静かな遠心ファンの選択: 騒音、エアフロー、工業デザインガイド

江蘇省の食品加工工場が古い 15 kW 遠心ファンを交換したところ、梱包ホールの騒音レベルが 88 dB(A) から 79 dB(A) に低下しました。メンテナンスチームはサイレンサーや音響エンクロージャーを設置しませんでした。インペラのプロファイルを変更し、動作速度を低下させました。その結果は典型的です。静かな遠心ファンは最初の図面から設計され、後から追加されるものではありません。産業用換気、除塵、またはプロセスガスシステム用のファンを指定する場合、音響性能は、インペラの形状、デューティポイントの選択、ダクト内でのファンの取り付け方法という 3 つの決定によって決まります。

遠心ファンの騒音はどこから発生するのか

カタログ騒音レベルを比較する前に、騒音源を分離してください。遠心ファンは空力ノイズ、機械ノイズ、そして場合によっては電磁ノイズを発生します。それぞれに異なる周波数シグネチャがあり、それぞれが異なる修正に応答します。

通常、クリーンエアファンでは空気力学的騒音が支配的です。機械ノイズは、長年使用した後、またはファンが最初の臨界速度を超えて動作する場合に重要になります。特定のダンパー位置でのみファンの騒音が発生する場合、問題はファン自体ではなくシステムの停止である可能性があります。

遠心ファンをより静かにする設計の選択

静かな遠心ファンは、低い先端速度から始まります。ファンの法則によれば、音響パワーは回転速度のおよそ 5 乗で変化します。速度を 20% 下げると、音響パワーが半分以上減少する可能性があります。問題は、速度が低下すると圧力と空気の流れも低下することです。そのため、静かなファンは、高速で動作する小型のインペラではなく、低速で動作する大型のインペラを使用することがよくあります。

インペラの種類とブレードの形状

一般に、後方に湾曲したインペラは、同じ負荷点で前方に湾曲したインペラよりも静かに動作します。また、非過負荷電力曲線を備えており、システム抵抗が低下した場合にモーターを保護します。ブレードの形状も重要です。翼形または後方に傾斜したブレードは剥離と乱流を軽減します。特定の気流の場合、ブレードを増やすとブレード通過音は低下しますが、広帯域ノイズが増加する可能性があります。最適値は経験則ではなくテストによって見つけられます。

速度、サイズ、およびファンの法則

ファンが 2,500 Pa で 20,000 m3/h を供給する必要があるとします。1,000 mm のインペラは 1,800 RPM で 86 dB(A) を生成する可能性があります。 1,250 mm のインペラを 1,200 RPM で使用すると、同じ負荷を約 78 dB(A) で供給できます。ファンが大きいほどコストが高く、より多くのスペースが必要になりますが、音響エンクロージャが不要になる可能性があります。このトレードオフは、静音ファンの選択の中心となります。

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騒音が主な制約となるプロジェクトの場合、ESCF ラインなどの高効率静音遠心ファン シリーズは、後方に湾曲したインペラと、公差の狭いハウジングおよび最適化された吸気コーンを組み合わせています。これらは、食品乾燥、医薬品排ガス処理、およびファンが作業エリアの近くに設置されているその他のプラントで使用されます。

ノイズを加えずにエアフローと圧力を一致させる

テスト スタンドで最も静かなファンでも、実際のシステムでは騒音が大きくなる場合があります。デューティポイントは、失速やサージから離れた、ファン曲線の安定した部分に位置する必要があります。システム抵抗が予想よりも高い場合、ファンはより低い流量とより高い圧力で動作する可能性があり、多くの場合、騒音や振動が増加します。抵抗が低い場合、ファンが曲線の右側で動作しなくなり、電力とエアフローのノイズが増加する可能性があります。

可変周波数ドライブは役立ちますが、正しく設定する必要があります。ドライブはノイズの多いダンパー制御を回避できますが、VFD の調整が不十分だとモーターの鳴き声や構造共振が発生する可能性があります。失速を避けるために最低速度を設定し、特定の RPM でトーンが生成される場合はスキップ周波数を使用します。

容量、圧力、材料の選択に関する段階的な方法については、こちらを参照してください。 遠心ファンセレクションガイド 。システム曲線をプロットし、快適なマージンを持つファンを選択する方法について説明します。

