ファンが振動するのはなぜ？まずは診断から

ファンバランス調整で最もよくある間違いは、何を修正するのかを理解せずに作業を開始することです。すべての振動がアンバランスとは限りません。真の問題が位置ずれ、緩み、共振にあるのに、補正ウェイトをボルトで締め付けても何も解決せず、むしろ事態を悪化させる可能性があります。.

まずは振動測定から始めましょう。ファンを動作速度で回転させ、FFTスペクトルを取得します。スペクトルから次に何をすべきかが分かります。.

ファンの不均衡を引き起こす実際の原因は何でしょうか? 産業現場では、主な発生源として以下が挙げられますが、発生源は環境によって異なります。

材料の蓄積。. 排気ファン、誘引通風ファン、そして微粒子を扱うファンの一番の原因は、埃、灰、カルシウムの堆積物、砂糖、セメント粉などです。これらは羽根全体に不均一に蓄積します。清掃だけで振動を30～50%削減できます。汚れたファンのバランス調整をすれば、補正によって堆積物が補正されます。そして次に何かが落ちた時、また元に戻ってしまいます。.

摩耗と腐食。. 研磨プロセスの流れはブレードの先端を不均一に侵食します。化学蒸気は、気流のパターンに応じてブレードを腐食する速度が異なります。数か月かけて質量分布が変化します。.

変形。. 高温ガスファンの熱サイクルは、進行性の反りを引き起こします。吸い込んだ異物による衝撃損傷は、ブレードを曲げます。1,500 RPMで1枚のブレードが曲がっただけでも、測定可能なアンバランスが発生します。.

ISO 14694とISO 21940：適用される制限

産業用ファンの振動には2つの規格があります。1つはファン特有の規格（ISO 14694）、もう1つは一般的なローターバランス品質に関する規格（ISO 21940、旧ISO 1940）です。どちらも、設置された機械の振動限界を設定するために、もう1つは組み立て時または工場でのバランス調整時にローターバランス品質を定義するために使用します。.

ISO 14694 — ファンBVカテゴリー

ISO 14694は、産業用ファンに特化したバランスと振動のカテゴリーを定義しています。試運転時の振動限界（速度、mm/s RMS、ベアリングハウジング上で測定）は、用途によって異なります。

ISO 21940-11 — 天びんの品質等級（G）

ローター自体（インペラ＋シャフトアセンブリ）のバランス品質はグレードG（mm/s）で表されます。

屋上換気扇 - 定期的な振動チェックにより騒音苦情やベアリング故障を防止

ファンタイプによるバランス調整

試重法はあらゆるファンに有効です。しかし、実際の詳細（補正面の数、重りの取り付け場所、注意すべき点など）は、インペラの形状と動作環境によって異なります。.

遠心ファンのインペラ - 補正ウェイトは通常、バックプレートまたはハブディスクに溶接されます

単面対二面：簡単なルール

円盤状のローター （幅が直径よりはるかに小さい）→単面。対象：軸流ファン、細長遠心ファン、細長ラジアルファン。.

ドラム状のローター （幅は直径に匹敵する）→2面式。対象：幅広の遠心羽根車、二重吸気ファン、長尺かご形送風機。.

不安な場合は、シングルプレーンから始めてください。振動がISOの制限値を下回らない場合は、ツープレーンに切り替えてください。アンバランスには、シングルプレーンでは修正できないカップル（揺れ）成分が含まれています。.

かご型（ドラム型）ホイール - 幅 ≈ 直径、2平面補正が必要

バランス調整手順 - ステップバイステップ

装置： バランセット-1A ポータブルバランサー、ラップトップ、加速度計、レーザータコメーター、試験用ウェイトセット、補正用ウェイト（スチール製）、恒久的な取り付けのための溶接装置。.

産業用送風機の現場バランス調整 - ベアリングハウジングのセンサー、シャフトのタコメーター

現場レポート：132kW誘引通風機

南ヨーロッパのセメント工場では、132kWの誘引通風機が280℃の窯排ガスを吸引していました。このファンは片側入口の遠心式で、ホイール径は1,800mm、回転数は1,470rpmでした。14ヶ月間でベアリングは2回交換されており、このファンだけで四半期ごとに平均1回の計画外停止が発生していました。.

