ISO 5389:2005
(Main)Turbocompressors — Performance test code
Turbocompressors — Performance test code
ISO 5389:2005 applies to performance tests on turbocompressors of all types. ISO 5389:2005 does not apply to fans and high-vacuum pumps, or to jet-type compressors with moving drive components Turbocompressors comprise machines in which inlet, compression and discharge are continuous flow processes. The gas is conveyed and compressed in impellers and decelerated with further increase in pressure in fixed vaned or vaneless stators. ISO 5389:2005 is intended to provide standard provisions for the preparation, procedure, evaluation and assessment of performance tests on compressors as specified above. The acceptance test of the performance is based on this performance test code. Acceptance tests are intended to demonstrate fulfilment of the order conditions and guarantees specified in the contract.
Turbocompresseurs — Code d'essais des performances
L'ISO 5389:2005 s'applique aux essais de performance de tout type de turbocompresseurs. Elle ne s'applique pas aux ventilateurs ou aux pompes à vide poussé, ni aux compresseurs à injection avec composants d'entraînement mobiles. Les turbocompresseurs sont des machines dont l'aspiration, la compression et le refoulement sont des processus de flux continu. Le gaz est acheminé et comprimé par des roues et décéléré avec une augmentation supplémentaire de la pression dans des anneaux statoriques à aubage fixes ou sans aubage. L'ISO 5389:2005 a pour objet de spécifier des dispositions normalisées pour la préparation, le mode opératoire, l'évaluation et l'estimation d'essais de performance réalisés sur des compresseurs tels que spécifiés ci-dessus. L'essai de réception des performances est basé sur le présent code d'essais des performances. Les essais de réception ont pour objet de démontrer le respect des conditions de la commande et des garanties spécifiées dans le contrat.
General Information
Relations
Buy Standard
Standards Content (Sample)
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ISO
СТАНДАРТ 5389
Второе издание
2005-12-15
Турбокомпрессоры. Правила проведения
испытания для определения рабочих
характеристик
Turbocompressors Performance test code
Ответственность за подготовку русской версии несёт GOST R
(Российская Федерация) в соответствии со статьёй 18.1 Устава ISO
Ссылочный номер
ISO 5389:2005(R)
©
ISO 2005
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 5389:2005(R)
Отказ от ответственности при работе в PDF
Настоящий файл PDF может содержать интегрированные шрифты. В соответствии с условиями лицензирования, принятыми
фирмой Adobe, этот файл можно распечатать или смотреть на экране, но его нельзя изменить, пока не будет получена
лицензия на установку интегрированных шрифтов в компьютере, на котором ведется редактирование. В случае загрузки
настоящего файла заинтересованные стороны принимают на себя ответственность за соблюдение лицензионных условий
фирмы Adobe. Центральный секретариат ISO не несет никакой ответственности в этом отношении.
Adobe - торговый знак Adobe Systems Incorporated.
Подробности, относящиеся к программным продуктам, использованным для создания настоящего файла PDF, можно найти в
рубрике General Info файла; параметры создания PDF оптимизированы для печати. Были приняты во внимание все меры
предосторожности с тем, чтобы обеспечить пригодность настоящего файла для использования комитетами – членами ISO. В
редких случаях возникновения проблемы, связанной со сказанным выше, просим информировать Центральный секретариат
по адресу, приведенному ниже.
ДОКУМЕНТ ЗАЩИЩЕН АВТОРСКИМ ПРАВОМ
© ISO 2005
Все права сохраняются. Если не указано иное, никакую часть настоящей публикации нельзя копировать или использовать в
какой-либо форме или каким-либо электронным или механическим способом, включая фотокопии и микрофильмы, без
предварительного письменного согласия ISO по адресу ниже или членов ISO в стране регистрации пребывания.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Опубликовано в Швейцарии
ii © ISO 2005 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 5389:2005(R)
Содержание Страница
Предисловие . iv
1 Область применения . 1
2 Нормативные ссылки . 1
3 Символы и определения . 1
3.1 Символы и единицы измерения . 1
3.2 Определения . 5
4 Гарантии . 6
4.1 Общие положения . 6
4.2 Предварительные условия для гарантии . 7
4.3 Предмет гарантии . 7
4.4 Дополнительные гарантии . 8
4.5 Гарантийное сравнение . 8
4.6 Гарантии для производства серии . 8
5 Методы измерений и измерительное оборудование . 8
5.1 Общие положения . 8
5.2 Давления . 9
5.3 Температуры . 10
5.4 Плотность газа . 10
5.5 Состав газа . 11
5.6 Скорость газа . 11
5.7 Объемный и массовый расход . 12
5.8 Скорость вращения . 12
5.9 Мощность . 12
6 Испытание для проверки рабочих характеристик . 13
6.1 Приготовление к испытанию . 13
6.2 Выполнение испытания . 14
6.3 Оценка результатов испытания . 15
6.4 Измерение погрешности результатов испытания . 15
7 Преобразование результатов испытания в гарантийные условия . 25
7.1 Общие положения . 25
7.2 Преобразование (конверсия) . 25
8 Гарантийное сравнение . 38
8.1 Предмет для сравнения . 38
8.2 Выполнение . 38
8.3 Специальные примечания . 47
9 Протокол испытания . 48
Приложение A (нормативное) Схема последовательности операций и численные значения
для отношения объемных расходов . 49
Приложение B (нормативное) Испытания для определения отношения объемных расходов
вне подобия потока . 52
Приложение C (нормативное) Метод коррекции влияния числа Рейнольдса на рабочую
характеристику центробежных компрессоров . 57
Приложение D (информативное) Вывод уравнений для вычисления погрешности
результатов измерений . 61
Приложение E (информативное) Специальные термины для компрессоров . 63
Приложение F (информативное) Примеры отчетов приемочных испытаний . 96
Библиография . 142
© ISO 2005 – Все права сохраняются iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 5389:2005(R)
Предисловие
Международная организация по стандартизации (ISO) является всемирной федерацией национальных
организаций по стандартизации (комитетов-членов ISO). Разработка международных стандартов
обычно осуществляется техническими комитетами ISO. Каждый комитет-член, заинтересованный в
деятельности, для которой был создан технический комитет, имеет право быть представленным в
этом комитете. Международные организации, правительственные и неправительственные, имеющие
связи с ISO, также принимают участие в работах. Что касается стандартизации в области
электротехники, то ISO работает в тесном сотрудничестве с Международной электротехнической
комиссией (IEC).
Проекты международных стандартов разрабатываются в соответствии с правилами Директив ISO/IEC,
Часть 2.
Основной задачей технических комитетов является разработка международных стандартов. Проекты
международных стандартов, принятые техническими комитетами, рассылаются комитетам-членам на
голосование. Для опубликования их в качестве международного стандарта требуется одобрение не
менее 75 % комитетов-членов, принимающих участие в голосовании.
Следует иметь в виду, что некоторые элементы настоящего международного стандарта могут быть
объектом патентных прав. Международная организация по стандартизации не может нести
ответственность за идентификацию какого-либо одного или всех патентных прав.
Международный стандарт ISO 5389 подготовлен Техническим комитетом ISO/TC 118, Компрессоры и
пневматические инструменты, машины и оборудование, Подкомитетом SC 1, Компрессоры
технологического процесса”
Настоящее второе издание отменяет и замещает первое (ISO 5389:1992), которое технически
пересмотрено. В частности, объединена в одно целое улучшенная технологическая карта потоков
(расходов) для определения наладочного режима, используя условия подобия и с учетом метода
коррекции числа Рейнольдса.
Определены три класса преобразования результатов испытания, включая испытания, выходящие за
рамки условий подобия потоков.
Пересмотрены подразделы измерения погрешностей. Добавлена проверенная и доказанная
процедура определения погрешностей измерений с использованием разностного метода для того,
чтобы иметь возможности удовлетворения всех проверочных требований, особенно тех, которые
возникают в отношении многокорпусных компрессоров и машинных установок, состоящих из разных
приводных механизмов и компрессоров. Подразделы по гарантированному сравнению были
расширены с учетом всех возможных случаев кривых рабочих характеристик и гарантийных точек.
[1] [2]
Международный стандарт ISO 5389 подготовлен на основе документов ASME PTC 10 , VDI 2045-1 и
[3]
VDI 2045-2 .
iv © ISO 2005 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 4 ----------------------
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТАНДАРТ ISO 5389:2005(R)
Турбокомпрессоры. Правила проведения испытания для
определения рабочих характеристик
1 Область применения
Настоящий международный стандарт применяется для проведения испытаний на турбокомпрессорах
всех типов с целью определения их рабочих характеристик. Он не применяется к вентиляторам и
высоковакуумным насосам или струйным компрессорам с движущимися приводными компонентами.
