JP2018150869A - Exhaust muffler for gas turbine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust muffler for a gas turbine which makes downsizing compatible with muffling performance.SOLUTION: An exhaust muffler 2 comprises: a package 7 which is formed in a rectangular parallelepiped shape and includes a sound absorber on its inner surface; an exhaust introduction port 8 which is provided in a lower part of one side face; an exhaust discharge port 10 which is provided in an upper part of the other side face; an upside inner projection 12 that is provided just under the exhaust discharge port; and a downside inner projection 13 that is provided on one side face lower than the upside inner projection. An inclined channel 17 between a downward slope 14 and an upward slope 15 that are in parallel is inclined closer to a side face at an opposite side of the exhaust discharge port towards the upside. Downsizing of the exhaust muffler is made compatible with a muffling performance, a height of the exhaust muffler is reduced and in addition to a reduction of noise caused by gas turbine fundamental sound, and an effect of a reduction of fluid noise may also be obtained.SELECTED DRAWING: Figure 2

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 for a gas turbine. More specifically, the present invention is used in a packaged gas turbine facility mainly used for power generation in an emergency, and achieves both miniaturization and noise reduction performance. The present invention relates to 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。   The following Patent Document 1 describes an invention of a plenum type silencer in which a partition section having a triangular cross section protruding from each other is provided on the inner peripheral surface of a cylindrical body forming a duct. In this document, as an action of the invention, “exhaust gas etc. enters the inside from one end of the cylindrical body and passes through the plenum effect caused by colliding with the partition part and the part having a large and small passage cross-sectional area alternately. On the other hand, the cross-sectional shape of the partition portion is substantially triangular, so that the exhaust gas easily flows and the cross-sectional area of the ventilation path through which exhaust gas or the like passes is abrupt as in the prior art. It increases or decreases slowly without increasing or decreasing, and therefore duct resistance is remarkably reduced compared to the conventional case.

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, an exhaust silencer of a gas turbine in which an exhaust inlet from the gas turbine is provided at the lower part of the side surface of the gas turbine package and an exhaust outlet is provided at the upper part of the opposite side surface of the package. The vessel is described.

実公平6−48096号公報Japanese Utility Model Publication No. 6-48096 実公平5−1634号公報Japanese Utility Model No.5-1634

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。
These conventional silencers for gas turbines cannot be said to have been sufficiently studied for compatibility between the size reduction of the silencer package and the silencing performance.
In recent years, gas turbine equipment used for emergency power generators and the like has been configured in a form in which the main parts of the equipment are packaged, but tends to be installed in narrow places such as the rooftop, intermediate floors, and basements of buildings. For this reason, there is an increasing demand for a compact gas turbine facility 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。   A silencer constituting a part of gas turbine equipment requires a certain length in a path through which exhaust passes in order to achieve a necessary silencing performance, and is generally in the form of a longitudinal shape. It is an important factor that affects the overall size of the equipment. And when this is installed in a vertically long manner under the restriction of the installation location that there is no margin in the height direction as described above, 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 a silencer of a gas turbine facility, there is a strong demand for arbitrarily setting the direction in which exhausted air is exhausted. Generally, the exhaust silencer connected to the gas turbine is installed in a vertically long manner as described above, and the exhaust discharge direction is such that the exhaust is introduced from the lower side and discharged from the upper side. There is a feature that is often seen. When exhausting indoors, it is necessary to connect it to a duct that guides the exhaust.When exhausting outdoors, the exhaust is laterally guided, a hood is provided at the discharge destination, and rainwater enters 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 takes into account the morphological restrictions in the installation state of the silencer of the conventional gas turbine equipment described above, and achieves both downsizing and silence performance. .

