ISO 10439-2:2015
(Main)Petroleum, petrochemical and natural gas industries — Axial and centrifugal compressors and expander-compressors — Part 2: Non-integrally geared centrifugal and axial compressors
Petroleum, petrochemical and natural gas industries — Axial and centrifugal compressors and expander-compressors — Part 2: Non-integrally geared centrifugal and axial compressors
ISO 10439-2:2015 specifies minimum requirements and gives recommendations for axial compressors, single-shaft, and integrally geared process centrifugal compressors and expander-compressors for special purpose applications that handle gas or process air in the petroleum, petrochemical, and natural gas industries. ISO 10439-2:2015 specifies requirements for non-integrally geared centrifugal and axial compressors, in addition to the general requirements specified in ISO 10439-1. These machines do not have gears integral with their casing but can have external gears.
Industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel — Compresseurs axiaux et centrifuges et compresseurs-détenteurs — Partie 2: Compresseurs centrifuges et axiaux sans multiplicateur intégré
L'ISO 10439-2:2015 spécifie les exigences minimales et fournit des recommandations pour les compresseurs axiaux, les compresseurs centrifuges mono-arbres à multiplicateur intégré et les compresseurs-détendeurs pour applications spéciales d'amenée de gaz ou de traitement d'air dans les industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel. L'ISO 10439-2:2015 spécifie les exigences pour les compresseurs centrifuges sans multiplicateur intégré et axiaux, en complément des exigences générales spécifiées dans l'ISO 10439‑1. Ces machines ne sont pas dotées d'un multiplicateur intégré dans leur carter, mais peuvent avoir des engrenages externes.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10439-2
First edition
2015-02-15
Petroleum, petrochemical and natural
gas industries — Axial and centrifugal
compressors and expander-
compressors —
Part 2:
Non-integrally geared centrifugal and
axial compressors
Industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel —
Compresseurs axiaux et centrifuges et compresseurs-détenteurs —
Partie 2: Compresseurs centrifuges et axiaux sans multiplicateur intégré
Reference number
©
ISO 2015
© ISO 2015
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Published in Switzerland
ii © ISO 2015 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 General . 1
4.1 Dimensions and units . 1
4.2 Statutory requirements . 2
4.3 Unit responsibility . 2
4.4 Basic design . 2
4.4.1 Performance . 2
4.5 Materials . 3
4.6 Casings . 4
4.6.1 Pressure-containing casings . 4
4.6.2 Casing repair. 4
4.6.3 Material inspection of pressure containing parts . 4
4.6.4 Pressure casing connections . 4
4.6.5 Casing support structures . 5
4.6.6 External forces and moments . 5
4.6.7 Guide vanes, stators, and stationary internals . 5
4.6.8 Internal joints . 6
4.6.9 Seal components . 6
4.6.10 Diaphragms . 6
4.7 Rotating elements. 6
4.7.1 General. 6
4.7.2 Shafts . 6
4.7.3 Thrust balancing . 7
4.7.4 Impellers . 7
4.7.5 Axial compressor rotor blading . 7
4.8 Dynamics . 8
4.9 Bearings and bearing housings. 8
4.9.1 General. 8
4.9.2 Hydrodynamic radial bearings . 8
4.9.3 Hydrodynamic thrust bearings . 9
4.9.4 Bearing housings .10
4.10 Shaft end seals .10
4.11 Integral gearing .10
4.12 Nameplates and rotation arrows .11
5 Accessories .11
5.1 General .11
5.2 Drivers and gearing .11
5.3 Couplings and guards .11
5.4 Lubrication and sealing systems .11
5.5 Mounting plates.11
5.6 Controls and instrumentation .12
5.7 Piping and appurtenances .13
5.7.1 General.13
5.7.2 Process piping .13
5.8 Special tools .13
6 Inspection, testing, and preparation for shipment .13
6.1 General .13
6.2 Inspection .13
6.3 Testing .13
6.4 Preparation for shipment .18
7 Supplier’s data .18
7.1 General .18
7.2 Proposals .18
7.3 Contract data .18
Annex A (normative) Datasheets .19
Annex B (informative) Vendor (Supplier) data and drawing requirements (VDDR) .32
Annex C (informative) Centrifugal compressor nomenclature .41
Annex D (informative) Typical materials.42
Annex E (informative) Inspector’s checklist .61
Annex F (informative) Nozzle forces and moments .67
Annex G (informative) Full load, full pressure, full speed testing .70
Bibliography .74
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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 118, Compressors and pneumatic tools, machines
and equipment, Subcommittee SC 1, Process compressors.
This first edition, together with ISO 10439-1, ISO 10439-3, and ISO 10439-4, cancels and replaces
ISO 10439:2002.
ISO 10439 consists of the following parts, under the general title Petroleum, petrochemical and natural
gas industries — Axial and centrifugal compressors and expander-compressors:
— Part 1: General requirements
— Part 2: Non-integrally geared centrifugal and axial compressors
— Part 3: Integrally geared centrifugal compressors
— Part 4: Expander-compressors
Introduction
This International Standard is based on the 7th edition of the American Petroleum Institute standard API 617.
