WO2023276370A1 - 静音装置、静音方法、およびプログラム - Google Patents

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exhaust duct
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vibration
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佳子 竹井
敏文 工藤
直希 篠
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三菱パワー株式会社
三菱重工業株式会社
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Definitions

  • TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a silent device, a silent method, and a program. This application claims priority to Japanese Patent Application No. 2021-108567 filed in Japan on June 30, 2021, the content of which is incorporated herein.
  • a silencer is used in the exhaust path of a gas turbine to reduce noise generated by exhaust gas flowing through the exhaust path (see Patent Document 1, for example).
  • Examples of the silencing method of such a silencer include a sound absorption type, a resonance type, an expansion type, and a compound type, and each silencing method is appropriately selected according to the characteristics of noise.
  • the low-frequency sound generated in the exhaust path of the gas turbine (for example, the low-frequency sound generated at startup), it has been confirmed from the results of various measurements that the component of the combustion vibration is radiated to the duct machine side of the exhaust path. .
  • the combustion oscillation which is the source of vibration, because it has the effect of deteriorating the performance of the gas turbine. Therefore, it is desired to suppress the component of the combustion vibration that is transmitted through the gas turbine exhaust system duct and radiated to the outside.
  • the present disclosure has been made in view of such problems, and provides a silent device, a silent method, and a program capable of reducing low-frequency noise in an exhaust path of a gas turbine.
  • a noise reduction device acquires a first waveform representing vibrations of an exhaust duct of a gas turbine based on a reference signal that detects vibrations at a first location of the exhaust duct.
  • an unbalance motor that gives vibration of a specified target frequency to the exhaust duct at a second position of the exhaust duct; and a measurement signal that measures the rotation pulse of the unbalance motor.
  • a second waveform acquisition unit that acquires a second waveform representing rotation of the balance motor; a setting unit that sets the target frequency based on the first waveform; and a correction unit that corrects the target frequency so as to obtain a phase difference.
  • a silent method includes obtaining a first waveform representative of vibrations of an exhaust duct of a gas turbine based on a reference signal detecting vibrations at a first location of the exhaust duct; applying vibration of a specified target frequency to the exhaust duct by an unbalance motor provided at a second position of the exhaust duct; acquiring a second waveform representing rotation of an unbalanced motor; setting the target frequency based on the first waveform; and setting the first waveform and the second waveform to have a predetermined phase difference. and a step of correcting the target frequency.
  • a program obtains a first waveform representing vibrations of an exhaust duct of a gas turbine based on a reference signal that detects vibrations at a first location of the exhaust duct; At a second position of the duct, a second waveform representing the rotation of the unbalanced motor is obtained based on a measurement signal obtained by measuring rotation pulses of the unbalanced motor that gives vibration of a specified target frequency to the exhaust duct. setting the target frequency based on the first waveform; and correcting the target frequency so that the first waveform and the second waveform have a predetermined phase difference. Let the computer in the quieter run.
  • the silent device, silent method, and program according to the present disclosure it is possible to reduce low frequency noise in the exhaust path of a gas turbine.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of gas turbine equipment according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 1 is a diagram showing a functional configuration of a silent device according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 6 is a flow chart showing an example of processing of a silent device according to an embodiment of the present disclosure
  • 1 is a first diagram for explaining functions of a silent device according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 4 is a second diagram for explaining functions of a silent device according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. It is a figure showing an example of hardware constitutions of a silent device concerning one embodiment of this indication.
  • FIG. 1 A silent device 10 according to an embodiment of the present disclosure will be described below with reference to FIGS. 1 to 6.
  • FIG. 1 A silent device 10 according to an embodiment of the present disclosure will be described below with reference to FIGS. 1 to 6.
  • FIG. 1 A silent device 10 according to an embodiment of the present disclosure will be described below with reference to FIGS. 1 to 6.
  • FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of gas turbine equipment according to an embodiment of the present disclosure.
  • the gas turbine equipment 1 includes a gas turbine 20 , a heat recovery steam generator 21 (hereinafter also referred to as HRSG), an exhaust duct 22 , and a noise reduction device 10 .
  • HRSG heat recovery steam generator
  • the gas turbine 20 is installed in the turbine building 2.
  • the gas turbine 20 is connected to the HRSG 21 via an exhaust duct 22 and supplies the generated exhaust gas G to the HRSG 21 .
  • the HRSG 21 is installed outside the turbine building 2.
  • the HRSG 21 uses the heat of the exhaust gas G from the gas turbine 20 to generate steam.
  • the exhaust duct 22 connects the gas turbine 20 and the HRSG 21 outside the turbine building 2 .
  • the exhaust duct 22 is an exhaust path through which the exhaust gas G discharged from the gas turbine 20 flows.
  • the gas turbine 20 side of the exhaust duct 22 is also referred to as the "upstream side”
  • the HRSG 21 side is also referred to as the "downstream side”.
  • the silent device 10 is a device for suppressing the low frequency sound of the exhaust duct 22.
  • the exhaust duct 22 may generate low-frequency sound due to vibration caused by radiation of combustion vibration components of the gas turbine 20 . Combustion oscillations occur, for example, when the gas turbine 20 is started.
  • the silent device 10 periodically receives the vibration waveform (reference signal) of the exhaust duct 22 from the vibration sensor 23 provided on the wall surface of the exhaust duct 22 at the first position P1.
