Industrial fans — Specifications for balance quality and vibration levels

ISO 14694:2003 gives specifications for vibration and balance limits of fans for all applications 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 or to commercially available standard electric motor with a maximum power of 355 kW (following an R20 series). For fans of greater power than this, the applicable limits are those given in ISO 10816 - 3. Where the fans in an installation have varying powers both above and below 300 kW, and have been the subject of a single contract, then the manufacturer and purchaser shall agree on the appropriate standard to be used. This should normally be based on the majority of units. Fan-equipment foundations and installation practices are beyond the scope of ISO 14694:2003. Foundation design and fan installation are not normally the responsibilities of the fan manufacturer. It is fully expected that the foundations upon which the fan is mounted will provide the support and stability necessary to meet the vibration criteria of the fan as it is delivered from the factory. ISO 14694:2003 is intended to cover only the balance or vibration of the fan and does not take into account the effect of fan vibration on personnel, equipment or processes.

Ventilateurs industriels — Spécifications pour l'équilibrage et les niveaux de vibration

L'ISO 14694:2003 donne des spécifications sur les seuils limites de vibration et les valeurs d'équilibrage de ventilateurs de tous types, à l'exception de ceux destinés uniquement à la circulation d'air, comme par exemple les ventilateurs de plafond et les ventilateurs sur table. Elle est cependant limitée à tous les types de ventilateurs installés avec une puissance inférieure à 300 kW ou disponible dans le commerce avec un moteur électrique avec une puissance nominale de 355 kW (selon une série R20). Pour les ventilateurs ayant une puissance supérieure à 300 kW, les seuils applicables sont ceux donnés dans l'ISO 10816-3. Si les ventilateurs d'une installation ont des puissances variables à la fois supérieures et inférieures à 300 kW et ont fait l'objet d'un contrat simple, alors le fabricant et l'acheteur conviendront de la norme appropriée à utiliser. Il convient que celle-ci soit basée sur la majorité des unités. Les fondations d'équipements de ventilateurs et les pratiques d'installation ne font pas l'objet de l'ISO 14694:2003. La conception des fondations et l'installation des ventilateurs ne sont généralement pas de la responsabilité du fabricant de ventilateurs. Néanmoins, Il est demandé que la fondation sur laquelle le ventilateur sera monté puisse garantir le soutien et la stabilité nécessaires pour satisfaire les critères en matière de vibrations du ventilateur, tel qu'il est livré en sortie d'usine. L'ISO 14694:2003 ne concerne que l'équilibre ou les vibrations du ventilateur, et ne tient pas compte des effets des vibrations sur le personnel, les équipements ou les procédés.

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Status
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Publication Date
13-Apr-2003
Technical Committee
Drafting Committee
Current Stage
9093 - International Standard confirmed
Completion Date
24-Sep-2019
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ISO 14694:2003 - Industrial fans -- Specifications for balance quality and vibration levels
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ISO 14694:2003 - Ventilateurs industriels -- Spécifications pour l'équilibrage et les niveaux de vibration
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Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 14694
First edition
2003-03-15


Industrial fans — Specifications for
balance quality and vibration levels
Ventilateurs industriels — Spécifications pour l'équilibrage et les
niveaux de vibration




Reference number
ISO 14694:2003(E)
©
ISO 2003

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ISO 14694:2003(E)
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E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland

ii © ISO 2003 — All rights reserved

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ISO 14694:2003(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope. 1
2 Normative references . 2
3 Terms and definitions. 2
4 Symbols and units . 7
5 Purpose of the test. 8
6 Balance and vibration application categories (BV categories). 9
7 Balancing . 10
7.1 General. 10
7.2 Balance quality grade . 10
7.3 Calculation of permissible residual unbalance. 10
8 Fan vibration. 11
8.1 Measurement requirements . 11
8.2 Fan support system . 15
8.3 Fan vibration limits for tests in manufacturer's work-shop . 15
8.4 Fan vibration limits for operation in situ . 15
9 Other rotating components. 16
10 Instruments and calibration. 17
10.1 Instruments. 17
10.2 Calibration. 17
11 Documentation . 17
11.1 Balance. 17
11.2 Fan vibration. 17
11.3 Certificates. 18
Annex A (informative) Relationship of vibration displacement, velocity and acceleration for
sinusoidal motion . 20
Annex B (informative) Assembly practices for balancing in a balancing machine. 22
Annex C (informative) Sources of vibrations. 24
Annex D (informative) Equation of vibration . 30
Annex E (informative) Vibration and supports . 32
Annex F (informative) Out of balance and bearing reactions . 33
Annex G (informative) Condition monitoring and diagnostic guidelines . 36
Annex H (informative) Suggested relaxation of specified grades and levels . 37
Bibliography . 38

© ISO 2003 — All rights reserved iii

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ISO 14694:2003(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 14694 was prepared by Technical Committee ISO/TC 117, Industrial fans.
iv © ISO 2003 — All rights reserved

