ISO 10816-8:2014
(Main)Mechanical vibration — Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts — Part 8: Reciprocating compressor systems
Mechanical vibration — Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts — Part 8: Reciprocating compressor systems
ISO 10816-8:2014 establishes procedures and guidelines for the measurement and classification of mechanical vibration of reciprocating compressor systems. The vibration values are defined primarily to classify the vibration of the compressor system and to avoid fatigue problems with parts in the reciprocating compressor system, i.e. foundation, compressor, dampers, piping, and auxiliary equipment mounted on the compressor system. ISO 10816-8:2014 applies to reciprocating compressors mounted on rigid foundations with typical rotational speed ratings in the range 120 r/min up to and including 1 800 r/min. The general evaluation criteria which are presented relate to operational measurements. The criteria are also used to ensure that machine vibration does not adversely affect the equipment directly mounted on the machine, e.g. pulsation dampers and the pipe system. NOTE: The general guidelines presented in ISO 10816-8:2014 can also be applied to reciprocating compressors outside the specified speed range but different evaluation criteria might be appropriate in this case. The machinery driving the reciprocating compressor, however, is evaluated in accordance with the appropriate part of ISO 10816 or other relevant standards and classification for the intended duty. Drivers are not included in ISO 10816-8:2014. It is recognized that the evaluation criteria might only have limited application when considering the effects of internal machine components, e.g. problems associated with valves, pistons, and piston rings might be unlikely to be detected in the measurements. Identification of such problems can require investigative diagnostic techniques which are outside the scope of ISO 10816-8:2014. Examples of reciprocating compressor systems covered by ISO 10816-8:2014 are ? horizontal, vertical, V-, W-, and L-type compressor systems, ? constant and variable speed compressors, ? compressors driven by electric motors, gas, and diesel engines, steam turbines, with or without a gearbox, flexible or rigid coupling, and ? dry running and lubricated reciprocating compressors. ISO 10816-8:2014 does not apply to hyper compressors. The guidelines are not intended for condition monitoring purposes. Noise is also outside the scope of ISO 10816-8:2014.
Vibrations mécaniques — Évaluation des vibrations des machines par mesurages sur les parties non tournantes — Partie 8: Systèmes de compresseurs alternatifs
L'ISO 10816-8:2014 établit des procédures et des lignes directrices pour le mesurage et la classification des vibrations mécaniques des systèmes de compresseurs alternatifs. Les valeurs de vibration sont définies principalement afin de classer les vibrations du système de compresseur et d'éviter les problèmes liés à la fatigue sur les pièces du système de compresseurs alternatifs, à savoir les fondations, le compresseur, les amortisseurs, la tuyauterie et les équipements auxiliaires montés sur le système de compresseur. L'ISO 10816-8:2014 s'applique aux compresseurs alternatifs sur fondations rigides avec des vitesses de rotation nominales supérieures entre 120 tr/min et 1 800 tr/min. Les critères généraux d'évaluation présentés s'appliquent aux mesures opérationnelles. Ces critères servent également à s'assurer que les vibrations de la machine n'ont pas d'effets nuisibles sur les équipements montés directement sur cette machine, comme les dispositifs de suppression des pulsations et la tuyauterie. NOTE Les orientations générales présentées dans l'ISO 10816-8:2014 peuvent également être appliqués à compresseurs alternatifs dehors de la plage de vitesse spécifiée mais différents critères d'évaluation pourraient être applicables dans ce cas. Les machines d'entraînement du compresseur alternatif sont en revanche évaluées suivant la partie appropriée de l'ISO 10816 ou toute autre norme adéquate et classification pour la fonction prévue. Les pilotes ne sont pas intégrés dans la présente partie de l'ISO 10816. Il est admis que les critères d'évaluation pourraient n'avoir qu'une application limitée en ce qui concerne les effets des composants internes des machines; par exemple, il est peu probable que les problèmes liés aux soupapes, pistons et garnitures de piston puissent être détectés lors des mesurages. L'identification de ces problèmes peut nécessiter des techniques de diagnostic d'enquête qui sortent du cadre de l'ISO 10816-8:2014. Les systèmes de compresseurs alternatifs couverts dans l'ISO 10816-8:2014 comprennent, par exemple: ? les systèmes de compresseurs horizontaux, verticaux, et de type V, W et L, ? les compresseurs à vitesse constante et variable, ? les compresseurs à entraînement par moteurs électriques, à gaz et diesel, par turbines à vapeur, avec ou sans multiplicateur, et accouplement flexible ou rigide, et ? les compresseurs à fonctionnement avec et sans lubrification. L'ISO 10816-8:2014 ne s'applique pas aux hypercompresseurs. Ces lignes directrices ne sont pas destinées à des fins de surveillance en continu. Le bruit est aussi en dehors du domaine d'application de l'ISO 10816-8:2014.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10816-8
First edition
2014-07-01
Mechanical vibration — Evaluation of
machine vibration by measurements
on non-rotating parts —
Part 8:
Reciprocating compressor systems
Vibrations mécaniques — Évaluation des vibrations des machines par
mesurages sur les parties non tournantes —
Partie 8: Systèmes de compresseurs alternatifs
Reference number
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ISO 2014
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ISO 10816-8:2014(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Measurements . 2
4.1 Measurement procedure . 2
4.2 Measuring instrumentation and measured quantities . 3
4.3 Locations and direction of measurements . 3
4.4 Operating conditions . 9
4.5 Record of measured results . 9
5 Vibration criteria . 9
5.1 Measuring quantities . 9
5.2 Evaluation zones . 9
5.3 Guidance values for acceptable overall vibration values (2 Hz to 1 000 Hz) .10
Annex A (normative) Measurement information requirements .13
Annex B (normative) Curves with overall limits of vibration velocity values .16
Annex C (informative) Measurement of vibration values on the crosshead guide .22
Annex D (informative) Root-mean-square value, peak value, and crest factor .25
Bibliography .27
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ISO 10816-8:2014(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.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
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. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical Barriers
to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 108, Mechanical vibration, shock and condition
monitoring, Subcommittee SC 2, Measurement and evaluation of mechanical vibration and shock as applied
to machines, vehicles and structures in collaboration with ISO/TC 118, Compressors and pneumatic tools,
machines and equipment.
ISO 10816 consists of the following parts, under the general title Mechanical vibration — Evaluation of
machine vibration by measurements on non-rotating parts:
— Part 1: General guidelines
— Part 2: Land-based steam turbines and generators in excess of 50 MW with normal operating speeds of
1500 r/min, 1800 r/min, 3000 r/min and 3600 r/min
— 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
— Part 4: Gas turbine sets with fluid-film bearings
— Part 5: Machine sets in hydraulic power generating and pumping plants
— Part 6: Reciprocating machines with power ratings above 100 kW
— Part 7: Rotodynamic pumps for industrial applications, including measurements on rotating shafts
— Part 8: Reciprocating compressor systems
— Part 21: Horizontal axis wind turbines with gearbox
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ISO 10816-8:2014(E)
Introduction
ISO 10816-1 gives general guidelines for the evaluation of machine vibration by measurements on non-
rotating parts. This part of ISO 10816, however, establishes special procedures and guidelines for the
measurement and classification of mechanical vibration of reciprocating compressors. In general, it
refers to vibration of the main structure of the compressor, including the foundation, pulsation dampers,
and attached pipe system. The guidance values given for these vibrations are defined primarily to
classify the vibration and to avoid problems with auxiliary equipment mounted on these structures.
Recommendations for measurements and evaluation criteria are provided in this part of ISO 10816.
Typical features of reciprocating compressors are the oscillating masses, the cyclically varying torques,
cylinder stretch and the pulsating forces in the cylinders, pulsation dampers, and the pipe system. All
these features cause alternating loads on the main supports and vibration of the compressor system. The
vibration values of reciprocating compressor systems are generally larger than for rotating compressors
but, since they are largely determined by the design features of the compressor, they tend to remain
more constant over the life of the system than for rotating machinery.
In the case of reciprocating compressor systems, the vibration measured on the main structure of
the compressor (including the foundation, pulsation dampers and piping) and quantified according to
this part of ISO 10816 can only give a rough idea of the vibratory states of the components within the
machine itself.
The damage, which can occur when exceeding the guidance values based on experience with similar
compressor systems, is sustained predominantly by machine-mounted components (e.g. instrumentation,
heat exchangers, filters, pumps), connecting elements of the compressor with its peripheral parts (e.g.
pipelines) or monitoring instruments (e.g. pressure gauges, thermometers). The question as above
which vibration values damage is to be expected largely depends on the design of these components
and their fastenings. In some cases, special measurements on certain compressor system components
can be required to ascertain that the vibration values do not cause damage. It also happens that even if
measured values are within the guidance values of this part of ISO 10816, problems can occur owing to
the great variety of components which can be attached.
Local vibration problems as described above can be, and have to be, rectified by specific “local measures”
(e.g. by elimination of resonances). Experience has shown, however, that it is possible in the majority of
cases to state measurable quantities characterizing the vibratory state and to give guidance values for
these. This shows that the measurable variables and the guidance values for acceptable vibration in
most cases permit a reliable evaluation.
If the measured vibration values as given in this part of ISO 10816 do not exceed the guidance values,
abnormal wear of internal compressor components caused by vibration is unlikely to occur.
The vibration values of reciprocating compressor systems are not only affected by the properties of
the compressor itself but also to a large degree by the foundation. Since a reciprocating compressor
can act as a vibration generator, vibration isolation between the compressor and its foundation can be
necessary. The vibration response of the foundation and the vibration from adjacent equipment can
have considerable effect on the vibration of the compressor system.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 10816-8:2014(E)
Mechanical vibration — Evaluation of machine vibration
by measurements on non-rotating parts —
Part 8:
Reciprocating compressor systems
1 Scope
This part of ISO 10816 establishes procedures and guidelines for the measurement and classification of
mechanical vibration of reciprocating compressor systems. The vibration values are defined primarily
to classify the vibration of the compressor system and to avoid fatigue problems with parts in the
reciprocating compressor system, i.e. foundation, compressor, dampers, piping, and auxiliary equipment
mounted on the compressor system.
This part of ISO 10816 applies to reciprocating compressors mounted on rigid foundations with typical
rotational speed ratings in the range 120 r/min up to and including 1 800 r/min. The general evaluation
criteria which are presented relate to operational measurements. The criteria are also used to ensure
that machine vibration does not adversely affect the equipment directly mounted on the machine, e.g.
pulsation dampers and the pipe system.
NOTE The general guidelines presented in this part of ISO 10816 can also be applied to reciprocating
compressors outside the specified speed range but different evaluation criteria might be appropriate in this case.
The machinery driving the reciprocating compressor, however, is evaluated in accordance with the
appropriate part of ISO 10816 or other relevant standards and classification for the intended duty.
Drivers are not included in this part of ISO 10816.
It is recognized that the evaluation criteria might only have limited application when considering the
effects of internal machine components, e.g. problems associated with valves, pistons, and piston rings
might be unlikely to be detected in the measurements. Identification of such problems can require
investigative diagnostic techniques which are outside the scope of this part of ISO 10816.
Examples of reciprocating compressor systems covered by this part of ISO 10816 are
— horizontal, vertical, V-, W-, and L-type compressor systems,
— constant and variable speed compressors,
— compressors driven by electric motors, gas, and diesel engines, steam turbines, with or without a
gearbox, flexible or rigid coupling, and
— dry running and lubricated reciprocating compressors.