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ている。
An exhaust silencer for a gas turbine according to claim 1 is provided.
A silencer package with a rectangular parallelepiped shape and a sound absorbing material on the inner surface,
An exhaust inlet that is provided at a lower portion of the side surface of the package and introduces exhaust of the gas turbine from an external lateral direction;
An exhaust exhaust port provided at an upper portion of the side surface of the package and exhausting gas turbine exhaust in an external lateral direction;
An upper inner protrusion provided on the inner surface of the package directly below the exhaust outlet, the inner surface protruding in a chevron shape;
A lower inner convex portion that is 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 protrudes in a mountain shape. I have.

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おり、
前記傾斜流路が、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。
The exhaust silencer for a gas turbine according to claim 2 is the exhaust silencer for a gas turbine according to claim 1,
The upper inner convex portion has a downward inclined surface in which the direction of the perpendicular on the inner side of the package faces downward from the horizontal,
The lower inner convex portion has an upward inclined surface in which the direction of the vertical line on the inner side of the package faces upward from the horizontal,
The downward inclined surface and the upward inclined surface arranged substantially parallel to each other form an inclined flow path,
The inclined flow path is inclined so as to approach a side surface facing the side surface provided with the exhaust outlet as it goes upward inside the package.

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 exhaust silencer for a gas turbine according to claim 3 is the exhaust silencer for a gas turbine according to claim 2,
The exhaust passage width D in the inclined passage 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 exhaust silencer for a gas turbine described in claim 4 is the exhaust silencer for a gas turbine according to any one of claims 1 to 3,
The exhaust discharge port is provided on a side surface opposite to the side surface provided with the exhaust introduction port.

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 exhaust silencer for a gas turbine according to claim 5 is the exhaust silencer for a gas turbine according to any one of claims 1 to 3,
The exhaust outlet is provided on a side surface where the exhaust inlet 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 exhaust silencer for a gas turbine according to claim 6 is the exhaust silencer for a gas turbine according to any one of claims 1 to 5,
An exhaust guide path is connected to an opening of the exhaust discharge 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ている。
An exhaust silencer for a gas turbine according to claim 7 is provided.
A silencer package having a rectangular parallelepiped shape in which one of three sides orthogonal to each other is longer than the other two sides, and having a sound absorbing material on the inner surface;
An exhaust inlet that is provided near one end of the longitudinal direction on a side surface parallel to the longitudinal direction of the package, and that introduces exhaust of the gas turbine from the outside along a direction intersecting the side surface;
An exhaust outlet that is provided near the other end of the longitudinal direction on a side surface parallel to the longitudinal direction of the package, and exhausts the exhaust of the gas turbine to the outside along a direction intersecting the side surface;
An exhaust discharge port side inward convex portion provided at a position near the center of the package in the longitudinal direction adjacent to the exhaust discharge port on the inner surface of the package;
Provided at a position closer to the exhaust introduction port than the exhaust discharge port side inner convex portion on a side surface facing the side surface of the package provided with the exhaust discharge side inner convex portion, and a cross section on the inner surface is a mountain shape And an exhaust-inlet-side-side convex portion.

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, a package having a rectangular parallelepiped shape is introduced, exhaust is introduced from the lateral direction (direction intersecting the side surface) at the lower portion (one end portion in the longitudinal direction), and the upper portion (the other end in the longitudinal direction). In the exhaust silencer of the gas turbine that exhausts the exhaust gas in the lateral direction (direction intersecting the side surface), it is possible to achieve both the downsizing of the exhaust silencer and the silencing performance, especially in the height direction of the exhaust silencer The (longitudinal direction) size can be reduced. Further, in addition to the reduction of the gas turbine noise using the gas turbine as a generation source, the effect of reducing the fluid noise caused by the exhaust flow can be obtained.

