ISO 14695:2003
(Main)Industrial fans — Method of measurement of fan vibration
Industrial fans — Method of measurement of fan vibration
ISO 14695:2003 describes a method of measuring the vibrational characteristics of fans of all types, except those designed solely for air circulation, for example, ceiling fans and table fans. However, it is limited to fans of all types installed with a power of less than 300 kW. For fans of greater power than this, the methods described in ISO 10816-1 and the applicable limits given in ISO 10816-3 may be used. ISO 14695:2003 gives a general method only and does not give criteria for interpretation of data (see ISO 14694). ISO 14695:2003 specifies the measurement of vibration that may be recorded as overall root-mean- square (r.m.s.) velocity, acceleration or displacement, or in terms of a frequency spectrum, within the appropriate frequency range. Methods of testing when suspended on elastic ropes or when installed on resilient mountings are included. It is recognized that the oscillatory forces at mounting points can be a useful measurement for analysing the effects on support structures; but such measurements are outside the scope of ISO 14695:2003.
Ventilateurs industriels — Méthode de mesure des vibrations des ventilateurs
L'ISO 14695:2003 décrit une méthode de mesure des caractéristiques vibratoires de ventilateurs de tous types, à l'exception de ceux destinés uniquement à la circulation d'air, par exemple les ventilateurs de plafond et les ventilateurs sur table. Elle est limitée néanmoins à tous les types de ventilateurs installés avec une puissance inférieure à 300 kW. Pour les ventilateurs ayant une puissance supérieure, les méthodes décrites dans l'ISO 10816-1 et les limites applicables données dans l'ISO 10816-3 peuvent être utilisées. L'ISO 14695:2003 donne uniquement une méthode générale et ne fournit pas de critères d'interprétation des données (voir l'ISO 14694). L'ISO 14695:2003 spécifie les mesures de vibration qui peuvent être enregistrées comme la vitesse (r.m.s.), l'accélération ou le déplacement, ou en termes de spectre de fréquence, dans la gamme de fréquences appropriée. Elle comprend des méthodes d'essai par suspension à des cordes élastiques ou en installation sur des supports élastiques. Il est admis que les forces oscillatoires aux points de montage peuvent être une mesure utile pour analyser les effets sur les structures supports; cependant, ces mesurages ne font pas l'objet de L'ISO 14695:2003.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 14695
First edition
2003-04-15
Industrial fans — Method of
measurement of fan vibration
Ventilateurs industriels — Méthode de mesure des vibrations des
ventilateurs
Reference number
©
ISO 2003
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Contents Page
Foreword. iv
Introduction . iv
1 Scope. 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 2
4 Symbols and units . 2
5 Mounting of test rig. 4
5.1 General. 4
5.2 Resilient base mounting of fan. 5
5.3 Mounting of fans with resilient elastic rope. 5
5.4 Stiff mounting of fans. 9
5.5 Flexible connections. 9
6 Measuring equipment. 9
6.1 General. 9
6.2 Calibration. 9
6.3 Instrument system . 10
6.4 Transducers. 10
6.5 Piezoelectric accelerometers. 11
6.6 Preamplifiers . 11
6.7 Analysers . 11
6.8 Indicators . 12
6.9 Outputs. 12
7 Transducer attachment . 12
7.1 General. 12
7.2 Attachments . 13
8 Selection of measuring positions . 13
8.1 General. 13
8.2 Mounting on combination base frame .16
8.3 Mounting of transducers for other fans. 16
9 Test environment and operating data. 16
10 Procedure. 16
10.1 General. 16
10.2 Measurement parameters. 17
10.3 Frequency analysis. 18
11 Presentation of results . 18
Annex A (informative) Guide to calculating resilient mount positions and rigid body natural
frequencies . 19
Annex B (informative) Secondary measurement methods for in situ testing or quality grading . 25
Annex C (informative) Recommended measuring positions for machinery health measurements . 27
Annex D (informative) Relationship between absolute and decibel levels . 29
Annex E (informative) Relationship between vibration magnitude of single frequency signal . 31
Bibliography . 33
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 14695 was prepared by Technical Committee ISO/TC 117, Industrial fans.
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Introduction
ISO 14695 is a part of a series of standards covering important aspects of fans which affect their design,
manufacture and use. This series includes ISO 5801, ISO 5802, ISO 12499, ISO 13347, ISO 13349,
ISO 13350, ISO 13351 and ISO 14694.
Vibration is recognized as an important parameter in the description of the mechanical performance of fans. It
gives an indication of how well the fan has been designed and constructed and can forewarn of possible
operation problems. The problems may be associated with inadequacies in support structures and machine
deterioration, etc.
Vibration measurements may be required for a variety of reasons of which the following are the most
important:
a) design/development evaluations;
b) in situ testing;
c) as information for a condition-monitoring or machinery health programme (ISO 14694 and Annex C gives
recommended measuring positions for machinery health measurement);
d) to inform the designer of associated supporting structures, foundations, ducting systems, etc., of the
residual vibration which will be transmitted by the fan into the associated structure;
e) as a quality assessment at the final inspection stage;
f) to be sure of acceptability of specific dynamic loading.
All the information which can be obtained from tests conducted in accordance with this International Standard
(see Clause 10) is neither necessary nor appropriate for quality-grading purposes. Reference should be made
to ISO 14694 for this purpose. Vibration as a consequence of unbalance should be measured at the fan
bearings and, in this connection, the recommendations given in ISO 1940-1 should be followed.
Whilst an open inlet/open outlet test may be useful as a quality guide, this International Standard recognizes
that the vibration of a fan will be dependent upon the specified aerodynamic duty, which determines the
rotational speed and position on the far characteristic curve.
Although alternative standards exist which deal with the vibration of machines generally (e.g. ISO 10816), they
presently have limitations because of their universal nature when considering a specific family of machines
such as fans.
This International Standard describes the methods of measurement which will give consistent results and
which may be used as a basis for comparison between products. The amount of information which needs to
be presented and the preferred units are given in ISO 14694. Such information is dependent on the purpose
for which the test has been conducted, the type of fan, its application and its method of mounting in service.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 14695:2003(E)
Industrial fans — Method of measurement of fan vibration
1 Scope
This International Standard describes a method of measuring the vibrational characteristics of fans of all types,
except those designed solely for air circulation, for example, ceiling fans and table fans. However, it is limited
to fans of all types installed with a power of less than 300 kW. For fans of greater power than this, the
methods described in ISO 10816-1 and the applicable limits given in ISO 10816-3 may be used. This
International Standard gives a general method only and does not give criteria for interpretation of data (see
ISO 14694).
This International Standard specifies the measurement of vibration that may be recorded as overall root-
mean-square r.m.s. velocity, acceleration or displacement, or in terms of a frequency spectrum, within the
appropriate frequency range. Methods of testing when suspended on elastic ropes or when installed on
resilient mountings are included.
It is recognized that the oscillatory forces at mounting points can be a useful measurement for analysing the
effects on support structures; but such measurements are outside the scope of this International Standard.
Annexes are given for information. Annex B gives secondary measurement methods which, whilst not
recommended for accurate measurements, may be used for assessing the balance of series-produced fans or
for comparative site measurements.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 1940-1, Mechanical vibration — Balance quality requirements of rigid rotors — Part 1: Specification and
verification balance tolerances
ISO 2041:1990, Vibration and shock — Vocabulary
ISO 2954, Mechanical vibration of rotating and reciprocating machinery — Requirements for instruments for
measuring vibration severity
ISO 5801:1997, Industrial fans — Performance testing using standardised airways
ISO 10816-3, Mechanical vibration — Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating
parts — Part 3: Industrial machines with nominal power above 15 kW and nominal speeds between 120 r/min
and 15 000 r/min when measured in situ
ISO 14694:2003, Industrial fans — Specification for balance quality and vibration levels
IEC 60034-14, Rotating electrical machines — Part 14: Mechanical vibration of certain machines with shaft
heights 56 mm and higher — Measurement, evaluation and limits of vibration
IEC 60651, Sound level meters
IEC 61260, Electroacoustics — Octave-band and fractional- octave band filters
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 2041 and the following apply.
3.1
background vibration
all sources of vibration independent of the source
3.2
duty point
·aerodynamic dutyÒ point on the fan performance curve at which a fan operates
3.3
fan performance curve
·fan characteristicÒ plot of pressure rise developed by the fan against the airflow through a fan
3.4
radius of gyration
measure of the distribution of mass about a chosen axis, given as the square root of the moment of inertia
about that axis divided by the mass
3.5
resilient mount
mount with elastic characteristics, and measurable deflection, but no permanent deformation under normal
load conditions
4 Symbols and units
For the purposes of this International Standard, the following symbols and units apply.