This part of ISO 10816 does not apply to hyper compressors.
The guidelines are not intended for condition monitoring purposes. Noise is also outside the scope of
this part of ISO 10816.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
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ISO 10816-8:2014(E)
ISO 2041, Mechanical vibration, shock and condition monitoring — Vocabulary
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 2041 and the following apply.
3.1
compressor system
machinery system comprising foundation, compressor (crankcase, crosshead guide, cylinders), pulsation
dampers, and piping
3.2
overall vibration value
single numeric representation of a feature or aggregate of features derived from a raw or processed
time waveform or frequency spectrum of a vibration signal and often accompanied by descriptive text
or indicators to specify methods used in its derivation
Note 1 to entry: The overall vibration value is measured in the frequency range from 2 Hz to 1 000 Hz.
3.3
corner frequency
frequency used to convert the vibration displacement to vibration velocity and vibration velocity to
vibration acceleration for a sinusoidal signal
Note 1 to entry: The corner frequencies are 10 Hz and 200 Hz, respectively.
3.4
vendor
manufacturer or manufacturer’s agent who supplies the compressor system
3.5
purchaser
agency that issues the order and specification to the vendor
4 Measurements
4.1 Measurement procedure
The primary measurement quantity shall be overall root-mean-square (r.m.s) vibration velocity in mm/s.
If frequencies below the corner frequency of 10 Hz are expected or observed, it is recommended
additionally to measure the overall r.m.s vibration displacement in mm (it is also common to display
−3
displacement in micrometres where 1 µm = 10 mm).
If frequencies above the corner frequency of 200 Hz are expected or observed, it is recommended
2
additionally to measure the overall r.m.s vibration acceleration in m/s (it is still common, but not
2
recommended, to display acceleration in units of g where g = 9,81 m/s ).
NOTE The relationship between displacement, velocity, and acceleration is given in B.1.
Consequently, and in accordance with ISO 10816-1, acceptance criteria based on velocity take the general
form of Figures B.1 to B.10. These figures indicate the corner frequencies of 10 Hz and 200 Hz and show
that below and above these corner frequencies, the guidance vibration velocity is a function of vibration
frequency.
All values shall be within the values for acceptable overall vibration as summarized in 5.3.
Spectral data should be retrieved for each of the measured quantities if they exceed the vibration values
of evaluation zone boundary B/C as defined in 5.2 to aid in analysis and possible correction.
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ISO 10816-8:2014(E)
Vibration acceleration values are often measured to carry out condition monitoring of internal
compressor components. However, this part of ISO 10816 is not intended to be applied for condition
monitoring purposes. For example, if the condition of the compressor valves is to be monitored, other
procedures and standards with different values can apply. The vibration acceleration values given in
this part of ISO 10816 should, therefore, only serve as a criterion to judge the overall integrity of the
compressor system and attached equipment, e.g. pressure and/or temperature transmitters and valve-
lifting devices. When the acceleration values given in this part of ISO 10816 are exceeded, this does
not, by definition, imply that corrective actions are required. The susceptibility of components to large
acceleration values (instruments, heavy components on small equipment nozzles, etc.), the presence of
audible noise or knocking sounds, or unusual or sudden changes of vibration values should then become
a point of attention and further analysis.
Furthermore, it should be kept in mind that the measured acceleration values on locations as shown
in Figures 1 to 5 are not the values of the attached equipment but the values of the compressor system
parts (foundation, crankcase, cylinder, dampers, and piping) to which they are mounted.
4.2 Measuring instrumentation and measured quantities
Criteria for classifying vibration values for reciprocating compressor systems are specified in Clause 5.
It is recognized that the main excitation frequencies for reciprocating compressor systems are generally
found in the range 2 Hz to 300 Hz. However, when considering the complete compressor system, including
auxiliary equipment that is a functional part of the compressor, a typical range of 2 Hz to 1 000 Hz is
applied to characterize the overall vibration. For the purposes of this part of ISO 10816, the overall r.m.s
vibration value shall represent vibration across the frequency range from 2 Hz to 1 000 Hz. For special
purposes, a different range can be agreed between the vendor and purchaser.
Since the overall vibration signal usually contains many frequency components, there is no simple
mathematical relationship between the r.m.s, peak, or peak-to-peak overall vibration measurements,
see Annex D.
The measuring system should provide the r.m.s values of displacement, velocity, and acceleration
with an accuracy of ±10 % over the range 10 Hz to 1 000 Hz and with an accuracy of +10 % and –20 %
over the range 2 Hz to 10 Hz. These values can be obtained from a single transducer whose signal is
processed to derive the quantities not directly measured, preferably an accelerometer whose output is
integrated once for velocity and twice for displacement. ISO 2954 gives requirements for instruments
for measuring vibration severity. Guidelines on applying methods of signal processing and display, e.g.
time and frequency domain, windowing, and averaging, are covered in ISO 13373-2 and ISO 18431-1 and
common examples are given in ISO 18431-2.
Care should be taken to ensure that any processing does not adversely affect the required accuracy of
the measuring system. Both the frequency response and measured vibration values are affected by
the method of attachment of the transducers. It is especially important to maintain a good attachment
between the transducer and the compressor when the vibration velocities and frequencies are high.
ISO 5348 gives guidelines on the mounting of accelerometers.
NOTE The guidance vibration values are not applicable for ovalling shell modes of pulsation dampers and
large diameter pipe systems.
4.3 Locations and direction of measurements
4.3.1 Locations
As a minimum, the vibration measurements shall be carried out on the locations shown in Figures 1 to
5 as follows:
— foundation: at all compressor frame bolt locations;
— frame (top): on each corner point and between all cylinders for a compressor with more than two
cylinders, all at the top of the frame;
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ISO 10816-8:2014(E)
— cylinders (lateral and rod): at the rigid part of each cylinder cover flange;
— pulsation vessels: at the inlet and/or outlet pipeline flange and at the heads;
— piping: at all critical parts of the system, to be determined by inspection and in agreement with the
purchaser.
NOTE Accelerometers are often mounted on the crosshead guide for condition monitoring purposes of internal
parts of the compressor. The vibrations are measured in the direction of the force exerted by the crosshead on
this guide, which is in vertical direction of a horizontal compressor. Experience on horizontal compressors has
shown that the vibration values measured on the crossheads guide can be used in addition to the vibration values
of other locations to judge the integrity of the compressor. The procedures for measuring the vibration values on
the crosshead guide are summarized in Annex C.
Key
1 all compressor frame bolt locations
2 each frame corner point
3 each frame location between the cylinders (required for a compressor with more than one cylinder)
4 each cylinder (cover flange at rigid location)
5 pulsation vessels (only shown for one vessel in the figure)
NOTE The numbers apply to all types of these compressors (for clarity, only one point is shown in the figure
for most of the locations). Piping is not shown in the figure, so point 6 should be agreed upon with the vendor. A
detailed description of the directions is given in 4.3.2.
Figure 1 — Measuring locations for a horizontal compressor
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ISO 10816-8:2014(E)
Key
1 all compressor frame bolt locations
2 each frame corner point
3 each frame location between the cylinders (required for a compressor with more than one cylinder)
4 each cylinder (cover flange at rigid location)
5 pulsation vessels (only shown for one vessel in the figure)
NOTE The numbers apply to all types of these compressors (for clarity only one point is shown in the figure
for most of the locations). Piping is not shown in the figure, so point 6 should be agreed upon with the vendor. A
detailed description of the directions is given in 4.3.2.
Figure 2 — Measuring locations for a vertical compressor
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ISO 10816-8:2014(E)
Key
1 all compressor frame bolt locations
2 each frame corner point
3 each frame location between the cylinders (required for a compressor with more than two cylinders)
4 each cylinder (cover flange at rigid location)
5 pulsation vessels (only shown for one vessel in the figure)
NOTE The numbers apply to all types of these compressors (for clarity only one point is shown in the figure
for most of the locations). Piping is not shown in the figure, so point 6 should be agreed upon with the vendor. A
detailed description of the directions is given in 4.3.2.
Figure 3 — Measuring locations for a V-type compressor
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ISO 10816-8:2014(E)
Key
1 all compressor frame bolt locations
2 each frame corner point
3 each frame location between the cylinders (required for a compressor with more than three cylinders)
4 each cylinder (cover flange at rigid location)
5 pulsation vessels (only shown for one vessel in the figure)
NOTE The numbers apply to all types of these compressors (for clarity only one point is shown in the figure
for most of the locations). Piping is not shown in the figure, so point 6 should be agreed upon with the vendor. A
detailed description of the directions is given in 4.3.2.
Figure 4 — Measuring locations for a W-type compressor
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ISO 10816-8:2014(E)
Key
1 all compressor frame bolt locations
2 each frame corner point
3 each frame location between the cylinders (required for a compressor with more than two cylinders)
4 each cylinder (cover flange at rigid location)
5 pulsation vessels (only shown for one vessel in the figure)
NOTE The numbers apply to all types of these compressors (for clarity only one point is shown in the figure
for most of the locations). Piping is not shown in the figure, so point 6 should be agreed upon with the vendor. A
detailed description of the directions is given in 4.3.2.
Figure 5 — Measuring locations for an L-type compressor
4.3.2 Direction of measurements
The measurements should be carried out in the following directions.
a) Horizontal compressor:
— foundation, frame, cylinder, pulsation dampers, and piping: three mutually perpendicular X, Y, and
Z directions as indicated in Figure 1;
b) Vertical compressor:
— foundation, frame, cylinder, pulsation dampers, and piping: three mutually perpendicular X, Y, and
Z directions as indicated in Figure 2;
c) V-type compressor:
— foundation, frame, pulsation dampers, and piping: three mutually perpendicular X, Y, and Z
directions as indicated in Figure 3,
— cylinder: three mutually perpendicular X1 (perpendicular to cylinder), Y1 (perpendicular to
cylinder), and Z1 (rod direction) directions as indicated in Figure 3;
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ISO 10816-8:2014(E)
d) W-type compressor:
— foundation, frame, and pulsation dampers and piping: three mutually perpendicular X, Y, and Z
directions as indicated in Figure 4,
— cylinder: three mutually perpendicular X1 (perpendicular to cylinder), Y1 (perpendicular to
cylinder), and Z1 (rod direction) directions as indicated in Figure 4;
e) L-type compressor:
— foundation, frame, cylinder, pulsation dampers, and piping: three mutually perpendicular X, Y, and
Z directions as indicated in Figure 5.
4.4 Operating conditions
Measurements should be taken when the compressor has reached its steady-state operating conditions
(e.g. normal operating temperature). The determination of the vibration values shall be based on the
maximum vibration values occurring over the entire speed range, if applicable, for all operating process
conditions (e.g. different pressures, temperatures), specified alternative gases (e.g. N for start-up),
2
unloading conditions, single and multiple compressors in service, etc.
The structure on which the compressor is mounted, either concrete or skid, should not be in resonance.
Operation at or near resonance should be avoided.
4.5 Record of measured results
Records of all measured results should include essential data of the compressor system and of the
measuring systems used (see Annex A).
5 Vibration criteria
5.1 Measuring quantities
The maximum vibration values for overall vibration displacements, vibration velocities, and vibration
accelerations shall be represented as r.m.s quantities.
