JP2004054157A - Reducing method for noise - Google Patents

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Satoshi Shibata
柴田 聡
Umeo Inoue
井上 梅夫
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Takuma Co Ltd
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Takuma Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To freely select the installation place of a gas turbine cogeneration apparatus etc., by greatly reducing the level of noise leaking out of even a noise source which radiates the noise radially like a boiler and a turbine. <P>SOLUTION: An exciting device 6 for noise elimination which has the noise source 1 in a box body 2 and equipped with a noise detector 6a on a wall plate 3 of the box body 2 is provided and the device 6 vibrates the wall plate 3 of the box body 2 to generate a vibration sound X for noise elimination which has a sound pressure frequency distribution approximating the sound pressure frequency distribution of noise N detected by the noise detector 6a and also has a 180° retardation, so that the vibration sound X for noise elimination cancels the noise N generated by the noise source 1. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用機器等が発する騒音の低減方法に関するものであり、騒音源を囲繞する箱体の壁板を強制振動させて騒音と逆位相の関係にある消音用の振動音を発生させ、この消音用の振動音により騒音を相殺することにより、箱体外方に於ける騒音レベルを低減するようにした騒音の低減方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ボイラやタービン、発電機等の産業用機器が発する騒音の低減は、環境保全の点からも重要な課題となっており、従前から騒音の発生自体を少なくすることは勿論のこと、発生した騒音の消音(若しくは減音)についても各種の技術が開発されている。
【0003】
例えば、後者の発生した騒音の消音(減音)方法としては、▲1▼騒音源を吸音材を内張りしたエンクロージャー内に格納したり、高質量材から成る壁体で囲う方法や▲2▼騒音源を覆うエンクロージャーの排気口に消音マフラーを設ける方法等が多く採用されている。
しかし、これ等の消音方法は何れも消音設備が大がかりになるうえ、十分な消音効果が得られないと云う問題がある。
【0004】
一方、ごみ焼却炉や発電用ボイラの排ガスダクト等に於いては、排ガスダクトの上流側の騒音発生源に近い箇所に集音用のマイクロホンを設置すると共に、排ガスダクトの下流側に消音用スピーカを設け、前記マイクロホンにより集音した騒音とほぼ同じ周波数分布を有し且つ逆位相(位相差180°)の関係にある音を消音用スピーカから発し、騒音源からの音を消音用スピーカからの音によって相殺するようにした、アクティブノイズリダクションと呼ばれる騒音の低減方法が開発されている。
【0005】
上記騒音低減方法は、音波の伝播路が排ガスダクト等のような密閉状で且つ一方向に細長い形態を有し、騒音源からの音波が主として一方向へ向けて伝播すると云う限られた条件下では、比較的優れた騒音の低減効果を得ることができる。
しかし、騒音源から音が放射状に伝播する場合には、騒音源を密閉状の金属製箱体内にして収納し、これに前記集音マイクロホン及び消音スピーカを用いる騒音の低減方法を適用したとしても、騒音源からの音とスピーカからの消音用の音との相互干渉がうまく起らず、結果として逆に騒音を増大させてしまう場合が多くあり、実用に供することは困難である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従前のボイラやタービン等の産業用機器の騒音対策に於ける上述の如き問題、即ち▲1▼騒音源である機器を内壁面に吸音材を貼着した消音箱で覆うだけでは、十分な騒音の低減が図れないこと、及び▲2▼所謂アクティブノイズリダクション法を格納箱体へそのまま適用しても、満足な騒音の低減効果が得られないうえ、逆に騒音の増大を招く恐れがあること等の問題を解決せんとするものであり、産業用機器等の騒音源を覆う鋼板製の格納用箱体の各壁板に、騒音とほぼ同じ音圧周波数分布を有し且つ位相が逆位相の消音用振動音を発生する振動力を加えることにより、騒音源が放射状に騒音を発散する産業機器等であっても、効率よく騒音の低減を図れるようにした騒音低減方法を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本願発明者等は永年に亘って、ガスタービン発電機ユニットと排熱回収熱交換器ユニットと電力機器ユニットと制御機器ユニットとを薄鋼板製のキャビネット内に格納した構成のパッケージ型ガスタービンコージェネレーション装置(以下、GTCG装置と呼ぶ)の開発とその実用化試験を行って来た。