Symbol Term Unit
a Instantaneous vibration acceleration m/s
a Reference vibration acceleration m/s
o
A Vibration acceleration amplitude of peak m/s
– 6 2
A dB
r.m.s. vibration acceleration level above a reference of 10 m/s
dB
A
r.m.s.
A = 20 log
dB 10
−6
10
A r.m.s. vibration-acceleration amplitude m/s
r.m.s.
d Instantaneous vibration displacement µm, mm or m
D Vibration displacement amplitude of peak µm, mm or m
2 © ISO 2003 — All rights reserved
Symbol Term Unit
f Frequency = ω /2π Hz
f Frequency of sway mode of vibration Hz
H
f Frequency of rotational mode of vibration in zx plane Hz
R
f Frequency of torsion/yaw mode of vibration in xy plane Hz
T
f Frequency of vertical mode of vibration Hz
V
f Frequency of coupled rocking mode where sway is dominant Hz
f Frequency of coupled rocking mode where rotation is dominant Hz
l Moment of inertia of system about y-axis through centre of gravity of system kg·m
R
l Moment of inertia of system about z-axis through centre of gravity of system kg·m
T
located at X , Y , Z
G G G
l Moment of inertia of fan about z-axis through centre of gravity of fan located at kg·m
zz,1
x , y , z
1 1 1
l Moment of inertia of motor about z-axis through centre of gravity of motor kg·m
zz,2
located at x , y , z
2 2 2
l Moment of inertia of base about z-axis through centre of gravity of base located kg·m
zz,3
at x , y , z
3 3 3
l Moment of inertia of fan about x-axis through centre of gravity of fan located at kg·m
xx,1
x , y , z
1 1 1
l Moment of inertia of motor about x-axis through centre of gravity of motor kg·m
xx,2
located at x , y , z
2 2 2
l Moment of inertia of base about x-axis through centre of gravity of base located kg·m
xx,3
at x , y , z
3 3 3
l Moment of inertia of fan about y-axis through centre of gravity of fan located at kg·m
yy,1
x , y , z
1 1 1
l Moment of inertia of motor about y-axis through centre of gravity of motor kg·m
yy,2
located at x , y , z
2 2 2
l Moment of inertia of base about y-axis through centre of gravity of base located kg·m
yy,3
at x , y , z
3 3 3
k Horizontal stiffness of resilient mount N/m
H
k Vertical stiffness of resilient mount N/m
V
L Vibratory acceleration level dB
a
L Vibratory velocity level dB
v
m Total mass of assembly kg
Symbol Term Unit
m Mass of fan kg
m Mass of motor kg
m Mass of base kg
r Radius of gyration m
t Time s
T Period of vibration s
V Instantaneous vibration velocity mm/s or m/s
v Reference vibration velocity mm/s or m/s
o
V Vibration velocity amplitude of peak mm/s or m/s
–9
V r.m.s. vibration velocity above a reference level of 10 m/s dB
dB
V
r.m.s.
V = 20log
dB 10
−9
V Overall root-mean-square velocity mm/s or m/s
r.m.s.
x, y, z Cartesian coordinates m
z Effective vertical offset of resilient mounts m
X , Y , Z Positions of centre of gravity of fans assembly relative to arbitrary origin m
G G G
δ Individual deflections of resilient mounts m
1,2,n
Σ Summation —
–1
ω Angular frequency = 2πf rad·s
5 Mounting of test rig
5.1 General
Fans shall be mounted by one of the methods described in 5.2, 5.3 or 5.4, as appropriate.
+ 20
Resilient mountings shall be chosen to give a uniform static deflection within % of their nominal deflection.
− 35
Fans which are resiliently mounted in normal applications shall be tested using the same type and number of
mounts as used in that application. The support arrangement used, or existing at the time of the test, shall be
described in the test report [see Clause 11 e)].
4 © ISO 2003 — All rights reserved
NOTE 1 The fan support arrangement may significantly affect the vibration levels measured on the fan structure.
Mounting arrangements may be generally classified as stiff or resilient. In order to minimize the influence of the support
condition on measured vibration levels, so that results from different tests may be readily compared, a resilient or soft-
mounting arrangement for the fan is preferred. There is a risk of high-amplitude vibration when mounting stiffness results
in the natural frequency f being near the frequency equivalent to the operating speed. For the purposes of this
n
International Standard, a stiff mounting is considered to have a natural frequency f greater than 1,5 times the operating
n
frequency. A resilient mounting is considered to have a natural frequency f less than 0,25 times the operating frequency.
n
NOTE 2 Tests using the rubber-rope method of suspension are recommended for design and development evaluation
and/or as a grading exercise.
The test-rig arrangement will generally be determined by the nature and location of the test. For
design/development evolution, sophisticated purpose-designed rigs are likely to be available. However, any
arrangement of the test rig which does not readily permit the aerodynamic duty of the fan to be controlled, or
in which the duty is otherwise unknown, may be unsuitable for tests in accordance with this specification
where the vibration produced by the fan varies with duty. Wherever practicable, a standardized airway, as
defined in ISO 5801, should be used.
NOTE 3 Two typical arrangements of fan-vibration test rigs are shown in Figures 1 and 2.
5.2 Resilient base mounting of fan
The natural frequencies of the fan on its mountings in the six possible degrees of freedom (see Figure 3) shall
not be greater than 0,25 times of the slowest operational rotation frequency of the fan under test.
NOTE 1 A guide to calculating the natural frequencies is given in Annex A.
The mass of any additional attachments shall not exceed one-tenth of the normal mass of the unit under test,
to reduce the influence of the mass and the moments of inertia of these parts on the vibration level.
NOTE 2 Where a fan is not normally equipped with resilient mountings, it may be necessary to fit special mounting
brackets and isolators or other attachments to the fan in order to accommodate them.
No major flexural resonances of the support structure shall coincide with either the rotational frequencies of
the fan under test or the rigid-body natural frequencies of the support arrangement, except when the fan and
support are being investigated together.
NOTE 3 Fan reaction torque of the fan may be significant on a resiliently mounted arrangement (see A.3.2 for advice on
inertia bases).
5.3 Mounting of fans with resilient elastic rope
When testing fans with an integral motor which are to be supplied as single units without a mounting frame,
these fans shall be mounted in an elastic-rope test rig (examples are shown in Figure 4).
NOTE 1 Low-frequency mounting permits consistent readings to be taken for comparison purposes under free-air
conditions only.
When a duct connection is required to obtain the vibration characteristics at the duty point, a suitable flexible
connection shall be used with horizontal elastic restraint if necessary.
The fan shall be supported by nylon slings attached to an assembly of braided rubber cords of a suitable
number, length and diameter, arranged symmetrically with respect to the centre of gravity, to provide and
overall deflection in the range 200 mm to 400 mm under the fan mass.
NOTE 2 This soft mounting may be conveniently suspended from an “A” frame structure.
Key
1 flexible connection (diagrammatic)
2 resilient mounts
3 fan
NOTE This figure shows an arrangement suitable for a centrifugal axial fan or an in-line fan loaded by resistance
screens on the inlet side. In some cases, it may be preferable to use a damper on the air-outlet side. This figure is
generally in accordance with Figure 74 a) of ISO 5801:1997 with the addition of a flexible connection and resilient mounts
between the fan and ducting.
a
Angle at the top.
Figure 1 — Example of resilient mounting arrangement of a fan-vibration test rig
Key
1 flexible connection (diagrammatic) for tests
2 resilient mounted curb
3 resilient mounts
4 booster fan
NOTE This figure shows a roof extraction fan arranged for vibration testing purposes. The fan has been mounted on a
curb which is resiliently mounted. The mass of the curb and natural frequency of the mounted test fan should be in
accordance with 5.2. This figure is generally in accordance with that given in Figure B.2 of ISO 5801:1997, but with the
addition of a flexible connection and resilient mounts between the fan and the outlet cowl.
Figure 2 — Example of arrangement for testing roof extraction fan
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Key
1 yawing couple (rotation around y axis)
2 vertical inertia force (y axis)
3 rocking couple (rotation around z axis)
4 pitching couple (rotation around x axis)
5 longitudinal (axial) inertia force (z axis)
6 horizontal (transverse) inertia force (x axis)
Figure 3 — Degrees of freedom
Dimensions in millimetres
Key
1 shackle clamp or similar
2 heavy braided rubber cords
3 standard-pattern thimbles
4 nylon ropes for slinging fans
5 lifing tackle
6 round bars, ∅ 15
7 flat bars, 38 ×19
8 nylon ropes required between centres of thimbles for slinging fans
9 round bars, ∅ 13
10 round bars, ∅ 15
11 RSJ
12 900 centres
13 axial fan, mass 600 kg
14 axial fan, mass 7 kg
15 centrifugal fan, mass 265 kg
16 ground level
NOTE For use with fans operating above 10 Hz (600 r/min).