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ISO 14694:2003(E)
Introduction
ISO 14694 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 13348,
ISO 13349, ISO 13350, ISO 13351, ISO 14695 and CEN/BTS 2/AH 17.
This International Standard addresses the needs of both users and manufacturers of fan equipment for a
technically accurate but uncomplicated set of information on the subjects of balance precision and vibration
levels.
Vibration is recognized as an important parameter in the description of the performance of fans. It gives an
indication of how well the fan has been designed and constructed and can forewarn of possible operational
problems. These problems may be associated with inadequacies of support structures and machine
deterioration, etc.
Although alternative standards exist which deal with vibration of machines generally (e.g. ISO 10816), they
currently have limitations because of their universal nature, when considering a specific family of machines
such as fans, with installed powers below 300 kW.
Vibration measurements may therefore 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 14695:2003, Annex C
gives recommended measuring positions for machinery health measurement);
d) to inform the designer of supporting structures, foundations, ducting systems, etc., of the residual
vibration which will be transmitted by the fan into the structure;
e) as a quality assessment at the final inspection stage.
NOTE All the information which can be obtained from tests conducted in accordance with this International Standard
(see Clause 10 of ISO 14695:2003) is neither necessary nor appropriate for quality-grading purposes.
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 aerodynamic duty specified, which determines the
rotational speed and position on the fan.
This International Standard should be read in conjunction with ISO 10816-1, ISO 10816-3 and ISO 14695
which describe the methods to be used and the positions of the transducers. When information is required on
vibration transmitted to ducting connections or foundations, then this is especially important. The gradings
included are such as are generally recommended for commercially available fans.
It is important to remember that vibration testing can be extremely expensive, sometimes considerably in
excess of the fan’s initial cost. Only when the functioning of the installation may be affected should discrete
frequency or band limitations be imposed. The number of test points should also be limited according to the
usage envisaged. Readings at the fan bearings are of most importance and for normal quality gradings should
be sufficient.
© ISO 2003 — All rights reserved v

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INTERNATIONAL STANDARD ISO 14694:2003(E)

Industrial fans — Specifications for balance quality and
vibration levels
1 Scope
This International Standard gives specifications for vibration and balance limits of fans for all applications
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 or to a commercially available standard electric
motor with a maximum power of 355 kW (following an R20 series). For fans of greater power than this, the
applicable limits are those given in ISO 10816-3. Where the fans in an installation have varying powers both
above and below 300 kW, and have been the subject of a single contract, then the manufacturer and
purchaser shall agree on the appropriate standard to be used. This should normally be based on the majority
of units.
Vibration data may be required for a variety of purposes as detailed in Clause 5.
The International Standard recognizes that vibrational measurements may be recorded as velocity,
acceleration or displacement either in absolute units or in decibels above a given reference level. The
magnitude of vibration measurements may be affected by assembly practices at balancing machines (see
Annex B). The preferred parameter is, however, the velocity, in millimeters per second (mm/s). As the
conventions vary in different parts of the world, both r.m.s. (root mean square) and peak-to-peak or peak
values are given. It should also be remembered that a fan and its parts may be considered as a spring-mass
system. An understanding of this fact helps to resolve most vibrational problems (see Annex D).
Account has also been taken of the fact that factory tests are usually conducted with the fan unconnected to a
ducting system, such that its aerodynamic duty may be considerably different from that during normal
operation. It may also be supported on temporary foundations of different mass and stiffness to those used in
situ. Accordingly, such tests are specified with vibration measured “filter-in”. In situ tests are specified
“filter-out” and as such represent a measure of overall vibration severity.
This International Standard covers fan equipment with rigid rotors, generally found in: commercial heating,
ventilating and air conditioning, industrial processes, mine/tunnel ventilation and power-generation
applications. Other applications are not specifically excluded. Excluded are installations which involve severe
forces, impacts or extreme temperatures. Any or all portions of this International Standard, or modifications
thereof, are subject to agreement between the parties concerned.
Fan-equipment foundations and installation practices are beyond the scope of this International Standard.
Foundation design and fan installation are not normally the responsibilities of the fan manufacturer. It is fully
expected that the foundations upon which the fan is mounted will provide the support and stability necessary
to meet the vibration criteria of the fan as it is delivered from the factory.
Other factors, such as impeller cleanliness, aerodynamic conditions, background vibration, operation at
speeds other than those agreed upon, and maintenance of the fan, affect the fan-vibration levels but are
beyond the scope of this International Standard.
This International Standard is intended to cover only the balance or vibration of the fan and does not take into
account the effect of fan vibration on personnel, equipment or processes.
© ISO 2003 — All rights reserved 1

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ISO 14694:2003(E)
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 254, Belt drives — Pulleys — Quality, finish and balance
ISO 1940-1:1986, Mechanical vibration — Balance quality requirements of rigid rotors — Part 1:
Determination of permissible residual unbalance
1)
ISO 1940-1:— , Mechanical vibration — Balance quality requirements of rigid rotors — Part 1: Specification
and verification of balance tolerances
ISO 4863:1984, Resilient shaft couplings — Information to be supplied by users and manufacturers
ISO 5348:1998, Mechanical vibration and shock — Mechanical mounting of accelerometers
ISO 5801:1997, Industrial Fans — Performance testing using standardized airways
ISO 7919-1, Mechanical vibration of non-reciprocating machines — Measurements on rotating shafts and
evaluation criteria — Part 1: General guidelines
ISO 10816-3:1998, 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
2)
ISO 13348:— , Industrial fans — Specification of technical data and verification of performance
ISO 14695:2003, Industrial fans — Method of measurement of fan vibration
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
vibration severity
generic term that designates a value, or set of values, such as a maximum value, average or r.m.s. value, or
other parameter that is descriptive of the vibration
NOTE 1 The vibration severity may refer to instantaneous values or to average values.
NOTE 2 Adapted from ISO 2041:1990, definition 2.42.
3.2
axis of rotation
instantaneous line about which a body rotates
NOTE 1 If the bearing are anisotropic, there is no stationary axis of rotation.
NOTE 2 In the case of rigid bearings, the axis of rotation is the shaft axis, but if the bearings are not rigid, this axis of
rotation is not necessarily the shaft axis.
NOTE 3 Adapted from ISO 1925:2001, definition 1.4.