Турбокомпрессоры заключают в себе механизмы, в которых впуск, сжатие и выпуск являются
непрерывными проточными процессами. Газ подается на лопаточные колеса, сжимается и
замедляется с последующим увеличением давления на неподвижных статорах с лопатками и без
лопаток.
Настоящий международный стандарт предоставляет стандартные положения (нормы и правила) для
приготовления, процедуры, определения стоимости и оценки испытаний рабочих характеристик
упомянутых выше компрессоров. Приемочное испытание функционирования базируется на этих
нормах и правилах для определения рабочих характеристик. Приемочные испытания предназначены
для того, чтобы демонстрировать выполнение условий заказа и гарантий, заданных по контракту.
2 Нормативные ссылки
Следующие нормативные документы являются обязательными для применения с настоящим
международным стандартом. Для жестких ссылок применяются только указанное по тексту издание.
Для плавающих ссылок необходимо использовать самое последнее издание нормативного ссылочного
документа (включая любые изменения).
ISO 5167-1, Измерение потока текучей среды с помощью устройств измерения перепада давления,
которые встроены в заполненные трубопроводы круглого сечения. Часть 1. Общие принципы и
требования
3 Символы и определения
3.1 Символы и единицы измерения
3.1.1 Латинские буквы
Символ Смысл Единица измерения
2
A площадь м
a звуковая скорость м/с
B допуск на обработку %
b ширина на выходе 1-го лопаточного колеса м
c скорость м/с
c , c удельная теплоемкость кДж/(кг·K)
p v
c оценочные коэффициенты —
i
D наружный диаметр 1-го лопаточного колеса м
© ISO 2005 – Все права сохраняются 1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 5389:2005(R)
Символ Смысл Единица измерения
f поправочный коэффициент —
f среднее относительное отклонение
x
G класс качества %
2
g местное ускорение под действием силы тяжести м/с
h удельная энтальпия кДж/кг
—
k показатель адиабаты
—
k показатель адиабаты, температура
T
k показатель адиабаты, объем
V
l длина колонны мм
—
Ma число Маха
M вращающий момент Нм
t
M молярная масса кг/мол
—
m температурный показатель
&
m массовый расход кг/с
N частота вращения 1/с
—
n показатель политропы
P мощность кВт
p давление МПа (бар)
&
Q тепловой поток кВт
R удельная газовая постоянная Дж/(кг·К)
Ra усредненная шероховатость мкм
R универсальная газовая постоянная Дж/(кмоль·К)
mol
—
Re число Рейнольдса
—
S шаг цифрового (дискретного) измерения
s удельная энтропия кДж/(кг·К)
T термодинамическая температура K
t температура °C
u скорость конца лопатки, отнесенная к D м/с
u удельная внутренняя энергия кДж/кг
—
V доверительный интервал погрешности измерения
3
v удельный объем м /кг
& 3
V объемный расход м /с
—
W результирующая функция
—
w массовая фракция
—
X функция сжимаемости
—
X отношение пониженных скоростей вращения
N
x содержание испарения, отнесенное к влажной массе кг/кг
испарения того же самого газа
2 © ISO 2005 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 5389:2005(R)
Символ Смысл Единица измерения
x содержание испарения в смесях испарение/газ, отнесенное к кг/кг
(нижний индекс)
сухому газу
—
Y функция сжимаемости
—
y значение функции
y удельная работа сжатия кДж/кг
—
Z коэффициент сжимаемости
—
z количество групп ступеней
3.1.2 Греческие буквы
Символ Смысл Единица измерения
2
α коэффициент переноса тепла Вт/(м ·K)
β коэффициент кубического расширения 1/K
—
γ коэффициент взвешивающий
—
∆ разность
—
ε коэффициент вычислений
—
η эффективность
2
η динамическая вязкость Ns/м
—
ϑ отношение значений (RZ T )
1 1
—
κ отношение удельных теплоемкостей
—
ν политропное отношение
2
ν кинематическая вязкость м /с
—
Π коэффициент давления
3
ρ плотность кг/м
—
τ относительная погрешность измерения
—
φ отношение коэффициентов объемных расходов
—
ϕ коэффициент расхода
—
ϕ относительная влажность
(нижний индекс)
—
ψ коэффициент работы эталонного процесса (сжатия)
ω угловая скорость 1/с
3.1.3 Нижние индексы
Индекс Смысл
1 впуск (сторона всасывания)
2 выпуск (сторона нагнетания)
I, II, III, ., z ступени, нумерованные в направление потока
∞ при бесконечно большом числе Рейнольдса
A неохлаждаемая секция компрессора с промежуточным охлаждением
air сухой воздух
amb окружающая среда (воздух, температура)
© ISO 2005 – Все права сохраняются 3
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 5389:2005(R)
Индекс Смысл
an допущение, приводная машина
av среднее
B охлаждаемая секция многоступенчатого компрессора с промежуточным охлаждением
cal поверка (калибровка)
co (величина), преобразованная в гарантийные условия
cog (величина), преобразованная в отношении значения давления и объемный расход
на впуске в гарантийной точке (рабочей характеристики)
comb объединенные секции
cond конденсат
cou сопряжение (соединительная муфта)
crit критический
d динамический
dev отклонение
dr приводная машина
dry сухой
eff эффективный
Ex экстремальное значение φ
g гарантийные или исходные условия
gas газ
i i – ый член суммы (i = 1, 2, 3, .)
i внутренний
in вход
j число групп ступеней ( j = I, II, Ill, ., z)
k показатель адиабаты
L утечка
lub смазка
M измерение, двигатель
&
m массовый расход
mech механический
n стандартное состояние
N частота вращения
out выход
p политропный
P мощность
Pr эталонный или стандартный процесс
pr предварительно вычисленные или прогнозируемые результаты испытания
rad излучение и конвекция
ran подходящий измерительный диапазон прибора
Re (величина), отнесенная к числу Рейнольдса
4 © ISO 2005 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 5389:2005(R)
Индекс Смысл
red сниженная скорость
ref опорное значение
res результат
s изоэнтропический
sat насыщенный пар/испарение
seal уплотняющая жидкость
side боковой поток или экстракции (отбор)
st статический
sup подача
sur поверхность
sys система
T изотермический
t температура
te результат испытания
term Зажимы (клеммы)
tol допустимое отклонение
tot всего (полный)
u концевой или периферийный
us используемый
V объем
vap испарение, пар
wet влажный
wf рабочая жидкость
W охлаждающая вода или жидкость смазочно-охлаждающая
x между впуском и выпуском
y значение функции
Если нет особого замечания к чему-либо противоположному, то термодинамические переменные
состояния, использованные без индексов в этом международном стандарте, характеризуют полное
состояние.
3.2 Определения
В настоящем документе применяются следующие термины и определения. Дополнительные термины
и определения даются в Приложении E.
3.2.1
отношение коэффициентов объемных расходов
ratio of volume flow ratios
&&
VV/
()
12
te
φ = (1)
&&
VV/
()
12
g
3.2.2
отношение пониженных скоростей вращения
ratio of reduced speeds of rotation
N
RZ⋅⋅T
11
te
X = (2)
N
N
RZ⋅⋅T
11
g
© ISO 2005 – Все права сохраняются 5
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 5389:2005(R)
3.2.3
число Маха окружной скорости концевой кромки (лопаточного колеса)
tip Mach number
u
Ma = (3)
u
a
1
3.2.4
число Рейнольдса окружной скорости концевой кромки (лопаточного колеса)
tip Reynolds number
ub
Re = (4)
u
υ
1
3.2.5
коэффициент объемного расхода
volume flow coefficient
•
V
1
ϕ = (5)
р
2
⋅⋅Du
4
3.2.6
коэффициент работы эталонного процесса (сжатия)
reference process work coefficient
y
Pr
ψ = (6)
Pr
2
u /2
3.2.7
коэффициент энтальпии
enthalpy coefficient
∆h
ψ = (7)
i
2
u /2
3.2.8
отношение RZ T
1 1
RZ T ratio
1 1
RZ⋅⋅T RZ⋅⋅T
() ( )
11 11
j j
ϑ = ϑ = (8)
j j,B
RZ⋅⋅T RZ⋅⋅T
() ()
11 11
I I,B
где I,B есть первая ступень охлаждаемой секции B
3.2.9
секция
section
от одной до нескольких последовательных ступеней турбокомпрессора без оборудования
промежуточного охлаждения, через которые протекает один и тот же поток массы
4 Гарантии
4.1 Общие положения
Заказчик и производитель должны заключить контрактное соглашение, в котором задается, какие
свойства и характеристики компрессора предполагается гарантировать и демонстрировать на
приемочном испытании. Проверка этих свойств осуществляется с помощью значений, измеренных в
ходе приемочного испытания и преобразованных в условия гарантии.