Further or differing requirements might be needed for individual applications. This International
Standard is not intended to inhibit a supplier from offering, or the purchaser from accepting, alternative
equipment or engineering solutions for the individual application. This can be particularly appropriate
where there is innovative or developing technology. Where an alternative is offered, the supplier should
identify any variations from this part of ISO 10439 and provide details.
An asterisk (*) at the beginning of the paragraph of a clause or subclause indicates that either a decision
is required or further information is to be provided by the purchaser. This information is indicated on
data sheets or stated in the enquiry or purchase order (see examples in Annex A in this part of ISO 10439,
ISO 10439-3:2015, Annex A, and ISO 10439-4:2015, Annex A).
This International Standard includes the following annexes:
— Annex A: Datasheets;
— Annex B: Vendor (Supplier) data and drawing requirements (VDDR);
— Annex C: Centrifugal compressor nomenclature;
— Annex D: Typical materials;
— Annex E: Inspector’s checklist;
— Annex F: Nozzle forces and moments;
— Annex G: Full load, full pressure, full speed testing;
Annex A forms a normative part of this part of ISO 10439. Annex B to Annex G are for information only.
In this International Standard, where practical, US Customary units are included in parentheses for
information.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 10439-2:2015(E)
Petroleum, petrochemical and natural gas industries —
Axial and centrifugal compressors and expander-
compressors —
Part 2:
Non-integrally geared centrifugal and axial compressors
1 Scope
This part of ISO 10439 specifies minimum requirements and gives recommendations for axial compressors,
single-shaft, and integrally geared process centrifugal compressors and expander-compressors for
special purpose applications that handle gas or process air in the petroleum, petrochemical, and natural
gas industries. This part of ISO 10439 specifies requirements for non-integrally geared centrifugal and
axial compressors, in addition to the general requirements specified in ISO 10439-1. These machines do
not have gears integral with their casing but can have external gears.
NOTE See ISO 10439-3 for integrally geared process compressors, or API 672 for packaged plant
instrument air compressors.
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.
ISO 10439-1:2015, Petroleum, petrochemical and natural gas industries — Axial and centrifugal compressors
and expander-compressors — Part 1: General requirements
ISO 10438 (all parts), Petroleum, petrochemical and natural gas industries — Lubrication, shaft-sealing
and control-oil systems and auxiliaries
ISO 5389, Turbocompressors — Performance test code
API 670, Machinery protection systems
ASME PTC 10-1997, Performance test code on compressors and exhausters
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 10439-1 and the following apply.
NOTE Certain terms are depicted graphically in Figures 1 to 3.
4 General
4.1 Dimensions and units
The dimensional and unit requirements shall be in accordance with ISO 10439-1.
4.2 Statutory requirements
The statutory requirements shall be in accordance with ISO 10439-1.
4.3 Unit responsibility
The unit responsibilities shall be in accordance with ISO 10439-1.
4.4 Basic design
4.4.1 Performance
Figure 1 — Centrifugal compressor performance map — Illustration of terms
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Figure 2 — Axial compressor performance map — variable speed
Figure 3 — Axial compressor performance map — variable stator vanes
NOTE Figure 1 is a typical operating map for a centrifugal compressor. Figures 2 and 3 are typical operating
maps for an axial compressor.
4.4.1.1 The sectional head-capacity characteristic curve shall rise continuously from the rated point to
predicted surge. The compressor, without the use of a bypass, shall be suitable for continuous operation
at any capacity at least 10 % greater than the predicted surge capacity shown in the proposal.
4.4.1.2 The supplier shall provide an overload limit for axial compressors to avoid damaging blade stresses.
4.5 Materials
Materials shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 4.5.
NOTE Refer to Annex D for typical materials.
4.6 Casings
Casings shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 4.6 and 4.6.1 to 4.6.6 of this part of ISO 10439.
4.6.1 Pressure-containing casings
4.6.1.1 The purchaser should specify the relief valve set pressure. The maximum allowable working
pressure of the casing shall be at least equal to the specified relief valve set pressure.
When a relief valve set pressure is not specified, the maximum allowable working pressure shall be at
least 125 % of the maximum specified discharge pressure (gauge). System protection shall be furnished
by the purchaser.
4.6.1.2 Casings designed for more than one maximum allowable pressure level (split pressure-level casings)
are permitted only in process air service with an atmospheric pressure inlet. Split pressure-level casings are
not permitted in other services unless specifically approved by the purchaser. If approved, the supplier shall
define the physical limits and the maximum allowable working pressure of each section of the casing.
4.6.1.3 Unless otherwise specified, casings shall be radially split when the partial pressure of hydrogen
(at maximum allowable working pressure) exceeds 1 380 kPa gauge (200 psi gauge). The partial pressure
of hydrogen shall be calculated by multiplying the highest specified mole (volume) per cent of hydrogen
by the maximum allowable working pressure.
4.6.1.4 Each axially split casing shall be sufficiently rigid to allow removal and replacement of its upper
half without disturbing rotor-to-casing running clearances and bearing alignment.