1) To be published. (Revision of ISO 1940-1:1986)
2) To be published.
2 © ISO 2003 — All rights reserved

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ISO 14694:2003(E)
3.3
balancing
procedure by which the mass distribution of a rotor is checked and, if necessary, adjusted to ensure that the
residual unbalance or the vibration of the journals and/or forces on the bearings at a frequency corresponding
to service speed are within specified limits
NOTE 1 Balancing of fan impellers is achieved by the process of adding (or removing) weight in a plane or planes on
the impeller in order to move the centre of gravity towards the axis of rotation. This will reduce the unbalance forces.
NOTE 2 Adapted from ISO 1925:2001, definition 4.1.
3.4
balance quality grade
〈rigid rotors〉 measure for classification which is the product of the specific unbalance and the maximum
service angular velocity of the rotor, expressed in millimetres per second
NOTE 1 Commonly used grades in ISO 1940-1 refer to the vibration that would result if that rotor operated in free
space i.e. balance grade 6,3 corresponds to a shaft vibration of 6,3 mm/s, peak velocity, at the operating speed of the
rotor.
NOTE 2 Adapted from ISO 1925:2001, definition 3.16.
3.5
displacement
relative displacement
vector quantity that specifies the change of position of a body, or particle, with respect to a reference frame
NOTE 1 The reference frame is usually a set of axes at a mean position or a position of rest. In general, the velocity
can be represented by a rotation vector, a translation vector, or both.
NOTE 2 A displacement is designated as relative displacement if it is measured with respect to a reference frame other
than the primary reference frame designated in the given case. The relative displacement between two points is the vector
difference between the displacements of the two points.
NOTE 3 Adapted from ISO 2041:1990, definition 1.1.
3.6
displacement measurements
vibration values that describe the motion of the rotating-shaft surface relative to the static bearing housing
See ISO 7919-1.
3.7
electrical runout
certain errors which may be introduced into runout measurements when using non-contacting sensors
NOTE 1 Such errors may arise from residual magnetism or electrical inhomogeneity in the measured component or
other effects which affect the calibration of the sensor.
NOTE 2 This total measured variation in the apparent location of a ferrous-shaft surface during a complete slow
rotation is determined by an eddy-current probe system. This measurement may be affected by variations in the
electrical/magnetic properties of the shaft material as well as variations in the shaft surface itself.
NOTE 3 Adapted from ISO 1925:2001, definition 2.19.
3.8
fan application category
descriptive grouping used to describe fan applications, their appropriate Balance Quality Grades and
Recommended Vibration Levels
© ISO 2003 — All rights reserved 3

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ISO 14694:2003(E)
3.9
fan vibration level
vibration amplitude at the fan bearings expressed in units of velocity or displacement
3.10
filter
device for separating oscillations on the basis of their frequency
NOTE 1 It introduces relatively small attenuation to wave oscillations in one or more frequency bands and relatively
large attenuation to oscillations of other frequencies.
NOTE 2 Adapted from ISO 2041:1990, definition B.14.
3.11
filter-In
sharp
vibration measured only at a frequency of interest
3.12
filter-out
broad pass
vibration measured in a wide frequency range
NOTE This is sometimes called “overall” vibration.
3.13
flexible support
fan support system designed so that the first natural frequency of the support is well below the operating
speed of the fan
NOTE Often this involves compliant elastic elements between the fan and the supporting structure. This condition is
achieved by suspending the machine on a spring or by mounting on an elastic support (springs, rubber, etc.). The natural
oscillation frequency of the suspension and machine is typically less than 25 % of the frequency corresponding to the
lowest speed of the machine under test.
3.14
foundation
structure that supports a mechanical system
NOTE 1 It may be fixed in a specified reference frame or it may undergo a motion that provides excitation for the
supported system.
NOTE 2 For fans, these are the components on which the fan is mounted and which provide the necessary support.
Fan foundations must have sufficient mass and rigidity to avoid vibration amplification.
NOTE 3 Adapted from ISO 2041:1990, definition 1.23.
3.15
frequency
cyclic frequency
the reciprocal of the fundamental period
NOTE 1 The unit of frequency is the Hertz (Hz) which corresponds to one cycle per second.
NOTE 2 In the fan industry, it is also common to use the number of cycles occurring per minute (CPM).
NOTE 3 Adapted from ISO 2041:1990, definition 2.24.
3.16
in situ
refers to operation at the final installation site
4 © ISO 2003 — All rights reserved