そして、これ等GTCG装置の実用化試験を通して、発明者等は、単に主たる騒音源であるガスタービン発電機ユニットを消音箱に格納をしたり、或いはGTCG装置を構成する前記各ユニット類を吸音材を貼着した薄鋼板製キャビネット内に格納するだけでは騒音の大幅な引下げは困難であるが、キャビネットを形成する各壁板(鋼板)を騒音の音圧周波数及び位相と特定の関係にある条件下で機械的に振動させることにより、キャビネットが気密状の密閉体でない場合でも、キャビネット外に於ける騒音のレベルを相当に低減出来る場合のあることを知得した。
【0008】
そこで、本願発明者等は、各種のGTCG装置について、キャビネットに加える機械的振動の特性やキャビネットの構造等を変え乍ら多くの騒音低減試験を繰り返すると共に、試験結果の分析を行なった。
本願発明は、上記の如き騒音低減試験の結果を基に創作されたものであり、請求項1の発明は、騒音源を箱体の内部に収納すると共に、箱体の壁板に騒音検出器を備えた消音用加振装置を設け、当該消音用加振装置により箱体の壁板を振動させることにより、前記騒音検出器により検出した騒音の音圧周波数分布に近似した音圧周波数分布を持ち且つ180°の位相差を有する消音用振動音を発生させ、当該消音用振動音により騒音源から発する騒音を打ち消すようにしたことを発明の基本構成とするものである。
【0009】
請求項2の発明は、請求項1の発明に於いて箱体を、四周並びに天井に薄金属製壁板を有する箱体とすると共に、騒音検出器を備えた消音用加振装置を箱体の四周の壁板に夫々設けるようにしたものである。
【0010】
請求項3の発明は、請求項1の発明に於いて、箱体を支持枠体とこれに支持固定した薄金属製の壁板とから形成すると共に、壁板を弾力性を有する励振体を介設して支持枠体へ支持固定するようにしたものである。
【0011】
請求項4の発明は、請求項1の発明に於いて、消音用加振装置により発生する消音用振動音を、騒音の音圧周波数分布に於けるピーク音圧にほぼ等しい周波数のピーク音圧を有するものとしたものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明に係る騒音の低減方法を適用した産業用機器装置の横断面概要図であり、図1に於いて、1は発電機やガスタービン等の騒音源(産業用機器)、2は騒音源の格納用箱体、3は箱体を形成する薄金属製の壁板、3aは前壁板、3bは後壁板、3cは左壁板、3dは右壁板、3eは天井壁板(図示省略)、3fは床壁板、4は箱体を形成する支持枠体、5は励振体、6は消音用加振装置である。
【0013】
前記騒音源となる産業用機器1は、ガスタービンや発電機、ボイラ、トランス及びこれ等の複合体等であり、その運転により特定の音圧周波数分布を有する騒音を放射状に放出する。
【0014】
前記格納用の箱体2は横断面が四角状のキャビネットであり、その内部空間には産業用機器1が格納されている。
また、箱体2は箱体の骨組を形成する横断面が四角状の支持枠体4と、その周囲六面に支持固定した薄鋼板製の四角状の壁板3とから形成されており、壁板3a〜3fには、必要に応じて吸気孔や排気孔(図示省略)等の孔部が設けられている。
【0015】
尚、各壁板3は、後述するように壁板3の振動性能を高めて騒音の音圧周波数分布に近い消音用の振動音を発生することができるように、弾性体より成る励振体5を介挿したうえ支持枠体3へ固定されている。
また、前記箱体2を形成する各壁板3a〜3fは、支持枠体4へ溶接により直接に固定しても、或いはボルトナット等により着脱自在に固定してもよい。
更に、前記各壁板3a・3b等は支持枠体4へ所謂開閉自在に取付けすることも可能である。
【0016】
前記各壁板3を形成する鋼板は、後述するように消音用加振装置6により所定の高周波数で振動され、消音用の振動音を発生するための所謂スピーカー振動板の機能を果すものである。従って、鋼板の厚さは1.0〜3.2mm位いが最適であり、また、その取付構造も、前述の如く励振体5を用い且つ高周波振動をするのに適した構造とするのが望ましい。
【0017】
前記消音用加振装置6は、箱体2の四周の側壁板3a〜3dと天井壁体3e(図示省略)に設けられており、箱体2の底壁板3fには必要に応じて適宜に設けられる。
【0018】
当該消音用加振装置6は、図2に示す如く騒音源からの騒音Nを検出するマイクロホン等の騒音検出器6a、騒音検出器6aからの騒音信号QN の増幅器6b、騒音信号QN の音圧周波数分布を分析する音圧周波数分析器6c、音圧周波数分析器6cからの信号QN の位相を180°づらす位相反転器6d、位相反転器6dからの振動信号Qfの強度レベルと周波数分布を調整する強度・周波数調整器6e、振動信号Qfに基づいて所定の周波数及び振幅で壁板3を振動させる振動発生器6f、消音用の振動音Xを検出する振動音検出器6g、検出した振動音信号QX の増幅器6h、振動音信号QX の音圧周波数分析器6i、分析した振動音信号QX と前記位相反転器6dからの騒音信号Qfの比較器6k等から形成されており、振動発生器6fからの振動力Pfにより壁板3を振動させることにより、騒音Nとほぼ同じ音圧周波数分布をもった消音用の振動音Xを発生させ、当該振動音Xによって騒音Nを相殺することにより、箱体2の外方へ漏出する騒音Nを低減させる。
【0019】
