JP2014126144A - Vibration reducing device of engine generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジン発電機の振動低減装置に関する。 The present invention relates to a vibration reduction device for an engine generator.
エンジン発電機は、ベッドの上に発電機とエンジンを固定して設けられている。前記ベッドは床面にバネとダンパを介して設けられており、発電機の入力軸とエンジンの出力軸とが連結されている。 The engine generator is provided with a generator and an engine fixed on a bed. The bed is provided on the floor surface via a spring and a damper, and an input shaft of the generator and an output shaft of the engine are connected to each other.
エンジン発電機は、発電する電源の周波数に合わせてエンジンの回転数が設定される。ところが、エンジンの回転数が一定であれば問題はないが、エンジンの回転数が変動するとエンジン発電機の振動が大きくなるという問題がある。エンジン発電機の振動は、バネとダンパとに支持されたベッド全体の振動と、ベッド上に固定された発電機とエンジンとによりベッドが変形することによる振動とがある。 In the engine generator, the number of revolutions of the engine is set in accordance with the frequency of the power source that generates power. However, there is no problem if the engine speed is constant, but there is a problem that the vibration of the engine generator increases when the engine speed fluctuates. The vibration of the engine generator includes vibration of the entire bed supported by the spring and the damper, and vibration due to deformation of the bed by the generator and the engine fixed on the bed.
回転による振動を低減する技術として、以下のものがある。 There are the following techniques for reducing vibration caused by rotation.
特許文献1に記載の発明は、モータケースにステータが支持され、該ステータの回転数に応じて、該ステータの支持状態を変えるものである。回転数検出モジュールが回転電機の回転数を検出し、該検出した回転数に応じて回動接触子を上方へ駆動したり、回動接触子を下方へ駆動したりする。これにより、モータケースに対してステータを浮かせて低剛性支持状態にしたり、モータケースに対してステータを密着固定させて高剛性支持状態にしたりできる。 In the invention described in Patent Document 1, a stator is supported on a motor case, and the support state of the stator is changed according to the rotation speed of the stator. The rotational speed detection module detects the rotational speed of the rotating electrical machine, and drives the rotating contact or drives the rotating contact downward according to the detected rotational speed. Thereby, the stator can be floated with respect to the motor case to be in a low-rigidity support state, or the stator can be closely fixed to the motor case to be in a high-rigidity support state.
高負荷状態で発熱性を重視したい場合は、回転電機を高剛性支持状態にしてステータとモータケースとを接触させる。低負荷状態で騒音抑制を重視したい場合は、低剛性支持状態にしてモータケースに対してステータを浮かせる。回転電機の作動状態に適合させて、振動を抑制するとともに発熱性能を確保できる。 When it is desired to emphasize heat generation in a high load state, the rotating electrical machine is in a highly rigid support state and the stator and the motor case are brought into contact with each other. If noise suppression is important in a low load state, the stator is floated with respect to the motor case in a low rigidity support state. By adapting to the operating state of the rotating electrical machine, it is possible to suppress vibration and ensure heat generation performance.
本発明の目的は、振動の振幅が許容値以上になったことをリアルタイムで検出し、錘をエンジン発電機上の振幅の大きい位置へ移動させてエンジン発電機の固有振動数を切り替え、エンジン発電機の振幅が大きくなるのを抑制することである。 An object of the present invention is to detect in real time that the amplitude of vibration has exceeded an allowable value, move the weight to a position with a large amplitude on the engine generator, switch the natural frequency of the engine generator, and This is to prevent the machine amplitude from increasing.
以下に、「発明を実施するための形態」で使用される番号を用いて、「課題を解決するための手段」を説明する。これらの番号は、「特許請求の範囲」の記載と「発明を実施するための形態」の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものである。但し、それらの番号は、「特許請求の範囲」に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 The “means for solving the problems” will be described below using the numbers used in “DETAILED DESCRIPTION”. These numbers are added to clarify the correspondence between the description of “Claims” and the description of “Mode for Carrying Out the Invention”. However, these numbers should not be used for the interpretation of the technical scope of the invention described in “Claims”.
エンジン発電機においては、エンジンが回転して一定の回転数になるまでの間に、エンジンの振動がベッドに伝わり、ベッドに曲がりやねじれが生じる。このため、ベッド,エンジン,発電機を含めたエンジン発電機全体の振動が生じる。このエンジン発電機の振動は、エンジン発電機のもつ固有振動数の共振点を通過する際に、共振して振幅が大きくなる。 In the engine generator, the vibration of the engine is transmitted to the bed until the engine rotates and reaches a certain rotation speed, and the bed is bent or twisted. For this reason, vibrations of the entire engine generator including the bed, engine, and generator occur. The vibration of the engine generator resonates and increases in amplitude when passing through the resonance point of the natural frequency of the engine generator.
特に電力事情が不安定な国でエンジン発電機による発電を行う場合には、エンジンの回転数が一定しないので、エンジン発電機に振幅の大きな振動が生じやすい。例えば周波数50Hzの発電を行う場合に、エンジンの回転数が変動し、発電した電源の周波数が47〜53Hzの範囲で変動し、この回転数の変動による振動数がエンジン発電機の固有振動数に近づくと、共振により振動の振幅が大きくなる。 In particular, when power is generated by an engine generator in a country where the power situation is unstable, the engine speed is not constant, and therefore, vibration with a large amplitude is likely to occur in the engine generator. For example, when power generation is performed at a frequency of 50 Hz, the engine speed fluctuates, and the frequency of the generated power source fluctuates in the range of 47 to 53 Hz. When approaching, the amplitude of vibration increases due to resonance.
