ISO 20816-2:2017
(Main)Mechanical vibration — Measurement and evaluation of machine vibration — Part 2: Land-based gas turbines, steam turbines and generators in excess of 40 MW, with fluid-film bearings and rated speeds of 1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min and 3 600 r/min
Mechanical vibration — Measurement and evaluation of machine vibration — Part 2: Land-based gas turbines, steam turbines and generators in excess of 40 MW, with fluid-film bearings and rated speeds of 1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min and 3 600 r/min
ISO 20816-2:2017 is applicable to land-based gas turbines, steam turbines and generators (whether coupled with gas and/or steam turbines) with power outputs greater than 40 MW, fluid-film bearings and rated speeds of 1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min or 3 600 r/min. The criteria provided in this document can be applied to the vibration of the gas turbine, steam turbine and generator and other shaftline components (such as synchronizing clutches, exciters or flywheel masses). ISO 20816-2:2017 establishes provisions for evaluating the severity of the following in-situ, broad-band vibration: a) structural vibration at all main bearing housings or pedestals measured radial (i.e. transverse) to the shaft axis; b) structural vibration at thrust bearing housings measured in the axial direction; c) vibration of rotating shafts radial (i.e. transverse) to the shaft axis at, or close to, the main bearings. These are in terms of the following: - vibration under normal steady-state operating conditions; - vibration during other (non-steady-state) conditions when transient changes are taking place, including run up or run down, initial loading and load changes; - changes in vibration which can occur during normal steady-state operation. ISO 20816-2:2017 is not applicable to the following: i) electromagnetic excited vibration with twice line frequency at the generator stator windings, core and housing; ii) aero-derivative gas turbines (including gas turbines with dynamic properties similar to those of aero-derivatives); NOTE ISO 3977‑3 defines aero-derivatives as aircraft propulsion gas generators adapted to drive mechanical, electrical or marine propulsion equipment. Large differences exist between heavy-duty and aero-derivative gas turbines, for example, in casing flexibility, bearing design, rotor-to-stator mass ratio and mounting structure. Different criteria, therefore, apply for these two turbine types. iii) steam turbines and/or generators with outputs less than or equal to 40 MW or with rated speeds other than 1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min or 3 600 r/min (although generators seldom fall into this latter category) (see ISO 20816-3); iv) gas turbines with outputs less than or equal to 40 MW or with rated speeds other than 1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min or 3 600 r/min (see ISO 20816-3 or ISO 20816-4); v) the evaluation of combustion vibration but does not preclude monitoring of combustion vibration.
Vibrations mécaniques — Mesurage et évaluation des vibrations de machines — Partie 2: Turbines à gaz, turbines à vapeur et alternateurs à paliers à film fluide excédant 40 MW pour applications terrestres, avec des vitesses nominales de fonctionnement de 1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min et 3 600 r/min
L'ISO 20816-2:2017 est applicable aux turbines à gaz, turbines à vapeur et alternateurs (qu'ils soient couplés à des turbines à gaz et/ou à vapeur) à paliers à film fluide pour applications terrestres, avec des puissances utiles excédant 40 MW et des vitesses nominales de 1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min et 3 600 r/min. Les critères fournis dans ce document peuvent être appliqués aux vibrations d'une turbine à gaz, d'une turbine à vapeur et d'un alternateur et d'autres composants de ligne d'arbre (tels que des embrayages de synchronisation, des excitatrices ou des masses tournantes). L'ISO 20816-2:2017 fournit des dispositions concernant l'évaluation de la sévérité in situ des vibrations en bande large suivantes: a) vibrations de la structure de tous les corps ou supports de paliers principaux, mesurées radialement (c'est-à-dire transversalement) par rapport à l'axe de l'arbre; b) vibrations de la structure des corps de paliers de butée, mesurées axialement; c) vibrations des arbres tournants, mesurées radialement (c'est-à-dire transversalement) par rapport à l'axe de l'arbre, au droit ou à proximité des paliers principaux. Il s'agit - des vibrations dans des conditions normales de fonctionnement en régime permanent; - des vibrations dans d'autres conditions (en régime non permanent), lorsque des fluctuations transitoires se produisent, y compris pendant la