  • the silent device 10 performs AVC (Active Vibration Control) based on the received reference signal to reduce vibration of the exhaust duct 22 and suppress generation of low frequency sound.
  • AVC Active Vibration Control
  • the silent device 10 includes an unbalanced motor 11 and a control device 12.
  • the unbalance motor 11 is attached to the wall surface of the exhaust duct 22 at the second position P2.
  • the second position P2 is a position downstream of the first position P1, as shown in FIG. 1, for example.
  • the unbalance motor 11 has an unbalance weight attached to its rotary shaft, and rotates the rotary shaft under the control of the control device 12 to vibrate the wall surface of the exhaust duct 22 .
  • the control device 12 measures the vibration of the exhaust duct 22 based on the reference signal of the vibration sensor 23, and controls the operation of the unbalance motor 11 so as to generate vibration that can reduce the vibration waveform.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a functional configuration of a silent device according to an embodiment of the present disclosure
  • the unbalanced motor 11 of the silent device 10 is supplied with electric power for driving via an inverter 13 .
  • the control device 12 of the silent device 10 rotates the unbalance motor 11 at an arbitrary frequency (target frequency, which will be described later) by inverter control.
  • the control device 12 also includes a first waveform acquisition section 120 , a second waveform acquisition section 121 , a setting section 122 and a correction section 123 .
  • the first waveform acquisition unit 120 acquires the first waveform w1 representing the vibration of the exhaust duct 22 based on the reference signal of the vibration sensor 23.
  • the second waveform acquisition unit 121 acquires the second waveform w2 representing the rotation of the unbalance motor 11 based on the measurement signal obtained by measuring the rotation pulse of the unbalance motor 11.
  • the setting unit 122 acquires the vibration frequency of the exhaust duct 22 from the first waveform w1, and sets the target frequency of the unbalance motor 11 based on the vibration frequency.
  • the correction unit 123 corrects the target frequency of the unbalance motor 11 so that the first waveform w1 and the second waveform w2 have a predetermined phase difference.
  • the rotation frequency (second waveform w2) of the unbalance motor 11 approaches the opposite phase of the vibration frequency (first waveform w1) of the exhaust duct 22, the vibration of the exhaust duct 22 is canceled by the vibration given by the unbalance motor 11. become smaller. Therefore, correction unit 123 sets the predetermined phase difference to 180 degrees, for example. Note that the correction unit 123 may set the predetermined phase difference with a range such as 180 ⁇ degrees.
  • the target frequency corrected by the correction unit 123 (corrected target frequency) is output to the inverter 13 .
  • the inverter 13 outputs an AC voltage corresponding to the post-correction target frequency to the unbalance motor 11 to rotate the unbalance motor 11 at the post-correction target frequency. Note that the inverter 13 may be built in the unbalanced motor 11 .
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of processing of a silent device according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 4 is a first diagram for explaining functions of a silent device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a second diagram for explaining the function of the silent device according to one embodiment of the present disclosure. Details of the processing of the silent device 10 will be described below with reference to FIGS. 3 to 5.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of processing of a silent device according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 4 is a first diagram for explaining functions of a silent device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a second diagram for explaining the function of the silent device according to one embodiment of the present disclosure. Details of the processing of the silent device 10 will be described below with reference to FIGS. 3 to 5.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of processing of a silent device according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 4 is a first diagram for explaining functions of
  • the first waveform acquisition unit 120 of the control device 12 acquires the first waveform w1 representing the vibration of the exhaust duct 22 based on the reference signal received from the vibration sensor 23 (step S10). Specifically, the first waveform acquisition unit 120 removes unnecessary frequency band components such as noise from the reference signal using a bandpass filter (FIG. 2). Thereby, the first waveform acquisition unit 120 can acquire the first waveform w1, which is the waveform of the component related to the vibration of the exhaust duct 22, as shown in FIG.
  • the setting unit 122 of the control device 12 sets the target frequency of the unbalance motor 11 based on the first waveform w1 (step S11). For example, the setting unit 122 sets the same value as the vibration frequency of the exhaust duct 22 as the target frequency.
  • the second waveform acquisition unit 121 of the control device 12 acquires the second waveform w2 (FIG. 4) representing the rotation of the unbalance motor 11 based on the measurement signal (rotation pulse) received from the unbalance motor 11 (step S12).
  • the correction unit 123 of the control device 12 determines whether the first waveform w1 and the second waveform w2 have a predetermined phase difference (step S13).
  • the correction unit 123 sets the correction amount of the target frequency to is set to a predetermined value (step S15).
  • the predetermined value is an arbitrary value designated by the manager or the like of the gas turbine equipment 1, and is 0.1 Hz, for example.
  • step S13 when the first waveform w1 and the second waveform w2 have a predetermined phase difference (for example, the phase difference is within the range of 180 ⁇ degrees) (step S13: YES), the correction unit 123 sets the target frequency to A correction amount is set to zero (step S14).
  • a predetermined phase difference for example, the phase difference is within the range of 180 ⁇ degrees
  • the correction unit 123 corrects the target frequency with the set correction amount (step S16).
  • the target frequency corrected by the correction unit 123 (corrected target frequency) is output to the inverter 13 .
  • the inverter 13 outputs an AC voltage to the unbalance motor 11 so that the unbalance motor 11 rotates at the corrected target frequency.