Выполнение гарантии можно требовать только в случае, если на приемочном испытании все
компоненты компрессорной системы находятся в надлежащем состоянии (см. 6.1.3).
6 © ISO 2005 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 5389:2005(R)
4.2 Предварительные условия для гарантии
Предварительные условия для гарантии, изменение которых будет влиять на функционирование
компрессора, должны быть заданы в контракте на поставку. Эти условия могут включать следующее:
a) давление на впуск (или давление нагнетания в случае компрессора всасывающего типа) и
температура на впуске;
b) в случае боковых потоков, направленных внутрь, их термодинамические состояния и отношение
боковых массовых расходов к массовому расходу на впуске; в случае промежуточной экстракции
отношение экстрагированных массовых расходов к массовому расходу на впуске и давление
экстракции;
c) в отношении компрессоров с промежуточным охлаждением, температуры вторичного охлаждения
и падения давления между уместными секциями компрессора;
d) физические свойства газа или испарения и его состав в объемных или массовых фракциях;
e) жидкость смазочно-охлаждающая, ее массовый расход и температура на впуске;
f) рабочий режим приводного механизма (например, разности энтальпий, состояние впуска и
выпуска, теплотворная способность топлива, тип, напряжение и частота электрического тока,
скорость);
g) состояние впуска и выпуска, отнесенное к площади сечения потока на входе и выходе
компрессора;
h) скорость (необходимые отклонения, чтобы удовлетворять гарантийные точки, должны быть
согласованы между заказчиком и производителем).
4.3 Предмет гарантии
Следующие значения должны быть гарантированы по предварительным условиям, заданным в 4.2:
a) объемный действительный расход на впуске, как определено в E.4.2;
b) давление нагнетания (или давление на входе в отношении компрессоров всасывающего типа) и
промежуточные значения давления в случае боковых потоков, направленных внутрь, и
промежуточной экстракции;
c) мощность для заданных объемных расходов на впуске и давления нагнетания (или давление на
входе в отношении компрессоров вакуумного типа) в следующей форме:
− мощность компрессора на его сопряжении (соединительной муфте), или
− мощность компрессора с редуктором на сопряжении приводного механизма, или
− электрическая мощность на зажимах приводного электродвигателя, или
− потребление топлива приводным механизмом.
В случае, когда компрессор и приводной механизм имеют общие компоненты (например,
подшипники, масляные насосы и т.д.), то должно быть заключено соглашение, детализирующее
способ, с помощью которого планируется соразмерно распределять потери, возникающие внутри
этих компонентов (см. 5.9).
Связанная мощность или эффективность, имеющая отношение к подходящему эталонному
процессу (см. E.5), может быть также гарантирована вместо мощности.
© ISO 2005 – Все права сохраняются 7
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 5389:2005(R)
d) мощность вспомогательного оборудования (например, масляных насосов или насосов
охлаждающей воды) в случае, когда она не включено в гарантийную мощность;
e) следующие пределы рабочего диапазона:
− объемный максимальный действительный расход на впуске при заданном давлении
нагнетания или максимальное давление при заданном объемном действительном расходе на
впуске,
− объемный минимальный действительный расход на впуске при заданном давлении
нагнетания,
− предел резкого возрастания давления (скачка).
См. E.9.
4.4 Дополнительные гарантии
Дополнительные гарантии (для эффективности при частичной нагрузке, уплотнительных материалов,
температуры сжатого газа, охлаждающей эффективности охладителей и конденсаторов) могут быть
потребованы в случаях, когда они являются значимыми для работы или по любым другим причинам.
4.5 Гарантийное сравнение
В отношении приемочного испытания, результаты испытания, измеренные и преобразованные в
условия гарантии, должны оцениваться против гарантийных значений (см. Раздел 8), принимая
допущение для пределов погрешностей измерений (см. 6.4).
Любые производственные допуски для гарантии необходимо считать составной частью контракта на
поставку, а не этого международного стандарта.
4.6 Гарантии для производства серии
В случае, когда серия компрессоров одного и того конструктивного решения изготавливается в
пределах короткого периода времени, то не принято выполнять приемочное испытание на каждом
отдельном компрессоре. Такое испытание, проведенное на нескольких компрессорах, выбранных из
серии наугад, успешно завершенное и составляющее испытание типа, необходимо считать
достаточным. Подробности этой процедуры должны определяться контрактом на поставку.
5 Методы измерений и измерительное оборудование
5.1 Общие положения
5.1.1 Методы измерений и погрешности измерений
Следующие измерительные методы и измерительные приборы, включая правила, необходимые для
их применения, должны быть использованы в подходящих случаях.
Другие измерительные методы могут быть использованы по соглашению, касающегося проведения
испытания и пригонки.
5.1.2 Оборудование для измерения
Точки замеров и оборудование для измерения давления, температуры, расхода, мощности и скорости
должны быть включены в компрессор на этапе его проектирования и установки в последующую
систему. Прежде всего, необходимо обеспечить во всех точках измерения расхода, как задано в
ISO 5167-1, наличие адекватных участков прямой трубы и подходящие фланцевые соединения для
8 © ISO 2005 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 5389:2005(R)
монтажа измерительных диафрагм и патрубков. Рисунки E.3 и E.4 иллюстрируют подходящее
расположение для двух точек замера, каждое для давления и температуры на компрессоре. В
гарантии следует ссылаться на представленные и подготовленные точки замера. Соединительные
муфты для образцовых измерительных приборов следует предусмотреть в главных точках замера.
5.1.3 Измерительные приборы
Следующие измерительные приборы должны быть использованы на приемочных испытаниях:
a) измерительные приборы, которые прошли поверку путем сравнения с измерительными приборами,
заданными в 5.1.3 c),
b) измерительные приборы, для которых представляется поверка или свидетельство о поверке,
выданное аккредитованным органом власти,
c) другие проверенные и доказанные измерительные приборы известной точности, использование
которых согласовано между сторонами контракта,
Все измерительные приборы (измерительные диафрагмы и патрубки в частности) должны быть
проверены без промедления перед установкой и/или до и после испытания на приведение этих
приборов в определенное состояние и точность размеров. Дополнительно необходимо удостовериться,
что место установки, монтаж и сам измерительный прибор соответствуют подходящим техническим
требованиям. Результат этой проверки должен быть зарегистрирован.
5.1.4 Использование преобразователей (датчиков); сбор данных
Когда электронные измерительные приборы используются с преобразователями (датчиками) любого
типа и возможна цифровая оценка, то преобразователи (датчики) должны быть калиброваны, а
результаты поверки должны сохраняться. Должна быть возможность проверки измерительных систем
подходящими средствами. Аналогично, это положение применяется для того, чтобы использовать
системы сбора данных и электронную обработку данных.
5.2 Давления
5.2.1 Статическое давление
Статическое давление, присутствующее на стенке, следует измерять с помощью отверстий,
просверленных в этой стенке. Такие отверстия не должны иметь ни заусенцев, ни раструбного
раскрытия. Диаметр отверстий должен оставаться, по возможности, малым, а нижний предел
адекватным тому, чтобы избежать опасности закупорки.
В длинных прямых тубах определяется поток параллельно оси трубы. Статическое давление можно
принимать за постоянную величину в каждом плоском поперечном сечении потока, перпендикулярного
оси трубы. Пробы давления с помощью просверленного в трубе отверстия являются достаточными
для цели измерения (см. аппаратуру отбора пробного давления на Рисунках E.3 и E.4).
5.2.2 Динамическое и полное давление
В случае, когда известна усредненная скорость, c, по измерению расхода и площади сечения потока,
то среднее динамическое давление, p , может быть вычислено по этим данным. Имея значение
d
статического давления, p, среднее полное давление, p , может быть вычислено следующим образом:
tot
Для усредненной скорости:
2
cp⋅⋅A c ⋅⋅pA
pp
cc=− + + 2⋅ ⋅T (9)
p tot
&&
mRZ⋅⋅ m⋅RZ⋅
© ISO 2005 – Все права сохраняются 9
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 5389:2005(R)
Для отношения значений полного и статического давления:
k
pp +p T k−1
tot d tot
== (10)
pp T
Эта аппроксимация для вычисления динамического и полного давления при усредненной скорости, c,
считается достаточно правильной в области применения текущих правил.
