排気は発電機セットで最も大きな単一の騒音源であり、排気サイレンサーは設備が騒音規制値を満たせるかどうかを決める部品です。その選定はグレード名の問題ではなく、サイトに必要な減音量、エンジンが許容する背圧、排気ルートに確保できるスペースの間のバランスです。
AXONは、あらゆるメーカーのディーゼル・ガス発電機セット向けに、排気サイレンサーを単体で、または配管、伸縮継手、断熱、排気筒を含む排気システム一式の一部として供給しています。このページでは、サイレンサーの選定方法と、発注前に決めておくべき事項を説明します。
排気騒音はどこから来るのか
エンジンの排気には二種類の騒音が含まれます。シリンダーの脈動は、エンジン回転数と気筒数に応じた音程の低周波のこもった音を生み、ガス流の乱れと管端からの流出は、より高い周波数の広帯域騒音を生みます。前者は最も遠くまで伝わり壁を透過する騒音であり、後者は排気筒の近くで「シュー」という音や轟音として感じられる騒音です。
サイレンサーはその両方を処理しなければならず、二つの騒音は異なる内部設計を必要とします。サイレンサーの音響データが単一の数値ではなくオクターブバンドごとに示されるのはそのためです。高周波域で優れた性能を示す製品でも、近隣住民が苦情を寄せる低周波のこもった音にはほとんど効かないことがあります。
サイレンサーのグレード
業界では、サイレンサーを減音量の低い順に、工業用（インダストリアル）、住宅用（レジデンシャル）、クリティカル、病院用（ホスピタル）のグレードで表します。これらの名称は想定される周辺環境に由来します。騒音が許容される工業地域、住宅地域、そして排気音がほとんど聞こえないレベルでなければならない病院のようなクリティカルなサイトです。各メーカーがグレードごとに独自の減音量を公表しているため、二つの「住宅用」サイレンサーが必ずしも同等とは限りません。
グレード名は出発点であって、仕様ではありません。仕様とは、サイトが満たすべき音圧レベルと、それを測定する距離です。排気サイレンサーは、防音エンクロージャー、給気・排風サイレンサーとともに、その値を決める三つの要素の一つです。当社はこの三つを一体で検討します。冷却用の空気開口部が無処理の発電機セットに病院用グレードの排気サイレンサーを付けても、静かな設備にはなりません。
リアクティブ型、吸音型、複合型の設計
リアクティブ型サイレンサーは膨張室と管で構成されます。ガスが膨張室に広がる際に音響エネルギーの一部が反射して戻されます。低周波の脈動に対して効果的で、内部に劣化する部材がないため、製品の寿命を通じて性能を保ちます。
吸音型サイレンサーは、吸音材で囲まれた多孔管にガスを通します。高周波の騒音を除去し、抵抗はわずかですが、吸音材は排気温度に耐える必要があり、長年の使用後には交換が必要になることがあります。
複合型は両方を一つのシェルに収めたもので、住宅用およびクリティカルグレードでは一般的な選択です。適切な組み合わせはエンジンによって異なります。低速回転の大型エンジンはエネルギーがスペクトルの低域に集中するためリアクティブ部が必要であり、ターボチャージャー付きの高速エンジンは騒音がより高い周波数域に多く分布します。
減音量と背圧の関係
すべてのサイレンサーはガスの流れに抵抗を与え、減音量が大きいほど抵抗も大きくなります。エンジンメーカーは、定格負荷時に排気フランジでエンジンが受けてよい最大背圧を定めています。それを超えるとエンジンは出力を失い、高温で運転し、最悪の場合は損傷します。サイレンサー、配管、曲がり、排気筒のすべてが、この上限に対して積み上がります。
したがって、サイレンサーが単独で選定されることはありません。配管の長さと口径、曲がりの数と曲げ半径、伸縮継手、レインキャップ、そしてサイレンサー本体を含むルート全体を計算し、長年の運転で生じる汚れに対する余裕を確保します。ルートが長い場合は配管口径を上げ、合計が上限を超えることなくサイレンサーの減音量を維持できるようにします。
お問い合わせの際に排気ルートをお尋ねするのもこのためです。計画より曲がりが二つ増えるだけで、正しく選定されたサイレンサーであっても、エンジンが定格負荷に達しなくなることがあります。