  • the control device 12 controls the unbalance motor 11 so as to reduce the vibration of the exhaust duct 22 by periodically executing the series of processes in FIG.
  • the correction unit 123 rotates the unbalance motor 11 at the corrected frequency obtained by adding the correction amount (0.1 Hz) to the target frequency so as to obtain the second waveform w2 shifted from the target frequency by the correction amount. (Steps S15-S16). By repeatedly executing these processes, the control device 12 can correct the phase shift of the second waveform w2 and bring it closer to the opposite phase of the first waveform w1.
  • the correction unit 123 sets the correction amount to zero, and rotates the unbalance motor 11 at the target frequency set by the setting unit 122 (steps S14 and S16).
  • the unbalance motor 11 can reduce the vibration of the exhaust duct 22 by applying vibration having a phase opposite to the vibration of the exhaust duct 22 and canceling it.
  • FIG. 5 shows an example in which a vibration sensor (not shown) is provided near the second position P2 of the exhaust duct 22, and the effect of the silent device 10 is measured based on the error signal received from this vibration sensor.
  • Times t1 and t2 in FIG. 5 are the same as times t1 and t2 in FIG. 4, respectively.
  • the second waveform w2 (FIG. 4) does not have the opposite phase of the first waveform w1. Therefore, as shown in FIG. 5, the damping effect of the unbalanced motor 11 at time t1 is relatively small, and vibration is detected in the exhaust duct 22 .
  • the second waveform w2 (FIG. 4) has the opposite phase of the first waveform w1. Therefore, as shown in FIG. 5, the damping effect of the unbalance motor 11 at time t2 is greater than that at time t1, and the vibration in the exhaust duct 22 is greatly reduced.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a silent device according to an embodiment of the present disclosure. The hardware configuration of the silent device 10 according to this embodiment will be described below with reference to FIG.
  • a computer 900 comprises a processor 901 , a main storage device 902 , an auxiliary storage device 903 and an interface 904 .
  • the above-described silent device 10 (control device 12) is implemented in one or more computers 900.
  • the operation of each functional unit described above is stored in the auxiliary storage device 903 in the form of a program.
  • the processor 901 reads out the program from the auxiliary storage device 903, develops it in the main storage device 902, and executes the above processing according to the program.
  • the processor 901 secures storage areas corresponding to the storage units described above in the main storage device 902 according to the program. Examples of the processor 901 include a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphic Processing Unit), a microprocessor, and the like.
  • the program may be for realizing a part of the functions to be exhibited by the computer 900.
  • the program may function in combination with another program already stored in the auxiliary storage device 903 or in combination with another program installed in another device.
  • the computer 900 may include a custom LSI (Large Scale Integrated Circuit) such as a PLD (Programmable Logic Device) in addition to or instead of the above configuration.
  • PLDs include PAL (Programmable Array Logic), GAL (Generic Array Logic), CPLD (Complex Programmable Logic Device), and FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • part or all of the functions implemented by processor 901 may be implemented by the integrated circuit.
  • Such an integrated circuit is also included as an example of a processor.
  • auxiliary storage device 903 examples include HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), magnetic disk, magneto-optical disk, CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read Only memory), semiconductor memory, and the like.
  • Auxiliary storage device 903 may be an internal medium directly connected to the bus of computer 900, or an external storage device 910 connected to computer 900 via interface 904 or a communication line. Further, when this program is delivered to the computer 900 via a communication line, the computer 900 receiving the delivery may develop the program in the main storage device 902 and execute the above process.
  • secondary storage 903 is a non-transitory, tangible storage medium.
  • the program may be for realizing part of the functions described above.
  • the program may be a so-called difference file (difference program) that implements the above-described functions in combination with another program already stored in the auxiliary storage device 903 .
  • the silent device 10 includes the first waveform acquisition unit 120 that acquires the first waveform w1 representing the vibration at the first position P1 of the exhaust duct 22, and the second position P2 of the exhaust duct 22.
  • the second waveform acquisition unit 121 that acquires the second waveform w2 representing the rotation of the unbalance motor 11, and the first waveform w1
  • a setting unit 122 that sets a target frequency
  • a correction unit 123 that corrects the target frequency so that the first waveform w1 and the second waveform w2 have a predetermined phase difference.
  • the silent device 10 can adjust the target frequency of the unbalance motor 11 so that the unbalance motor 11 can generate vibration that can reduce the vibration of the exhaust duct 22 .
  • the correction unit 123 adds a predetermined correction amount to correct the target frequency.
  • the silent device 10 corrects the target frequency of the unbalance motor 11 by a predetermined amount (for example, 0.1 Hz), and easily adjusts the phase difference between the first waveform w1 and the second waveform w2. can be adjusted. Further, even when the vibration frequency of the exhaust duct 22 fluctuates, the noise reduction device 10 can sequentially adjust the target frequency of the unbalance motor 11 following this fluctuation.
  • a predetermined amount for example, 0.1 Hz
  • the correction unit 123 sets the correction amount to zero when the first waveform w1 and the second waveform w2 have a predetermined phase difference.
  • the silent device 10 can automatically set the setting unit 122
  • the unbalance motor 11 can be operated by fixing the target frequency set by .
  • the first waveform acquisition unit 120 of the silent device 10 receives the vibration waveform of the exhaust duct 22 from the vibration sensor 23 of the exhaust duct 22 as a reference signal.
