JP6807780B2 - Gas turbine exhaust silencer - Google Patents
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Description
本発明はガスタービンの排気消音器に係り、より具体的に例示すれば、主に非常時の発電用に用いられるパッケージ化されたガスタービン設備に使用され、小型化と消音性能を両立させた排気消音器に関するものである。 The present invention relates to an exhaust silencer of a gas turbine, and more specifically, it is used in a packaged gas turbine facility mainly used for power generation in an emergency, and achieves both miniaturization and sound deadening performance. It is about an exhaust silencer.
下記特許文献1には、ダクトを形成する筒状体の内周面に、相互に突出する断面三角状の仕切部を設けたプレナム形消音器の発明が記載されている。同文献には、発明の作用として、「排気ガス等は筒状体の一端から内部へはいり込み、仕切り部に衝突することによるプレナム効果と通路断面積の大きい部分と小さい部分とを交互に通過することによるチャンバー効果とによって消音される。一方、仕切部の断面形状が略三角形であることにより、排気が流れ易くなるとともに従来のように排気ガス等の通過する通風路の断面積が急激に増減することはなくゆるやかに増減し、そのためにダクト抵抗が従来と比べて著しく減少する」旨が記載されている。 Patent Document 1 below describes an invention of a plenum-type silencer in which a partition having a triangular cross section is provided on an inner peripheral surface of a tubular body forming a duct. According to the document, as the action of the invention, "exhaust gas or the like enters the inside from one end of the tubular body and collides with the partition portion, so that the plenum effect and the large portion and the small portion of the passage cross-sectional area are alternately passed. On the other hand, since the cross-sectional shape of the partition is substantially triangular, the exhaust gas can easily flow and the cross-sectional area of the ventilation passage through which the exhaust gas or the like passes suddenly increases as in the conventional case. It does not increase or decrease, but increases or decreases slowly, and as a result, the duct resistance decreases significantly compared to the conventional method. "
下記特許文献2には、ガスタービンのパッケージの側面の下部にガスタービンからの排気の導入口が設けられ、パッケージの反対側の側面の上部に排気の排出口が設けられたガスタービンの排気消音器が記載されている。 In Patent Document 2 below, exhaust muffling of a gas turbine provided with an exhaust port for exhaust from the gas turbine at the lower part of the side surface of the package of the gas turbine and an exhaust port for exhaust at the upper part of the side surface on the opposite side of the package. The vessel is listed.
これら従来のガスタービンの消音器は、消音器パッケージの小型化と消音性能との両立について充分に検討されたものとは言えなかった。
近年、非常用発電装置などに用いられるガスタービン設備は、設備の主要部がパッケージ化された形態で構成されているが、建物の屋上や中間階、地下室など狭い場所に設置される傾向があるため、ガスタービン設備全体としてコンパクト化の要請が強くなっている。
It cannot be said that these conventional gas turbine silencers have been fully studied in terms of achieving both miniaturization of the silencer package and noise reduction performance.
In recent years, gas turbine equipment used for emergency power generation equipment is configured in a packaged form in which the main part of the equipment is packaged, but it tends to be installed in a narrow space such as the rooftop, middle floor, or basement of a building. Therefore, there is a growing demand for compact gas turbine equipment as a whole.
ガスタービン設備の一部を構成する消音器は、必要な消音性能を達成するために排気が通過する経路に一定の長さが必要であり、概ね長手形状の形態であることが多く、ガスタービン設備の中でも全体のサイズを左右する重要な要素となっている。そして、上述したような高さ方向の寸法に余裕がないという設置場所の制約下において、これを縦長の態様で設置した場合、消音器の高さ方向の大きさの縮小が求められるケースが多い。 The muffler that forms part of the gas turbine equipment requires a certain length in the path through which the exhaust gas passes in order to achieve the required muffling performance, and is often in the form of a generally longitudinal shape. It is an important factor that influences the overall size of the equipment. Then, under the restriction of the installation location that there is no margin in the height direction as described above, when this is installed in a vertically long manner, it is often required to reduce the size of the silencer in the height direction. ..
さらに、ガスタービン設備の消音器では、消音後の排気を排出する方向を任意に設定したいという要請も強くなっている。一般に、ガスタービンに接続される排気消音器は、前述のように縦長の態様で設置し、排気の排出方向については、排気を下側の側面から導入して上側の側面から排出するという使用形態が多く見られるという特徴がある。これは、屋内で排気する場合には排気を案内するダクトに接続する必要性があり、屋外で排気する場合には排気を横方向に導いて排出先にフードを設け、雨水が消音器内に入ってロックウール等の吸音材を損傷することを避ける必要性があるためである。 Furthermore, in the muffler of gas turbine equipment, there is a growing demand to arbitrarily set the direction of exhaust gas after muffling. Generally, the exhaust silencer connected to the gas turbine is installed in a vertically long manner as described above, and the exhaust is discharged from the lower side surface and exhausted from the upper side surface. There is a feature that many are seen. When exhausting indoors, it is necessary to connect to a duct that guides the exhaust, and when exhausting outdoors, guide the exhaust laterally and install a hood at the discharge destination, and rainwater is inside the silencer. This is because it is necessary to avoid entering and damaging the sound absorbing material such as rock wool.
本発明は、上述した従来のガスタービン設備の消音器における設置状態での形態的な制約を考慮するとともに小型化と消音性能を両立させたガスタービンの排気消音器を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide an exhaust silencer for a gas turbine that achieves both miniaturization and noise reduction performance while considering morphological restrictions in the installation state of the silencer of the conventional gas turbine equipment described above. ..
請求項1に記載されたガスタービンの排気消音器は、
直方体形状で内面に吸音材を備えた消音器のパッケージと、
前記パッケージの側面の下部に設けられ、外部横方向よりガスタービンの排気を導入する排気導入口と、
前記パッケージの側面の上部に設けられ、外部横方向にガスタービンの排気を排出する排気排出口と、
前記パッケージの内面において前記排気排出口の直下に設けられ、前記内面が山形をなして突出する上側内凸部と、
前記上側内凸部が設けられた前記パッケージの側面と対向する側面において前記上側内凸部より相対的に下方の位置に設けられ、前記内面が山形をなして突出する下側内凸部とを備えるガスタービンの排気消音器において、
排気の流れが前記排気排出口と反対側の側面方向に向けられるように、前記上側内凸部と前記下側内凸部の間に形成された傾斜流路が、前記パッケージの内側において、上方に向かうにつれて前記排気排出口が設けられた側面と対向する側面に接近するように傾斜していることを特徴としている。
The gas turbine exhaust silencer according to claim 1 is
A package of a silencer with a rectangular parallelepiped shape and a sound absorbing material on the inner surface,
An exhaust inlet that is provided at the bottom of the side surface of the package and that introduces gas turbine exhaust from the outside lateral direction.
An exhaust exhaust port provided on the upper part of the side surface of the package and exhausting the exhaust of the gas turbine in the external lateral direction,
An upper inward convex portion provided on the inner surface of the package immediately below the exhaust discharge port and having the inner surface protruding in a chevron shape.
A lower inner convex portion provided at a position relatively lower than the upper inner convex portion on a side surface facing the side surface of the package provided with the upper inner convex portion, and the inner surface protruding in a chevron shape. the exhaust muffler of a gas turbine comprising,
An inclined flow path formed between the upper inward convex portion and the lower inward convex portion is upward inside the package so that the exhaust flow is directed toward the side surface opposite to the exhaust discharge port. It is characterized in that the exhaust / exhaust port is inclined so as to approach the side surface facing the side surface provided .
