ポータブルバランサー＆振動アナライザーバランセット-1A

€1,751.00

Balanset-1Aは2つのチャンネルを備え、2つの平面で動的バランスをとるように設計されています。これにより、破砕機、ファン、粉砕機、コンバインのオーガー、シャフト、遠心分離機、タービンなど、幅広い用途に適しています。その汎用性もっと読む...

商品コード: ビーエスワン

カテゴリーデバイス

ファンのバランシング

(ISO 31350-2007 VIBRATIONより引用。工業用ファン。製造振動およびバランシング品質に関する要求事項)

ファンが発生させる振動は、その最も重要な技術的特徴のひとつです。これは製品の設計と製造の品質を示す。振動の増加は、ファンの不適切な設置、技術的状態の悪化などを示す可能性がある。このため、ファンの振動は通常、受入試験中、試運転前の据付中、および機械の状態監視プログラムを実行する際に測定されます。ファンの振動データは、ファンの支持および接続システム（ダクト）の設計にも使用されます。振動測定は通常、吸込口と吐出口を開放した状態で行われますが、ファンの振動は気流の空気力学、回転速度、およびその他の特性の変化によって大きく変化する可能性があることに留意する必要があります。

ISO 10816-1-97、ISO 10816-3-2002、およびISO 31351-2007は、測定方法を確立し、振動センサーの位置を定義しています。振動測定がダクトまたはファンベースへの影響を評価するために実施される場合、測定ポイントはそれに応じて選択されます。

ファンの振動測定は高価な場合があり、そのコストは製品自体の製造コストを大幅に上回ることもある。したがって、個々の個別振動成分または周波数帯域の振動パラメーターの値に対する制限は、これらの値を超えることがファンの故障を示す場合にのみ導入されるべきである。振動測定点の数もまた、測定結果の使用目的に基づいて制限されるべきである。通常、ファンの振動状態を評価するためには、ファン支持部の振動を測定すれば十分である。

ベースはファンが取り付けられるものであり、ファンに必要なサポートを提供するものである。ベースの質量と剛性は、そこから伝わる振動の増幅を防ぐために選択される。

サポートには2種類ある：

コンプライアントサポート：ファン支持システム：支持体の第一固有振動数がファンの動作回転振動数より大幅に低くなるように設計されたファン支持システム。支持体のコンプライアンス度合いを決定する際には、ファンと支持構造の間の弾性挿入物を考慮する必要がある。支持体のコンプライアンスは、ファンをバネで吊り下げるか、支持体を弾性要素（バネ、ゴム製アイソレータなど）上に配置することで確保される。サスペンションシステム-ファンの固有振動数は通常、試験したファンの最小回転速度に対応する振動数の25%以下である。
リジッドサポート：ファン支持システム：支持体の第一固有振動数が作動回転周波数よりかなり高くなるように設計されたファン支持システム。ファンベースの剛性は相対的なものである。機械軸受の剛性と比較して考慮する必要がある。ベースの振動に対するベアリングハウジングの振動の比率は、ベースのコンプライアンスの影響を特徴付ける。機械の足または支持フレーム近傍のベース振動（あらゆる方向）の振幅が、最も近い軸受支持部（あらゆる方向）で得られた最大振動測定結果の25%未満であれば、ベースは剛性が高く、十分な質量があるとみなすことができる。

工場での試験中にファンが設置される仮設ベースの質量と剛性は運転現場での設置条件と大きく異なる可能性があるため、工場条件の限界値は回転周波数範囲における狭帯域振動に適用され、現場でのファン試験においては機械の全体的な振動状態を決定する広帯域振動に適用される。運転場所とはファンの最終的な設置場所であり、この場所での運転条件が定義される。

ファン・カテゴリー（BVカテゴリー）

ファンは、その使用目的の特性、バランシング精度クラス、推奨振動パラメータ限界値に基づいて分類されます。ファンの設計と目的は、許容可能な不均衡値と振動レベル（BV-カテゴリー）に従って多くの種類のファンを分類することを可能にする基準です。

