工業用遠心分離機のバランス調整 - ハウツーガイドと避けるべき6つのミス

工業用遠心分離機のバランス調整方法：ステップバイステップガイドとよくある間違いの回避方法

遠心分離機がまるで軌道に打ち上げられるかのように揺れているのを見たことがありますか? 産業現場では、遠心分離機のバランスが崩れると激しい振動が発生し、コストのかかるダウンタイム、安全上の問題、そして製品の損失につながる可能性があります。最近、羽毛枕と毛布を生産する家庭用繊維工場で、この現象を目にしました。高速遠心分離機1台が激しく振動し、生産停止の危機に瀕していました。解決策は明白でした。ローターのバランスを適切に調整すると、振動レベルは10分の1以下に低下し、機械は再びスムーズに稼働するようになりました。

この包括的なガイドでは、 工業用遠心分離機のフィールドバランス調整方法 過度の振動を排除するために、振動の原因を診断し、段階的なバランス調整手順を実行し、エンジニアが陥りやすい落とし穴を回避する方法を学びます。コース修了時には、遠心分離機ローターのバランス調整を自信を持って行えるようになり、信頼性の高い動作を確保し、メンテナンス時間を節約し、高額な故障を防ぐことができるようになります。

振動の問題の診断: ローターの不均衡が振動の主な原因であるか、または他の機械的な問題が影響しているかどうかを判断する方法。
段階的なバランス調整プロセス: 試験用重量と振動測定を使用して現場で遠心分離機ローターのバランスをとるための詳細な手順。
避けるべきよくある間違い: 遠心分離機のバランス調整でよくある 6 つのエラー (汚れた機械のバランス調整など) とその防止方法。
信頼性に関するプロのヒント: 遠心分離機をスムーズに稼働させるためのクリーニング、重量の選択、安全上の注意事項、高度な診断ツールの使用に関する重要なアドバイス。

デバイス

ポータブルバランサー＆振動アナライザー Balanset-1A</trp-post-container

部品

振動センサー。

部品

光センサー（レーザータコメーター）</trp-post-container

Vibromeraの振動診断およびバランス調整キットには、ケーブル付き振動センサー4個、信号インターフェースモジュール、マグネットスタンド付きレーザータコメーター、デジタルスケール、USBケーブル、キャリングケースが含まれています。このシステムは、産業機器のフィールドローターバランス調整と状態監視用に設計されています。

デバイス

バランセット-4。

部品

マグネットスタンドサイズ：60kgf</trp-post-container

部品

反射テープ。

デバイス

ダイナミックバランサー "Balanset-1A" OEM</trp-post-container

遠心分離機の適切なバランス調整が重要な理由

遠心分離機のバランスが崩れると、ちょっとした不便さではなく、業務に影響を与える深刻な問題となります。 時間、お金、信頼性、品質ローターが数千回転でアンバランスになると、わずかな重量差でも大きな力が生じる可能性があります。（例えば、約4,600回転で2グラムのアンバランスが発生すると、約9kgに相当する力が生じる可能性があります。）これらの力によって機械が振動し、次のような問題が発生する可能性があります。

過度の摩耗や損傷: ベアリング、シール、その他の部品の摩耗が早くなります。極端な場合には、部品が破損し、高額な修理費用が発生したり、機械全体が故障したりすることもあります。
計画外のダウンタイム: 振動は安全センサーを作動させたり、強制的にシャットダウンさせたりする可能性があります。予期せぬダウンタイムが1時間続くと、生産の損失とコストの増加につながります。
安全上のリスク： 激しい振動は壊滅的な故障のリスクを高めます。緩んだ部品や重りが危険な飛散物となり、人や設備を危険にさらす可能性があります。
パフォーマンスが悪い: 振動により遠心分離機が最高速度で稼働できない場合、最適な分離性能やスループットが得られない可能性があります。製品の品質が低下したり、処理に時間がかかったりする可能性があります。

遠心分離機を適切にバランス調整することで、よりスムーズな動作が保証されます。これにより、機械の寿命が延び（信頼性が向上し）、故障やメンテナンスコストが最小限に抑えられ、作業環境の安全性も確保されます。つまり、バランス調整は生産効率とトラブルフリーを維持するために不可欠です。