請求項2に記載されたガスタービンの排気消音器は、請求項1に記載のガスタービンの排気消音器において、
前記上側内凸部は、前記パッケージの内側における垂線の向きが水平よりも下方に向く下向傾斜面を有し、
前記下側内凸部は、前記パッケージの内側における垂線の向きが水平よりも上方に向く上向傾斜面を有し、
互いに略平行に配置された前記下向傾斜面と前記上向傾斜面が傾斜流路を形成している。
The gas turbine exhaust muffler according to claim 2 is the gas turbine exhaust muffler according to claim 1.
The upper inward convex portion has a downwardly inclined surface in which the direction of the perpendicular line inside the package is directed downward from the horizontal.
The lower inward convex portion has an upwardly inclined surface in which the direction of the perpendicular line inside the package faces upward from the horizontal.
The upward inclined surface substantially parallel-arranged the downward inclined surface is Ru formed Tei an inclined channel with each other.
請求項3に記載されたガスタービンの排気消音器は、請求項2に記載のガスタービンの排気消音器において、
前記傾斜流路における排気の流路幅Dが、ガスタービン原音の波長をλとするとλ/2〜λの範囲とされている。
The gas turbine exhaust muffler according to claim 3 is the gas turbine exhaust muffler according to claim 2.
The flow path width D of the exhaust gas in the inclined flow path is in the range of λ / 2 to λ, where λ is the wavelength of the gas turbine original sound.
請求項4に記載されたガスタービンの排気消音器は、請求項1〜3のいずれかに記載のガスタービンの排気消音器において、
前記排気導入口が設けられた側面と対向する側面に前記排気排出口が設けられている。
The gas turbine exhaust muffler according to claim 4 is the gas turbine exhaust muffler according to any one of claims 1 to 3.
The exhaust exhaust port is provided on a side surface facing the side surface where the exhaust introduction port is provided.
請求項5に記載されたガスタービンの排気消音器は、請求項1〜3のいずれかに記載のガスタービンの排気消音器において、
前記排気導入口が設けられた側面に前記排気排出口が設けられている。
The gas turbine exhaust muffler according to claim 5 is the gas turbine exhaust muffler according to any one of claims 1 to 3.
The exhaust exhaust port is provided on the side surface where the exhaust introduction port is provided.
請求項6に記載されたガスタービンの排気消音器は、請求項1〜5のいずれかに記載のガスタービンの排気消音器において、
前記パッケージの外部において前記排気排出口の開口に排気案内路が接続されている。
The gas turbine exhaust muffler according to claim 6 is the gas turbine exhaust muffler according to any one of claims 1 to 5.
An exhaust guide path is connected to the opening of the exhaust exhaust port outside the package.
請求項7に記載されたガスタービンの排気消音器は、
互いに直交する3辺のうちの1辺が他の2辺より長い直方体形状であって内面に吸音材を備えた消音器のパッケージと、
前記パッケージの長手方向に平行な側面において前記長手方向の一方の端部付近に設けられ、側面と交差する方向に沿って外部からガスタービンの排気を導入する排気導入口と、
前記パッケージの長手方向に平行な側面において前記長手方向の他方の端部付近に設けられ、側面と交差する方向に沿って外部へガスタービンの排気を排出する排気排出口と、
前記パッケージの内面において前記排気排出口に隣接して前記パッケージの長手方向の中央寄りの位置に設けられ、前記内面における断面が山形をなす排気排出口側内凸部と、
前記排気排出口側内凸部が設けられた前記パッケージの側面と対向する側面において前記排気排出口側内凸部より相対的に前記排気導入口寄りの位置に設けられ、前記内面における断面が山形をなす排気導入口側内凸部とを備えるガスタービンの排気消音器において、
排気の流れが前記排気排出口と反対側の側面方向に向けられるように、前記排気排出口側内凸部と前記排気導入口側内凸部の間に形成された傾斜流路が、前記パッケージの内側において、上方に向かうにつれて前記排気排出口が設けられた側面と対向する側面に接近するように傾斜していることを特徴としている。
The exhaust silencer of the gas turbine according to claim 7 is
A package of a silencer in which one of the three sides orthogonal to each other has a rectangular parallelepiped shape longer than the other two sides and has a sound absorbing material on the inner surface,
An exhaust inlet that is provided near one end in the longitudinal direction on a side surface parallel to the longitudinal direction of the package and that introduces gas turbine exhaust from the outside along a direction that intersects the side surface.
An exhaust discharge port provided near the other end in the longitudinal direction on a side surface parallel to the longitudinal direction of the package and exhausting gas turbine exhaust to the outside along a direction intersecting the side surface.
An exhaust discharge port side inward convex portion provided on the inner surface of the package adjacent to the exhaust discharge port and at a position closer to the center in the longitudinal direction of the package and having a mountain-shaped cross section on the inner surface.
The side surface facing the side surface of the package provided with the exhaust discharge port side inward convex portion is provided at a position relatively closer to the exhaust introduction port than the exhaust exhaust port side inward convex portion, and the cross section on the inner surface is chevron. In the exhaust silencer of a gas turbine provided with an inward convex portion on the exhaust introduction port side ,
The package has an inclined flow path formed between the inwardly convex portion on the exhaust discharge port side and the inwardly convex portion on the exhaust introduction port side so that the exhaust flow is directed toward the side surface opposite to the exhaust discharge port. It is characterized in that the inside of the exhaust gas is inclined so as to approach the side surface facing the side surface on which the exhaust gas outlet is provided as it goes upward .
本発明によれば、直方体形状のパッケージを有し、その下部(長手方向の一方の端部)において横方向(側面と交差する方向)から排気を導入し、その上部(長手方向の他方の端部)において横方向(側面と交差する方向)に排気を排出するガスタービンの排気消音器において、排気消音器の小型化と消音性能との両立が可能となり、特に、排気消音器の高さ方向(長手方向)のサイズを小さくすることができる。また、ガスタービンを発生源とするガスタービン騒音の低減に加えて排気の流れに起因する流体騒音の低減の効果も得られる。 According to the present invention, the package has a rectangular shape, and exhaust is introduced from the lateral direction (direction intersecting the side surface) at the lower portion (one end in the longitudinal direction), and the exhaust is introduced from the lateral direction (direction intersecting the side surface), and the upper portion (the other end in the longitudinal direction) is introduced. In the exhaust silencer of a gas turbine that discharges exhaust in the lateral direction (direction intersecting the side surface) in the section), it is possible to achieve both miniaturization and noise reduction performance of the exhaust silencer, especially in the height direction of the exhaust silencer. The size (longitudinal direction) can be reduced. Further, in addition to reducing the gas turbine noise generated from the gas turbine, the effect of reducing the fluid noise caused by the exhaust flow can also be obtained.
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態を図1〜図5を参照して説明する。
図1は、第1実施形態に係るガスタービン設備の概要を示している。このガスタービン設備は屋外設置タイプであり、ガスタービン1と、ガスタービン1の排気系に接続された排気消音器2を含んでいる。ガスタービン1は、共通台床3の上に防振装置を介して設置されている。ガスタービン1の出力軸には減速機4を介して発電機5が接続されている。これらガスタービン1及び発電機5等は共通のエンクロージャ6に覆われている。図1ではエンクロージャ6の一部を破断して内部の構造を示している。
[First Embodiment]
The first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
FIG. 1 shows an outline of the gas turbine equipment according to the first embodiment. This gas turbine facility is an outdoor installation type and includes a gas turbine 1 and an exhaust silencer 2 connected to the exhaust system of the gas turbine 1. The gas turbine 1 is installed on the common pedestal 3 via a vibration isolator. A generator 5 is connected to the output shaft of the gas turbine 1 via a speed reducer 4. The gas turbine 1, the generator 5, and the like are covered with a common enclosure 6. In FIG. 1, a part of the enclosure 6 is broken to show the internal structure.