本発明の第1実施形態に係るガスタービンと、同ガスタービンに接続された排気消音器の斜視図である。It is a perspective view of a gas turbine concerning a 1st embodiment of the present invention, and an exhaust silencer connected to the gas turbine. 分図(a)は、本発明の第1実施形態に係る排気消音器の一部を破断して内部構造を示した斜視図であり、分図(b)は、排気消音器における伝達損失と周波数の関係を示す図であり、分図(c)は、排気消音器のパッケージ内における空気の振動を模式的に示す図である。FIG. 2A is a perspective view showing the internal structure of a part of the exhaust silencer according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a transmission loss in the exhaust silencer. It is a figure which shows the relationship of a frequency, and fraction (c) is a figure which shows typically the vibration of the air in the package of an exhaust silencer. 第1実施形態に係る排気消音器のバリエーションを示す図である。It is a figure which shows the variation of the exhaust silencer which concerns on 1st Embodiment. 本発明の第1実施形態に係る排気消音器の作用を示す図であり、排気消音器の内部における排気の流れを、数値流体力学(Computational Fluid Dynamics)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。It is a figure which shows the effect | action of the exhaust silencer which concerns on 1st Embodiment of this invention, and visualized the flow of the exhaust_gas | exhaustion inside an exhaust silencer using the analysis software based on numerical fluid dynamics (Computational Fluid Dynamics) It is a streamline diagram. 本発明の第1実施形態に係る排気消音器の作用を示す図であり、排気消音器の内部における排気騒音のエネルギーの大きさを、数値流体力学(Computational Fluid Dynamics)に基づく解析ソフトウエアを利用して可視化したコンター図である。It is a figure which shows the effect | action of the exhaust silencer which concerns on 1st Embodiment of this invention, and uses the analysis software based on the numerical fluid dynamics (Computational Fluid Dynamics) for the magnitude | size of the energy of the exhaust noise inside an exhaust silencer It is the contour figure visualized by doing. 本発明の第2実施形態に係る排気消音器の作用を示す図であり、排気消音器の内部における排気の流れを、数値流体力学(Computational Fluid Dynamics)に基づく解析ソフトウエアを利用して可視化して示した流線図である。It is a figure which shows the effect | action of the exhaust silencer which concerns on 2nd Embodiment of this invention, and visualizes the flow of the exhaust_gas | exhaustion inside an exhaust silencer using the analysis software based on numerical fluid dynamics (Computational Fluid Dynamics) FIG. 本発明の第3実施形態に係る排気消音器の一部を破断して内部構造を示した斜視図である。It is the perspective view which fractured | ruptured some exhaust silencers which concern on 3rd Embodiment of this invention, and showed the internal structure. 本発明の第3実施形態に係る排気消音器の作用を示す図であり、排気消音器の内部における排気騒音のエネルギーの大きさを、数値流体力学(Computational Fluid Dynamics)に基づく解析ソフトウエアを利用して可視化したコンター図である。It is a figure which shows the effect | action of the exhaust silencer which concerns on 3rd Embodiment of this invention, and uses the analysis software based on the numerical fluid dynamics (Computational Fluid Dynamics) for the magnitude | size of the energy of the exhaust noise in an exhaust silencer It is the contour figure visualized by doing. 各実施形態に対する比較例である排気消音器の一部を破断して内部構造を示した斜視図である。It is the perspective view which fractured | ruptured some exhaust silencers which are the comparative examples with respect to each embodiment, and showed the internal structure. 比較例である排気消音器の作用を示す図であり、排気消音器の内部における排気の流れを、数値流体力学(Computational Fluid Dynamics)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。It is a figure which shows the effect | action of the exhaust silencer which is a comparative example, and is the streamline figure which visualized the flow of the exhaust in the exhaust silencer using the analysis software based on Computational Fluid Dynamics . 比較例である排気消音器の作用を示す図であり、排気消音器の内部における排気騒音のエネルギーの大きさを、数値流体力学(Computational Fluid Dynamics)に基づく解析ソフトウエアを利用して可視化したコンター図である。It is a figure which shows the effect | action of the exhaust silencer which is a comparative example, and the contour which visualized the magnitude | size of the energy of the exhaust noise inside an exhaust silencer using the analysis software based on Computational Fluid Dynamics FIG. 分図(a)は、比較例である排気消音器において騒音源の検討に用いた図であって、数値流体力学(Computational Fluid Dynamics)に基づく解析ソフトウエアを利用して排気消音器の内部における流速を可視化したコンター図であり、分図(b)は、同じくエネルギーの大小を可視化したコンター図である。The diagram (a) is a diagram used to examine the noise source in the exhaust silencer as a comparative example, and the analysis software based on computational fluid dynamics (Computational Fluid Dynamics) is used inside the exhaust silencer. It is the contour figure which visualized the flow velocity, and the fraction figure (b) is the contour figure which visualized the magnitude of energy similarly. 第1 実施形態と比較例について、実際に試作した装置によって騒音レベルの評価試験を行った結果を示すグラフである。6 is a graph showing the results of a noise level evaluation test performed on an actually manufactured apparatus for the first embodiment and a comparative example.

