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プラント振動・騒音の予測・対策技術

振動

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竹井 佳子

竹井 佳子

総合研究所

2010年入社
機械宇宙工学専攻 修了

技術紹介

製品開発に求められる振動・音響技術とは?

回転機械の騒音予測評価技術です。

三菱重工では、エネルギー機器製品(ガスタービン、原子力)をはじめ、航空宇宙、船舶、防衛機器、環境装置など数多くの製品開発を行っています。
ガスタービンや蒸気タービンのような発電設備で使用される回転機械から振動や騒音が発生すると、運転の制約となったり、周囲の人達に不快感を与えることになります。そのため発電プラントなどの産業プラントでは、完成後も周辺の環境を快適な状態に保てるかを事前に予測検討する必要があります。騒音検討もその一環で、コンピュータを用いたシミュレーションを行うことで、音源から周囲にどの程度伝播するのかを事前に予測しています。

振動・音響の解析技術とはどのようなものですか?

最先端の大規模計算技術と連成解析技術です。

製品開発のためには解析技術と計測技術の向上が必須です。
解析技術には、振動、構造、流体等、各分野でそれぞれ解析技術の向上を進めています。
振動・音響のシミュレーションでは、有限要素法(Finite Element Method)、境界要素法(Boundary Element Method)や統計的エネルギー解析法(Statistical Energy Analysis)、音線法など様々な手法を駆使します。
最先端のコンピュータやソフトウェアを用いることにより、従来は扱えなかったような規模の計算を行うことが可能です。
詳細なモデル化により、新たな知見が得られる場合もあります。また、流体-振動連成解析など、他分野との連成解析にも積極的に取り組んでいます。

図1 音圧レベルの解析結果(計測値との比較)
図1 音圧レベルの解析結果(計測値との比較)

騒音検討とはなんですか?

周囲環境への低騒音化のための騒音伝搬評価です。

高砂で製造しているガスタービンや蒸気タービンのような発電設備で使用される回転機械から振動や騒音が発生すると、運転の制約となったり、周囲の人達に不快感を与えることになります。
そのため、製品開発に際しては、コンピュータを用いたシミュレーションを行うことで、発生する事象を事前に予測して、低振動・低騒音な設計を行っています。

騒音検討では、ガスタービンや蒸気タービンからの騒音が周囲にどの程度伝播するかの検討計算を実施します。
新設プラントなどでは、運開前に保証計測を実施し、予測値や保証値と比較し問題ないかを確認しています。

図2 発電設備
図2 発電設備

研究所での仕事ってどんな仕事ですか?

製品開発と技術開発の両輪です!

研究所は、「製品開発」と「技術開発」の大きく2つの役割を担っています。
「製品開発」では、事業所の設計部門と連携し、進めていきます。
研究所にいる各技術分野の専門家と議論をすることで、より良い製品開発に繋げています。 「技術開発」では、製品開発を見据えた技術課題に対して、研究提案を行い、新しい技術を構築していきます。
研究所の各研究部にはその分野のスペシャリストが集まっているので、問題にぶつかったときには解決のための技術的なアプローチをすぐに相談できます。
また、自分たちで出したアイデアの効果を、自分たちで確認します。
解析での検証や要素試験での確認はもちろんですが、現地計測など実機検証まで行います。
検証試験などは多くの方と連携して実施します。一人で問題を抱え込まずに、自分から相談していくことが大切だといつも思います。
研究提案などは、若手も提案します。研究提案をするためには、他社の動向や解析ベンダーの技術動向の情報を収集することが重要なので、とても勉強になります。

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