国の電力事情が異なるため、周波数の変動の仕方も異なる。エンジン発電機の振動低減装置の設定を予め固定することができないため、現地で調整できるようにするのが望ましい。 Because the country's power situation is different, the frequency variation is also different. Since the setting of the vibration reduction device for the engine generator cannot be fixed in advance, it is desirable to be able to adjust it locally.
そこで、本発明は以下のように構成されている。 Therefore, the present invention is configured as follows.
床面(1)にバネ(2a)およびダンパ(2b)を介してベッド(3)が設けられている。該ベッド(3)の上にエンジン(4)と発電機(5)とが固定され、エンジン発電機(6)が構成されている。 A bed (3) is provided on the floor (1) via a spring (2a) and a damper (2b). An engine (4) and a generator (5) are fixed on the bed (3) to constitute an engine generator (6).
前記エンジン(4)の回転数(N)の変動によりエンジン発電機(6)の振動の振幅(W)が大きくなるのを抑制するエンジン発電機の振動低減装置(7)が設けられている。即ち、以下のように構成されている。 An engine generator vibration reduction device (7) is provided that suppresses an increase in the amplitude (W) of vibration of the engine generator (6) due to fluctuations in the rotational speed (N) of the engine (4). That is, it is configured as follows.
前記エンジン(4)および前記発電機(5)の両側に前記ベッド(3)に固定して一対のレール(8)が設けられている。夫々のレール(8)に夫々のレール(8)に沿って錘(9)が移動自在に設けられている。該錘(9)をレール(8)に沿って往復移動させる駆動部(10)が設けられている。 A pair of rails (8) are provided on both sides of the engine (4) and the generator (5) fixed to the bed (3). Each rail (8) is provided with a weight (9) movably along each rail (8). A drive unit (10) for reciprocating the weight (9) along the rail (8) is provided.
エンジン(4)の起振力の振動数(Fj)が前記エンジン発電機(6)の固有振動数(F0)に近づいてエンジン発電機(6)の振幅(W)が許容値(W1)を超えたことをリアルタイムで検出する検出部(12)が設けられている。該検出部(12)からの信号に基づいて前記エンジン発電機(6)の固有振動数(F0)を異なる固有振動数(F1),(F2)に変えるための錘(9)の位置を演算する演算部(13)が設けられている。該演算部(13)の演算した数値に基づいて前記駆動部(10)に制御信号を出力する制御部(14)が設けられている。 The frequency (F j ) of the excitation force of the engine (4) approaches the natural frequency (F 0 ) of the engine generator (6), and the amplitude (W) of the engine generator (6) is an allowable value (W 1 ) A detection unit (12) for detecting in real time that the value exceeds 1 ) is provided. The weight (9) for changing the natural frequency (F 0 ) of the engine generator (6) to a different natural frequency (F 1 ), (F 2 ) based on the signal from the detector (12). A calculation unit (13) for calculating the position is provided. A control unit (14) for outputting a control signal to the drive unit (10) based on the numerical value calculated by the calculation unit (13) is provided.
前記エンジン発電機の振動低減装置(7)を備えて、エンジン発電機(6)が構成されている。 The engine generator (6) includes the vibration reduction device (7) for the engine generator.
エンジン(4)と発電機(5)とベッド(3)からなるエンジン発電機(6)におけるエンジン(4)の起振力の振動数(Fj)が、該エンジン発電機(6)の固有振動数(F0)に近づいて、該エンジン発電機(6)の振幅(W)が許容値(W1)を超えたことをリアルタイムで検出する。該エンジン発電機(6)の固有振動数(F0)を異なる固有振動数(F1),(F2)に変えるために錘(9)の位置を演算する。該演算した数値に基づいて錘(9)をレール(8)に沿って移動させる。これにより、エンジン発電機(6)の固有振動数(F0)を異なる固有振動数(F1),(F2)に変え、エンジン発電機(6)の振幅(W)が大きくなるのを抑制する。 The frequency (F j ) of the excitation force of the engine (4) in the engine generator (6) comprising the engine (4), the generator (5) and the bed (3) is the characteristic of the engine generator (6). It approaches the frequency (F 0 ) and detects in real time that the amplitude (W) of the engine generator (6) has exceeded the allowable value (W 1 ). In order to change the natural frequency (F 0 ) of the engine generator (6) to different natural frequencies (F 1 ) and (F 2 ), the position of the weight (9) is calculated. Based on the calculated numerical value, the weight (9) is moved along the rail (8). As a result, the natural frequency (F 0 ) of the engine generator (6) is changed to different natural frequencies (F 1 ) and (F 2 ), and the amplitude (W) of the engine generator (6) is increased. Suppress.
本発明によれば、レールの長さ方向に錘を移動させてエンジン発電機の固有振動数を変動させることにより、エンジンの起振力にエンジン発電機が共振してエンジン発電機の振動の振幅が大きくなるのを回避してエンジン発電機の振動を低減する。このため、ベッドの剛性を高くすることなくエンジン発電機の振動を低減できる。 According to the present invention, by moving the weight in the length direction of the rail to vary the natural frequency of the engine generator, the engine generator resonates with the vibration force of the engine and the vibration amplitude of the engine generator The vibration of the engine generator is reduced by avoiding the increase of the engine. For this reason, the vibration of the engine generator can be reduced without increasing the rigidity of the bed.