5.2.3 Монтаж измерительных линий
Измерительные линии, монтируемые между точкой отбора проб и аппаратурой отображения
информации, должны устанавливаться с большой осторожностью. Любые утечки должны быть
устранены. Должны быть приняты меры для предотвращения закупорки посторонними веществами. В
случае, когда в измерительных линиях образуется конденсат, то такие линии должны быть полностью
заполнены конденсатом или надежно свободными от конденсата. Это достигается, например, путем
размещения измерительного прибора на более высоком геодезическом уровне, чем точка измерения.
5.3 Температуры
Статическая температура, T, и суммарная темпера
...
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5389
Second edition
2005-12-15
Turbocompressors — Performance test
code
Turbocompresseurs — Code d'essais des performances
Reference number
ISO 5389:2005(E)
©
ISO 2005
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 5389:2005(E)
PDF disclaimer
This PDF file may contain embedded typefaces. In accordance with Adobe's licensing policy, this file may be printed or viewed but
shall not be edited unless the typefaces which are embedded are licensed to and installed on the computer performing the editing. In
downloading this file, parties accept therein the responsibility of not infringing Adobe's licensing policy. The ISO Central Secretariat
accepts no liability in this area.
Adobe is a trademark of Adobe Systems Incorporated.
Details of the software products used to create this PDF file can be found in the General Info relative to the file; the PDF-creation
parameters were optimized for printing. Every care has been taken to ensure that the file is suitable for use by ISO member bodies. In
the unlikely event that a problem relating to it is found, please inform the Central Secretariat at the address given below.
© ISO 2005
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,
electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or
ISO's member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2005 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 5389:2005(E)
Contents Page
Foreword. iv
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Symbols and definitions .1
3.1 Symbols and units.1
3.2 Definitions .5
4 Guarantees .6
4.1 General.6
4.2 Preconditions for the guarantee .7
4.3 Object of the guarantee.7
4.4 Supplementary guarantees.8
4.5 Guarantee comparison.8
4.6 Guarantees for series production.8
5 Measuring methods and measuring equipment.8
5.1 General.8
5.2 Pressures.9
5.3 Temperatures .10
5.4 Gas density.10
5.5 Gas composition.10
5.6 Gas velocity.11
5.7 Volume flow and mass flow.11
5.8 Speed of rotation .12
5.9 Power .12
6 Performance test.13
6.1 Preparation for the test .13
6.2 Execution of the test .13
6.3 Evaluation of test results .14
6.4 Measuring uncertainty of test results.15
7 Conversion of test results to guarantee conditions .24
7.1 General.24
7.2 Conversion .24
8 Guarantee comparison.36
8.1 Object.36
8.2 Execution.36
8.3 Special notes.45
9 Test report .46
Annex A (normative) Flow diagram and figures for volume flow ratio.47
Annex B (normative) Tests for volume flow ratio beyond flow similarity.50
Annex C (normative) Correction method for the influence of Reynolds Number on
the performance of centrifugal compressors .55
Annex D (informative) Derivation of equations for calculating the uncertainty of measuring results.61
Annex E (informative) Special terms for compressors .63
Annex F (informative) Examples of acceptance test reports.96
Bibliography .142
© ISO 2005 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 5389:2005(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 5389 was prepared by Technical Committee ISO/TC 118, Compressors and pneumatic tools, machines
and equipment, Subcommittee SC 1, Process compressors.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 5389:1992), which has been technically revised.
In particular, an improved flow Sheet for determination of setting conditions using similarity conditions has
been integrated, taking into account the Reynolds number correction method.
Three classes of conversion of test results have been defined, including tests beyond flow similarity conditions.
The subclause on measuring uncertainties has been revised. The tried and proven procedure for
determination of measuring uncertainties using the difference method has been added in order to be able to
meet all test requirements, including in particular those occurring in the case of multicasing compressors and
machine sets consisting of different driving machines and compressors.
The subclause on guarantee comparison has been enlarged, taking into account all possible cases of
performance curves and guarantee points.
[1] [2] [3]
ISO 5389 was prepared, based on ASME PTC 10 and VDI 2045-1 and VDI 2045-2 .
iv © ISO 2005 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 5389:2005(E)
Turbocompressors — Performance test code
1 Scope
This International Standard applies to performance tests on turbocompressors of all types. It does not apply to
fans and high-vacuum pumps, or to jet-type compressors with moving drive components
Turbocompressors comprise machines in which inlet, compression and discharge are continuous flow
processes. The gas is conveyed and compressed in impellers and decelerated with further increase in
pressure in fixed vaned or vaneless stators.
This International Standard is intended to provide standard provisions for the preparation, procedure,
evaluation and assessment of performance tests on compressors as specified above. The acceptance test of
the performance is based on this performance test code. Acceptance tests are intended to demonstrate
fulfilment of the order conditions and guarantees specified in the contract.
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 5167-1, Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-
section conduits running full — Part 1: General principles and requirements
3 Symbols and definitions
3.1 Symbols and units
3.1.1 Latin letters
Symbol Meaning Unit
2
A area m
a sonic velocity m/s
B manufacturing tolerance %
b outlet width of 1st impeller m
c velocity m/s
c , c specific heat capacity kJ/(kg·K)
p v
c evaluation coefficients —
i
D outer impeller diameter of the first impeller m
f correction factor —
f mean relative deviation
x
© ISO 2005 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 5389:2005(E)
Symbol Meaning Unit
G quality grade %
2
g local acceleration due to gravity m/s
h specific enthalpy kJ/kg
—
k isentropic exponent
—
k isentropic exponent, temperature
T
k isentropic exponent, volume
V
l length of column mm
—
Ma Mach number
M torque Nm
t
M molar mass kg/mol
—
m temperature exponent
m mass flow kg/s
N speed of rotation 1/s
—
n polytropic exponent
P power kW
p pressure MPa (bar)
Q heat flow kW
R specific gas constant J/(kg·K)
Ra average roughness µm
R universal gas constant J/(kmol·K)
mol
—
Re Reynolds number
—
S digital measuring step
s specific entropy kJ/(kg·K)
T thermodynamic temperature K
t temperature °C
u tip speed, referred to D m/s
u specific internal energy kJ/kg
—
V confidence interval or measuring uncertainty
3
v specific volume m /kg
3
V volume flow m /s
—
W result function
—
w mass fraction
—
X compressibility function
—
X ratio of reduced speeds of rotation
N
x vapour content referred to moist mass of vapour of the same gas kg/kg
x vapour content of vapour/gas mixtures referred to dry gas kg/kg
(Subscript)
—
Y compressibility function
—
y function value
2 © ISO 2005 – All rights reserved
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 5389:2005(E)
Symbol Meaning Unit
y specific compression work kJ/kg
—
Z compressibility factor
—
z number of stage groups
3.1.2 Greek letters
Symbol Meaning Unit
2
α coefficient of heat transfer W/(m ·K)
β coefficient of cubic expansion 1/K
—
γ weighting factor
—
∆ difference
—
ε calculation coefficient
—
η efficiency
2
η dynamic viscosity Ns/m
—
ϑ ratio of (RZ T ) values
1 1
—
κ ratio of specific heat capacities
—
ν polytropic ratio
2
ν kinematic viscosity m /s
—
Π pressure ratio
3
ρ density kg/m
—
τ relative uncertainty of measurement
—
φ ratio of volume flow ratios
—
ϕ flow coefficient
—
ϕ relative humidity
(Subscript)
—
ψ reference process work coefficient
ω angular speed 1/s
3.1.3 Subscripts
Index Meaning
1 inlet (suction side)
2 outlet (discharge side)
I, II, III, ., z stages, numbered in direction of flow
∞ at an infinitely large Reynolds number
A uncooled section of an intercooled compressor
air dry air
amb ambient (air, temperature)
an assumption, driving machine
av average
B cooled section of a multi-stage intercooled compressor
cal calibration
© ISO 2005 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 5389:2005(E)
Index Meaning
co converted to guarantee conditions
cog converted to the pressure ratio and inlet volume flow of the guarantee point
comb combined sections
cond condensate
cou coupling
crit critical
d dynamic
dev deviation
dr driving machine
dry dry
eff effective
Ex extreme value of φ
g guarantee or reference conditions
gas gas
i ith term of a sum (i = 1, 2, 3, .)
i internal
in input
j number of stage group ( j = I, II, Ill, ., z)
k isentropic exponent
L leakage
lub lubricant
M measurement, motor
m mass flow
mech mechanical
n standard state
N frequency of rotation
out output
p polytropic
P power
Pr reference or standard process
pr precalculated or predicted test results
rad radiation and convection
ran relevant measuring range of instrument
Re referred to Reynolds number
red reduced speed
ref reference value
res result
s isentropic
sat saturated steam/vapour
4 © ISO 2005 – All rights reserved
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 5389:2005(E)
Index Meaning
seal sealing liquid
side sidestream or extractions
st static
sup supply
sur surface
sys system
T isothermal
t temperature
te test result
term terminals
tol permissible deviation
tot total
u tip or peripheral
us usable
V volume
vap vapour, steam
wet moist
wf working fluid
W cooling water or coolant
x between inlet and outlet
y function value
Where no specific remark is made to the contrary, the thermodynamic variables of state used without indices
in this International Standard describe total state.