  • the reference signal may be any sensor signal capable of detecting combustion oscillations of the gas turbine 20 .
  • the first waveform acquisition section 120 may receive a reference signal indicating pressure fluctuations from a pressure sensor installed inside the exhaust duct 22 .
  • the silencer (10) is based on a reference signal that detects vibrations at a first position of the exhaust duct (22) of the gas turbine (20), the exhaust duct ( 22), and a first waveform acquisition unit (120) for acquiring a first waveform (w1) representing the vibration of the exhaust duct (22), and a target frequency specified for the exhaust duct (22) at a second position of the exhaust duct (22).
  • a second waveform (w2) representing the rotation of the unbalanced motor (11) based on an unbalanced motor (11) that gives vibration and a measurement signal that measures the rotation pulse of the unbalanced motor (11).
  • the silent device can adjust the target frequency of the unbalanced motor so that the unbalanced motor can generate vibration that can reduce the vibration of the exhaust duct.
  • the correcting unit (123) sets the first waveform (w1) and the second waveform (w2) to predetermined If the phase difference is not , the target frequency is corrected by adding a predetermined correction amount.
  • the silent device can easily adjust the phase difference between the first waveform and the second waveform by correcting the target frequency of the unbalanced motor by a predetermined amount. Further, even if the vibration frequency of the exhaust duct fluctuates, the noise reduction device can sequentially adjust the target frequency of the unbalance motor following this fluctuation.
  • the correcting section (123) sets the first waveform (w1) and the second waveform (w2) to predetermined When the phase difference is , the correction amount of the target frequency is set to zero.
  • the silent device automatically fixes the frequency to the target frequency set by the setting unit, thereby reducing the unbalanced frequency. motor can be operated.
  • a silent method represents exhaust duct vibrations based on a reference signal that detects vibrations at a first location of an exhaust duct (22) of a gas turbine (20).
  • the program based on a reference signal detecting vibrations at a first position of the exhaust duct (22) of the gas turbine (20), and rotating an unbalanced motor (11) to impart vibration of a specified target frequency to the exhaust duct (22) at a second position of the exhaust duct (22) obtaining a second waveform (w2) representing the rotation of the unbalanced motor (11) based on the measurement signal obtained by measuring the pulse; setting a target frequency based on the first waveform (w1); compensating the target frequency so that the first waveform (w1) and the second waveform (w2) have a predetermined phase difference.