5.2 Evaluation zones
5.2.1 General
The following evaluation zones are defined to permit a qualitative assessment of the vibration on a
given compressor system and to provide guidelines on possible actions. Numerical values assigned to
the zone boundaries are primarily intended to serve as guidance values and are not intended to serve
as a final acceptance criterion. The guidance values for acceptable vibration are intended to ensure
that gross deficiencies or unrealistic requirements are avoided. In certain cases, there can be specific
features associated with a particular compressor system which would require different boundary values
(smaller or larger) to be used, which should be agreed between the vendor and purchaser. In such cases,
it is normally necessary to clarify the reasons for this and, in particular, to confirm that the compressor
system will not be endangered by operating with larger vibration values.
Zone A, zone B: Compressor systems with vibration within these zones are normally considered
acceptable for long-term operation.
Zone C: Compressor systems with vibration within this zone are normally considered unsatisfactory
for long-term continuous operation. Generally, the compressor can be operated for a limited period
in this condition until a suitable opportunity arises for remedial action such as analysis and possible
correction. Clarify between the vendor and the purchas
...
DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 10816-8
ISO/TC 108/SC 2 Secretariat: DIN
Voting begins on Voting terminates on
2012-12-15 2013-03-15
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION • МЕЖДУНАРОДНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ • ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Mechanical vibration — Evaluation of machine vibration by
measurements on non-rotating parts —
Part 8:
Reciprocating compressor systems
Vibrations mécaniques — Évaluation des vibrations des machines par mesurages sur les parties non
tournantes —
Partie 8: Systèmes de compresseurs alternatifs
ICS 17.160
To expedite distribution, this document is circulated as received from the committee
secretariat. ISO Central Secretariat work of editing and text composition will be undertaken at
publication stage.
Pour accélérer la distribution, le présent document est distribué tel qu'il est parvenu du
secrétariat du comité. Le travail de rédaction et de composition de texte sera effectué au
Secrétariat central de l'ISO au stade de publication.
THIS DOCUMENT IS A DRAFT CIRCULATED FOR COMMENT AND APPROVAL. IT IS THEREFORE SUBJECT TO CHANGE AND MAY NOT BE
REFERRED TO AS AN INTERNATIONAL STANDARD UNTIL PUBLISHED AS SUCH.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNOLOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES, DRAFT
INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME STANDARDS TO
WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN NATIONAL REGULATIONS.
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED TO SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS, NOTIFICATION OF ANY RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH
THEY ARE AWARE AND TO PROVIDE SUPPORTING DOCUMENTATION.
© International Organization for Standardization, 2012
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ISO/DIS 10816-8
Copyright notice
This ISO document is a Draft International Standard and is copyright-protected by ISO. Except as permitted
under the applicable laws of the user’s country, neither this ISO draft nor any extract from it may be
reproduced, stored in a retrieval system or transmitted in any form or by any means, electronic,
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ii © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO/DIS 10816-8:2012(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope .1
2 Normative references .2
3 Terms and definitions .2
4 Measurements .2
4.1 Measurement procedure .2
4.2 Measuring instrumentation and measured quantities .3
4.3 Locations and direction of measurements .3
4.4 Operating conditions.9
4.5 Record of measured results.9
5 Vibration criteria .9
5.1 Measuring quantities .9
5.2 Evaluation zones .9
5.3 Guidance values for acceptable overall (2 Hz to 1000 Hz) vibration levels . 10
Annex A (normative) Measurement information requirements . 13
Annex B (normative) Curves with overall limits of vibration velocity values . 16
Annex C (informative) Measurement of vibration values on the crosshead guide . 22
Annex D (informative) Root mean square value, peak value and crest factor . 25
Bibliography .27
© ISO 2012 – All rights reserved iii
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ISO/DIS 10816-8:2012(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 10816-8 was prepared by Technical Committee ISO/TC 108, Mechanical vibration, shock and condition
monitoring, Subcommittee SC 2, Measurement and evaluation of mechanical vibration and shock as applied
to machines, vehicles and structures.
ISO 10816 consists of the following parts, under the general title Mechanical vibration — Evaluation of machine
vibration by measurements on non-rotating parts:
Part 1: General guidelines
Part 2: Land-based steam turbines and generators in excess of 50 MW with normal operating speeds of
1500 r/min, 1800 r/min, 3000 r/min and 3600 r/min
Part 3: Industrial machines with nominal power above 15 kW and nominal speeds between 120 r/min and
15000 r/min when measured in situ
Part 4: Gas turbine sets with fluid-film bearings
Part 5: Machine sets in hydraulic power generating and pumping plants, including measurements on
rotating shafts
Part 6: Reciprocating machines with power ratings above 100 kW
Part 7: Rotodynamic pumps for industrial applications, including measurements on rotating shafts
Part 8: Reciprocating compressor systems
Part 21: Onshore wind turbines with gearbox
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ISO/DIS 10816-8:2012(E)
Introduction
ISO 10816-1 gives general guidelines for the evaluation of machine vibration by measurements on non-
rotating parts. It establishes procedures and guidelines for the measurement and classification of mechanical
vibration of reciprocating compressors. In general, this part of ISO 10816 refers to vibration of the main
structure of the compressor, including the foundation, pulsation dampers and attached pipe system. The
guidance values given for these vibrations are defined primarily to classify the vibration and to avoid problems
with auxiliary equipment mounted on these structures. Recommendations for measurements and evaluation
criteria are provided in this part of ISO 10816.
Typical features of reciprocating compressors are the oscillating masses, the cyclically varying torques,
cylinder stretch and the pulsating forces in the cylinders, pulsation dampers and pipe system. All these
features cause alternating loads on the main supports and vibration of the compressor system. The vibration
values of reciprocating compressor systems are generally higher than for rotating compressors but, since they
are largely determined by the design features of the compressor, they tend to remain more constant over the
life of the system than for rotating machinery.
In the case of reciprocating compressor systems, the vibration measured on the main structure of the
compressor including the foundation, pulsation dampers and piping and quantified according to this part of
ISO 10816 may only give a rough idea of the vibratory states of the components within the machine itself.
The damage, which can occur when exceeding the guidance values based on experience with similar
compressor systems, is sustained predominantly by machine-mounted components (e.g. instrumentation,
heat exchangers, filters, pumps), connecting elements of the compressor with its peripheral parts (e.g.
pipelines) or monitoring instruments (e.g. pressure gauges, thermometers). The question as from which
vibration values damage is to be expected largely depends on the design of these components and their
fastenings. In some cases, special measurements on certain compressor system components can be required
to ascertain that the vibration values do not cause damage. It also happens that even if measured values are
within the guidance values of this part of ISO 10816, problems can occur owing to the great variety of
components which can be attached.
Local vibration problems as described above can be, and have to be, rectified by specific “local measures”
(e.g. by elimination of resonances). Experience has shown, however, that it is possible in the majority of cases
to state measurable quantities characterizing the vibratory state and to give guidance values for these. This
shows that the measurable variables and the guidance values for acceptable vibration in most cases permit a
reliable evaluation.
The vibration values of reciprocating compressor systems are not only affected by the properties of the
compressor itself but also to a large degree by the foundation. Since a reciprocating compressor can act as a
vibration generator, vibration isolation between the compressor and its foundation can be necessary. The
vibration response of the foundation and the vibration from adjacent equipment can have considerable effect
on the vibration of the compressor system.
© ISO 2012 – All rights reserved v
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DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 10816-8:2012(E)
Mechanical vibration — Evaluation of machine vibration by
measurements on non-rotating parts —
Part 8:
Reciprocating compressor systems
1 Scope
This part of ISO 10816 establishes procedures and guidelines for the measurement and classification of
mechanical vibration of reciprocating compressor systems. The vibration values are defined primarily to
classify the vibration of the compressor system and to avoid fatigue problems with parts in the reciprocating
compressor system, i.e. foundation, compressor, dampers, piping and auxiliary equipment mounted on the
compressor system. The guidelines are not intended for condition monitoring purposes.
This part of ISO 10816 applies to reciprocating compressors mounted rigidly with typical speed ratings greater
than 120 r/min and up to and including 1800 r/min. The general evaluation criteria which are presented relate
to operational measurements. The criteria are also used to ensure that machine vibration does not adversely
affect the equipment directly mounted on the machine, e.g. pulsation dampers and the pipe system.
The machinery driving the reciprocating compressor, however, is evaluated in accordance with the
appropriate part of ISO 10816 or other relevant standards and classification for the intended duty.
It is recognized that the evaluation criteria may only have limited application when considering the effects of
internal machine components, e.g. problems associated with valves, pistons, piston rings may be unlikely to
be detected in the measurements. Identification of such problems may require investigative diagnostic
techniques which are outside the scope of this part of ISO 10816.
Noise is also outside the scope of this part of ISO 10816.
Examples of reciprocating compressor systems covered by this part of ISO 10816 are:
horizontal, vertical, V-, W- and L-type compressor systems,
constant and variable speed compressors,
compressors driven by electric motors, gas and diesel engines, steam turbines, with or without a gearbox,
flexible or rigid coupling,
dry running and lubricated reciprocating compressors.
This part of ISO 10816 does not apply to hyper compressors.
© ISO 2012 – All rights reserved 1
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ISO/DIS 10816-8:2012(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 2041, Mechanical vibration, shock and condition monitoring — Vocabulary
ISO 2954, Mechanical vibration of rotating and reciprocating machinery — Requirements for instruments for
measuring vibration severity
ISO 5348, Mechanical vibration and shock — Mechanical mounting of accelerometers
ISO 13373-2, Condition monitoring and diagnostics of machines — Vibration condition monitoring — Part 2:
Processing, analysis and presentation of vibration data
ISO 18431-1, Mechanical vibration and shock — Signal processing — Part 1: General introduction
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 2041 and the following apply.
3.1
compressor system
machinery system comprised of foundation, compressor (crankcase, crosshead guide, cylinders), pulsation
dampers and piping
3.2
overall vibration value
vibration value measured in a frequency range from 2 Hz to 1000 Hz
3.3
purchaser
agency that issues the order and specification to the vendor
3.4
vendor
manufacturer or manufacturer’s agent that supplies the equipment
4 Measurements
4.1 Measurement procedure
The primary measurement quantity shall be overall r.m.s. (root mean square) vibration velocity in mm/s.
If frequencies below 10 Hz are expected or observed, it is recommended additionally to measure the overall
r.m.s. vibration displacement in mm (it is also common to display displacement in micrometres where 1 µm =
–6
10 m).
If frequencies above 200 Hz are expected or observed, it is recommended additionally to measure the overall
2 2
r.m.s. vibration acceleration in m/s (it is still common to display acceleration in units of g where g = 9,81 m/s ).
All values shall be within the values for acceptable overall vibration as summarized in 5.3.
Spectral data should be retrieved for each of the measured quantities if they exceed the vibration values of
evaluation zone B/C as defined in 5.2 to aid in analysis and possible correction.