表1は、許容アンバランス値と振動レベルを考慮し、適用条件に基づいてファンを分類したものです。ファンのカテゴリーはメーカーにより決定されます。

表1 - ファンのカテゴリー

応募条件	例	消費電力、kW	BVカテゴリー
住宅およびオフィススペース	天井・屋根裏ファン、窓用エアコン	≤ 0.15	BV-1
住宅およびオフィススペース	天井・屋根裏ファン、窓用エアコン	> 0.15	BV-2
建物と農業用施設	換気・空調システム用ファン; 直列機器用ファン	≤ 3.7	BV-2
建物と農業用施設	換気・空調システム用ファン; 直列機器用ファン	> 3.7	BV-3
工業プロセスと発電	密閉空間のファン、鉱山、コンベヤ、ボイラー、風洞、ガス洗浄システム	≤ 300	BV-3
工業プロセスと発電	密閉空間のファン、鉱山、コンベヤ、ボイラー、風洞、ガス洗浄システム	> 300	ISO 10816-3 参照
輸送（船舶を含む	機関車、トラック、車両のファン	≤ 15	BV-3
輸送（船舶を含む	機関車、トラック、車両のファン	> 15	BV-4
トンネル	地下鉄、トンネル、車庫の換気用ファン	≤ 75	BV-3
		> 75	BV-4
		どんなものでも	BV-4
石油化学生産	有害ガス除去用ファン、その他の技術プロセス用ファン	≤ 37	BV-3
石油化学生産	有害ガス除去用ファン、その他の技術プロセス用ファン	> 37	BV-4
コンピューター・チップ製造	クリーンルームを作るためのファン	どんなものでも	BV-5
備考 1 この規格は出力300kW未満のファンのみを対象としています。それ以上の出力のファンの振動評価はISO 10816-3に従う。ただし、標準シリーズの電動機は定格出力355 kWまで可能です。このような電動モーターを搭載したファンは、この規格に従って受入れられなければなりません。 2 表1は、熱交換器、冷却塔などに使用される大口径（通常2800～12500mm）の低速軽軸流ファンには適用されません。このようなファンのバランシング精度クラスはG16とし、ファンカテゴリはBV-3とします。

その後ファンに取り付けるための個々のローター要素（ホイールまたはインペラー）を購入する際には、これらの要素のバランシング精度クラス（表2参照）に従うべきであり、ファン全体を購入する際には、工場での振動試験（表4）および現場での振動（表5）の結果も考慮すべきである。通常、これらの特性は合意されているので、ファンの選択はそのBV-カテゴリーに基づいて行うことができる。

表1で設定されたカテゴリーはファンの通常使用における典型的なものですが、正当な場合、顧客は異なるBVカテゴリーのファンを要求することがあります。ファンのBV-カテゴリー、バランシング精度クラス、許容振動レベルを機器供給契約に明記することをお勧めします。

ファンの設置条件に関して顧客と製造業者との間で別途合意書を締結し、組立てられたファンの工場試験において使用現場での計画された設置条件を考慮することができる。このような合意がない場合、工場試験におけるベースのタイプ（リジッドまたはコンプライアント）には制限がない。

ファンのバランシング

一般規定

ファンの製造者は、関連する規制文書に従ってファンのバランシングを行う責任があります。この規格はISO 1940-1の要件に基づいています。バランシングは通常、高感度で特別に設計されたバランシングマシンで行われ、残留アンバランスを正確に評価することができます。

ファンのバランシング精度クラス

ファンホイールのバランシング精度クラスは表2に従って適用される。ファン製造業者は、ホイールに加えて、シャフト、カップリング、プーリーなどを含む組み立ての複数の要素に対してバランシングを実施することができます。加えて、個々の組み立て要素はバランシングを必要とする場合があります。

表2 - バランシング精度クラス

ファン部門	ローター（ホイール）バランシング精度クラス
BV-1	G16
BV-2	G16
BV-3	G6.3
BV-4	G2.5
BV-5	G1.0
注：カテゴリーBV-1のファンには、規定のバランス精度を維持することが困難な 224g未満の小型ファンが含まれることがある。この場合、ファンの回転軸に対する質量分布の均一性は製造技術によって確保されなければならない。

ファン振動測定

測定要件

一般規定

図1～図4は、各ファンベアリングで可能な測定点と方向を示しています。表4に示す値は回転軸に垂直な方向の測定値に関するものである。工場試験と現場測定の両方における測定点の数と位置は、製造者の裁量または顧客との合意により決定される。ファンホイールシャフト（インペラ）の軸受上で測定することを推奨する。これが不可能な場合は、センサーとベアリングの間の機械的接続が最短で確保される場所にセンサーを取り付けるべきである。このような測定結果はファンの振動状態の評価ではなく、ダクトやベースに伝える振動に関する情報を得るために使用することができる（ISO 31351およびISO 5348参照）。