montée en vitesse ou le ralentissement, le chargement initial et les variations de charge; - des changements de vibrations susceptibles de se produire durant un fonctionnement normal en régime permanent. L'ISO 20816-2:2017 n'est pas applicable aux éléments suivants: i) vibrations par excitation électromagnétique avec une fréquence de ligne double au droit du moyeu et du carter du stator de l'alternateur; ii) turbines à gaz aérodérivatives (y compris les turbines à gaz avec des propriétés dynamiques similaires à celles des aérodérivatifs); NOTE L'ISO 3977‑3 définit les aérodérivatifs comme des générateurs de gaz de propulsion d'aéronef adaptés pour entraîner des équipements mécaniques, électriques ou de propulsion marine. Il existe de grandes différences entre les turbines à gaz en service intensif et les turbines à gaz aérodérivatives, par exemple en termes de souplesse du carter, de conception des paliers, de rapport de masse rotor-stator et de structure de montage. Par conséquent, des critères différents s'appliquent pour ces deux types de turbines. iii) turbines à vapeur et/ou alternateurs avec des puissances d'entraînement inférieures ou égales à 40 MW ou avec des vitesses nominales de fonctionnement autres que 1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min ou 3 600 r/min (bien que les alternateurs fassent rarement partie de cette dernière catégorie) (voir ISO 20816-3); iv) turbines à gaz avec des puissances d'entraînement inférieures ou égales à 40 MW ou avec des vitesses nominales de fonctionnement autres que 1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min ou 3 600 r/min (voir ISO 20816-3 ou ISO 20816-4); v) les modes opératoires d'évaluation des vibrations de la combustion mais n'empêche pas la surveillance des vibrations de la combustion.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 20816-2
First edition
2017-07
Mechanical vibration — Measurement
and evaluation of machine
vibration —
Part 2:
Land-based gas turbines, steam
turbines and generators in excess
of 40 MW, with fluid-film bearings
and rated speeds of 1 500 r/min,
1 800 r/min, 3 000 r/min and
3 600 r/min
Vibrations mécaniques — Mesurage et évaluation des vibrations de
machines —
Partie 2: Turbines à gaz, turbines à vapeur et alternateurs à paliers
à film fluide excédant 40 MW pour applications terrestres, avec des
vitesses nominales de fonctionnement de 1 500 r/min, 1 800 r/min,
3 000 r/min et 3 600 r/min
Reference number
©
ISO 2017
© ISO 2017, Published in Switzerland
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
the requester.
ISO copyright office
Ch. de Blandonnet 8 • CP 401
CH-1214 Vernier, Geneva, Switzerland
Tel. +41 22 749 01 11
Fax +41 22 749 09 47
copyright@iso.org
www.iso.org
ii © ISO 2017 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 2
3 Terms and definitions . 2
4 Measurement procedures . 2
4.1 General . 2
4.2 Measurements of vibration of non-rotating parts . 3
4.3 Measurements of vibration of rotating shafts . 5
5 Evaluation criteria . 8
5.1 General . 8
5.2 Criterion I: Vibration magnitude . 8
5.2.1 General. 8
5.2.2 Vibration magnitude at rated speed under steady-state operating conditions . 8
5.2.3 Operational limits for steady-state operation .10
5.2.4 Vibration magnitude during non-steady-state conditions (transient operation) 12
5.3 Criterion II: Change in vibration magnitude under steady-state conditions at
rated speed .14
5.4 Supplementary procedures/criteria .14
5.5 Evaluation based on vibration vector information .15
Annex A (normative) Evaluation zone boundaries for vibration of non-rotating parts .16
Annex B (normative) Evaluation zone boundaries for vibration of rotating shafts .17
Annex C (informative) Example of setting ALARM and TRIP values .19
Annex D (informative) Cautionary notes about the use of vibration velocity criteria at low
rotational speeds .20
Annex E (informative) Evaluation zone boundary limits and bearing clearance .22
Bibliography .23
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 voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO’s adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: w w w . i s o .org/ iso/ foreword .html.
This document 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.
This first edition of ISO 20816-2 cancels and replaces ISO 7919-2:2009 and ISO 10816-2:2009, which
have been technically revised.
The main change compared to the previous edition is that the scope has been extended to change the
lower output limit for large steam turbines and generators from 50 MW to 40 MW and requirements
have been incorporated for large gas turbines with outputs greater than 40 MW, which are contained
in ISO 7919-4 and ISO 10816-4. A consequence of the inclusion of large gas turbines in this document is
that both ISO 7919-4 and ISO 10816-4 have been amended.