2 © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO/DIS 10816-8:2012(E)
NOTE 1 Vibration acceleration values are often measured to carry out condition monitoring of internal compressor
components. However, this part of ISO 10816 is not intended to be applied for condition monitoring purposes. For
example, if the condition of the compressor valves is to be monitored, other procedures and standards with different
values may apply. The vibration acceleration values given in this part of ISO 10816 should therefore only serve as a
criterion to judge the overall integrity of the compressor system and attached equipment, e.g. pressure and/or temperature
transmitters and valve lifting devices. When the acceleration values given in this part of ISO 10816 are exceeded this does
not by definition imply that corrective actions are required. The susceptibility of components to high acceleration values
(instruments, heavy components on small equipment nozzles, etc.), the presence of audible noise or knocking sounds or
unusual or sudden changes should then become a point of attention and further analysis.
NOTE 2 The relationship between displacement, velocity and acceleration is given in Clause B.1.
Further on it should be kept in mind that the measured acceleration values on locations as shown in Figures 1
to 5 are not the values of the attached equipment but the values of the compressor system parts (foundation,
crankcase, cylinder, dampers and piping) to which they are mounted.
4.2 Measuring instrumentation and measured quantities
Criteria for classifying vibration values for reciprocating compressor systems are specified in Clause 5. It is
recognized that the main excitation frequencies for reciprocating compressor systems are generally found in
the range 2 Hz to 300 Hz. However, when considering the complete compressor system, including auxiliary
equipment that is a functional part of the compressor, a typical range 2 Hz to 1000 Hz is applied to
characterize the overall vibration. For special purposes, a different range may be agreed between the vendor
and purchaser.
Since the overall vibration signal usually contains many frequency components, there is no simple
mathematical relationship between the r.m.s. and peak, or peak-to-peak overall vibration measurements, see
Annex D.
Therefore the preferred measuring system should provide the r.m.s. values of displacement, velocity and
acceleration with an accuracy of ±10 % over the range 10 Hz to 1000 Hz and with an accuracy of +10 % and
–20 % over the range 2 Hz to 10 Hz. These values may be obtained from a single transducer whose signal is
processed to derive the quantities not directly measured; preferably an accelerometer whose output is
integrated once for velocity and twice for displacement. ISO 2954 gives requirements for instruments for
measuring vibration severity. Guidelines on applying methods of signal processing and display, e.g. time and
frequency domain, windowing and averaging, are covered in ISO 13373-2, ISO 18431-1 and common
examples given in ISO 18431-2.
Care should be taken to ensure that any processing does not adversely affect the required accuracy of the
measuring system. Both the frequency response and measured vibration values are affected by the method of
attachment of the transducers. It is especially important to maintain a good attachment between the
transducer and the compressor when the vibration velocities and frequencies are high. ISO 5348 gives
guidelines on the mounting of accelerometers.
4.3 Locations and direction of measurements
4.3.1 Locations
As a minimum, the vibration measurements shall be carried out on the locations shown in Figures 1 to 5 as
follows:
Foundation: at all compressor frame bolt locations;
Frame (top): on each corner point and between all cylinders for a compressor with more than 2 cylinders,
all at the top of the frame;
Cylinders (lateral and rod): at the rigid part of each cylinder cover flange;
Pulsation vessels: at the inlet and/or outlet pipeline flange and at the heads;
© ISO 2012 – All rights reserved 3
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ISO/DIS 10816-8:2012(E)
Piping: at all critical parts of the system, to be determined by inspection and in agreement with the
purchaser.
NOTE Accelerometers are often mounted on the crosshead guide for condition monitoring purposes of internal parts
of the compressor. The vibrations are measured in the direction of the force exerted by the crosshead on this guide, which
is in vertical direction of a horizontal compressor. Experience on horizontal compressors has shown that the vibration
values measured on the crossheads guide can be used in addition to the vibration values of other locations to judge the
integrity of the compressor. The procedure for measuring the vibration values on the crosshead guide are summarized in
Annex C.
Z
5
X
Y
1
2
3
4
Key
1 All compressor frame foundation bolts
2 Each frame corner point
3 Each frame location between the cylinders (required for a compressor with more than one cylinder on the same side)
4 Each cylinder (cover flange at rigid location)
5 Pulsation vessels (only shown for one vessel in the figure)
NOTE For clarity, only one point is shown in the figure for most of the locations. Piping is not shown in the figure, so
the measuring locations on the piping should be agreed upon with the vendor. A detailed description of the measurement
directions is given in 4.3.2.
Figure 1 — Measuring locations for a horizontal compressor
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ISO/DIS 10816-8:2012(E)
Z
4
X
Y
3
5
2
1
Key
1 All compressor frame foundation bolts
2 Each frame corner point
3 Each frame location between the cylinders (required for a compressor with more than one cylinder on the same side)
4 Each cylinder (cover flange at rigid location)
5 Pulsation vessels (only shown for one vessel in the figure)
NOTE For clarity, only one point is shown in the figure for most of the locations. Piping is not shown in the figure, so
the measuring locations on the piping should be agreed upon with the vendor. A detailed description of the measurement
directions is given in 4.3.2.
Figure 2 — Measuring locations for a vertical compressor
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ISO/DIS 10816-8:2012(E)
Z
X
Y
4
Z1
5
X1
Y1
2
1
Key
1 All compressor frame foundation bolts
2 Each frame corner point
4 Each cylinder (cover flange at rigid location)
5 Pulsation vessels (only shown for one vessel in the figure)
NOTE 1 If there is more than one cylinder on the same side of the compressor, vibration needs also to be measured on
the frame between adjacent cylinders as indicated by Key 3 in Figures 1 and 2 for horizontal and vertical compressors.
NOTE 2 For clarity, only one point is shown in the figure for most of the locations. Piping is not shown in the figure, so
the measuring locations on the piping should be agreed upon with the vendor. A detailed description of the measurement
directions is given in 4.3.2.
Figure 3 — Measuring locations for a V-type compressor
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Z
4
X
Y
2
Z1
5
X1
1
Y1
Key
1 All compressor frame foundation bolts
2 Each frame corner point
4 Each cylinder (cover flange at rigid location)
5 Pulsation vessels (only shown for one vessel in the figure)
NOTE 1 If there is more than one cylinder on the same side of the compressor, vibration needs also to be measured on
the frame between adjacent cylinders as indicated by Key 3 in Figures 1 and 2 for horizontal and vertical compressors.
NOTE 2 For clarity, only one point is shown in the figure for most of the locations. Piping is not shown in the figure, so
the measuring locations on the piping should be agreed upon with the vendor. A detailed description of the measurement
directions is given in 4.3.2.
Figure 4 — Measuring locations for a W-type compressor
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ISO/DIS 10816-8:2012(E)
Z
5
4
X
Y
2
1
Key
1 All compressor frame foundation bolts
2 Each frame corner point
4 Each cylinder (cover flange at rigid location)
5 Pulsation vessels (only shown for one vessel in the figure)
NOTE 1 If there is more than one cylinder on the same side of the compressor, vibration needs also to be measured on
the frame between adjacent cylinders as indicated by Key 3 in Figures 1 and 2 for horizontal and vertical compressors.
NOTE 2 For clarity, only one point is shown in the figure for most of the locations. Piping is not shown in the figure, so
the measuring locations on the piping should be agreed upon with the vendor. A detailed description of the measurement
directions is given in 4.3.2.
Figure 5 — Measuring locations for an L-type compressor
4.3.2 Directions of measurement
The measurements should be carried out in the following directions.
a) Horizontal compressor:
foundation, frame, cylinder, pulsation dampers and piping: 3 mutually perpendicular X, Y and Z
directions as indicated in Figure 1;
b) Vertical compressor:
foundation, frame, cylinder, pulsation dampers and piping: 3 mutually perpendicular X, Y and Z
directions as indicated in Figure 2;
c) V-type compressor:
foundation, frame, pulsation dampers and piping: 3 mutually perpendicular X, Y and Z direction as
indicated in Figure 3,
cylinder: 3 mutually perpendicular X1 (perpendicular to cylinder), Y1 (perpendicular to cylinder) and
Z1 (rod direction) directions as indicated in Figure 3;
8 © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO/DIS 10816-8:2012(E)
d) W-type compressor:
foundation, frame and pulsation dampers and piping: 3 mutually perpendicular X, Y and Z direction
as indicated in Figure 4,
cylinder: 3 mutually perpendicular X1 (perpendicular to cylinder), Y1 (perpendicular to cylinder) and
Z1 (rod direction) as indicated in Figure 4;
e) L-type compressor:
foundation, frame, cylinder, pulsation dampers and piping: 3 mutually perpendicular X, Y and Z
directions as indicated in Figure 5.
4.4 Operating conditions
Measurements should be taken when the compressor has reached its steady-state operating conditions (e.g.
normal operating temperature). The determination of the vibration values shall be based on the maximum
vibration values occurring over the entire speed range (if applicable), for all operating process conditions (e.g.
different pressures, temperatures), specified alternative gases (e.g. N for start-up), unloading conditions,
2
single and multiple compressors in service, etc.
4.5 Record of measured results
Records of all measured results should include essential data of the compressor systems and of the
measuring systems used, see Annex A.
5 Vibration criteria
5.1 Measuring quantities
The maximum vibration values for overall vibration displacements, vibration velocities and vibration
accelerations shall be measured as r.m.s. quantities.
5.2 Evaluation zones
5.2.1 General
The following evaluation zones are defined to permit a qualitative assessment of the vibration on a given
compressor system and to provide guidelines on possible actions. Numerical values assigned to the zone
boundaries are primarily intended to serve as guidance values and are not intended to serve as a final
acceptance criterion. The guidance values for acceptable vibration are intended to ensure that gross
deficiencies or unrealistic requirements are avoided. In certain cases, there may be specific features
associated with a particular compressor system which would require different boundary values (lower or
higher) to be used, which should be agreed between the vendor and purchaser. In such cases, it is normally
necessary to clarify the reasons for this and, in particular, to confirm that the compressor system will not be
endangered by operating with higher vibration values.
Zone A and zone B: Compressor systems with vibration within these zones are normally considered
acceptable for long-term operation.
Zone C: Compressor systems with vibration within this zone are normally considered unsatisfactory for long-
term continuous operation. Generally, the compressor may be operated for a limited period in this condition
until a suitable opportunity arises for remedial action such as analysis and possible correction. Clarify between
vendor and purchaser that the compressor is suitable for long-term safe operation.
© ISO 2012 – All rights reserved 9
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ISO/DIS 10816-8:2012(E)
Zone D: Vibration values within this zone are normally considered to be of sufficient severity to cause damage
to the compressor and attached equipment.
Transitions for the zone boundaries for reciprocating compressor systems have been defined and summarized
in Table 1.
Table 1 — Evaluation zone descriptions
Zone Range Criterion Description (see Notes)
A
≤ A/B
Compressor systems with vibration within these zones are normally
Acceptable
considered acceptable for long-term operation.