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ISO 14694:2003(E)
3.17
mechanical run-out
total actual variation in the location of a shaft surface during a complete slow rotation as determined by a
stationary measuring device (such as a dial indicator)
3.18
journal
that part of a rotor which is supported radially and/or guided by a bearing in which it rotates
NOTE Adapted from ISO 1925:2001, definition 2.4.
3.19
overall fan vibration
See definition 3.12
3.20
peak value
peak magnitude
positive (negative) peak value
maximum value of a vibration during a given interval
NOTE 1 A peak-value vibration is usually taken as the maximum deviation of that vibration from the mean value. A
positive peak value is the maximum positive deviation and a negative peak value is the maximum negative deviation.
NOTE 2 Peak displacement, velocity or acceleration readings refer to the value occurring at the maximum deviation
from zero or the stationary value (see Annex A).
NOTE 3 Adapted from ISO 2041:1990, definition 2.34.
3.21
peak-to-peak value (of a vibration)
〈vibration〉 algebraic difference between the extreme values of the vibration
NOTE 1 In industrial practice, peak-to-peak amplitudes refer to the total range travelled in one cycle. Peak-to-peak
readings apply to displacements only (see Annex A).
NOTE 2 Adapted from ISO 2041:1990, definition 2.35.
3.22
root-mean-square value
r.m.s. value
〈set of numbers〉 square root of the average of their squared values
NOTE 1 The r.m.s. value of a set of numbers can be represented as follows:
1/ 2
2

x
n


r.m.s.value =
n

N

th
where the subscript n refers to the n number, of which there are a total of N.
〈single-valued function, f(t), over an interval between t and t 〉 square root of the average of the squared
1 2
values of the function over the interval
NOTE 2 The r.m.s. value of a single-valued function, f(t), over an interval between equal to t and t is equal to
1 2
© ISO 2003 — All rights reserved 5

---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 14694:2003(E)
1/ 2
t
2
2
ft() dt


r.m.s.value = t
1


tt−
21

NOTE 3 In vibration theory, the mean value of the vibration is equal to zero. In this case, the r.m.s. value is equal to
2
the standard deviation, and the mean-square value is equal to the variance (σ ).
NOTE 4 For true sinusoidal motion the r.m.s. value is equal to 0,707 times the peak value.
NOTE 5 Adapted from ISO 2041:1990, definition A.37.
3.23
residual unbalance
final unbalance
unbalance of any kind that remains after balancing
NOTE Adapted from ISO 1925:2001, definition 3.10.
3.24
rigid support
fan support system designed so that the first natural frequency of the system is well above the operating
speed of the fan
NOTE The rigidity of a foundation is a relative quantity. It must be considered in conjunction with the rigidity of the
machine-bearing system. The ratio of bearing-housing vibration to foundation vibration is a characteristic quantity for the
evaluation of foundation flexibility influences. A foundation may be rigid and of sufficient mass if the vibration amplitude of
the foundation (in any direction) near the machine’s feet or base frame is less than 25 % of the maximum amplitude that is
measured at the adjacent bearing housing in any direction.
3.25
speed, design
maximum rotational speed, measured in revolutions per minute (r/min), for which the fan is designed to
operate
3.26
speed, service
rotational speed, measured in revolutions per minute (r/min), for which a rotor operates in its final installation
or environment
3.27
triaxial set
orientations of the vibration transducer for vibration-amplitude measurements
NOTE A triaxial set refers to a set of three readings taken in three mutually perpendicular (normally horizontal,
vertical and axial) directions.
3.28
trim balancing
correction of small residual unbalances in a rotor, often in situ
NOTE 1 The balance process may make minor correction in unbalance which become necessary as a result of the fan
assembly and/or installation process.
NOTE 2 Adapted from ISO 1925:2001, definition 4.27.
3.29
unbalance
condition which exists in a rotor when vibration force or motion is imparted to its bearings as a result of
centrifugal forces
6 © ISO 2003 — All rights reserved

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ISO 14694:2003(E)
NOTE 1 The term unbalance is sometimes used as a synonym for amount of unbalance, or unbalance vector.
NOTE 2 The term imbalance is sometimes used in place of unbalance, but this is deprecated.
NOTE 3 Unbalance is usually measured by the product of the mass of the rotor times the distance between its centre
of gravity and its centre of rotation in a plane. In general practice unbalance values are reported as
 peak-to-peak displacement, in micrometres (µm) or millimetres (mm);
 velocity — r.m.s. or peak, in millimetres per second (mm/s);
2
 acceleration — r.m.s. or peak, in metres per second squared (m/s ).
NOTE 4 Adapted from ISO 1925:2001, definition 3.1.
3.30
velocity
relative velocity
vector that specifies the time-derivative of displacement
NOTE 1 The reference frame is usually a set of axes at a mean position or a position of rest. In general, the velocity
can be represented by a rotation vector, a translation vector, or both.
NOTE 2 A velocity is designated as relative velocity if it is measured with respect to a reference frame other than the
primary reference frame designated in a given case. The relative velocity between two points is the vector difference
between the velocities of the two points.
NOTE 3 Adapted from ISO 2041:1990, definition 1.2.
3.31
vibration
variation with time of the magnitude of a quantity which is descriptive of the motion or position of a mechanical
system, when the magnitude is alternately greater and smaller than some average value or reference
NOTE 1 Vibration may be thought of as the alternating mechanical motion of an elastic system, components of which
are amplitude, frequency and phase. In general practice, vibration values are reported as:
 peak-to-peak displacement, in micrometres (µm) or millimetres (mm);
 velocity — r.m.s. or peak, in millimetres per second (mm/s);
2
 acceleration — r.m.s. or peak, in metres per second squared (m/s ).
NOTE 2 Adapted from ISO 2041:1990, definition 2.1.
3.32
vibration spectrum
description of the vibration in terms of the amplitudes of its components versus frequency
3.33
vibration transducer
device designed to be attached to a mechanical system for measurement of vibration
NOTE It converts the vibratory energy into a proportional electronic signal that can be displayed or otherwise
processed.
4 Symbols and units
For the purposes of this International Standard, the following symbols and units shall be used.
© ISO 2003 — All rights reserved 7