以下、本発明によるエンジン発電機の振動低減装置を実施するための実施の形態を説明する。 Embodiments for implementing a vibration reduction device for an engine generator according to the present invention will be described below.
図1〜図3に示すように、床面1に弾性部材としてのバネ2aおよびダンパ2bを介してベッド3が設けられている。 As shown in FIGS. 1 to 3, a bed 3 is provided on a floor surface 1 via springs 2 a and dampers 2 b as elastic members.
該ベッド3の上にエンジン4と発電機5とが固定され、該エンジン4の出力軸4aと該発電機5の入力軸5aとが連結されてエンジン発電機6が構成されている。 An engine 4 and a generator 5 are fixed on the bed 3, and an engine generator 6 is configured by connecting an output shaft 4 a of the engine 4 and an input shaft 5 a of the generator 5.
前記エンジン4の回転数Nの変動により前記エンジン発電機6に振動が生じて前記エンジン発電機6の振幅Wが大きくなるのを抑制するエンジン発電機の振動低減装置7が設けられている。 An engine generator vibration reducing device 7 is provided for suppressing vibrations in the engine generator 6 caused by fluctuations in the rotational speed N of the engine 4 and increasing the amplitude W of the engine generator 6.
該エンジン発電機の振動低減装置7は以下のように構成されている。図2,図3に示すように、前記エンジン4および前記発電機5の両側には、前記ベッド3の側面に固定して帯状の一対のレール8が設けられている。夫々のレール8には、夫々のレール8に沿って移動自在な錘9が設けられている。 The engine generator vibration reducing device 7 is configured as follows. As shown in FIGS. 2 and 3, on both sides of the engine 4 and the generator 5, a pair of belt-like rails 8 are provided fixed to the side surface of the bed 3. Each rail 8 is provided with a weight 9 that is movable along each rail 8.
該錘9の構成を以下に説明する。図2に示すように錘9には断面形状が横T字形の溝9aが形成されている。一方、レール8の側方には抜け止め部8aが形成され、レール8の断面形状が横T字形に形成されている。このレール8の横T字形の部分が錘9の横T字形の溝9aに嵌まり込み、錘9はレール8から外れることなく移動することができる。 The configuration of the weight 9 will be described below. As shown in FIG. 2, the weight 9 has a groove 9a having a transverse T-shaped cross section. On the other hand, a retaining portion 8a is formed on the side of the rail 8, and the cross-sectional shape of the rail 8 is formed in a horizontal T shape. The horizontal T-shaped portion of the rail 8 is fitted into the horizontal T-shaped groove 9 a of the weight 9, and the weight 9 can move without being detached from the rail 8.
この錘9をレール8に沿って往復移動させる駆動部10が設けられている。該駆動部10の構成を以下に説明する。レール8を上下から挟む位置には、レール8と直角な水平方向の固定軸を有する車輪11が、図2の紙面と直角なレール8の長さ方向に沿って複数設けられている。これらの車輪11のひとつが、図示しないモータに連結されている。 A driving unit 10 that reciprocates the weight 9 along the rail 8 is provided. The configuration of the drive unit 10 will be described below. A plurality of wheels 11 having a fixed axis in the horizontal direction perpendicular to the rail 8 are provided along the length direction of the rail 8 perpendicular to the paper surface of FIG. One of these wheels 11 is connected to a motor (not shown).
なお、錘9の重量を車輪11で支持し、レール8の長さ方向に沿ってねじ軸を回転自在に支持し、該ねじ軸に錘9をネジ結合させ、該ねじ軸をベッド3に固定したモータに連結した構成を採用することもできる。 The weight 9 is supported by the wheel 11, the screw shaft is rotatably supported along the length of the rail 8, the weight 9 is screwed to the screw shaft, and the screw shaft is fixed to the bed 3. It is also possible to adopt a configuration connected to the motor.
次に、振動するエンジン発電機6の振幅Wが許容値W1を超えたことを検出してレール8に沿って錘9を移動させるまでの作用を行う部分を、図4に基づいて説明する。前記エンジン4が回転すると、起振力が発生する。この起振力のj次の振動成分の振動数Fjが、エンジン発電機6の固有振動数F0に近づいて、エンジン発電機6の振幅Wが許容値W1を超えた場合に、超えたことを検出する検出部12(図1〜図3では図示せず)がベッド3に固定して設けられている。該検出部12はベッド3の長さ方向に沿って振動モードが把握できる数だけ、本実施の形態では4つ設けられている。 Then, a part for action to move the weight 9 along the rail 8 detects that the amplitude W of the engine generator 6 exceeds the allowable value W 1 that vibrates will be described with reference to FIG. 4 . When the engine 4 rotates, a vibration generating force is generated. When the frequency F j of the j-th order vibration component of this vibration force approaches the natural frequency F 0 of the engine generator 6 and the amplitude W of the engine generator 6 exceeds the allowable value W 1 , it exceeds A detection unit 12 (not shown in FIGS. 1 to 3) for detecting this is fixed to the bed 3. In the present embodiment, as many detection units 12 as the number of vibration modes that can be grasped along the length direction of the bed 3 are provided.