B > A/B and ≤ B/C
Analysis and possible correction. Clarify between vendor and purchaser
C
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10816-8
Première édition
2014-07-01
Vibrations mécaniques — Évaluation
des vibrations des machines par
mesurages sur les parties non
tournantes —
Partie 8:
Systèmes de compresseurs alternatifs
Mechanical vibration — Evaluation of machine vibration by
measurements on non-rotating parts —
Part 8: Reciprocating compressor systems
Numéro de référence
ISO 10816-8:2014(F)
©
ISO 2014
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ISO 10816-8:2014(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2014
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sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
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Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2014 – Tous droits réservés
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ISO 10816-8:2014(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 2
3 Termes et définitions . 2
4 Mesurages . 2
4.1 Mode opératoire de mesurage . 2
4.2 Appareils de mesurage et grandeurs mesurées . 3
4.3 Emplacement et direction de mesurage . 4
4.4 Surveillance continue .10
4.5 Enregistrement des résultats mesurés .10
5 Critères de vibration .10
5.1 Mesurage de grandeurs .10
5.2 Zones d’évaluation .10
5.3 Valeurs recommandées pour des valeurs vibratoires globales acceptables (2 Hz à
1 000 Hz) .12
Annexe A (normative) Exigences d’information de mesurage .15
Annexe B (normative) Courbes avec limites globales des valeurs de vitesse de vibration .18
Annexe C (informative) Mesurage des valeurs de vibration sur le guide de crosse .24
Annexe D (informative) Valeur efficace, valeur de crête et facteur de crête .27
Bibliographie .29
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ISO 10816-8:2014(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 (IEC) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
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. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration
du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par
l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation
de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’OMC
concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant:
Avant-propos — Informations supplémentaires.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 108, Vibrations et chocs mécaniques,
et leur surveillance, sous-comité SC 2, Mesure et évaluation des vibrations et chocs mécaniques intéressant
les machines, les véhicules et les structures en collaboration avec l’ISO/TC 118, Compresseurs, machines
portatives pneumatiques, machines et équipements pneumatiques.
L’ISO 10816 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Vibrations mécaniques —
Évaluation des vibrations des machines par mesurages sur les parties non tournantes:
— Partie 1: Lignes directrices générales
— Partie 2: Turbines à vapeur et alternateurs pour applications terrestres, excédant 50 MW avec des
vitesses normales de fonctionnement de 1500 r/min, 1800 r/min, 3000 r/min et 3600 r/min
— Partie 3: Machines industrielles de puissance nominale supérieure à 15 kW et de vitesse nominale de
fonctionnement entre 120 r/min et 15 000 r/min, lorsqu’elles sont mesurées in situ
— Partie 4: Turbines à gaz à paliers à film fluide
— Partie 5: Machines équipant les centrales hydroélectriques et les stations de pompage
— Partie 6: Machines alternatives de puissance nominale supérieure à 100 kW
— Partie 7: Pompes rotodynamiques pour applications industrielles, y compris mesurages sur les arbres
tournants
— Partie 8: Systèmes de compresseurs alternatifs
— Partie 21: Aérogénérateurs littoraux équipés d’un multiplicateur
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ISO 10816-8:2014(F)
Introduction
L’ISO 10816-1 donne des lignes directrices générales pour l’évaluation des vibrations des machines
par mesurages sur les parties non tournantes. Cependant, la présente partie de l’ISO 10816 établit
des procédures et des lignes directrices spéciales pour le mesurage et la classification des vibrations
mécaniques des compresseurs alternatifs. D’une manière générale, elle fait référence aux vibrations
de la structure principale du compresseur, y compris les fondations, les dispositifs de suppression des
pulsations et la tuyauterie attenante. Les valeurs recommandées pour ces vibrations sont principalement
définies en vue de classer les vibrations et d’éviter les problèmes avec les équipements auxiliaires
montés sur ces structures. Les recommandations de mesurages et les critères d’évaluation sont donnés
dans cette partie de l’ISO 10816.
Les caractéristiques types des compresseurs alternatifs sont les masses oscillantes, les couples à
variation cyclique, l’élongation des cylindres et les forces de pulsation dans les cylindres, les dispositifs
de suppression des pulsations et la tuyauterie. Toutes ces caractéristiques génèrent des charges alternées
sur les supports principaux et des vibrations sur le système de compresseur. Les valeurs de vibration
des systèmes de compresseurs alternatifs sont généralement plus grandes que pour les compresseurs
tournants, mais étant donné qu’elles sont en grande partie déterminées par les caractéristiques de
conception du compresseur, elles ont tendance à rester plus constantes pendant la durée de vie du
système que dans le cas des machines tournantes.
Dans le cas des systèmes de compresseurs alternatifs, les vibrations mesurées sur la structure principale
du compresseur (y compris les fondations, les dispositifs de suppression des pulsations et la tuyauterie)
et quantifiées suivant la présente partie de l’ISO 10816, ne peuvent donner qu’une vague idée des états
vibratoires des composants à l’intérieur de la machine elle-même.
Les détériorations, qui peuvent se produire en cas de dépassement des valeurs recommandées sur la
base de l’expérience avec des systèmes de compresseurs similaires, sont subies essentiellement par les
composants montés sur machine (par ex. instrumentation, échangeurs thermiques, filtres, pompes), les
éléments de raccordement du compresseur avec ses pièces périphériques (par exemple: conduites) ou
les instruments de contrôle (par exemple: manomètres, thermomètres). Les valeurs de vibration à partir
desquelles on doit s’attendre à des détériorations dépendent dans une large mesure de la conception
de ces composants et de leurs fixations. Dans certains cas, des mesurages spéciaux peuvent s’avérer
nécessaires sur certains composants de systèmes de compresseurs afin de s’assurer que les valeurs
de vibration n’entraînent pas de détériorations. Même si les valeurs mesurées sont dans la fourchette
des valeurs recommandées dans la présente partie de l’ISO 10816, il est possible que des problèmes se
produisent en raison de la grande diversité de composants qui peuvent être raccordés.
Les problèmes locaux de vibration décrits ci-dessus peuvent, et doivent, être rectifiés par des «mesures
locales» spécifiques (par exemple, par élimination des résonances). Toutefois, l’expérience montre qu’il
est possible, dans la majorité des cas, d’indiquer des grandeurs mesurables caractérisant l’état vibratoire,
et de recommander des valeurs pour celles-ci. Ceci montre que les variables mesurables et les valeurs
recommandées de vibration acceptables permettent, dans la plupart des cas, une évaluation fiable.
Si les valeurs de vibration mesurées indiquées dans la présente partie de l’ISO 10816 n’excèdent pas les
valeurs recommandées, une usure anormale des composants internes d’un compresseur provoquée par
les vibrations est peu probable de se produire.
Les valeurs de vibration des systèmes de compresseurs alternatifs ne sont pas affectées que par les
propriétés du compresseur lui-même, mais également dans une large mesure par les fondations. Étant
donné qu’un compresseur alternatif peut se comporter comme un générateur de vibrations, une isolation
vibratoire entre le compresseur et ses fondations peut s’avérer nécessaire. La réponse aux vibrations des
fondations et les vibrations des équipements voisins peuvent avoir un effet important sur les vibrations
du système de compresseurs.
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NORME INTERNATIONALE ISO 10816-8:2014(F)
Vibrations mécaniques — Évaluation des vibrations des
machines par mesurages sur les parties non tournantes —
Partie 8:
Systèmes de compresseurs alternatifs
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 10816 établit des procédures et des lignes directrices pour le mesurage
et la classification des vibrations mécaniques des systèmes de compresseurs alternatifs. Les valeurs
de vibration sont définies principalement afin de classer les vibrations du système de compresseur et
d’éviter les problèmes liés à la fatigue sur les pièces du système de compresseurs alternatifs, à savoir les
fondations, le compresseur, les amortisseurs, la tuyauterie et les équipements auxiliaires montés sur le
système de compresseur.
La présente partie de l’ISO 10816 s’applique aux compresseurs alternatifs sur fondations rigides avec
des vitesses de rotation nominales supérieures entre 120 tr/min et 1 800 tr/min. Les critères généraux
d’évaluation présentés s’appliquent aux mesures opérationnelles. Ces critères servent également à
s’assurer que les vibrations de la machine n’ont pas d’effets nuisibles sur les équipements montés
directement sur cette machine, comme les dispositifs de suppression des pulsations et la tuyauterie.
NOTE Les orientations générales présentées dans la présente partie de l’ISO 10816 peuvent également être
appliqués à compresseurs alternatifs dehors de la plage de vitesse spécifiée mais différents critères d’évaluation
pourraient être applicables dans ce cas.
Les machines d’entraînement du compresseur alternatif sont en revanche évaluées suivant la partie
appropriée de l’ISO 10816 ou toute autre norme adéquate et classification pour la fonction prévue. Les
pilotes ne sont pas intégrés dans la présente partie de l’ISO 10816.
Il est admis que les critères d’évaluation pourraient n’avoir qu’une application limitée en ce qui concerne
les effets des composants internes des machines; par exemple, il est peu probable que les problèmes liés
aux soupapes, pistons et garnitures de piston puissent être détectés lors des mesurages. L’identification
de ces problèmes peut nécessiter des techniques de diagnostic d’enquête qui sortent du cadre de la
présente partie de l’ISO 10816.
Les systèmes de compresseurs alternatifs couverts dans cette partie de l’ISO 10816 comprennent, par
exemple:
— les systèmes de compresseurs horizontaux, verticaux, et de type V, W et L,
— les compresseurs à vitesse constante et variable,
— les compresseurs à entraînement par moteurs électriques, à gaz et diesel, par turbines à vapeur,
avec ou sans multiplicateur, et accouplement flexible ou rigide, et
— les compresseurs à fonctionnement avec et sans lubrification.
La présente partie de l’ISO 10816 ne s’applique pas aux hypercompresseurs.
Ces lignes directrices ne sont pas destinées à des fins de surveillance en continu. Le bruit est aussi en
dehors du domaine d’application de la présente partie de l’ISO 10816.
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ISO 10816-8:2014(F)
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 2041, Vibrations et chocs mécaniques, et leur surveillance — Vocabulaire
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 2041 et les suivantes
s’appliquent.
3.1
système de compresseur
système de machine comprenant fondations, compresseur (carter, guide de crosse, cylindres), dispositifs
de suppression des pulsations et tuyauterie
3.2
valeur globale de vibration
représentation numérique simple d’une caractéristique, ou d’un ensemble de caractéristiques, dérivée
d’une courbe d’onde brute ou d’une courbe d’onde traitée dans le temps ou d’un spectre de fréquences
d’un signal de vibration et souvent accompagnée d’un texte descriptif ou d’indicateurs permettant de
spécifier les méthodes utilisées dans sa dérivation
Note 1 à l’article: La valeur globale de vibration est mesurée sur la plage de fréquence de 2 Hz à 1000 Hz.
3.3
fréquence d’angle
fréquence utilisée pour convertir le déplacement vibratoire en vitesse vibratoire et la vitesse vibratoire
en accélération vibratoire pour un signal sinusoïdal
Note 1 à l’article: Les fréquences d’angle sont respectivement 10 Hz et 200 Hz.
3.4
vendeur
fabricant ou agent du fabricant fournissant les équipements
3.5
acheteur
organisation délivrant la commande et les spécifications au vendeur
4 Mesurages
4.1 Mode opératoire de mesurage
La grandeur de mesurage principale doit être la vitesse de vibration efficace (eff) globale en millimètres
par seconde.
Si des fréquences inférieures à la fréquence d’angle de 10 Hz sont prévues ou observées, il est conseillé
de mesurer en plus le déplacement vibratoire efficace global en mm (il est également courant d’afficher
–3
le déplacement en micromètres, avec 1 µm = 10 mm).
Si des fréquences supérieures à la fréquence d’angle de 200 Hz sont prévues ou observées, il est conseillé
2
de mesurer en plus l’accélération vibratoire efficace globale en m/s (il est encore courant, mais pas
2
recommandé, d’afficher l’accélération en unités de g avec g = 9,81 m/s ).