[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]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows an outline of the gas turbine equipment according to the first embodiment. This gas turbine equipment is an outdoor installation type, and includes a gas turbine 1 and an exhaust silencer 2 connected to an exhaust system of the gas turbine 1. The gas turbine 1 is installed on the common platform 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 and the generator 5 are covered by 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 in 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 a lower portion 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 of the gas turbine 1 flowing from the outside 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 inlet 8 inside the package 7. The exhaust diffuser 9 prevents damage to wall materials such as a sound absorbing material, which will be described later, due to the exhaust flow directly colliding with the inner wall surface of the package 7. The exhaust diffuser 9 normally has a structure having a cylindrical portion provided with a plurality of slits or holes and a disk-shaped blocking portion that closes an end opening of the cylindrical member, and diffuses exhaust 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 discharge port 10 is provided at the upper part of the side surface of the package 7. In the present embodiment, the exhaust discharge port 10 is provided on the side surface opposite to the side surface on which the exhaust introduction port 8 is provided. The exhaust discharge port 10 can discharge the exhaust of the gas turbine 1 to the outside of the package 7 along a direction intersecting 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. 2 (a), an exhaust hood 11 as an exhaust guide path is connected to the opening of the exhaust outlet 10 outside the package 7. The exhaust hood 11 has a bent shape that directs the exhaust discharged in the horizontal direction upward. Although not shown in detail, the exhaust hood 11 is drained to prevent rainwater from entering 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 a building, is connected to the outer surface of the package 7 where the exhaust outlet 10 is open. Exhaust gas from the exhaust silencer 2 is exhausted to the outside through an exhaust duct 10 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. 2 (a), on the inner surface of the package 7, the inner surface of the package 7 projects inward so as to form a chevron at a position directly below the side surface of the package 7 where the exhaust outlet 10 is provided. The upper inner 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 faces inward so as to form a mountain shape at a position relatively lower than the upper inner convex portion 12. A protruding lower inner 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 inner convex portion 12 is a mountain-shaped convex portion, and thus has two inclined surfaces, and the relatively lower surface is referred to as a downward inclined surface 14. . The downward inclined surface 14 means an inclined surface in which the direction of the vertical line inside the package 7 is directed downward from the horizontal. Moreover, since the lower inner convex portion 13 is a mountain-shaped 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 an inclined surface in which the direction of the vertical line inside the package 7 is directed 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 inner convex portion 12 is referred to as an upward inclined surface 16. The upward inclined surface 16 means that, like the upward inclined surface 15, it is an inclined surface in which the direction of the vertical line inside the package 7 is directed upward from the horizontal.