A list of parts in the ISO 20816 series can be found on the ISO website.
iv © ISO 2017 – All rights reserved
Introduction
ISO 20816-1 provides the general requirements for evaluating the vibration of various machine types
when the vibration measurements are made on both non-rotating and rotating parts. This document
provides specific provisions for assessing the vibration of the bearing housings or pedestals and
rotating shafts of large, land-based gas turbines, steam turbines and generators. Measurements at these
locations characterize the state of vibration reasonably well. Evaluation criteria, based on previous
experience, are presented. These can be used for assessing the vibratory condition of such machines. It
should be noted that in those cases where there is a high ratio between the mass of the bearing supports
and the rotor, lower values of vibration of the bearing housings or pedestals can be appropriate.
Two criteria are provided for assessing the machine vibration when operating under steady-state
conditions. One criterion considers the magnitude of the observed vibration; the second considers
changes in the magnitude. In addition, different criteria are provided for transient operating conditions.
The evaluation procedures presented in this document are based on broad-band measurements.
However, because of advances in technology, the use of narrow-band measurements or spectral analysis
has become increasingly widespread, particularly for the purposes of vibration evaluation, condition
monitoring and diagnostics. The specification of criteria for such measurements is beyond the scope of
this document. They are dealt with in greater detail in the relevant parts of ISO 13373 which establish
provisions for the vibration condition monitoring of machines.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 20816-2:2017(E)
Mechanical vibration — Measurement and evaluation of
machine vibration —
Part 2:
Land-based gas turbines, steam turbines and generators in
excess of 40 MW, with fluid-film bearings and rated speeds
of 1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min and 3 600 r/min
1 Scope
This document is applicable to land-based gas turbines, steam turbines and generators (whether
coupled with gas and/or steam turbines) with power outputs greater than 40 MW, fluid-film bearings
and rated speeds of 1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min or 3 600 r/min. The criteria provided in this
document can be applied to the vibration of the gas turbine, steam turbine and generator (including
synchronizing clutches). This document establishes provisions for evaluating the severity of the
following in-situ, broad-band vibration:
a) structural vibration at all main bearing housings or pedestals measured radial (i.e. transverse) to
the shaft axis;
b) structural vibration at thrust bearing housings measured in the axial direction;
c) vibration of rotating shafts radial (i.e. transverse) to the shaft axis at, or close to, the main bearings.
These are in terms of the following:
— vibration under normal steady-state operating conditions;
— vibration during other (non-steady-state) conditions when transient changes are taking place,
including run up or run down, initial loading and load changes;
— changes in vibration which can occur during normal steady-state operation.
This document is not applicable to the following:
i) electromagnetic excited vibration with twice line frequency at the generator stator windings, core
and housing;
ii) aero-derivative gas turbines (including gas turbines with dynamic properties similar to those of
aero-derivatives);
NOTE ISO 3977-3 defines aero-derivatives as aircraft propulsion gas generators adapted to drive
mechanical, electrical or marine propulsion equipment. Large differences exist between heavy-duty and
aero-derivative gas turbines, for example, in casing flexibility, bearing design, rotor-to-stator mass ratio and
mounting structure. Different criteria, therefore, apply for these two turbine types.
iii) steam turbines and/or generators with outputs less than or equal to 40 MW or with rated speeds
other than 1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min or 3 600 r/min (although generators seldom fall
into this latter category) (see ISO 7919-3 and ISO 10816-3);
iv) gas turbines with outputs less than or equal to 40 MW or with rated speeds other than
1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min or 3 600 r/min (see ISO 7919-3 or ISO 7919-4 and ISO 10816-3
or ISO 10816-4);
v) the evaluation of combustion vibration but does not preclude monitoring of combustion vibration.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements 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 20816-1:2016, Mechanical vibration — Measurement and evaluation of machine vibration — Part 1:
General guidelines
3 Terms and definitions
No terms and definitions are listed in this document.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: available at http:// www .iso .org/ obp
4 Measurement procedures
4.1 General
The measurement procedures and instrumentation shall comply with the general requirements given
in ISO 20816-1.
ISO 20816-1, as well as this document, cover vibration of non-rotating parts and rotating shafts.
However, this does not mean that both sets of measurements shall be taken on any particular machine
...
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 20816-2
First edition
2017-07
Mechanical vibration — Measurement
and evaluation of machine
vibration —
Part 2:
Land-based gas turbines, steam
turbines and generators in excess
of 40 MW, with fluid-film bearings
and rated speeds of 1 500 r/min,
1 800 r/min, 3 000 r/min and
3 600 r/min
Vibrations mécaniques — Mesurage et évaluation des vibrations de
machines —
Partie 2: Turbines à gaz, turbines à vapeur et alternateurs à paliers
à film fluide excédant 40 MW pour applications terrestres, avec des
vitesses nominales de fonctionnement de 1 500 r/min, 1 800 r/min,
3 000 r/min et 3 600 r/min
Reference number
©
ISO 2017
© ISO 2017, Published in Switzerland
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
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the requester.