NOTE La relation entre le déplacement, la vitesse et l’accélération est indiquée en B.1.
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ISO 10816-8:2014(F)
Par conséquent, et conformément à l’ISO 10816-1, le critère d’acceptation basé sur la vitesse qui est
prise de la forme générale des Figures B.1 à B.10. Ces figures indiquent les fréquences d’angle de 10 Hz
à 200 Hz et montre qu’en dessous et qu’au-dessus de ces fréquences d’angle, la direction de la vitesse
vibratoire est une fonction de la fréquence vibratoire.
Toutes les valeurs doivent être dans la fourchette de valeurs de vibration globales acceptables
récapitulées au 5.3.
Il convient de récupérer les données spectrales pour chacune des grandeurs mesurées si elles se situent
en dehors des valeurs de vibration de la limite de la zone d’évaluation B/C définie au 5.2 pour aider à
l’analyse et à une correction éventuelle.
Les valeurs d’accélération de vibration sont souvent mesurées pour effectuer la surveillance en continu
des composants internes du compresseur. Cette partie de l’ISO 10816 n’est toutefois pas destinée à
être appliquée à des fins de surveillance en continu. Si, par exemple, les conditions des soupapes du
compresseur doivent faire l’objet d’un suivi, d’autres procédures et normes donnant des valeurs
différentes peuvent être applicables. Il convient donc d’utiliser les valeurs d’accélération de vibration
données dans la présente partie de l’ISO 10816 uniquement comme un critère d’évaluation de l’intégrité
globale du système de compresseur et des équipements raccordés, tels que les transmetteurs de pression
et/ou de température et les poussoirs de soupape. Le dépassement des valeurs d’accélération données
dans la présente partie de l’ISO 10816 n’implique pas nécessairement que des actions correctives
soient requises. Il convient que la susceptibilité des composants aux valeurs d’accélération élevées
(instruments, composants lourds sur petites buses d’équipement, etc.), la présence de bruits audibles
ou de bruits de coups, ou tout changement inhabituel ou soudain des valeurs vibratoires, retiennent
l’attention et fassent l’objet d’une analyse plus poussée.
Par ailleurs, il conviendra de ne pas oublier que les valeurs d’accélération mesurées aux emplacements
illustrés en Figures 1 à 5 ne correspondent pas aux valeurs relevées sur les équipements raccordés, mais
aux valeurs relevées sur les pièces du système de compresseur (fondations, carter, cylindre, amortisseurs
et tuyauterie) sur lesquelles ils sont montés.
4.2 Appareils de mesurage et grandeurs mesurées
Les critères de classification des valeurs de vibration pour les systèmes de compresseurs alternatifs
sont précisés à l’Article 5. Il est reconnu que les principales fréquences d’excitation pour les systèmes
de compresseurs alternatifs se situent généralement dans la plage de 2 Hz à 300 Hz. Néanmoins, si l’on
considère le système de compresseur dans son ensemble, y compris les équipements auxiliaires qui en
sont une partie fonctionnelle, une plage type de 2 Hz à 1 000 Hz est appliquée pour la caractérisation des
vibrations globales. Pour les besoins de la présente partie de l’ISO 10816, la valeur vibratoire efficace
globale doit représenter la vibration à travers une plage de fréquences comprises entre 2 Hz à 1 000 Hz.
Le vendeur et l’acheteur peuvent convenir d’une plage différente pour des besoins particuliers.
Étant donné que le signal de vibration global contient normalement de nombreux harmoniques, il n’existe
pas de relation mathématique simple entre les mesures de vibration efficaces de crête, ou crête à crête,
voir l’Annexe D.
Il convient donc que le système de mesurage donne les valeurs de déplacement, vitesse et accélération
efficaces avec une précision de ±10 % sur la plage de 10 Hz à 1 000 Hz, et avec une précision de +10 %
et –20 % sur la plage de 2 Hz à 10 Hz. Ces valeurs peuvent être obtenues à partir d’un seul capteur
dont le signal est traité afin d’en déduire les grandeurs non mesurées directement, de préférence un
accéléromètre dont la sortie est intégrée une fois pour la vitesse et deux fois pour le déplacement.
L’ISO 2954 spécifie les exigences relatives aux appareils destinés à mesurer l’intensité vibratoire.
Les lignes directrices concernant l’application des méthodes de traitement et d’affichage du signal,
par exemple: domaine temporel et fréquentiel, fenêtrage et calcul de moyenne, sont abordées dans
l’ISO 13373-2 et l’ISO 18431-1, et des exemples courants sont donnés dans l’ISO 18431-2.
Il convient de s’assurer que le traitement, quel qu’il soit, ne compromet pas la précision requise du système
de mesurage. La réponse en fréquence et les valeurs de vibration mesurées sont également influencées
par la méthode de raccordement des capteurs. Il est particulièrement important de maintenir un bon
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raccordement entre le capteur et le compresseur lorsque les vitesses et fréquences de vibration sont
élevées. L’ISO 5348 donne des lignes directrices sur la fixation des accéléromètres.
NOTE Les valeurs de vibrations de référence ne sont pas applicables pour les modes d’ovalisation des coquilles
d’amortisseurs de pulsation et de systèmes de tuyauterie de grand diamètre.
4.3 Emplacement et direction de mesurage
4.3.1 Emplacements
Les mesurages des vibrations doivent être effectués au minimum aux emplacements illustrés en Figures
1 à 5 comme suit:
— fondations: à tous les emplacements de boulons de fixation du bâti du compresseur;
— bâti (dessus): à chaque coin et entre tous les cylindres pour un compresseur à plus de deux cylindres,
tous en haut du bâti;
— cylindres (latéraux et tiges): sur la partie rigide de chaque bride de couvercle de cylindre;
— récipient anti-pulsatoire: à la bride des conduites d’entrée ou de sortie et aux têtes;
— tuyauterie: sur toutes les pièces critiques du système, à déterminer par vérification et en accord
avec l’acheteur.
NOTE Les accéléromètres sont souvent montés sur le guide de crosse à des fins de surveillance en continu
des pièces internes du compresseur. Les vibrations sont mesurées dans le sens de la force exercée par la crosse
sur ce guide, c’est-à-dire dans le sens vertical d’un compresseur horizontal. L’expérience sur les compresseurs
horizontaux montre que les valeurs de vibration mesurées sur le guide de crosse peuvent être utiles, en plus des
valeurs de vibration sur les autres emplacements, pour évaluer l’intégrité du compresseur. Les procédures de
mesurage des valeurs de vibration sur le guide de crosse sont résumées à l’Annexe C.
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ISO 10816-8:2014(F)
Légende
1 emplacements des boulons de fixation du bâti du compresseur
2 chaque coin du bâti
3 chaque emplacement du bâti entre les cylindres (nécessaire dans le cas d’un compresseur ayant plus d’un
cylindre du même côté)
4 chaque cylindre (bride de couvercle à un emplacement rigide)
5 récipient anti-pulsatoire (illustré pour un seul appareil sur la figure)
NOTE Les numéros s’appliquent à tous les types de ces compresseurs (pour plus de clarté, la plupart des
emplacements ne sont représentés sur la figure que par un seul point). La tuyauterie n’est pas représentée sur la
figure, il convient donc de déterminer le point 6 en accord avec le vendeur. Une description détaillée des directions
est donnée en 4.3.2.
Figure 1 — Emplacements de mesurage pour un compresseur horizontal
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ISO 10816-8:2014(F)
Légende
1 emplacements des boulons de fixation du bâti du compresseur
2 chaque coin du bâti
3 chaque emplacement du bâti entre les cylindres (nécessaire dans le cas d’un compresseur ayant plus d’un
cylindre du même côté)
4 chaque cylindre (bride de couvercle à un emplacement rigide)
5 récipient anti-pulsatoire (illustré pour un seul appareil sur la figure)
NOTE Les numéros s’appliquent à tous les types de ces compresseurs (pour plus de clarté, la plupart des
emplacements ne sont représentés sur la figure que par un seul point). La tuyauterie n’est pas représentée sur la
figure, il convient donc de déterminer le point 6 en accord avec le vendeur. Une description détaillée des directions
est donnée en 4.3.2.
Figure 2 — Emplacements de mesurage pour un compresseur vertical
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ISO 10816-8:2014(F)
Légende
1 emplacements des boulons de fixation du bâti du compresseur
2 chaque coin du bâti
3 chaque emplacement du bâti entre les cylindres (nécessaire dans le cas d’un compresseur ayant plus d’un
cylindre du même côté)
4 chaque cylindre (bride de couvercle à un emplacement rigide)
5 récipient anti-pulsatoire (illustré pour un seul appareil sur la figure)
NOTE Les numéros s’appliquent à tous les types de ces compresseurs (pour plus de clarté, la plupart des
emplacements ne sont représentés sur la figure que par un seul point). La tuyauterie n’est pas représentée sur la
figure, il convient donc de déterminer le point 6 en accord avec le vendeur. Une description détaillée des directions
est donnée en 4.3.2.
Figure 3 — Emplacements de mesurage pour un compresseur de type V
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ISO 10816-8:2014(F)
Légende
1 emplacements des boulons de fixation du bâti du compresseur
2 chaque coin du bâti
3 chaque emplacement du bâti entre les cylindres (nécessaire dans le cas d’un compresseur ayant plus d’un
cylindre du même côté)
4 chaque cylindre (bride de couvercle à un emplacement rigide)
5 récipient anti-pulsatoire (illustré pour un seul appareil sur la figure)
NOTE Les numéros s’appliquent à tous les types de ces compresseurs (pour plus de clarté, la plupart des
emplacements ne sont représentés sur la figure que par un seul point). La tuyauterie n’est pas représentée sur la
figure, il convient donc de déterminer le point 6 en accord avec le vendeur. Une description détaillée des directions
est donnée en 4.3.2.
Figure 4 — Emplacements de mesurage pour un compresseur de type W
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ISO 10816-8:2014(F)
Légende
1 emplacements des boulons de fixation du bâti du compresseur
2 chaque coin du bâti
3 chaque emplacement du bâti entre les cylindres (nécessaire dans le cas d’un compresseur ayant plus d’un
cylindre du même côté)
4 chaque cylindre (bride de couvercle à un emplacement rigide)
5 récipient anti-pulsatoire (illustré pour un seul appareil sur la figure)
NOTE Les numéros s’appliquent à tous les types de ces compresseurs (pour plus de clarté, la plupart des
emplacements ne sont représentés sur la figure que par un seul point
...
PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 10816-8
ISO/TC 108/SC 2 Secrétariat: DIN
Début de vote Vote clos le
2012-12-15 2013-03-15
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION • МЕЖДУНАРОДНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ • ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Vibrations mécaniques — Évaluation des vibrations des
machines par mesurages sur les parties non tournantes
Partie 8:
Systèmes de compresseurs alternatifs
Mechanical vibration — Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts —
Part 8: Reciprocating compressor systems
ICS 17.160
Pour accélérer la distribution, le présent document est distribué tel qu'il est parvenu du
secrétariat du comité. Le travail de rédaction et de composition de texte sera effectué au
Secrétariat central de l'ISO au stade de publication.
To expedite distribution, this document is circulated as received from the committee
secretariat. ISO Central Secretariat work of editing and text composition will be undertaken at
publication stage.