Figure 4 — Examples of fans mounted with resilient elastic rope
8 © ISO 2003 — All rights reserved
5.4 Stiff mounting of fans
Prior to undertaking vibration measurements, the mounting of the fan shall be inspected to ensure that the
fixing of foundation bolts are sound and the bolts are properly tightened.
NOTE Fans that either cannot readily be resiliently mounted or that are installed on site on a relatively stiff foundation,
for example, terminal flange mounted or foot mounted, require special consideration. It may be difficult to comply with 5.5
in such circumstances. A valid comparison of the vibration magnitude for such fans with others of the same type can only
be made if the foundation arrangements have similar dynamic characteristics. This implies that the dynamic stiffness,
damping and effective mass of the structural mounting and, where applicable, the supporting soil, should be similar for the
cases being compared.
5.5 Flexible connections
The stiffness of a duct connection or any service connection shall be less than 10 % of the dynamic stiffness
of the mounting. The maximum natural frequency, as given in 5.2, shall be met with the flexible connections in
position and the fan operating at the maximum pressure at which it is to be tested. The fan and duct shall be
aligned and levelled before testing, so that the flexible connections are not strained. Where noise-barrier-type
flexible connections, which are relatively stiff, are installed in situ, details shall be appended to the test report
[see Clause 11 e)].
The fan shall be run in its normal operating attitude.
All connections to the fan under test should be sufficiently flexible, so that the overall dynamic stiffness of the
mounting system is not significantly increased.
For the grading of general purpose fans, they may be run in an “open” condition without ducting. It should be
borne in mind that vibration levels may be different than those under operating conditions. The test conditions
should be clearly stated (see Clause 11).
6 Measuring equipment
6.1 General
Uncertainties, which are a function of instrumentation and the fan application, should normally be within 25 %
or 2 dB of the reading.
NOTE Transducer attachment is a critical factor which may add substantially to the uncertainty, unless carried out
strictly in accordance with the manufacturer's recommendations. This is especially true at frequencies above 5 kHz.
Additional uncertainties can arise due to the use of probes, magnets and other transducer attachments not
covered in 7.2, which are difficult to ascertain. Uncertainties caused by the setting-up of the fan under running
conditions and the mounting of the fan are not specified in this International Standard (see ISO 14694).
6.2 Calibration
Whichever type of vibration-measuring instrument is used, it shall have a valid calibration certificate less than
12 months old and calibration shall be traceable to a national standard.
Calibration certificates should include response over the frequency band in which the transducer is used, as
given in 10.2.
6.3 Instrument system
6.3.1 Instruments measuring r.m.s. velocity
For a fan running at rotational speeds of 10 Hz to 200 Hz, the instrument system shall comply with ISO 2954.
For a fan running at lower speeds down to 3 Hz, the instrument system shall comply with ISO 2954, but the
low-frequency response shall be in accordance with Figure 5.
The reference frequency shall be either 80 Hz, as specified in ISO 2954, or 160 Hz.
a
Reference point of calibration.
Figure 5 — Nominal value of relative sensitivity and limits of permissible deviation as a function
of frequency
6.3.2 Instruments measuring r.m.s. acceleration
For measuring r.m.s. acceleration, the instruments shall have the same frequency responses as given in 6.3.1,
but all tolerances shall be in accordance with Figure 5.
NOTE True r.m.s. implies an error of less than 5 % or 0,5 dB for signals with crest factors of 3.
6.4 Transducers
To provide a flat response over the full frequency range and to avoid transducer resonance at high
frequencies, the transducer shall be a small accelerometer, preferably less than 30 g in mass, mounted as
described in Clause 7.
NOTE 1 For heavier fans, it may be possible to increase the mass of the accelerometer in relation to the mass of the
fan.
10 © ISO 2003 — All rights reserved
NOTE 2 The frequency range of interest will determine the selection of the transducer. If the maximum frequency of
interest is significantly less than 10 kHz, slightly larger accelerometers may be required (typically less than 60 g in mass).
Care should be taken to reduce the bandwidth of the associated instrumentation to filter out resonance which
would otherwise be included in the overall measurement.
6.5 Piezoelectric accelerometers
Piezoelectric accelerometers shall have high-input impedance preamplifiers, for example, charge-signal
conditioning amplifiers, with a flat frequency response from 3 Hz to 10 kHz within ± 1 dB.
NOTE It is recommended that the preamplifier be equipped with a low pass filter with a slope of 12 dB per octave or
greater, with attenuation of 6 dB or more at 20 kHz.
6.6 Preamplifiers
The integrating network (filter) of the preamplifier shall be correct to ± 1 dB at 5 Hz and within ± 0,5 dB from
10 Hz upwards.
NOTE For the measurement of velocity, integration of the acceleration signal may be performed in the preamplifier.
Preamplifiers may be built into accelerometers, but the requirements given in 6.4 for size, mass and
resonance frequency shall be met.
6.7 Analysers
6.7.1 General
Analysers shall perform in real time to at least 1 kHz or, when analysers are used outside real time, the time
averaging shall be appropriately increased, i.e. multiplied by the ratio of frequency-analysis range used over
the real-time range.
6.7.2 Narrow-band analysis
The narrow-band method is recommended for identifying harmonic and side-band families of vibration
components, such as rotational speed, because of the constant absolute bandwidth. When constant-
bandwidth analysers are used for narrow-band analysis, the effective analysis bandwidth for fans with a
rotational speed above 10 r/s shall be 0,2 Hz, or less for machines above 50 r/s below 1 kHz. For machines
lower than 50 r/s and higher than 10 r/s, 0,5 Hz band width is sufficient below 1 kHz. In the frequency range
between 1 kHz and 10 kHz, 10 Hz bandwidth is sufficient.
For fans running at speeds lower than 10 r/s and higher than 2 r/s, for constant bandwidth analysis below
100 Hz, the bandwidth shall be 0,5 Hz or less, and above 400 Hz, 2 Hz or less. A Hanning window shall be
used in the case of FFT analysers for the best frequency accuracy. For these devices and the best amplitude
accuracy, a flat-top window shall be used.
6.7.3 One-third octave analysis
For one-third octave analysis, one-third octave filters or analysers complying with IEC 61260 shall be used.
The r.m.s. detector performance and its linearity shall be that required for type 1 sound level meters complying
with IEC 60651.
NOTE When using a fast Fourier transform (FFT) analyser for the purpose of obtaining one-third octave bands, a
substantial increase in averaging time (number of spectra) is normally required.
When such an analysis is used, than the user has to be aware of the effect, of relative bandwidth. Families of
harmonics and sidebands of vibration components do not have an expected constant frequency difference (for
harmonic and sideband cursor functions).
6.7.4 Less than one-third octave analysis
Fractional octave filters or analysers narrower than one-third octave shall comply with IEC 61260.
6.8 Indicators
Indicators, whether analogue or digital, shall indicate the r.m.s. value of the signal when measuring the
velocity or acceleration and, when measuring displacement, shall indicate the peak-to-peak value.
6.9 Outputs
Outputs, if provided, shall have low output impedance, preferably below 50 Ω.
7 Transducer attachment
7.1 General
7.1.1 The resonant response of any transducer mounting bracket shall be outside the frequency range of
interest.
The method of attachment chosen shall guarantee the integrity of measurement over the frequency range of
interest. Any form of mounting (bracket, probe, adaptor, etc.) used between the transducers and the
measurement surface may modify the response of the transducer and lead to an erroneous result. For further
information, see ISO 5348.
NOTE The recommended method, and by far the most reliable mounting technique, is to fasten the transducer directly
to the measured surface by stud mounting. The stud may be fastened to the surface of the machine by drilling and tapping
(see also 7.2). For vibration severity and balancing, see also Annex B.
7.1.2 The mounting surface shall be either
a) flat, with the entire face of the transducer in contact with the machine surface or, if this proves to be
impractical,
b) a metal block, contoured to suit the machine surface, which shall be secured directly to the machine by
either bolting, welding or brazing, etc. Then the transducer shall be attached to the mounting block, as
described in 7.1.1.