図1.水平に取り付けられた軸流ファンの3座標センサーの位置

図2.単吸込ラジアルファンの3座標センサーの位置

図3.両吸込ラジアルファンの3座標センサーの位置

図4.垂直に取り付けられた軸流ファンの3座標センサーの位置

水平方向の測定は、シャフト軸に対して直角に行う。垂直方向の測定は、水平測定方向に対して直角に、ファンシャフトに対して垂直に行う。縦方向の測定は、シャフト軸に平行に行う。

慣性式センサーによる測定

この規格で規定されているすべての振動値は、軸受箱の動きを再現する慣性式センサーを使用して測定されたものです。

使用するセンサーは、加速度センサーでも速度センサーでもよい。センサーの正しい取り付けには特に注意を払う必要があります：支持面に隙間がなく、揺れや共振がないこと。センサーのサイズと質量、および取り付けシステムは、測定された振動の大きな変化を避けるために、過度に大きくすべきではありません。センサーの取り付け方法と測定システムの校正によって生じる誤差の合計は、測定値の±10%を超えてはならない。

非接触センサーによる測定

ユーザーとメーカーの合意により、すべり軸受内の最大許容軸変位（ISO 7919-1参照）の要件を設定することができます。対応する測定は、非接触センサーを使用して行うことができます。

この場合、測定システムは、ベアリングハウジングに対するシャフト表面の変位を決定します。変位の許容振幅が軸受すきまの値を超えてはならないことは明らかです。クリアランスの値は、ベアリングのサイズとタイプ、荷重（ラジアル荷重またはアキシャル荷重）、測定方向（ベアリングの設計によっては楕円形の穴があり、その場合は水平方向のクリアランスが垂直方向よりも大きくなります）によって異なります。考慮する必要がある要素が多岐にわたるため、シャフトの変位限度を一律に設定することはできませんが、推奨値を表3に示します。この表に示された値は、各方向の軸受のラジアルすきまの合計値の割合を示しています。

表3-ベアリング内の最大相対シャフト変位

ファンの振動状態	最大推奨変位、クリアランス値のパーセント（任意の軸に沿って）
試運転／満足な状態	25%未満
警告	+50%
シャットダウン	+70%
1) 特定の軸受のラジアルすきまおよびアキシアルすきまの値は、その軸受の供給業者から入手する必要がある。

指定された値は、シャフト表面の「偽」の変位を考慮しています。これらの「偽」の変位は、シャフトの振動に加えて、シャフトが曲がっていたり、真円でない形状をしていたりすると、機械的な振れも測定結果に影響するため、測定結果に現れます。非接触センサーを使用する場合、測定結果には、測定ポイントのシャフト材料の磁気的および電気的特性によって決まる電気的な振れも含まれます。ファンの試運転時およびその後の通常運転時には、測定点における機械的な振れと電気的な振れの合計の範囲は2つの値のうち大きい方を超えてはならないと考えられています：0.0125mmまたは変位測定値の25%。振れは、ローターのアンバランスによる力の影響が無視できるときに、シャフトをゆっくり回転させて（25～400rpmの速度で）測定します。設定された振れ許容値を満たすには、シャフトの追加加工が必要になる場合があります。非接触センサーは、可能であればベアリングハウジングに直接取り付ける必要があります。

与えられた限界値はファンが公称モードで運転される場合にのみ適用されます。ファンが可変回転数で運転できるように設計されている場合、共振の影響は避けられないため、他の回転数ではより高い振動レベルが発生する可能性があります。

吸気ポートの気流に対してブレードの位置を変えられるファン設計の場合は、ブレードが完全に開いている状態に対して所定の値を適用する。気流の失速は、特に吸気流に対するブレードの角度が大きい場合に顕著であり、振動レベルの上昇につながる可能性があることに留意すべきである。

ファン・サポート・システム

設置後のファンの振動状態は、支持体の剛性を考慮して決定される。ファン-支持体」システムの第一固有振動数が回転速度を超える場合、支持体は剛性とみなされる。通常、大きなコンクリート基礎の上に取り付けられた場合、支持体は剛性とみなされ、防振装置の上に取り付けられた場合、支持体はコンプライアントとみなされます。ファンの取り付けによく使用される鉄骨フレームは、この2つの支持タイプのいずれにも属すことができます。ファンの支持タイプに疑問がある場合は、計算または試験を実施してシステムの第一固有振動数を決定することができます。場合によっては、ファンサポートはある方向では剛性、別の方向ではコンプライアントと考える必要があります。

工場試験におけるファン振動の許容限度

表4に示された限界振動レベルは組み立て済みファンに適用されます。これらは工場試験で使用された回転周波数に対するベアリング支持部での狭帯域振動速度測定値に関するものです。