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Fax +41 22 749 09 47
copyright@iso.org
www.iso.org
ii © ISO 2017 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 2
3 Terms and definitions . 2
4 Measurement procedures . 2
4.1 General . 2
4.2 Measurements of vibration of non-rotating parts . 3
4.3 Measurements of vibration of rotating shafts . 5
5 Evaluation criteria . 8
5.1 General . 8
5.2 Criterion I: Vibration magnitude . 8
5.2.1 General. 8
5.2.2 Vibration magnitude at rated speed under steady-state operating conditions . 8
5.2.3 Operational limits for steady-state operation .10
5.2.4 Vibration magnitude during non-steady-state conditions (transient operation) 12
5.3 Criterion II: Change in vibration magnitude under steady-state conditions at
rated speed .14
5.4 Supplementary procedures/criteria .14
5.5 Evaluation based on vibration vector information .15
Annex A (normative) Evaluation zone boundaries for vibration of non-rotating parts .16
Annex B (normative) Evaluation zone boundaries for vibration of rotating shafts .17
Annex C (informative) Example of setting ALARM and TRIP values .19
Annex D (informative) Cautionary notes about the use of vibration velocity criteria at low
rotational speeds .20
Annex E (informative) Evaluation zone boundary limits and bearing clearance .22
Bibliography .23
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 voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO’s adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: w w w . i s o .org/ iso/ foreword .html.
This document 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.
This first edition of ISO 20816-2 cancels and replaces ISO 7919-2:2009 and ISO 10816-2:2009, which
have been technically revised.
The main change compared to the previous edition is that the scope has been extended to change the
lower output limit for large steam turbines and generators from 50 MW to 40 MW and requirements
have been incorporated for large gas turbines with outputs greater than 40 MW, which are contained
in ISO 7919-4 and ISO 10816-4. A consequence of the inclusion of large gas turbines in this document is
that both ISO 7919-4 and ISO 10816-4 have been amended.
A list of parts in the ISO 20816 series can be found on the ISO website.
iv © ISO 2017 – All rights reserved
Introduction
ISO 20816-1 provides the general requirements for evaluating the vibration of various machine types
when the vibration measurements are made on both non-rotating and rotating parts. This document
provides specific provisions for assessing the vibration of the bearing housings or pedestals and
rotating shafts of large, land-based gas turbines, steam turbines and generators. Measurements at these
locations characterize the state of vibration reasonably well. Evaluation criteria, based on previous
experience, are presented. These can be used for assessing the vibratory condition of such machines. It
should be noted that in those cases where there is a high ratio between the mass of the bearing supports
and the rotor, lower values of vibration of the bearing housings or pedestals can be appropriate.
Two criteria are provided for assessing the machine vibration when operating under steady-state
conditions. One criterion considers the magnitude of the observed vibration; the second considers
changes in the magnitude. In addition, different criteria are provided for transient operating conditions.
The evaluation procedures presented in this document are based on broad-band measurements.
However, because of advances in technology, the use of narrow-band measurements or spectral analysis
has become increasingly widespread, particularly for the purposes of vibration evaluation, condition
monitoring and diagnostics. The specification of criteria for such measurements is beyond the scope of
this document. They are dealt with in greater detail in the relevant parts of ISO 13373 which establish
provisions for the vibration condition monitoring of machines.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 20816-2:2017(E)
Mechanical vibration — Measurement and evaluation of
machine vibration —
Part 2:
Land-based gas turbines, steam turbines and generators in
excess of 40 MW, with fluid-film bearings and rated speeds
of 1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min and 3 600 r/min
1 Scope
This document is applicable to land-based gas turbines, steam turbines and generators (whether
coupled with gas and/or steam turbines) with power outputs greater than 40 MW, fluid-film bearings
and rated speeds of 1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min or 3 600 r/min. The criteria provided in this
document can be applied to the vibration of the gas turbine, steam turbine and generator (including
synchronizing clutches). This document establishes provisions for evaluating the severity of the
following in-situ, broad-band vibration:
a) structural vibration at all main bearing housings or pedestals measured radial (i.e. transverse) to
the shaft axis;
b) structural vibration at thrust bearing housings measured in the axial direction;
c) vibration of rotating shafts radial (i.e. transverse) to the shaft axis at, or close to, the main bearings.