It is recommended that a thin coating of silicone grease on the threads and mating surfaces be used to
improve coupling where sensitivity and accuracy are of utmost importance.
7.1.3 For triaxial measurements, the accelerometer may be mounted on a welded block, but its size and
weight shall not be greater than that of the block.
NOTE 1 It is possible to make use of manufactured triaxial units comprising three orthogonally mounted transducers.
NOTE 2 In general, the following factors are also considered when the transducer attachment is being made:
a) vibration frequency limitations of transducer mounting;
b) electrical grounding problems;
c) hazardous products (explosives).
NOTE 3 In some instances, a combination of transducer and instrument grounding results in “ground loop” pick-up of
mains-frequency-related voltages. This may normally be spotted by the presence of high levels in the 50 Hz region, whose
frequency does not change with changes in operational speed. This problem may be reduced by isolating the transducer
from the metal housing on which it is located.
12 © ISO 2003 — All rights reserved
Electromagnetic pick-up may also occur in transducers and cables caused by stray fields associated with
heavy current flows, sparking, contact breaking, etc. Relocation of the transducer mounting or cable may help.
7.2 Attachments
Transducers shall be attached by one of the following methods:
a) screwed directly into a tapped hole in the fan which has a machined surface;
b) screwed into a block welded or brazed directly to the fan;
c) attached to the machined surface of a steel block by means of a fastener, the block in turn being secured
to the fan by a bolt;
d) screwed into a steel block which is attached to the fan by an adhesive (see Figure 6);
e) screwed onto a stud bonded to the surface;
f) bonded directly to the surface of lightweight fans.
NOTE 1 The methods of attachment shown are given in order of preference.
NOTE 2 When measurements are being taken for the quality grading of production fans, permanent transducer
attachments may not be desirable. In such cases, hand-held or magnetically held transducers may be used, provided that
readings are limited to the maximum frequencies given in Table B.1.
8 Selection of measuring positions
8.1 General
Measurement positions shall be selected at the following locations.
a) locations that give a true representation of the equipment vibration characteristics with due regard to the
positions at which the fan is supported;
b) locations that
1) indicate vibration transmitted to connecting ducting, i.e. fan inlet and/or outlet,
2) indicate vibration transmitted to any supporting structures or foundations, i.e. fan mounting feet, and
3) are at points which indicate the fan health (see ISO 14694 and Annex C), i.e. fan/motor shaft-bearing
housings;
c) locations that will be accessible after installation.
Locations that are unduly flexible should be avoided.
Each measuring position shall permit the measurement of vibration in three mutually perpendicular axes at a
single point, e.g. longitudinally (axially), transversally (horizontally), and vertically.
NOTE 1 This may be facilitated by the creation of machined spot faces on the equipment at measuring positions which
will allow
i) the transducers to be directly attached in the three principal directions, and
ii) a triaxial block to be attached to which the transducers can be fitted.
NOTE 2 Recommended measuring positions are shown in Figures 7 and 8.
Linear dimensions in millimetres
a) Base for thin adhesive
b) Base for thick adhesive
NOTE 1 When mounting a velocity transducer, a larger block will be required.
NOTE 2 When attaching a block to a fan by adhesive, care should be taken to ensure that the film is as thin as possible
and the block is set true,( i.e. vertically and horizontally) to within 2°. Adequate time should be allowed for the adhesive to
cure. Typical adhesives are
epoxy resin;
plastic padding (hard;
cyanoacrylate;
dimethacrylate ethylurethane diol;
wax.
a
Drill and tap to suit transducer mounting.
b
0,8 = 45 ° on all edges.
c
5 grooves.
Figure 6 — Typical mounting block for transducer
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Key
1 casing-flange motor end
2 casing-flange impeller end
3 support bracket (if applicable)
4 inlet
5 outlet
6 airflow
7 motor terminal box
Figure 7 — Recommended measuring positions for axial-flow fans
Key
1 flat inlet flange
2 fan outled flange
3 support bracket
4 motor terminal box
Figure 8 — Recommended measuring positions for centrifugal fans
8.2 Mounting on combination base frame
When a fan is indirectly driven by an electric motor or other prime mover through pulleys and belts or chains
and the complete assembly shall be mounted on a combination base frame (see Figure 9), vibration readings
shall, additionally, be taken at the position of the base support immediately adjacent to each resilient mount.
8.3 Mounting of transducers for other fans
Apart from the types of fan detailed in 8.1 and 8.2, there is a number of other arrangements which are detailed
Figures 1 to 4 inclusive of ISO 14694:2003. The transducer positions shown in these figures are especially
relevant for the determination of balance quality.
Key
1 centrifugal fan
2 motor
3 base support
4 resilient mounts
Figure 9 — Example showing an indirectly driven centrifugal fan assembly on resilient mounts
9 Test environment and operating data
The test operating data, i.e. airflow rate, fan pressure, installation types, fan speed, ambient temperature and
regulation of airflow and its measurement, shall be in accordance with ISO 5801.
Background vibration levels shall be measured at the selected measuring positions (see Clause 8) with the
fan inoperative. They shall be either not more than 30 % or 10 dB lower than the absolute overall level
recorded when the fan is on test.
10 Procedure
10.1 General
Before any measurements are undertaken, run the fan for a sufficient length of time to ensure that the fan
motor has reached its working temperature and that stable operating conditions have been achieved at normal
operating speed.
In the case of variable-speed fans, carry out a preliminary sweep over the full speed range to identify the
variation magnitude. Make detailed measurements at the speed corresponding to the maximum vibration
magnitude previously obtained. Throughout the tests, supply the fan with its normal electrical supply in terms
of voltage, frequency and phase.
16 © ISO 2003 — All rights reserved
Where the test rig (see the last paragraph of 5.1) has a standardized airway in accordance with ISO 5801,
make vibration measurements at a minimum of three points on the fan performance curve within its operating
range. These shall be undertaken at the following points:
a) corresponding to the maximum-volume airflow rate that can be obtained from the test rig;
b) the duty point (or that corresponding to maximum efficiency);
c) the maximum operating pressure.
For general in situ testing, make measurements at points corresponding to the minimum and maximum
loading levels that may exist in operational service and also include the rated output of the fan.
For either standardized airway tests or in situ tests, vary the fan operating conditions continuously from
maximum operating volume to maximum operating pressure and observe the fan to determine if there are any
points on the operating curve at which vibrations are particularly severe. If any such points are found, include
these among the measurement points on the performance curve.
For measurements concerned with condition monitoring or machinery health programmes, the running
condition will normally be that naturally prevailing at the time of measurement. Wherever possible, details of
the operating conditions should be recorded along with the measurements themselves.
NOTE For the “test rig without standardized airway” configuration, the fan performance operating point(s) may be
difficult to standardize and are therefore agreed between the purchaser and manufacturer.
10.2 Measurement parameters
Make broad-band measurements of vibration magnitude using one or more of the following parameters:
a) vibration velocity, expressed in millimetres per second r.m.s., over the frequency range 10 Hz to 1 kHz
(see ISO 10816-3, except for fans running below 10 r/s when the lower limit shall be 3 Hz);
b) vibration acceleration, expressed in metres per second squared r.m.s., over the frequency range 10 Hz to
10 kHz;
c) vibration displacement expressed in micrometers, peak-to-peak, over the frequenc
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 14695
Première édition
2003-04-15
Ventilateurs industriels — Méthode de
mesure des vibrations des ventilateurs
Industrial fans — Method of measurement of fan vibration
Numéro de référence
©
ISO 2003
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles et unités . 2
5 Montage du banc d’essai . 5
5.1 Généralités. 5
5.2 Montage de ventilateur sur base élastique . 5
5.3 Montage de ventilateur avec corde élastique . 7
5.4 Montage rigide de ventilateur . 9
5.5 Manchettes souples de raccordement. 9
6 Équipement de mesurage . 9
6.1 Généralités. 9
6.2 Étalonnage. 9
6.3 Instrumentation/appareillage. 10
6.4 Transducteurs. 11
6.5 Accéléromètres piézoélectriques. 11
6.6 Préamplificateurs. 11
6.7 Analyseurs. 11
6.8 Indicateurs. 12
6.9 Sorties. 12
7 Fixation du transducteur. 12
7.1 Généralités. 12
7.2 Fixations. 13
8 Choix de positions de mesurage. 15
8.1 Généralités. 15
8.2 Montage sur base combinée. 15
8.3 Montage des transducteurs sur d’autres ventilateurs . 15
9 Environnement d’essai et données de fonctionnement . 17
10 Mode opératoire. 17
10.1 Généralités. 17
10.2 Paramètres de mesures. 18
10.3 Analyse de fréquence . 18
11 Présentation des résultats . 19
Annexe A (informative) Lignes directrices pour le calcul des positions de montage élastique et
des fréquences propres de corps rigides . 20
Annexe B (informative) Méthodes de mesures supplémentaires pour essais in situ ou
classement de qualité. 26
Annexe C (informative) Positions de mesurage recommandées pour les diagnostics des
machines. 28
Annexe D (informative) Relations entre niveaux vibratoires absolus et niveaux exprimés en
décibels des caractéristiques vibratoires . 30
Annexe E (informative) Relations entre grandeurs de vibration d’un signal de fréquence unique. 32
Bibliographie . 34
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 14695 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 117, Ventilateurs industriels.
iv © ISO 2003 — Tous droits réservés
Introduction
L’ISO 14695 fait partie d’une série de normes couvrant des aspects importants de ventilateurs qui affectent
leur conception, leur fabrication et leur utilisation. Cette série comprend l’ISO 5801, l’ISO 5802, l’ISO 12499,
l’ISO 13347, l’ISO 13349, l’ISO 13350, l’ISO 13351 et l’ISO 14694.