図1及び図2(a)に示すように、第1実施形態における排気消音器2は、上下方向に長い直方体形状のパッケージ7を有している。パッケージ7の断面構造を示す図2(a)から理解されるように、このパッケージ7の一側面の下部には、排気導入口8が設けられている。排気導入口8はガスタービン1の排気口に接続されており、外部横方向、すなわち側面に交差する方向から流れてくるガスタービン1の排気をパッケージ7内に導入することができる。 As shown in FIGS. 1 and 2A, the exhaust silencer 2 according to the first embodiment has a rectangular parallelepiped package 7 that is long in the vertical direction. As can be understood from FIG. 2A showing the cross-sectional structure of the package 7, an exhaust introduction port 8 is provided at the lower part of one side surface of the package 7. The exhaust introduction port 8 is connected to the exhaust port of the gas turbine 1, and the exhaust gas of the gas turbine 1 flowing from the external lateral direction, that is, the direction intersecting the side surface can be introduced into the package 7.
図2(a)に示すように、パッケージ7の内部において、排気導入口8には排気拡散器9が接続されている。排気拡散器9は、排気の流れが直接パッケージ7の内壁面に衝突することによる後述する吸音材等の壁面材料の損傷を防止する。排気拡散器9は、通常の場合、複数のスリット又は孔を設けた円筒部と、円筒部材の端部開口を塞ぐ円盤状の閉塞部とを有する構造を備え、排気を円筒の周方向に拡散する機能を有する。 As shown in FIG. 2A, an exhaust diffuser 9 is connected to the exhaust introduction port 8 inside the package 7. The exhaust diffuser 9 prevents damage to the wall surface material such as the sound absorbing material described later due to the exhaust flow directly colliding with the inner wall surface of the package 7. The exhaust diffuser 9 usually has a structure having a cylindrical portion provided with a plurality of slits or holes and a disk-shaped closing portion that closes the end opening of the cylindrical member, and diffuses the exhaust gas in the circumferential direction of the cylinder. Has the function of
図2(a)に示すように、パッケージ7の側面の上部には排気排出口10が設けられている。本実施形態では、排気排出口10は、前記排気導入口8の設けられた側面と対向する側面に設けられている。排気排出口10は、外部横方向、すなわちガスタービン1の排気を側面に交差する方向に沿ってパッケージ7の外に排出することができる。 As shown in FIG. 2A, an exhaust / exhaust port 10 is provided at the upper part of the side surface of the package 7. In the present embodiment, the exhaust exhaust port 10 is provided on a side surface facing the side surface of the exhaust gas introduction port 8. The exhaust discharge port 10 can discharge the exhaust gas of the gas turbine 1 to the outside of the package 7 in the external lateral direction, that is, in the direction in which the exhaust gas of the gas turbine 1 intersects the side surface.
図2(a)に示すように、パッケージ7の外部において、排気排出口10の開口には、排気案内路としての排気フード11が接続されている。排気フード11は、水平方向に排出される排気を上方に向けるような屈曲形状を有しており、詳細は図示しないが、雨水が排気消音器2のパッケージ7内部へ侵入するのを防ぐためにドレンが備えられている。 As shown in FIG. 2A, outside the package 7, an exhaust hood 11 as an exhaust guide path is connected to the opening of the exhaust discharge port 10. The exhaust hood 11 has a bent shape that directs the exhaust discharged in the horizontal direction upward, and although details are not shown, a drain is provided to prevent rainwater from entering the inside of the package 7 of the exhaust silencer 2. Is provided.
なお、屋内に設置されるガスタービン設備の場合には、排気排出口10が開口しているパッケージ7の外面には、建物内の排気案内路である排気ダクトが接続されている。排気消音器2からの排気は、排気排出口10から排気ダクトを経て屋外に排出される。 In the case of gas turbine equipment installed indoors, an exhaust duct, which is an exhaust guide path in the building, is connected to the outer surface of the package 7 in which the exhaust discharge port 10 is open. The exhaust gas from the exhaust silencer 2 is exhausted from the exhaust exhaust port 10 to the outside through an exhaust duct.
図2(a)に示すように、パッケージ7の内面において、排気排出口10が設けられたパッケージ7の側面の直下の位置には、パッケージ7の内面が山形をなすように内側に向けて突出した上側内凸部12が設けられている。また、上側内凸部12が設けられた側面と対向する側面の内面には、上側内凸部12よりも相対的に下方の位置に、パッケージ7の内面が山形をなすように内側に向けて突出した下側内凸部13が設けられている。 As shown in FIG. 2A, on the inner surface of the package 7, at a position directly below the side surface of the package 7 provided with the exhaust discharge port 10, the inner surface of the package 7 projects inward so as to form a chevron shape. The upper inward convex portion 12 is provided. Further, on the inner surface of the side surface facing the side surface provided with the upper inner convex portion 12, the inner surface of the package 7 is directed inward so as to form a chevron shape at a position relatively lower than the upper inner convex portion 12. A protruding lower inward convex portion 13 is provided.
図2(a)に示すように、上側内凸部12は、山形の凸部であるから2つの傾斜した面を有しており、相対的に下側の面を下向傾斜面14と称する。下向傾斜面14とは、パッケージ7の内側における垂線の向きが水平よりも下方に向く傾斜面であることを意味する。また、下側内凸部13は、山形の凸部であるから2つの傾斜した面を有しており、相対的に上側の面を上向傾斜面15と称する。上向傾斜面15とは、パッケージ7の内側における垂線の向きが水平よりも上方に向く傾斜面であることを意味する。 As shown in FIG. 2A, the upper inward convex portion 12 has two inclined surfaces because it is a chevron convex portion, and the relatively lower surface is referred to as a downward inclined surface 14. .. The downward inclined surface 14 means that the direction of the perpendicular line inside the package 7 is an inclined surface facing downward from the horizontal. Further, since the lower inward convex portion 13 is a chevron convex portion, it has two inclined surfaces, and the relatively upper surface is referred to as an upward inclined surface 15. The upward inclined surface 15 means that the direction of the perpendicular line inside the package 7 is an inclined surface facing upward from the horizontal.
図2(a)に示すように、上側内凸部12の相対的に上側の面を上向傾斜面16と称する。上向傾斜面16とは、前記上向傾斜面15と同様、パッケージ7の内側における垂線の向きが水平よりも上方に向く傾斜面であることを意味する。 As shown in FIG. 2A, the relatively upper surface of the upper inward convex portion 12 is referred to as an upward inclined surface 16. The upward inclined surface 16 means an inclined surface in which the direction of the perpendicular line inside the package 7 faces upward from the horizontal, as in the case of the upward inclined surface 15.
図2(a)に示すように、上側内凸部12の下向傾斜面14と、下側内凸部13の上向傾斜面15は、互いに略平行となっており、排気の流路幅が一定の間隔Dとなる傾斜流路17を形成している。この傾斜流路17は、パッケージ7の内側において、上方に向かうにつれて排気排出口10が設けられた側面と対向する側面に接近するように傾斜している。 As shown in FIG. 2A, the downward inclined surface 14 of the upper inward convex portion 12 and the upward inclined surface 15 of the lower inward convex portion 13 are substantially parallel to each other, and the exhaust flow path width. Form an inclined flow path 17 having a constant interval D. The inclined flow path 17 is inclined inside the package 7 so as to approach the side surface opposite to the side surface on which the exhaust discharge port 10 is provided as it goes upward.
