【サージング・カルマン渦・偏流】送風機の振動で起こる騒音

機械保全

NEONEEETです。

この記事は、化学工場の機電系設計者・プラントエンジニアを対象としています。

この記事を読むと、送風機で発生する騒音の種類を知ることができます。

結論

送風機の騒音の種類として

サージング、旋回失速、カルマン渦、偏流

などの種類があります。

はじめに

流体機械が運転を行うと必ず振動が起きます。

振動が起きると騒音も起きます。

この振動騒音は設備の健全性を示す重要な指標です。

送風機で発生する騒音の種類を紹介します。

サージング

最も効率的な運転ができる風量よりも、多くても少なくても音は高くなる方向です。

25%くらいまで風量が落ちると10dBくらい音が上がります。

これって結構な音ですので、日常的に設備の稼働状況を見ていれば絶対に気が付きます。

旋回失速

旋回失速とは、ある過渡的擾乱によって1つの翼が失速して、その失速部分が良くの回転方向に一定速度で異動する現象です。

何のことを言っているのか良く分かりません。

旋回失速が起きると、特定の周波数領域で騒音ピークが高くなります。

旋回失速による騒音が特定の周波数を持った騒音だということです。

下記の例では35Hz近辺の周波数を持つ騒音の旋回失速のデータです。

カルマン渦

カルマン渦とは、流れの中に物体を置いた時に、物体の後ろに発生する一定の渦のことです。

これは物体の形や流体の条件によって変わります。

それさえ一つに決まれば、有効なデータとして活用できます。

最も有名なのが渦流量計です。

送風機でも、カルマン渦により騒音が起こることがあります。

翼通過周波数(羽根枚数×回転速度)とカルマン渦の周波数が一致してしまうと、騒音が増幅されてしまいます。

これをカルマン渦が原因かどうかすぐに気付くのは難しいでしょう。

回転速度を落としたら、翼通過周波数も当然変わり、騒音値が変わります。

これがカルマン渦との干渉なのか、サージングによるものなのか、判断をすぐにするのは難しいでしょう。

運転時に騒音が発生したとして、運転状況を安易に変えるわけにいかないので、

速度を変えることは難しいです。

生産停止後の定期整備時に確認して対応するのが一般的。

偏流

吸込み口が一様でなくて傾いている状態が、偏流です。

吸込み口配管の直線部分が短ければ、起こり得ます。

直線部分の手前にエルボなどがあると、

エルボの出口の直線部で風の流れが急に変わります。

これが一様な流れになるためには直管長が必要。

ファンやブロアーなどの送風機では、その配管長さを取れないケースが多いです。

吸込み口の流速にバラつきがある場合、平均流速よりも最大流速が50%くらい高い場合に、

10dBくらいの騒音値の上昇があるという事を下記の図は示しています。

おわりに

送風機は回転数が高く、設備も大きいため、騒音が発生しやすい設備です。

騒音の発生要因も比較的多く、サージング・カルマン渦・偏流などの種類があります。

この記事が皆さんのお役に立てれば嬉しいです。

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