静音装置、静音方法以及程序

技术领域

本公开涉及一种静音装置、静音方法以及程序。

本申请基于2021年6月30日在日本申请的日本特愿2021-108567号主张优先权，并将其内容援引于此。

背景技术

一般地，在燃气轮机的排气路径中，为了减少由流经排气路径的排出气体产生的噪声而使用消音器(例如，参照专利文献1)。作为这种消音器的消音方式，能够举出吸音型、共振型、扩张型、复合型，根据噪声的特征适当选择各消音方式。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5039684号公报

发明内容

发明要解决的课题

关于在燃气轮机的排气路径中产生的低频声音(例如，启动时产生的低频声音)，根据各种计测的结果确认了燃烧振动的成分向排气路径的管道机侧放射。在此，抑制作为起振源的燃烧振动会产生燃气轮机性能降低的影响，因此无法容易地进行。因此，理想的是，抑制透过燃气轮机排气系统管道而放射至外部的燃烧振动的成分。

本公开是鉴于这样的问题而完成的，提供一种能够减少燃气轮机的排气路径的低频声音的静音装置、静音方法以及程序。

用于解决课题的手段

根据本公开的一个方案，静音装置具备：第一波形获取部，基于检测燃气轮机的排气管道的第一位置处的振动的参考信号，获取表示所述排气管道的振动的第一波形；不平衡马达，在所述排气管道的第二位置，对所述排气管道施加所指定的目标频率的振动；第二波形获取部，基于计测所述不平衡马达的旋转脉冲得到的计测信号，获取表示所述不平衡马达的旋转的第二波形；设定部，基于所述第一波形来设定所述目标频率；以及校正部，以所述第一波形与所述第二波形成为规定的相位差的方式，校正所述目标频率。

根据本公开的一个方案，静音方法具有以下步骤：基于检测燃气轮机的排气管道的第一位置处的振动的参考信号，获取表示所述排气管道的振动的第一波形；通过设于所述排气管道的第二位置的不平衡马达，对所述排气管道施加所指定的目标频率的振动；基于计测所述不平衡马达的旋转脉冲得到的计测信号，获取表示所述不平衡马达的旋转的第二波形；基于所述第一波形来设定所述目标频率；以及以所述第一波形与所述第二波形成为规定的相位差的方式，校正所述目标频率。

根据本公开的一个方案，程序使静音装置的计算机执行以下步骤：基于检测燃气轮机的排气管道的第一位置处的振动的参考信号，获取表示所述排气管道的振动的第一波形；在所述排气管道的第二位置，基于计测对所述排气管道施加所指定的目标频率的振动的不平衡马达的旋转脉冲得到的计测信号，获取表示所述不平衡马达的旋转的第二波形；基于所述第一波形来设定所述目标频率；以及以所述第一波形与所述第二波形成为规定的相位差的方式，校正所述目标频率。

发明效果

根据本公开的静音装置、静音方法以及程序，能够减少燃气轮机的排气路径的低频声音。

附图说明

图1是表示本公开的一个实施方式的燃气轮机设备的整体构成的图。

图2是表示本公开的一个实施方式的静音装置的功能构成的图。

图3是表示本公开的一个实施方式的静音装置的处理的一个例子的流程图。

图4是用于说明本公开的一个实施方式的静音装置的功能的第一图。

图5是用于说明本公开的一个实施方式的静音装置的功能的第二图。

图6是表示本公开的一个实施方式的静音装置的硬件构成的一个例子的图。

具体实施方式

以下，参照图1～图6，对本公开的一个实施方式的静音装置10进行说明。

(整体构成)

图1是表示本公开的一个实施方式的燃气轮机设备的整体构成的图。

如图1所示，燃气轮机设备1具备燃气轮机20、废热回收锅炉21(以下，也记载为HRSG)、排气管道22以及静音装置10。

燃气轮机20设置于涡轮机室2内。燃气轮机20经由排气管道22与HRSG21连接，将产生的排出气体G供给至HRSG21。

HRSG21设置于涡轮机室2的外部。HRSG21利用燃气轮机20的排出气体G的热量来产生蒸汽。

排气管道22在涡轮机室2的外部，连接燃气轮机20与HRSG21。排气管道22是供从燃气轮机20排出的排出气体G流动的排气路径。需要说明的是，在以下的说明中，也将排气管道22的燃气轮机20侧记载为“上游侧”，将HRSG21侧记载为“下游侧”。

静音装置10是用于抑制排气管道22的低频声音的装置。排气管道22由于燃气轮机20的燃烧振动的成分被放射而振动，由此有时产生低频声音。燃烧振动例如在燃气轮机20启动时等产生。静音装置10从设于排气管道22的第一位置P1的壁面的振动传感器23定期地接收排气管道22的振动波形(参考信号)。静音装置10通过基于接收到的参考信号进行AVC(Active Vibration Control：振动主动控制)，减少排气管道22的振动，抑制低频声音的产生。