尚、上記図2に於いては、騒音検出器6aで検出した騒音信号QN とほぼ同じ音圧周波数分布であって位相のみが180°反転した消音振動音Xを振動力Pfによって発生するようにしているが、音圧周波数分析器6cで検出した騒音信号QN の音圧周波数分布に大きな音圧ピーク値がある場合には、そのピーク音圧周波数に相当するピーク値の消音用振動音Xを中心とする振動音を振動力Pfによって発生するようにしてもよい。
【0020】
尚、前記図1の本実施形態では、箱体2の底面を除く五つの周面の各中央部に騒音用検出器6aを備えた消音用加振装置6を設けるようにしているが、箱体2の設置場所に応じて、例えば消音用加振装置6を箱体2の両側壁板3a・3bのみに設けるようにしてもよい。
【0021】
次に、本発明の作動について説明する。
図1を参照して、産業用機器等の運転により騒音源1から騒音Nが放射状に発散すると、騒音Nの音圧周波数分布が消音用加振装置6に於いて検出並びに分析されると共に、この検出された騒音の音圧周波数分布にほぼ等しい音圧周波数分布であって、位相が180°づれた消音用の振動音Xを発生する振動力Pfが振動発生器6fから出力され、この振動力Pfが壁板3に加えられる。
これにより、各壁板3は、騒音Nと逆位相で音圧周波数分布がほぼ同一の消音用振動音Xを発することになり、各壁板3に向けて入射する騒音Nが、各壁板3の発する消音用振動音Xによって相殺され、結果として壁板3の外方へ漏出する騒音のレベルが減少する。
【0022】
尚、各壁板に設けた5個の消音用加振装置6の振動発生器6fが発生する音圧周波数分布は、騒音源1の種類によって大きく異なる場合があるが、通常は何れの壁板3もほぼ同じ音圧周波数分布の消音用振動音Xを発することになる。
【0023】
【実施例】
図3乃至図6は本発明の実施に用いた小容量ガスタービンコージェネレーション装置の外形図を示すものであり、箱体2の正面図、側面図、背面図及び平面図を示すものである。
当該箱体2は各機器類を支持固定する四角状の支持枠体4と、支持枠体4に支持固定した壁板3とから形成されており、各壁板3は支持枠体4へ着脱自在に取り付けられている。尚、図3乃至図6に於いて、9は空気取出口、10は空気取入口、11は排ガス出口、12は燃料ガス入口、13は低温水入口、14は高温水出口、15は排気筒であり、箱体2を形成する厚さ1.2mmの鋼板製壁板3に夫々設けられている。
【0024】
また、図7は本発明の実施に用いた小容量ガスタービンコージェネレーション装置の縦断面図であり、箱体2の内部の下方部には、排熱回収熱交換器(温水ボイラ)や温水循環ポンプ等から成る排熱回収ユニットTと、トランス、コンバーター、インバーター・バッテリーコントローラ等の電力機器ユニットEと、燃料ガスフィルター、ガス圧縮器等の各機器が配置されている。また格納箱2の上方部には小容量ガスタービン発電機ユニットUや冷却ファン16、制御ユニットC等が設けられており、箱体2の前面の制御ユニットCにより装置の駆動・制御及び運転監視が行なわれる。
【0025】
更に、図8は、本発明の実施に用いた装置の前記ガスタービン発電機ユニットUの概要説明図であり、圧縮機17・燃焼室・タービン19・発電機18・再生器20・再生器ケーシング21及び排ガス口22等を一体的に組み付けることにより、ガスタービン発電機ユニットUが形成されている。
【0026】
ガスタービン発電機ユニットUは約96000RPMで高速回転され、28KWの発電が行なわれると共に、ガスタービン発電機ユニットUからのタービン排ガスを下方部に設けた排熱回収熱交換器Tへ送ってその熱を回収することにより、約56KWの熱出力(温水又は蒸気)が発生される。
また、燃焼用空気や機器類の冷却用空気Aは、図7に示すように箱体2の前面下部の空気取入孔10より内部へ入り、燃焼用空気A0 はガスタービン発電機ユニットUの内部へ吸引される。また、冷却用空気Acは電力機器ユニットEや排熱回収ユニットT、制御ユニットC等を冷却したあとガスタービン発電機ユニットUの消音ボックス23内へ流入し、ガスタービン発電機ユニットUを冷却したあと冷却ファン16により、箱体2後面側の空気取出口9より外部へ排出される。
【0027】
消音用加振装置6は箱体2の右側と左側と前面の3ケ所の壁体のほぼ中央に夫々設けられており、後述する音圧周波数分布の振動力Pfを各壁体3へ与えるようにしている。
【0028】
図9は、前記図3乃至図8に示した本発明の実施例に係る小容量ガスタービンコージェネレーション装置を定格運転した場合の騒音Nの音圧周波数分布の実測図であり、格納用箱体(高さ1750mm、横幅790mm、奥行1950mm)2の左側壁板3aから1m離れた中央位置(高さ約900mm)Pに於いて測定したものである。
図9からも明らかなように、周波数3.2KHz及び周波数6.4KHzの点に騒音Nのピーク値があり、3.2KHzのピーク値は81dBA、6.4KHzのピーク値は40.5dBAとなる。
尚、この時の右側壁体3cから1m離れた点Pにおける騒音(音圧)の平均値は約83.7dBAであり、また格納用箱体2内の騒音源1(原音の平均音圧)は約95dBAであった。
【0029】
これに対して、前述の如く、格納用箱体2の両側壁体及び前面側壁体の略中央部に夫々消音用加振装置6を設置し、各消音用加振装置4を作動させることにより消音用の振動力Pfを各壁板3へ与えて各壁板3を振動させることにより、位置Pに於いて、周波数約3.2KHzの点に約81dBAの音圧ピーク値を有し、且つ前記騒音Nとは逆位相の消音用振動音(位置Pにおける平均音圧約81dBA)Xを発生させた。
尚、各壁板3に与える振動力Pfの振動強さ(振幅)は、装置の運転を停止した状態で消音用加振装置6を作動させ、加振装置6により発生した消音用振動音Xの前記距離1mにおける点Pの平均音圧が約83.7dBAとなるように、予かじめ振動強度・周波数調整器6eを調整することにより設定されている。
【0030】
前記各消音用加振装置6を作動させて消音用振動音Xを発生させた場合、前記位置Pにおける平均騒音音圧は63dBAとなった。