表 4 - 工場試験時の限界振動値

ファン部門	限界実効振動速度、mm/s
ファン部門	リジッドサポート	コンプライアンス対応
BV-1	9.0	11.2
BV-2	3.5	5.6
BV-3	2.8	3.5
BV-4	1.8	2.8
BV-5	1.4	1.8
備考 1 狭帯域振動の振動速度単位を変位単位又は加速度単位に変換するための規則は、付録 A に規定されている。 2 この表の値は、入口ガイドベーンが開いているモードで作動するファンの公称負荷および公称回転周波数に適用されます。その他の負荷条件に対する限界値は製造者と顧客との間で合意する必要がありますが、表中の値の1.6倍を超えないことを推奨します。

実地試験におけるファン振動の許容限界

運転現場でのファンの振動は、そのバランス品質だけに依存するわけではありません。支持システムの質量や剛性など、設置に関する要因も影響します。したがって、契約書に明記されていない限り、ファンメーカーは運転現場でのファンの振動レベルについて責任を負いません。

表5は、様々なカテゴリーのファンの通常運転における推奨限界値（ベアリングハウジングの広帯域振動に対する振動速度単位）を示しています。

表5 - 運転現場での限界振動値

ファンの振動状態	ファン部門	限界実効振動速度、mm/s
ファンの振動状態	ファン部門	リジッドサポート	コンプライアンス対応
コミッショニング	BV-1	10	11.2
	BV-2	5.6	9.0
	BV-3	4.5	6.3
	BV-4	2.8	4.5
	BV-5	1.8	2.8
警告	BV-1	10.6	14.0
	BV-2	9.0	14.0
	BV-3	7.1	11.8
	BV-4	4.5	7.1
	BV-5	4.0	5.6
シャットダウン	BV-1	__1)	__1)
	BV-2	__1)	__1)
	BV-3	9.0	12.5
	BV-4	7.1	11.2
	BV-5	5.6	7.1
1) カテゴリーBV-1およびBV-2のファンのシャットダウンレベルは、振動測定結果の長期分析に基づいて設定される。

試運転中の新しいファンの振動は「試運転」レベルを超えてはなりません。ファンが運転されるにつれて、摩耗過程や影響要因の累積的な影響により振動レベルが上昇することが予想されます。このような振動の増加は一般的に自然なものであり、「警告」レベルに達するまでは懸念すべきものではありません。

警告 "振動レベルに達したら、振動増加の原因を調査し、振動を減少させるための対策を決定する必要がある。この状態でのファン運転は、常時監視下に置き、振動増加の原因を取り除くための対策を特定するのに必要な時間に限定すべきである。

振動レベルが "シャットダウン "レベルに達したら、振動増加の原因を取り除くための対策を直ちに講じなければならず、そうでなければファンを停止しなければならない。振動レベルを許容レベルまで下げるのを遅らせることは、ベアリングの損傷、ローターの亀裂、ファンハウジングの溶接部の亀裂を引き起こし、最終的にはファンの破壊につながる可能性がある。

ファンの振動状態を評価する際には、経時的な振動レベルの変化を監視することが不可欠です。振動レベルが急激に変化した場合は、即座にファンの点検とメンテナンス対策が必要であることを示す。振動の変化を監視する場合、例えば潤滑油の交換やメンテナンスの手順によって引き起こされる過渡的なプロセスは考慮すべきではない。

議会手続きの影響

車輪に加え、ファンには駆動プーリー、ベルト、カップリング、モーターローター、その他の駆動装置など、ファンの振動レベルに影響を与える可能性のある回転要素が含まれています。注文条件が駆動装置なしのファンを供給することを必要とする場合、製造者が振動レベルを決定するための組立試験を実施することが現実的でない場合があります。このような場合、製造者がファンホイールのバランスを取ったとしても、ファンシャフトが駆動装置に接続され、試運転中に機械全体の振動試験が行われるまでは、ファンが円滑に運転されるという確証はない。

通常、組み立て後、振動レベルを許容レベルまで下げるために追加のバランシングが必要です。カテゴリーBV-3、BV-4、BV-5のすべての新しいファンについては、試運転の前に組み立てた機械の振動を測定することをお勧めします。これによりベースラインが確立され、さらなるメンテナンス対策の概要が示されます。

ファンメーカーは、工場試験後に取り付けられた駆動部品の振動への影響について責任を負いません。

振動測定ツールとキャリブレーション

測定ツール

使用される測定ツールとバランシングマシンは、検証され、タスクの要件を満たしていなければなりません。検証の間隔は、測定（テスト）ツールのメーカーの推奨によって決定される。測定ツールの状態は、テスト期間を通して正常に動作することを保証しなければならない。