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. 2 (a), the downward inclined surface 14 of the upper inner convex portion 12 and the upward inclined surface 15 of the lower inner convex portion 13 are substantially parallel to each other, and the exhaust passage width Forms an inclined channel 17 having a constant interval D. The inclined flow path 17 is inclined inside the package 7 so as to approach a side surface facing the side surface provided with the exhaust outlet 10 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 disposed 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 level of noise 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 rate 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 silencing effect is desired) ) Is λ, the maximum transmission loss is obtained in the frequency range (c / 2D to c / D, where c is the speed of sound) where the exhaust passage width of the package 7 is in the range of λ / 2 to λ. That is, the highest silencing effect is obtained within this range. This is because, when the dimensions of the package 7 are equal to λ / 2 and λ, the vibration of air when sound waves are transmitted through the package 7 becomes larger when the sound absorbing material is stretched as shown in FIG. is there. As a better example of this embodiment, the flow path width D of the exhaust gas, which is the distance between the downward inclined surface 14 and the upward 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 λ is λ, the range is set in the range of λ / 2 to λ. At this time, the highest silencing effect is obtained. Further, when the wavelength λ of the original sound of the gas turbine 1 is shorter than the dimension of the package 7, as in the variation of the first embodiment shown in FIG. Can be divided into the optimum flow path width D. The exhaust silencer is important for the total silencing effect of gas turbine noise and fluid noise, and does not aim at optimizing the sound absorption effect at the position of the inclined channel 17, and the exhaust channel width D is set to 4λ at the maximum. Even in such a case, a practically effective silencing effect is obtained.

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 obtained by visualizing the exhaust flow inside the exhaust silencer 2 of the present embodiment using analysis software based on Computational Fluid Dynamics (abbreviated as CFD). In the exhaust silencer 2 of the gas turbine equipment as in the present embodiment, the following two points are important for effective silencing.
1) The gas turbine original sound generated in the gas turbine 1 and led to the exhaust silencer 2 through the exhaust inlet 8 is sufficiently silenced.
2) Sound should not be generated between the exhaust inlet 8 and the exhaust outlet 10 (including the exhaust hood 11 and the exhaust duct) of the exhaust silencer 2.

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 such that a transmission loss is obtained in accordance with the frequency component having the highest sound pressure in the gas turbine original sound (or the frequency component for which a silencing effect is desired). 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. The exhaust silencer 2 of the present embodiment According to this, the sound of the frequency component with 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 of the interval D to the exhaust discharge port 10. Further, in the inclined flow path 17 with the interval D, most of the exhaust flow is arranged in the same direction as the inclined flow path 17 and is directed in the side surface direction opposite to the exhaust discharge port 10. Due to the loss mechanism, the outstanding frequency components in the original gas turbine 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 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 inlet 8 and the exhaust outlet 10 (including the exhaust hood 11 and the exhaust duct) of the exhaust silencer 2 is evaluated by simulation. Does not contain the components of the original gas turbine sound. According to this example, the energy of the exhaust is attenuated from the exhaust introduction port 8 through the inclined flow path 17 with the interval D to the exhaust discharge port 10. The noise level in the vicinity of the outlet of the exhaust hood 11 (A in the figure) was about 85 dB, and a noise reduction effect of 10 dB was obtained with respect to a 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 addition, in the figure which visualized the flow of exhaust gas using the analysis software of CFD shown in FIG.4, FIG6 and FIG.10, the flow velocity is represented by the color which changes continuously. That is, in the range from the smallest blue to the largest red, 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 light spectrum. 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]
An exhaust silencer 2a according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6 corresponding 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 outlet 10 is provided are corners of the rectangular parallelepiped package 7. Such a shape is effective for obtaining a strong effect of the expansion 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 large.