該検出部12からの信号に基づいて、レール8の長さ方向での錘9を配置する位置を算出する演算部13が設けられている。これは、エンジン発電機6の固有振動数F0を異なる固有振動数F1,F2に変えるためには、レール8の振幅の大きい部分に錘9を配置することが必要であり、そのためにはレール8の長さ方向での錘9の位置を算出する必要があるからである。 Based on a signal from the detection unit 12, a calculation unit 13 is provided that calculates a position where the weight 9 is arranged in the length direction of the rail 8. This is because, in order to change the natural frequency F 0 of the engine generator 6 to different natural frequencies F 1 and F 2 , it is necessary to arrange the weight 9 in a portion where the amplitude of the rail 8 is large. This is because it is necessary to calculate the position of the weight 9 in the length direction of the rail 8.
該演算部13の算出した数値に基づいて前記駆動部10の図示しないモータに制御信号を出力する制御部14が設けられている。 A control unit 14 is provided that outputs a control signal to a motor (not shown) of the drive unit 10 based on the numerical value calculated by the calculation unit 13.
前記錘9の質量Maの求め方を、以下に説明する。この実施の形態では、エンジン発電機6のベッド3に曲げ力と捩り力が作用することから、制振対象は曲げ一次振動モードまたは捩り一次振動モードとする。エンジン4の起振力の共振次数j次の振動数Fjが、この曲げ一次振動モードまたは捩り一次振動モードによる振動の固有振動数F0と一致したときに、aパーセント低下させることができる錘9を用いる場合、固有振動数F0が最も低下する錘9の位置は、最大振幅点である。 A method for obtaining the mass Ma of the weight 9 will be described below. In this embodiment, since the bending force and the torsional force act on the bed 3 of the engine generator 6, the vibration suppression target is set to the bending primary vibration mode or the torsional primary vibration mode. When the resonance order j following frequency F j of the excitation force of the engine 4, coincides with the natural frequency F 0 of the vibration due to the bending first-order vibration mode or torsional primary vibration mode, the weight can be lowered a percent In the case of using 9, the position of the weight 9 where the natural frequency F 0 is the lowest is the maximum amplitude point.
そして、最大振幅点に錘9が位置するときに、固有振動数F0がaパーセント低下するとし、モード質量をM0、モード剛性をk0、目標固有振動数をF1{=(1−a/100)×F0}とすると、
F0=(1/2π)√{k0/M0}・・・(1)
F1=(1/2π)√{k0/(M0+Ma)}・・・(2)
が成り立つ。
Then, when the weight 9 is positioned at the maximum amplitude point, the natural frequency F 0 is decreased by a percent, the mode mass is M 0 , the mode rigidity is k 0 , and the target natural frequency is F 1 {= (1− a / 100) × F 0 },
F 0 = (1 / 2π) √ {k 0 / M 0 } (1)
F 1 = (1 / 2π) √ {k 0 / (M 0 + M a )} (2)
Holds.
上記の(2)式から、
Ma={k0/(2πF1)2} −M0・・・(3)
が導き出され、(3)式から錘9の質量Maを求めることができる。
From the above equation (2),
M a = {k 0 / (2πF 1 ) 2 } −M 0 (3)
Is derived, and the mass Ma of the weight 9 can be obtained from the equation (3).
次に、エンジン発電機の振動低減装置の作用を説明する。 Next, the operation of the engine generator vibration reducing device will be described.
エンジン発電機において、発電が持続されている電気供給系統の周波数が増減することが原因で、発電機5の回転数が増減し、それに伴いエンジン4の振動が増減する。そして、エンジン4の振動がベッド3に伝達される。エンジン4のj次の起振力の振動数Fjがエンジン発電機6の固有振動数F0に近づくと、エンジン発電機6の振動が増大してエンジン発電機6の振動の振幅Wが大きくなる。このため、電源の周波数の増減に基づいてエンジン発電機6の振動数Fの増減を予測することができ、更にエンジン発電機6の振動数Fの増減に基づいてエンジン発電機6の振幅Wの増減を予測することができる。そこで、エンジン発電機6の振幅Wが大きくなりそうな場合は、エンジン発電機6の固有振動数が、レール8の中心位置に錘9がある基準の固有振動数F0から他の固有振動数F1,F2となるように、2つの錘9をレール8のいずれかの端部へ向かって移動させればよいことが分かる。これにより、他の固有振動数F1,F2の振動曲線に沿って振幅Wが変動し、振幅WがW0からW1,W2に減少する。 In the engine generator, the number of rotations of the generator 5 increases / decreases due to the increase / decrease of the frequency of the electric supply system in which power generation is continued, and the vibration of the engine 4 increases / decreases accordingly. The vibration of the engine 4 is transmitted to the bed 3. When the frequency F j of the j-th order vibration force of the engine 4 approaches the natural frequency F 0 of the engine generator 6, the vibration of the engine generator 6 increases and the vibration amplitude W of the engine generator 6 increases. Become. Therefore, the increase / decrease in the frequency F of the engine generator 6 can be predicted based on the increase / decrease in the frequency of the power source, and the amplitude W of the engine generator 6 can be predicted based on the increase / decrease in the frequency F of the engine generator 6. Increase and decrease can be predicted. Therefore, when the amplitude W of the engine generator 6 is likely to increase, the natural frequency of the engine generator 6 is changed from a reference natural frequency F 0 having a weight 9 at the center position of the rail 8 to another natural frequency. It can be seen that the two weights 9 may be moved toward either end of the rail 8 so as to be F 1 and F 2 . As a result, the amplitude W varies along the vibration curves of the other natural frequencies F 1 and F 2 , and the amplitude W decreases from W 0 to W 1 and W 2 .