振動の診断：バランス調整前のチェック

すぐに重みを追加する前に、次のことを確認することが重要です。 不均衡こそが主な原因である 振動の。現代の振動分析装置（またはBalanset-1Aのようなバランス計）には、 振動計モード または、この診断に役立つスペクトル分析モード。

振動部品のチェック

遠心分離機（空）を運転速度で運転し、振動の測定値を観察します。 全体的な振動レベル 回転速度の成分（1×成分または逆成分と呼ばれることが多い）。

1倍の振動が総振動レベルとほぼ等しい場合、ローターが アンバランス 振動の主な原因です。この場合、バランス調整を進めるのが正しいアプローチです。
振動の合計が 1× 成分よりはるかに高い場合 (たとえば、他の周波数で大きな振動がある場合)、不均衡だけでなく何か他の問題がある可能性があります。

その他の機械的な問題の検査

振動が主に不均衡から生じていない場合は、遠心分離機に機械的な問題がないか検査する必要があります。前にローターのバランス調整を試みる。以下のようなよくある問題がないか確認しましょう。

摩耗または損傷したベアリング: ベアリングが劣化すると過度の振動が発生する可能性があるため、まず交換または修理する必要があります。
基礎またはマウントが緩んでいる場合: 遠心分離機が基礎または土台にしっかりと固定されていることを確認してください。固定ボルトが緩んでいたり、支持構造が弱かったりすると、振動が増幅される可能性があります。
ローターの接触または摩擦: 回転中にローターのどの部分も固定部分（ハウジングなど）を擦ったり衝突したりしていないことを確認します。

振動測定値の安定性

また、振動測定の安定性にも注意してください。振動計モードでは、振幅と位相角の測定値は比較的安定している必要があります（変動幅は10～15%程度以内）。測定値がそれ以上に大きく変動する場合は、部品の緩みや構造共振など、断続的な問題が発生している可能性があります。これらの問題に対処するか、安定した測定速度を選択してから作業を進めてください。

結論： 遠心分離機が機械的に健全であり（不均衡を除けば）、振動が主にローターの不均衡によるものであると確信できた場合にのみ、バランス調整プロセスに進む必要があります。

工業用遠心分離機のバランス調整方法（ステップバイステップ）

さて、いよいよ本題に入ります。遠心分離機のローターのフィールドバランス調整です。遠心分離機が 清潔で空っぽ 始める前に。基本的な考え方は、現在の振動を測定し、既知のテストウェイトを追加してアンバランスを把握し、その後、アンバランスを相殺するために補正ウェイトを追加することです。以下の手順に従ってください。