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。   In FIG. 6, the figure which visualized the flow of the exhaust_gas | exhaustion in the exhaust silencer 2a of 2nd Embodiment is shown. In the second embodiment, the guide part 18 having a curved surface (R shape) is provided on the inner surface of the package 7a of the exhaust silencer 2a on the side opposite to the side where the exhaust outlet 10 is provided. Yes. The second embodiment is more effective when fluid noise becomes 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.
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 outside lateral direction is provided in the lower part of the side surface of the package 7b of the exhaust silencer 2b is the first implementation. The form is the same. On the other hand, the exhaust discharge port 10 is provided at the upper portion 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, sound (fluid noise) generated between the exhaust inlet 8 and the exhaust outlet 10 (including the exhaust hood 11 and the exhaust duct) of the exhaust silencer 2b is evaluated by simulation. Does not contain the components of the original gas turbine sound. According to this example, the noise level in the vicinity of the outlet of the exhaust hood 11 (B in the figure) is about 85 dB, and a noise reduction effect of 10 dB was obtained compared to 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. However, since it is smaller than the case of 1st Embodiment and 2nd Embodiment, installation space may 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。
[Comparative 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 the embodiments will be referred to as a “comparative example” and described below.
FIG. 9 is a partially broken perspective view of the exhaust silencer 20 of the comparative example. In this comparative example, the inner shape of the package 27 of the exhaust silencer 20 does not include the upper inner convex portion 12 and the lower inner convex portion 13 as in the above embodiments, and is the same as the outer surface of the packages 7, 7a, 7b. The inner surface of the rectangular parallelepiped is not flat and has a flat inner surface shape. A splitter 21 provided with a sound absorbing material is attached in the flue inside the package 7 in order to further exhibit the sound absorbing effect of the sound absorbing material against the noise from the gas turbine 1. 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 figure) of the package 27 at equal intervals. Yes.

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。
In FIG. 10, the figure which visualized the flow of the exhaust_gas | exhaustion in a comparative example by the method of CFD is shown.
As shown in FIG. 10, in the flue 70 of the exhaust silencer 20 of the comparative example, most of the exhaust gas flows only on the right side in the figure, and this part of the flow is the same as the flow on the left side of the flue 70 in the figure. In comparison, both the flow velocity and the flow velocity difference are large, and the generation of fluid noise is large. Such a state with unevenness in the flow of exhaust has a clear difference from these when compared with a state with little unevenness as in the first embodiment shown in FIG. 4 and the second embodiment shown in FIG. Will be easily understood.

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 in the bent portion 80 above the flue 70, due to the inertial force of the exhaust flow, the exhaust flow cannot be smoothly bent and a speed difference is generated. The occurrence 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 for uniformity and uniformity as a whole, has various directional components, and reaches the exhaust outlet 90 with a large speed difference. 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. Fluid noise is also generated in the vicinity of the exhaust hood 11, which is considered to be a major cause of noise.

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 energy of exhaust noise in the comparative example is visualized by analysis using the CFD technique. In FIG. 5 of the first embodiment, the energy rapidly decreases in the process from the exhaust inlet 8 to the exhaust outlet 10, whereas in FIG. 11 of the comparative example, the energy distribution in the package is not uniform. Even in the vicinity of the exhaust outlet 90, there is a region where the energy is large, which is a noise source. Specifically, in the comparative example, the noise level in the vicinity of the outlet of the exhaust duct 11 (C in the figure) is about 95 dB, which is about 10 dB larger than 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 in the exhaust silencer 20 of the comparative example. FIG. 12 (a) visualizes the exhaust flow velocity in the upper part of the exhaust silencer 20 package, the exhaust outlet 90, the exhaust duct 11, and the vicinity of the upper part of the exhaust duct 11. FIG. This is a visualization of the energy level of exhaust noise in a 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 increases in the two regions S1 and S2 in which a large difference (velocity gradient) occurs in the flow velocity distribution.
That is, in FIG. 12A, in the region S1 indicated by a substantially circular broken line in the drawing, there is a particularly dark portion where the flow velocity is relatively large below, whereas a thin portion where the flow velocity is relatively small above this. There is. Further, in the region S2 indicated by a vertically long oval broken line in the drawing, there is a dark portion where the flow velocity is relatively large particularly at the right edge, whereas 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 region S1 and the region 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 at the right edge thereof (portion displayed in black in the drawing). This result can be interpreted that fluid noise is generated due to the flow of fluid when the flow velocity is high and there is a difference in flow velocity with respect to the surroundings.