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ISO 14694:2003(E)
Symbol Description Unit
2
a Ins
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 14694
Première édition
2003-03-15



Ventilateurs industriels — Spécifications
pour l'équilibrage et les niveaux de
vibration
Industrial fans — Specifications for balance quality and vibration levels




Numéro de référence
ISO 14694:2003(F)
©
ISO 2003

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ISO 14694:2003(F)
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ISO 14694:2003(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction.v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.2
3 Termes et définitions .2
4 Symboles et unités.8
5 Objectif de l'essai .9
6 Catégories d'application d'équilibrage et de vibration (catégories BV).10
7 Équilibrage.11
7.1 Généralités.11
7.2 Qualité d'équilibrage .11
7.3 Calcul du balourd résiduel admissible .11
8 Vibration du ventilateur .12
8.1 Exigences de mesurage .12
8.2 Système de support de ventilateur.16
8.3 Limites de vibration de ventilateur pour essais dans l'atelier du fabricant .16
8.4 Limites de vibration du ventilateur en fonctionnement in situ.16
9 Autres composants tournants .17
10 Instruments et étalonnage.18
10.1 Instruments.18
10.2 Étalonnage .18
11 Documentation .18
11.1 Équilibrage.18
11.2 Vibration du ventilateur .19
11.3 Certificats.19
Annexe A (informative) Relations entre déplacement, vitesse et accélération de vibration en
mouvement sinusoïdal .21
Annexe B (informative) Pratiques d'assemblage pour équilibrage de ventilateur dans une
machine à équilibrer .23
Annexe C (informative) Sources de vibrations .25
Annexe D (informative) Équation de vibration.33
Annexe E (informative) Vibration et supports.35
Annexe F (informative) Balourd et réaction des paliers .36
Annexe G (informative) Surveillance d'état et conseils pour diagnostic.39
Annexe H (informative) Proposition d'assouplissement vis-à-vis des niveaux et des classes
spécifiés .40
Bibliographie.41

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ISO 14694:2003(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 14694 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 117, Ventilateurs industriels.
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ISO 14694:2003(F)
Introduction
L'ISO 14694 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 13348, l'ISO 13349, l'ISO 13350, l'ISO 13351, l'ISO 14695 et le CEN/BTS 2/AH 17.
La présente Norme internationale répond aux besoins des utilisateurs et des fabricants d'équipements de
ventilateurs, en fournissant un ensemble d'informations techniques suffisamment précises tout en restant
simples, sur la précision d'équilibrage et les niveaux de vibration.
Les vibrations constituent un paramètre important dans la description des performances des ventilateurs.
Elles sont indicatrices d'une bonne conception et d'une bonne fabrication d'un ventilateur, et peuvent avertir
sur d'éventuels problèmes en fonctionnement. Ces problèmes peuvent être liés à des structures supports
inadéquates et à une détérioration de la machine, etc.
Bien qu'il existe d'autres normes qui traitent des vibrations des machines (comme par exemple l'ISO 10816),
elles sont limitées de par leur caractère général lorsqu'il s'agit de considérer une famille de machines aussi
spécifique de celle des ventilateurs, avec une puissance installée inférieure à 300 kW.
Des mesures de vibrations peuvent aussi être exigées pour diverses raisons, dont les plus importantes sont
les suivantes:
a) évaluations de la conception/du développement;
b) essai in situ;
c) comme information pour une surveillance des conditions ou pour un programme d’entretien de la
machine (l'Annexe C de l'ISO 14695:2003 donne les positions de mesurage recommandées pour
mesurer l'état de la machine);
d) informer le concepteur des structures supports, des fondations, des systèmes de conduits, etc., sur les
vibrations résiduelles qui peuvent être transmises au ventilateur au travers de sa structure;
e) comme évaluation de la qualité lors de l'étape finale d'inspection.
NOTE Toutes les informations obtenues des essais réalisés conformément à la présente Norme internationale (voir
Article 10 de l'ISO 14695:2003) ne sont ni nécessaires ni appropriées aux objectifs d'évaluation de la qualité.
Alors qu'un essai d'aspiration/de refoulement 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.
Il convient de lire la présente Norme internationale conjointement avec l'ISO 10816-1, l'ISO 10816-3 et
l'ISO 14695 qui décrivent les méthodes à utiliser et les positions des transducteurs. Ces informations sont
particulièrement importantes lorsqu'il est nécessaire de déterminer les vibrations transmises aux conduits de
raccordement ou aux assises. Les classifications spécifiées sont celles généralement recommandées pour
des ventilateurs disponibles dans le commerce.
Il est important de noter que les essais de vibration peuvent être extrêmement coûteux et parfois augmenter
considérablement le coût initial du ventilateur. Il convient de n'imposer des fréquences discrètes ou des
limitations de bande que lorsque le fonctionnement de l'installation peut être affecté. Il est également
recommandé de limiter le nombre de points d'essais en fonction de l'utilisation envisagée. Les relevés au
niveau des paliers du ventilateur sont de la plus grande importance et, pour une qualité courante, les
classifications suffisent.
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NORME INTERNATIONALE ISO 14694:2003(F)