バランス調整プログラムを開始します。 バランス調整装置または遠心分離機のコントロールパネルを使用して、バランス調整モードまたはプログラムを起動します。（一部の機器では、専用の「バランス」メニューまたはソフトウェアモードになる場合があります。）遠心分離機がバランス調整に適した速度（通常は通常の運転速度または指定されたテスト速度）で動作していることを確認してください。この速度ですべての測定を行います。
初期振動（ベースライン）を測定: 試験用ウェイトを取り付けずに遠心分離機を稼働させ、バランス調整ソフトウェア（または振動計）で振動の測定値を観察します。各センサー／平面の初期振動振幅と位相を記録します。例えば、今回のテストでは、平面1の振動レベルは基準値で約4.44 mm/s、平面2の振動レベルは9.34 mm/sでした。これらの基準値は出発点となり、後で改善度合いを測る際に使用されます。
ローター情報を入力します（該当する場合）。 多くのバランス調整システムでは、ローターの名称またはID、機械の設置場所、テストウェイトのパラメータなどの詳細を入力できます。システムでテストウェイトの質量と取り付け半径の入力を求められた場合は、それらの値を入力してください（ソフトウェアのヘルプ機能を使用してグラム-ミリメートルなどの単位でアンバランスを計算する場合）。この手順はレポートの作成と単位変換に役立ちますが、バランス調整に必ずしも必要ではありません。必要ない場合はスキップできます。
平面 1 で試験重量を使用してテスト実行を実行します。 機械を停止し、小さな 試用重量 最初の補正面（センサー1が監視している面）のローターに重りを追加します。この重りを追加した位置をマークします（多くのバランサーは角度基準を使用しており、多くの場合、そのマークは0度です）。試験用の重りは適度な重さである必要があります。つまり、振動を視覚的に変化させるのに十分な重さですが、高速走行時に機械に損傷を与えるほど重すぎることはありません。遠心分離機の運転を再開し、速度に達するまで待ちます。振動の振幅と位相を再度測定します。理想的には、この重りを追加することで、振動は少なくとも20%（振幅または位相シフトのいずれか）変化するはずです。目に見える変化があれば、重りが振動に影響を与えていることが確認でき、計算に必要となります。
試験用重量を平面 2 に移動して再度テストします。 電源を切り、同じ試験用重り（または同等の質量の重り）を2番目の補正面（センサー2が配置されている面）に安全に再配置します。重りは、その面の基準角度位置に配置してください（例えば、可能であれば同じ0度マークに合わせるなど）。遠心分離機を再度最大速度まで運転し、この構成での振動データを記録します。これで、2つのデータセットが得られます。1つは平面1の試験用重りから、もう1つは平面2の試験用重りからのデータです。
必要な修正を計算します。 ベースラインデータと2回の試運転測定データがあれば、バランス調整装置またはソフトウェアはアンバランス量を計算し、補正重量を提案できます。基本的に、システムは各平面において、測定されたアンバランスを打ち消す重量と角度を計算します。例えば、「平面1のY°にXグラム、平面2のW°にZグラム追加する」といった推奨値を出力します。試運転時の重量と半径を入力する前の手順を実行した場合、プログラムはそれに基づいて補正重量を直接算出します。そうでない場合は、アンバランス（グラム-ミリメートル）単位で結果が提示され、それを重量配置に換算する必要があります。
補正ウェイトを取り付けます。 推奨される補正値が得られたら、遠心分離機の電源を切り、ロックアウトしてください（機械の稼働中は絶対にウェイトを追加しないでください）。バランサーで指定された角度で、各ローター面に指定された補正ウェイトを取り付けます。安全な方法を使用してください。通常、ウェイトは 溶接またはボルト締め ローターに取り付けます（工場では、高速回転でも重りが所定の位置に留まるように溶接しました）。角度は通常、基準点（最初に試しに重りを置いた場所）から回転方向に測定されます（計測器によって0°と角度の方向がどのように定義されるかが明確に示されているはずです）。
結果を確認します（最終実行）。 ローターに残っている試し重りをすべて取り外し、工具や固定されていないものがすべて取り除かれていることを再確認し、遠心分離機をバランス調整速度でもう一度運転します。振動の測定値を確認します。初期の基準値よりもはるかに低くなっているはずです。この例では、計算された補正重量を追加した後、振動は平面1で約0.399 mm/s、平面2で約0.715 mm/sに低下しました。これは、開始時の10分の1以上の減少です。これにより、バランス調整が成功したことが確認されました。振動レベルが許容範囲内（多くの場合、機械の規格または会社の基準によって設定されます）であれば、完了です。そうでない場合は、プロセスを繰り返すか微調整する必要があるかもしれませんが、正しく実行されていれば、通常は1回の反復で十分です。

この時点で、遠心分離機のローターはバランスが取れているはずです。すぐに違いに気づくでしょう。動作がスムーズになり、騒音が減り、過度の振動もなくなります。最終的な振動レベルと追加された重量は必ず記録してください。この情報はメンテナンス記録や将来のモニタリングに役立ちます。

工業用遠心分離機のバランス調整でよくある6つの間違い（およびその回避方法）

バランス調整手順をしっかりと理解していても、技術者やエンジニアが陥りやすい落とし穴があります。工業用遠心分離機のバランス調整には特有の課題があります。これらの機械は多くの場合非常に高速で稼働し、重い処理材料を扱うため、ミスをするとコストがかさんだり、危険が生じたりする可能性があります。ここでは、遠心分離機ローターのバランス調整でよくある6つのミスと、それぞれを回避する方法をご紹介します。

汚れた、または故障した遠心分離機のバランスを取ろうとしています。 これは遠心分離機における最大のミスです。単純なファンやモーターローターとは異なり、工業用遠心分離機の振動は通常、 プロセス関連 アンバランスとは、機械内部における製品（スラリー、固形物など）の不均一な分布を意味します。ローターが汚れていたり、物質が固まっていたりする場合、その堆積が振動の大部分の原因である可能性が高いです。このような場合、重りを追加してローターのバランスを「調整」しようとするのは、症状を抑えるだけで、原因を取り除いていません。さらに、機械に深刻な機械的故障（ベアリングの不良など）がある場合、バランス調整は役に立ちません。