CE DOCUMENT EST UN PROJET DIFFUSÉ POUR OBSERVATIONS ET APPROBATION. IL EST DONC SUSCEPTIBLE DE MODIFICATION ET NE PEUT
ÊTRE CITÉ COMME NORME INTERNATIONALE AVANT SA PUBLICATION EN TANT QUE TELLE.
OUTRE LE FAIT D'ÊTRE EXAMINÉS POUR ÉTABLIR S'ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET
COMMERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR POSSIBILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA
RÉGLEMENTATION NATIONALE.
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSERVATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMENTATION EXPLICATIVE.
© Organisation Internationale de Normalisation, 2012
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ISO/DIS 10816-8
Notice de droit d'auteur
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Les contrevenants pourront être poursuivis.
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ISO/DIS 10816-8
Sommaire Page
Avant-propos . iv
Introduction . v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 2
3 Termes et définitions . 2
4 Mesurages . 2
4.1 Mode opératoire de mesurage . 2
4.2 Appareils de mesurage et grandeurs mesurées . 3
4.3 Emplacement et direction de mesurage . 4
4.4 Conditions de fonctionnement . 10
4.5 Enregistrement des résultats mesurés . 10
5 Critères de vibration . 10
5.1 Mesurage de grandeurs . 10
5.2 Zones d'évaluation . 10
5.3 Valeurs recommandées pour des niveaux de vibration globaux acceptables (2 Hz à
1000 Hz) . 12
Annexe A (normative) Exigences d'information de mesurage. 14
Annexe B (normative) Courbes avec limites globales des valeurs de vitesse de vibration . 17
Annexe C (informative) Mesurage des valeurs de vibration sur la glissière de crosse . 27
Annexe D (informative) Valeur efficace, valeur de crête et facteur de crête . 30
Bibliographie . 32
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ISO/DIS 10816-8
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 10816-8 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 108, Vibrations et chocs mécaniques, et leur
surveillance, sous-comité SC 2, Mesure et évaluation des vibrations et chocs mécaniques intéressant les
machines, les véhicules et les structures.
L'ISO 10816 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Vibrations mécaniques —
Évaluation des vibrations des machines par mesurages sur les parties non tournantes:
Partie 1 : Lignes directrices générales
Partie 2 : Turbines à vapeur et alternateurs pour applications terrestres, excédant 50 MW avec des
vitesses normales de fonctionnement de 1500 r/min, 1800 r/min, 3000 r/min et 3600 r/min
Partie 3 : Machines industrielles de puissance nominale supérieure à 15 kW et de vitesse nominale de
fonctionnement entre 120 r/min et 15000 r/min, lorsqu'elles sont mesurées in situ
Partie 4 : Turbines à gaz à paliers à film fluide
Partie 5 : Machines équipant les centrales hydroélectriques et les stations de pompage, y compris
mesurages sur les arbres tournants
Partie 6 : Machines alternatives de puissance nominale supérieure à 100 kW
Partie 7 : Pompes rotodynamiques pour applications industrielles, y compris mesurages sur les arbres
tournants
Partie 8 : Systèmes de compresseurs alternatifs
Partie 21 : Aérogénérateurs littoraux équipés d'un multiplicateur
iv © ISO 2012 – Tous droits réservés
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ISO/DIS 10816-8
Introduction
L'ISO 10816-1 donne des lignes directrices générales pour l'évaluation des vibrations des machines par
mesurages sur les parties non tournantes. Elle établit des procédures et des lignes directrices pour le
mesurage et la classification des vibrations mécaniques des compresseurs alternatifs. D'une manière
générale, cette partie de l'ISO 10816 fait référence aux vibrations de la structure principale du compresseur, y
compris les fondations, les amortisseurs de pulsations et la tuyauterie attenante. Les valeurs recommandées
pour ces vibrations sont principalement définies en vue de classer les vibrations et d'éviter les problèmes
avec les équipements auxiliaires montés sur ces structures. Les recommandations de mesurages et les
critères d'évaluation sont donnés dans cette partie de l'ISO 10816.
Les caractéristiques types des compresseurs alternatifs sont les masses oscillantes, les couples à variation
cyclique, l'élongation des vérins et les forces de pulsation dans les vérins, les amortisseurs de pulsations et la
tuyauterie. Toutes ces caractéristiques génèrent des charges alternées sur les supports principaux et des
vibrations sur le système de compresseur. Les valeurs de vibration des systèmes de compresseurs alternatifs
sont généralement plus élevées que pour les compresseurs tournants, mais étant donné qu'elles sont en
grande partie déterminées par les caractéristiques de conception du compresseur, elles ont tendance à rester
plus constantes pendant la durée de vie du système que dans le cas des machines tournantes.
Dans le cas des systèmes de compresseurs alternatifs, les vibrations mesurées sur la structure principale du
compresseur, y compris les fondations, les amortisseurs de pulsations et la tuyauterie, et quantifiées suivant
la présente partie de l'ISO 10816, peuvent ne donner qu'une vague idée des états vibratoires des composants
à l'intérieur de la machine elle-même.
Les détériorations, qui peuvent se produire en cas de dépassement des valeurs recommandées sur la base
de l'expérience avec des systèmes de compresseurs similaires, sont subies essentiellement par les
composants montés sur machine (par ex. instrumentation, échangeurs thermiques, filtres, pompes), les
éléments de raccordement du compresseur avec ses pièces périphériques (par exemple : conduites) ou les
instruments de contrôle (par exemple : manomètres, thermomètres). Les valeurs de vibration à partir
desquelles on doit s'attendre à des détériorations dépendent dans une large mesure de la conception de ces
composants et de leurs fixations. Dans certains cas, des mesurages spéciaux peuvent s'avérer nécessaires
sur certains composants de systèmes de compresseurs afin de s'assurer que les valeurs de vibration
n'entraînent pas de détériorations. Même si les valeurs mesurées sont dans la fourchette des valeurs
recommandées dans la présente partie de l'ISO 10816, il est possible que des problèmes se produisent en
raison de la grande diversité de composants qui peuvent être raccordés.
Les problèmes locaux de vibration décrits ci-dessus peuvent, et doivent, être rectifiés par des « mesures
locales » spécifiques (par exemple, par élimination des résonances). Toutefois, l'expérience montre qu'il est
possible, dans la majorité des cas, d'indiquer des grandeurs mesurables caractérisant l'état vibratoire, et de
recommander des valeurs pour celles-ci. Ceci montre que les variables mesurables et les valeurs
recommandées de vibration acceptables permettent, dans la plupart des cas, une évaluation fiable.
Les valeurs de vibration des systèmes de compresseurs alternatifs ne sont pas affectées que par les
propriétés du compresseur lui-même, mais également dans une large mesure par les fondations. Étant donné
qu'un compresseur alternatif peut se comporter comme un générateur de vibrations, une isolation vibratoire
entre le compresseur et ses fondations peut s'avérer nécessaire. La réponse aux vibrations des fondations et
les vibrations des équipements voisins peuvent avoir un effet important sur les vibrations du système de
compresseurs.
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PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 10816-8
Vibrations mécaniques — Évaluation des vibrations des
machines par mesurages sur les parties non tournantes —
Partie 8: Systèmes de compresseurs alternatifs
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 10816 établit des procédures et des lignes directrices pour le mesurage et la
classification des vibrations mécaniques des systèmes de compresseurs alternatifs. Les valeurs de vibration
sont définies principalement afin de classer les vibrations du système de compresseur et d'éviter les
problèmes liés à la fatigue sur les pièces du système de compresseurs alternatifs, à savoir les fondations, le
compresseur, les amortisseurs, la tuyauterie et les équipements auxiliaires montés sur le système de
compresseur. Ces lignes directrices ne sont pas destinées à des fins de suivi des conditions.
La présente partie de l'ISO 10816 s'applique aux compresseurs alternatifs à assemblage rigide avec des
vitesses nominales supérieures à 120 tr/min, et pouvant aller jusqu'à 1800 tr/min. Les critères généraux
d'évaluation présentés s'appliquent aux mesures opérationnelles. Ces critères servent également à s'assurer
que les vibrations de la machine n'ont pas d'effets nuisibles sur les équipements montés directement sur cette
machine, comme les amortisseurs de pulsations et la tuyauterie.
Les machines d'entraînement du compresseur alternatif sont en revanche évaluées suivant la partie
appropriée de l'ISO 10816 ou autres normes et classification pour la fonction prévue.
Il est admis que les critères d'évaluation puissent n'avoir qu'une application limitée en ce qui concerne les
effets des composants internes des machines ; par exemple, il est peu probable que les problèmes liés aux
soupapes, pistons et garnitures de piston soient détectés lors des mesurages. L'identification de ces
problèmes peut nécessiter des techniques de diagnostic d'enquête qui sortent du cadre de la présente partie
de l'ISO 10816.
Le bruit sort également du cadre de la présente partie de l'ISO 10816.
Les systèmes de compresseurs alternatifs couverts dans cette partie de l'ISO 10816 comprennent, par
exemple :
les systèmes de compresseurs horizontaux, verticaux, et de type V, W et L,
les compresseurs à vitesse constante et variable,
les compresseurs à entraînement par moteurs électriques, à gaz et diesel, par turbines à vapeur, avec ou
sans multiplicateur, et accouplement flexible ou rigide,
les compresseurs à fonctionnement avec et sans graissage.
La présente partie de l'ISO 10816 ne s'applique pas aux hypercompresseurs.
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ISO/DIS 10816-8
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 2041, Vibrations et chocs mécaniques, et leur surveillance — Vocabulaire
ISO 2954, Vibrations mécaniques des machines tournantes ou alternatives — Exigences relatives aux
appareils de mesure de l'intensité vibratoire
ISO 5348, Vibrations et chocs mécaniques — Fixation mécanique des accéléromètres
ISO 13373-2, Surveillance et diagnostic d'état des machines — Surveillance des vibrations — Partie 2 :
Traitement, analyse et présentation des données vibratoires
ISO 18431-1, Vibrations et chocs mécaniques — Traitement du signal — Partie 1 : Introduction générale
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 2041 et les suivantes
s'appliquent.
3.1
système de compresseur
système de machine comprenant fondations, compresseur (carter, glissière de crosse, vérins), amortisseurs
de pulsations et tuyauterie
3.2
valeur globale de vibration
valeur de vibration mesurée sur une plage de fréquence de 2 Hz à 1000 Hz
3.3
acheteur
organisation délivrant la commande et les spécifications au vendeur
3.4
vendeur
fabricant ou agent du fabricant fournissant les équipements
4 Mesurages
4.1 Mode opératoire de mesurage
La grandeur de mesurage principale doit être la vitesse de vibration efficace (eff) globale en millimètres par
seconde.
Si des fréquences inférieures à 10 Hz sont prévues ou observées, il est conseillé de mesurer en plus le
déplacement vibratoire efficace global en mm (il est également courant d'afficher le déplacement en
–6
micromètres, avec 1 µm = 10 m).
Si des fréquences supérieures à 200 Hz sont prévues ou observées, il est conseillé de mesurer en plus
2
l'accélération vibratoire efficace globale en m/s (il est encore courant d'afficher l'accélération en unités de g
2
avec g = 9,81 m/s ).
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ISO/DIS 10816-8
Toutes les valeurs doivent être dans la fourchette de valeurs de vibration globales acceptables récapitulées
au 5.3.