Ventilateurs industriels — Spécifications pour l'équilibrage et
les niveaux de vibration
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale donne des spécifications sur les seuils limites de vibration et les valeurs
d'équilibrage de ventilateurs de tous types, à l'exception de ceux destinés uniquement à la circulation d'air,
comme par exemple les ventilateurs de plafond et les ventilateurs sur table. Elle est cependant limitée à tous
les types de ventilateurs installés avec une puissance inférieure à 300 kW ou disponible dans le commerce
avec un moteur électrique avec une puissance nominale de 355 kW (selon une série R20). Pour les
ventilateurs ayant une puissance supérieure à 300 kW, les seuils applicables sont ceux donnés dans
l'ISO 10816-3. Si les ventilateurs d'une installation ont des puissances variables à la fois supérieures et
inférieures à 300 kW et ont fait l'objet d'un contrat simple, alors le fabricant et l'acheteur conviendront de la
norme appropriée à utiliser. Il convient que celle-ci soit basée sur la majorité des unités.
Des données sur les vibrations peuvent être nécessaires pour une variété d'applications comme décrite dans
l'Article 5.
La présente Norme internationale admet que les vibrations peuvent être mesurées à partir de la vitesse,
l'accélération ou le déplacement, soit en unités absolues, soit en décibels au-dessus d'un niveau de référence
donné. L'intensité des mesures de vibration peut être affectée par des modes d'assemblage dans les
machines à équilibrer (voir Annexe B). Cependant, le paramètre préférentiel est la vitesse, en millimètres par
seconde (mm/s). Pour tenir compte des diverses conventions appliquées dans les différentes parties du
monde, la présente Norme internationale spécifie les valeurs efficaces [moyenne quadratique (r.m.s.)], les
valeurs de crête ou les valeurs de crête à crête. Il convient également de rappeler qu'un ventilateur et ses
composants peuvent être considérés comme un système de «masse-ressort». La prise en compte de cette
donnée facilite la résolution de la plupart des problèmes de vibrations (voir Annexe D).
La présente Norme internationale tient également compte du fait que les essais en usine sont généralement
effectués sans raccordement du ventilateur à un ensemble de gaines, de sorte que son point de
fonctionnement peut différer considérablement de celui qu'il présente en fonctionnement normal. Le
ventilateur peut reposer également sur des fondations temporaires, de masse et de raideur différentes de
celles qui existent in situ. En conséquence, les essais de ce type sont spécifiés avec des vibrations mesurées
«filtre passe bande» (filter-in). Les essais in situ sont spécifiés «filtre hors bande» (filter-out) et représentent
de ce fait une mesure du niveau vibratoire global.
La présente Norme internationale couvre les équipements de ventilateurs munis de rotors rigides, qu'on
trouve généralement: dans le commerce du chauffage, de la ventilation et du conditionnement d'air, les
procédés industriels, la ventilation de mine/tunnel et les applications de production d'énergie. D'autres
applications ne sont pas spécifiquement exclues, à l'exception des installations qui impliquent des efforts
intenses, des chocs ou des températures extrêmes. La présente Norme internationale, en totalité ou en partie,
ou les modifications qui en découlent, sont sujettes à accord entre les parties concernées.
Les fondations d'équipements de ventilateurs et les pratiques d'installation ne font pas l'objet de la présente
Norme internationale. La conception des fondations et l'installation des ventilateurs ne sont généralement pas
de la responsabilité du fabricant de ventilateurs. Néanmoins, Il est demandé que la fondation sur laquelle le
ventilateur sera monté puisse garantir le soutien et la stabilité nécessaires pour satisfaire les critères en
matière de vibrations du ventilateur, tel qu'il est livré en sortie d'usine.
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ISO 14694:2003(F)
D'autres facteurs, tels que la propreté de la roue, les conditions aérodynamiques, les vibrations de fond, le
fonctionnement à des vitesses autres que celles prévues et la maintenance du ventilateur, affectent les
niveaux de vibration du ventilateur, néanmoins ils ne font pas l'objet de la présente Norme internationale.
La présente Norme internationale ne concerne que l'équilibre ou les vibrations du ventilateur, et ne tient pas
compte des effets des vibrations sur le personnel, les équipements ou les procédés.
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 254, Transmissions par courroies — Poulies — Qualité, état de surface et équilibrage
ISO 1940-1:1986, Vibrations mécaniques — Exigences en matière de qualité dans l'équilibrage des rotors
rigides — Partie 1: Détermination du balourd résiduel admissible
1)
ISO 1940-1:— , Vibrations mécaniques — Exigences en matière de qualité dans l'équilibrage des rotors
(rigides) — Partie 1: Spécification et vérification des tolérances d'équilibrage
ISO 4863, Accouplements élastiques pour arbre de transmission — Informations à fournir par les utilisateurs
et les fabricants
ISO 5348:1998, Vibrations et chocs mécaniques — Fixation mécanique des accéléromètres
ISO 5801:1997, Ventilateurs industriels — Essais aérauliques sur circuits normalisés
ISO 7919-1, Vibrations mécaniques des machines non alternatives — Mesurages sur les arbres tournants et
critères d'évaluation — Partie 1: Directives générales
ISO 10816-3:1998, 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
2)
ISO 13348:— , Ventilateurs industriels — Spécifications des données techniques et vérification des
performances
ISO 14695:2003, Ventilateurs industriels — Méthode de mesure des vibrations des ventilateurs
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
sévérité vibratoire
terme général qui désigne une valeur ou un ensemble de valeurs, tels que valeur maximale, valeur moyenne
ou moyenne quadratique, ou d'autres paramètres descriptifs de la vibration
NOTE 1 La sévérité vibratoire peut se rapporter à des valeurs instantanées ou à des valeurs moyennes.
NOTE 2 Adaptée de l'ISO 2041:1990, définition 2.42.