アドバイス： 常に徹底的に 遠心分離機を掃除する バランス調整を行う前に、ローターボウルまたはバスケットから製品の残留物、堆積物、汚れをすべて取り除いてください。清掃後（および機械的な修理が完了した後）、新たに振動を測定してください。振動がかなり低下しているかもしれません。それでも振動が顕著な場合は、空のローターでバランス調整を進めてください。また、ベアリングの状態と基礎の堅牢性を再確認してください。振動が大きいと、これらの部分に既に存在する問題がすぐに明らかになり、悪化させる可能性があるため、バランス調整を行う前に機械を良好な状態にしておくことが最善です。
バランスをとることですべての振動が永久に除去されると想定します。 多くの初心者は、遠心分離機のバランスを一度調整すれば、振動なく永遠に運転できると考えています。しかし、実際には 2種類の不均衡 遠心分離機では、(1)ローター自体に固有の機械的（残留）アンバランスと、(2)製品によって発生するプロセス中のアンバランスの2つが存在します。現場でのバランス調整では、空のローターの機械的アンバランスのみが修正されます。運転中の不均一な負荷や堆積物による振動は防げません。

アドバイス： 違いを理解する 機械的アンバランスとプロセスアンバランス現場でのバランス調整の目標は、ローターが清潔で空の状態で、可能な限り機械的にバランスが取れている状態にすることです。これにより信頼性が向上し、ベースライン振動が低減します。しかし、遠心分離機の使用中は、材料が必然的にわずかに不均一になり（例えば、ケーキがボウルに付着するなど）、再び振動が発生します。定期的な清掃スケジュールと運転手順は依然として必要です。つまり、ローターのバランス調整は性能を向上させ、機械の寿命を延ばします（プロセス誘起力への対応力が向上するため）。しかし、一度ですべての振動を永久に解消できるわけではありません。
不適切な試用重量を使用する（重すぎる、または軽すぎる）。 適切な試験用重量の選択は非常に重要です。試験用重量が小さすぎると、振動に測定可能な変化が生じず、有用なデータを得るのが難しくなります。特に高速遠心分離機の場合、試験用重量が大きすぎると、機械に過度の負担がかかったり、損傷を引き起こしたりする可能性があります（数千回転のローターに大きな重量を叩きつけることを想像してみてください。遠心力は非常に大きいのです）。効果的でありながら安全な重量を得るには、繊細なバランスが求められます。

アドバイス： 慎重に行動して、 小さな試用重量複数回の試運転を行い、振動に明確な変化が見られるまで、徐々に重量を増やしていくことができます。この段階的なアプローチは、最初から大きすぎる重量を設定するリスクを冒すよりもはるかに安全です。利用可能なリソースを活用して選択を行ってください。例えば、オンライン試用体重計算機ローターの質量と速度に基づいて、適切な重量を大まかに見積もることができます。遠心力がどれほど大きいかに注意してください。大きな重量を投げて大惨事を引き起こすよりも、数回余分に試運転する方が賢明です。
変化する状況や不適切な状況下でのバランスをとること。 よくある間違いは、遠心分離機のバランス調整を不安定な状況（例えば、材料処理中や速度が変動している状況）で行おうとすることです。製品が動いたり、出し入れされたりしていると、振動が変化し続け、バランス調整データが無効になります。また、温度と動作条件も重要です。高温と低温で機械の挙動が変化すると、バランス調整にも影響が出る可能性があります。

