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

Status
Published
Publication Date
27-Apr-2003
Technical Committee
Drafting Committee
Current Stage
9093 - International Standard confirmed
Start Date
02-Oct-2008
Completion Date
24-Sep-2019
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ISO 14695:2003 - Industrial fans -- Method of measurement of fan vibration
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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 14695:2003(E)
ISO 2003
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 14695:2003(E)
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Published in Switzerland
ii © ISO 2003 — All rights reserved
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ISO 14695:2003(E)
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

© ISO 2003 — All rights reserved iii
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ISO 14695:2003(E)
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.
iv © ISO 2003 — All rights reserved
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ISO 14695:2003(E)
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.

© ISO 2003 — All rights reserved v
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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

© ISO 2003 — All rights reserved 1
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ISO 14695:2003(E)

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
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
A
r.m.s.
A = 20 log
dB 10
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
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ISO 14695:2003(E)
Symbol Term Unit
f Frequency = ω /2π Hz
f Frequency of sway mode of vibration Hz
f Frequency of rotational mode of vibration in zx plane Hz
f Frequency of torsion/yaw mode of vibration in xy plane Hz
f Frequency of vertical mode of vibration Hz
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

l Moment of inertia of system about z-axis through centre of gravity of system kg·m

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
k Vertical stiffness of resilient mount N/m
L Vibratory acceleration level dB
L Vibratory velocity level dB
m Total mass of assembly kg
© ISO 2003 — All rights reserved 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 14695:2003(E)
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
V Vibration velocity amplitude of peak mm/s or m/s
V r.m.s. vibration velocity above a reference level of 10 m/s dB
V
r.m.s.
V = 20log
dB 10
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 —
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
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ISO 14695:2003(E)

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

International Standard, a stiff mounting is considered to have a natural frequency f greater than 1,5 times the operating

frequency. A resilient mounting is considered to have a natural frequency f less than 0,25 times the operating frequency.

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.

© ISO 2003 — All rights reserved 5
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ISO 14695:2003(E)
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.
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
6 © ISO 2003 — All rights reserved
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 14695:2003(E)
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
© ISO 2003 — All rights reserved 7
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 14695:2003(E)
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
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 14695:2003(E)
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.
© ISO 2003 — All rights reserved 9
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 14695:2003(E)
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.

Reference point of calibration.

Figure 5 — Nominal value of relative sensitivity and limits of permissible deviation as a func

...

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 14695:2003(F)
ISO 2003
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 14695:2003(F)
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ISO 14695:2003(F)
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

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ISO 14695:2003(F)
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
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ISO 14695:2003(F)
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.
© ISO 2003 — Tous droits réservés v
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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

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ISO 14695:2003(F)

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
A Amplitude de l’accélération vibratoire de crête m/s
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ISO 14695:2003(F)
Symbole Terme Unité
A Niveau d’accélération vibratoire moyenne quadratique au-dessus d’une dB
−6 2
référence de 10 m/s
A
r.m.s.
A = 20 log
dB 10
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
f Fréquence du mode de rotation de vibration dans le plan zx Hz
f Fréquence du mode de torsion/lacet de vibration dans le plan xy Hz
f Fréquence du mode vertical de vibration Hz
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
du système
. 2
kg m
I Moment d’inertie du système par rapport à l’axe z au centre de gravité
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
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ISO 14695:2003(F)
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
k Raideur verticale d’un support élastique N/m
L Niveau d’accélération vibratoire dB
L Niveau de vitesse vibratoire dB
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
V Amplitude de vitesse vibratoire de crête mm/s ou m/s
V Vitesse moyenne quadratique de vibration supérieure à un niveau de dB
− 9
référence de 10 m/s
r.m.s.
V = 20log
dB 10
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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ISO 14695:2003(F)
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

présente Norme internationale, le montage rigide a une fréquence naturelle (de résonance), f , supérieure à 1,5 fois la

fréquence de rotation (fréquence d'opération). Un montage élastique a une fréquence naturelle (de résonance), f ,

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).
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ISO 14695:2003(F)
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.
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

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ISO 14695:2003(F)
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».
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ISO 14695:2003(F)
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
8 © ISO 2003 — Tous droits réservés
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ISO 14695:2003(F)
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 d

...

Questions, Comments and Discussion

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