更に、周波数3.2KHzの点のピーク騒音音圧は60dBAに、また周波数6.4KHz点のピーク騒音音圧は39.0dBAとなった。
【0031】
即ち、騒音Nの平均音圧は83.7dBAから63dBAに、又3.2KHzのピーク騒音音圧は81dBAから60dBAに、更に6.4KHzのピーク騒音音圧は40.5dBAから39.0dBAに夫々低下することになり、騒音Nを大幅に低減させることが可能となる。
【0032】
尚、本実施例では、格納箱2の左側面3cから1m離れた高さ約900mmの点Pだけの騒音測定しか行なっていないが、全ての側面に於いて同等の騒音効果を得ることができる。
【0033】
【発明の効果】
本発明に於いては、箱体の壁板に騒音検出器を備えた消音用加振装置を設け、当該消音用加振装置により箱体の壁板を振動させることにより、前記騒音検出器により検出した騒音の音圧周波数分布に近似した音圧周波数分布を持ち且つ180°の位相差を有する消音用振動音を発生させ、当該消音用振動音により騒音源から発する騒音を打ち消す構成としている。
その結果、騒音を放射状に発する産業用機器等の騒音源であっても、リアルタイムで騒音を効率よく低減することができる。
また、本発明では、騒音源を格納する箱体の壁板を消音用振動音を発生するための振動板として活用するため、消音用振動音が面的な音源となり、騒音源から放射状に放出されてくる騒音をより有効に相殺することができる。
本発明は上述の通り優れた実用的効用を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る騒音の低減方法を適用した機器装置の横断面概要図である。
【図2】本発明で使用する消音用加振装置の一例を示すブロック構成図である。
【図3】本発明の実施に使用したガスタービンコージェネレーション装置の箱体の正面図である。
【図4】箱体の左側側面図である。
【図5】箱体の背面図である。
【図6】箱体の平面図である。
【図7】箱体の縦断面図である。
【図8】本発明の実施に使用した装置に設けられているガスタービン発電機ユニットの一部破断説明図である。
【図9】本発明の実施例に係る小容量ガスタービンコージェネレーション装置を定格運転した場合の騒音の音圧周波数分布の実測図である。
【符号の説明】
Nは騒音、QN は騒音信号、Qfは振動信号、Pfは振動力、Xは消音用振動音、QX は振動音信号、Uはガスタービン発電機ユニット、Tは排熱回収熱交換ユニット、Cは制御ユニット、Eは電力機器ユニット、Aは空気、A0 は燃焼用空気、Acは冷却用空気、1は騒音源(産業用機器)、2は格納用箱体、3は壁板、3aは前壁板、3bは後壁板、3cは左壁板、3dは右壁板、3eは天井壁板、3fは床壁板、4は支持枠体、5は励振体、6は消音用加振装置、6aは騒音検出器、6bは増幅器、6cは音圧周波数分析器、6dは位相反転器、6eは振動強度・周波数調整器、6fは振動発生器、6gは振動音検出器、6hは増幅器、6iは音圧周波数分析器、6kは比較器、9は空気取出口、10は空気取入口、11は排ガス出口、12は燃料ガス入口、13は低温水入口、14は高温水出口、15は排気筒、16は冷却ファン、17は圧縮機、18は発電機、19はタービン、20は再生器、21は再生器ケーシング、22は排ガス出口、23は消音ボックス。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for reducing noise generated by industrial equipment and the like, and forcibly vibrating a wall plate of a box surrounding a noise source to generate a vibration sound for noise reduction in an anti-phase relationship with the noise. Further, the present invention relates to a noise reduction method for reducing the noise level outside the box by canceling out the noise with the vibration noise for noise reduction.
[0002]
[Prior art]
Reduction of noise generated by industrial equipment such as boilers, turbines, and generators has become an important issue from the viewpoint of environmental protection. Various techniques have also been developed for silencing (or reducing sound).
[0003]
For example, as the method of silencing (reducing) the noise generated by the latter, (1) a method of storing a noise source in an enclosure lined with a sound-absorbing material, a method of surrounding a wall made of a high-mass material, and (2) a method of A method of providing a silencing muffler at an exhaust port of an enclosure covering a source has been widely adopted.
