Viktigt att välja rätt antivibrationsdämpare till fläktsystem

Med rätt val undviks vibrationer och oönskat stomljud men också skador på fläktar
Stomljud orsakade av vibrationer kan fortplanta sig i en byggnad och leda till oönskade och oacceptabelt höga ljudnivåer. Detta är ett relativt vanligt problem i kommersiella byggnader. Därför är ställs det som regel krav på antivibrationsdämpare vid installation av luftkonditioneringssystem och kylanläggningar. Genom att montera dämpare kan vibrationerna isoleras och förhindras från att fortplanta sig i en byggnad. Det finns alltså goda möjligheter att förhindra uppkomst av stomljud men det är samtidigt viktigt att välja rätt sorts antivibrationsdämpare. Ett felaktigt val kan leda till att ett fläktsystem utsätts för resonans vilket kan leda till skador och driftstörningar på fläktarna. I denna artikel ska vi titta lite på vad som orsakar resonans, valet av antivibrationsdämpare och även ett referensprojekt som visar vad som kan hända vid ett felaktigt val av antivibrationsdämpare.

Resonans uppstår när ett system utsätts för vibrationer eller en extern kraft vid dess naturliga resonansfrekvens och leder till att frekvensen förstärks. Ett vanligt exempel på detta är när ett kristallglas går sönder när de utsätts för en viss ton. Ljudets våglängd förstärker glasets egna resonansfrekvens, får det att vibrera och slutligen splittras. Det är alltså inte resonansen i sig som orsakar vibrationerna utan det förstärker en viss given resonansfrekvens.

Många faktorer att ta hänsyn till
Hos en fläkt finns ett direkt samband mellan hastigheten hos fläkten och de vibrationer som uppstår. Med detta följer att ju högre hastigheten är desto högre blir frekvenserna av en fläkts vibrationer. Med tanke på att ett fläktsystem har en resonansfrekvens kommer driften av fläkten vid en hastighet som motsvarar resonansfrekvensen att resultera i onödiga vibrationer vilket på sikt kan leda till strukturella skador. Vid konstruktionen av en fläktlösning är det viktigt att ta hänsyn till att en fläkts hastighet och de vibrationer som uppstår vid en viss rotationshastighet inte leder till att ett fläktsystem arbetar inom samma frekvensområde. ebm-papst fläktar kan dock monteras i en fast konstruktion utan att det ställs krav på antivibrationsdämpare för att man ska undvika problemen med resonansfrekvens.

En viktig fråga är givetvis ändå hur man skall välja rätt vibrationsdämpare i applikationer där det ställs krav på att sådana ska monteras. Ett korrekt val är extra viktigt då dämparna förändrar den driftpunkt där resonans uppstår. Den nya resonansfrekvensen avgörs av vilka dämpare som väljs men också av bl a av fläktars varvtalsområde i en viss applikation. Vid valet av antivibrationsdämpare är det därför oerhört viktigt att känna till fläktdrifthastigheten och varvtalsområdet. Med korrekt val av dämpare får man den önskade effekten och kan undvika de problem som stomljud orsakar. Avgörande är att man väljer dämpare med utgångspunkt från de krav som ställs på att dämpningen ska ske inom ett visst givet hastighetsintervall (The flexible zone). Detta blir extra viktigt i applikationer med fläktstyrning och där fläktarnas hastighet kan variera kraftigt. Ett felaktigt val av dämpare kan i dessa applikationer lätt leda till ett en fläkt hamnar i en resonansfrekvens med systemet vid en ökning eller minskning av fläktens hastighet.

Det går att mäta ett fläktsystems vibrationer
Det finns särskilda omvandlare för att mäta nivåerna på vibrationerna från ett fläktsystem. Standarden ANSI/AMCA 204-05 (Balance Quality and Vibration Levels for Fans) definierar kraven på mätningarna vid axiell, vertikal respektive horisontell montering av fläktars axellager och drivenhet. En axiell mätning skall exempelvis alltid ske parallellt med rotationsaxeln. Mätningar vid samtliga tre förhållanden rekommenderas för att man skall få en fullständig bild av de vibrationer som kan uppstå i en applikation. Balanserings- och medelgränsvärden för ebm-papst fläktar RadiPac är definierade enligt standarden ISO 14694 och tillämpningskategorin BV-3. För flexibelt monterade fläktar rekommenderar ebm-papst en vibrationshastighet som är lägre än 3,5 mm/s (RMS) vilket är i linje med BV-3 nivåerna. För fast monterade fläktar rekommenderar ebm-papst en vibrationshastighet som är lägre än 2,8 mm/s (RMS). Om vibrationsnivåerna överskrids under något mätmoment indikerar det att fläkten arbetar i resonans och vilket gör att man bör överväga montering av antivibrationsdämpare eller en korrigering av fläkthastigheten.

Casestudyn som visar riskerna med fel val av dämpare
En casestudy av en fläktinstallation på en byggnad i Australien visar hur allvarliga konsekvenserna kan bli vid ett felaktigt val och en felaktig montering av antivibrationsdämpare. En RadiPac fläkt från ebm-papst med storleken 630 mm visade sig ha skadade kullager efter att ha varit i drift i endast 12 månader. En undersökning och vibrationsmätningar genomfördes för att man skulle hitta orsaken. Vid undersökningen visade det sig att fläkten hade monterats med dämpare av mjukt gummi. Tillverkaren bekräftade att dessa dämpare skulle användas vid ett lägsta varvtal på 930 rpm. Resultaten från mätningarna visade på kraftiga vibrationer vid ett varvtal på 45-50 % av maximalt varvtal vilket motsvarade 800 rpm, och vilket också överskred den rekommenderade BV-3 nivån.

Samma typ av fläkt installerades och testades med stela antivibrationsdämpare. Testresultaten satte fokus på den effekt som kan uppnås med ett korrekt val av dämpare. Rekommendationen blev att fläkten inte skulle användas under driftförhållanden där den gick under 55 % full effekt. På det sättet kunde man begränsa vibrationerna och det fanns inte heller någon risk för att fläkten skulle arbeta i den kritiska resonanszonen. Om det i just denna applikation skulle uppstår ett behov av att reducera fläktens varvtal skulle det bli nödvändigt att välja en annan typ av antivibrationsdämpare.

En slutsats är att valet av rätt vibrationsdämpare till fläktsystem är relativt enkelt under förutsättning att man förstår de parametrar man måste ta hänsyn till. Vinsterna är också stora med att skaffa sig insikt om urvalsprocessen. Onödiga skador på fläktar och driftstörningar kan undvikas samtidigt som risken för stomljud och störningar på grund av att en fläkt arbetar inom resonanszonen kan elimineras.