図示はしないが、上側内凸部12と下側内凸部13の表面を含むパッケージ7の内面には、ロックウールの表面にパンチングメタルを配した吸音材が貼られている。なお、排気消音器2に要求される騒音のレベルによっては、パッケージ7の内面への吸音材の設置が省略され、パッケージ7の本体を構成する鉄板のままでよい場合もありうる。 Although not shown, a sound absorbing material in which punching metal is arranged on the surface of rock wool is attached to the inner surface of the package 7 including the surfaces of the upper inner convex portion 12 and the lower inner convex portion 13. Depending on the noise level required for the exhaust silencer 2, the installation of the sound absorbing material on the inner surface of the package 7 may be omitted, and the iron plate constituting the main body of the package 7 may be left as it is.
本実施形態の排気消音器2は、パッケージ7の内面に吸音材を設けた吸音ダクト形消音器である。この種の消音器の伝達損失は、吸音材の吸音率に比例して大きくなるとともに、図2(b)に示すように、ガスタービン原音の波長(または、高い消音効果を得たい音の波長)をλとした場合、パッケージ7の排気の流路幅がλ/2〜λの範囲となる周波数の範囲(c/2D〜c/D、cは音速)で最大の伝達損失が得られる。すなわち、この範囲内で最も高い消音効果が得られる。これは、パッケージ7の寸法がλ/2及びλに等しい場合、その中を音波が伝わるときの空気の振動が、図2(c)に示すように、吸音材を張ったところで大きくなるためである。本実施形態のより良好な例としては、傾斜流路17における下向傾斜面14と上向傾斜面15の間隔である排気の流路幅Dを、本実施形態のガスタービン1の原音の波長をλとすると、λ/2〜λの範囲に設定した場合であり、このとき最も高い消音効果が得られる。また、ガスタービン1の原音の波長λがパッケージ7の寸法と比較して短い場合には、図3に示す第1実施形態のバリエーションのように、吸音材を配したスプリッタ20により排気の流路を分割して最適な流路幅Dとすることができる。なお、排気消音器はガスタービン騒音と流体騒音のトータルでの消音効果が重要であり、傾斜流路17の位置での吸音効果の最適化を狙わず、排気の流路幅Dを最大4λとした場合であっても、実用上で良好な消音効果が得られている。 The exhaust silencer 2 of the present embodiment is a sound absorbing duct type silencer in which a sound absorbing material is provided on the inner surface of the package 7. The transmission loss of this type of silencer increases in proportion to the sound absorption coefficient of the sound absorbing material, and as shown in FIG. 2B, the wavelength of the gas turbine original sound (or the wavelength of the sound for which a high sound absorbing effect is desired to be obtained). ) Is λ, the maximum transmission loss can be obtained in the frequency range (c / 2D to c / D, c is the speed of sound) in which the exhaust flow path width of the package 7 is in the range of λ / 2 to λ. That is, the highest muffling effect can be obtained within this range. This is because when the dimensions of the package 7 are equal to λ / 2 and λ, the vibration of the air when the sound wave is transmitted through the package 7 becomes large when the sound absorbing material is stretched, as shown in FIG. 2 (c). is there. As a better example of the present embodiment, the exhaust flow path width D, which is the distance between the downwardly inclined surface 14 and the upwardly inclined surface 15 in the inclined flow path 17, is the wavelength of the original sound of the gas turbine 1 of the present embodiment. When is λ, it is the case where it is set in the range of λ / 2 to λ, and at this time, the highest muffling effect can be obtained. Further, when the wavelength λ of the original sound of the gas turbine 1 is shorter than the size of the package 7, the exhaust flow path is provided by the splitter 20 with the sound absorbing material as in the variation of the first embodiment shown in FIG. Can be divided into the optimum flow path width D. It should be noted that the exhaust muffler is important to have a total muffling effect of gas turbine noise and fluid noise, and the exhaust flow path width D is set to a maximum of 4λ without aiming at optimizing the sound absorption effect at the position of the inclined flow path 17. Even in this case, a good sound deadening effect is obtained in practice.
図4は、本実施形態の排気消音器2の内部における排気の流れを、数値流体力学(Computational Fluid Dynamics、略してCFD)に基づく解析ソフトウエアを利用して可視化した流線図である。本実施形態のようなガスタービン設備の排気消音器2では、効果的な消音のためには次の2点が重要である。
1)ガスタービン1にて発生し排気導入口8を通って排気消音器2に導かれたガスタービン原音を充分に消音すること。
2)排気消音器2の排気導入口8から排気排出口10(排気フード11、排気ダクトを含む)までの間で音を発生させないこと。
FIG. 4 is a streamline diagram in which the flow of exhaust inside the exhaust silencer 2 of the present embodiment is visualized using analysis software based on computational fluid dynamics (CFD for short). In the exhaust silencer 2 of the gas turbine equipment as in the present embodiment, the following two points are important for effective muffling.
1) Sufficiently mute the original sound of the gas turbine generated in the gas turbine 1 and guided to the exhaust silencer 2 through the exhaust introduction port 8.
2) Do not generate sound between the exhaust introduction port 8 of the exhaust silencer 2 and the exhaust exhaust port 10 (including the exhaust hood 11 and the exhaust duct).
前述した通り、傾斜流路17の間隔Dは、ガスタービン原音の中で音圧が最も大きい周波数成分(又は消音効果を得たい周波数成分)にあわせて伝達損失が得られるようにされている。ガスタービン1はコンプレッサ及びタービンを備えており、コンプレッサ及びタービンは、それぞれ、その羽根枚数と回転数の積で定まる周波数のガスタービン原音を発生させているが、本実施形態の排気消音器2によれば、その中で最も音圧の高い周波数成分の音を消音することができる。 As described above, the interval D of the inclined flow path 17 is set so that the transmission loss can be obtained according to the frequency component (or the frequency component for which the sound deadening effect is desired) having the highest sound pressure in the gas turbine original sound. The gas turbine 1 includes a compressor and a turbine, and each of the compressor and the turbine generates a gas turbine original sound having a frequency determined by the product of the number of blades and the number of rotations. However, the exhaust silencer 2 of the present embodiment has the same frequency. According to this, the sound of the frequency component having the highest sound pressure can be muted.
図4に示すように、排気導入口8から間隔Dの傾斜流路17を通過して排気排出口10に至るまでに排気の速度は減衰している。さらに、間隔Dの傾斜流路17において、大部分の排気の流れは、傾斜流路17と同一方向に整えられるとともに、排気排出口10とは反対側の側面方向に向けられており、上記伝達損失のメカニズムにより、ガスタービン原音中の卓越した周波数成分は効果的に減衰している。 As shown in FIG. 4, the exhaust speed is attenuated from the exhaust introduction port 8 through the inclined flow path 17 at the interval D to the exhaust discharge port 10. Further, in the inclined flow path 17 at the interval D, most of the exhaust flow is arranged in the same direction as the inclined flow path 17, and is directed to the side surface direction opposite to the exhaust discharge port 10, and the above transmission. Due to the loss mechanism, the predominant frequency components in the gas turbine original sound are effectively attenuated.
図4に示すように、傾斜流路17を通過した排気の流れは、上向傾斜面16の働きにより、後述する流体騒音の原因となる速度差を押さえつつ、排気排出口10方向に流れを整えている。 As shown in FIG. 4, the flow of the exhaust gas that has passed through the inclined flow path 17 flows in the direction of the exhaust discharge port 10 while suppressing the speed difference that causes fluid noise, which will be described later, by the action of the upward inclined surface 16. It is in order.