3.2 Definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply. Additional terms and definitions
are given in Annex E.
3.2.1
ratio of volume flow ratios
()VV/
12
te
(1)
φ =
VV/
()
12
g
3.2.2
ratio of reduced speeds of rotation
⎛⎞
N
⎜⎟
⎜⎟
RZ⋅⋅T
11
⎝⎠
te
X = (2)
N
⎛⎞
N
⎜⎟
⎜⎟
RZ⋅⋅T
11
⎝⎠
g
© ISO 2005 – All rights reserved 5
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 5389:2005(E)
3.2.3
tip Mach number
u
Ma = (3)
u
a
1
3.2.4
tip Reynolds number
ub
Re = (4)
u
υ
1
3.2.5
volume flow coefficient
•
V
1
ϕ = (5)
π
2
⋅⋅D u
4
3.2.6
reference process work coefficient
y
Pr
ψ = (6)
Pr
2
u /2
3.2.7
enthalpy coefficient
∆h
ψ = (7)
i
2
u /2
3.2.8
RZ T ratio
1 1
RZ⋅⋅T RZ⋅⋅T
() ( )
11 11
j j
ϑ = ϑ = (8)
j j,B
RZ⋅⋅T RZ⋅⋅T
() ()
11 11
I I,B
where I,B is the first stage of cooled section B
3.2.9
section
one to several successive stages of a turbocompressor without intercooling through which the same mass
flow flows
4 Guarantees
4.1 General
The customer and the manufacturer shall make a contractual agreement specifying which properties and
characteristics of the compressor are to be guaranteed and demonstrated by the acceptance test. Verification
of these properties is effected by means of the values measured in the acceptance test and converted to the
guarantee conditions.
Fulfilment of the guarantee may be demanded only if all components of the compressor system are in correct
condition at the acceptance test (see 6.1.3).
6 © ISO 2005 – All rights reserved
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 5389:2005(E)
4.2 Preconditions for the guarantee
The conditions that apply as a precondition for the guarantee, modification of which will affect the functioning
of the compressor, shall be specified in the contract of supply. These conditions can include the following:
a) inlet pressure (or discharge pressure in the case of suction-type compressors) and inlet temperature;
b) in the case of inward sidestreams, their thermodynamic states and the ratio of the side mass flows to the
inlet mass flow, in the case of intermediate extraction the ratio of the extracted mass flows to the inlet
mass flow and the extraction pressure;
c) in the case of intercooled compressors, the recooling temperatures and pressure drops between the
relevant compressor sections;
d) physical properties of the gas or vapour and its composition in volume or mass fractions;
e) coolant, its mass flow and inlet temperature;
f) operating conditions of the driving machine (e.g. enthalpy differences, inlet and outlet state, heat value of
the fuel, type, voltage and frequency of electrical current, speed);
g) inlet and outlet state referred to the inlet and outlet flow area of the compressor;
h) speed (necessary deviations to meet the guarantee points shall be agreed upon between customer and
manufacturer).
4.3 Object of the guarantee
The following values can be guaranteed under the preconditions specified in 4.2:
a) actual inlet volume flow as defined in E.4.2;
b) discharge pressure (or inlet pressure in the case of suction-type compressors) and intermediate
pressures in the case of inward sidestreams and intermediate extraction;
c) the power for specified inlet volume flows and discharge pressures (or inlet pressures in the case of
vacuum-type compressors) in the form of
⎯ compressor power at the compressor coupling, or
⎯ power of the compressor with gearbox at the coupling of the driving machine, or
⎯ electrical power at the terminals of the drive motor, or
⎯ driving machine fuel consumption.
Where the compressor and driving machine have common components (e.g., bearings, oil pumps, etc.),
an agreement shall be made specifying the manner in which the losses occurring inside the components
are to be apportioned (see 5.9).
The related power or the efficiency related to a suitable reference process (see E.5) may also be
guaranteed instead of power.
d) the power of auxiliary machinery (e.g. oil pumps or cooling-water pumps) where such is not included in
the guaranteed power;
© ISO 2005 – All rights reserved 7
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 5389:2005(E)
e) operating range limits, as follows:
⎯ maximum actual inlet volume flow at a specified discharge pressure or maximum pressure at a
specified actual inlet volume flow,
⎯ minimum actual inlet volume flow at a specified discharge pressure,
⎯ surge limit.
See E.9.
4.4 Supplementary guarantees
Additional guarantees (for part-load efficiencies, sealants, temperature of the gas compressed, cooling
efficiency of coolers and condensers) can be required in cases were they are of significance for operation, or
for any other reasons.
4.5 Guarantee comparison
In case of an acceptance test, the test results measured and converted to the guarantee conditions shall be
assessed against the values guaranteed (see Clause 8), making allowance for the limits of measuring
uncertainties (see 6.4).
Any manufacturing tolerances for the guarantee shall be deemed to constitute a component of the contract of
supply and not of this International Standard.
4.6 Guarantees for series production
Where a series of compressors of the same design are manufactured within a short period of time, it is not
customary to perform an acceptance test on each individual compressor. Such a test performed on a few
compressors selected at random from the series and completed successfully, constituting a type-test, shall be
deemed to suffice. The details of this procedure shall be governed by the contract of supply.
5 Measuring methods and measuring equipment
5.1 General
5.1.1 Measuring methods and measuring uncertainties
Following measuring methods and measuring instruments inclusive of the rules necessary for their use shall
be used if applicable.
Other measuring methods may be used upon agreement regarding testing and fitting.
5.1.2 Facilities for measurement
The measuring points and equipment for measurement of pressure, temperature, flow, power and speed shall
be incorporated into the compressor during design and during its installation into the subsequent system.
Above all, it shall be ensured at all points for measurement of flow as specified in ISO 5167-1 that adequate
lengths of straight pipe are available and suitable flanged joints for installation of the orifices and nozzles.
Figures E.3 and E.4 illustrate a suitable arrangement for two measuring points each for pressure and
temperature on the compressor. Guarantees should be referred to the measuring points provided and
prepared. Sockets for reference instruments should be provided at the main measuring points.
8 © ISO 2005 – All rights reserved
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 5389:2005(E)
5.1.3 Measuring instruments
The following measuring instruments shall be used for acceptance tests:
a) measuring instruments which have been calibrated by comparison with measuring instruments as
specified in 5.1.3 c),
b) measuring instruments for which a calibration or test certificate issued by an accredited authority is
submitted,
c) other tried and proven measuring instruments of a known accuracy, the use of which has been agreed
between the parties to the contract.
All measuring instruments (and orifices and nozzles in particular) shall be checked immediately before
installation and/or before and after the test for condition and dimensional accuracy. It shall, in addition, be
ensured that the installation point, installation itself, and the measuring instrument itself comply with the
relevant specifications. The result of this check shall be recorded.
5.1.4 Use of transducers; data acquisition
When electronic measuring instruments are used with transducers of any type and digital evaluation is
possible, the transducers shall be calibrated and a record kept of calibration. It shall be possible to check the
measuring systems by suitable means. This provision applies analogously to the use of data acquisition
systems and electronic data processing.
5.2 Pressures
5.2.1 Static pressure
The static pressure present at a wall should be measured by means of holes drilled in the wall. Such holes
shall have neither a burr on the wall surface, nor a flared opening. The diameter of the holes shall be kept as
small as possible; the lower limit is that adequate to avoid the danger of blockage.
In long straight pipes, flow parallel to the pipe axis is established. The static pressure may then be assumed to
be constant in every flat flow cross-section perpendicular to the axis of the pipe; sampling of pressure by
means of a hole drilled in the pipe wall then suffices for the purpose of measurement (see Figures E.3 and E.4
for the pressure-sampling apparatus).
5.2.2 Dynamic pressure and total pressure
Where an average velocity, c, is known from flow measurement and flow area, an average dynamic pressure,
p , can be calculated from this and with the static pressure, p, an average total pressure, p , can be
d tot
calculated as follows:
For the average velocity:
2
cp⋅⋅A⎛⎞c ⋅p⋅A
pp
cc=− + + 2⋅ ⋅T (9)
⎜⎟
p tot
⎜⎟
mR⋅⋅Z m⋅⋅RZ
⎝⎠
For the ratio of total to static pressure:
k
pp +p T
⎛⎞ k−1
tot d tot
== (10)
⎜⎟
pp T
⎝⎠
© ISO 2005 – All rights reserved 9
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 5389:2005(E)
This approximation for the calculation of the dynamic and total pressure with the average velocity, c, is
regarded as sufficiently accurate in the scope of the present rules.