  • the silent device, silent method, and program according to the present disclosure it is possible to reduce low frequency noise in the exhaust path of a gas turbine.

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Abstract

静音装置は、ガスタービンの排気ダクトの第１位置における振動を検出する参照信号に基づいて、前記排気ダクトの振動を表す第１波形を取得する第１波形取得部と、前記排気ダクトの第２位置において、前記排気ダクトに対して指定された目標周波数の振動を与えるアンバランスモータと、前記アンバランスモータの回転パルスを計測した計測信号に基づいて、前記アンバランスモータの回転を表す第２波形を取得する第２波形取得部と、前記第１波形に基づいて前記目標周波数を設定する設定部と、前記第１波形と前記第２波形とが所定の位相差となるように、前記目標周波数を補正する補正部と、を備える。

Description

静音装置、静音方法、およびプログラム
　本開示は、静音装置、静音方法、およびプログラムに関する。
　本願は、２０２１年６月３０日に日本に出願された特願２０２１－１０８５６７号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　一般に、ガスタービンの排気経路においては、排気経路を流れる排気ガスによって発生する騒音を低減するためにサイレンサが用いられている（たとえば、特許文献１を参照）。このようなサイレンサの消音方式としては、吸音型、共鳴型、拡張型、複合型を挙げることができ、騒音の特徴に合わせて各消音方式が適宜選択される。
日本国特許第５０３９６８４号公報
　ガスタービンの排気経路で生じる低周波音（たとえば、起動時に生じる低周波音）については、各種計測の結果より燃焼振動の成分が排気経路のダクト機側に放射されていることが確認されている。ここで、起振源である燃焼振動を抑制することは、ガスタービン性能が低下する影響が出ることから、容易に行うことができない。このため、ガスタービン排気系ダクトを透過して外部に放射される燃焼振動の成分を抑制することが望まれている。
　本開示は、このような課題に鑑みてなされたものであって、ガスタービンの排気経路の低周波音を低減することができる静音装置、静音方法、およびプログラムを提供する。
　本開示の一態様によれば、静音装置は、ガスタービンの排気ダクトの第１位置における振動を検出する参照信号に基づいて、前記排気ダクトの振動を表す第１波形を取得する第１波形取得部と、前記排気ダクトの第２位置において、前記排気ダクトに対して指定された目標周波数の振動を与えるアンバランスモータと、前記アンバランスモータの回転パルスを計測した計測信号に基づいて、前記アンバランスモータの回転を表す第２波形を取得する第２波形取得部と、前記第１波形に基づいて前記目標周波数を設定する設定部と、前記第１波形と前記第２波形とが所定の位相差となるように、前記目標周波数を補正する補正部と、を備える。
　本開示の一態様によれば、静音方法は、ガスタービンの排気ダクトの第１位置における振動を検出する参照信号に基づいて、前記排気ダクトの振動を表す第１波形を取得するステップと、前記排気ダクトの第２位置に設けられたアンバランスモータにより、前記排気ダクトに対して指定された目標周波数の振動を与えるステップと、前記アンバランスモータの回転パルスを計測した計測信号に基づいて、前記アンバランスモータの回転を表す第２波形を取得するステップと、前記第１波形に基づいて前記目標周波数を設定するステップと、前記第１波形と前記第２波形とが所定の位相差となるように、前記目標周波数を補正するステップと、を有する。
　本開示の一態様によれば、プログラムは、ガスタービンの排気ダクトの第１位置における振動を検出する参照信号に基づいて、前記排気ダクトの振動を表す第１波形を取得するステップと、前記排気ダクトの第２位置において、前記排気ダクトに対して指定された目標周波数の振動を与えるアンバランスモータの回転パルスを計測した計測信号に基づいて、前記アンバランスモータの回転を表す第２波形を取得するステップと、前記第１波形に基づいて前記目標周波数を設定するステップと、前記第１波形と前記第２波形とが所定の位相差となるように、前記目標周波数を補正するステップと、を静音装置のコンピュータに実行させる。
　本開示に係る静音装置、静音方法、およびプログラムによれば、ガスタービンの排気経路の低周波音を低減することができる。
本開示の一実施形態に係るガスタービン設備の全体構成を示す図である。 本開示の一実施形態に係る静音装置の機能構成を示す図である。 本開示の一実施形態に係る静音装置の処理の一例を示すフローチャートである。 本開示の一実施形態に係る静音装置の機能を説明するための第１の図である。 本開示の一実施形態に係る静音装置の機能を説明するための第２の図である。 本開示の一実施形態に係る静音装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
　以下、本開示の一実施形態に係る静音装置１０について、図１～図６を参照しながら説明する。
（全体構成）
　図１は、本開示の一実施形態に係るガスタービン設備の全体構成を示す図である。
　図１に示すように、ガスタービン設備１は、ガスタービン２０と、排熱回収ボイラ２１（以下、ＨＲＳＧとも記載する。）と、排気ダクト２２と、静音装置１０とを備えている。
　ガスタービン２０は、タービン建屋２内に設置される。ガスタービン２０は、排気ダクト２２を介してＨＲＳＧ２１と接続され、発生した排気ガスＧをＨＲＳＧ２１に供給する。
　ＨＲＳＧ２１は、タービン建屋２の外部に設置される。ＨＲＳＧ２１は、ガスタービン２０の排気ガスＧの熱を利用して蒸気を発生させる。
　排気ダクト２２は、タービン建屋２の外部において、ガスタービン２０とＨＲＳＧ２１とを接続する。排気ダクト２２は、ガスタービン２０から排出された排気ガスＧが流れる排気経路である。なお、以下の説明において、排気ダクト２２のガスタービン２０側を「上流側」、ＨＲＳＧ２１側を「下流側」とも記載する。
　静音装置１０は、排気ダクト２２の低周波音を抑制するための装置である。排気ダクト２２は、ガスタービン２０の燃焼振動の成分が放射されて振動することにより、低周波音を生じることがある。燃焼振動は、たとえばガスタービン２０の起動時などに発生する。静音装置１０は、排気ダクト２２の第１位置Ｐ１の壁面に設けられた振動センサ２３から、排気ダクト２２の振動波形（参照信号）を定期的に受信する。静音装置１０は、受信した参照信号に基づいてＡＶＣ（Active Vibration Control）を行うことにより、排気ダクト２２の振動を低減し、低周波音の発生を抑制する。