図5は、本実施形態の排気消音器2における排気騒音のエネルギーの大きさをCFDの手法により解析して可視化した図である。この解析では、排気消音器2の排気導入口8から排気排出口10(排気フード11、排気ダクトを含む)までの間で発生する音(流体騒音)をシミュレーションにより評価しており、この流体騒音にはガスタービン原音の成分は含まれない。この例によれば、排気導入口8から間隔Dの傾斜流路17を通過して排気排出口10に至るまでに排気のエネルギーが減衰している。排気フード11の出口付近(図中A)での騒音の大きさは約85dBとなっており、後に比較する比較例に対し10dBの騒音低減の効果が得られた。 FIG. 5 is a diagram in which the magnitude of the energy of the exhaust noise in the exhaust silencer 2 of the present embodiment is analyzed and visualized by the CFD method. In this analysis, the sound (fluid noise) generated between the exhaust introduction port 8 of the exhaust silencer 2 and the exhaust exhaust port 10 (including the exhaust hood 11 and the exhaust duct) is evaluated by simulation, and this fluid noise is evaluated. Does not contain the components of the gas turbine original sound. According to this example, the exhaust energy is attenuated from the exhaust introduction port 8 through the inclined flow path 17 at the interval D to the exhaust discharge port 10. The noise level near the outlet of the exhaust hood 11 (A in the figure) was about 85 dB, and the noise reduction effect of 10 dB was obtained as compared with the comparative example to be compared later.
なお、図4、図6及び図10に示されたCFDの解析ソフトウエアを利用して排気の流れを可視化した図では、流速を連続的に変化する色で表している。すなわち、値が最も小さい青から最も大きい赤の範囲において、光のスペクトルのように連続的又は複数段で変化する色により、排気消音器2内の各位置における流速を示している。ところが、本願に添付した図面はモノクロであるため、これらの色彩は表現されておらず、各色の明度のみが表示されている。 In the figure in which the exhaust flow is visualized by using the CFD analysis software shown in FIGS. 4, 6 and 10, the flow velocity is represented by a continuously changing color. That is, in the range from blue having the smallest value to red having the largest value, the flow velocity at each position in the exhaust silencer 2 is indicated by a color that changes continuously or in a plurality of stages like a spectrum of light. However, since the drawings attached to the present application are monochrome, these colors are not expressed, and only the brightness of each color is displayed.
[第2実施形態]
本発明の第2実施形態の排気消音器2aを、第1実施形態の図4に相当する図6を参照して説明する。
前述した第1実施形態においては、排気消音器2の内面上部であって、排気排出口10が設けられている側と反対側は、直方体形状のパッケージ7の角部となっている。このような形状は、排気消音器2の内部の流体流路の断面積が変化するため、膨張型消音器の効果を強く得るために有効であり、ガスタービン原音が大きい場合に適している。
[Second Embodiment]
The exhaust silencer 2a of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6, which corresponds to FIG. 4 of the first embodiment.
In the first embodiment described above, the upper part of the inner surface of the exhaust silencer 2 and the side opposite to the side where the exhaust exhaust port 10 is provided are the corners of the rectangular parallelepiped package 7. Such a shape is effective for strongly obtaining the effect of the expansion type silencer because the cross-sectional area of the fluid flow path inside the exhaust silencer 2 changes, and is suitable when the gas turbine original sound is loud.
図6に、第2実施形態の排気消音器2aにおける排気の流れを可視化した図を示す。第2実施形態では、排気消音器2aのパッケージ7aの内面上部であって、排気排出口10が設けられている側と反対側は、曲面が曲面形状(R形状)の案内部18となっている。第2実施形態は、流体騒音が問題となる場合により有効である。 FIG. 6 shows a diagram in which the flow of exhaust gas in the exhaust silencer 2a of the second embodiment is visualized. In the second embodiment, the upper portion of the inner surface of the package 7a of the exhaust silencer 2a, and the side opposite to the side where the exhaust exhaust port 10 is provided, has a curved surface-shaped (R-shaped) guide portion 18. There is. The second embodiment is more effective when fluid noise is a problem.
[第3実施形態]
図7及び図8を参照して第3実施形態の排気消音器2bを説明する。
図7に示すように、第3実施形態では、排気消音器2bのパッケージ7bの側面の下部に、外部横方向よりガスタービン1の排気を導入する排気導入口8が設けられる構造は第1実施形態と同一である。一方、排気排出口10は、前記排気導入口8が設けられた側面と同一の側面において、側面の上部に設けられている。
[Third Embodiment]
The exhaust silencer 2b of the third embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8.
As shown in FIG. 7, in the third embodiment, the structure in which the exhaust introduction port 8 for introducing the exhaust of the gas turbine 1 from the external lateral direction is provided in the lower part of the side surface of the package 7b of the exhaust silencer 2b is the first embodiment. It is the same as the form. On the other hand, the exhaust discharge port 10 is provided on the upper part of the side surface on the same side surface as the side surface on which the exhaust introduction port 8 is provided.
図8は、本実施形態の排気消音器2における排気騒音のエネルギーの大きさをCFDの手法により解析して可視化した図である。この解析では、排気消音器2bの排気導入口8から排気排出口10(排気フード11、排気ダクトを含む)までの間で発生する音(流体騒音)をシミュレーションにより評価しており、この流体騒音にはガスタービン原音の成分は含まれない。この例によれば、排気フード11の出口付近(図中B)の騒音の大きさは約85dBであり、後に比較する比較例に対し10dBの騒音低減の効果が得られた。 FIG. 8 is a diagram in which the magnitude of the energy of the exhaust noise in the exhaust silencer 2 of the present embodiment is analyzed and visualized by the CFD method. In this analysis, the sound (fluid noise) generated between the exhaust introduction port 8 of the exhaust silencer 2b and the exhaust exhaust port 10 (including the exhaust hood 11 and the exhaust duct) is evaluated by simulation, and this fluid noise is evaluated. Does not contain the components of the gas turbine original sound. According to this example, the noise level near the outlet of the exhaust hood 11 (B in the figure) was about 85 dB, and the noise reduction effect of 10 dB was obtained as compared with the comparative example to be compared later.
また、本実施形態によれば、排気導入口8と排気排出口10がパッケージ7bの同一側面に設けられているため、排気導入口8と排気排出口10がパッケージ7bから突出している方向に関する長さが、第1実施形態及び第2実施形態の場合よりも小さくなっているため、これらよりも設置スペースが小さくて済む。 Further, according to the present embodiment, since the exhaust introduction port 8 and the exhaust discharge port 10 are provided on the same side surface of the package 7b, the length in the direction in which the exhaust introduction port 8 and the exhaust discharge port 10 protrude from the package 7b Since the space is smaller than that of the first embodiment and the second embodiment, the installation space can be smaller than these.
[比較例]
以上、第1実施形態から第3実施形態を説明したが、これら各実施形態の特徴を具備しない排気消音器の一例を「比較例」と称して以下に説明する。
図9に、比較例の排気消音器20の一部破断斜視図を示す。この比較例では、排気消音器20のパッケージ27の内面形状は、前記各実施形態のような上側内凸部12、下側内凸部13を備えず、パッケージ7,7a,7bの外面と同様、直方体の内面のような凹凸のない平坦な内面形状とされている。そして、ガスタービン1からの騒音に対し、吸音材による吸音効果をより発揮するために、吸音材を配したスプリッタ21がパッケージ7の内側の煙道内に取り付けられている。スプリッタ21は、複数枚の平板から構成されており、各平板は等間隔をおいてパッケージ27の長手方向(図では縦方向)に平行となるようにパッケージ27の一対の側面間に取り付けられている。
[Comparison example]
Although the first to third embodiments have been described above, an example of an exhaust silencer that does not have the characteristics of each of these embodiments will be described below with reference to a “comparative example”.