However, all of these silencing methods have problems in that the silencing equipment becomes large and a sufficient silencing effect cannot be obtained.
[0004]
On the other hand, in exhaust gas ducts of refuse incinerators and power generation boilers, a microphone for sound collection should be installed near the noise source on the upstream side of the exhaust gas duct, and a muffler speaker should be installed downstream of the exhaust gas duct. A sound having a frequency distribution substantially the same as that of the noise collected by the microphone and having an opposite phase (a phase difference of 180 °) is emitted from the silencing speaker, and a sound from the noise source is emitted from the silencing speaker. There has been developed a noise reduction method called active noise reduction that cancels out sound.
[0005]
The above-mentioned noise reduction method has a limited condition that a sound wave propagation path has a closed shape like an exhaust gas duct and is elongated in one direction, and a sound wave from a noise source propagates mainly in one direction. Thus, a relatively excellent noise reduction effect can be obtained.
However, in the case where the sound propagates radially from the noise source, even if the noise source is housed in a closed metal box, and the noise reduction method using the sound-collecting microphone and the silencing speaker is applied thereto, However, mutual interference between the sound from the noise source and the sound for muffling from the speaker does not occur well, and as a result, the noise often increases, which is difficult to put to practical use.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has the above-mentioned problem in the conventional noise control of industrial equipment such as boilers and turbines. (2) Even if the so-called active noise reduction method is applied to the housing as it is, no satisfactory noise reduction effect can be obtained, and on the contrary, noise increases. It is intended to solve the problem that there is a fear that each wall plate of a steel storage box covering a noise source such as industrial equipment has a sound pressure frequency distribution substantially the same as noise and A noise reduction method that can efficiently reduce noise even when the noise source is an industrial device that radiates noise radially by applying a vibration force that generates a vibration noise for noise cancellation with the opposite phase. To provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have for many years been a package type gas turbine cogeneration system in which a gas turbine generator unit, an exhaust heat recovery heat exchanger unit, a power device unit, and a control device unit are housed in a thin steel cabinet. The development of a device (hereinafter referred to as a GTCG device) and its practical use test have been performed.
Through the practical use test of these GTCG devices, the inventors simply store the gas turbine generator unit, which is the main noise source, in a sound deadening box, or replace the units constituting the GTCG device with a sound absorbing material. It is difficult to reduce the noise drastically simply by storing it in a cabinet made of thin steel sheets to which the affixing is applied. However, the condition that each wall plate (steel plate) forming the cabinet has a specific relationship with the sound pressure frequency and phase of the noise It has been found that by mechanically vibrating underneath, the level of noise outside the cabinet can be considerably reduced even when the cabinet is not an airtight enclosure.
[0008]
Therefore, the present inventors repeated many noise reduction tests for various GTCG devices while changing the characteristics of mechanical vibration applied to the cabinet, the structure of the cabinet, and the like, and analyzed the test results.
The invention of the present application has been made based on the results of the above noise reduction test. The invention of claim 1 accommodates a noise source in a box body and a noise detector on a wall plate of the box body. By providing a vibration damping device provided with a, by vibrating the wall plate of the box by the vibration damping device, the sound pressure frequency distribution approximate to the sound pressure frequency distribution of the noise detected by the noise detector It is a basic configuration of the present invention to generate a noise-reducing vibration sound having a phase difference of 180 ° and to cancel noise generated from a noise source by the noise-reducing vibration sound.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the box body is a box body having a thin metal wall plate on four sides and a ceiling, and the sound deadening vibration device having a noise detector is provided. Are provided on the wall plates of the four circumferences.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the box body is formed of a support frame and a thin metal wall plate supported and fixed to the support frame, and the wall plate is provided with an elastic body having an elasticity. It is interposed and supported and fixed to the support frame.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, in accordance with the first aspect of the present invention, the silencing vibration sound generated by the silencing vibration device is converted into a peak sound pressure having a frequency substantially equal to the peak sound pressure in the sound pressure frequency distribution of the noise. It has what has.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an industrial equipment device to which a noise reduction method according to the present invention is applied. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a noise source (industrial equipment) such as a generator or a gas turbine; 2 is a box for storing a noise source, 3 is a thin metal wall plate forming a box, 3a is a front wall plate, 3b is a rear wall plate, 3c is a left wall plate, 3d is a right wall plate, and 3e is a right wall plate. A ceiling wall plate (not shown), 3f is a floor wall plate, 4 is a support frame forming a box, 5 is an exciter, and 6 is a vibrating device for silencing.
[0013]
The industrial equipment 1 serving as the noise source is a gas turbine, a generator, a boiler, a transformer, a composite thereof, or the like, and emits a noise having a specific sound pressure frequency distribution in a radial manner by operation thereof.
[0014]
The storage box 2 is a cabinet having a square cross section, and the industrial equipment 1 is stored in the internal space.
The box 2 is formed of a support frame 4 having a square cross section forming a frame of the box, and a rectangular wall plate 3 made of a thin steel plate supported and fixed on six surfaces around the frame. The wall plates 3a to 3f are provided with holes such as intake holes and exhaust holes (not shown) as necessary.