材料、断熱、取付
サイレンサーのシェルは、耐熱塗装を施した炭素鋼またはステンレス鋼で製作し、ガス温度、サイトの雰囲気、仕様に応じて選定します。高温ガスに接する内部部品は熱膨張を考慮して設計し、シェルには吊りラグとサポートを備えます。
サイレンサーはサポート上に設置するか構造物から吊り下げ、エンジン側にはフレキシブル継手を設けて、エンジンの振動が配管や建屋に伝わらないようにします。サイレンサーと配管の断熱は、エンクロージャー内の表面温度を下げ、作業員を保護し、配管壁面そのものから放射される騒音を低減します。最低部のドレンにより、冷間始動時に水分がサイレンサーに溜まるのを防ぎます。
SCRとの組み合わせ、コンテナ内のサイレンサー
排出ガス規制でSCRシステムが必要な場合、サイレンサーとSCR反応器は一つのラインとして設計します。反応器のハウジングが消音の一部を担い、尿素水の噴射点はガス温度が十分に高い位置に設け、両者を合わせた背圧がエンジンの上限内に収まるようにします。
コンテナや防音エンクロージャーでは、サイレンサーは屋根の上または排気室内に設置し、排ガスが冷却用給気口に再流入せず、隣接する建物を避けて拡散するように排気筒の高さと出口の向きを決めます。エンクロージャーの設計、排気システム、給排気サイレンサーは、AXONから一つのパッケージとして供給されます。
選定を決めるもの
エンジンのデータシートにある三つの数値、すなわち排ガス流量、排気温度、最大背圧、サイトが満たすべき音圧レベルとその測定位置、そして配管のルートです。これらがあれば、オクターブバンドデータからサイレンサーを選定し、システム全体の背圧を確認できます。これらがなければ、グレード名は推測にすぎません。
AXONが供給する機器
- 工業用、住宅用、クリティカル、病院用グレードの排気サイレンサー
- リアクティブ型、吸音型、複合型の設計。炭素鋼またはステンレス鋼
- 排気システム一式：配管、伸縮継手、フレキシブル継手、断熱、サポート、レインキャップ、排気筒
- NOx低減のためのSCRシステムと組み合わせたサイレンサー
- エンクロージャーおよびコンテナ用の給気・排風サイレンサー
- 選定のたびに行うルート全体の背圧確認
お問い合わせの際にお送りいただきたい情報
- エンジンのメーカー、型式、定格。データシートに記載された排ガス流量、温度、背圧上限
- 満たすべき音圧レベルと、その測定距離または測定位置
- 排気ルート：配管長さ、曲がり、排気筒の高さ、屋内か屋外か
- SCRシステムの要否
- サイレンサーがパッケージの一部である場合は、エンクロージャーまたはコンテナの詳細
- 希望する材料：炭素鋼またはステンレス鋼
よくあるご質問
住宅用グレードとクリティカルグレードのサイレンサーの違いは何ですか？
クリティカルグレードは住宅用より減音量が大きく、病院用グレードはさらに大きくなります。数値はメーカーによって異なるため、選定はグレード名ではなく、サイトの規制値に対するオクターブバンドデータに基づいて行います。
サイレンサーの性能が高すぎることはありますか？
はい。減音量が大きいほど抵抗も大きくなります。排気背圧をエンジンの上限を超えて押し上げるサイレンサーは、出力とエンジン寿命を犠牲にします。サイレンサーと配管ルートは一体で確認します。
リアクティブ型か、吸音型か？
リアクティブ型サイレンサーは低周波の脈動を処理し、摩耗しません。吸音型サイレンサーはわずかな抵抗で高周波を処理します。住宅用およびクリティカルサイレンサーの多くは両方を組み合わせています。
サイレンサーだけで発電機は静かになりますか？
いいえ。エンジン、冷却用の空気開口部、排気はそれぞれ騒音を放射します。静かな設備には、エンクロージャー、給排気サイレンサー、排気サイレンサーを一体で設計することが必要です。
既設の発電機用にサイレンサーを供給できますか？
はい。エンジンのデータシート、満たすべき音圧レベル、排気ルートをお送りいただければ、既設配管の接続口に合わせてサイレンサーを選定・供給します。
ステンレス鋼か、炭素鋼か？
耐熱塗装を施した炭素鋼が一般的な選択です。腐食性の雰囲気、高いガス温度、または仕様上の要求がある場合はステンレス鋼とします。