空気圧縮機の運転中、吐出配管は気流脈動と機械的伝達の双方の影響を受けて、不同程度の振動が生じることがあります。過大な振動は、配管の疲労破壊や接続部の漏れを引き起こすだけでなく、周囲の設備や建築構造に対しても安全上のリスクをもたらします。したがって、関連する振動基準を把握し、それに従うことが、設計および保守管理の要となります。
振動値基準の参照フレーム
現在、空気圧縮機および配管システムの振動評価については、産業界では一般的に、汎用の機械振動規格や圧力配管の設計規範が参照されています。運用条件によって具体的な許容値には差異がありますが、評価体系は主に以下のいくつかの観点に基づいています。
- 機械振動の強度基準：通常参考 GB/T 6075 （等しい ISO 10816）シリーズ規格。当該規格は振動速度の実効値を基準としている（mm ／s）を主要な評価指標として、機器の種類、出力および支持剛性に応じて振動強度を複数の区分（良好、満足、不満足、停止など）に分け、これにより機器の運転状態を判定する。
- 配管内の気流速度の制限配管の振動は、その多くが気流脈動に起因する。一般的な圧縮空気設備の設計規範に基づき、配管内のガス流速を適切に制御することが減振対策の基本である。流速が過大になると気流騒音や激振力が発生しやすくなるため、設計時には管径および圧力を踏まえて流速を厳密に算定しなければならない。
- 振幅と周波数の制限管体の振動については、実務においては振動位移（振幅）の測定により評価することが一般的である。低周波脈動条件下では、繰り返し応力による疲労破壊を回避するため、管の振幅を安全閾値内に抑制することが求められる。
振動の測定および評価手法
排出管の振動値を正確に取得するためには、科学的な計測手法を用いる必要があります。
- 測点の配置測定点は、振動応答が最も敏感な位置、すなわち空気圧縮機の排気口付近、配管の曲げ部、三通、弁、およびスパンの大きい直管区間の中央部に配置するものとする。
- 測定パラメータ振動周波数に応じて、適切な計測パラメータを選定する。低周波振動では振動変位を主に測定し、中・高周波振動では振動速度の測定を主体とする。
- 運転条件の検討測定は、エアコンプレッサーが満負荷で安定して運転している状態で行い、環境温度や圧力などの諸パラメータも併せて記録し、総合的な解析に供するものとする。
配管振動の制御および減振対策
出口配管の振動値が規格の許容範囲を超過していることが検出された場合には、速やかに適切な是正措置を講じるものとする。
- パイプラインの経路を最適化する設計段階では、エルボの数をできるだけ減らし、急な曲がりを避け、気流の方向転換時に生じる脈動による衝撃荷重を低減します。
- 緩衝および制振装置の追加設置：空気圧縮機の吐出側と主管路の間にエアタンクまたは専用の脈動ダンパーを設置し、気流の脈動エネルギーを効果的に吸収・減衰させます。
- 配管の支持を強化する配管支持間隔を適切に短縮し、防振パッド付きのバンドクランプで配管を固定します。共振が発生しやすい区間については、揺れ止め用支持金具を追加するか、支持剛性を調整して共振周波数を回避します。
- 柔軟な接続を採用する機器の接続部には、金属製のフレキシブルホースまたはゴム製のフロート継手を用いて過渡部とし、機械振動が配管系統へ伝わるのを遮断する。
空気圧縮機の吐出配管における振動管理基準を厳格に遵守することで、設備および配管の耐用年数を延ばすだけでなく、保守コストを大幅に削減し、圧縮空気システム全体の安全な稼働を確保できます。