エンジン発電機6の固有振動数として固有振動数F1,F2が得られるような錘9の位置を算出するため、錘9の位置とエンジン発電機6の固有振動数F1,F2との関係が予め把握されている。そして、錘9がレール8の中央位置にあるときの固有振動数F0の振動曲線から、目標とする固有振動数F1,F2での振動曲線となるレール8上での錘9の位置を割り出す作業が、制御部14によって行われる。該目標とする固有振動数F1,F2の錘9のレール8上での位置が、演算部13により算出される。 In order to calculate the position of the weight 9 such that the natural frequencies F 1 and F 2 are obtained as the natural frequencies of the engine generator 6, the position of the weight 9 and the natural frequencies F 1 and F 2 of the engine generator 6 are Is previously grasped. Then, the position of the weight 9 on the rail 8 becomes a vibration curve at the target natural frequencies F 1 and F 2 from the vibration curve of the natural frequency F 0 when the weight 9 is at the center position of the rail 8. The control unit 14 performs an operation for determining the value. The calculation unit 13 calculates the positions of the weights 9 of the target natural frequencies F 1 and F 2 on the rail 8.
具体的には、制御部14がエンジン発電機6の振動をモニタして周波数分析を行なう。そして、エンジン発電機6の振幅Wが許容値W1に近づくと、この許容値W1に近い振動がベッド3の曲げによる振動か捩りによる振動かを振動周波数により判断する。その判断に基づいて、制御部14が2つの錘9をレール8上の中央位置から左の重いエンジン4側へ移動させたり、右の軽い発電機5側へ移動させたりして、エンジン発電機6の固有振動数F0を異なる固有振動数F1,F2に変える。以下に、より具体的に説明する。 Specifically, the control unit 14 monitors the vibration of the engine generator 6 and performs frequency analysis. When the oscillation amplitude W of the engine generator 6 approaches the allowable value W 1, the vibration is close to the allowable value W 1 is determined by the vibration frequency or vibration due to the vibration or twisting due to bending of the bed 3. Based on the determination, the control unit 14 moves the two weights 9 from the central position on the rail 8 to the left heavy engine 4 side or to the right light generator 5 side, and the engine generator The natural frequency F 0 of 6 is changed to different natural frequencies F 1 and F 2 . More specific description will be given below.
エンジン4の回転数Nが上昇する際にエンジン発電機6の振動の振幅Wが大きくなるのを抑制する錘9の動かし方を、図5A,図5Bに基づいて説明する。初めに錘9をレール8の中央部に位置させておく。 A method of moving the weight 9 that suppresses an increase in the amplitude W of vibration of the engine generator 6 when the rotational speed N of the engine 4 increases will be described with reference to FIGS. 5A and 5B. First, the weight 9 is positioned at the center of the rail 8.
エンジン4の回転数Nが上昇すると、エンジン発電機6にj次の起振力の振動数Fjが作用する。そして、j次の起振力の振動数Fjがエンジン発電機6の例えば曲げ一次振動モードの固有振動数F0に近づく。このエンジン4の振動はベッド3に伝わり、エンジン発電機6の全体を振動させる。図5Bはエンジン発電機6の振動数Fと振幅Wとの関係を示すものである。エンジン発電機6の固有振動数がF0である場合は、(a)の振動曲線となり、エンジン発電機6の固有振動数がF1である場合は(b)の振動曲線となる。図5Aにおいて、エンジン4のj次の起振力の振動数FjがQ点を通過してF0Lを超えると、図5Bのグラフ(a)では、R1点の位置から右上へ向かい、エンジン発電機6の振幅Wが許容値W1を超えることになる。 When the rotational speed N of the engine 4 increases, the frequency F j of the j-th vibration force acts on the engine generator 6. Then, the frequency F j of the j-th order vibration force approaches the natural frequency F 0 of the engine generator 6 in the bending primary vibration mode, for example. The vibration of the engine 4 is transmitted to the bed 3 and vibrates the entire engine generator 6. FIG. 5B shows the relationship between the frequency F and the amplitude W of the engine generator 6. If the natural frequency of the engine generator 6 is F 0, becomes a vibration curve of (a), if the natural frequency of the engine generator 6 is F 1 a vibration curve of (b). In Figure 5A, when it exceeds F 0 L frequency F j of the j-th order of the excitation force of the engine 4 passes through the point Q, in the graph of FIG. 5B (a), directed from the position of R 1 point to the upper right , so that the amplitude W of the engine generator 6 exceeds the permissible value W 1.
なお、Q点のエンジン4の回転数はNjLである。エンジンの振動数と回転数との間には、F0L=j・(NjL/60)の関係がある。ここでjは、エンジン4が4ストロークエンジンの場合は、0.5,1.0,1.5と0.5刻みで現れ、2ストロークエンジンの場合は1,2,3と1刻みで現われる。 The rotation speed of the engine 4 at the Q point is N j L. There is a relationship of F 0 L = j · (N j L / 60) between the engine frequency and the engine speed. Here, j appears in increments of 0.5, 1.0, 1.5 and 0.5 when the engine 4 is a 4-stroke engine, and appears in increments of 1, 2, 3, and 1 when the engine 4 is a 2-stroke engine. .