静音装置10具备不平衡马达(unbalance motor)11和控制装置12。

不平衡马达11安装于排气管道22的第二位置P2的壁面。例如，如图1所示，第二位置P2为比第一位置P1靠下游侧的位置。不平衡马达11在旋转轴上装配有不平衡重(unbalance weight)，按照控制装置12的控制使旋转轴旋转，由此对排气管道22的壁面施加振动。

控制装置12基于振动传感器23的参考信号来计测排气管道22的振动，以产生可降低该振动波形的振动的方式控制不平衡马达11的动作。

(功能构成)

图2是表示本公开的一个实施方式的静音装置的功能构成的图。

如图2所示，经由逆变器13对静音装置10的不平衡马达11供给用于驱动的电力。静音装置10的控制装置12通过逆变控制使不平衡马达11以任意的频率(后述的目标频率)旋转。此外，控制装置12具备第一波形获取部120、第二波形获取部121、设定部122以及校正部123。

第一波形获取部120基于振动传感器23的参考信号，获取表示排气管道22的振动的第一波形w1。

第二波形获取部121基于计测不平衡马达11的旋转脉冲得到的计测信号，获取表示不平衡马达11的旋转的第二波形w2。

设定部122从第一波形w1获取排气管道22的振动频率，基于该振动频率设定不平衡马达11的目标频率。

校正部123以第一波形w1与第二波形w2成为规定的相位差的方式，校正不平衡马达11的目标频率。不平衡马达11的旋转频率(第二波形w2)越接近排气管道22的振动频率(第一波形w1)的反相位，排气管道22的振动因不平衡马达11施加的振动被抵消而变得越小。因此，校正部123例如将规定的相位差设定为180度。需要说明的是，校正部123也可以以具有范围的方式将规定的相位差设定为180±α度。

此外，校正部123校正后的目标频率(校正后目标频率)被输出至逆变器13。逆变器13将与校正后目标频率对应的交流电压输出至不平衡马达11，使不平衡马达11以校正后目标频率旋转。需要说明的是，逆变器13也可以内置于不平衡马达11。

(处理流程)

图3是表示本公开的一个实施方式的静音装置的处理的一个例子的流程图。

图4是用于说明本公开的一个实施方式的静音装置的功能的第一图。

图5是用于说明本公开的一个实施方式的静音装置的功能的第二图。

以下，参照图3～图5，对静音装置10的处理的详情进行说明。

首先，控制装置12的第一波形获取部120基于从振动传感器23接收到的参考信号，获取表示排气管道22的振动的第一波形w1(步骤S10)。具体而言，第一波形获取部120通过带通滤波器(图2)从参考信号去除噪声等不需要的频带的成分。由此，如图4所示，第一波形获取部120能够获取作为排气管道22的振动的成分的波形的第一波形w1。

接着，控制装置12的设定部122基于第一波形w1，设定不平衡马达11的目标频率(步骤S11)。例如，设定部122将与排气管道22的振动频率相同的值设定为目标频率。

此外，控制装置12的第二波形获取部121基于从不平衡马达11接收到的计测信号(旋转脉冲)，获取表示不平衡马达11的旋转的第二波形w2(图4)(步骤S12)。

接着，控制装置12的校正部123判断第一波形w1与第二波形w2是否为规定的相位差(步骤S13)。

在第一波形w1与第二波形w2不为规定的相位差的(例如，相位差为180±α度的范围外)情况下(步骤S13：否(NO))，校正部123将目标频率的校正量设定为规定值(步骤S15)。规定值是由燃气轮机设备1的管理者等指定的任意的值，例如为0.1Hz。

另一方面，在第一波形w1与第二波形w2为规定的相位差的(例如，相位差为180±α度的范围内)情况下(步骤S13：是(YES))，校正部123将目标频率的校正量设定为零(步骤S14)。

接着，校正部123按设定的校正量校正目标频率(步骤S16)。通过校正部123校正后的目标频率(校正后目标频率)被输出至逆变器13。逆变器13将交流电压输出至不平衡马达11，以使不平衡马达11以校正后目标频率旋转。

控制装置12通过定期地执行图3的一系列的处理，以降低排气管道22的振动的方式控制不平衡马达11。

例如，在图4的时刻t1，第一波形w1与第二波形w2不为规定的相位差(反相位)(步骤S13：否)。因此，校正部123以得到从目标频率偏移了校正量的量的第二波形w2的方式，使不平衡马达11以对目标频率加上校正量(0.1Hz)而得到的校正后频率旋转(步骤S15～步骤S16)。控制装置12通过反复执行这些处理，能够修正第二波形w2的相位的偏差，接近第一波形w1的反相位。