4.6.1.5 Axially split casings shall use a metal-to-metal joint (with a suitable joint compound compatible
with the process gas) that is tightly maintained by suitable bolting. Gaskets (including string type) shall
not be used on the axial joint. “O” rings retained in grooves machined into the flange facing of an axially
split casing joint can be used with purchaser’s approval.
4.6.1.6 Radially split casings normally use “O” rings, gaskets, or other sealing devices between the end
head(s) and cylinder. These devices shall be confined in machined grooves, and they shall be made of
materials suitable for all specified service conditions.
4.6.1.7 Socket-head or spanner-type bolting shall not be used externally unless specifically approved
by the purchaser.
4.6.2 Casing repair
Casings repairs shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 4.6.2.
4.6.3 Material inspection of pressure containing parts
Casings material inspection of pressure containing parts shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 4.6.3.
4.6.4 Pressure casing connections
Pressure casing connections shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 4.6.4 and 4.6.4.1 to 4.6.4.4 of
this part of ISO 10439.
4.6.4.1 Main inlet and outlet connections for radially split machines shall be located in the outer casing,
not in the end heads. On radially split overhung design machines, the process inlet connection can be in
the end head.
4 © ISO 2015 – All rights reserved
4.6.4.2 Auxiliary connections shall be at least DN 20 (3/4-in nominal pipe size).
NOTE See ISO 10439-1:2015, 4.6.4.1.3 for allowable connection sizes.
4.6.4.3 Threaded connections for pipe sizes DN 20 (NPS 3/4-in) to DN 40 (NPS 1-1/2-in) sizes are
permissible with the approval of the purchaser.
NOTE See ISO 10439-1:2015, 4.6.4.1.3 for allowable connection sizes.
4.6.4.4 * If specified, connections for borescopic examination shall be supplied in agreed locations.
4.6.5 Casing support structures
The casing support structures shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 4.6.5.
4.6.6 External forces and moments
4.6.6.1 The compressor shall be designed to withstand external forces and moments on each nozzle
calculated per Annex F. The supplier shall furnish the allowable forces and moments for each nozzle in
tabular form.
4.6.6.2 Casing and supports shall be designed to have sufficient strength and rigidity to limit coupling
movement caused by imposing allowable forces and moments to 50 µm (0.002 in).
4.6.7 Guide vanes, stators, and stationary internals
4.6.7.1 * If specified or required to meet specified operating conditions, adjustable inlet guide vanes
(AIGVs) on centrifugal compressors shall be supplied.
4.6.7.2 * If specified or required to meet specified operating conditions, variable stators on axial
compressors shall be supplied.
NOTE All or some of the stator blade rows can be adjustable.
4.6.7.3 The guide vane housing shall incorporate an external shell capable of providing an external
purge of filtered air or inert gas.
4.6.7.4 A vane control system consisting of a positioner with direct driven local position indicator shall
be provided that will be visible during operation of the machine.
4.6.7.5 Additional components to the vane control system in 4.6.7.4 shall be as specified.
4.6.7.6 Guide vanes shall be mounted in replaceable bushings. Vanes can be positioned in the housing
by replaceable permanently sealed rolling element bearings if approved by the purchaser.
4.6.7.7 When inlet guide vanes or variable stators are used for toxic, flammable or explosive process
gas, the linkage passing through the casing or enclosure shall be sealed to prevent leakage.
4.6.7.8 The inlet guide vanes shall be located sufficiently close to the eye of the impeller to be effective.
4.6.7.9 The vanes shall open on loss of the control signal.
4.6.7.10 When intermediate main suction or discharge process connections are used, the purchaser
shall specify the maximum differential pressure between the connections if intermediate check valves
are used. The supplier shall design the intermediate diaphragm between the process connections for the
expected maximum differential including a suitable safety factor as agreed.
4.6.8 Internal joints
4.6.8.1 Internal joints shall be designed to minimize leakage and permit ease of disassembly.
4.6.9 Seal components
Seal components shall be separate parts and be renewable or replaceable in order to restore design clearances.
4.6.10 Diaphragms
4.6.10.1 Diaphragms shall be axially split unless otherwise approved by the purchaser. The diaphragms
shall be furnished with threaded holes for eyebolts or with another means to facilitate removal.
4.6.10.2 Upper half diaphragms shall be fastened to the upper half casing or to each other in such a
manner that they are lifted as a unit.
4.6.10.3 * If specified, the upper half diaphragms shall be attached to the lower half diaphragms.
NOTE For very large machines, this can have advantages in reducing the top half casing weight.
4.6.10.4 The internals of radially split multistage compressors shall be designed with an inner barrel
assembly for withdrawal from the outer casing and disassembly for inspection or replacement of parts.
4.6.10.5 The supplier shall advise if a cartridge bundle assembly can be provided.
NOTE 1 This option can reduce maintenance time in the field.
NOTE 2 This feature is not available on all designs.
4.7 Rotating elements
4.7.1 General
4.7.1.1 Each assembled rotor shall be clearly marked with a unique identification number. This
number shall be on the non-drive end of the shaft or in another accessible area that is not prone to
maintenance damage.
4.7.1.2 Unless other shaft protection is approved by the purchaser, renewable components shall be
furnished at interstage close-clearance points. Sleeves, spacers, or bushings shall be made of materials
that are corrosion-resistant in the specified service.