1) À publier. (Révision de l'ISO 1940-1:1986)
2) À publier.
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3.2
axe de rotation
ligne instantanée autour de laquelle tourne le corps
NOTE 1 Si les paliers sont anisotropes, il n'y a pas d'axe de rotation fixe.
NOTE 2 Dans le cas de paliers rigides, l'axe de rotation est l'axe de l'arbre, mais si les paliers ne sont pas rigides, l'axe
de rotation n'est pas nécessairement l'axe de l'arbre.
NOTE 3 Adaptée de l'ISO 1925:2001, définition 1.4.
3.3
équilibrage
méthode par laquelle la répartition de la masse d'un rotor est vérifiée et, si nécessaire, corrigée de façon à
garantir que le balourd résiduel ou la vibration des tourillons et/ou que les forces sur les paliers sont dans les
limites spécifiées pour une fréquence correspondant à la vitesse du service
NOTE 1 L'équilibrage des aubes du ventilateur est réalisé au moyen d'ajout (ou de suppression) des masses, dans un
plan ou des plans à une aube, de façon à déplacer le centre de gravité vers l'axe de rotation. Cela devrait réduire les
forces de balourds.
NOTE 2 Adaptée de l'ISO 1925:2001, définition 4.1.
3.4
qualité d'équilibrage
〈rotors rigides〉 mesure à classer qui est le produit du balourd spécifique par la vitesse angulaire maximale du
rotor en service, exprimée en millimètres par seconde
NOTE 1 Les qualités communément utilisées dans l'ISO 1940-1 concernent les vibrations susceptibles de se produire
si le rotor fonctionne en espace libre, c'est-à-dire qu'une qualité d'équilibrage de 6,3 correspond à une vibration de l'arbre
de 6,3 mm/s, à la vitesse crête pour la vitesse de rotation du rotor.
NOTE 2 Adaptée de l'ISO 1925:2001, définition 3.16.
3.5
déplacement
déplacement relatif
grandeur vectorielle qui définit le changement de position d'un corps ou d'un point matériel par rapport à un
système de référence
NOTE 1 Le système de référence est habituellement un système d'axes se rapportant à une position moyenne ou à
une position de repos. En général, le déplacement peut être représenté par un vecteur rotation, un vecteur translation ou
les deux.
NOTE 2 Un déplacement est dit déplacement relatif s'il est mesuré par rapport à un système de référence autre que le
système de référence absolu qu'on a choisi. Le déplacement relatif entre deux points est la différence vectorielle entre les
déplacements de ces deux points.
NOTE 3 Adaptée de l'ISO 2041:1990, définition 1.1.
3.6
mesures de déplacement
valeurs de vibration décrivant le mouvement de la surface de l'arbre tournant, par rapport au corps de palier
fixe
Voir ISO 7919-1.
3.7
excentricité électrique
certaines erreurs pouvant être introduites dans les mesures d'excentricité lorsqu'on utilise des capteurs sans
contact
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ISO 14694:2003(F)
NOTE 1 De telles erreurs peuvent se produire à cause du magnétisme résiduel ou de défaut d'homogénéité électrique
pour la composante mesurée ou à cause d'autres facteurs affectant l'étalonnage du détecteur.
NOTE 2 Cette variation totale mesurée de la position apparente de la surface d'un arbre ferreux au cours d'une
rotation lente complète est déterminée par un système à sonde à courant de Foucault. Cette mesure peut être affectée
par des variations des propriétés électriques/magnétiques du matériau de l'arbre ainsi que par des variations de la surface
de l'arbre elle-même.
NOTE 3 Adaptée de l'ISO 1925:2001, définition 2.19.
3.8
catégorie d'utilisation de ventilateur
groupement descriptif d'utilisations de ventilateurs, de leurs qualités d'équilibrage et niveaux de vibrations
recommandés
3.9
niveau de vibration du ventilateur
amplitude des vibrations au niveau des paliers du ventilateur, exprimée en unités de déplacement ou de
vitesse
3.10
filtre
dispositif utilisé pour séparer les oscillations en fonction de leur fréquence
NOTE 1 Il introduit une atténuation relativement faible pour les oscillations sur une ou plusieurs bandes de fréquences
et relativement importante pour les oscillations de fréquences.
NOTE 2 Adaptée de l'ISO 2041:1990, définition B.14.
3.11
filtre «passe bande»
filter-in
vibration mesurée uniquement à la fréquence représentative
3.12
filtre «hors bande»
large bande
filter-out
vibration mesurée dans une large gamme de fréquences
NOTE Elle est parfois appelée vibration «globale».
3.13
support flexible
support de ventilateur conçu de sorte que la première fréquence propre du support soit bien inférieure à la
fréquence correspondant à la vitesse de rotation du ventilateur
NOTE Cela implique souvent d'installer des éléments élastiques souples entre le ventilateur et la structure de
support. Ceci est réalisé en suspendant la machine à un ressort ou en la fixant sur un support élastique (ressorts,
caoutchouc, etc.). La fréquence d'oscillation propre de l'ensemble élément de suspension-machine est généralement
inférieure à 25 % de la fréquence correspondant à la vitesse la plus basse de la machine soumise à essai.
3.14
fondation
assise
structure qui supporte un système mécanique
NOTE 1 Elle peut être fixe par rapport à un système de référence prescrit ou en mouvement, et de ce fait imposer une
excitation au système supporté.
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ISO 14694:2003(F)
NOTE 2 Pour les ventilateurs, ce sont les composants sur lesquels un ventilateur est monté et qui fournissent le
support nécessaire. Les assises du ventilateur auront une masse et une raideur suffisantes pour éviter toute amplification
des vibrations.
NOTE 3 Adaptée de l'ISO 2041:1990, définition 1.23.
3.15
fréquence
fréquence cyclique
inverse de la période fondamentale
NOTE 1 L'unité de fréquence est le hertz (Hz) qui correspond à un cycle par seconde.
NOTE 2 Pour l'industrie du ventilateur, il est aussi commun d'utiliser le nombre de cycles se produisant par minute
(CPM).
NOTE 3 Adaptée de l'ISO 2041:1990, définition 2.24.
3.16
in situ
fait référence au fonctionnement sur le site final d'installation
3.17
battement mécanique
variation réelle totale de la position de la surface de l'arbre pendant une rotation lente complète, déterminée
par un dispositif de mesurage fixe (tel qu'un comparateur à cadran)
3.18
tourillon
partie d'un rotor par laquelle il est supporté et/ou guidé dans un coussinet et dans lequel elle tourne
NOTE Adaptée de l'ISO 1925:2001, définition 2.4.
3.19
vibration globale de ventilateur
Voir définition 3.12.
3.20
valeur de crête
intensité de crête
valeur de crête positive (négative)
valeur maximale d'une vibration dans un certain intervalle
NOTE 1 On prend habituellement comme valeur de crête d'une vibration, le maximum de l'écart de cette variation par
rapport à la valeur moyenne. Une valeur de crête positive est le maximum de l'écart positif et la valeur de crête négative
est le maximum de l'écart négatif.
NOTE 2 Relevés de déplacement, de vitesse ou d'accélération de crête correspondant à l'écart maximal lu par rapport
au zéro ou par rapport à une valeur stationnaire (voir Annexe A).
NOTE 3 Adaptée de l'ISO 2041:1990, définition 2.34.
3.21
valeur de crête à crête
〈vibration〉 différence algébrique entre les valeurs extrêmes de la vibration
NOTE 1 Dans la pratique industrielle des ventilateurs, les amplitudes de crête à crête correspondant au déplacement
maximal pendant un cycle donné. Les lectures de crête à crête ne s'appliquent pas aux déplacements (voir Annexe A).
NOTE 2 Adaptée de l'ISO 2041:1990, définition 2.35.
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3.22
valeur moyenne quadratique
〈série de nombres〉 racine carrée de la moyenne de leurs carrés
NOTE 1 La valeur efficace (r.m.s.) d'une série de nombres peut être représentée comme suit:
1/ 2
2