FIG. 9 shows a partially broken perspective view of the exhaust silencer 20 of the comparative example. In this comparative example, the inner surface shape of the package 27 of the exhaust silencer 20 does not include the upper inward convex portion 12 and the lower inward convex portion 13 as in the respective embodiments, and is the same as the outer surface of the packages 7, 7a and 7b. , It has a flat inner surface shape without unevenness like the inner surface of a rectangular parallelepiped. Then, in order to further exert the sound absorbing effect of the sound absorbing material with respect to the noise from the gas turbine 1, the splitter 21 in which the sound absorbing material is arranged is installed in the flue inside the package 7. The splitter 21 is composed of a plurality of flat plates, and each flat plate is attached between a pair of side surfaces of the package 27 so as to be parallel to the longitudinal direction (vertical direction in the drawing) of the package 27 at equal intervals. There is.
図10に、比較例における排気の流れをCFDの手法で可視化した図を示す。
図10に示すように、比較例の排気消音器20の煙道70内では、排気はほとんどが図中右側のみを流れており、この部分の流れは、煙道70の図中左側の流れと比べると流速、流速差ともに大きく、流体騒音の発生が大きい状態となっている。このような排気の流れにむらがある状態は、図4に示す第1実施形態及び図6に示す第2実施形態のようにむらが少ない状態と比較すれば、これらと明らかな違いがあることが容易に理解できるであろう。
FIG. 10 shows a diagram in which the exhaust flow in the comparative example is visualized by the CFD method.
As shown in FIG. 10, in the flue 70 of the exhaust silencer 20 of the comparative example, most of the exhaust flows only on the right side in the figure, and the flow in this portion is the flow on the left side in the figure of the flue 70. Compared to this, both the flow velocity and the flow velocity difference are large, and the generation of fluid noise is large. Such a state of unevenness in the exhaust flow is clearly different from the state of less unevenness as in the first embodiment shown in FIG. 4 and the second embodiment shown in FIG. Will be easy to understand.
図10に示すように、煙道70の上方にある屈曲部80においても、排気の流れの慣性力により、排気の流れはスムーズに曲がることができずに速度差を生じており、流体騒音の発生が大きい状態となっている。 As shown in FIG. 10, even at the bent portion 80 above the flue 70, the exhaust flow cannot bend smoothly due to the inertial force of the exhaust flow, causing a speed difference, resulting in fluid noise. The outbreak is large.
このように、比較例においては、排気の流れは、全体として均一性、統一性の傾向が低く、多様な方向成分を持ち、速度差が大きいまま排気排出口90に到達しているため、流体騒音が発生している。これらの流体騒音がパッケージの内部で発生しているものであるのに対し、図9に示すように排気フード11に入る排気の流れが整流化されていないため、後に詳述するように、この排気フード11付近においても流体騒音が発生しており、これが騒音原の大きな原因になっていると考えられる。 As described above, in the comparative example, the exhaust flow has a low tendency of uniformity and uniformity as a whole, has various directional components, and reaches the exhaust discharge port 90 with a large speed difference, so that the fluid There is noise. While these fluid noises are generated inside the package, the flow of exhaust gas entering the exhaust hood 11 is not rectified as shown in FIG. 9, and therefore, as will be described in detail later. Fluid noise is also generated in the vicinity of the exhaust hood 11, which is considered to be a major cause of the noise source.
図11は、比較例における排気騒音のエネルギーの大きさを、CFDの手法により解析して可視化した図である。第1実施形態の図5では排気導入口8から排気排出口10に至る過程でエネルギーが急速に減少しているのに対し、比較例の図11では、パッケージ内でのエネルギーの分布が不均一であり、排気排出口90付近に至ってもエネルギーが大きい領域があり騒音源となっている。具体的には、比較例では排気ダクト11の出口付近(図中C)の騒音の大きさは約95dBであり、各実施形態に対して約10dBも大きいものとなっている。 FIG. 11 is a diagram in which the magnitude of the exhaust noise energy in the comparative example is analyzed and visualized by the CFD method. In FIG. 5 of the first embodiment, the energy rapidly decreases in the process from the exhaust introduction port 8 to the exhaust discharge port 10, whereas in FIG. 11 of the comparative example, the energy distribution in the package is uneven. Therefore, there is a region where energy is large even near the exhaust / exhaust port 90, which is a noise source. Specifically, in the comparative example, the noise level near the outlet of the exhaust duct 11 (C in the figure) is about 95 dB, which is about 10 dB larger than that of each embodiment.
図12は、比較例の排気消音器20において、問題となっている騒音の発生メカニズムや騒音の発生位置等の検討に使用したCFDによる可視化図である。図12(a)は、排気消音器20のパッケージの上部、排気排出口90、排気ダクト11及び排気ダクト11の上部付近における排気の流速を可視化したものであり、図12(b)は、図12(a)と対応する部分における排気騒音のエネルギーの大きさを可視化したものである。 FIG. 12 is a visualization diagram by CFD used for examining the noise generation mechanism and the noise generation position, which are problems in the exhaust silencer 20 of the comparative example. FIG. 12 (a) is a visualization of the flow velocity of exhaust gas near the upper part of the package of the exhaust silencer 20, the exhaust exhaust port 90, the exhaust duct 11 and the upper part of the exhaust duct 11, and FIG. 12 (b) is a diagram. It is a visualization of the magnitude of the energy of the exhaust noise in the portion corresponding to 12 (a).
両図を対比すると、流速の分布に大きな差(速度勾配)が生じている2つの領域S1,S2において、排気騒音のエネルギーが大きくなっているのが観察できる。
すなわち、図12(a)において、図中略円形の破線で示す領域S1では、特に下方に流速が相対的に大きい濃い部分があるのに対し、これより上方には流速が相対的に小さい薄い部分がある。また、図中縦長長円形の破線で示す領域S2では、特に右縁に流速が相対的に大きい濃い部分があるのに対し、これより左方には流速が相対的に小さい薄い部分がある。
Comparing the two figures, it can be observed that the energy of the exhaust noise is large in the two regions S1 and S2 in which the distribution of the flow velocity has a large difference (velocity gradient).
That is, in FIG. 12A, in the region S1 indicated by the substantially circular broken line in the figure, there is a dark portion having a relatively large flow velocity below, while a thin portion having a relatively low flow velocity above this. There is. Further, in the region S2 indicated by the vertically long and long circular broken line in the figure, there is a dark portion where the flow velocity is relatively large, particularly on the right edge, while there is a thin portion where the flow velocity is relatively small on the left side.
図12(b)に示すように、前述のように速度勾配が生じている領域S1及び領域S2では、排気騒音のエネルギーが大きくなっている。特に、領域S2は領域S1よりも大きく、その右縁にエネルギーが特に大きい部分が縦に長く存在している(図中、周囲よりも黒く表示されている部分)。この結果は、流速が早く、且つ周囲に対して流速差が生じる場合には、流体の流れが原因となって流体騒音が生じていると解釈できる。 As shown in FIG. 12B, the energy of the exhaust noise is large in the regions S1 and S2 where the velocity gradient is generated as described above. In particular, the region S2 is larger than the region S1, and a portion having a particularly large energy is vertically long on the right edge thereof (the portion displayed in black in the figure). This result can be interpreted that fluid noise is caused by the flow of fluid when the flow velocity is high and the flow velocity difference with respect to the surroundings occurs.