振動モニタリングでは、ベアリング交換後数週間以内に振動が15mm/sを超えることが示されました。メンテナンスチームはベアリングの品質が問題だと考え、サプライヤーを変更しました。問題はベアリングではなく、インペラでした。カルシウムアンダイトの堆積物がバックプレートとブレードキャビティに不均一に蓄積し、徐々にアンバランスが生じていました。.

窯の定刻停止時間に到着しました。最初のステップは洗浄です。作業員がインペラを高圧洗浄したところ、振動は22mm/sから11.4mm/sに低下しました。それでもBV-3の上限を超えています。Balanset-1Aをセットアップし、試験用重量を測定し、補正を行いました。85gを218°でバックプレートに溶接しました。.

このプロジェクト後の重要な決定：工場は四半期ごとの振動チェックをメンテナンス計画に追加し、センサーの設置を迅速化するためにファンケーシングに恒久的なアクセスドアを設置しました。初年度に回避されたベアリング交換費用は約4,500ユーロでした。Balanset-1Aは最初のプロジェクトで投資を回収しました。.

バランス調整がうまくいかないとき

清掃、測定、修正を行った後も、振動がまだ限度を超えています。バランス調整サイクルを繰り返す前に、以下の点を確認してください。

1. 構造共鳴。. ファンの運転回転数が支持フレーム、台座、またはダクトの固有振動数と一致する場合、バランスの良否に関わらず振動が増幅します。テスト：回転数を5～10%の範囲で上下に変化させてください。わずかな回転数の変化で振動が急激に低下する場合は、共振です。修正するには、構造を強化するか、運転速度を変更してください。補正重量を追加することは避けてください。.

2. 柔らかい足。. モーターまたはベアリング台座の脚の接触が不均一です。ボルトを1本締めるとフレームが歪み、負荷がかかります。脚のボルトを1本ずつ緩め、ダイヤルゲージで動きを確認してください。脚が0.05mm以上浮いている場合は、シムを調整してください。柔らかい脚は2～4mm/sの振動を増加させる可能性があり、バランス調整をどれだけ行っても除去できません。.

3. ずれ。. ファンがベルト駆動の場合は、ベルトの張力とプーリーのアライメントを確認してください。直結駆動の場合は、カップリングのアライメント（角度+オフセット）を確認してください。アライメントのずれは、FFTスペクトルで回転数の2倍の変動と軸方向の振動の増加として現れます。バランス調整を行う前に、アライメントを修正してください。.

4. サーマルボウ（排気ファン）。. インペラは加熱すると形状が変化します。冷間時にバランス補正を適用しても、動作温度では正しく動作しない可能性があります。解決策：ファンをプロセス温度で30分以上運転し、その後高温状態で測定とバランス調整を行います。これはより困難ですが、150℃を超えるファンでは必須です。.

インペラ交換後：必ず再バランス調整

工場出荷時の新品インペラは、通常G6.3以上の精度でバランス調整されています。ただし、このバランス調整はメーカーのバランス調整機で行われるものであり、お客様のシャフト、ベアリング、カップリングで行われるものではありません。.

新しいインペラを取り付けると、キーのフィット、テーパーシート、カップリングのアライメント、セットスクリューの位置など、あらゆるインターフェースで誤差が生じます。ハブの20ミクロンの偏心（目には見えませんが）でさえ、1,470rpmで測定可能なアンバランスを引き起こします。.

取り付け後は必ず現地で最終的なトリムバランス調整を計画してください。調整量は通常10～30gと小さいですが、ベアリング寿命には大きな差が出ます。この手順を省略することが、新品のインペラが「初日から振動する」最も一般的な原因です。"

装備：Balanset-1A仕様

上記の手順では、 バランセット-1A ポータブルバランスシステム。ファンワークの主な仕様：

キットには、加速度計2個、レーザータコメーター、反射テープ、マグネット式マウント、USB接続ソフトウェア、キャリングケースが含まれています。サブスクリプションやライセンス料は不要です。.

よくある質問