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, the flow of exhaust gas is not rectified, and thus the flow velocity is nonuniform. As shown in FIG. 10, an exhaust band having a remarkably high flow velocity is formed along the inner wall of the package below the exhaust discharge port 90, and the fast exhaust band forms the exhaust discharge port 90 and the exhaust duct 11. It is connected to the outside world of the upper part of exhaust duct 11 via. The fluid noise generated in the vicinity of the outlet of the exhaust duct 11 is released to the outside as it is, so that it is considered that the noise increases.

[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 a 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. As for the size of the package, the depth in the exhaust inflow direction was 1200 mm, the width orthogonal to the depth was 1500 mm, and the height was 4000 mm. The exhaust passage width D in the first embodiment is 700 mm. A noise meter was installed at a position 1 m away from the opening surface of the exhaust hood 11 in the horizontal direction. An exhaust gas inlet of the gas turbine 1 was connected to the exhaust gas inlets 8 of the exhaust silencers 2 and 20, an operation test was performed under constant conditions, and an evaluation test was performed in which noise was measured with a noise 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 measurement results of the noise described above.
In general, noise analysis (frequency analysis) is required to evaluate noise, but the frequency characteristics felt by human ears are equivalent, so octave that is a pitch that doubles the frequency ratio is required. If the sound pressure level is measured as a reference, it is suitable for the evaluation of noise felt by humans. In this comparison, with respect to the noise to be measured, the sound pressure for each band as shown in the vertical axis of FIG. 13 for each 1/3 octave band in the frequency range of the audible frequency as shown in the horizontal axis of FIG. Asked for the level. Note that the octave band is a frequency band that has a frequency ratio of 1 octave between the upper and lower limits around a certain frequency. The center frequency is called the octave band center frequency. What is divided into 1/3 is called 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, the noise level was improved at almost all frequencies. A noise reduction effect of about 2 to 5 dB was obtained in the vicinity of 1000 to 2000 Hz corresponding 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 where the influence of fluid noise was large.

[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 an exhaust silencer of a gas turbine, a sound absorbing material and an expansion chamber are conventionally used to reduce the gas turbine original sound generated from the gas turbine. As a noise source other than the gas turbine original sound, the inventor of the present application has found that 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 discovered that fluid noise occurs not only when the fluid velocity is high, but also when the fluid velocity difference is locally generated.

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 continual research based on these findings, the inventor of the present application has found that the exhaust flow has inertia, and therefore the flow noise can be reduced by smoothly bending the exhaust flow and reducing the flow velocity difference. It came to the knowledge that it was possible.

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。   In addition, 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 the bend part by the inner surface of the right-angled box shape is intentionally provided, the sound absorbing effect by the sound absorbing material and the expansion The inventor has also reached the knowledge that the effect of muffing by the principle of the muffler can be increased.

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 on the basis of the discovery of the inventor of the present invention described above and the knowledge on the discovery, and according to the above-described embodiment that realizes this, the upper internal Protruding portions 12 can be provided to reduce fluid noise by suppressing the occurrence of turbulent flow near the exhaust outlet 10. Further, the flow of exhaust gas can be rectified by the inclined flow path 17 formed by the upper inner convex portion 12 and the lower inner convex portion 13 to reduce fluid noise. Furthermore, by inclining the inclined flow path 17 toward the side surface opposite to the side surface provided with the exhaust discharge port 10 in the package 7, the gas turbine 1 noise using the gas turbine 1 as a generation source The ratio that goes directly to the side can be reduced, and noise can be reduced.

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 embodiment, in the exhaust silencer 2 of the gas turbine 1 having the rectangular parallelepiped package 7 and receiving the exhaust from the lateral direction and exhausting the exhaust in the lateral direction, the height of the silencer is particularly high. In the case where there is a strong demand for reduction, there is a practically important effect that the exhaust silencer 2 can be both reduced in size and silenced.