測定器を扱う担当者は、潜在的な故障や測定器の品質劣化を発見できる十分な技能と経験を有していなければならない。

キャリブレーション

すべての測定ツールは、規格に従って校正されなければならない。校正手順の複雑さは、単純な物理的検査からシステム全体の校正まで様々です。ISO 1940-1に従って残留アンバランスを決定するために使用される補正質量は、測定ツールの校正にも使用できます。

ドキュメンテーション

バランシング

要求があれば、契約条項で規定されている場合、ファンバランシング試験報告書を顧客に提供することができる：
- バランシングマシンのメーカー名、モデル番号；
- ローターの設置タイプ：サポート間または片持ち式；
- バランシング方法：静的または動的；
- ローターアセンブリの回転部分の質量；
- 各矯正面における残留アンバランス；
- 各補正面における許容残留アンバランス；
- 精度のバランスを取るクラス；
- 合格基準：合格／不合格；
- バランシング証明書（必要な場合）。

振動

要求があれば、契約条項で規定されている場合、ファン振動試験報告書を顧客に提供することができます：
- 使用した測定ツール；
- 振動センサーの取り付け方法；
- ファンの運転パラメータ（風量、圧力、パワー）；
- ファンの回転数；
- サポートタイプ：リジッドまたはコンプライアント；
- 測定された振動：
1) 振動センサーの位置と測定軸、
2) 測定単位と振動基準レベル、
3) 測定周波数範囲（狭い周波数帯域または広い周波数帯域）；
- 許容振動レベル；
- 測定された振動レベル
- 合格基準：合格／不合格；
- 振動レベル証明書（必要な場合）。

バランシングマシンでファンのバランシングを行う方法

B.1.ダイレクトドライブファン

B.1.1.一般規定

組み立て時にモーターシャフトに直接取り付けられるファンホイールは、モーターシャフトの場合と同様に、キー溝の影響を考慮するためのルールに従ってバランスを取る必要があります。

以前の製造年のモーターは、フルキー溝を使用してバランスをとることができました。現在、モーターのシャフトは、ISO 31322で規定されているように、ハーフ・キー溝を使ってバランスされ、Hの文字でマークされています（ISO 31322を参照）。

B.1.2.フル・キーウェイでバランスされたモーター

フルキー溝でバランスされたモーターシャフトに取り付けられたファンホイールは、テーパーアーバー上でキーなしでバランスされるべきである。

B.1.3.ハーフ・キーウェイでバランスされたモータ

ハーフキーウェイでバランスされたモーターシャフトに取り付けられたファンホイールの場合、以下のオプションが可能です：
a) スチールハブのホイールの場合、バランス調整後にキー溝を切る；
b) キー溝にハーフキーを挿入したテーパーアーバーでバランスをとる；
c) 1つ以上のキー溝（B.3参照）のあるアーバーで、フルキーを使用してバランスをとる。

B.2.別のシャフトで駆動されるファン

可能であれば、ファンシャフトとプーリーを含むすべての回転要素は、単一のユニットとしてバランスされるべきである。これが現実的でない場合、バランシングはシャフトと同じキー溝の計算規則を使用してアーバ（B.3参照）上で実行されるべきである。

B.3.アーバー

バランシング中にファンホイールが取り付けられるアーバは、以下の要件を満たしていなければなりません：
a) できるだけ軽くする；
b) 適切なメンテナンスと定期的な検査により、バランスの取れた状態であること；
c) ハブ穴とアーバーの寸法の公差から生じる偏心に関連する誤差を減らすために、テーパーが付けられていることが望ましい。アーバーがテーパーである場合、ベアリングに対する補正面の真の位置は、不均衡計算において考慮されるべきである。

円筒アーバを使用する必要がある場合は、アーバからファンホイールにトルクを伝達するために、キー溝を切り、そこにフルキーを挿入する。

もう一つの選択肢は、シャフト直径の反対側の端に2つのキー溝を切り、逆バランシング法を使用できるようにすることである。この方法には次のステップが含まれる。まず、一方のキー溝にフルキーを、もう一方のキー溝にハーフキーを挿入して、ホイールのアンバランスを測定する。次に、アーバーに対してホイールを180°回転させ、再度アンバランスを測定する。2つのアンバランス値の差は、アーバとユニバーサル・ドライブ・ジョイントの残留アンバランスによるものです。真のローターのアンバランス値を得るには、これら2つの測定値の差の半分を取ります。