先に図10を参照して説明したように、比較例では、排気の流れが整流化されていないため、流速にも不均一が生じている。図10に示したように、排気排出口90の下方において、パッケージの内壁に沿って顕著に流速が速い排気の帯ができており、その速い排気の帯が排気排出口90、排気ダクト11を経て排気ダクト11の上部の外界につながっている。排気ダクト11の出口付近において発生する流体騒音は、そのまま外界に放出されるため、騒音が増大する要因になっていると考えられる。 As described above with reference to FIG. 10, in the comparative example, since the exhaust flow is not rectified, the flow velocity is also non-uniform. As shown in FIG. 10, below the exhaust exhaust port 90, an exhaust band having a remarkably high flow velocity is formed along the inner wall of the package, and the fast exhaust band forms an exhaust exhaust port 90 and an exhaust duct 11. Through this, it is connected to the outside world above the exhaust duct 11. The fluid noise generated near the outlet of the exhaust duct 11 is released to the outside as it is, which is considered to be a factor of increasing the noise.
[第1実施形態と比較例の比較]
本実施形態の効果を確認するため、第1実施形態による排気消音器2と、比較例による排気消音器20をそれぞれ実際に試作した。パッケージのサイズは、排気流入方向の奥行きを1200mm、奥行きと直交する幅を1500mm、高さを4000mmとした。第1実施形態における排気の流路幅Dは700mmとした。排気フード11の開口面から水平方向に1m離れた位置に騒音計を設置した。各排気消音器2,20の排気導入口8にガスタービン1の排気口を接続し、一定の条件で運転し、騒音計で騒音を測定する評価試験を行った。
[Comparison between the first embodiment and the comparative example]
In order to confirm the effect of the present embodiment, the exhaust silencer 2 according to the first embodiment and the exhaust silencer 20 according to the comparative example were actually prototyped. The size of the package was 1200 mm in the exhaust inflow direction, 1500 mm in the width orthogonal to the depth, and 4000 mm in the height. The exhaust flow path width D in the first embodiment was 700 mm. A sound level meter was installed at a position 1 m horizontally from the opening surface of the exhaust hood 11. An evaluation test was conducted in which the exhaust port of the gas turbine 1 was connected to the exhaust introduction port 8 of each of the exhaust silencers 2 and 20, operated under certain conditions, and the noise was measured with a sound level meter.
図13は、上述した騒音の測定結果を示すグラフである。
一般に騒音の評価を行う場合には騒音分析(周波数分析)が必要とされているが、人の耳に感じる周波数特性は等比的であるため、周波数比が2倍となる音程であるオクターブを基準として音圧レベルを測定すれば、人が感じる騒音の評価に適合する。この比較では、計測対象の騒音に対し、図13の横軸に示すように可聴周波数の周波数範囲における1/3オクターブバンドごとに、図13の縦軸に示すように各々の帯域毎の音圧レベルを求めた。なお、オクターブバンドとは、ある周波数を中心にして上限と下限の周波数比が1オクターブとなる周波数の帯域(バンド)のことであり、その中心の周波数をオクターブバンド中心周波数と呼び、オクターブバンドを1/3に分割したものを1/3オクターブバンドとよぶ。
FIG. 13 is a graph showing the above-mentioned noise measurement results.
Generally, noise analysis (frequency analysis) is required when evaluating noise, but since the frequency characteristics perceived by the human ear are equal, the octave, which is the pitch at which the frequency ratio is doubled, is used. If the sound pressure level is measured as a reference, it fits the evaluation of the noise felt by humans. In this comparison, with respect to the noise to be measured, the sound pressure of each 1/3 octave band in the frequency range of the audible frequency as shown by the horizontal axis of FIG. 13 and the sound pressure of each band as shown by the vertical axis of FIG. I asked for the level. The octave band is a frequency band (band) in which the upper and lower frequency ratios are one octave around a certain frequency, and the center frequency is called the octave band center frequency, and the octave band is called an octave band. The one divided into 1/3 is called the 1/3 octave band.
図13に示すように、第1実施形態の排気消音器2では、ほぼ全域の周波数で騒音レベルの改善が見られた。ガスタービン原音の領域に相当する1000〜2000Hz付近では2〜5dB程度の騒音低減の効果が得られ、流体騒音の影響が大きい400Hz付近では10dB程度の騒音低減の効果が得られた。 As shown in FIG. 13, in the exhaust silencer 2 of the first embodiment, improvement in noise level was observed in almost the entire frequency range. A noise reduction effect of about 2 to 5 dB was obtained in the vicinity of 1000 to 2000 Hz, which corresponds to the region of the gas turbine original sound, and a noise reduction effect of about 10 dB was obtained in the vicinity of 400 Hz, which is greatly affected by fluid noise.
[本発明の特徴及び各実施形態の効果]
ガスタービンの排気消音器においては、従来より、ガスタービンを発生源とするガスタービン原音を低減するために吸音材や膨張室チャンバーが利用されている。このガスタービン原音以外の騒音源として、本願発明者は、排気の流れに起因する流体騒音が、ガスタービンの消音器の出口付近での騒音のレベルに支配的な影響を与えていることを発見した。また、単純に流体の速度が早いだけではなく、流体の速度差が局所的に生じている場合に、流体騒音が発生することも発見した。
[Features of the present invention and effects of each embodiment]
In the exhaust silencer of a gas turbine, a sound absorbing material or an expansion chamber chamber has been conventionally used in order to reduce the original sound of the gas turbine originating from the gas turbine. As a noise source other than the original noise of the gas turbine, the inventor of the present application has discovered that the fluid noise caused by the exhaust flow has a dominant influence on the noise level near the outlet of the silencer of the gas turbine. did. It was also found that not only the fluid velocity is high, but also fluid noise is generated when the fluid velocity difference occurs locally.
そして、本願発明者は、これらの発見を踏まえて鋭意研究を継続した結果、排気の流れには慣性があるため排気の流れをスムーズに曲げて流速差を少なくすれば流体騒音の低減を図ることができる、との知見に到達するに至った。 As a result of diligent research based on these discoveries, the inventor of the present application aims to reduce fluid noise by smoothly bending the exhaust flow and reducing the flow velocity difference because the exhaust flow has inertia. We have reached the finding that we can do it.
また、本願発明者は、ガスタービン原音の伝達については慣性の影響は相対的に少ないため、直角箱形状の内面などによる曲がりの部分を意図的に設ければ、吸音材による吸音効果や、膨張型消音器の原理による消音の効果をより大きくできる、との知見にも到達するに至った。 Further, since the inventor of the present application has a relatively small influence of inertia on the transmission of the original sound of the gas turbine, if a bent portion due to the inner surface of a right-angled box is intentionally provided, the sound absorbing effect of the sound absorbing material and expansion We have also reached the finding that the muffling effect can be further increased by the principle of the type muffler.
本発明は上述した本願発明者の発見と、その発見に対する知見に基づいてなされたものであり、これを実現した前記実施形態によれば、横方向に開口する排気排出口10の直下に上側内凸部12を設け、排気排出口10付近で乱流が発生するのを抑制して流体騒音を低減することができる。また、上側内凸部12と下側内凸部13によって形成された傾斜流路17により排気の流れを整流して流体騒音を低減することができる。さらに、傾斜流路17をパッケージ7において排気排出口10の設けられた側面と対向する側面に向けて傾斜させることで、ガスタービン1を発生源とするガスタービン1騒音が、排気排出口10の側に直接向かう割合を減らし、騒音を低減することができる。 The present invention has been made based on the above-mentioned discovery of the inventor of the present application and the knowledge regarding the discovery, and according to the embodiment in which this has been realized, the inside of the upper side is directly below the exhaust discharge port 10 which opens in the lateral direction. By providing the convex portion 12, it is possible to suppress the generation of turbulent flow in the vicinity of the exhaust discharge port 10 and reduce the fluid noise. Further, the exhaust flow can be rectified by the inclined flow path 17 formed by the upper inward convex portion 12 and the lower inward convex portion 13, and the fluid noise can be reduced. Further, by inclining the inclined flow path 17 toward the side surface of the package 7 facing the side surface provided with the exhaust exhaust port 10, the noise of the gas turbine 1 originating from the gas turbine 1 is generated by the exhaust exhaust port 10. Noise can be reduced by reducing the ratio of direct direction to the side.