　静音装置１０は、アンバランスモータ１１と、制御装置１２とを備えている。
　アンバランスモータ１１は、排気ダクト２２の第２位置Ｐ２の壁面に取り付けられる。第２位置Ｐ２は、たとえば図１に示すように、第１位置Ｐ１よりも下流側の位置である。アンバランスモータ１１は、回転軸にアンバランスウェイトが取り付けられており、制御装置１２の制御に従い回転軸を回転させることにより、排気ダクト２２の壁面に振動を与える。
　制御装置１２は、振動センサ２３の参照信号に基づき排気ダクト２２の振動を計測し、この振動波形を低減可能な振動を発生するようにアンバランスモータ１１の動作を制御する。
（機能構成）
　図２は、本開示の一実施形態に係る静音装置の機能構成を示す図である。
　図２に示すように、静音装置１０のアンバランスモータ１１には、インバータ１３を介して駆動するための電力が供給される。静音装置１０の制御装置１２は、インバータ制御により、アンバランスモータ１１を任意の周波数（後述の目標周波数）で回転させる。また、制御装置１２は、第１波形取得部１２０と、第２波形取得部１２１と、設定部１２２と、補正部１２３とを備えている。
　第１波形取得部１２０は、振動センサ２３の参照信号に基づいて、排気ダクト２２の振動を表す第１波形ｗ１を取得する。
　第２波形取得部１２１は、アンバランスモータ１１の回転パルスを計測した計測信号に基づいて、アンバランスモータ１１の回転を表す第２波形ｗ２を取得する。
　設定部１２２は、第１波形ｗ１から排気ダクト２２の振動周波数を取得し、当該振動周波数に基づいてアンバランスモータ１１の目標周波数を設定する。
　補正部１２３は、第１波形ｗ１と第２波形ｗ２とが所定の位相差となるように、アンバランスモータ１１の目標周波数を補正する。アンバランスモータ１１の回転周波数（第２波形ｗ２）が排気ダクト２２の振動周波数（第１波形ｗ１）の逆位相に近付くほど、排気ダクト２２の振動がアンバランスモータ１１の与える振動で打ち消されて小さくなる。したがって、補正部１２３は、たとえば所定の位相差を１８０度に設定する。なお、補正部１２３は、所定の位相差を１８０±α度のように幅を持たせて設定してもよい。
　また、補正部１２３が補正した目標周波数（補正後目標周波数）は、インバータ１３に出力される。インバータ１３は、補正後目標周波数に対応した交流電圧をアンバランスモータ１１に出力して、アンバランスモータ１１を補正後目標周波数で回転させる。なお、インバータ１３はアンバランスモータ１１に内蔵されてもよい。
（処理フロー）
　図３は、本開示の一実施形態に係る静音装置の処理の一例を示すフローチャートである。
　図４は、本開示の一実施形態に係る静音装置の機能を説明するための第１の図である。
　図５は、本開示の一実施形態に係る静音装置の機能を説明するための第２の図である。
　以下、図３～図５を参照しながら、静音装置１０の処理の詳細を説明する。
　まず、制御装置１２の第１波形取得部１２０は、振動センサ２３から受信した参照信号に基づき、排気ダクト２２の振動を表す第１波形ｗ１を取得する（ステップＳ１０）。具体的には、第１波形取得部１２０は、バンドパスフィルタ（図２）により、参照信号からノイズ等の不要な周波数帯域の成分を除去する。これにより、第１波形取得部１２０は、図４に示すように、排気ダクト２２の振動に係る成分の波形である第１波形ｗ１を取得することができる。
　次に、制御装置１２の設定部１２２は、第１波形ｗ１に基づいて、アンバランスモータ１１の目標周波数を設定する（ステップＳ１１）。たとえば、設定部１２２は、排気ダクト２２の振動周波数と同じ値を目標周波数として設定する。
　また、制御装置１２の第２波形取得部１２１は、アンバランスモータ１１から受信した計測信号（回転パルス）に基づき、アンバランスモータ１１の回転を表す第２波形ｗ２（図４）を取得する（ステップＳ１２）。
　次に、制御装置１２の補正部１２３は、第１波形ｗ１および第２波形ｗ２が所定の位相差となっているか判断する（ステップＳ１３）。
　補正部１２３は、第１波形ｗ１および第２波形ｗ２が所定の位相差ではない（たとえば、位相差が１８０±α度の範囲外である）場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、目標周波数の補正量を所定値に設定する（ステップＳ１５）。所定値は、ガスタービン設備１の管理者等により指定された任意の値であり、たとえば０．１Ｈｚである。
　一方、補正部１２３は、第１波形ｗ１および第２波形ｗ２が所定の位相差である（たとえば、位相差が１８０±α度の範囲内である）場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、目標周波数の補正量をゼロに設定する（ステップＳ１４）。
　次に、補正部１２３は、設定した補正量で目標周波数を補正する（ステップＳ１６）。補正部１２３により補正された目標周波数（補正後目標周波数）は、インバータ１３に出力される。インバータ１３は、アンバランスモータ１１が補正後目標周波数で回転するように、交流電圧をアンバランスモータ１１に出力する。
　制御装置１２は、図３の一連の処理を定期的に実行することにより、排気ダクト２２の振動を低減するようにアンバランスモータ１１を制御する。
　たとえば、図４の時刻ｔ１では、第１波形ｗ１および第２波形ｗ２は所定の位相差（逆位相）となっていない（ステップＳ１３：ＮＯ）。このため、補正部１２３は、目標周波数から補正量分ずらした第２波形ｗ２が得られるように、目標周波数に補正量（０．１Ｈｚ）を加算した補正後周波数でアンバランスモータ１１を回転させる（ステップＳ１５～Ｓ１６）。制御装置１２は、これらの処理を繰り返し実行することにより、第２波形ｗ２の位相のずれを修正して、第１波形ｗ１の逆位相に近付けることができる。
　図４の時刻ｔ２では、第１波形ｗ１および第２波形ｗ２が所定の位相差（逆位相）となる（ステップＳ１３：ＹＥＳ）。このとき、補正部１２３は、補正量をゼロとし、設定部１２２が設定した目標周波数でアンバランスモータ１１を回転させる（ステップＳ１４、Ｓ１６）。これにより、アンバランスモータ１１は、排気ダクト２２の振動とは逆位相となる振動を与えて打ち消すことにより、排気ダクト２２の振動を低減することができる。
　また、図５には、排気ダクト２２の第２位置Ｐ２の近傍に振動センサ（不図示）を設け、この振動センサから受信した誤差信号に基づき、静音装置１０の効果を計測した例が示されている。図５の時刻ｔ１およびｔ２は、それぞれ図４の時刻ｔ１およびｔ２と同時刻である。時刻ｔ１では、第２波形ｗ２（図４）は第１波形ｗ１の逆位相となっていない。このため、図５に示すように、時刻ｔ１におけるアンバランスモータ１１による制振効果は比較的小さく、排気ダクト２２では振動が検出されている。