ファンの振動の原因

ファン内には多くの振動源があり、特定の周波数における振動は機械の特定の設計特徴に直接関連することがあります。本付録では、ほとんどのタイプのファンで観察される最も一般的な振動源のみを取り上げる。一般的な規則として、支持システムに緩みがあるとファンの振動状態が悪化します。

ファンの不均衡

これはファンの振動の主な原因であり、回転周波数（第一高調波）に振動成分が存在することが特徴である。アンバランスの原因は、回転マスの軸が回転軸に対して偏心しているか、角度がついていることである。これは、質量分布の不均一、ハブ穴とシャフトの寸法の公差の合計、シャフトの曲がり、またはこれらの要因の組み合わせによって発生します。アンバランスによる振動は、主に半径方向に作用する。

一時的なシャフトの曲がりは、回転エレメントと固定エレメント間の摩擦による不均一な機械的加熱、または電気的性質によって生じる可能性があります。永久的な曲がりは、材料特性の変化や、ファンとモーターが別々に取り付けられている場合のシャフトとファンホイールのミスアライメントによって生じます。

運転中、ファンホイールのアンバランスは、空気からの粒子堆積によって増大する可能性があります。アグレッシブな環境で運転する場合、ホイールの不均等な浸食や腐食によってアンバランスが生じることがあります。

アンバランスは、適切な平面での追加バランシングによって修正することができるが、バランシング手順を実行する前に、アンバランスの原因を特定し、除去し、マシンの振動安定性をチェックする必要がある。

ファンとモーターのミスアライメント

この欠陥は、モーターシャフトとファンシャフトがベルトドライブまたはフレキシブルカップリングを介して接続されている場合に発生する可能性があります。ミスアライメントは、特徴的な振動周波数成分（通常は回転周波数の第1および第2高調波）によって特定できる場合があります。シャフトが平行にミスアライメントしている場合、振動は主に半径方向に発生しますが、シャフトが斜めに交差している場合、縦振動が支配的になることがあります。

シャフトが斜めに接続され、リジッドカップリングが使用されている場合、交互の力が機械に作用し始め、シャフトとカップリングの摩耗を増加させる。フレキシブル・カップリングを使用することで、この影響を大幅に軽減することができます。

空力加振によるファンの振動

振動の励起は、ファンホイールがガイドベーン、モーター、またはベアリングサポートなどの設計の固定要素と相互作用すること、不適切なギャップ値、または不適切に設計された吸気および排気構造によって引き起こされる可能性があります。これらの原因の特徴は、車輪の回転周波数に関連した周期的な振動の発生であり、その背景には車輪のブレードと空気との相互作用におけるランダムな変動がある。振動は、ホイールの回転周波数とホイールブレードの数の積であるブレード周波数ハーモニクスで観察される。

ブレード表面からの失速とそれに続く渦の形成によって引き起こされる気流の空力学的不安定性は、広帯域の振動を引き起こし、そのスペクトル形状はファンの負荷によって変化する。

空力騒音は、車輪の回転周波数とは関係なく、回転周波数のサブハーモニクス（すなわち、回転周波数より低い周波数）で発生しうるという特徴がある。この場合、ファンハウジングとダクトの著しい振動が観察される。

ファンの空力システムがその特性にうまく適合していない場合、鋭い衝撃がファンに発生することがある。このような衝撃は耳で容易に識別でき、ファン支持システムにインパルスとして伝達される。

上記の原因がブレードの振動につながる場合、構造物のさまざまな部分にセンサーを設置することで、その性質を調べることができる。

油層の渦巻きによるファンの振動

すべり軸受の潤滑層で発生する可能性のある渦は、ファンが第一臨界速度を超える速度で作動しない限り、ローターの回転周波数よりわずかに低い特性周波数で観察される。後者の場合、オイルウェッジの不安定性が第一臨界速度で観察され、この効果は共振渦巻きと呼ばれることもある。

電気的性質ファンの振動源

モーターローターの不均一な加熱は、ローターの曲がりを引き起こし、（第一高調波で現れる）不均衡につながる可能性がある。

非同期モータの場合、回転周波数にロータプレート数を乗じた周波数の成分が存在すると、ステータプレートに関連する欠陥があることを示し、逆に、回転周波数にロータプレート数を乗じた周波数の成分が存在すると、ロータプレートに関連する欠陥があることを示す。

