ターボブロアーの振動・騒音

質問

ターボブロアーのメンテ後、騒音と振動が発生し、原因調査しています。
メンテの内容は、ベアリング交換（ボールベアリングＣ3）のみで復旧後の試運転で振動、騒音が発生し、様子を見るために1～2日運転しましたが、プーリのはめ合いが振動で摩耗したので停止させました。
ファン能力は700ｍｍＡｑの26ｍ3/minで7.5ｋｗプーリー駆動のタイプです。（回転数不明2000ｒｐｍ以上、羽根は密閉型）
現在は再度整備し、安定運転していますが原因がわかりません。

原因として、ファンの取付角度で発生したのではないかと思っていますが、そのようなことは起こるでしょうか？
約35年前の古い機械なので、主軸の位置決めにノックピン等を使用しておらず、いくらでも調整可能です。ケーシングと羽根の平行具合（傾き）で起こるものでしょうか？復旧の際は、ケーシングと羽根の位置を測定し、だいたい平行になるように組み付けました。異常発生時は、モーターのプーリーに対し、平行に取り付けたとのことで、その辺で差が出たのかなと思っています。

騒音は、容積式ブロアーみたいなヴォーというような音だったので、吸い込み側に吐出し圧が逃げて膨張し、それに伴う騒音と振動ではないかと思っていますが、専門の方のアドバイスをいただきたいと思います。

回答No.4

noname#230359

再度整備しとありますが、何をどう整備したのでしょうか。
再整備後に安定しているならばそれが原因です。
再整備前後の違いは何か。

弊社は集塵機用に使用しているケースが多く、インペラへの粉付着（ろ布破損）によるバランスの崩れによって、ケーシングの足を折ることもあります。

個人的に（営繕担当者です）再整備内容を知りたく。

お礼

ありがとうございました。
用途は燃焼炉の燃焼用ファンです。
再整備の内容ですが、まずベアリングを再度新品に交換しました。
（特に傷等は有りませんでしたが、とりあえず交換しました。）
プーリーも摩耗のため交換。また、シャフトのはめ合いも摩耗が確認できたのでシャフトも製作してもらいました。

ファンですから構造が簡単なので原因に検討がつかず、整備を行った者の話から、シャフトの組み付け時の芯出しを疑いました。
ピローとベースを取り付ける際にボルト穴はお互いバカ穴で、位置決めのピンなどはなく、バカ穴分はいくらでも前後左右に傾きます。
そういう状況なので、モーターを動かしていないので、モーターのプーリーとファンのプーリーが並行であれば、元通りの位置にあるとして、組み付けたようです。
再整備の際は、シャフトを仮止めしてから羽根を取り付け、ファンとケーシングの隙間を直尺で測定し位置決めしました。
上記の整備を行ったので何が原因かよくわからない状況でして、（ベアリング？シャフト？組み付け？）個人的には組み付け不良で羽がケーシング内で傾き、バランスが崩れたのが原因だと考えており、その根拠を探しておりました。

回答No.3

noname#230359

よく状況が把握できていないので，一般論を述べさせて頂きます。

例えば，ファンが傾いた状態で取り付いたまま回した場合，アンバランシングになり，振動が大きくなることはもちろんあります。つまり，回転軸から見れば偏心状態になり，遠心力でシャフト等の軸系が振り回されることになります。

軸系の支持剛性が低い場合は，2000rpm(33Hz)以上の実使用回転数で1次の共振点が存在する可能性もあり，これの近傍の回転数で使用すると，最悪の場合共振し，ブロワーが壊れます。この回転数を危険速度と言います。

このようなことを避けるためにも，やはりバランスを取ることは非常に大切です。

音に関しても，
(1)軸系の振動が他の部材に固体伝播→音
(2)ファンが振動することで空気が脈動，その脈動が周辺のカバー等に空気伝播または固体伝播→音
(3)脈動そのものが圧力変動になる→音
になったのかも知れませんね。

想像するに，

・ピロー支持されたシャフトが一方にオーバーハングしており，端部にプーリーが取り付いている。
・ブロワー軸系の下にモータがあり，タイミング or Vベルト駆動。

のような構造だと考えます。

ピローがバカ穴とのことですが，もし仮に，ケーシングに対して軸系が斜めに傾いていたとすれば，上記構造ならば，モータ軸とプーリーも傾きます。つまり，ベルトの芯が出ていない状態です。この時，

モータトルクがきっちりと伝達できずに脈動　→　脈動によって軸系が強制振動もしくは共振　→　ピローを介して振動がケーシング等に固体伝播　→　音

ようなことも考えられると思いますが，いかがでしょうか？　前後にズレたとしても同様だと思います。

この場合はアンバランスとは言わないんでしょうね。アンバランスと言えばアンバランスなのかも知れませんが。

あとテーパー固定でも，きっちりとファンが押さえられていなければガタつきませんか？　ちゃんと固定したつもりでも，高速回転すれば遠心力で簡単にガタつくと思うので，再度確認された方が良いのではないでしょうか。

お礼

ありがとうございました。
やはりそういう現象は起こりうるものなのですね。
ファンなのでシャフトをピローで２点支持していますが、ピローの取付がバカ穴なので取り付けの際に芯出しが困難な状況です。
トラブル後、再度組み付けた際はシャフトに羽を取り付けた状態で、羽根の円周でケーシングからの距離を測定し、大体平均になるように組み付けたら静かになりました。
報告書を作成する上で、原因がよく分かりませんでした。

構造についてはおっしゃる通りで、Ｖベルト駆動になっています。
トラブル時はモータープーリーを基準に取り付けていますので、軸がケーシングに対して傾いていたとすればおっしゃるような現象がおきるはずだとは思います。
芯出しには、直尺（1.5ｍ）を使用しているので実際どこまでの精度が出ているかは疑わしいと思い、ケーシングに対して羽の芯が出るよう調整し、それに合わせてモーターを調整してみました。

主な原因はそのあたりかもしれませんね・・・。
疑問に思ったのは、現象としてヴォーというような音（ルーツブロアーの排気のような音）が出ていたので、吸排気の異常？→羽のバランス？→軸系の取り付け不良？と疑っていました。

補足

補足します。
羽根と軸の取り付けはテーパーですので軸と羽根は垂直に取りつきます。
問題はピローの位置決めです。ピローの位置が動くので、ケーシングに対して羽が平行であるかどうかで、アンバランスになるものでしょうか？

回答No.2

noname#230359

早速の回答ありがとうございました。
表現が不十分でした。分類によれば10kPa以下なのでファンに相当します。
遠心式後ろ向き羽のターボファンです。
メーカーが分かればよいのですが、名盤も取れていてよくわからない状態です。ありがとうございました。

回答No.1

noname#230359

小生も専門家ではないのではっきりした事はいえませんが･･･
小生も昔、ターボブロアを使用していました。
やはりブロアのベアリングがやられました。
ブロア自身が高価ですので、修理できないか設備メーカに確認したところ、｢ブロアメーカでオーバーホールしてもらわないと･･･ターボブロアはばらすと組みつけが難しいから｣との返答でした。
結局ターボブロアは、吸い込んだ空気を2つのネジのような羽根で圧縮して送るので、羽根のかみ合いのバランス(クリアランス)が非常に難しいようです。
モータのプーリに関しては、あまりにも平行が出ていないと異音が発生しますが、上記の文章を見る限り、極端に平行が出ていないとは思えませんので、多分その点は原因ではないと思います。
やはり羽根の部分での騒音・振動でしょう。
一度、メーカに詳しく教えてもらうといいかもしれませんね。