インストールとシステムレベルの静音化

適切に設計されたファンであっても、ダクトを通して騒音が伝わる可能性があります。インストールを静かに保つには、次の方法を使用してください。

• 動作重量に合わせたサイズのスプリングアイソレータまたはラバーインシェアマウントにファンを取り付けます。
• インレットとアウトレットの両方にフレキシブルコネクタを使用します。動きを許容するのに十分な長さである必要がありますが、負圧で潰れるほど柔らかすぎてはなりません。
• ファン吸気口の 3 つのダクト直径以内にあるエルボ、ダンパー、または移行部分を避けてください。吸気口の乱流により広帯域ノイズが発生し、ファンの性能が低下します。
• ダクトが占有エリアを通過する場合は、ダクトの最初の数メートルを防音材で覆います。
• ファンを部屋の隅に置かないでください。コーナー配置により、低周波音が増幅される可能性があります。

これらの対策は、静かなファンの代わりにはなりません。これらは、良好なファンが不適切な設置になることを防ぎます。

静かで確実な動作を実現するためにカスタマイズが必要な場合

産業用の排気流がきれいまたは低温であることはほとんどありません。腐食性の蒸気、高温、有毒ガスにより、必要な材料やシールが変化します。標準的な炭素鋼ファンは、新品のときは静かですが、時間の経過とともに腐食によりクリアランスやバランスが変化し、騒音や振動が増加する可能性があります。

化学および製薬の廃ガス システムでは、ステンレス鋼の耐腐食性遠心ファンが、酸や溶剤に耐える耐久性のあるインペラとハウジングを提供します。表面がより滑らかになることで蓄積も減少し、本来の音響性能を維持するのに役立ちます。

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ガスが有毒または可燃性の場合、漏れは騒音の問題だけでなく安全上の問題にもなります。漏れのない遠心ファンは、改良されたシャフト シールと気密ハウジングを使用して漏出ガスを防止します。この設計は、ファンが有害な蒸気を扱う固体および液体廃棄物のロータリー キルン処理で一般的です。

有害ガス処理用ゼロリーク遠心ファン 化学、実験室、高純度用途における可燃性、爆発性、有毒、または腐食性ガス用の磁気端面、カーボン リング、または負圧シールを備えたカスタマイズされたファン。 製品を見る→

セメントキルンの排ガスやセラミック炉の排気などの高温プロセスでは、400°C 以上に耐えるファンが必要です。このような場合、インペラの材質、ベアリングの冷却、熱膨張ギャップがすべて信頼性と騒音の両方に影響します。冷却されたベアリングハウジングと耐熱合金インペラを備えた高温遠心ファンは、ガス温度が変化しても振動を低く抑えます。

静音遠心ファンの調達チェックリスト

見積もりをリクエストするときは、ファンを同等の条件で比較できるデータを要求してください。距離、測定基準、動作点のない単一の dB(A) 数値だけでは十分ではありません。

1. AMCA 300 または同等の規格に基づいてテストされた、指定された流量および圧力における音響パワー レベル (Lw) (dB(A))。
2. 測定位置と暗騒音を記載した、ファンケーシングから 1.5 m での音圧レベル。
3. シャットオフからフリーデリバリーまでのフルカーブを含む、AMCA 210 または ISO 5801 に認定された空力性能。
4. インペラのバランス グレード。産業用ファンでは通常 G2.5 以上。
5. 最大許容速度と最初の危険速度。動作速度は、最初の臨界速度より少なくとも 20% 低くする必要があります。
6. カタログ上の負荷点だけでなく、実際の負荷でのベアリング寿命。
7. 最低速度やスキップ周波数を含む VFD の互換性。
8. インペラとハウジングの材質証明書と腐食代。

また、見積もられた騒音レベルにモーターとドライブが含まれるかどうかも尋ねてください。場合によっては、ファンは静かでも、モーターの騒音が支配的になることがあります。完全な音響仕様がアセンブリ全体をカバーします。

静かな遠心ファンは高級品ではありません。これは、作業者を保護し、振動を軽減し、多くの場合メンテナンスコストを削減するシステムコンポーネントです。まず、適切なインペラとデューティポイントを選択し、次に設置とモーターを確認します。プロセスに腐食性ガス、高温ガス、有毒ガスが含まれる場合は、材料とシールを早めに計画してください。 10 年間静かに動作するファンは、定価が最も低いファンではなく、実際の動作条件に合わせて選択されたファンです。