在图4的时刻t2，第一波形w1与第二波形w2为规定的相位差(反相位)(步骤S13：是)。此时，校正部123将校正量设为零，使不平衡马达11以设定部122设定的目标频率旋转(步骤S14、步骤S16)。由此，不平衡马达11通过施加与排气管道22的振动为反相位的振动来进行抵消，能够减少排气管道22的振动。

此外，图5中示出了在排气管道22的第二位置P2的附近设置振动传感器(未图示)，基于从该振动传感器接收到的误差信号，计测静音装置10的效果的例子。图5的时刻t1和t2分别与图4的时刻t1和t2为相同时刻。在时刻t1，第二波形w2(图4)不为第一波形w1的反相位。因此，如图5所示，时刻t1的由不平衡马达11产生的减振效果较小，在排气管道22中检测到振动。

另一方面，时刻t2以后，第二波形w2(图4)为第一波形w1的反相位。因此，如图5所示，时刻t2的由不平衡马达11产生的减振效果比时刻t1的由不平衡马达11产生的减振效果大，在排气管道22中处于大幅减少了振动的状态。

(硬件构成)

图6是表示本公开的一个实施方式的静音装置的硬件构成的一个例子的图。

以下，参照图6，对本实施方式的静音装置10的硬件构成进行说明。

计算机900具备处理器901、主存储装置902、辅助存储装置903以及接口904。

上述的静音装置10(控制装置12)安装于一个或多个计算机900。并且，上述的各功能部的动作以程序的形式存储于辅助存储装置903。处理器901从辅助存储装置903读出程序并将该程序扩展至主存储装置902，按照该程序执行上述处理。此外，处理器901按照程序，在主存储装置902确保与上述的各存储部对应的存储区域。作为处理器901的例子，举出CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、GPU(Graphic Processing Unit：图形处理器)、微型处理器等。

程序也可以是用于实现使计算机900发挥的功能的一部分的程序。例如，程序也可以通过与已经存储于辅助存储装置903的其他程序的组合或与安装于其他装置的其他程序的组合来发挥功能。需要说明的是，在其他实施方式中，计算机900可以在除了上述构成之外或者代替上述构成而具备PLD(Programmable Logic Device：可编程逻辑器件)等自定义LSI(LargeScale Integrated Circuit：大规模集成电路)。

作为PLD的例子，可以举出PAL(Programmable Array Logic：可编程陈列逻辑)、GAL(Generic Array Logic：通用陈列逻辑)、CPLD(ComplexProgrammable Logic Device：复杂可编程逻辑控制器件)以及FPGA(FieldProgrammable Gate Array：现场可编程门阵列)。在该情况下，通过处理器901实现的功能的一部分或者全部可以通过该集成电路实现。这样的集成电路也包括在处理器的一个例子中。

作为辅助存储装置903的例子，可以举出HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)、SSD(Solid State Drive：固态驱动器)、磁盘、光磁盘、CD-ROM(Compact Disc Read OnlyMemory：只读存储型光盘)、DVD-ROM(DigitalVersatile Disc Read Only Memory：高密度只读光盘)以及半导体存储器等。辅助存储装置903可以是与计算机900的总线直接连接的内部介质，也可以是经由接口904或通信线路与计算机900连接的外部存储装置910。此外，在该程序通过通信线路传送至计算机900的情况下，接收了传送的计算机900也可以将该程序扩展至主存储装置902，执行上述处理。在至少一个实施方式中，辅助存储装置903是非暂时的有形的存储介质。

此外，该程序也可以是用于实现上述功能的一部分的程序。

而且，该程序也可以是通过与已存储于辅助存储装置903的其他程序的组合来实现所述功能的所谓的差分文件(差分程序)。

(作用效果)

如上所述，本实施方式的静音装置10具备：第一波形获取部120，获取表示排气管道22的第一位置P1处的振动的第一波形w1；不平衡马达11，在排气管道22的第二位置P2，对排气管道22施加目标频率的振动；第二波形获取部121，获取表示不平衡马达11的旋转的第二波形w2；设定部122，基于第一波形w1来设定目标频率；以及校正部123，以第一波形w1与第二波形w2成为规定的相位差的方式校正目标频率。

通过像这样做，静音装置10能够以不平衡马达11能产生可减少排气管道22的振动的振动的方式，调整不平衡马达11的目标频率。

此外，在第一波形w1与第二波形w2不为规定的相位差的情况下，校正部123以加上规定的校正量的方式来校正目标频率。

通过像这样做，静音装置10能够按各规定量(例如，0.1Hz)对不平衡马达11的目标频率进行校正，能够简易地调整第一波形w1与第二波形w2的相位差。此外，即使在排气管道22的振动频率变动的情况下，静音装置10也能够追随该变动而逐次调整不平衡马达11的目标频率。