　一方、時刻ｔ２以降は、第２波形ｗ２（図４）は第１波形ｗ１の逆位相となっている。このため、図５に示すように、時刻ｔ２におけるアンバランスモータ１１による制振効果は時刻ｔ１よりも大きく、排気ダクト２２では振動が大幅に低減された状態となる。
（ハードウェア構成）
　図６は、本開示の一実施形態に係る静音装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
　以下、図６を参照しながら、本実施形態に係る静音装置１０のハードウェア構成について説明する。
　コンピュータ９００は、プロセッサ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、インタフェース９０４を備える。
　上述の静音装置１０（制御装置１２）は、一つ又は複数のコンピュータ９００に実装される。そして、上述した各機能部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置９０３に記憶されている。プロセッサ９０１は、プログラムを補助記憶装置９０３から読み出して主記憶装置９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ９０１は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域を主記憶装置９０２に確保する。プロセッサ９０１の例としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphic Processing Unit）、マイクロプロセッサなどが挙げられる。
　プログラムは、コンピュータ９００に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、補助記憶装置９０３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。なお、他の実施形態においては、コンピュータ９００は、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）などのカスタムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が挙げられる。この場合、プロセッサ９０１によって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。このような集積回路も、プロセッサの一例に含まれる。
　補助記憶装置９０３の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。補助記憶装置９０３は、コンピュータ９００のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース９０４または通信回線を介してコンピュータ９００に接続される外部記憶装置９１０であってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９００が当該プログラムを主記憶装置９０２に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、補助記憶装置９０３は、一時的でない有形の記憶媒体である。
　また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
さらに、当該プログラムは、前述した機能を補助記憶装置９０３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
（作用効果）
　以上のように、本実施形態に係る静音装置１０は、排気ダクト２２の第１位置Ｐ１における振動を表す第１波形ｗ１を取得する第１波形取得部１２０と、排気ダクト２２の第２位置Ｐ２において、排気ダクト２２に対して目標周波数の振動を与えるアンバランスモータ１１と、アンバランスモータ１１の回転を表す第２波形ｗ２を取得する第２波形取得部１２１と、第１波形ｗ１に基づいて目標周波数を設定する設定部１２２と、第１波形ｗ１と第２波形ｗ２とが所定の位相差となるように目標周波数を補正する補正部１２３と、を備える。
　このようにすることで、静音装置１０は、アンバランスモータ１１が排気ダクト２２の振動を低減可能な振動を発生できるように、アンバランスモータ１１の目標周波数を調整することができる。
　また、補正部１２３は、第１波形ｗ１と第２波形ｗ２とが所定の位相差ではない場合に、所定の補正量を加算して目標周波数を補正する。
　このようにすることで、静音装置１０は、アンバランスモータ１１の目標周波数を所定量（たとえば、０．１Ｈｚ）ずつ補正して、第１波形ｗ１と第２波形ｗ２との位相差を簡易に調整することができる。また、静音装置１０は、排気ダクト２２の振動周波数が変動した場合であっても、この変動に追随してアンバランスモータ１１の目標周波数を逐次、調整することができる。
　また、補正部１２３は、第１波形ｗ１と第２波形ｗ２とが所定の位相差となった場合に、補正量をゼロにする。
　このようにすることで、静音装置１０は、第１波形ｗ１と第２波形ｗ２との位相差が適切な状態（たとえば、１８０±α度）となったタイミング以降は、自動的に設定部１２２が設定した目標周波数に固定して、アンバランスモータ１１を動作させることができる。
　以上のとおり、本開示に係る実施形態を説明したが、上記した実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。上記した実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態及びその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　例えば、上記した実施形態において、静音装置１０（制御装置１２）の第１波形取得部１２０は、排気ダクト２２の振動センサ２３から、排気ダクト２２の振動波形を参照信号として受信する例を説明したが、これに限られることはない。参照信号は、ガスタービン２０の燃焼振動を検出可能なセンサ信号であればどのようなものであってもよい。たとえば、他の実施形態に係る第１波形取得部１２０は、排気ダクト２２内に設置された圧力センサから圧力変動を示す参照信号を受信してもよい。
＜付記＞
　上述の実施形態に記載の静音装置、静音方法、およびプログラムは、例えば以下のように把握される。