前記のようにエンジン4のj次の起振力の振動数Fjが図5AのQ点を通過してF0Lを超えたら、エンジン発電機6の振幅Wが許容値W1を超える。このため、レール8の中央部に位置する錘9を、図1のベッド3の最大振幅点であるレール8のいずれかの端部へ向かって移動させる。すると、図5Bに矢印(ハ)で示すように、グラフ(a)に示すエンジン発電機6の固有振動数F0が、グラフ(b)に示すエンジン発電機6の固有振動数F1に低下する。つまり、振動曲線がグラフ(a)からグラフ(b)に切り替わる。これにより、矢印(ニ)で示すように、エンジン発電機6の振幅Wが、R1点の位置の許容値W1からR2点の位置のW2に低下する。グラフ(a)からグラフ(b)に切り替わるため、エンジン発電機6の振動数Nが大きくなるにつれて振幅Wは逆に小さくなる。 As described above, when the frequency F j of the j-th order excitation force of the engine 4 passes the Q point in FIG. 5A and exceeds F 0 L, the amplitude W of the engine generator 6 exceeds the allowable value W 1 . For this reason, the weight 9 located at the center of the rail 8 is moved toward one end of the rail 8 which is the maximum amplitude point of the bed 3 in FIG. Then, as indicated by an arrow (c) in FIG. 5B, the natural frequency F 0 of the engine generator 6 shown in the graph (a) is reduced to the natural frequency F 1 of the engine generator 6 shown in the graph (b). To do. That is, the vibration curve is switched from the graph (a) to the graph (b). Thus, as indicated by an arrow (D), the amplitude W of the engine generator 6 is lowered from the allowable value W 1 of the position of R 1 points W 2 position of R 2 points. Since the graph (a) is switched to the graph (b), the amplitude W decreases as the frequency N of the engine generator 6 increases.
その後、エンジン4の回転数Nの上昇と共に、エンジン発電機6の振幅Wが許容値W1を超えないようにして、錘9をレール8の元の中央部に戻す。 Thereafter, with increasing rotational speed N of the engine 4, as the amplitude W of the engine generator 6 does not exceed the permissible value W 1, it returns the weight 9 to the original center of the rail 8.
逆に、エンジン4の回転数Nが下降する際にエンジン発電機6の振動の振幅Wが大きくなるのを抑制する錘9の動かし方を、図6A,図6Bに基づいて説明する。初めに錘9をレール8の中央部に位置させておく。 On the contrary, how to move the weight 9 that suppresses the increase in the amplitude W of vibration of the engine generator 6 when the rotational speed N of the engine 4 decreases will be described based on FIGS. 6A and 6B. First, the weight 9 is positioned at the center of the rail 8.
エンジン4の回転数Nが下降すると、エンジン発電機6に、j次の起振力の振動数Fjが作用する。そして、j次の起振力の振動数Fjがエンジン発電機6の例えば曲げ一次振動モードの固有振動数F0に近づく。このエンジン4の振動はベッド3に伝わり、エンジン発電機6の全体を振動させる。図6Bはエンジン発電機6の振動数Fと振幅Wとの関係を示すものである。エンジン発電機6の固有振動数がF0である場合は、(a)の振動曲線となり、エンジン発電機6の固有振動数がF2である場合は、(b)の振動曲線となる。図6Aにおいて、エンジン4のj次の起振力の振動数FjがF0UであるQ点よりも小さくなると、図6Bのグラフ(a)に示すように、R1点の位置から左へ向かって振動数Fが小さくなるにつれて、エンジン発電機6の振幅Wが大きくなる。そして、エンジン発電機6の振幅Wが許容値W1を超えることになる。 When the rotational speed N of the engine 4 decreases, the frequency F j of the j-th vibration force acts on the engine generator 6. Then, the frequency F j of the j-th order vibration force approaches the natural frequency F 0 of the engine generator 6 in the bending primary vibration mode, for example. The vibration of the engine 4 is transmitted to the bed 3 and vibrates the entire engine generator 6. FIG. 6B shows the relationship between the frequency F and the amplitude W of the engine generator 6. When the natural frequency of the engine generator 6 is F 0 , the vibration curve of (a) is obtained, and when the natural frequency of the engine generator 6 is F 2 , the vibration curve of (b) is obtained. In Figure 6A, the frequency F j of the j-th order of the excitation force of the engine 4 is smaller than the point Q is F 0 U, as shown in the graph of FIG. 6B (a), the left from the position of R 1 point As the frequency F decreases, the amplitude W of the engine generator 6 increases. Then, so that the amplitude W of the engine generator 6 exceeds the permissible value W 1.
なお、Q点のエンジン4の回転数はNjUである。 The rotational speed of the engine 4 at the Q point is N j U.