[0015]
In addition, each wall plate 3 has an exciting body 5 made of an elastic body so that the vibration performance of the wall plate 3 can be enhanced and a vibration sound for noise reduction close to the sound pressure frequency distribution of noise can be generated as described later. And is fixed to the support frame 3.
The wall plates 3a to 3f forming the box 2 may be directly fixed to the support frame 4 by welding, or may be detachably fixed by bolts and nuts.
Further, each of the wall plates 3a and 3b can be attached to the support frame 4 so as to be openable and closable.
[0016]
The steel sheet forming each of the wall plates 3 is vibrated at a predetermined high frequency by the sound damping vibration device 6 as described later, and performs the function of a so-called speaker diaphragm for generating a vibration sound for sound damping. is there. Therefore, the thickness of the steel sheet is optimally about 1.0 to 3.2 mm, and its mounting structure should be a structure suitable for using the exciter 5 and performing high-frequency vibration as described above. desirable.
[0017]
The silencing vibration device 6 is provided on the four side walls 3 a to 3 d and the ceiling wall 3 e (not shown) of the box 2, and the bottom wall 3 f of the box 2 is appropriately provided as necessary. Is provided.
[0018]
As shown in FIG. 2, the noise damping vibration device 6 includes a noise detector 6a such as a microphone for detecting a noise N from a noise source, an amplifier 6b of a noise signal QN from the noise detector 6a, and a sound pressure of the noise signal QN. The sound pressure frequency analyzer 6c for analyzing the frequency distribution, the phase inverter 6d for shifting the phase of the signal QN from the sound pressure frequency analyzer 6c by 180 °, and the intensity level and frequency distribution of the vibration signal Qf from the phase inverter 6d are An intensity / frequency adjuster 6e to be adjusted, a vibration generator 6f for vibrating the wall plate 3 at a predetermined frequency and amplitude based on the vibration signal Qf, a vibration sound detector 6g for detecting a vibration sound X for silencing, a detected vibration It comprises an amplifier 6h for the sound signal QX, a sound pressure frequency analyzer 6i for the vibration sound signal QX, a comparator 6k for the analyzed vibration sound signal QX and the noise signal Qf from the phase inverter 6d, and the like. By vibrating the wall plate 3 with the vibration force Pf from the vessel 6f, a noise-reducing vibration sound X having substantially the same sound pressure frequency distribution as the noise N is generated, and the noise N is canceled by the vibration sound X. Thereby, the noise N leaking to the outside of the box 2 is reduced.
[0019]
Note that in FIG. 2, the muffled vibration sound X having substantially the same sound pressure frequency distribution as that of the noise signal QN detected by the noise detector 6 a and having only the phase inverted by 180 ° is generated by the vibration force Pf. However, if there is a large sound pressure peak value in the sound pressure frequency distribution of the noise signal QN detected by the sound pressure frequency analyzer 6c, the muffling vibration sound X having a peak value corresponding to the peak sound pressure frequency is generated. The center vibration sound may be generated by the vibration force Pf.
[0020]
In the embodiment of FIG. 1, the vibration exciter 6 for noise suppression provided with the noise detector 6a is provided at the center of each of the five peripheral surfaces except the bottom surface of the box 2. Depending on the installation location of the body 2, for example, the silencing vibration device 6 may be provided only on both side wall plates 3 a and 3 b of the box 2.
[0021]
Next, the operation of the present invention will be described.
With reference to FIG. 1, when the noise N radiates from the noise source 1 due to the operation of the industrial equipment or the like, the sound pressure frequency distribution of the noise N is detected and analyzed by the vibration damping device 6, A vibration force Pf that generates a noise-canceling vibration sound X having a sound pressure frequency distribution substantially equal to the sound pressure frequency distribution of the detected noise and having a phase difference of 180 ° is output from the vibration generator 6f. A force Pf is applied to the wall plate 3.
As a result, each wall plate 3 emits a noise-canceling vibration sound X having a phase opposite to that of the noise N and having substantially the same sound pressure frequency distribution, and the noise N incident on each wall plate 3 is reduced. Thus, the level of the noise that leaks out of the wall plate 3 is reduced by being canceled by the silencing vibration sound X generated by the muffler 3.
[0022]
Note that the sound pressure frequency distribution generated by the vibration generators 6f of the five sound deadening vibrating devices 6 provided on each wall plate may vary greatly depending on the type of the noise source 1, but usually any wall plate is used. 3 also emits the vibration sound X for silencing having substantially the same sound pressure frequency distribution.
[0023]
【Example】
FIGS. 3 to 6 are external views of the small-capacity gas turbine cogeneration apparatus used in the embodiment of the present invention, and show a front view, a side view, a rear view, and a plan view of the box 2.
The box 2 is formed of a rectangular support frame 4 for supporting and fixing each device and a wall plate 3 supported and fixed to the support frame 4, and each wall plate 3 is attached to and detached from the support frame 4. Mounted freely. 3 to 6, 9 is an air outlet, 10 is an air inlet, 11 is an exhaust gas outlet, 12 is a fuel gas inlet, 13 is a low temperature water inlet, 14 is a high temperature water outlet, and 15 is an exhaust pipe. And are provided on the 1.2 mm-thick steel plate 3 forming the box 2.