These are in terms of the following:
— vibration under normal steady-state operating conditions;
— vibration during other (non-steady-state) conditions when transient changes are taking place,
including run up or run down, initial loading and load changes;
— changes in vibration which can occur during normal steady-state operation.
This document is not applicable to the following:
i) electromagnetic excited vibration with twice line frequency at the generator stator windings, core
and housing;
ii) aero-derivative gas turbines (including gas turbines with dynamic properties similar to those of
aero-derivatives);
NOTE ISO 3977-3 defines aero-derivatives as aircraft propulsion gas generators adapted to drive
mechanical, electrical or marine propulsion equipment. Large differences exist between heavy-duty and
aero-derivative gas turbines, for example, in casing flexibility, bearing design, rotor-to-stator mass ratio and
mounting structure. Different criteria, therefore, apply for these two turbine types.
iii) steam turbines and/or generators with outputs less than or equal to 40 MW or with rated speeds
other than 1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min or 3 600 r/min (although generators seldom fall
into this latter category) (see ISO 7919-3 and ISO 10816-3);
iv) gas turbines with outputs less than or equal to 40 MW or with rated speeds other than
1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min or 3 600 r/min (see ISO 7919-3 or ISO 7919-4 and ISO 10816-3
or ISO 10816-4);
v) the evaluation of combustion vibration but does not preclude monitoring of combustion vibration.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements 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 20816-1:2016, Mechanical vibration — Measurement and evaluation of machine vibration — Part 1:
General guidelines
3 Terms and definitions
No terms and definitions are listed in this document.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: available at http:// www .iso .org/ obp
4 Measurement procedures
4.1 General
The measurement procedures and instrumentation shall comply with the general requirements given
in ISO 20816-1.
ISO 20816-1, as well as this document, cover vibration of non-rotating parts and rotating shafts.
However, this does not mean that both sets of measurements shall be taken on any particular machine
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 20816-2
Première édition
2017-07
Vibrations mécaniques — Mesurage
et évaluation des vibrations de
machines —
Partie 2:
Turbines à gaz, turbines à vapeur et
alternateurs à paliers à film fluide
excédant 40 MW pour applications
terrestres, avec des vitesses nominales
de fonctionnement de 1 500 r/min,
1 800 r/min, 3 000 r/min et
3 600 r/min
Mechanical vibration — Measurement and evaluation of machine
vibration —
Part 2: Land-based gas turbines, steam turbines and generators in
excess of 40 MW, with fluid-film bearings and rated speeds of
1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min and 3 600 r/min
Numéro de référence
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ISO 2017
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l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 2
3 Termes et définitions . 2
4 Modes opératoires de mesurage . 2
4.1 Généralités . 2
4.2 Mesurage des vibrations des parties non tournantes . 3
4.3 Mesurage des vibrations des arbres tournants . 5
5 Critères d’évaluation . 7
5.1 Généralités . 7
5.2 Critère I: Amplitude des vibrations . 8
5.2.1 Généralités . 8
5.2.2 Amplitude des vibrations à vitesse nominale dans des conditions de
fonctionnement en régime permanent . 8
5.2.3 Limites de fonctionnement en régime permanent .11
5.2.4 Amplitude des vibrations dans des conditions de régime non permanent
(fonctionnement en régime transitoire) .12
5.3 Critère II: Variation de l’amplitude des vibrations dans des conditions de régime
permanent à vitesse nominale .15
5.4 Modes opératoires/critères supplémentaires .16
5.5 Évaluation fondée sur les informations relatives aux vecteurs de vibrations .16
Annexe A (normative) Limites des zones d’évaluation des vibrations des parties non tournantes 17
Annexe B (normative) Limites des zones d’évaluation des vibrations des arbres tournants .18
Annexe C (informative) Exemple de positionnement des valeurs d’ALARME et
de DÉCLENCHEMENT .20
Annexe D (informative) Notes de mise en garde relatives à l’utilisation des critères de
vitesse de vibrations à des vitesses de rotation faibles .21
Annexe E (informative) Limites des zones d’évaluation et jeu des paliers .23
Bibliographie .24
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 nature volontaire des normes, 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’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: w w w . i s o .org/ iso/ fr/ avant -propos .html
Le présent document a été préparé 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.
