Why Balancing Doesn't Reduce Vibration: 9 Causes and How to Fix Each One

핵심 문제: 균형을 맞추는 것은 딱 한 가지 문제만 해결한다

균형 조정은 회전 부품의 질량 비대칭을 바로잡는 작업입니다. 간단히 말해, 로터의 질량 중심이 회전축과 일치하지 않기 때문에 매 회전마다 원심력이 발생하여 기계가 흔들립니다. 보정 추는 질량 중심을 회전축으로 되돌려 진동을 줄여줍니다.

But vibration in rotating machinery has many sources, and unbalance is only one of them. This guide covers the nine that most often make a balancing job fail: resonance, mechanical looseness, misalignment, a bent shaft, bearing defects, a dirty rotor, an undersized trial weight, an angle error, and thermal distortion. Most of them produce vibration that 외모 like unbalance: it is synchronous or near-synchronous, it's periodic, and it shakes the machine in the radial direction. The frustrating part is that adding correction weights to a machine suffering from looseness or resonance doesn't just fail — it can make things worse.

발란셋-1A is a balancer, but it's also a vibration analyzer with FFT spectrum analysis (F8 – Charts) and a vibration meter (F5 – Vibration Meter). These diagnostic tools are the key to identifying which of the nine causes you're actually dealing with — before you waste time on trial weights.

"가짜 불균형" — 이를 모방하는 5가지 결함

공명: 누구나 적어도 한 번쯤은 빠지지 않는 함정

Near resonance, the phase angle between the unbalance force and the vibration response shifts rapidly with tiny speed changes. If the machine runs at 1,480 RPM and the structural 고유 진동수 is at 1,500 RPM, a 1% speed drift can swing the phase by roughly 10–35°, depending on how lightly the structure is damped (the lighter the damping, the sharper the swing). The balancing software sees a different angle every run and computes a different correction every time.

The first test is simple: open the Balanset-1A's Vibration Meter (F5 from the main screen), hold a constant speed and watch the phase — on screen, V1s= is the broadband RMS, V1o= the 1× component, and F1= is the 1× phase in degrees (not a function key). If the phase wanders more than 10–20° while the RPM readout is stable, you're near resonance. The Polar tab makes the drift visible: add each new reading as a point on the polar plot and watch the cluster smear. The fix is not more trial weights — it's either changing the operating speed (run at a different RPM) or modifying the structure's stiffness or mass to shift the natural frequency away from running speed.

The definitive test is a bump test or a coast-down, and the Balanset-1A has a built-in Bump Test mode: strike the housing with a soft hammer while the machine is stopped, and the software shows the structure's natural frequency along with the ring-down decay. Compare it with your running speed — if they are within a few percent, no amount of trial weights will help. On a coast-down, a resonance shows a clear amplitude peak with a ~90° phase shift at that speed.

느슨함: 수학을 깨뜨리는 것

균형 조정은 선형 대수학의 한 분야입니다. 불균형력이 두 배가 되면 진동 반응도 두 배가 된다는 가정을 기반으로 합니다. 하지만 베어링 받침대가 헐거우면 이 가정이 깨집니다. 헐거운 베어링 받침대는 한 방향으로는 단단하지만 다른 방향으로는 흔들릴 수 있습니다. 또한, 받침대가 너무 헐거우면 특정 진동 진폭에서 기계가 한쪽 마운트에서 들려 올라가게 되어 진동 주기 중간에 유효 강성이 변하게 됩니다.

Before balancing any machine, check: all anchor bolts torqued, no soft foot (feeler gauge under each foot), no cracks in the baseplate, no play in bearing pedestals. If the Balanset-1A shows a "forest" of harmonics instead of a clean 1× peak — the F4-Harmonics (1x..Nx) tab in F8 – Charts displays the 1× to N× amplitudes directly — fix the structure first.