4.7.1.3 Shaft sleeves shall be provided under shaft end seals. Sleeves shall be treated to resist wear and
sealed to prevent gas leakage between the shaft and sleeve.
4.7.1.4 Shaft sleeves shall be provided under interstage seals. Closed impeller eye seals, which are
stationary, do not require replaceable sleeves on the impeller.
4.7.2 Shafts
4.7.2.1 Shafts for non-through bolt rotors shall be made of one-piece, heat treated steel that is suitably
machined. Shafts that have a finished diameter larger than 200 mm (8 in) shall be forged steel. Shafts that
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have a finished diameter of 200 mm (8 in) or less shall be forged steel or hot rolled barstock, providing
such barstock meets all quality and heat treatment criteria established for shaft forgings.
4.7.2.2 When modular (through bolt) rotors are provided the stub-shafts shall meet all quality and heat
treatment criteria for shaft forgings.
NOTE Refer to Annex C for rotor arrangements and nomenclature.
4.7.2.2.1 The studs or tie-bolts used to clamp a built-up rotor shall be made from bar or forgings.
Threads shall be formed by rolling. Each tie-bolt shall be tested with a proof load corresponding to at
least 110 % of maximum stretch that occurs during assembly or in operation.
4.7.2.2.2 Ferromagnetic material shall be DC wet magnetic particle inspected. Non-magnetic material
shall be fluorescent penetrant inspected. These inspections shall be performed subsequent to proof-load
test, and shall not reveal cracks, seams, or laps.
4.7.2.3 Proven methods of axial compressor rotor construction shall be offered. This includes solid (one-
piece), disk-on-shaft, or stub shaft using through bolt, disk or drum construction, or other approved means.
4.7.3 Thrust balancing
4.7.3.1 A balance piston, balance line, and porting shall be provided if required to reduce axial loads on
the thrust bearings. A separate pressure-tap connection or connections shall be provided to indicate the
pressure in the balancing chamber, not in the balance line.
4.7.3.2 The balance line, if required, shall be flanged and sized to handle balance piston gas leakage
at twice the initial design balance piston seal clearance without exceeding the load rating of the thrust
bearings (see 4.9.3.3). If the balance line involves a connection to purchaser’s piping, then the connection
size and locations shall be indicated on the data sheets.
4.7.3.3 * If specified, a pressure tap connection shall be supplied in the downstream end of the balance
line to allow measurement of differential pressure in the balance line.
NOTE This connection can be in the compressor supply or in the process piping.
4.7.3.4 * If specified, a differential pressure gage or transmitter shall be supplied to monitor differential
balance line pressure.
4.7.4 Impellers
The impellers shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 4.7.10.
4.7.5 Axial compressor rotor blading
4.7.5.1 The blade natural frequencies shall not coincide with any source of excitation from 10 % below
minimum allowable speed to 10 % above maximum continuous speed. If this is not feasible, blading shall
be designed with stress levels low enough to allow unrestricted operation, at any specified operating
speed for the minimum service life defined in ISO 10439-1:2015, 4.4.1.2. This shall be verified by Goodman
diagrams or their equivalent. The supplier shall identify unacceptable speeds. Goodman diagrams for all
blades shall be submitted to the purchaser for review.
NOTE Excitation sources include fundamental and first and second harmonic passing frequencies of rotating
and stationary blades upstream and downstream of each blade row, gas passage splitters, irregularities in vane and
periodic impulses caused by nozzle segment design at horizontal casing flanges, and the first 10 rotor speed harmonics.
4.7.5.2 For each blade row, the supplier shall present bending and torsional blade natural frequencies
under both operating and static conditions by Campbell diagrams or their equivalent.
NOTE Static frequencies can be used for comparison to “ring” testing on the blades installed in the rotor.
4.7.5.3 * If specified, or if blade natural frequencies are based on theoretical predictions, at least one
blade from each stage shall be verified by ring testing.
4.7.5.4 All blades shall be peened. Peening intensity and media depend upon base material,
compressive layer depth desired and material thickness. The compressive layer induced shall be
checked by using Alnen strip.
4.7.5.5 Axial compressor rotor blading can be attached through axial dovetail, tangential fir tree,
tangential, or T-slot. Other attachment methods are acceptable if approved by purchaser.
4.8 Dynamics
Dynamics requirements shall be in accordance with ISO 10439-1:2015.
4.9 Bearings and bearing housings
Bearing and bearing housing requirements shall be in accordance with ISO 10439-1:2015 and 4.9.1 to
4.9.4 of this part of ISO 10439.
4.9.1 General
4.9.1.1 Unless otherwise specified, hydrodynamic radial and thrust bearings shall be provided.
4.9.1.1.1 * If specified, active magnetic bearings shall be provided.
NOTE ISO 10439-1:2015, Annex E gives application considerations for use of active magnetic bearings.
4.9.1.2 Thrust bearings and radial bearings shall be fitted with bearing-metal temperature sensors
installed in accordance with API 670.