La vibration est considérée comme un paramètre important dans la description des performances mécaniques
des ventilateurs. Elle donne une indication de la bonne conception et bonne fabrication du ventilateur et elle
peut avertir sur de possibles problèmes de fonctionnement. Ces problèmes peuvent être associés à une
inadaptation des structures support et à une détérioration de machine, etc.
Des mesures de vibrations peuvent être nécessaires pour une variété de raisons dont les plus importantes
sont les suivantes:
a) évaluations de la conception/du développement;
b) essais in situ;
c) comme information pour une surveillance des conditions ou pour un programme d’entretien de la
machine (l’ISO 14694 et l’Annexe C donnent les positions de mesurage recommandées pour mesurer
l’état de la machine);
d) informer le concepteur des structures supports, assises, gaines de ventilation, etc., des vibrations
résiduelles qui peuvent être transmises au ventilateur au travers de sa structure;
e) comme évaluation de la qualité lors de l’étape de contrôle final;
f) être sûr de l’acceptabilité du chargement spécifique dynamique.
Toutes les informations obtenues des essais réalisés conformément à la présente Norme internationale (voir
l’Article 10) ne sont ni nécessaires ni appropriées aux objectifs d’évaluation de la qualité. Dans ce cas, il
convient de faire référence à l’ISO 14694. Il convient que les vibrations ayant pour origine un balourd soient
mesurées sur les paliers du ventilateur et, à ce propos, il convient que les recommandations données dans
l’ISO 1940-1 soient suivies.
Alors qu’un essai d’aspiration/de refoulements peut être utile comme lignes directrices pour la qualité, la
présente Norme internationale admet que la vibration d’un ventilateur dépend du fonctionnement
aérodynamique spécifié, qui détermine la vitesse de rotation et le point de fonctionnement du ventilateur.
Bien qu’il existe d’autres normes qui traitent de façon générale des vibrations des machines (par exemple
l’ISO 10816), elles sont encore limitées par leur caractère général lorsqu’il s’agit de considérer une famille
spécifique de machines telle que les ventilateurs.
La présente Norme internationale décrit les méthodes de mesurage qui donnent des résultats cohérents et qui
peuvent être utilisées comme base de comparaison de produits. Les informations nécessaires et les unités
préférentielles sont indiquées dans l’ISO 14964. Ces informations dépendent du but des essais réalisés, du
type de ventilateur, de son application et de son mode de montage en service.
NORME INTERNATIONALE ISO 14695:2003(F)
Ventilateurs industriels — Méthode de mesure des vibrations
des ventilateurs
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale décrit une méthode de mesure des caractéristiques vibratoires de
ventilateurs de tous types, à l’exception de ceux destinés uniquement à la circulation d’air, par exemple les
ventilateurs de plafond et les ventilateurs sur table. Elle est limitée néanmoins à tous les types de ventilateurs
installés avec une puissance inférieure à 300 kW. Pour les ventilateurs ayant une puissance supérieure, les
méthodes décrites dans l’ISO 10816-1 et les limites applicables données dans l’ISO 10816-3 peuvent être
utilisées. La présente Norme internationale donne uniquement une méthode générale et ne fournit pas de
critères d’interprétation des données (voir l’ISO 14694).
La présente Norme internationale spécifie les mesures de vibration qui peuvent être enregistrées comme la
vitesse (r.m.s.), l’accélération ou le déplacement, ou en termes de spectre de fréquence, dans la gamme de
fréquences appropriée. Elle comprend des méthodes d’essai par suspension à des cordes élastiques ou en
installation sur des supports élastiques.
Il est admis que les forces oscillatoires aux points de montage peuvent être une mesure utile pour analyser
les effets sur les structures supports; cependant, ces mesurages ne font pas l’objet de la présente Norme
internationale.
Des annexes sont données pour information. L’Annexe B donne des méthodes secondaires de mesure qui,
bien que non recommandées pour des mesures précises, peuvent être employées pour évaluer la qualité
d’équilibrage des ventilateurs produits en série ou pour des mesures in situ comparatives.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 1940-1, Vibrations mécaniques — Exigences en matière de qualité dans l'équilibrage des rotors
rigides — Partie 1: Spécifications et vérification des tolérances d'équilibrage
ISO 2041:1990, Vibrations et chocs — Vocabulaire
ISO 2954, Vibrations mécaniques des machines tournantes ou alternatives — Spécifications des appareils de
mesurage de l’intensité vibratoire
ISO 5801:1997, Ventilateurs industriels — Essais aérauliques sur circuits normalisés
ISO 10816-3, Vibrations mécaniques — Évaluation des vibrations des machines par mesurages sur les
parties non tournantes — Partie 3: Machines industrielles de puissance nominale supérieure à 15 kW et de
vitesse nominale entre 120 r/min et 15 000 r/min, lorsqu’elles sont mesurées in situ
ISO 14694:2003, Ventilateurs industriels — Spécifications l’équilibrage et les niveaux de vibrations
CEI 60034-14, Machines électriques rotatives — Partie 14: Vibrations mécaniques de certaines machines
avec une hauteur d’arbre de 56 mm et plus — Mesurage, évaluation et limites de l’intensité vibratoire
CEI 60651, Sonomètres
CEI 61260, Électroacoustique — Filtres de bande d’octave et de bande d’une fraction d’octave
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 2041 ainsi que les
suivants s’appliquent.
3.1
vibration de fond
toutes les sources de vibration indépendantes de la source
3.2
point de fonctionnement
〈fonctionnement aérodynamique〉 point situé sur la courbe de rendement du ventilateur et auquel le ventilateur
fonctionne
3.3
courbe de rendement du ventilateur
〈caractéristique du ventilateur〉 graphe de la pression de refoulement du ventilateur en fonction du débit
3.4
rayon de giration
mesure de la répartition de la masse par rapport à un axe choisi et exprimé comme la racine carrée du
moment d’inertie par rapport à cet axe divisé par la masse
3.5
support élastique
support ayant des caractéristiques élastiques et une déformation mesurable, mais ne présentant aucune
déformation permanente significative dans des conditions normales de charge
4 Symboles et unités
Pour les besoins du présent document, les symboles et unités suivants s’appliquent.
Symbole Terme Unité
a Accélération vibratoire instantanée
m/s
a Accélération vibratoire de référence
m/s
o
A Amplitude de l’accélération vibratoire de crête m/s
2 © ISO 2003 — Tous droits réservés
Symbole Terme Unité
A Niveau d’accélération vibratoire moyenne quadratique au-dessus d’une dB
dB
−6 2
référence de 10 m/s
A
r.m.s.