정렬 불량: 2× 서명

커플링 정렬 불량은 주로 2배 RPM(때로는 3배 RPM)에서 힘을 발생시킵니다. Balanset-1A FFT에서 강한 2배 RPM 성분이 나타나고, 특히 높은 축 방향 진동이 동반될 경우, 밸런스 문제가 아니라 정렬 문제일 가능성이 높습니다. 먼저 레이저로 샤프트 정렬을 실시하십시오. 그런 다음 밸런스 조정이 여전히 필요한지 확인하십시오. 대부분의 경우 밸런스 조정이 필요하지 않습니다.

로터 상태: 임펠러 오염 및 샤프트 휨

로터 오염 문제

팬 블레이드, 펌프 임펠러 또는 원심분리기 로터에 먼지, 제품 찌꺼기, 칼슘 침전물, 부식 등이 쌓이면 질량 분포가 불균일해집니다. 이로 인해 기계가 진동하게 됩니다. 이때 "있는 그대로" 균형을 맞추고 생산을 재개하고 싶은 유혹이 생깁니다.

그러지 마세요. Balanset-1A는 로터에 이물질이 쌓였을 때 보정값을 계산해 줍니다. 로터가 더러운지 여부는 알 수 없고, 단지 진동을 측정하고 계산할 뿐입니다. 하지만 이물질은 작동 중에 떨어져 나갑니다. 고온 가스를 처리하는 팬에서 토요일 새벽 2시에 스케일 덩어리가 떨어졌다고 가정해 보세요. 그러면 로터는 순식간에 불균형 상태가 됩니다. 게다가, 보정용 추가 떨어져 나간 이물질을 보정해 주던 것이기 때문에 상황은 더욱 악화됩니다. 이제 보정용 추가 불균형의 원인이 되는 것입니다.

휘어진 샤프트: 한 가지 속도로 무거운 무게를 드는 것이 도움이 되지 않는 이유

휘어진 축은 편심을 유발합니다. 즉, 기하학적 중심과 회전 중심이 일치하지 않게 됩니다. 이는 1×RPM에서 불균형처럼 보입니다. 결정적인 차이점은 휘어진 축이 단순한 불균형과는 달리 속도에 따라 진동을 발생시킨다는 것입니다. 큰 보정추를 사용하여 특정 속도에서의 진동을 줄일 수는 있지만, 다른 속도에서는 진동이 더 심해집니다. 또한 축에 가해지는 응력이 증가하여 베어링과 커플링의 수명이 단축됩니다.

검증은 기계적으로 이루어집니다. 다이얼 게이지를 사용하여 축을 손으로 천천히 돌리면서 런아웃을 측정합니다. 총 지시 런아웃(TIR)이 기계 허용 오차(정밀 로터의 경우 일반적으로 0.02~0.05mm, 중공업용의 경우 최대 0.1mm)를 초과하면 축을 교정하거나 교체해야 합니다. 밸런싱 작업으로는 형상 문제를 해결할 수 없습니다.

절차적 오류: 시험 시 무게, 각도 및 온도

때로는 기계 자체는 정상인데 절차에 문제가 있는 경우가 있습니다. 이러한 오류 때문에 기술자들은 실제로 입력 데이터가 잘못된 것임에도 불구하고 "기기가 고장 났다"고 생각하게 됩니다.

시험 중량이 너무 작습니다.

Balanset-1A는 알려진 시험 무게에 대한 시스템의 반응을 측정하여 시스템을 학습합니다. 시험 무게가 너무 작으면 진폭과 위상의 변화가 측정 노이즈에 묻혀버립니다. 소프트웨어는 노이즈로부터 영향 계수를 계산하며, 그 결과로 얻어지는 보정값은 본질적으로 무작위적입니다.

Target: the trial weight should change amplitude by at least 20–30% or phase by at least 20–30°. If you add 10 g and the reading barely moves, try 20 g or 30 g. Start conservatively, but don't be afraid to go bigger if needed. The math needs a clear signal. You don't have to guess the starting mass: after Run 0 the Balanset-1A software offers a First Trial Weight Estimator that computes both the trial mass and the installation angle.