エンジン4のj次の起振力の振動数Fjが、図6AのF0UであるQ点の位置よりも低くなったら、エンジン発電機6の振幅Wが図6Bの許容値W1を超える。このため、レール8の中央部に位置する錘9を、図1のベッド3の最大振幅点であるレール8のいずれかの端部へ向かって移動させる。すると、図6Bに矢印(ホ)で示すように、グラフ(a)で示すエンジン発電機6の固有振動数F0が、グラフ(b)で示すエンジン発電機6の固有振動数F2に降下する。つまり、振動曲線がグラフ(a)からグラフ(b)に切り替わる。これにより、矢印(ハ)で示すように、エンジン発電機6の振幅Wが、R1点の位置の許容値W1からR2点の位置のW3に低下する。グラフ(a)からグラフ(b)に切り替わるため、エンジン発電機6の振幅Wは小さくなる。 When the frequency F j of the j-th order excitation force of the engine 4 becomes lower than the position of the Q point that is F 0 U of FIG. 6A, the amplitude W of the engine generator 6 becomes the allowable value W 1 of FIG. 6B. Exceed. For this reason, the weight 9 located at the center of the rail 8 is moved toward one end of the rail 8 which is the maximum amplitude point of the bed 3 in FIG. Then, as shown by an arrow (e) in FIG. 6B, the natural frequency F 0 of the engine generator 6 shown in the graph (a) drops to the natural frequency F 2 of the engine generator 6 shown in the graph (b). To do. That is, the vibration curve is switched from the graph (a) to the graph (b). Thus, as shown by the arrow (c), the amplitude W of the engine generator 6 is lowered from the allowable value W 1 of the position of R 1 points W 3 position of R 2 points. Since the graph (a) is switched to the graph (b), the amplitude W of the engine generator 6 is reduced.
その後、エンジン4の回転数Nの下降と共にエンジン発電機6の振幅Wが許容値W1を超えないようにして、錘9を元のレール8の中央部に戻す。 Thereafter, the amplitude W of the engine generator 6 with the lowering of the rotational speed N of the engine 4 does not exceed the permissible value W 1, returns the weight 9 in the central portion of the original rail 8.
前記の場合は、エンジン発電機6の「曲げ」一次振動モードの振幅Wが許容値W1を超えた際に、エンジン発電機6の最大振幅の位置へ錘9を移動させて振幅Wを小さくする場合について説明したが、「捩り」一次振動モードの振幅Wが許容値W1を超えた場合についても、同様にエンジン発電機6の最大振幅の位置へ錘9を移動させて振幅Wを小さくすることになる。 Said case, "bending" of the engine generator 6 when the amplitude W of the primary vibration mode has exceeded the allowable value W 1, reduce the amplitude W by moving the weight 9 to the position of the maximum amplitude of the engine generator 6 has been described for the case of "twisting" about even when the amplitude W of the primary vibration mode has exceeded the allowable value W 1, likewise move the weight 9 to the position of the maximum amplitude of the engine generator 6 reduce the amplitude W Will do.
前記のように錘9を移動させてエンジン発電機6の固有振動数F0を変える手順を、図7に示す。まず、ステップS1では、エンジン発電機6の振幅Wの許容値W1を設定する。次に、ステップS2では、ベッド3に取り付けられた検出部12が、エンジン発電機6の振幅Wを検出する。そして、ステップS3では、振幅Wの検出値が検出部12から制御部14へ送られ、該制御部14が振幅Wをリアルタイムで監視する。検出部12の検出値が振幅Wの許容値W1以下の場合は、駆動部10は作動せず、錘9は現在の位置に保持される。一方、検出値が許容値W1を超える場合は、ステップS4において、演算部13がエンジン発電機6の振幅Wが大きくなるのを抑制する錘9の位置を算出する。 FIG. 7 shows a procedure for changing the natural frequency F 0 of the engine generator 6 by moving the weight 9 as described above. First, in step S1, a permissible value W 1 of the amplitude W of the engine generator 6. Next, in step S <b> 2, the detection unit 12 attached to the bed 3 detects the amplitude W of the engine generator 6. In step S3, the detected value of the amplitude W is sent from the detection unit 12 to the control unit 14, and the control unit 14 monitors the amplitude W in real time. When the detected value of the detector 12 is of acceptable values W 1 following amplitude W, the drive unit 10 does not operate, the weight 9 is held in the current position. On the other hand, the detection value may exceed the allowable value W 1 in step S4, the arithmetic unit 13 calculates the position of suppressing weight 9 to the amplitude W of the engine generator 6 is increased.
ステップS5では、演算部13が算出した算出値を、制御部14が駆動部10のモータに制御信号として出力する。ステップS6では、錘9がレール8に沿って算出された位置へ移動する。これにより、錘9は算出された位置を占め、ステップS7でエンジン発電機6の固有振動数がF0からF1,F2等に変わる。 In step S <b> 5, the control unit 14 outputs the calculated value calculated by the calculation unit 13 to the motor of the drive unit 10 as a control signal. In step S6, the weight 9 moves along the rail 8 to the calculated position. Thereby, the weight 9 occupies the calculated position, and the natural frequency of the engine generator 6 is changed from F 0 to F 1 , F 2, etc. in step S7.
ステップS8以降では、前記と同様の作用となる。ステップS8では、再びエンジン発電機6の振幅Wがリアルタイムで検出される。ステップS9では、振幅Wの検出値が許容値W1以下なら駆動部10のモータは作動せず、錘9は現在位置に保持される。一方、許容値W1を超えるなら、ステップS4に戻ってエンジン発電機6の振幅Wが大きくなるのを抑制するのに適した錘9の位置を、演算部13が算出する。そして、前記と同様のプロセスが、繰り返し行われる。 After step S8, the same operation as described above is performed. In step S8, the amplitude W of the engine generator 6 is again detected in real time. In step S9, the detected value of the amplitude W motor tolerance W 1 or less if the drive unit 10 does not operate, the weight 9 is held in the current position. On the other hand, if it exceeds the allowable value W 1, the position of the weight 9 which is suitable for suppressing the amplitude W of the engine generator 6 is increased returns to the step S4, the arithmetic unit 13 calculates. Then, the same process as described above is repeated.