アドバイス： 常にバランス調整を 制御された一貫した状態遠心分離機は（前述の通り）空の状態とし、全ての測定において一定速度（通常は通常の動作回転数、または重大な共振を回避できる規定のバランス速度）で運転する必要があります。生産サイクル中にバランス調整を試みることは避け、プロセスを一時停止するか、機械を隔離してください。遠心分離機の特性が温度によって変化する場合は（例えば、冷間時にクリアランスが狭くなるなど）、測定前に動作温度まで温めておくことをお勧めします。そうすることで、真の動作状態でバランス調整を行うことができます。正確なバランス調整結果を得るには、一貫性が重要です。
補正ウェイトを適切に固定していません。 バランス調整の手順をすべて完了したにもかかわらず、遠心分離機が再始動した際に補正用の重りが飛んでしまうことを想像してみてください。一般的なファンであれば、投げた重りはケーシング内に落ちる程度でしょう。しかし、産業用遠心分離機では、緩んだ重りは高速で飛び散ります。機械のケーシングに深刻な損傷を与えたり、最悪の場合、近くにいる人に怪我を負わせる可能性もあります。重りを取り付ける際に、テープや接着剤、不適切なクランプなど、不適切な方法を使用したり、適切な取り付け手順を踏まなかったりすることは、極めて危険です。

アドバイス： 安全第一！ ウェイトを取り付ける際は承認された方法のみを使用し、 非常に安全最良の方法は、ローターの所定のバランス修正箇所に重りを溶接またはボルトで固定することです（多くの産業用遠心分離機には、ローター上に重りを追加できる特定の箇所があります）。ワックス、粘土、テープなどの一時的な付属品を、最高速度での試験用重りとして使用しないでください。低速試験で使用する必要がある場合は問題ありませんが、回転を開始する前に取り外してください。すべての重り（および固定具）がしっかりと固定され、緩まないことを常に再確認してください。また、試験中に機械を高速運転する際は、念のため「回転面」（ローターの赤道面）から離れた場所に立つことも賢明です。
基本的なバランス調整を超えた診断ツールを無視します。 現代のバランス調整装置は、単にウェイトの配置場所を教えてくれるだけではありません。スペクトル分析や惰力走行試験などの機能を活用しなければ、重要な手がかりを見逃してしまう可能性があります。例えば、1倍の振動が大きい場合はアンバランスを示唆しますが、他の周波数（2倍、3倍、または非同期周波数など）にもピークがある場合は、ずれ、緩み、または共振の問題を示している可能性があります。これらの問題を診断せずにバランス調整のみに集中すると、より深刻な問題に対処できない可能性があります。

アドバイス： お客様の能力を最大限に活用 振動解析ツールバランス調整後、あるいは診断段階でも、振動スペクトルを確認してください。適切にバランス調整されたローターは、1倍速（運転速度）で支配的な振動を示し、他の周波数では非常に低いレベルになります。他の周波数で顕著なピークが見られる場合は、その箇所を調査してください。ベアリングの欠陥（多くの場合、高周波振動）、構造共振（特定の速度で振動が急上昇する）、またはその他の機械的な問題がある可能性があります。 コーストダウン（ランダウン）テスト 機器が対応している場合：遠心分離機が減速する際、特定の速度で振動が急上昇しないか注意してください。これはシステムの臨界速度または共振周波数を示しています。これらの周波数を把握しておくことで、その速度で測定を行うこと（データが歪む）を避けることができ、また、回避または強化すべき運転速度を把握することができます。まとめると、スペクトル解析とランダウン解析を用いて、本当に単純な不均衡なのか、そしてバランス調整作業によって問題が解決されたのかを確認してください。

結論は： 工業用遠心分離機のバランス調整を成功させるには、系統的なアプローチと細部への配慮が不可欠です。まず、機械を清潔で機械的に健全な状態に保ち、問題がアンバランスであることを診断で確認します。そして、すべての安全対策を講じた上で、慎重にバランス調整を実施してください。その努力は報われます。遠心分離機は最小限の振動で稼働し、ダウンタイムや修理回数を減らし、より安全な環境を実現します。上記のようなよくあるミスを避けることで、時間と費用を節約し、機器の寿命を延ばすことができます。

振動の問題が深刻な事態を引き起こすまで待つ必要はありません。これらの対策を定期メンテナンス中に実践し、遠心分離機の状態を積極的に監視してください。適切なバランス調整とメンテナンスを行うことで、遠心分離機はスムーズに回転し続け、今後何年も信頼性の高い性能を発揮します。ご不明な点がある場合は、振動解析の専門家に相談するか、機器メーカーにお問い合わせください。高速機械に関しては、推測するよりも専門家のアドバイスを受ける方が常に効果的です。バランス調整をうまく進めましょう！

よくある質問

遠心分離機はバランス調整前になぜ徹底的に洗浄する必要があるのでしょうか?