5.2.3 Installation of measuring lines
Measuring lines installed between the sampling point and the display instrument shall be installed with great
care. Any leaks shall be eliminated. Provisions shall be made to prevent blockage by foreign bodies. Where
condensate occurs in the measuring lines, such lines shall be completely filled with condensate or shall be
reliably kept free of condensate (e.g. by arranging the measuring instrument at a geodetic higher level than
the measuring point).
5.3 Temperatures
The static temperature, T, and total temperature, T , cannot be directly measured as variables of state of a
tot
gas in flow.
Ratio of total to static temperature:
T
1
tot
= (11)
2
T
c
1−
2⋅⋅cT
p tot
Temperature sensors of conventional type and size (liquid thermometers, thermocouples, resistance
thermometers with or without thermowells for installation) gravitate, even when correctly installed, to their so-
called characteristic temperature, which is located between T and T , as soon as they are exposed to the
tot
flowing gas. There are, however, temperature probes (“total temperature measurement instruments”) such as
plate-type, hook, and diffusor thermometers, the indication of which approximates extremely closely to the
total temperature (temperature at rest) of the gas.
Where it can be shown that the velocity recovery effect is insignificant, it may be neglected. In no case should
it be neglected if the dynamic head exceeds 0,5 % of the specific compression work. The velocity recovery
factor to be used should be agreed on. In the absence of any more specific values, the following may be used:
a) thermometers and thermocouples in wells: 0,65;
b) bare thermocouples: 0,80;
c) bare thermocouples with insulation shields: 0,97.
5.4 Gas density
For gases and vapours of known composition, density can be determined from equations of state, state charts,
or tables. In the case of gas mixtures of unknown composition, density should be measured directly using an
acknowledged method.
5.5 Gas composition
5.5.1 General
Where mixtures of gases or gas/vapour mixtures are being compressed, the composition of the mixture shall,
if necessary, be checked at regular intervals using an acknowledged method. The frequency, nature and
accuracy of such checks will vary according to fluctuations in gas composition.
10 © ISO 2005 – All rights reserved
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 5389:2005(E)
5.5.2 Moisture content
5.5.2.1 Air humidity
The relative humidity, expressed in percent, of air at atmospheric pressure (p ) can be calculated as follows
amb
using the temperatures read on the wet (t ) and dry (t ) thermometer of a psychrometer (as defined, for
wet dry
instance, by Assmann) using Sprung's approximation equation:
p
amb
pt−⋅0,5 −t ⋅
()
sat dry wet
755
ϕ=⋅100 (12)
vap
p
dry
where
p is the saturated vapour pressure at t ;
sat wet
p is the saturated vapour pressure at t ;
dry dry
p is the ambient pressure reading.
amb
Relative humidity (ϕ ) can be read from an h - x chart for any pressure, p, of the air at known values for
vap air air
t and t and the barometer level p .
wet dry amb
The relative humidity of compressed air can be determined by diverting a side stream from the centre of the
pressure line and depressurizing it to atmospheric pressure. The relative humidity, ϕ , measured
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 5389
Deuxième édition
2005-12-15
Turbocompresseurs — Code d'essais
des performances
Turbocompressors — Performance test code
Numéro de référence
ISO 5389:2005(F)
©
ISO 2005
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 5389:2005(F)
PDF – Exonération de responsabilité
Le présent fichier PDF peut contenir des polices de caractères intégrées. Conformément aux conditions de licence d'Adobe, ce fichier
peut être imprimé ou visualisé, mais ne doit pas être modifié à moins que l'ordinateur employé à cet effet ne bénéficie d'une licence
autorisant l'utilisation de ces polices et que celles-ci y soient installées. Lors du téléchargement de ce fichier, les parties concernées
acceptent de fait la responsabilité de ne pas enfreindre les conditions de licence d'Adobe. Le Secrétariat central de l'ISO décline toute
responsabilité en la matière.
Adobe est une marque déposée d'Adobe Systems Incorporated.
Les détails relatifs aux produits logiciels utilisés pour la création du présent fichier PDF sont disponibles dans la rubrique General Info
du fichier; les paramètres de création PDF ont été optimisés pour l'impression. Toutes les mesures ont été prises pour garantir
l'exploitation de ce fichier par les comités membres de l'ISO. Dans le cas peu probable où surviendrait un problème d'utilisation,
veuillez en informer le Secrétariat central à l'adresse donnée ci-dessous.
© ISO 2005
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous
quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit
de l'ISO à l'adresse ci-après ou du comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax. + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2005 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 5389:2005(F)
Sommaire Page
Avant-propos. v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives. 1
3 Symboles et définitions. 1
3.1 Symboles et unités . 1
3.2 Définitions. 5
4 Garanties. 6
4.1 Généralités. 6
4.2 Conditions préalables de la garantie . 7
4.3 Objet de la garantie. 7
4.4 Garanties supplémentaires. 8
4.5 Comparaison de la garantie. 8
4.6 Garanties relatives à la fabrication en série. 8
5 Méthodes de mesure et équipement de mesure. 8
5.1 Généralités. 8
5.2 Pressions . 9
5.3 Températures . 10
5.4 Masse volumique du gaz. 10
5.5 Composition gazeuse . 11
5.6 Vitesse du gaz . 11
5.7 Débit volumique et débit massique. 12
5.8 Vitesse de rotation . 12
5.9 Puissance. 12
6 Essai de performance. 13
6.1 Préparation pour l'essai . 13
6.2 Exécution de l'essai. 14
6.3 Évaluation des résultats d'essai. 15
6.4 Incertitude de mesure des résultats d'essai . 15
7 Conversion des résultats d'essai aux conditions de garantie . 25
7.1 Généralités. 25
7.2 Conversion. 25
8 Comparaison de la garantie. 37
8.1 Objectif. 37
8.2 Exécution . 37
8.3 Remarques particulières . 46
9 Rapport d'essai . 47
Annexe A (normative) Organigramme et valeurs de rapport de débit volumique. 48
Annexe B (normative) Essais de rapport de débit volumique au-delà de la similitude d'écoulement. 51
Annexe C (normative) Méthode de correction de l'incidence du nombre de Reynolds sur
les performances de compresseurs centrifuges. 56
Annexe D (informative) Dérivation des formules pour le calcul de l'incertitude des résultats
de mesure . 62
© ISO 2005 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 5389:2005(F)
Annexe E (informative) Termes spéciaux relatifs aux compresseurs . 64
Annexe F (informative) Exemples de rapports d'essai de réception . 99
Bibliographie . 145
iv © ISO 2005 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 5389:2005(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 5389 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 118, Compresseurs et outils, machines et
équipement pneumatique, sous-comité SC 1, Compresseurs de procédé.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 5389:1992), dont elle constitue une
révision technique. En particulier, un organigramme amélioré pour la détermination des conditions de réglage
utilisant les conditions de similitude a été intégré en tenant compte de la méthode de correction du nombre de
Reynolds.
Trois classes de conversion des résultats d'essai, y compris les essais au-delà des conditions de similitude de
débit, ont été définies.
L'article relatif aux incertitudes de mesure a été révisé. La procédure essayée et éprouvée de détermination
des incertitudes de mesure par la méthode différentielle a été ajoutée pour permettre de satisfaire à toutes les
exigences d'essai, y compris notamment les exigences applicables aux compresseurs multi-enveloppes et
aux groupes de machines constitués de différentes machines d'entraînement et de compresseurs.
L'article relatif aux comparaisons de garantie a été élargi pour tenir compte de tous les cas envisageables de
courbes de performance et de points de garantie.
[1] [2] [3]
L'ISO 5389 a été élaborée également sur la base de l'ASME PTC 10 du VDI 2045-1 et du VDI 2045-2 .
© ISO 2005 – Tous droits réservés v
---------------------- Page: 5 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 5389:2005(F)
Turbocompresseurs — Code d'essais des performances
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale s'applique aux essais de performance de tout type de turbocompresseurs.
Elle ne s'applique pas aux ventilateurs ou aux pompes à vide poussé, ni aux compresseurs à injection avec
composants d'entraînement mobiles.
Les turbocompresseurs sont des machines dont l'aspiration, la compression et le refoulement sont des
processus de flux continu. Le gaz est acheminé et comprimé par des roues et décéléré avec une
augmentation supplémentaire de la pression dans des anneaux statoriques à aubage fixes ou sans aubage.