[0024]
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the small-capacity gas turbine cogeneration system used in the embodiment of the present invention. A heat recovery heat exchanger (hot water boiler) and hot water circulation An exhaust heat recovery unit T including a pump, a power device unit E such as a transformer, a converter, an inverter and a battery controller, and various devices such as a fuel gas filter and a gas compressor are arranged. A small-capacity gas turbine generator unit U, a cooling fan 16, a control unit C, and the like are provided in an upper part of the storage box 2. The control unit C on the front of the box 2 drives, controls, and monitors the operation of the apparatus. Is performed.
[0025]
FIG. 8 is a schematic explanatory view of the gas turbine generator unit U of the apparatus used in the embodiment of the present invention, and includes a compressor 17, a combustion chamber, a turbine 19, a generator 18, a regenerator 20, and a regenerator casing. The gas turbine generator unit U is formed by integrally assembling the gas turbine 21 and the exhaust gas port 22.
[0026]
The gas turbine generator unit U is rotated at a high speed of about 96,000 RPM, generates 28 kW, and sends turbine exhaust gas from the gas turbine generator unit U to an exhaust heat recovery heat exchanger T provided at a lower portion to generate heat. , A heat output (hot water or steam) of about 56 KW is generated.
Moreover, the cooling air A of the combustion air and equipment enters into the interior than in hole 10 an air intake on the front lower part of the box body 2 as shown in FIG. 7, the combustion air A 0 is a gas turbine generator unit U It is sucked inside. Further, the cooling air Ac cools the power equipment unit E, the exhaust heat recovery unit T, the control unit C, and the like, and then flows into the sound deadening box 23 of the gas turbine generator unit U to cool the gas turbine generator unit U. Then, the cooling fan 16 discharges the air from the air outlet 9 on the rear side of the box 2 to the outside.
[0027]
The vibrating device 6 for noise reduction is provided at approximately the center of three walls on the right side, left side, and front surface of the box 2 so as to apply a vibration force Pf of a sound pressure frequency distribution described later to each wall 3. I have to.
[0028]
FIG. 9 is an actual measurement diagram of the sound pressure frequency distribution of the noise N when the small capacity gas turbine cogeneration apparatus according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. (Height: 1750 mm, width: 790 mm, depth: 1950 mm) Measured at a central position (about 900 mm in height) P at a distance of 1 m from the left side wall plate 3a.
As is clear from FIG. 9, the peak value of the noise N is at the points of the frequency 3.2 KHz and the frequency 6.4 KHz, the peak value at 3.2 KHz is 81 dBA, and the peak value at 6.4 KHz is 40.5 dBA. .
At this time, the average value of the noise (sound pressure) at a point P 1 m away from the right side wall 3c is about 83.7 dBA, and the noise source 1 (the average sound pressure of the original sound) in the storage box 2 Was about 95 dBA.
[0029]
On the other hand, as described above, the sound deadening vibrating devices 6 are installed at substantially the center portions of both side walls and the front side wall of the storage box 2, and the sound deadening vibrating devices 4 are operated. By applying a vibration force Pf for noise reduction to each wall plate 3 and vibrating each wall plate 3, the position P has a sound pressure peak value of about 81 dBA at a point of about 3.2 KHz, and A silencing vibration sound (average sound pressure at position P of about 81 dBA) X having a phase opposite to that of the noise N was generated.
The vibration intensity (amplitude) of the vibration force Pf applied to each wall plate 3 is determined by operating the silencing vibration device 6 in a state where the operation of the device is stopped and the vibration noise X generated by the vibration device 6. Is set in advance by adjusting the vibration intensity / frequency adjuster 6e so that the average sound pressure at the point P at the distance 1m is about 83.7 dBA.
[0030]
When the silencing vibration device 6 was operated to generate the silencing vibration sound X, the average noise sound pressure at the position P was 63 dBA.
Further, the peak noise sound pressure at the point of the frequency 3.2 KHz was 60 dBA, and the peak noise sound pressure at the point of the frequency 6.4 KHz was 39.0 dBA.
[0031]
That is, the average sound pressure of the noise N is 83.7 dBA to 63 dBA, the peak noise sound pressure of 3.2 KHz is 81 dBA to 60 dBA, and the peak sound pressure of 6.4 KHz is 40.5 dBA to 39.0 dBA, respectively. As a result, the noise N can be significantly reduced.
[0032]
In this embodiment, only noise measurement is performed at a point P having a height of about 900 mm, which is 1 m away from the left side surface 3c of the storage box 2, but the same noise effect can be obtained on all side surfaces. .
[0033]
【The invention's effect】
In the present invention, a sound deadening vibrating device provided with a noise detector is provided on a wall plate of a box, and the wall plate of the box is vibrated by the vibrating device for sound damping, whereby the noise detector is used. It has a sound pressure frequency distribution that is close to the sound pressure frequency distribution of the detected noise, and generates a noise-canceling vibration sound having a phase difference of 180 °, and the noise generated from the noise source is canceled by the noise-canceling vibration sound.