A = 20 log
dB 10
−6
m/s
A Amplitude de l’accélération vibratoire moyenne quadratique
r.m.s.
d Déplacement vibratoire instantané µm, mm ou m
D Amplitude du déplacement vibratoire de crête µm, mm ou m
f Fréquence = ω /2π Hz
f Fréquence du mode d’oscillation de vibration Hz
H
f Fréquence du mode de rotation de vibration dans le plan zx Hz
R
f Fréquence du mode de torsion/lacet de vibration dans le plan xy Hz
T
f Fréquence du mode vertical de vibration Hz
V
f Fréquence du mode de balancement couplé lorsque le lacet est dominant Hz
f Fréquence du mode de torsion couplé lorsque la rotation est dominante Hz
. 2
kg m
I Moment d’inertie du système par rapport à l’axe y au centre de gravité
R
du système
. 2
kg m
I Moment d’inertie du système par rapport à l’axe z au centre de gravité
T
du système situé à X , Y , Z
G G G
. 2
kg m
I Moment d’inertie du ventilateur par rapport à l’axe z au centre de gravité
zz,1
du ventilateur situé à x , y , z
1 1 1
. 2
kg m
I Moment d’inertie du moteur par rapport à l’axe z au centre de gravité du
zz,2
moteur situé à x , y , z
2 2 2
. 2
kg m
I Moment d’inertie de la base par rapport à l’axe z au centre de gravité de
zz,3
la base situé à x , y , z
3 3 3
. 2
kg m
I Moment d’inertie du ventilateur par rapport à l’axe x au centre de gravité
xx,1
du ventilateur situé à x , y , z
1 1 1
. 2
kg m
I Moment d’inertie du moteur par rapport à l’axe x au centre de gravité
xx,2
du moteur situé à x , y , z
2 2 2
kg.m
I Moment d’inertie de la base par rapport à l’axe x au centre de gravité de
xx,3
la base situé à x , y , z
3 3 3
. 2
kg m
I Moment d’inertie du ventilateur par rapport à l’axe y au centre de gravité
yy,1
du ventilateur situé à x , y , z
1 1 1
. 2
kg m
I Moment d’inertie du moteur par rapport à l’axe y au centre de gravité
yy,2
du moteur situé à x , y , z
2 2 2
Symbole Terme Unité
. 2
kg m
I Moment d’inertie de la base par rapport à l’axe y au centre de gravité de
yy,3
la base situé à x , y , z
3 3 3
k Raideur horizontale d’un support élastique N/m
H
k Raideur verticale d’un support élastique N/m
V
L Niveau d’accélération vibratoire dB
a
L Niveau de vitesse vibratoire dB
v
m Masse totale de l’assemblage kg
m Masse du ventilateur kg
m Masse du moteur kg
m Masse du support kg
r Rayon de giration m
t Temps s
T Période de la vibration s
v Vitesse vibratoire instantanée mm/s ou m/s
v Vitesse vibratoire de référence mm/s ou m/s
o
V Amplitude de vitesse vibratoire de crête mm/s ou m/s
V Vitesse moyenne quadratique de vibration supérieure à un niveau de dB
dB
− 9
référence de 10 m/s
V
r.m.s.
V = 20log
dB 10
−9
10
V Vitesse efficace globale mm/s ou m/s
r.m.s.
x, y, z Coordonnées cartésiennes m
z Déport vertical effectif des supports élastiques m
X , Y , Z Positions du centre de gravité de l’assemblage de ventilateurs par rapport m
G G G
à une origine arbitraire
δ Flexions individuelles des supports élastiques m
1,2,n
Somme —
∑
. −1
ω Fréquence angulaire = 2πf
rad s
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5 Montage du banc d’essai
5.1 Généralités
Les ventilateurs doivent être montés suivant l’une des méthodes décrites en 5.2, 5.3 ou 5.4, selon le cas.
Les supports élastiques doivent être choisis de manière à assurer une déformation statique uniforme dans les
+ 20
limites % de leur déformation nominale. Les ventilateurs montés sur des supports élastiques dans des
− 35
applications normales doivent être soumis à essai à l’aide des mêmes type et nombre de supports que ceux
utilisés pour l’application considérée. Le type de supportage utilisé ou existant au moment de l’essai doit être
décrit dans le rapport d’essai [voir Article 11 e)].
NOTE 1 La disposition du support de ventilateur peut affecter de façon significative les niveaux de vibration mesurés
sur la structure du ventilateur. Les montages peuvent généralement être classés comme rigides ou élastiques. Afin de
minimiser l’influence des conditions de supportage sur les niveaux de vibration mesurés et pouvoir comparer directement
les résultats issus d’essais différents, la disposition en support élastique ou flexible est préférable. Il y a un risque élevé
d'obtenir une vibration de grande amplitude de vibration si la rigidité du montage résulte de la fréquence naturelle (de
résonance), f , proche de la fréquence équivalente à la vitesse de rotation (fréquence d'opération). Pour les besoins de la
n
présente Norme internationale, le montage rigide a une fréquence naturelle (de résonance), f , supérieure à 1,5 fois la
n
fréquence de rotation (fréquence d'opération). Un montage élastique a une fréquence naturelle (de résonance), f ,
n
inférieure à 0,25 fois la fréquence de rotation (fréquence d'opération).
NOTE 2 Les essais utilisant la méthode de suspension à une corde élastique sont recommandés pour l’évaluation de
conception et de développement et/ou pour le classement.
La disposition du banc d’essai est généralement déterminée par la nature et l’emplacement de l’essai. Pour
une évaluation de conception et de développement, des bancs sophistiqués conçus à cet effet sont
généralement disponibles. Toutefois, toute disposition de banc d’essai qui ne permet pas de contrôler
rapidement le fonctionnement aérodynamique du ventilateur, ou dans laquelle le point de fonctionnement
n’est pas connu, peut ne pas convenir pour des essais conformes à la présente spécification lorsque la
vibration produite par le ventilateur varie en fonction du point de fonctionnement. Il convient dans toute la
mesure du possible d’utiliser un conduit d’air normalisé, comme défini dans l’IS0 5801.
NOTE 3 Les Figures 1 et 2 illustrent deux dispositions types de bancs d’essai de vibrations des ventilateurs.
5.2 Montage de ventilateur sur base élastique
Les fréquences propres du ventilateur sur son support selon les six degrés de liberté possibles (voir Figure 3)
ne doivent pas être supérieures à 0,25 fois la fréquence de rotation la plus basse du ventilateur soumis à
l’essai.
NOTE 1 L’Annexe A fournit les lignes directrices pour le calcul des fréquences propres.
La masse de toutes fixations supplémentaires ne doit pas dépasser un dixième de la masse normale de
l’unité soumise à l’essai, afin de réduire l’influence de la masse et des moments d’inertie de ces pièces sur le
niveau de vibration.
NOTE 2 Lorsque le ventilateur n’est pas normalement équipé de supports élastiques, il peut être nécessaire d’installer
des supports de fixation ou des isolateurs spéciaux ou autres accessoires pour les remplacer.
Aucune résonance de flexion majeure de la structure support ne doit coïncider avec les fréquences de
rotation du ventilateur soumis à l’essai ni avec les fréquences propres du corps rigide de la disposition du
support, sauf lorsque le ventilateur et son support sont conjointement objets d’investigations.
NOTE 3 Lorsque le ventilateur est monté sur un support élastique, le couple de réaction peut être significatif (voir A.3.2,
pour des conseils sur les bases d’inertie).
Légende
1 connexion flexible (schématique)
2 supports élastiques
3 ventilateur
NOTE Cette figure illustre une disposition appropriée à un ventilateur axial centrifuge ou un ventilateur en ligne
chargé d’écrans de résistance du côté entrée. Dans certains cas, il peut être préférable d’utiliser un amortisseur du côté
sortie d’air. Cette figure est généralement conforme à la Figure 74 a) de l’ISO 5801:1997 avec l’ajout d’une connexion
souple et de supports élastiques entre le ventilateur et le conduit.
a
Angle au sommet.
Figure 1 — Exemple de disposition de montage élastique d’un banc d’essai de vibration de ventilateur
Légende
1 connexion flexible (schématique) pour essais
2 bordure sur support élastique
3 supports élastiques
4 ventilateur de surpression
NOTE Cette figure montre un ventilateur extracteur de toiture disposé pour des essais de vibration. Le ventilateur est
monté sur un branchement à support élastique. Il est recommandé que la masse de la bordure et la fréquence propre du
ventilateur d’essai équipé soient conformes à 5.2. Cette figure est généralement conforme à la Figure B.2 de
l’ISO 5801:1997 mais avec l’ajout d’une connexion souple et des supports élastiques entre le ventilateur et le chapeau de
sortie
Figure 2 — Exemple de disposition pour essai de ventilateur extracteur de toiture
6 © ISO 2003 — Tous droits réservés
Légende
1 couple de lacet (rotation autour de l’axe y)
2 force d'inertie verticale (axe y)
3 couple de basculement (rotation autour de l’axe z)
4 couple de tangage (rotation autour de l’axe x)
5 force d'inertie longitudinale (axe z)
6 force d'inertie horizontale transverse (axe x)
Figure 3 — Degrés de liberté
5.3 Montage de ventilateur avec corde élastique
Lorsque les essais concernent des ventilateurs à moteur incorporé qui sont livrés en unités simples sans
cadre de montage, ces ventilateurs doivent être montés sur un banc d’essai à corde élastique (la Figure 4
illustre des exemples).