このエンジン発電機の振動低減装置によれば、錘9をレール8の長さ方向に移動させてエンジン発電機6の固有振動数Fを変動させることにより、エンジン4の振動にエンジン発電機6が共振してエンジン発電機6の振動の振幅Wが大きくなるのを回避してエンジン発電機6の振動を低減する。このため、ベッド3の剛性を高くすることなくエンジン発電機6の振動を低減できる。 According to this engine generator vibration reducing apparatus, the engine generator 6 is caused to vibrate by the engine 4 by moving the weight 9 in the length direction of the rail 8 to vary the natural frequency F of the engine generator 6. The vibration of the engine generator 6 is reduced by avoiding an increase in the vibration amplitude W of the engine generator 6 due to resonance. For this reason, the vibration of the engine generator 6 can be reduced without increasing the rigidity of the bed 3.
このエンジン発電機の振動低減装置7を備えたエンジン発電機6によれば、上記の効果が得られる。 According to the engine generator 6 including the engine generator vibration reduction device 7, the above-described effect can be obtained.
このエンジン発電機の振動低減方法によれば、上記の効果が得られる。 According to this engine generator vibration reducing method, the above-described effects can be obtained.
以上、実施の形態を参照して本発明によるエンジン発電機の振動低減装置等を説明したが、本発明によるエンジン発電機の振動低減装置等は、前記の実施の形態に限定されるものではない。前記の実施の形態に様々な変更を行うことが可能であり、前記の実施の形態に記載された構成と前記の他の実施の形態に記載された構成とを組み合わせることが可能である。 The engine generator vibration reducing device and the like according to the present invention have been described above with reference to the embodiment. However, the engine generator vibration reducing device and the like according to the present invention are not limited to the above embodiment. . Various modifications can be made to the above embodiment, and the structures described in the above embodiments can be combined with the structures described in the other embodiments.
1・・・床面
2a・・・バネ(弾性部材)
2b・・・ダンパ
3・・・ベッド
4・・・エンジン
5・・・発電機
6・・・エンジン発電機
7・・・エンジン発電機の振動低減装置
8・・・レール
9・・・錘
10・・・駆動部
12・・・検出部
13・・・演算部
14・・・制御部
1 ... Floor 2a ... Spring (elastic member)
2b ... damper 3 ... bed 4 ... engine 5 ... generator 6 ... engine generator 7 ... engine generator vibration reduction device 8 ... rail 9 ... weight 10 ... Driver 12 ... Detector 13 ... Calculator 14 ... Control part
Claims (3)
前記エンジンの回転数の変動により前記エンジン発電機に振動が生じて前記エンジン発電機の振幅が大きくなるのを抑制するエンジン発電機の振動低減装置であって、
前記エンジンおよび前記発電機の両側に前記ベッドに固定して設けた一対のレールと、夫々のレールに夫々のレールに沿って移動自在に設けた錘と、該錘をレールに沿って往復移動させる駆動部と、
エンジン起振力の振動数が前記エンジン発電機の固有振動数に近づいて振幅が許容値を超えたことをリアルタイムで検出する検出部と、該検出部からの信号に基づいて前記エンジン発電機の固有振動数を異なる固有振動数に変えるための錘の位置を演算する演算部と、該演算部の演算した数値に基づいて前記駆動部に制御信号を出力する制御部とを備えた
エンジン発電機の振動低減装置。 A bed is provided on the floor surface via an elastic member and a damper, and the engine and the generator are fixed on the bed to constitute an engine generator,
A vibration reduction device for an engine generator that suppresses an increase in amplitude of the engine generator due to vibrations in the engine generator caused by fluctuations in the rotational speed of the engine,
A pair of rails fixed to the bed on both sides of the engine and the generator, weights movably provided on the rails along the rails, and the weights reciprocating along the rails A drive unit;
A detection unit for detecting in real time that the vibration frequency of the engine vibration force approaches the natural frequency of the engine generator and the amplitude exceeds an allowable value; and a signal from the detection unit based on a signal from the detection unit. An engine generator comprising: a calculation unit that calculates a position of a weight for changing the natural frequency to a different natural frequency; and a control unit that outputs a control signal to the drive unit based on a numerical value calculated by the calculation unit Vibration reduction device.
エンジン発電機。 An engine generator comprising the engine generator vibration reduction device according to claim 1.
該エンジン発電機の固有振動数を異なる固有振動数に変えるために錘の位置を演算し、
該演算した数値に基づいて錘をレールに沿って移動させ、
該エンジン発電機の固有振動数を異なる固有振動数に変え、エンジン発電機の振幅が大きくなるのを抑制する
エンジン発電機の振動低減方法。 Detecting in real time that the vibration frequency of the engine generator is close to the natural frequency of the engine generator and that the amplitude of the engine generator has exceeded an allowable value;
Calculating the position of the weight to change the natural frequency of the engine generator to a different natural frequency;
Based on the calculated value, move the weight along the rail,
A method of reducing vibration of an engine generator that suppresses an increase in amplitude of the engine generator by changing the natural frequency of the engine generator to a different natural frequency.
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KR102526427B1 (en) * | 2022-10-28 | 2023-04-27 | 주식회사 스마트파워 | Eco-friendly biogas generator with reduced vibration and noise |
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