此外，在第一波形w1与第二波形w2为规定的相位差的情况下，校正部123将校正量设为零。

通过像这样做，静音装置10能够在第一波形w1与第二波形w2的相位差处于适当的状态(例如，180±α度)的定时以后，自动固定为设定部122设定的目标频率，使不平衡马达11动作。

如上所述，对本公开的实施方式进行了说明，但上述的实施方式是作为例子提出的，并非意图限定发明的范围。上述的实施方式可以通过其他各种方式来实施，在不脱离发明的主旨的范围内，可以进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围、主旨内，与此同样地，也包含于技术方案所记载的发明及其等同的范围。

例如，在上述的实施方式中，以静音装置10(控制装置12)的第一波形获取部120从排气管道22的振动传感器23接收排气管道22的振动波形作为参考信号的例进行了说明，但并不限于此。参考信号只要是能检测燃气轮机20的燃烧振动的传感器信号就可以是任何参考信号。例如，其他实施方式的第一波形获取部120也可以从设于排气管道22内的压力传感器接收表示压力变动的参考信号。

<附记>

例如，如下掌握上述的实施方式所记载的静音装置、静音方法以及程序。

(1)根据本公开的第一方案，静音装置(10)具备：第一波形获取部(120)，基于检测燃气轮机(20)的排气管道(22)的第一位置处的振动的参考信号，获取表示排气管道(22)的振动的第一波形(w1)；不平衡马达(11)，在排气管道(22)的第二位置，对排气管道(22)施加所指定的目标频率的振动；第二波形获取部(121)，基于计测不平衡马达(11)的旋转脉冲得到的计测信号，获取表示不平衡马达(11)的旋转的第二波形(w2)；设定部(122)，基于第一波形(w1)来设定目标频率；以及校正部(123)，以第一波形(w1)与第二波形(w2)成为规定的相位差的方式，校正目标频率。

通过像这样做，静音装置能够以不平衡马达能产生可减少排气管道的振动的振动的方式，调整不平衡马达的目标频率。

(2)根据本公开的第二方案，在第一方案的静音装置(10)中，在第一波形(w1)与第二波形(w2)不为规定的相位差的情况下，校正部(123)加上规定的校正量来校正目标频率。

通过像这样做，静音装置能够按各规定量对不平衡马达的目标频率进行校正，能够简易地调整第一波形与第二波形的相位差。此外，即使在排气管道的振动频率变动的情况下，静音装置也能够追随该变动而逐次调整不平衡马达的目标频率。

(3)根据本公开的第三方案，在第一方案的静音装置(10)中，在第一波形(w1)与第二波形(w2)为规定的相位差的情况下，校正部(123)将目标频率的校正量设为零。

通过像这样做，静音装置能够在第一波形与第二波形的相位差处于适当的状态的定时以后，自动地固定为设定部设定的目标频率，使不平衡马达动作。

(4)根据本公开的第四方案，静音方法具有以下步骤：基于检测燃气轮机(20)的排气管道(22)的第一位置处的振动的参考信号，获取表示排气管道的振动的第一波形(w1)；通过设于排气管道(22)的第二位置的不平衡马达(11)，对排气管道(22)施加所指定的目标频率的振动；基于计测不平衡马达(11)的旋转脉冲得到的计测信号，获取表示不平衡马达(11)的旋转的第二波形(w2)；基于第一波形(w1)来设定目标频率；以及以第一波形(w1)与第二波形(w2)成为规定的相位差的方式，校正目标频率。

(5)根据本公开的第五方案，程序使静音装置(10)的计算机(900)执行以下步骤：基于检测燃气轮机(20)的排气管道(22)的第一位置处的振动的参考信号，获取表示排气管道(22)的振动的第一波形(w1)；在排气管道(22)的第二位置，基于计测对排气管道(22)施加所指定的目标频率的振动的不平衡马达(11)的旋转脉冲得到的计测信号，获取表示不平衡马达(11)的旋转的第二波形(w2)；基于第一波形(w1)来设定目标频率；以及以第一波形(w1)与第二波形(w2)成为规定的相位差的方式，校正目标频率。

产业上的可利用性

根据本公开的静音装置、静音方法以及程序，能够减少燃气轮机的排气路径的低频声音。

附图标记说明

1燃气轮机设备

10静音装置

11不平衡马达

12控制装置

120第一波形获取部

121第二波形获取部

122设定部

123校正部

13逆变器

2涡轮机室

20燃气轮机

21废热回收锅炉(HRSG)

22排气管道

23振动传感器

900计算机

901处理器

902主存储装置

903辅助存储装置

904接口

910外部存储装置

w1第一波形

w2第二波形。