NOTE 1 Un montage basse fréquence permet d’effectuer des relevés cohérents à des fins de comparaison
uniquement à l’air libre.
Lorsqu’il est nécessaire d’utiliser une manchette de raccordement pour obtenir les caractéristiques de
vibration au point de fonctionnement, une connexion flexible appropriée doit être utilisée avec si nécessaire
une fixation élastique horizontale.
Le ventilateur doit être soutenu par des élingues de nylon fixées à un assemblage de cordes de caoutchouc
tressées en nombre et de longueur et diamètre appropriés, disposées symétriquement par rapport au centre
de gravité, de façon à assurer une flèche globale comprise entre 200 mm et 400 mm sous la masse du
ventilateur.
NOTE 2 Ce montage souple peut avantageusement être suspendu à un bâti en «A».
Dimensions en millimètres
Légende
1 manille
2 lourdes cordes de caoutchouc tressées
3 cosses standards
4 cordes de nylon pour suspendre les ventilateurs
5 mouflage de levage
6 barres rondes, ∅ 15
7 barres plates, 38 ×19
8 cordes de nylon nécessaires entre les centres des cosses pour suspendre les ventilateurs
9 barres rondes, ∅ 13
10 barres rondes, ∅ 15
11 RSJ
12 900 centres
13 ventilateur axial, masse 600 kg
14 ventilateur axial, masse 7 kg
15 ventilateur centrifuge, masse 265 kg
16 niveau du sol
NOTE Pour une utilisation avec des ventilateurs fonctionnant au-dessus de 10 Hz (600 r/min).
Figure 4 — Exemples de ventilateurs montés avec des cordes élastiques souples
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5.4 Montage rigide de ventilateur
Avant d’entreprendre des mesures de vibration, le montage du ventilateur doit être contrôlé pour s’assurer
que la fixation des boulons d’assises n’est pas endommagée et que les boulons sont convenablement serrés.
NOTE Il convient de porter une attention particulière aux ventilateurs qui ne peuvent pas être facilement montés sur
des supports élastiques ou qui sont installés sur site sur une assise relativement rigide, par exemple ceux à bride de
raccordement ou à pied. Dans de telles circonstances, il peut être difficile de se conformer à 5.5. L’intensité des vibrations
de ces ventilateurs ne peut être valablement comparée à celle d’autres ventilateurs du même type que si les fondations
ont des caractéristiques dynamiques similaires. Cela implique, pour les éléments comparés, que la raideur dynamique,
l’amortissement, la masse effective de supportage et, le cas échéant, les fondations soient similaires.
5.5 Manchettes souples de raccordement
La raideur d’une manchette de raccordement ou de toute connexion de service doit être inférieure à 10 % de
la raideur dynamique du montage. La fréquence propre maximale, indiquée en 5.2, doit être obtenue avec les
manchettes souples de raccordement en place et le ventilateur fonctionnant à la pression maximale à laquelle
il doit être testé. Le ventilateur et le conduit doivent être alignés et mis à niveau avant les essais de manière à
ne pas déformer les manchettes souples de raccordement. Lorsque des manchettes souples du type isolant
acoustique, qui sont relativement rigides, sont installées in situ, une description détaillée doit être annexée au
rapport d’essai [voir Article 11 e)].
Le ventilateur doit fonctionner dans son domaine normal d’utilisation.
Il convient que toutes les connexions au ventilateur soumis à l’essai soient suffisamment flexibles pour ne pas
augmenter de manière significative la raideur dynamique globale du système de montage.
Pour leur classification, les ventilateurs d’usage général peuvent fonctionner en état «ouvert» sans conduit. Il
convient de garder à l’esprit que les niveaux de vibrations peuvent différer de ceux atteints dans les conditions
d’utilisation. Il y a lieu de clairement déterminer les conditions d’essai (voir Article 11).
6 Équipement de mesurage
6.1 Généralités
Il convient que les incertitudes, qui dépendent de l’instrumentation et de la mise en œuvre du ventilateur,
soient inférieures à 25 % ou 2 dB de la lecture.
NOTE La fixation du transducteur est un facteur critique qui peut augmenter substantiellement l’incertitude à moins
d’être réalisée de manière strictement conforme aux recommandations du fabricant. Cela est spécialement vrai pour les
fréquences supérieures à 5 kHz.
Des incertitudes supplémentaires peuvent survenir du fait de l’utilisation de sondes, d’aimants et autres
fixations de transducteurs qui ne sont pas couverts par 7.2 et qui sont difficiles à identifier. La présente Norme
internationale ne spécifie pas les incertitudes dues au montage du ventilateur dans ses conditions d’utilisation
et à la fixation du ventilateur (voir l’ISO 14694).
6.2 Étalonnage
Quel que soit le type d'instrument de mesure des vibrations utilisé, il doit posséder un certificat d’étalonnage
valide de moins de 12 mois et l’étalonnage doit être traçable par rapport à un étalon national.
Il convient que les certificats d’étalonnage comportent la réponse sur la bande de fréquence dans laquelle le
transducteur est utilisé comme indiqué en 10.2.
6.3 Instrumentation/appareillage
6.3.1 Instruments de mesure de vitesse efficace
Pour un ventilateur fonctionnant à des vitesses de rotation de 10 Hz à 200 Hz, l’instrumentation doit être
conforme à l’ISO 2954.
Pour un ventilateur fonctionnant à des vitesses inférieures jusqu’à 3 Hz, l’instrumentation doit être conforme à
l’ISO 2954, mais la réponse en basse fréquence doit être conforme à la Figure 5.
La fréquence de référence doit être soit de 80 Hz, conformément à l’ISO 2954, soit de 160 Hz.
a
Point de référence d’étalonnage.
Figure 5 — Valeur nominale de sensibilité relative et limites d’écart admissible
en fonction de la fréquence
6.3.2 Instruments de mesure d’accélération efficace
Pour la mesure d’accélération efficace, l’appareillage doit présenter les mêmes réponses en fréquence
comme indiquées en 6.3.1, mais toutes les tolérances doivent être conformes à la Figure 5.
NOTE Les valeurs efficaces exactes impliquent une erreur de moins de 5 % ou 0,5 dB pour les signaux avec des
facteurs de crête de 3.
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6.4 Transducteurs
Pour fournir une réponse uniforme sur toute la gamme de fréquences et éviter une résonance du transducteur
à de hautes fréquences, le transducteur doit être un petit accéléromètre, de préférence de masse inférieure à
30 g, monté comme décrit à l’Article 7.
NOTE 1 Pour des ventilateurs plus lourds, il est possible d’augmenter la masse de l’accéléromètre par rapport à la
masse du ventilateur.
NOTE 2 La gamme de fréquences représentative détermine le choix du transducteur. Si la fréquence maximale
représentative est significativement inférieure à 10 kHz, des accéléromètres légèrement plus grands peuvent être
nécessaires dans ce cas (généralement de masse inférieure à 60 g).
Il convient de veiller à réduire la largeur de bande de l’instrumentation associée pour filtrer la résonance qui
serait autrement incluse dans la mesure globale.
6.5 Accéléromètres piézoélectriques
Les accéléromètres piézoélectriques doivent avoir des préamplificateurs à haute impédance d’entrée, par
exemple des amplificateurs de conditionnement de signal de charge, avec une réponse en fréquence
uniforme de 3 Hz à 10 kHz à ± 1 dB.
NOTE Il est recommandé que le préamplificateur soit équipé d’un filtre passe-bas d'une pente de 12 dB par octave
ou plus, avec une atténuation de 6 dB ou davantage à 20 kHz.
6.6 Préamplificateurs
Le réseau d’intégration (filtre) du préamplificateur doit être correct à ± 1 dB à 5 Hz et à ± 0,5 dB à partir de
10 Hz.
NOTE Pour la mesure de vitesse, une intégration du signal d’accélération peut être réalisée dans le préamplificateur.
Les préamplificateurs peuvent être intégrés aux accéléromètres, mais les exigences indiquées en 6.4, pour ce
qui concerne leurs dimensions, leur masse et leur fréquence de résonance, doivent être satisfaites.
6.7 Analyseurs
6.7.1 Généralités
Les analyseurs doivent fonctionner en temps réel à au moins 1 kHz ou, s’ils ne sont pas utilisés en temps réel,
le temps d’intégration doit être convenablement augmenté, c’est-à-dire multiplié par le rapport de la gamme
d’analyse de fréquence utilisée à la gamme de temps réel.