x
∑ n

valeur efficace =
n


N

ième
où l'indice n se rapporte au n nombre dont le nombre total est N.
〈fonction univoque f(t) dans un intervalle entre t et t 〉 racine carrée de la moyenne des carrés de cette
1 2
fonction dans cet intervalle
NOTE 2 La valeur efficace (r.m.s.) d'une fonction univoque f(t) dans un intervalle entre t et t est égale à
1 2
1/ 2
t

2
2
ft() dt


valeur efficace = t
1


tt−
21
NOTE 3 Dans le domaine des vibrations, la valeur moyenne des vibrations est nulle. Dans ce cas, la valeur efficace
2
est égale à l'écart-type, et la moyenne des carrés est égale à la variance (σ ).
NOTE 4 Pour une fonction sinusoïdale la valeur r.m.s. est égale à 0,707 fois la valeur de crête.
NOTE 5 Adaptée de l'ISO 2041:1990, définition A.37.
3.23
balourd résiduel
balourd final
balourd de tout type qui subsiste après l'équilibrage
NOTE Adaptée de l'ISO 1925:2001, définition 3.10.
3.24
support rigide
système de support de ventilateur conçu de sorte que la première fréquence propre du système soit bien
supérieure à la fréquence correspondant à la vitesse de fonctionnement du ventilateur
NOTE La raideur d'une fondation est une grandeur relative. Elle sera considérée en relation avec la raideur des
paliers supportant la machine. Le rapport des vibrations du corps de palier aux vibrations de fondation est une grandeur
caractéristique pour l'évaluation des influences de la flexibilité des fondations. Une fondation est considérée comme rigide
et a une masse suffisante si son amplitude de vibration (dans toute direction) à proximité des supports de la machine ou
de l'armature de base, est inférieure à 25 % de l'amplitude maximale mesurée au niveau du corps de palier adjacent, dans
toute direction.
3.25
vitesse de conception
vitesse de rotation maximale, exprimée en tours par minute (r/min), à laquelle le ventilateur est conçu pour
fonctionner
3.26
vitesse de service
vitesse de rotation, exprimée en tours par minute (r/min), à laquelle un rotor fonctionne, lorsqu'il est installé
dans son environnement définitif
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