La présente Norme internationale a pour objet de spécifier des dispositions normalisées pour la préparation,
le mode opératoire, l'évaluation et l'estimation d'essais de performance réalisés sur des compresseurs tels
que spécifiés ci-dessus. L'essai de réception des performances est basé sur le présent code d'essais des
performances. Les essais de réception ont pour objet de démontrer le respect des conditions de la commande
et des garanties spécifiées dans le contrat.
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 5167-1, Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des conduites en
charge de section circulaire — Partie 1: Principes généraux et exigences générales
3 Symboles et définitions
3.1 Symboles et unités
3.1.1 Caractères latins
Symbole Signification Unité
2
A surface m
a vitesse du son m/s
B tolérance de fabrication %
b largeur de sortie de refoulement de la première roue m
c vitesse m/s
c , c capacité calorifique massique kJ/(kg⋅K)
p v
c coefficients d'évaluation —
i
D diamètre extérieur de la première roue m
f facteur de correction —
© ISO 2005 – Tous droits réservés 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 5389:2005(F)
Symbole Signification Unité
f écart relatif moyen
x
G classe de qualité %
2
g accélération locale due à la pesanteur m/s
h enthalpie spécifique kJ/kg
k exposant isentropique —
k exposant isentropique, température —
T
k exposant isentropique, volume
V
l longueur d'encombrement mm
Ma nombre de Mach —
M couple Nm
t
M masse molaire kg/mol
m exposant de température —
m débit massique kg/s
N fréquence de rotation 1/s
n exposant polytropique —
P puissance kW
p pression MPa (bar)
Q flux thermique kW
R constante des gaz parfaits J/(kg⋅K)
Ra rugosité moyenne µm
R constante des gaz universels J/(kmol⋅K)
mol
Re nombre de Reynolds —
S étape de mesure numérique —
s entropie spécifique kJ/(kg⋅K)
T température thermodynamique K
t température °C
u vitesse périphérique, par rapport à D m/s
u énergie massique interne kJ/kg
V intervalle de confiance ou incertitude de mesure —
3
v volume massique m /kg
3
V débit volumique m /s
W fonction de résultat —
w fraction massique —
X fonction de compressibilité —
X rapport de fréquences réduites de rotation —
N
x teneur en vapeur par rapport à la masse humide de la vapeur du kg/kg
même gaz
x teneur en vapeur des mélanges vapeur/gaz par rapport au gaz sec kg/kg
(Index)
Y fonction de compressibilité —
2 © ISO 2005 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 5389:2005(F)
Symbole Signification Unité
y valeur de fonction —
y travail massique de compression kJ/kg
Z facteur de compressibilité —
z nombre de groupes d'étages —
3.1.2 Caractères grecs
Symbole Signification Unité
2
α coefficient de transfert thermique W/(m ⋅K)
β coefficient de dilatation volumique 1/K
γ facteur de pondération —
∆ différence —
ε coefficient de calcul —
η rendement —
2
η viscosité dynamique Ns/m
ϑ rapport des valeurs (RZ T) —
1 1
κ rapport des chaleurs massiques —
ν rapport polytropique —
2
ν viscosité cinématique m /s
Π taux de compression —
3
ρ masse volumique kg/m
τ incertitude relative de mesure —
φ rapport entre rapports de débits volumiques —
ϕ coefficient de débit volumique —
ϕ humidité relative —
(Index)
ψ coefficient de travail d'un processus de référence —
ω vitesse angulaire 1/s
3.1.3 Suffixes
Indice Signification
1 entrée (côté aspiration)
2 sortie (côté refoulement)
I, II, III, ., z étages, numérotés dans le sens de l'écoulement
∞ nombre de Reynolds infiniment grand
A section non réfrigérée d'un compresseur à refroidissement intermédiaire
air air sec
amb ambiant (air, température)
an hypothèse, machine d'entraînement
av moyen
B section réfrigérée d'un compresseur à plusieurs étages à refroidissement intermédiaire
© ISO 2005 – Tous droits réservés 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 5389:2005(F)
Indice Signification
cal étalonnage
co converti en conditions de garantie
cog converti en taux de compression et en débit volumique d'aspiration du point de garantie
comb sections combinées
cond condensat
cou accouplement
crit critique
d dynamique
dev écart
dr machine d'entraînement
dry sec
eff réel
Ex valeur limite de φ
g garantie ou conditions de référence
gas gaz
e
i i terme d'une somme (i = 1, 2, 3, .)
i interne
in entrée
j numéro de groupe d'étages ( j = I, II, Ill, ., z)
k exposant isentropique
L fuite
lub lubrifiant
M mesurage, moteur
m débit massique
mech mécanique
n état normal
N fréquence de rotation
out sortie
p polytropique
P puissance
Pr processus de référence ou standard
pr résultats d'essai calculés au préalable ou prévus
rad rayonnement ou convection
ran gamme de mesure correspondante de l'instrument
Re par rapport au nombre de Reynolds
red vitesse réduite
ref valeur de référence
res résultat
s isentropique
4 © ISO 2005 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 5389:2005(F)
Indice Signification
sat vapeur d'eau/vapeur saturée
seal liquide d'étanchéité
side flux secondaire ou soutirages
st statique
sup alimentation
sur surface
sys système
T isotherme
t température
te résultat d'essai
term bornes
tol écart admissible
tot total
u extrémité ou périphérique
us utilisable
V volume
vap vapeur d'eau, vapeur
wet humide
wf fluide moteur
W eau de refroidissement ou réfrigérant
x entre l'entrée et la sortie
y valeur de fonction
Lorsque aucune remarque spécifique n'indique le contraire, les variables thermodynamiques d'état utilisées
sans indices décrivent, dans la présente Norme internationale, l'état total.
3.2 Définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent. Des termes et
définitions supplémentaires sont donnés dans l'Annexe E.
3.2.1
rapport entre les rapports de débits volumiques
VV/
()12
te
φ = (1)
VV/
()
12
g
3.2.2
rapport de fréquences de rotation réduites
⎛⎞
N
⎜⎟
⎜⎟
RZ⋅⋅T
11
⎝⎠
te
X = (2)
N
⎛⎞
N
⎜⎟
⎜⎟
RZ⋅⋅T
11
⎝⎠
g
© ISO 2005 – Tous droits réservés 5
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 5389:2005(F)
3.2.3
nombre de Mach périphérique
u
Ma = (3)
u
a
1
3.2.4
nombre de Reynolds périphérique
ub
Re = (4)
u
υ
1
3.2.5
coefficient de débit volumique
V
1
ϕ = (5)
π
2
⋅⋅D u
4
3.2.6
coefficient de travail d'un processus de référence
y
Pr
ψ = (6)
Pr
2
u /2
3.2.7
coefficient d'enthalpie
∆h
ψ = (7)
i
2
u /2
3.2.8
rapport RZ T
1 1
RZ⋅⋅T RZ⋅⋅T
() ( )
11 11
j j
ϑ = ϑ = pour la section réfrigérée B (8)
j j,B
RZ⋅⋅T RZ⋅⋅T
() ()
11 11
I I,B
I,B = premier étage de la section B
3.2.9
section
un ou plusieurs étages successifs d'un turbocompresseur sans refroidissement intermédiaire parcourus par
un même débit massique
4 Garanties
4.1 Généralités
Le client et le fabricant doivent conclure un accord contractuel spécifiant les propriétés et les caractéristiques
du compresseur qui doivent faire l'objet d'une garantie et qui doivent être démontrées par un essai de
réception. La vérification de ces propriétés est réalisée sur la base des valeurs mesurées lors de l'essai de
réception et converties aux conditions de garantie.
Le respect de la garantie peut uniquement être demandé si tous les composants du système compresseur
sont dans les conditions correctes lors de l'essai de réception (voir 6.1.3).