6.7.2 Analyses en bande étroite
La bande étroite est la méthode recommandée pour identifier les familles à bande harmonique et à bande
latérale des composants de vibration tels que la vitesse de rotation, en raison de la largeur constante absolue
de la bande. Lorsque des analyseurs en largeur de bande constante sont utilisés pour une analyse en bande
étroite, la largeur de bande effective de l’analyse pour des ventilateurs fonctionnant à une vitesse de rotation
supérieure à 10 r/s doit être de 0,2 Hz, ou moins pour des ventilateurs fonctionnant à une vitesse inférieure à
50 r/s en dessous de 1 kHz. Pour les ventilateurs fonctionnant à une vitesse inférieure à 50 r/s et supérieure à
10 r/s, une largeur de bande de 0,5 Hz est suffisante en dessous de 1 kHz. Pour les fréquences comprises
entre 1 kHz et 10 kHz, une largeur de bande de 10 Hz est suffisante.
Pour les ventilateurs fonctionnant à des vitesses inférieures à 10 r/s et supérieures à 2 r/s, pour une analyse
de largeur de bande constante inférieure à 100 Hz, la largeur de bande doit être de 0,5 Hz ou moins, et
supérieure à 400 Hz, de 2 Hz ou moins. Une fenêtre de Hanning doit être employée dans le cas d'analyseurs
FFT pour une meilleure exactitude de fréquence. Pour ces dispositifs et pour une meilleure exactitude
d'amplitude, une fenêtre à toit plat doit être utilisée.
6.7.3 Analyse d’un tiers d’octave
Pour l’analyse d’un tiers d’octave, des filtres d’un tiers d’octave ou des analyseurs conformes à la CEI 61260
doivent être utilisés. La performance du détecteur de valeur efficace et sa linéarité doivent correspondre à
celles requises pour les sonomètres de type 1 conformes à la CEI 60651.
NOTE Une augmentation substantielle du temps d’intégration (nombre de spectres) est normalement nécessaire
lorsqu’un analyseur à transformée de Fourier rapide (FFT) est utilisé pour l’obtention de bandes d’un tiers d’octave.
Quand une telle analyse est utilisée, l’utilisateur doit être conscient de l’effet de la largeur de la bande relative.
Les familles de bandes harmoniques et de bandes latérales de composants de vibration n’ont pas une
différence constante de fréquence attendue (pour les fonctions de curseur de bandes harmoniques et de
bandes latérales).
6.7.4 Analyse de moins d’un tiers d’octave
Les filtres ou analyseurs d’octaves fractionnaires de moins d’un tiers d’octave doivent être conformes à la
CEI 61260.
6.8 Indicateurs
Les indicateurs, analogiques ou numériques, doivent indiquer la valeur efficace (r.m.s.) d’un signal lors de la
mesure de la vitesse ou de l’accélération et indiquer la valeur de crête à crête lorsque la mesure porte sur le
déplacement.
6.9 Sorties
Les sorties, si elles sont fournies, doivent avoir une impédance de sortie basse, de préférence inférieure à
50 Ω.
7 Fixation du transducteur
7.1 Généralités
7.1.1 La réponse de résonance de tout support de fixation d’un transducteur doit se situer en dehors du
domaine de fréquence représentatif.
La méthode de fixation choisie doit garantir l’intégrité du mesurage sur le domaine de fréquence représentatif.
Toute forme de montage (support, sonde, adaptateur, etc.) introduite entre les transducteurs et la surface de
mesure peut modifier la réponse du transducteur et conduire à un résultat erroné. Pour plus d'informations,
voir l'ISO 5348.
NOTE La méthode recommandée, de loin la technique de montage la plus fiable, consiste à fixer le transducteur
directement à la surface mesurée par un montage sur goujon. Le goujon peut être fixé à la surface de la machine par
perçage et taraudage (voir également 7.2). Pour la sévérité vibratoire et le balancement, voir aussi l'Annexe B.
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7.1.2 La surface de montage doit être soit
a) plate, la face entière du transducteur étant en contact avec la surface de la machine, soit, en cas
d’impossibilité,
b) un bloc de métal, dont le contour s’adapte parfaitement à la surface de la machine, qui doit être fixé
directement à la machine par boulonnage, soudage ou brasage, etc. Ensuite, le transducteur doit être fixé
au bloc de montage, comme décrit en 7.1.1.
Il est recommandé d’enduire les filets et les surfaces de contact d’une fine couche de graisse de silicone afin
d’améliorer l’accouplement lorsque la sensibilité et la précision sont de la plus haute importance.
7.1.3 Pour des mesures triaxiales, l’accéléromètre peut être monté sur un bloc soudé, mais ses dimensions
et son poids ne doivent pas être supérieurs à ceux du bloc.
NOTE 1 Il est possible d’employer des ensembles triaxiaux manufacturés qui comportent trois transducteurs montés
orthogonalement.
NOTE 2 Les facteurs suivants sont généralement pris en compte pour la fixation d’un transducteur:
a) les limites de fréquence de vibration du montage du transducteur;
b) les problèmes électriques de mise à la terre;
c) les produits dangereux (explosif).
NOTE 3 Dans certains cas, une mise à la terre combinée du transducteur et des instruments conduit à un captage de
«boucle de masse» des tensions d’alimentation liées à la fréquence. Des niveaux élevés sont observés dans la région des
50 Hz et leur fréquence ne change pas avec les modifications de vitesse de fonctionnement. Ce problème peut être réduit
en isolant le transducteur du boîtier métallique sur lequel il est placé.
Un captage électromagnétique peut également survenir dans les transducteurs et les câbles, qui est causé
par des champs parasites associés à de fortes intensités de courant, une émission d’étincelles, une rupture
de contact, etc. Le changement d’emplacement du montage de transducteur ou du câble peut aider.
7.2 Fixations
Les transducteurs doivent être fixés selon l’une des méthodes suivantes:
a) vissés directement dans un trou taraudé dans le ventilateur qui possède une surface usinée;
b) vissés dans un bloc soudé ou brasé directement sur le ventilateur;
c) attachés à la surface usinée d'un bloc d’acier au moyen d'une attache, le bloc à son tour étant bien
attaché au ventilateur par un boulon;
d) vissés dans un bloc d'acier fixé au ventilateur par un adhésif (voir Figure 6);
e) vissés sur un goujon collé à la surface;
f) collés directement à la surface des ventilateurs légers.
NOTE 1 Les méthodes de fixation sont indiquées par ordre de préférence.
NOTE 2 Lorsque les mesures sont prises pour la classification qualitative des ventilateurs de série, des fixations de
transducteurs permanentes peuvent ne pas être souhaitables. Dans ce cas, des transducteurs maintenus manuellement
ou magnétiquement peuvent être utilisés, à condition que la lecture soit limitée aux fréquences maximales indiquées dans
le Tableau B.1.
Dimensions linéaires en millimètres
a) Base pour adhésif mince
b) Base pour adhésif épais
NOTE 1 Un bloc plus grand est nécessaire pour le montage d’un transducteur de vitesse.
NOTE 2 Pour la fixation d’un bloc à un ventilateur par adhésif, il convient de s’assurer que le film est aussi fin que
possible et que le bloc est d’aplomb, (c’est-à-dire verticalement et horizontalement) dans la limite de 2°. Il convient de
respecter une durée de traitement suffisante. Les adhésifs types sont:
résine epoxy;
tampon plastique(dur);
cyanoacrylate; diméthacrylate éthyluréthane diol;
cire.
a
Perçage et taraudage pour adaptation au montage de transducteur.
b
Sur toutes les arêtes.
c
5 rainures.
Figure 6 — Bloc de montage type pour transducteur
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8 Choix de positions de mesurage
8.1 Généralités
Les positions de mesurage doivent être choisies aux emplacements suivants:
a) emplacements qui donnent une représentation exacte des caractéristiques de vibration de l’équipement
en tenant bien compte des positions où le ventilateur est supporté;
b) emplacements qui
1) indiquent les vibrations transmises au conduit de connexion, c’est-à-dire entrée et/ou sortie du
ventilateur,
2) indiquent les vibrations transmises à toute structure support ou assise, c’est-à-dire les pieds de
fixation,
3) sont en des points qui indiquent l'état du ventilateur (voir ISO 14694 et l’Annexe C), c’est-à-dire les
corps de paliers d’arbre de ventilateur/moteur;
c) emplacements accessibles après l’installation.
Il convient
...
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