4.9.1.3 As design criteria, bearing metal temperatures shall not exceed 100 °C (212 °F) at specified
operating conditions with a maximum inlet oil temperature of 50 °C (120 °F). Suppliers shall provide
bearing temperature alarm and shutdown limits.
In the event that the design criteria in 4.9.1.3 cannot be met, purchaser and supplier shall agree on
acceptable bearing metal temperatures.
4.9.2 Hydrodynamic radial bearings
4.9.2.1 Unless otherwise specified, hydrodynamic bearings shall have flood lubrication. Directed lube
can be used if agreed.
NOTE Directed lube has advantages in power losses, but has small passages with greater potential to plug.
Radial bearings do not normally have significant power losses.
4.9.2.2 Sleeve or pad radial bearings shall be used and shall be split for ease of assembly. The use of
non-split designs requires the purchaser’s approval. The bearings shall be precision bored with steel or
copper alloy backed babbitted replaceable liners, pads, or shells. The bearing design shall not require
removal of the coupling hub to permit replacement of the bearing liners, pads, or shells unless approved
by purchaser.
8 © ISO 2015 – All rights reserved
4.9.2.3 * If specified, tilting pad bearings shoes shall be copper-alloy backed.
4.9.2.4 The removal of the top half of the casing of an axially split machine or the head of a radially split unit
shall not be required for replacement of these elements. This might not be possible for overhung designs.
4.9.3 Hydrodynamic thrust bearings
4.9.3.1 Thrust bearings shall be steel-backed, babbitted multiple segments designed for equal thrust
capacity in both axial directions and arranged for continuous pressurized lubrication to each side. Both
sides shall be tilting pads, incorporating a self-levelling feature, which ensures that each pad carries an
equal share of the thrust load even with minor variation in pad thickness.
NOTE Some low inlet pressure overhung compressors or axials will not need to meet the equal thrust load
bi-directional criteria.
4.9.3.2 Hydrodynamic thrust bearings shall be selected at no more than 50 % of the bearing manufacturer’s
ultimate load rating. In sizing thrust bearings, consider the following for each specified application:
a) shaft speed;
b) temperature of the bearing babbitt;
c) deflection of the bearing pad;
d) minimum oil film thickness;
e) feed rate, viscosity, and supply conditions of the oil over the specified allowable oil supply
condition range;
f) design configuration of the bearing;
g) babbitt or other bearing surface material alloy and pad material;
h) turbulence of the oil film;
i) load changes due to process changes over the specified operating range.
NOTE See ISO 10439-1:2015, 3.1.60 for a definition of ultimate load rating for hydrodynamic thrust bearings.
4.9.3.3 Thrust bearings shall be sized for continuous operation under the most adverse specified operating
conditions. Calculations of the thrust forces shall include, but shall not be limited to the following factors:
a) seal maximum design internal clearances and twice the maximum design internal clearances;
b) pressurized rotor diameter step changes;
c) stage maximum differential pressures;
d) specified extreme variations in inlet, interstage, and discharge pressures;
e) the maximum thrust force that can be transmitted to the compressor thrust bearing by other
equipment in the train (i.e. couplings, gears, or a motor without a thrust bearing);
f) the maximum thrust force from the sleeve bearing type drive if the motor or generator is
directly connected.
4.9.3.4 The thrust bearing shall be arranged to allow both axial positioning of the rotor relative to the
casing and setting the bearings’ clearance.
4.9.3.5 Each pad within one side of the thrust bearing, shall be designed and manufactured to tolerances
to allow interchange or replacement of the individual pads.
NOTE Instrumented and offset pivot designs do not allow interchange side to side.
4.9.3.6 Unless otherwise specified, directed lube thrust bearings shall be used. Flooded lube can be
used if agreed.
NOTE Directed lube has advantages in power losses, but has small passages with greater potential to plug.
4.9.3.7 * If specified, thrust bearings pads shall be copper-alloy backed.
4.9.4 Bearing housings
4.9.4.1 Rotor support system parts (bearings, bearing housings, bearing carriers, and bearing brackets)
shall be separable from the casing, axially split, non-pressurized (vented to atmosphere), and furnished
with plugged connections for dry air or inert gas purge to any atmospheric labyrinth seals.
4.9.4.2 Axially split-bearing housings shall have a metal-to-metal split joint whose halves are located by
means of cylindrical dowels.
4.9.4.3 Shaft support structures bolted to casings shall be steel. Shaft support structures bolted to cast
iron casings can be made from cast iron.
4.10 Shaft end seals
4.10.1 Shaft end seals shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 4.10 and 4.10.2 to 4.10.4 of this
part of ISO 10439.
NOTE 1 Typical cross sections of various shaft seals are given in ISO 10439-1:2015, Annex C.
NOTE 2 Equipment covered in this part can be available with any of the shaft end seal types covered in
ISO 10439-1:2015, or additional hybrid types can be available.
4.10.2 * Purchaser shall specify the type of shaft end seal(s) to be provided and all operating conditions
including start-up, shutdown and settling-out conditions.
NOTE Axial compressors in process air service will generally be supplied with labyrinth shaft end seals.
Process compressors can have any type of shaft end seal specified.