（１）本開示の第１の態様によれば、静音装置（１０）は、ガスタービン（２０）の排気ダクト（２２）の第１位置における振動を検出する参照信号に基づいて、排気ダクト（２２）の振動を表す第１波形（ｗ１）を取得する第１波形取得部（１２０）と、排気ダクト（２２）の第２位置において、排気ダクト（２２）に対して指定された目標周波数の振動を与えるアンバランスモータ（１１）と、アンバランスモータ（１１）の回転パルスを計測した計測信号に基づいて、アンバランスモータ（１１）の回転を表す第２波形（ｗ２）を取得する第２波形取得部（１２１）と、第１波形（ｗ１）に基づいて目標周波数を設定する設定部（１２２）と、第１波形（ｗ１）と第２波形（ｗ２）とが所定の位相差となるように、目標周波数を補正する補正部（１２３）と、を備える。
　このようにすることで、静音装置は、アンバランスモータが排気ダクトの振動を低減可能な振動を発生できるように、アンバランスモータの目標周波数を調整することができる。
（２）本開示の第２の態様によれば、第１の態様に係る静音装置（１０）において、補正部（１２３）は、第１波形（ｗ１）と第２波形（ｗ２）とが所定の位相差ではない場合に、所定の補正量を加算して目標周波数を補正する。
　このようにすることで、静音装置は、アンバランスモータの目標周波数を所定量ずつ補正して、第１波形と第２波形との位相差を簡易に調整することができる。また、静音装置は、排気ダクトの振動周波数が変動した場合であっても、この変動に追随してアンバランスモータの目標周波数を逐次、調整することができる。
（３）本開示の第３の態様によれば、第１の態様に係る静音装置（１０）において、補正部（１２３）は、第１波形（ｗ１）と第２波形（ｗ２）とが所定の位相差となった場合に、目標周波数の補正量をゼロにする。
　このようにすることで、静音装置は、第１波形と第２波形との位相差が適切な状態となったタイミング以降は、自動的に設定部が設定した目標周波数に固定して、アンバランスモータを動作させることができる。
（４）本開示の第４の態様によれば、静音方法は、ガスタービン（２０）の排気ダクト（２２）の第１位置における振動を検出する参照信号に基づいて、排気ダクトの振動を表す第１波形（ｗ１）を取得するステップと、排気ダクト（２２）の第２位置に設けられたアンバランスモータ（１１）により、排気ダクト（２２）に対して指定された目標周波数の振動を与えるステップと、アンバランスモータ（１１）の回転パルスを計測した計測信号に基づいて、アンバランスモータ（１１）の回転を表す第２波形（ｗ２）を取得するステップと、第１波形（ｗ１）に基づいて目標周波数を設定するステップと、第１波形（ｗ１）と第２波形（ｗ２）とが所定の位相差となるように、目標周波数を補正するステップと、を有する。
（５）本開示の第５の態様によれば、プログラムは、ガスタービン（２０）の排気ダクト（２２）の第１位置における振動を検出する参照信号に基づいて、排気ダクト（２２）の振動を表す第１波形（ｗ１）を取得するステップと、排気ダクト（２２）の第２位置において、排気ダクト（２２）に対して指定された目標周波数の振動を与えるアンバランスモータ（１１）の回転パルスを計測した計測信号に基づいて、アンバランスモータ（１１）の回転を表す第２波形（ｗ２）を取得するステップと、第１波形（ｗ１）に基づいて目標周波数を設定するステップと、第１波形（ｗ１）と第２波形（ｗ２）とが所定の位相差となるように、目標周波数を補正するステップと、を静音装置（１０）のコンピュータ（９００）に実行させる。
　本開示に係る静音装置、静音方法、およびプログラムによれば、ガスタービンの排気経路の低周波音を低減することができる。
１　ガスタービン設備
１０　静音装置
１１　アンバランスモータ
１２　制御装置
１２０　第１波形取得部
１２１　第２波形取得部
１２２　設定部
１２３　補正部
１３　インバータ
２　タービン建屋
２０　ガスタービン
２１　排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）
２２　排気ダクト
２３　振動センサ
９００　コンピュータ
９０１　プロセッサ
９０２　主記憶装置
９０３　補助記憶装置
９０４　インタフェース
９１０　外部記憶装置
ｗ１　第１波形
ｗ２　第２波形

Claims (5)

  1. 　ガスタービンの排気ダクトの第１位置における振動を検出する参照信号に基づいて、前記排気ダクトの振動を表す第１波形を取得する第１波形取得部と、
    　前記排気ダクトの第２位置において、前記排気ダクトに対して指定された目標周波数の振動を与えるアンバランスモータと、
    　前記アンバランスモータの回転パルスを計測した計測信号に基づいて、前記アンバランスモータの回転を表す第２波形を取得する第２波形取得部と、
    　前記第１波形に基づいて前記目標周波数を設定する設定部と、
    　前記第１波形と前記第２波形とが所定の位相差となるように、前記目標周波数を補正する補正部と、
    　を備える静音装置。
  2. 　前記補正部は、前記第１波形と前記第２波形とが所定の位相差ではない場合に、所定の補正量を加算して前記目標周波数を補正する、
    　請求項１に記載の静音装置。
  3. 　前記補正部は、前記第１波形と前記第２波形とが所定の位相差となった場合に、前記目標周波数の補正量をゼロにする、
    　請求項１に記載の静音装置。
  4. 　ガスタービンの排気ダクトの第１位置における振動を検出する参照信号に基づいて、前記排気ダクトの振動を表す第１波形を取得するステップと、
    　前記排気ダクトの第２位置に設けられたアンバランスモータにより、前記排気ダクトに対して指定された目標周波数の振動を与えるステップと、
    　前記アンバランスモータの回転パルスを計測した計測信号に基づいて、前記アンバランスモータの回転を表す第２波形を取得するステップと、
    　前記第１波形に基づいて前記目標周波数を設定するステップと、
    　前記第１波形と前記第２波形とが所定の位相差となるように、前記目標周波数を補正するステップと、
    　を有する静音方法。
  5. 　ガスタービンの排気ダクトの第１位置における振動を検出する参照信号に基づいて、前記排気ダクトの振動を表す第１波形を取得するステップと、
    　前記排気ダクトの第２位置において、前記排気ダクトに対して指定された目標周波数の振動を与えるアンバランスモータの回転パルスを計測した計測信号に基づいて、前記アンバランスモータの回転を表す第２波形を取得するステップと、
    　前記第１波形に基づいて前記目標周波数を設定するステップと、
    　前記第１波形と前記第２波形とが所定の位相差となるように、前記目標周波数を補正するステップと、
    　を静音装置のコンピュータに実行させるプログラム。
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