Il convient de récupérer les données spectrales pour chacune des grandeurs mesurées si elles se situent en
dehors des valeurs de vibration de la zone d'évaluation B/C définie au 5.2 pour aider à l'analyse et à une
correction éventuelle.
NOTE 1 Les valeurs d'accélération de vibration sont souvent mesurées pour effectuer le suivi des conditions des
composants internes du compresseur. Cette partie de l'ISO 10816 n'est toutefois pas destinée à être appliquée à des fins
de suivi des conditions. Si, par exemple, les conditions des soupapes du compresseur doivent faire l'objet d'un suivi,
d'autres procédures et normes donnant des valeurs différentes peuvent être applicables. Il convient donc d’utiliser les
valeurs d'accélération de vibration données dans la présente partie de l'ISO 10816 uniquement comme un critère
d'évaluation de l'intégrité globale du système de compresseur et des équipements raccordés, tels que les transmetteurs
de pression et/ou de température et les poussoirs de soupape. Le dépassement des valeurs d'accélération données dans
la présente partie de l'ISO 10816 n'implique pas nécessairement que des actions correctives soient requises. Il convient
que la susceptibilité des composants aux valeurs d'accélération élevées (instruments, composants lourds sur petites
buses d'équipement, etc.), la présence de bruits audibles ou de bruits de coups, ou tout changement inhabituel ou
soudain, retiennent l'attention et fassent l'objet d'une analyse plus poussée.
NOTE 2 La relation entre le déplacement, la vitesse et l'accélération est donnée à l'Article B.1.
Par la suite, il conviendra de ne pas oublier que les valeurs d'accélération mesurées aux emplacements
illustrés en Figures 1 à 5 ne correspondent pas aux valeurs relevées sur les équipements raccordés, mais aux
valeurs relevées sur les pièces du système de compresseur (fondations, carter, vérin, amortisseurs et
tuyauterie) sur lesquelles ils sont montés.
4.2 Appareils de mesurage et grandeurs mesurées
Les critères de classification des valeurs de vibration pour les systèmes de compresseurs alternatifs sont
précisés à l'Article 5. Il est reconnu que les principales fréquences d'excitation pour les systèmes de
compresseurs alternatifs se situent généralement dans la plage de 2 Hz à 300 Hz. Néanmoins, si l'on
considère le système de compresseur dans son ensemble, y compris les équipements auxiliaires qui en sont
une partie fonctionnelle, une plage type de 2 Hz à 1000 Hz est appliquée pour la caractérisation des
vibrations globales. Le vendeur et l'acheteur peuvent convenir d'une plage différente pour des besoins
particuliers.
Étant donné que le signal de vibration global contient normalement de nombreux éléments de fréquence, il
n'existe pas de relation mathématique simple entre les mesures de vibration efficaces et de crête, ou crête à
crête, voir l'Annexe D.
Il convient donc que le système de mesurage préférentiel donne les valeurs de déplacement, vitesse et
accélération efficaces avec une précision de ±10 % sur la plage de 10 Hz à 1000 Hz, et avec une précision de
+10 % et –20 % sur la plage de 2 Hz à 10 Hz. Ces valeurs peuvent être obtenues à partir d'un seul capteur
dont le signal est traité afin d'en dériver les grandeurs non mesurées directement, de préférence un
accéléromètre dont la sortie est intégrée une fois pour la vitesse et deux fois pour le déplacement. L'ISO 2954
spécifie les exigences relatives aux appareils destinés à mesurer l'intensité vibratoire. Les lignes directrices
concernant l'application des méthodes de traitement et d'affichage du signal, par exemple : domaine temporel
et fréquentiel, fenêtrage et calcul de moyenne, sont abordées dans l'ISO 13373-2 et l'ISO 18431-1, et des
exemples courants sont donnés dans l'ISO 18431-2.
Il convient de s'assurer que le traitement, quel qu'il soit, ne compromet pas la précision requise du système de
mesurage. La réponse en fréquence et les valeurs de vibration mesurées sont également influencées par la
méthode de raccordement des capteurs. Il est particulièrement important de maintenir un bon raccordement
entre le capteur et le compresseur lorsque les vitesses et fréquences de vibration sont élevées. L'ISO 5348
donne des lignes directrices sur la fixation des accéléromètres.
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ISO/DIS 10816-8
4.3 Emplacement et direction de mesurage
4.3.1 Emplacements
Les mesurages des vibrations doivent être effectués au minimum aux emplacements illustrés en Figures 1 à 5
comme suit :
Fondations : à tous les emplacements de boulons du bâti du compresseur ;
Bâti (dessus) : à chaque coin et entre tous les vérins pour un compresseur à plus de 2 vérins, tous
en haut du bâti ;
Vérins (latéraux et tiges) : sur la partie rigide de chaque bride de couvercle de vérin ;
Appareils à injection : à la bride des conduites d'entrée ou de sortie et aux têtes ;
Tuyauterie : sur toutes les pièces critiques du système, à déterminer par vérification et en accord
avec l'acheteur.
NOTE Les accéléromètres sont souvent montés sur la glissière de crosse à des fins de suivi des conditions des
pièces internes du compresseur. Les vibrations sont mesurées dans le sens de la force exercée par la crosse sur cette
glissière, c'est-à-dire dans le sens vertical d'un compresseur horizontal. L'expérience sur les compresseurs horizontaux
montre que les valeurs de vibration mesurées sur la glissière de crosse peuvent être utiles, en plus des valeurs de
vibration sur les autres emplacements, pour évaluer l'intégrité du compresseur. La procédure de mesurage des valeurs de
vibration sur la glissière de crosse est résumée à l'Annexe C.
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Z
5
X
Y
1
2
3
4
Légende
1 Tous les boulons des fondations du bâti du compresseur
2 Chaque coin du bâti
3 Chaque emplacement du bâti entre les vérins (nécessaire dans le cas d'un compresseur ayant plus d'un vérin du
même côté)
4 Chaque vérin (bride de couvercle à un emplacement rigide)
5 Appareils à injection (illustré pour un seul appareil sur la figure)
NOTE Pour plus de clarté, la plupart des emplacements ne sont représentés sur la figure que par un seul point. La
tuyauterie n'est pas représentée sur la figure. Il convient donc de déterminer les emplacements de mesurage sur la
tuyauterie en accord avec le vendeur. Une description détaillée des directions de mesurage est donnée au paragraphe
4.3.2.
Figure 1 — Emplacements de mesurage pour un compresseur horizontal
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ISO/DIS 10816-8
Z
4
X
Y
3
5
2
1
Légende
1 Tous les boulons des fondations du bâti du compresseur
2 Chaque coin du bâti
3 Chaque emplacement du bâti entre les vérins (nécessaire dans le cas d'un compresseur ayant plus d'un vérin du
même côté)
4 Chaque vérin (bride de couvercle à un emplacement rigide)
5 Appareils à injection (illustré pour un seul appareil sur la figure)
NOTE Pour plus de clarté, la plupart des emplacements ne sont représentés sur la figure que par un seul point. La
tuyauterie n'est pas représentée sur la figure. Il convient donc de déterminer les emplacements de mesurage sur la
tuyauterie en accord avec le vendeur. Une description détaillée des directions de mesurage est donnée au
paragraphe 4.3.2.
Figure 2 — Emplacements de mesurage pour un compresseur vertical
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X
Y
4
Z1
5
X1
Y1
2
1
Légende
1 Tous les boulons des fondations du bâti du compresseur
2 Chaque coin du bâti
4 Chaque vérin (bride de couvercle à un emplacement rigide)
5 Appareils à injection (illustré pour un seul appareil sur la figure)
NOTE 1 S'il y a plus d'un vérin du même côté du compresseur, il sera également nécessaire de mesurer les vibrations
sur le bâti entre vérins adjacents comme indiqué par la légende 3 en Figures 1 et 2 pour les compresseurs horizontaux et
verticaux.
NOTE 2 Pour plus de clarté, la plupart des emplacements ne sont représentés sur la figure que par un seul point. La
tuyauterie n'est pas représentée sur la figure. Il convient donc de déterminer les emplacements de mesurage sur la
tuyauterie en accord avec le vendeur. Une description détaillée des directions de mesurage est donnée au
paragraphe 4.3.2.
Figure 3 — Emplacements de mesurage pour un compresseur de type V
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4
X
Y
2
Z1
5
X1
1
Y1
Légende
1 Tous les boulons des fondations du bâti du compresseur
2 Chaque coin du bâti
4 Chaque vérin (bride de couvercle à un emplacement rigide)
5 Appareils à injection (illustré pour un seul appareil sur la figure)
NOTE 1 S'il y a plus d'un vérin du même côté du compresseur, il sera également nécessaire de mesurer les vibrations
sur le bâti entre vérins adjacents comme indiqué par la légende 3 en Figures 1 et 2 pour les compresseurs horizontaux et
verticaux.
NOTE 2 Pour plus de clarté, la plupart des emplacements ne sont représentés sur la figure que par un seul point. La
tuyauterie n'est pas représentée sur la figure. Il convient donc de déterminer les emplacements de mesurage sur la
tuyauterie en accord avec le vendeur. Une description détaillée des directions de mesurage est donnée au
paragraphe 4.3.2.
Figure 4 — Emplacements de mesurage pour un compresseur de type W
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5
4
X
Y
2
1
Légende
1 Tous les boulons des fondations du bâti du compresseur
2 Chaque coin du bâti
4 Chaque vérin (bride de couvercle à un emplacement rigide)
5 Appareils à injection (illustré pour un seul appareil sur la figure)
NOTE 1 S'il y a plus d'un vérin du même côté du compresseur, il sera également nécessaire de mesurer les vibrations
sur le bâti entre vérins adjacents comme indiqué par la légende 3 en Figures 1 et 2 pour les compresseurs horizontaux et
verticaux.
NOTE 2 Pour plus de clarté, la plupart des emplacements ne sont représentés sur la figure que par un seul point. La
tuyauterie n'est pas représentée sur la figure. Il convient donc de déterminer les emplacements de mesurage sur la
tuyauterie en accord avec le vendeur. Une description détaillée des directions de mesurage est donnée au
paragraphe 4.3.2.
Figure 5 — Emplacements de mesurage pour un compresseur de type L
4.3.2 Directions de mesurage
Il convient d'effectuer les mesurages dans les directions suivantes.
a) Compresseur horizontal :
fondations, bâti, vérin, amortisseurs de pulsations et tuyauterie : 3 directions perpendiculaires X, Y et
Z comme indiqué en Figure 1 ;
b) Compresseur vertical :
fondations, bâti, vérin, amortisseurs de pulsations et tuyauterie : 3 directions perpendiculaires X, Y et
Z comme indiqué en Figure 2 ;
c) Compresseur de type V :
fondations, bâti, amortisseurs de pulsations et tuyauterie : 3 directions perpendiculaires X, Y et Z
comme indiqué en Figure 3 ;
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ISO/DIS 10816-8
vérin : 3 directions perpendiculaires X1 (perpendiculaire au vérin), Y1 (perpendiculaire au vérin) et
Z1 (direction de la tige) comme indiqué en Figure 3 ;
d) Compresseur de type W :
fondations, bâti, amortisseurs de pulsations et tuyauterie : 3 directions perpendiculaires X, Y et Z
comme indiqué en Figu
...
Questions, Comments and Discussion
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