As a result, even in the case of a noise source such as industrial equipment that emits noise radially, noise can be efficiently reduced in real time.
Further, in the present invention, since the wall plate of the box housing the noise source is used as a diaphragm for generating the vibration noise for noise reduction, the vibration noise for noise reduction becomes a planar sound source and is emitted radially from the noise source. It is possible to more effectively cancel the noise that is generated.
The present invention has excellent practical utility as described above.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an apparatus to which a noise reduction method according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a sound deadening vibration device used in the present invention.
FIG. 3 is a front view of a box of the gas turbine cogeneration apparatus used in the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a left side view of the box.
FIG. 5 is a rear view of the box.
FIG. 6 is a plan view of the box.
FIG. 7 is a vertical sectional view of a box.
FIG. 8 is a partially cutaway explanatory view of a gas turbine generator unit provided in an apparatus used for carrying out the present invention.
FIG. 9 is an actual measurement diagram of a sound pressure frequency distribution of noise when the small capacity gas turbine cogeneration apparatus according to the embodiment of the present invention is operated at rated operation.
[Explanation of symbols]
N is noise, QN is a noise signal, Qf is a vibration signal, Pf is a vibration force, X is a vibration sound for silencing, QX is a vibration sound signal, U is a gas turbine generator unit, T is a waste heat recovery heat exchange unit, C control unit, E is the power equipment unit, A is air, A 0 is the combustion air, Ac is cooling air, 1 noise source (industrial equipment), 2 storage box body, 3 wallboard, 3a Is a front wall plate, 3b is a rear wall plate, 3c is a left wall plate, 3d is a right wall plate, 3e is a ceiling wall plate, 3f is a floor wall plate, 4 is a support frame, 5 is an exciter, and 6 is a muffler. Exciter, 6a is a noise detector, 6b is an amplifier, 6c is a sound pressure frequency analyzer, 6d is a phase inverter, 6e is a vibration intensity / frequency adjuster, 6f is a vibration generator, 6g is a vibration sound detector, 6h is an amplifier, 6i is a sound pressure frequency analyzer, 6k is a comparator, 9 is an air outlet, 10 is an air inlet, and 11 is exhaust gas output. , 12 is a fuel gas inlet, 13 is a low temperature water inlet, 14 is a high temperature water outlet, 15 is an exhaust pipe, 16 is a cooling fan, 17 is a compressor, 18 is a generator, 19 is a turbine, 20 is a regenerator, 21 is A regenerator casing, 22 is an exhaust gas outlet, and 23 is a sound deadening box.

Claims (4)

騒音源を箱体の内部に収納すると共に、箱体の壁板に騒音検出器を備えた消音用加振装置を設け、当該消音用加振装置により箱体の壁板を振動させることにより、前記騒音検出器により検出した騒音の音圧周波数分布に近似した音圧周波数分布を持ち且つ180°の位相差を有する消音用振動音を発生させ、当該消音用振動音により騒音源から発する騒音を打ち消すようにしたことを特徴とする騒音の低減方法。By storing the noise source inside the box, and providing a sound deadening vibration device equipped with a noise detector on the wall plate of the box, by vibrating the wall plate of the box by the sound deadening vibration device, The noise detector has a sound pressure frequency distribution similar to the sound pressure frequency distribution of the noise detected by the noise detector and generates a noise-canceling vibration sound having a phase difference of 180 °, and the noise generated from the noise source by the noise-canceling vibration sound is generated. A noise reduction method characterized by canceling out. 箱体を、四周並びに天井に薄金属製壁板を有する箱体とすると共に、騒音検出器を備えた消音用加振装置を箱体の四周の壁板に夫々設けるようにした請求項1に記載の騒音の低減方法。Claim 1 wherein the box body is a box body having a thin metal wall plate on the four sides and the ceiling, and wherein a vibrating device for noise reduction provided with a noise detector is provided on each of the four surrounding wall plates of the box body. Noise reduction method as described. 箱体を支持枠体とこれに支持固定した薄金属製の壁板とから形成すると共に、壁板を弾力性を有する励振体を介設して支持枠体へ支持固定するようにした請求項1に記載の騒音の低減方法。A box is formed from a support frame and a thin metal wall plate supported and fixed to the support frame, and the wall plate is supported and fixed to the support frame via an exciter having elasticity. 2. The method for reducing noise according to 1. 消音用加振装置により発生する消音用振動音を、騒音の音圧周波数分布に於けるピーク音圧にほぼ等しい周波数のピーク音圧を有するものとした請求項1に記載の騒音の低減方法。2. The noise reduction method according to claim 1, wherein the silencing vibration sound generated by the silencing vibration device has a peak sound pressure having a frequency substantially equal to the peak sound pressure in the sound pressure frequency distribution of the noise.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014098388A (en) * 2012-11-14 2014-05-29 General Electric Co <Ge> Modular turbine enclosure
CN108233592A (en) * 2017-12-29 2018-06-29 佛山市顺智环保科技有限公司 A kind of generator denoising device

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