Cette première édition de l’ISO 20816-2 annule et remplace l’ISO 7919-2:2009 et l’ISO 10816-2:2009, qui
ont fait l’objet d’une révision technique.
La principale modification technique qui a été apportée par rapport à l’édition précédente est la
suivante: le domaine d’application a été étendu de sorte à ramener la limite de puissance inférieure des
turbines à vapeur et alternateurs de grande taille de 50 MW à 40 MW et des exigences ont été ajoutées
pour les turbines à gaz de grande taille avec des puissances excédant 40 MW, qui figuraient dans
l’ISO 7919-4 et l’ISO 10816-4. L’inclusion des turbines à gaz de grande taille dans le présent document a
pour conséquence l’amendement de l’ISO 7919-4 et de l’ISO 10816-4.
Une liste des parties qui composent la série ISO 20816 peut être consultée sur le site web de l’ISO.
iv © ISO 2017 – Tous droits réservés
Introduction
L’ISO 20816-1 fournit les exigences générales pour l’évaluation des vibrations de divers types de
machines lorsque les mesurages des vibrations sont effectués tant sur des parties tournantes que
sur des parties non tournantes. Le présent document fournit des dispositions spécifiques concernant
l’évaluation des vibrations des corps ou supports de paliers et des arbres tournants des turbines à
gaz, turbines à vapeur et alternateurs pour applications terrestres de grande taille. Les mesurages
effectués à ces endroits reflètent l’état vibratoire de manière raisonnablement acceptable. Les critères
d’évaluation présentés, fondés sur l’expérience passée, peuvent être utilisés pour l’évaluation du régime
vibratoire des machines de ce type. Il convient de noter que dans les cas où le rapport entre la masse
des supports de paliers et celle du rotor est élevé, l’utilisation de valeurs de vibrations inférieures peut
être appropriée pour les corps ou supports de paliers.
Deux critères sont fournis pour évaluer les vibrations des machines lorsqu’elles fonctionnent dans des
conditions de régime permanent. Le premier tient compte de l’amplitude des vibrations observées,
alors que le second tient compte des variations d’amplitude. De plus, des critères différents sont fournis
pour les conditions de fonctionnement transitoire.
Les modes opératoires d’évaluation décrits dans le présent document sont basés sur des mesurages en
bande large. Cependant, grâce aux progrès de la technologie, l’utilisation de mesurages en bande étroite
ou de l’analyse spectrale est de plus en plus répandue, en particulier pour l’évaluation des vibrations,
pour la surveillance et pour les diagnostics. La spécification des critères relatifs à ces mesurages ne
relève pas du domaine d’application du présent document. Ces critères sont traités plus en détail dans
les parties pertinentes de l’ISO 13373, qui fournissent des dispositions concernant la surveillance des
vibrations des machines.
NORME INTERNATIONALE ISO 20816-2:2017(F)
Vibrations mécaniques — Mesurage et évaluation des
vibrations de machines —
Partie 2:
Turbines à gaz, turbines à vapeur et alternateurs à paliers
à film fluide excédant 40 MW pour applications terrestres,
avec des vitesses nominales de fonctionnement de
1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min et 3 600 r/min
1 Domaine d’application
Le présent document est applicable aux turbines à gaz, turbines à vapeur et alternateurs (qu’ils soient
couplés à des turbines à gaz et/ou à vapeur) à paliers à film fluide pour applications terrestres, avec des
puissances utiles excédant 40 MW et des vitesses nominales de 1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min
et 3 600 r/min. Les critères fournis dans le présent document peuvent être appliqués aux vibrations des
paliers principaux des turbines à gaz, turbines à vapeur et alternateurs (y compris les embrayages de
synchronisation). Le présent document fournit des dispositions concernant l’évaluation de la sévérité
in situ des vibrations en bande large suivantes:
a) vibrations de la structure de tous les corps ou supports de paliers principaux, mesurées radialement
(c’est-à-dire transversalement) par rapport à l’axe de l’arbre;
b) vibrations de la structure des corps de paliers de butée, mesurées axialement;
c) vibrations des arbres tournants, mesurées radialement (c’est-à-dire transversalement) par rapport
à l’axe de l’arbre, au droit ou à proximité des paliers principaux.
Il s’agit
— des vibrations dans des conditions normales de fonctionnement en régime permanent;
— des vibrations dans d’autres conditions (en régime non permanent), lorsque des fluctuations
transitoires se produisent, y compris pendant la montée en vitesse ou le ralentissement, le
chargement initial et les variations de charge;
— des changements de vibrations susceptibles de se produire durant un fonctionnement normal en
régime permanent.