さらにまた、前記実施形態によれば、直方体のパッケージ7を有し、横方向から排気を受入れ、横方向に排気を排出する形態のガスタービン1の排気消音器2において、特に消音器の高さの低減の要請が強い場合に排気消音器2の小型化と消音性能との両立が可能となるという実用上重要な効果が得られる。 Furthermore, according to the above embodiment, in the exhaust silencer 2 of the gas turbine 1 having the rectangular package 7, receiving the exhaust from the lateral direction and discharging the exhaust in the lateral direction, particularly the height of the silencer. When there is a strong demand for reduction of the exhaust gas, it is possible to obtain both a miniaturization of the exhaust silencer 2 and a noise reduction performance, which is an important effect in practical use.
なお、以上説明した実施形態では、排気消音器2の直方体のパッケージ7を縦長の態様で配置したが、直方体のパッケージ7を横長の態様で配置した場合でも効果は同様である。すなわち、直方体のパッケージ7を、最長辺が水平方向に平行となるように配置し、パッケージ7に対して排気が垂直方向から導入され、垂直方向から排出されるような設置態様の排気消音器2でも、実施形態と同等の消音の効果が得られる。 In the embodiment described above, the rectangular parallelepiped package 7 of the exhaust silencer 2 is arranged in a vertically long form, but the effect is the same even when the rectangular parallelepiped package 7 is arranged in a horizontally long form. That is, the rectangular parallelepiped package 7 is arranged so that the longest side is parallel to the horizontal direction, and the exhaust is introduced from the vertical direction with respect to the package 7 and discharged from the vertical direction. However, the same muffling effect as that of the embodiment can be obtained.
1…ガスタービン
2,2a,2b…排気消音器
7,7a,7b…パッケージ
8…排気導入口
10…排気排出口
12…上側内凸部
13…下側内凸部
14…下向傾斜面
15…上向傾斜面
17…傾斜流路
20…比較例の排気消音器
1 ... Gas turbine 2,2a, 2b ... Exhaust silencer 7,7a, 7b ... Package 8 ... Exhaust introduction port 10 ... Exhaust exhaust port 12 ... Upper inward convex part 13 ... Lower inward convex part 14 ... Downward inclined surface 15 … Upward inclined surface 17… Inclined flow path 20… Exhaust silencer of comparative example
Claims (7)
前記パッケージの側面の下部に設けられ、外部横方向よりガスタービンの排気を導入する排気導入口と、
前記パッケージの側面の上部に設けられ、外部横方向にガスタービンの排気を排出する排気排出口と、
前記パッケージの内面において前記排気排出口の直下に設けられ、前記内面が山形をなして突出する上側内凸部と、
前記上側内凸部が設けられた前記パッケージの側面と対向する側面において前記上側内凸部より相対的に下方の位置に設けられ、前記内面が山形をなして突出する下側内凸部とを備えるガスタービンの排気消音器において、
排気の流れが前記排気排出口と反対側の側面方向に向けられるように、前記上側内凸部と前記下側内凸部の間に形成された傾斜流路が、前記パッケージの内側において、上方に向かうにつれて前記排気排出口が設けられた側面と対向する側面に接近するように傾斜しているガスタービンの排気消音器。 A package of a silencer with a rectangular parallelepiped shape and a sound absorbing material on the inner surface,
An exhaust inlet that is provided at the bottom of the side surface of the package and that introduces gas turbine exhaust from the outside lateral direction.
An exhaust exhaust port provided on the upper part of the side surface of the package and exhausting the exhaust of the gas turbine in the external lateral direction,
An upper inward convex portion provided on the inner surface of the package immediately below the exhaust discharge port and having the inner surface protruding in a chevron shape.
A lower inner convex portion provided at a position relatively lower than the upper inner convex portion on a side surface facing the side surface of the package provided with the upper inner convex portion, and the inner surface protruding in a chevron shape. the exhaust muffler of a gas turbine comprising,
An inclined flow path formed between the upper inward convex portion and the lower inward convex portion is upward inside the package so that the exhaust flow is directed toward the side surface opposite to the exhaust discharge port. An exhaust silencer for a gas turbine that is inclined so as to approach a side surface facing the side surface provided with the exhaust exhaust port toward the direction .
前記下側内凸部は、前記パッケージの内側における垂線の向きが水平よりも上方に向く上向傾斜面を有し、
互いに略平行に配置された前記下向傾斜面と前記上向傾斜面が傾斜流路を形成している請求項1に記載のガスタービンの排気消音器。 The upper inward convex portion has a downwardly inclined surface in which the direction of the perpendicular line inside the package is directed downward from the horizontal.
The lower inward convex portion has an upwardly inclined surface in which the direction of the perpendicular line inside the package faces upward from the horizontal.
Exhaust silencer of a gas turbine according to claim 1, wherein the upward inclined surface substantially parallel-arranged the downward inclined surface forms an inclined channel with each other.
前記パッケージの長手方向に平行な側面において前記長手方向の一方の端部付近に設けられ、側面と交差する方向に沿って外部からガスタービンの排気を導入する排気導入口と、
前記パッケージの長手方向に平行な側面において前記長手方向の他方の端部付近に設けられ、側面と交差する方向に沿って外部へガスタービンの排気を排出する排気排出口と、
前記パッケージの内面において前記排気排出口に隣接して前記パッケージの長手方向の中央寄りの位置に設けられ、前記内面における断面が山形をなす排気排出口側内凸部と、
前記排気排出口側内凸部が設けられた前記パッケージの側面と対向する側面において前記排気排出口側内凸部より相対的に前記排気導入口寄りの位置に設けられ、前記内面における断面が山形をなす排気導入口側内凸部とを備えるガスタービンの排気消音器において、
排気の流れが前記排気排出口と反対側の側面方向に向けられるように、前記排気排出口側内凸部と前記排気導入口側内凸部の間に形成された傾斜流路が、前記パッケージの内側において、上方に向かうにつれて前記排気排出口が設けられた側面と対向する側面に接近するように傾斜しているガスタービンの排気消音器。 A package of a silencer in which one of the three sides orthogonal to each other has a rectangular parallelepiped shape longer than the other two sides and has a sound absorbing material on the inner surface,
An exhaust inlet that is provided near one end in the longitudinal direction on a side surface parallel to the longitudinal direction of the package and that introduces gas turbine exhaust from the outside along a direction that intersects the side surface.
An exhaust discharge port provided near the other end in the longitudinal direction on a side surface parallel to the longitudinal direction of the package and exhausting gas turbine exhaust to the outside along a direction intersecting the side surface.
An exhaust discharge port side inward convex portion provided on the inner surface of the package adjacent to the exhaust discharge port and at a position closer to the center in the longitudinal direction of the package and having a mountain-shaped cross section on the inner surface.
The side surface facing the side surface of the package provided with the exhaust discharge port side inward convex portion is provided at a position relatively closer to the exhaust introduction port than the exhaust exhaust port side inward convex portion, and the cross section on the inner surface is chevron. In the exhaust silencer of a gas turbine provided with an inward convex portion on the exhaust introduction port side ,
The package has an inclined flow path formed between the inwardly convex portion on the exhaust discharge port side and the inwardly convex portion on the exhaust introduction port side so that the exhaust flow is directed toward the side surface opposite to the exhaust discharge port. An exhaust silencer for a gas turbine that is inclined so as to approach a side surface opposite to a side surface provided with the exhaust exhaust port as it goes upward .
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