6 © ISO 2005 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 5389:2005(F)
4.2 Conditions préalables de la garantie
Les conditions à appliquer comme conditions préalables de la garantie et dont la modification affecterait le
fonctionnement du compresseur doivent être spécifiées dans le contrat de livraison. Ces conditions peuvent
comprendre:
a) la pression d'aspiration (ou la pression de refoulement dans le cas des compresseurs à dépression) et la
température d'aspiration;
b) dans le cas de flux centripètes secondaires, leurs états thermodynamiques et le rapport entre les débits
massiques secondaires et le débit massique d'aspiration, et, dans le cas d'un soutirage intermédiaire, le
rapport entre les débits massiques extraits et le débit massique d'aspiration ainsi que la pression de
soutirage;
c) dans le cas de compresseurs à refroidissement intermédiaire, les températures de refroidissement et les
pertes de charge entre les sections données du compresseur;
d) les propriétés physiques du gaz ou de la vapeur et sa composition en fractions volumiques ou en
fractions massiques;
e) le fluide de refroidissement, le débit massique et la température d'aspiration;
f) les conditions de fonctionnement de la machine d'entraînement (par exemple les différences d'enthalpie,
l'état d'aspiration et de sortie, la capacité calorifique du combustible, le type, la tension et la fréquence du
courant électrique, la vitesse);
g) l'état d'aspiration et de sortie faisant référence aux sections d'écoulement d'aspiration et de sortie du
compresseur;
h) la vitesse (les écarts nécessaires pour satisfaire aux points de garantie doivent être convenus entre le
client et le fabricant).
4.3 Objet de la garantie
Les valeurs suivantes peuvent être garanties dans les conditions préalables spécifiées en 4.2:
a) le débit volumique réel d'aspiration tel que défini en E.4.2;
b) la pression de refoulement (ou la pression d'aspiration dans le cas de compresseurs à dépression) et les
pressions intermédiaires dans le cas de flux centripètes secondaires et de soutirage intermédiaire;
c) la puissance dans des conditions spécifiques de débits volumiques d'aspiration et de pressions de
refoulement (ou de pressions d'aspiration dans le cas de compresseurs à dépression) en termes de
⎯ puissance du compresseur à l'accouplement du compresseur, ou de
⎯ puissance du compresseur avec boîte de vitesses sur l'accouplement de la machine d'entraînement,
ou de
⎯ puissance électrique aux bornes du moteur d'entraînement, ou de
⎯ consommation en carburant de la machine d'entraînement.
Lorsque le compresseur et la machine d'entraînement partagent des composants communs (par exemple
des paliers, des pompes à huile, etc.), un accord doit être conclu pour spécifier la manière dont les pertes
observées dans ces composants doivent être réparties (voir 5.9).
Il est également admis de garantir une puissance associée ou un rendement associé à un processus de
référence approprié (voir E.5.) plutôt que de garantir la puissance en elle-même;
© ISO 2005 – Tous droits réservés 7
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 5389:2005(F)
d) la puissance des machines auxiliaires (par exemple des pompes à huile ou des pompes d'eau de
refroidissement) lorsque la puissance de ces machines n'est pas intégrée à la puissance garantie;
e) les limites de la gamme de fonctionnement en termes de
⎯ débit volumique réel maximal d'aspiration à une pression de refoulement spécifiée ou pression
maximale à un débit volumique réel spécifié d'aspiration,
⎯ débit volumique réel minimal d'aspiration à une pression de refoulement spécifiée,
⎯ limite de pompage.
Voir E.9.
4.4 Garanties supplémentaires
Des garanties additionnelles (pour des rendements en charge partielle, des matériaux d'étanchéité, la
température du gaz comprimé, le rendement de refroidissement des réfrigérants et condenseurs) peuvent être
nécessaires lorsqu'elles sont importantes pour le fonctionnement ou pour une quelconque autre raison.
4.5 Comparaison de la garantie
Dans le cas d'un essai de réception, les résultats d'essai mesurés et convertis en conditions de garantie
doivent être évalués par rapport aux valeurs garanties (voir l'Article 8), en tenant compte des limites
d'incertitude de mesure (voir 6.4).
Toute tolérance de fabrication relative à la garantie doit être considérée comme partie du contrat de fourniture
et non de la présente Norme internationale.
4.6 Garanties relatives à la fabrication en série
L'usage n'exige pas que chaque compresseur soit soumis individuellement à l'essai de réception lorsqu'une
série de compresseurs de conception identique est fabriquée au cours d'une courte période. Un essai de
réception réalisé avec succès sur un nombre restreint de compresseurs sélectionnés au hasard dans la série
constitue un essai de type et doit être considéré comme suffisant. Les détails de cette procédure doivent être
régis par le contrat de fourniture.
5 Méthodes de mesure et équipement de mesure
5.1 Généralités
5.1.1 Méthodes de mesure et incertitudes de mesure
Les méthodes et les instruments de mesure suivants, y compris les règles nécessaires à leur utilisation,
doivent être utilisés le cas échéant.
D'autres méthodes de mesure peuvent être utilisées en cas d'accord relatif aux essais et aux ajustements.
5.1.2 Installations de mesurage
Les points de mesure et l'équipement de mesurage de la pression, de la température, du débit, de la
puissance et de la vitesse doivent être intégrés au compresseur lors de la conception et lors de son
installation dans le système subséquent. Il faut avant tout s'assurer qu'à tous les points de mesurage du débit,
comme spécifié dans l'ISO 5167-1, il y ait à disposition des longueurs adaptées de tube droit et des raccords
à brides appropriés pour l'installation des ajutages et des tubulures. Les Figures E.3 et E.4 présentent une
disposition appropriée de deux points de mesure de la pression et de deux points de mesure de la
8 © ISO 2005 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 5389:2005(F)
température sur le compresseur. Il convient de donner les garanties par rapport aux points de mesure prévus
et préparés. Il convient de prévoir des raccords pour des instruments de mesure étalons aux principaux points
de mesure.
5.1.3 Instruments de mesure
Les instruments de mesure suivants doivent être utilisés pour les essais de réception:
a) des instruments de mesure qui ont été étalonnés par comparaison avec des instruments de mesure tels
que spécifiés en c);
b) des instruments de mesure pour lesquels un certificat d'essai ou d'étalonnage délivré par un organisme
accrédité est présenté;
c) d'autres instruments de mesure essayés et éprouvés dont l'exactitude est connue et dont l'utilisation fait
l'objet d'un accord entre les parties prenantes au contrat.
L'état et l'exactitude dimensionnelle de tous les instruments de mesure (et les ajutages et tubulures en
particulier) doivent être vérifiés immédiatement avant l'installation et/ou avant et après l'essai. Il faut en outre
s'assurer que le point d'installation, l'installation elle-même et l'instrument de mesure lui-même satisfont aux
spécifications correspondantes. Le résultat de cette vérification doit être relevé.
5.1.4 Utilisation de transducteurs; acquisition des données
Lorsque des instruments de mesure électroniques sont utilisés avec un type quelconque de transducteurs et
qu'une évaluation numérique est possible, les transducteurs doivent être étalonnés et un enregistrement de
l'étalonnage doit être conservé. Il doit être possible de vérifier les systèmes de mesure avec des moyens
appropriés. Cette disposition s'applique de manière similaire à l'utilisation de systèmes d'acquisition de
données et de traitement de données électroniques.
5.2 Pressions
5.2.1 Pression statique
Il convient de mesurer la pression statique observée sur une paroi au moyen de trous forés dans cette paroi.
De tels trous ne doivent présenter ni bavures sur la surface de la paroi ni orifices évasés. Le diamètre des
trous doit être maintenu aussi petit que possible; la limite inférieure est celle permettant d'éviter tout risque de
blocage.
Dans de longs tubes droits, un écoulement parallèle à l'axe du tube est établi. La pression statique peut alors
être supposée constante dans chaque section transversale d'écoulement perpendiculaire à l'axe du tube;
l'échantillonnage de la pression au moyen d'un trou foré dans la paroi du tube suffit alors pour les besoins du
mesurage (voir les Figures E.3 et E.4 pour l'appareillage d'échantillonnage de la pression).
5.2.2 Pression dynamique et pression totale
Lorsqu'une vitesse moyenne c est connue sur la base du mesurage du débit et de la section d'écoulement, il
est possible d'en déduire une pression dynamique moyenne p et sur la base de la pression statique p il est
d
possible de calculer la pression totale moyenne p de la manière suivante:
tot
Vitesse moyenne:
2
cp⋅⋅A⎛⎞c ⋅p⋅A
pp
cc=− + + 2⋅ ⋅T (9)
⎜⎟
p tot
⎜⎟
mR⋅⋅Z m⋅⋅RZ
⎝⎠
© ISO 2005 – Tous droits réservés 9
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 5389:2005(F)
Taux de compression entre total et statique:
k
pp +p ⎛⎞T k−1
tot d tot
== (10)
⎜⎟
pp T
⎝⎠
Cette approximation pour le calcul des pressions dynamiques et totales avec la vitesse moyenne c est
considérée comme suffisamment précise dans le domaine d'application des présentes règles.
5.2.3 Installation des lignes de mesure
Les lignes de mesure installées entre le point d'échantillonnage et l'instrument d'affichage doivent être
installées avec un grand soin. Toute fuite doit être éliminée. Des dispositions doivent être prises pour éviter le
b
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.