電気的な性質を持つ振動部品の多くは、電源を切るとすぐに消えてしまうという特徴がある。

ベルトドライブ励磁によるファン振動

一般的に、ベルトドライブに関する問題には、ドライブの動作が外部の欠陥に影響される場合と、ベルト自体に欠陥がある場合の2種類があります。

最初の場合、ベルトは振動するが、これは他の原因による強制力によるものであり、ベルトを交換しても望ましい結果は得られない。このような力の一般的な発生源は、駆動システムのアンバランス、プーリーの偏心、ミスアライメント、機械的接続の緩みなどである。したがって、ベルトを交換する前に、振動解析を実施して加振源を特定する必要があります。

ベルトが外部からの強制力に反応する場合、その振動数は加振周波数と同じになる可能性が高い。この場合、加振周波数は、ストロボランプを使って、ランプの光でベルトが静止して見えるように調整しながら決定することができる。

マルチベルトドライブの場合、ベルトの張力が不均等だと伝達振動が大幅に増加する可能性があります。

振動源がベルトそのものである場合は、ベルトの物理的な欠陥（クラック、硬い部分、柔らかい部分、ベルト表面の汚れ、ベルト表面の欠落など）に関係します。Vベルトの場合、ベルト幅の変化によりベルトがプーリーの軌道を上下し、張力が変化することで振動が発生します。

振動源がベルト自体の場合、振動周波数は通常ベルトの回転周波数の高調波となります。特定のケースでは、加振周波数は欠陥の性質とテンショナーを含むプーリーの数に依存する。

場合によっては、振動振幅が不安定になることがあります。これは特にマルチベルトドライブに当てはまります。

機械的および電気的欠陥は振動源であり、その後空気伝搬騒音に変換されます。機械的騒音は、ファンやモーターのアンバランス、ベアリングの騒音、軸のアライメント、ダクトの壁やハウジングパネルの振動、ダンパーのブレードの振動、ブレード、ダンパー、パイプ、サポートの振動、および構造物を介した機械的振動の伝達と関連する可能性があります。1）磁力は磁束密度、極の数と形状、エアギャップの形状によって決まる。2）ランダムな電気ノイズはブラシ、アーク放電、電気火花などによって決まる。

空力騒音は、渦形成、圧力脈動、空気抵抗などに関連することがあり、広帯域と狭帯域の両方の性質を持つことがある。広帯域騒音は、a）気流経路内のブレード、ダンパー、その他の障害物、b）全体としてのファン回転、ベルト、スリットなど、c）気流方向やダクト断面の急激な変化、流速の違い、境界効果による流れの分離、流れの圧縮効果などによって引き起こされる。狭帯域騒音は、a) 共振（オルガンパイプ効果、弦振動、パネル、構造要素の振動など）、b) 鋭角部での渦形成（気柱励振）、c) 回転（サイレン効果、回転部品のスリット、穴、スロット）などによって引き起こされる。

構造体のさまざまな機械要素間の接触によって生じる衝撃は、ハンマーの打撃、雷の回転、空箱の共鳴などによって発生する音に類似している。衝撃音は、歯車の歯の衝撃や不良ベルトのクラップ音から聞こえることがあります。衝撃インパルスは非常に一瞬のものであるため、周期的な衝撃インパルスと過渡的なプロセスを区別するには、特別な高速録音装置が必要です。多くの衝撃インパルスが発生するエリアでは、それらのピークが重なり合うことで、一定のハム効果が生まれます。

振動のファン支持タイプ依存性

スムーズで故障のない運転には、ファンの支持や基礎の設計を正しく選択することが必要です。ファン、モーター、その他の駆動装置を設置する際、回転部品のアライメントを確保するため、鉄骨または鉄筋コンクリートの土台が使用されます。支持構造を節約しようとすると、機械の構成部品の必要なアライメントを維持できなくなることがある。振動がアライメントの変化に敏感な場合、特に金属ファスナーで接続された別々の部品で構成された機械の場合、これは特に容認できない。

土台が置かれている基礎もファンやモーターの振動に影響する。基礎の固有振動数がファンやモーターの回転周波数に近い場合、ファンの運転中に基礎が共振する。これは、基礎、周囲の床、ファン支持部の数点の振動を測定することで検出することができます。多くの場合、共振状態では垂直方向の振動成分が水平方向の振動成分を大きく上回ります。基礎の剛性を高めたり、質量を増やしたりすることで振動を減衰させることができる。アンバランスやミスアライメントが解消され、強制力を減らすことができたとしても、依然として大きな振動の前提条件が存在する場合がある。このことは、ファンがその支持体とともに共振に近い場合、許容できる振動値を達成するためには、そのような機械に通常必要とされるよりも精密なバランス調整とより正確なシャフトアライメントが必要となることを意味する。このような状況は望ましくないため、支持体またはコンクリートブロックの質量および／または剛性を高めることによって回避すべきである。