汚れた遠心分離機では、ローターに製品残留物が付着していることが多く、これが振動の大部分の原因となります。洗浄せずにローターのバランス調整を試みても、一時的な残留物を補正するだけです。プロセスを変更したり、後で機械を洗浄したりすると、バランスは再び崩れてしまいます。したがって、ローター自体の根本的な不均衡に対処するために、バランス調整を行う前に必ずローターを完全に洗浄し、機械的な問題を修正する必要があります。

工業用遠心分離機のバランスをとると振動がすべて除去されますか?

バランス調整により、ローター固有のアンバランスに起因する振動が大幅に軽減されるため、遠心分離機は空の状態でもよりスムーズに動作します。ただし、プロセスに起因する振動（例えば、材料がボウルに付着したり、均一に分散されていない場合など）を完全に防ぐことはできません。機械が稼働し、汚れが蓄積していくと、時間の経過とともに振動が残る可能性があります。そのため、定期的な清掃が重要です。つまり、バランス調整によってローターのアンバランスは修正されますが、特にプロセスによって新たなアンバランスが発生した場合、運転中の振動を完全に防ぐことはできません。

工業用遠心分離機のバランスをとるために適切な試験用重量を選択するにはどうすればよいですか?

まずは小さな試験用重量から始めて、振動にどのような影響を与えるかを確認してください。目安としては、試験用重量を追加した際に、振動振幅が約20%変化するように設定してください。小さな重量を追加しても変化が見られない場合は、少し大きな重量を試してください。重要なのは、徐々に重量を増やしていくことです。いきなり非常に重い重量にしないでください。遠心分離機は非常に高速で回転するため、小さな重量でも大きな力が発生します。大きな重量でオーバーシュートすると危険です。ローターのサイズと速度に基づいて適切な重量を計算やツールで推定することは役立ちますが、常に慎重を期してください。

製品が入っている状態で遠心分離機のバランスをとることはできますか?

いいえ。遠心分離機のバランス調整は、遠心分離機が空の状態（できれば清潔な状態）でのみ行ってください。内部に液体やスラッジなどの物質が含まれている場合、均一に分散されずに揺れ動いたり、移動したりする可能性があります。その結果、振動の測定値が変化し続けることになります。そのような状態でバランス調整を行うと、信頼性が低下します。常に安定した状態、つまりローターが空で、回転速度が一定で、アクティブなプロセスが進行していない状態でバランス調整を行ってください。

遠心分離機のローターに補正用重りを安全に取り付けるにはどうすればよいでしょうか?

遠心分離機メーカーの推奨に従い、溶接やボルト締めなどの方法を用いて、必ず補正ウェイトをしっかりと取り付けてください。ローターにバランス補正用のウェイトがある場合は、必ず所定の位置に取り付けてください。接着剤、テープ、パテなどの一時的な固定方法は、最高速度での運転には適していません。ウェイトが外れて深刻な損傷や怪我につながる可能性があります。ウェイトを取り付けた後は、可能であればゆっくりとテスト回転を行い、すべてがしっかりと固定されていることを確認してください。また、万が一に備えて、ローターの回転中はローターの面と一直線に立たないようにしてください。

スペクトル分析と惰力停止テストは遠心分離機のバランス調整にどのように役立ちますか?

スペクトル分析（振動周波数スペクトルの観察）は、主な問題が運転速度（1倍）にあることの確認に役立ちます。スペクトルが1倍回転数で大きなピークを示し、他にほとんど変化が見られない場合、それは主にアンバランスの問題であることを示す良い兆候です。他のピーク（2倍回転数やランダムな周波数など）がある場合は、バランス調整だけでは解決できない潜在的な問題（位置ずれ、緩み、ベアリングの問題など）があることを警告します。惰力運転テスト（機械の減速時の振動を記録する）では、共振周波数が明らかになることがあります。遠心分離機が大きく振動する速度を通過し、その後運転速度で振動が収まる場合、そのスパイクは共振です。これを把握することで、問題となる速度での測定を避けたり、その速度域を通過する際に機械が常に振動する可能性があることに気付いたりできます。どちらのツールも、機械の挙動をより深く理解することを可能にし、適切なソリューションを適用し、本当にバランス調整が必要な部分のみをバランス調整できるようにします。