板材６を取り付けるとともに、防振用板材６を筒身２の上部１／３の範囲内に取り付けるようになし、さらに筒身２の寸法および筒身２，２同士の設置寸法を、筒身２の直径Ｄに対する筒身２，２同士の中心間距離Ｌの比（Ｌ／Ｄ）が２．５より小さくなるように、選定したことにより、下記のような効果を有する。 In this way, on the outer and outer peripheral surfaces of the cylinders 2 on the connecting line c connecting the central axis a and the central axis b of the cylinders 2 in the entire chimney stack composed of the three cylinders 2, The vibration plate 6 is attached, and the vibration isolation plate 6 is attached within the upper third of the cylinder 2, and the dimensions of the cylinder 2 and the installation dimensions of the cylinders 2 and 2 are By selecting such that the ratio (L / D) of the center-to-center distance L between the cylindrical bodies 2 and 2 with respect to the diameter D of the body 2 is less than 2.5, the following effects are obtained.

すなわち、従来のように、例えばオイルダンパーなどの振動抑制装置を設けなくても、集合煙突に発生する渦励振を抑制することができ、したがって機械設備費も安価にし得るとともに機械の保守点検についても不要にすることができる。 In other words, the vortex excitation generated in the collective chimney can be suppressed without providing a vibration suppression device such as an oil damper, as in the prior art. It can be made unnecessary.

ところで、上記実施例においては、各筒身の連結線上で、集合煙突の中心寄りの内側および中心から離れた外側に防振用板材を取り付けたが、例えば各筒身の内側または外側のいずれか一方に防振用板材を取り付けるようにしてもよい。 By the way, in the said Example, on the connection line of each cylinder, the vibration-proof board | plate material was attached to the inner side near the center of an assembly chimney, and the outer side away from the center, for example, either inside or outside of each cylinder A vibration isolating plate may be attached to one side.

１集合煙突
２筒身
３集合用短筒部
４連結部材
５補強用リング
６防振用板材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Collective chimney 2 Cylinder 3 Collecting short cylinder part 4 Connecting member 5 Reinforcing ring 6 Vibration-proof board

Claims

A collection chimney steel tube body is formed by juxtaposed at each vertex position of the triangle,
A collective chimney characterized in that an anti-vibration plate is attached to the outer surface of each cylinder on a line connecting the central axis of the entire chimney consisting of each cylinder and the central axis of each cylinder.

2. The collective chimney according to claim 1, wherein the vibration isolating plate is attached within a range of the upper third of the cylinder.

The dimensions of the cylinders and the installation dimensions of the cylinders are selected so that the ratio (L / D) of the center-to-center distance L between the cylinders to the cylinder diameter D is less than 2.5. The collective chimney according to claim 1 or 2.