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 manner, but the same effect can be obtained even when the rectangular parallelepiped package 7 is arranged in a horizontally long manner. That is, the rectangular parallelepiped package 7 is arranged so that the longest side is parallel to the horizontal direction, and the exhaust silencer 2 is installed so that exhaust is introduced into the package 7 from the vertical direction and discharged from the vertical direction. However, the silencing effect equivalent to 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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas turbine 2, 2a, 2b ... Exhaust silencer 7, 7a, 7b ... Package 8 ... Exhaust inlet 10 ... Exhaust outlet 12 ... Upper inner convex part 13 ... Lower inner convex part 14 ... Downward inclined surface 15 ... Upward inclined surface 17 ... Inclined flow path 20 ... Exhaust silencer of comparative example

Claims (7)

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。
A silencer package with a rectangular parallelepiped shape and a sound absorbing material on the inner surface,
An exhaust inlet that is provided at a lower portion of the side surface of the package and introduces exhaust of the gas turbine from an external lateral direction;
An exhaust exhaust port provided at an upper portion of the side surface of the package and exhausting gas turbine exhaust in an external lateral direction;
An upper inner protrusion provided on the inner surface of the package directly below the exhaust outlet, the inner surface protruding in a chevron shape;
A lower inner convex portion that is 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 protrudes in a mountain shape. Gas turbine exhaust silencer provided.
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おり、
前記傾斜流路は、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請求項1に記載のガスタービンの排気消音器。
The upper inner convex portion has a downward inclined surface in which the direction of the perpendicular on the inner side of the package faces downward from the horizontal,
The lower inner convex portion has an upward inclined surface in which the direction of the vertical line on the inner side of the package faces upward from the horizontal,
The downward inclined surface and the upward inclined surface arranged substantially parallel to each other form an inclined flow path,
2. The exhaust silencer for a gas turbine according to claim 1, wherein the inclined flow path is inclined so as to approach a side surface opposed to a side surface provided with the exhaust outlet as it goes upward inside the package. .
前記傾斜流路における排気の流路幅Dは、ガスタービン原音の波長をλとするとλ/2〜λの範囲とされた請求項2に記載のガスタービンの排気消音器。   The exhaust silencer for a gas turbine according to claim 2, wherein the exhaust passage width D in the inclined passage is in a range of λ / 2 to λ, where λ is the wavelength of the gas turbine original sound. 前記排気排出口は、前記排気導入口が設けられた側面と対向する側面に設けられている請求項1〜3のいずれかに記載のガスタービンの排気消音器。   The exhaust silencer for a gas turbine according to any one of claims 1 to 3, wherein the exhaust discharge port is provided on a side surface facing a side surface on which the exhaust introduction port is provided. 前記排気排出口は、前記排気導入口が設けられた側面に設けられている請求項1〜3のいずれかに記載のガスタービンの排気消音器。   The exhaust silencer for a gas turbine according to any one of claims 1 to 3, wherein the exhaust outlet is provided on a side surface provided with the exhaust inlet. 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る請求項1〜5のいずれかに記載のガスタービンの排気消音器。   The exhaust silencer for a gas turbine according to any one of claims 1 to 5, wherein an exhaust guide path is connected to an opening of the exhaust exhaust port outside the package. 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。
A silencer package having a rectangular parallelepiped shape in which one of three sides orthogonal to each other is longer than the other two sides, and having a sound absorbing material on the inner surface;
An exhaust inlet that is provided near one end of the longitudinal direction on a side surface parallel to the longitudinal direction of the package, and that introduces exhaust of the gas turbine from the outside along a direction intersecting the side surface;
An exhaust outlet that is provided near the other end of the longitudinal direction on a side surface parallel to the longitudinal direction of the package, and exhausts the exhaust of the gas turbine to the outside along a direction intersecting the side surface;
An exhaust discharge port side inward convex portion provided at a position near the center of the package in the longitudinal direction adjacent to the exhaust discharge port on the inner surface of the package;
Provided at a position closer to the exhaust introduction port than the exhaust discharge port side inner convex portion on a side surface facing the side surface of the package provided with the exhaust discharge side inner convex portion, and a cross section on the inner surface is a mountain shape An exhaust silencer for a gas turbine, comprising:
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