4.10.3 Shaft end seals shall be accessible for inspection and replacement without removing the top half
of the casing for an axially split compressor or the heads of a radially split unit. This requirement is not
applicable for overhung designs.
4.10.4 * If specified for non-cartridge seal types, shaft sleeves under shaft end seals shall be accessible
for inspection and replacement without removing the top half of the casing for an axially split compressor
or the heads of a radially split unit. This requirement is not applicable for overhung designs.
NOTE This is of benefit for seal types where the wearing component is in close proximity to the sleeve.
Example seal types are labyrinth and carbon ring.
4.11 Integral gearing
Internal gearing is not applicable for equipment covered in this part. For external gearing, refer to API 613.
10 © ISO 2015 – All rights reserved
4.12 Nameplates and rotation arrows
4.12.1 Nameplates and rotation arrows shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 4.12 and 4.12.2
and 4.12.3 of this part of ISO 10439.
4.12.2 The following data shall be clearly stamped or engraved on the nameplate:
a) supplier’s name;
b) serial number;
c) size, type, and model;
d) rated capacity;
e) rated power;
f) lateral critical speeds up to and including the next lateral above maximum continuous speed;
g) purchaser item number or other reference;
h) maximum allowable working pressure;
i) minimum and maximum allowable working temperature;
j) minimum operating speed;
k) maximum continuous speed;
l) trip speed;
m) hydrostatic test pressure;
n) maximum sealing pressure.
4.12.3 Rotation arrows shall be cast-in or attached to each major item of rotating equipment at a readily
visible location.
5 Accessories
5.1 General
Accessories shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, Clause 5 and 5.2 to 5.8 of this part of ISO 10439.
5.2 Drivers and gearing
Drivers and external gearing shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 5.1.
5.3 Couplings and guards
Couplings and guards shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 5.2.
5.4 Lubrication and sealing systems
Lubrication and sealing systems shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 5.3.
5.5 Mounting plates
Mounting plates shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 5.4.
5.6 Controls and instrumentation
5.6.1 Controls and instrumentation shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 5.5.
5.6.2 Control systems when supplied, shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 5.5.2 and 5.6.2.1
to 5.6.7.6 of this part of ISO 10439.
5.6.2.1 Axial compressors shall be supplied with a map of allowable operating range to permit the design
of control logic to prevent operation in the region of choke (overload) and therefore avoid potentially
dangerous blade stresses.
NOTE Figures 2 and 3 show typical performance maps for axial compressors.
5.6.2.2 When an anti-surge system as described in ISO 10439-1:2015, 5.5.2.2 is furnished for an axial
compressor, the system shall also include overload protection.
5.6.2.3 * For constant-speed centrifugal compressors, when adjustable inlet guide vanes are required,
the supplier shall also furnish a guide-vane positioner capable of supplying a compatible control signal as
specified by the purchaser.
NOTE See ISO 10439-1:2015, 5.5.2.1.
5.6.2.4 For constant-speed axial compressors supplied with adjustable vanes, the supplier shall also
furnish a vane positioner compatible with the type of control signal specified by the purchaser. A direct-
driven local vane position indicator shall be provided that will be visible during operation of the machine.
5.6.3 Instrument and control panels, when supp
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10439-2
Première édition
2015-02-15
Version corrigée
2015-05-01
Industries du pétrole, de la
pétrochimie et du gaz naturel —
Compresseurs axiaux et centrifuges et
compresseurs-détenteurs —
Partie 2:
Compresseurs centrifuges et axiaux
sans multiplicateur intégré
Petroleum, petrochemical and natural gas industries — Axial and
centrifugal compressors and expander-compressors —
Part 2: Non-integrally geared centrifugal and axial compressors
Numéro de référence
©
ISO 2015
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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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Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2015 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Généralités . 2
4.1 Dimensions et unités . 2
4.2 Exigences légales . 2
4.3 Responsabilité concernant l’appareil . 2
4.4 Conception de base . 2
4.4.1 Performances . 2
4.5 Matériaux . 4
4.6 Carters . 4
4.6.1 Carters soumis à la pression . 4
4.6.2 Réparation des carters . 4
4.6.3 Contrôle des matériaux des pièces soumises à la pression . 5
4.6.4 Raccordements au carter sous pression . 5
4.6.5 Structures de support de carter. 5
4.6.6 Forces et moments externes . 5
4.6.7 Palettes de guidage, stators et composants internes fixes. 5
4.6.8 Joints internes . 6
4.6.9 Composants d’étanchéité . 6
4.6.10 Diaphragmes . 6
4.7 Éléments tournants . 7
4.7.1 Généralités . 7
4.7.2 Arbres . 7
4.7.3 Équilibrage de la poussée. 7
4.7.4 Roues à aubes . 8
4.7.5 Aubage du rotor du compresseur axial . 8
4.8 Dynamique . 8
