Foto: ebm-papst

Fläktar som används i ventilations-, kyl- och luftkonditioneringssystem och andra industriella applikationer genomgår långa och krävande uthållighetstester.

Efter en installation kan dock tekniska problem uppstå, eller till och med fläkthaverier, efter betydligt färre driftstimmar än vad som angetts som maximal livslängd i specifikationerna för en fläkt. Förstörda motorlager är en typ av skada som vanligen orsakas av vibrationer på grund av felaktiga fläktinstallationer.

Fläktar är inte immuna mot resonansrelaterade skador trots att det vid tillverkningen används toppmodern teknik för att balansera dem mycket exakt. Det beror på att när en fläkt installeras i en utrustning, som till exempel ett aggregat, bildas i praktiken en ny konfiguration som under vissa omständigheter kan vibrera vid en specifik strukturell resonansfrekvens. Dessutom kan fläktens resonansegenskaper förändras när den fixeras i ett läge.

Med de möjligheter som idag finns att reglera en fläkts hastighet ökar dessutom sannolikheten för att en fläkt vid vissa hastigheter utsätts för resonans som kan orsaka skador.

Andra faktorer som kan leda till oönskade vibrationer efter en installation är oförsiktig hantering under transporten och förflyttningen av en fläkt till platsen för installationen. Små skador kan leda till stora problem med vibrationer.

Har en fläkt förvarats oskyddad under en period, så att det bildats smuts på fläkthjulet, kan det också orsaka obalans eller turbulens som leder till oönskade vibrationer.

Vibrationer kan också överföras till en fläkt från externa systemkomponenter, exempelvis från en kompressor. Ytterligare orsaker till oönskade vibrationer kan vara ett för litet utrymme mellan fläkthjul och fläkthuset, som kan leda till turbulens.

Det finns alltså mycket som kan leda till vibrationer och oönskad resonans. För en säker fläktdrift är det viktigt att inse hur viktigt det är att eliminera oönskade faktorer och risker för fläktskador.
Vibrationsabsorberande element, som speciellt utformade fjädrar eller gummikomponenter, kan hjälpa till att isolera fläktar från vibrationer som orsakas av miljöerna där de är installerade. Det är då viktigt att ta hänsyn till vissa aspekter vid valet av vibrationsdämpare. Vid sidan av fläktuppsättningens naturliga frekvens skapar nämligen fästet för en vibrationsabsorberande komponent en egen resonansfrekvens.

En faktor som det är viktigt att ta hänsyn till är vilken storlek på ett vibrationsdämpande element som bör användas, och typ av element, som passar för en viss fläkt och det hastighetsområde som är aktuellt i en viss applikation.

När en fläkt startar passerar den igenom tre vibrationsrelevanta hastighetsområden. I intervallet under resonansfrekvensen ligger vibrationssvärdet under den tillåtna gränsen på 3,5 mm/s (enligt ISO 14694). Fläktens funktion är säkerställd inom detta område men de vibrationsabsorberande elementen har ingen egentlig effekt beroende på vissa fysiska orsaker.

I det närliggande resonanshastighetsområdet är vibrationshastigheten ibland långt över den tillåtna gränsen. Det uppstår ingen omedelbar skada på fläkten, men långvarig drift inom detta område kommer att förkorta den totala livslängden. Dessutom uppstår höga ljudnivåer. Detta varvtal bör därför användas under mycket begränsad tid och en fortsatt drift bör absolut undvikas.

Hastighetsområdet där vibrationsnivån ligger långt under gränsen börjar tillräckligt långt från resonanstoppen. Endast i detta område, över minimihastigheten, kan de vibrationsabsorberande elementen isolera fläkten från oönskade vibrationer.

För att välja rätt vibrationsabsorberande element måste fläkthastigheten i dess applikation vara känd. För varje fläkt kan man hitta lämpliga element och det är viktigt att förstå de principer som gäller för korrekt val av exempelvis fjädrar och gummikomponenter.
Det finns alltså en mängd orsaker till att det kan uppstå vibrationer som kan riskera att skada en fläkt, men de är inte alltid förutsägbara och vissa vibrationer kan också vara oundvikliga.

Efter installationen av en fläkt bör vibrationsmätningar och/eller en sökning efter kritiska resonanspunkter göras under det hastighetsområde som är aktuellt för en fläkt i en viss applikation. Detta ger en övergripande bild av ett fläktsystems vibrationsegenskaper och kan avslöja alla oförutsägbara effekter och även möjliga installationsmisstag som man riskerar att göra under uppstartsfasen fram till idrifttagning.

Mätningar är viktiga att genomföra då de gör det möjligt att vidta åtgärder som minskar eller eliminerar riskerna för vibrationer som kan få stor negativ effekt på en fläkts livslängd, och som även kan leda till oönskat höga ljudnivåer.

Eftersom mätresultatet är starkt beroende av vibrationssensorernas placering är det viktigt att de placeras och fästs på ett korrekt sätt. Vibrationskontrollen bör också genomföras vid flera tillfällen under en längre period för att mätningarna ska ge en bra bild av de olika förhållanden som kan uppstå under drift. Exempelvis kan dammbildning leda till oväntade vibrationer.

För vibrationsanalys och mätningar av centrifugalfläktarna RadiPac rekommenderar ebm-papst att mätningarna utförs på minst två av fläktarnas axlar. Om mätningar avslöjar områden med överdriven vibration kan det vara möjligt att återbalansera en fläkt på installationsplatsen. Om sådana åtgärder visar sig vara otillräckliga kan det bli nödvändigt att göra konstruktionsändringar. Ett exempel på det är montering av byglar som förstärker konstruktionen. Genom mätningar går det också att verifiera att vibrationsabsorberande elementen fungerar korrekt.

Hastighetsområden som riskerar att leda till skadliga vibrationer kan även undvikas genom de möjligheter till styrning av fläktarna som finns genom den integrerade elektroniken.

Det är alltid värt att överväga riskerna för att vibrationer ska uppstå efter att en fläkt har installerats. Korrekt installerade fläktar arbetar på ett tillförlitligt sätt under hela livslängden, oväntade fel kan förhindras och ljudnivåerna minimeras, avslutar ebm-papst.