각도 측정 오류

균형을 맞추는 것은 벡터 수학입니다. 직각으로 10g의 무게를 놓으면 불균형이 해소됩니다. 직각에서 180° 각도로 10g의 무게를 놓아도 마찬가지입니다. 두 배로 증가시킵니다 the unbalance. How bad an angle error is, exactly: the residual after a correction placed θ off target is 2·U·sin(θ/2) of the original unbalance U. 20° off leaves 35%, 45° off leaves 77% — still an improvement. At 60° you are back where you started, and beyond 60° the machine is worse than before you touched it.

Two common errors easily cost more than 60°: measuring the angle in the wrong direction — with the Balanset-1A the correction angle is always measured from the trial weight position in the direction of rotation, and for rotors that turn counter-clockwise as seen from the sensor there is a mirror option on the polar diagram — and moving the tachometer or reflective mark between runs, which shifts the zero reference.

둘 다 조용한 살인자입니다. 소프트웨어는 정확한 보정값을 보여주고, 이를 설치하면 진동이 급격히 증가합니다. 계산된 보정값을 설치한 후 진동이 증가했다면, 가장 먼저 각도 측정 방향이 올바른지 확인해야 합니다.

열 변형: "오늘 아침까지만 해도 괜찮았는데" 문제

20°C의 권선 온도에서 균형을 맞춘 모터도 80°C에서는 심하게 진동할 수 있습니다. 200~400°C의 고온 공정 가스를 처리하는 열풍기는 열팽창 현상이 발생하는데, 온도가 상승함에 따라 축이나 임펠러가 약간 휘어지면서 질량 분포가 변합니다. 차가운 상태에서 얻은 균형은 고온에서는 사라집니다.

해결 방법: 최종 트리밍 밸런싱 작업을 하기 전에 기계를 열 평형 상태(완전 작동 온도, 안정적인 조건)까지 가동하십시오. 과열되는 기계의 경우 "고온" 상태에서 밸런싱을 수행하십시오. 기계의 냉간 시 진동 변화가 심한 경우 두 조건 모두 기록하십시오. 일부 고객은 기계가 예열되면 진동이 감소한다는 것을 알고 있기 때문에 냉간 시동 시 높은 진동을 허용하기도 합니다.

의사결정표: 스펙트럼은 무엇을 알려줄까요?

Open F8 – Charts in the Balanset-1A software and switch to the F5-Spectrum (Hz) tab. Look at the peaks. Match the pattern to the fault.

현장 보고서: 계속해서 돌아온 팬

한 곡물 가공 공장에서 45kW급 대형 유도 통풍 팬(회전 속도 1,470RPM)에 문제가 있다고 문의해 왔습니다. 6개월 동안 세 차례에 걸쳐 진동 밸런스 작업을 했는데, 매번 진동이 약 2mm/s까지 떨어졌다가 3~4주 안에 8mm/s 이상으로 다시 상승했다고 합니다. 이전 기술자는 밸런스 작업 후 임펠러에 보정 추를 용접했는데, 세 번의 방문에서 각각 세 세트씩 용접되었고, 모두 아직 임펠러에 붙어 있는 상태라고 합니다.

First thing I did was open the Balanset-1A spectrum (F8 – Charts). The FFT showed a clean 1× peak at 24.5 Hz (shaft speed) — so it looked like unbalance. Phase was stable. No looseness. No misalignment signature. That part checked out.

그러고 나서 임펠러를 살펴보니 3~5mm 두께의 굵은 먼지가 고르지 않게 덮여 있었습니다. 이전 정비사는 매번 먼지를 기준으로 밸런스를 맞췄지만, 먼지가 쌓이고, 움직이고, 부분적으로 떨어져 나가면서 진동이 다시 발생했습니다. 세 번이나 점검해서 조정한 무게추가 이제 서로 충돌하고 있었습니다.