Le présent document n’est pas applicable aux éléments suivants:
i) vibrations par excitation électromagnétique avec une fréquence de ligne double au droit du moyeu
et du carter du stator de l’alternateur;
ii) turbines à gaz aérodérivatives (y compris les turbines à gaz avec des propriétés dynamiques
similaires à celles des aérodérivatifs);
NOTE L’ISO 3977-3 définit les aérodérivatifs comme des générateurs de gaz de propulsion d’aéronef
adaptés pour entraîner des équipements mécaniques, électriques ou de propulsion marine. Il existe de
grandes différences entre les turbines à gaz en service intensif et les turbines à gaz aérodérivatives, par
exemple en termes de souplesse du carter, de conception des paliers, de rapport de masse rotor-stator et de
structure de montage. Par conséquent, des critères différents s’appliquent pour ces deux types de turbines.
iii) turbine
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 20816-2
Première édition
2017-07
Vibrations mécaniques — Mesurage
et évaluation des vibrations de
machines —
Partie 2:
Turbines à gaz, turbines à vapeur et
alternateurs à paliers à film fluide
excédant 40 MW pour applications
terrestres, avec des vitesses nominales
de fonctionnement de 1 500 r/min,
1 800 r/min, 3 000 r/min et
3 600 r/min
Mechanical vibration — Measurement and evaluation of machine
vibration —
Part 2: Land-based gas turbines, steam turbines and generators in
excess of 40 MW, with fluid-film bearings and rated speeds of
1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min and 3 600 r/min
Numéro de référence
©
ISO 2017
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2017, Publié en Suisse
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sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
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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
copyright@iso.org
www.iso.org
ii © ISO 2017 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 2
3 Termes et définitions . 2
4 Modes opératoires de mesurage . 2
4.1 Généralités . 2
4.2 Mesurage des vibrations des parties non tournantes . 3
4.3 Mesurage des vibrations des arbres tournants . 5
5 Critères d’évaluation . 7
5.1 Généralités . 7
5.2 Critère I: Amplitude des vibrations . 8
5.2.1 Généralités . 8
5.2.2 Amplitude des vibrations à vitesse nominale dans des conditions de
fonctionnement en régime permanent . 8
5.2.3 Limites de fonctionnement en régime permanent .11
5.2.4 Amplitude des vibrations dans des conditions de régime non permanent
(fonctionnement en régime transitoire) .12
5.3 Critère II: Variation de l’amplitude des vibrations dans des conditions de régime
permanent à vitesse nominale .15
5.4 Modes opératoires/critères supplémentaires .16
5.5 Évaluation fondée sur les informations relatives aux vecteurs de vibrations .16
Annexe A (normative) Limites des zones d’évaluation des vibrations des parties non tournantes 17
Annexe B (normative) Limites des zones d’évaluation des vibrations des arbres tournants .18
Annexe C (informative) Exemple de positionnement des valeurs d’ALARME et
de DÉCLENCHEMENT .20
Annexe D (informative) Notes de mise en garde relatives à l’utilisation des critères de
vitesse de vibrations à des vitesses de rotation faibles .21
Annexe E (informative) Limites des zones d’évaluation et jeu des paliers .23
Bibliographie .24
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 nature volontaire des normes, 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’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: w w w . i s o .org/ iso/ fr/ avant -propos .html
Le présent document a été préparé 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.
Cette première édition de l’ISO 20816-2 annule et remplace l’ISO 7919-2:2009 et l’ISO 10816-2:2009, qui
ont fait l’objet d’une révision technique.
La principale modification technique qui a été apportée par rapport à l’édition précédente est la
suivante: le domaine d’application a été étendu de sorte à ramener la limite de puissance inférieure des
turbines à vapeur et alternateurs de grande taille de 50 MW à 40 MW et des exigences ont été ajoutées
pour les turbines à gaz de grande taille avec des puissances excédant 40 MW, qui figuraient dans
l’ISO 7919-4 et l’ISO 10816-4. L’inclusion des turbines à gaz de grande taille dans le présent document a
pour conséquence l’amendement de l’ISO 7919-4 et de l’ISO 10816-4.