振動状態監視・診断ガイド

機械の振動状態監視（以下、状態監視）の主な原則は、適切に計画された測定結果を観察し、振動レベルの増加傾向を特定し、潜在的な問題の観点から検討することです。モニタリングは、損傷がゆっくりと進行し、メカニズムの状態悪化が測定可能な物理的徴候によって現れるような状況で適用されます。

物理的欠陥の発生に起因するファンの振動を一定間隔で監視し、振動レベルの上昇を検出した場合、観測頻度を増加させ、詳細な状態分析を実施することができる。この場合、振動数解析から振動変化の原因を特定することができるため、損傷が深刻化するずっと前に必要な対策を決定し、その実施を計画することができる。通常、振動レベルがベースラインと比較して1.6倍または4dB増加した場合に対策が必要と判断される。

状態監視プログラムはいくつかの段階からなり、簡単にまとめると以下のようになる：
a) ファンの状態を特定し、基準振動レベルを決定する（設置方法などが異なるため、工場での試験で得られたレベルとは異なる可能性がある）；
b) 振動測定点を選択する；
c) 観測（測定）頻度を決定する；
d) 情報登録手続きを確立する；
e) ファンの振動状態を評価する基準、絶対振動と振動変化の限界値を決定し、類似の機械の運転経験をまとめる。

通常、ファンは臨界に近づかない回転数で問題なく運転されるため、わずかな回転数や負荷の変化で振動レベルが大きく変化することはないはずですが、ファンが可変回転数で運転される場合、設定された振動限界値は最大運転回転数に適用されることに注意することが重要です。設定された振動限界値内で最大回転速度に到達できない場合、これは重大な問題の存在を示し、特別な調査が必要となる可能性があります。

付録Cに記載されている診断上の推奨事項の一部は、ファンの運転経験に基づくものであり、振動増加の原因を分析する際に順次適用されることを意図しています。

特定のファンの振動を定性的に評価し、さらなる対策のガイドラインを決定するために、ISO 10816-1で確立された振動条件ゾーン境界を使用することができます。

新しいファンの振動レベルは表3に示された限界値以下になることが期待されます。これらの値はISO 10816-1による振動条件のゾーンAの境界に相当します。警告レベルと停止レベルの推奨値は、特定のタイプのファンについて収集された情報の分析に基づいて設定されています。

コンプライアンス情報

この規格で規範となる参照国際規格

表H.1

参照州間規格の指定	参照国際規格の指定と名称、および参照国際規格への適合度の条件付き指定
ISO 1940-1-2007	ISO 1940-1:1986.振動。剛性ロータの平衡品質に対する要求事項。第 1 部。許容不均衡（IDT）の決定
ISO 5348-2002	ISO 5348:1999.振動と衝撃。加速度ピックアップの機械的取り付け（IDT）
ISO 7919-1-2002	ISO 7919-1:1996.非復帰機械の振動．回転軸の測定及び評価基準。第 1 部。一般指針（IDT）
ISO 10816-1-97	ISO 10816-1:1995.振動。非回転部品の振動測定による機械状態の評価。第 1 部。一般指針（IDT）
ISO 10816-3-2002	ISO 10816-3:1998.振動。非回転部品の振動測定による機械状態の評価。第 3 部。公称出力が 15 kW を超え、公称速度が 120 ～ 15000 rpm の産業機械、現場測定（IDT）。
ISO 10921-90	ISO 5801:1997.産業用ファン。標準ダクトを使用した性能試験（NEQ）
ISO 19534-74	ISO 1925:2001.振動。バランシング。語彙（NEQ）
ISO 24346-80	ISO 2041:1990.振動及び衝撃。語彙（NEQ）
ISO 31322-2006 (ISO 8821:1989)	ISO 8821:1989.振動。バランシング。シャフト及び嵌め込み部品のバランシングを行う際のキー溝効果を考慮するための指針（MOD）
ISO 31351-2007 (ISO 14695:2003)	ISO 14695:2003.工業用ファン。振動測定法（MOD）
注：この表では、規格の適合度を示す以下の条件付き呼称を使用している：IDT - 同一規格；

ファンのバランシング

Nikolai Shelkovenkoが7月 21, 20247月 21, 2024に掲載

ポータブルバランサー＆振動アナライザーバランセット-1A