4.9 Paliers et logements de paliers . 9
4.9.1 Généralités . 9
4.9.2 Paliers radiaux hydrodynamiques . 9
4.9.3 Butées hydrodynamiques . 9
4.9.4 Logements de paliers .11
4.10 Garnitures d’étanchéité de bout d’arbre .11
4.11 Multiplicateur intégré .11
4.12 Plaques signalétiques et flèches de rotation .12
5 Accessoires .12
5.1 Généralités .12
5.2 Organes moteurs et engrenages .12
5.3 Accouplements et protecteurs .12
5.4 Systèmes de lubrification et d’étanchéité .12
5.5 Plaques de montage .13
5.6 Commandes et instrumentation .13
5.7 Tuyauteries et accessoires .14
5.7.1 Généralités .14
5.7.2 Tuyauteries de gaz .14
5.8 Outils spéciaux .14
6 Contrôle, essais et préparation pour l’expédition .14
6.1 Généralités .14
6.2 Contrôle .14
6.3 Essais .14
6.3.1 Essai de fonctionnement mécanique .15
6.3.2 Essai d’étanchéité au gaz du compresseur assemblé .17
6.3.3 Essais facultatifs .18
6.4 Préparation pour l’expédition.19
7 Données fournies par le vendeur .19
7.1 Généralités .19
7.2 Propositions .20
7.3 Données contractuelles .20
Annexe A (normative) Feuilles de données .21
Annexe B (informative) Exigences relatives aux plans et aux données à fournir par le
vendeur (fournisseur) (VDDR) .34
Annexe C (informative) Nomenclature d’un compresseur centrifuge .43
Annexe D (informative) Matériaux types .45
Annexe E (informative) Liste de contrôle .62
Annexe F (informative) Forces et moments d’ajutage .67
Annexe G (informative) Essai à pleine charge, pression maximale et pleine vitesse.71
Bibliographie .75
iv © ISO 2015 – Tous droits réservés
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 118, Compresseurs, machines portatives
pneumatiques, machines et équipements pneumatiques, sous-comité SC 1, Compresseurs de procédé.
Cette première édition, avec l’ISO 10439-1, l’ISO 10439-3 et l’ISO 10439-4, annulent et remplacent
l’ISO 10439:2002.
L’ISO 10439 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Industries du pétrole,
pétrochimique et du gaz naturel — Compresseurs axiaux et centrifuges et compresseurs-détendeurs:
— Partie 1: Prescriptions générales
— Partie 2: Compresseurs centrifuges et axiaux sans multiplicateur intégré
— Partie 3: Compresseurs centrifuges à multiplicateur intégré
— Partie 4: Compresseurs-détendeurs
La présente version corrigée de l’ISO 10439-2:2015 inclut une correction sur la page de couverture, une
correction rédactionnelle en 6.4 et la suppression d’une page blanche.
Introduction
ème
La présente Norme internationale est fondée sur la 7 édition de la norme de l’Institut américain du
pétrole (American Petroleum Institute) API 617.
Des exigences supplémentaires ou différentes pourraient se révéler indispensables pour des applications
individuelles. La présente Norme internationale n’a pas pour objet d’empêcher un fournisseur de proposer
ou un acheteur d’accepter des équipements alternatifs ou des solutions techniques alternatives pour une
application particulière. De telles solutions alternatives peuvent notamment être applicables lorsqu’il
s’agit de technologies innovatrices ou en cours de développement. Lorsqu’une alternative est proposée,
il convient que le fournisseur identifie tout écart par rapport à la présente partie de l’ISO 10439 et en
fournisse les détails.
Un astérisque (*) en début d’alinéa d’un article ou d’un paragraphe indique qu’une décision est nécessaire
ou que des informations complémentaires sont à fournir par l’acheteur. Cette information est indiquée
sur des feuilles de données ou mentionnée dans la demande de renseignements ou la commande d’achat
(voir exemples à l’Annexe A, dans l’ISO 10439-3:2015, Annexe A et dans l’ISO 10439-4:2015, Annexe A).
La présente Norme internationale inclut les annexes suivantes:
— Annexe A: Feuilles de calcul;
— Annexe B: Exigences relatives aux plans et aux données à fournir par le vendeur (fournisseur) (VDDR);
— Annexe C: Nomenclature d’un compresseur centrifuge;
— Annexe D: Matériaux types;
— Annexe E: Liste de contrôle;
— Annexe F: Forces et moments d’ajutage;
— Annexe G: Essai à pleine charge, pression maximale et pleine vitesse;
L’Annexe A forme une partie normative de la présente partie de l’ISO 10439. Les Annexes B à G ne sont
données qu’à titre informatif.
Dans la présente Norme internationale, les unités américaines usuelles sont, dans la mesure du possible,
indiquées entre parenthèses à titre d’information.
vi © ISO 2015 – Tous droits réservés
NORME INTERNATIONALE ISO 10439-2:2015(F)
Industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz
naturel — Compresseurs axiaux et centrifuges et
compresseurs-détenteurs —
Partie 2:
Compresseurs centrifuges et axiaux sans multiplicateur
intégré
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 10439 spécifie les exigences minimales et fournit des recommandations
pour les compresseurs axiaux, les compresseurs centrifuges mono-arbres à multiplicateur intégré et les
compresseurs-détendeurs pour applications spéciales d’amenée de gaz ou de traitement d’air dans les
industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel. La présente partie de l’ISO 10439 spécifie les
exigences pour les compresseurs centrifuges sans multiplicateur intégré et axiaux, en complément des
exigences générales spécifiées dans l’ISO 10439-1. Ces machines ne sont pas dotées d’un multiplicateur
intégré dans leur carter, mais peuvent avoir des engrenages externes.