기존에 장착했던 모든 보정 추(3세트, 총 11개)를 제거했습니다. 임펠러를 완전히 세척하여 금속 표면이 드러나도록 한 후, 처음부터 다시 밸런싱 작업을 진행했습니다. 단일 2면 보정 방식을 적용하여 앞쪽 22g, 뒤쪽 15g의 추를 사용했습니다.

The plant installed a monthly cleaning schedule for the impeller. Vibration was 0.9 mm/s right after the job and 1.1 mm/s six months later — no rebalance needed. The three previous visits — removal of old weights, welding, measurement — cost more in total than a single correct diagnosis would have.

For context: a 45 kW machine falls into ISO 10816-1 Class II (medium machines, 15–75 kW), where the vibration severity zone boundaries are 1.12 / 2.80 / 7.10 mm/s RMS (A/B, B/C, C/D). The original 8.4 mm/s was deep in zone D — vibration severe enough to cause damage — while both 0.9 and 1.1 mm/s sit in zone A, the as-new range. See our 진동 심각도 차트 for other machine classes.

사전 잔액 확인 목록

기계에 시험용 추를 올려놓기 전에 이 목록의 모든 항목을 확인하십시오. 하나라도 문제가 있으면 먼저 수정하십시오. 이 검사 중 하나라도 통과하지 못한 기계를 균형 맞추는 것은 시간 낭비입니다.

1. 1
   로터가 깨끗한가요?

   먼지, 침전물, 제품 잔여물 등이 전혀 없는 맨 금속 표면이어야 합니다. 만약 청소가 불가능하다면, 위험성을 기록하고 고객에게 잔액이 유지되지 않을 수 있음을 알려야 합니다.
2. 2
   샤프트가 곧은가요?

   다이얼 게이지 점검. TIR이 기계 허용 오차 범위 내에 있는지 확인합니다(정밀 장비의 경우 0.02~0.05mm, 중공업 장비의 경우 0.1mm). 허용 오차 범위를 벗어나면 교정하거나 교체하십시오.
3. 3
   헐거움이 없나요?

   모든 볼트가 토크렌치로 조여졌습니다. 모든 받침대 아래에 틈새 게이지를 대어 헐거운 부분이 없는지 확인했습니다. 베이스 플레이트에 균열이 없습니다. 베어링 받침대가 견고합니다. 스펙트럼 분석 결과, 잡음이 심하게 발생하지 않습니다.
4. 4
   정렬 상태가 괜찮습니까?

   Axial vibration less than 50% of radial. The Balanset-1A's two channels normally mount radially — turn one sensor to the axial direction for a separate run to check this. No strong 2× in spectrum. If suspect, laser-align first.
5. 5
   공명 주파수에 가깝지 않나요?

   Phase stable — wandering less than ±10–20° while the RPM readout looks steady. If it wanders more, run the built-in Bump Test; change speed or modify structure before balancing.
6. 6
   작동 온도에서?

   고온으로 작동하는 기계의 경우, 냉간 상태가 아닌 열 평형 상태에서 밸런싱을 수행해야 합니다. 냉간/고온 상태의 차이가 큰 경우, 두 상태 모두 기록해야 합니다.
7. 7
   타코미터와 기준점이 고정되었습니까?

   반사 표시가 제자리에 있습니다. 타코미터가 고정되어 있습니다. 각도 방향이 확인되었습니다(회전 유무에 관계없이). 첫 번째 작동 후에는 기준점을 이동하지 마십시오.
8. 8
   Acceptance criterion agreed?

   Know the ISO 10816 zone limit for the machine before you start, and the residual-unbalance grade G (ISO 1940-1, now ISO 21940-11) you are aiming at. The Balanset-1A software has both built in: an ISO 1940 tolerance calculator on the plane panel and ISO 10816-1 machine classes in the route/trend module.

자주 묻는 질문