Une liste des parties qui composent la série ISO 20816 peut être consultée sur le site web de l’ISO.
iv © ISO 2017 – Tous droits réservés
Introduction
L’ISO 20816-1 fournit les exigences générales pour l’évaluation des vibrations de divers types de
machines lorsque les mesurages des vibrations sont effectués tant sur des parties tournantes que
sur des parties non tournantes. Le présent document fournit des dispositions spécifiques concernant
l’évaluation des vibrations des corps ou supports de paliers et des arbres tournants des turbines à
gaz, turbines à vapeur et alternateurs pour applications terrestres de grande taille. Les mesurages
effectués à ces endroits reflètent l’état vibratoire de manière raisonnablement acceptable. Les critères
d’évaluation présentés, fondés sur l’expérience passée, peuvent être utilisés pour l’évaluation du régime
vibratoire des machines de ce type. Il convient de noter que dans les cas où le rapport entre la masse
des supports de paliers et celle du rotor est élevé, l’utilisation de valeurs de vibrations inférieures peut
être appropriée pour les corps ou supports de paliers.
Deux critères sont fournis pour évaluer les vibrations des machines lorsqu’elles fonctionnent dans des
conditions de régime permanent. Le premier tient compte de l’amplitude des vibrations observées,
alors que le second tient compte des variations d’amplitude. De plus, des critères différents sont fournis
pour les conditions de fonctionnement transitoire.
Les modes opératoires d’évaluation décrits dans le présent document sont basés sur des mesurages en
bande large. Cependant, grâce aux progrès de la technologie, l’utilisation de mesurages en bande étroite
ou de l’analyse spectrale est de plus en plus répandue, en particulier pour l’évaluation des vibrations,
pour la surveillance et pour les diagnostics. La spécification des critères relatifs à ces mesurages ne
relève pas du domaine d’application du présent document. Ces critères sont traités plus en détail dans
les parties pertinentes de l’ISO 13373, qui fournissent des dispositions concernant la surveillance des
vibrations des machines.
NORME INTERNATIONALE ISO 20816-2:2017(F)
Vibrations mécaniques — Mesurage et évaluation des
vibrations de machines —
Partie 2:
Turbines à gaz, turbines à vapeur et alternateurs à paliers
à film fluide excédant 40 MW pour applications terrestres,
avec des vitesses nominales de fonctionnement de
1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min et 3 600 r/min
1 Domaine d’application
Le présent document est applicable aux turbines à gaz, turbines à vapeur et alternateurs (qu’ils soient
couplés à des turbines à gaz et/ou à vapeur) à paliers à film fluide pour applications terrestres, avec des
puissances utiles excédant 40 MW et des vitesses nominales de 1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min
et 3 600 r/min. Les critères fournis dans le présent document peuvent être appliqués aux vibrations des
paliers principaux des turbines à gaz, turbines à vapeur et alternateurs (y compris les embrayages de
synchronisation). Le présent document fournit des dispositions concernant l’évaluation de la sévérité
in situ des vibrations en bande large suivantes:
a) vibrations de la structure de tous les corps ou supports de paliers principaux, mesurées radialement
(c’est-à-dire transversalement) par rapport à l’axe de l’arbre;
b) vibrations de la structure des corps de paliers de butée, mesurées axialement;
c) vibrations des arbres tournants, mesurées radialement (c’est-à-dire transversalement) par rapport
à l’axe de l’arbre, au droit ou à proximité des paliers principaux.
Il s’agit
— des vibrations dans des conditions normales de fonctionnement en régime permanent;
— des vibrations dans d’autres conditions (en régime non permanent), lorsque des fluctuations
transitoires se produisent, y compris pendant la montée en vitesse ou le ralentissement, le
chargement initial et les variations de charge;
— des changements de vibrations susceptibles de se produire durant un fonctionnement normal en
régime permanent.
Le présent document n’est pas applicable aux éléments suivants:
i) vibrations par excitation électromagnétique avec une fréquence de ligne double au droit du moyeu
et du carter du stator de l’alternateur;
ii) turbines à gaz aérodérivatives (y compris les turbines à gaz avec des propriétés dynamiques
similaires à celles des aérodérivatifs);
NOTE L’ISO 3977-3 définit les aérodérivatifs comme des générateurs de gaz de propulsion d’aéronef
adaptés pour entraîner des équipements mécaniques, électriques ou de propulsion marine. Il existe de
grandes différences entre les turbines à gaz en service intensif et les turbines à gaz aérodérivatives, par
exemple en termes de souplesse du carter, de conception des paliers, de rapport de masse rotor-stator et de
structure de montage. Par conséquent, des critères différents s’appliquent pour ces deux types de turbines.
iii) turbine
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.