NOTE Voir l’ISO 10439-3 pour les compresseurs à multiplicateur intégré ou la norme API 672 pour les
compresseurs d’air assemblés.
2 Références normatives
Les documents suivants, en totalité ou en partie, sont référencés de manière normative dans le présent
document et sont indispensables pour son application. 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 10439-1:2015, Industries du pétrole, pétrochimique et du gaz naturel — Compresseurs axiaux et
centrifuges et compresseurs-détendeurs — Partie 1: Prescriptions générales
ISO 10438 (toutes parties), Industries du pétrole, pétrochimique et du gaz naturel — Systèmes de
lubrification, systèmes d’étanchéité, systèmes d’huile de régulation et leurs auxiliaires
ISO 5389, Turbocompresseurs — Code d’essais des performances
API 670, Machinery protection systems.
ASME PTC 10-1997, Performance test code on compressors and exhausters.
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions figurant dans l’ISO 10439-1 et les
suivants s’appliquent.
NOTE Certains termes sont représentés sous forme graphique dans les Figures 1 à 3.Généralités
4 Généralités
4.1 Dimensions et unités
Les exigences relatives aux dimensions et aux unités doivent être en conformité avec l’ISO 10439-1.
4.2 Exigences légales
Les exigences légales doivent être en conformité avec l’ISO 10439-1.
4.3 Responsabilité concernant l’appareil
Les responsabilités doivent être en conformité avec l’ISO 10439-1.
4.4 Conception de base
4.4.1 Performances
Figure 1 — Graphique de performance d’un compresseur centrifuge — Illustration des termes
2 © ISO 2015 – Tous droits réservés
Figure 2 — Graphique de performance d’un compresseur axial — Vitesse variable
Figure 3 — Graphique de performance d’un compresseur axial — Palettes de stator variables
NOTE La Figure 1 est le tracé de fonctionnement type d’un compresseur centrifuge. Les Figures 2 et 3 sont les
tracés de fonctionnement types d’un compresseur axial.
4.4.1.1 La courbe caractéristique hauteur différentielle/débit doit croître continuellement du point
nominal jusqu’au point de pompage prévu. Le compresseur doit, sans l’utilisation d’un circuit de
dérivation, être adapté à un fonctionnement continu pour tout débit supérieur d’au moins 10 % au débit
de pompage anticipé indiqué dans la proposition.
4.4.1.2 Le fournisseur doit fournir une limite de surcharge pour les compresseurs axiaux afin d’éviter
les contraintes pouvant endommager les aubes.
4.5 Matériaux
Les matériaux doivent être en conformité avec l’ISO 10439-1:2015, 4.5.
NOTE Se reporter à l’Annexe D pour les matériaux types.
4.6 Carters
Les carters doivent être en conformité avec l’ISO 10439-1:2015, 4.6 et avec 4.6.1 à 4.6.6 de la présente
partie de l’ISO 10439.
4.6.1 Carters soumis à la pression
4.6.1.1 Il convient que l’acheteur spécifie la pression de réglage de la soupape de décharge. La
pression maximale admissible de service du carter doit être au moins égale à la pression de réglage de
la soupape de décharge.
Lorsque la pression de réglage de la soupape de décharge n’est pas spécifiée, la pression maximale
admissible de service doit être égale à au moins 125 % de la pression de refoulement maximale spécifiée
(manomètre). La protection du système doit être fournie par l’acheteur.
4.6.1.2 Les carters conçus pour plusieurs niveaux de pression admissibles (carters à plusieurs niveaux
de pression) ne sont autorisés que dans les applications à air de process avec une aspiration à pression
atmosphérique. Les carters à plusieurs niveaux de pression ne sont pas autorisés dans les autres
applications sauf s’ils sont spécifiquement approuvés par l’acheteur et, dans ce cas, le fournisseur doit
définir les limites physiques et la pression maximale admissible de service de chaque section du carter.
4.6.1.3 Sauf spécification contraire, les carters doivent être conçus avec un plan de joint radial lorsque la
pression partielle d’hydrogène (à la pression maximale admissible de service) est supérieure à 1 380 kPa
(200 psi). La pression partielle d’hydrogène doit être calculée en multipliant le plus grand pourcentage
(volume) molaire d’hydrogène spécifié par la pression maximale admissible de service.
4.6.1.4 Chaque carter à plan axial doit être suffisamment rigide pour permettre la dépose et le
remplacement de sa moitié supérieure sans perturber les jeux de fonctionnement entre rotor et carter, ni
l’alignement des paliers.
4.6.1.5 Les carters à plan axial doivent utiliser un joint métal-métal (avec un matériau d’étanchéité
approprié compatible avec le gaz de process), fermement maintenu par un boulonnage approprié. Les
joints d’étanchéité (y compris les joints à passe étroite) ne doivent pas être utilisés sur le joint axial. Des
joints toriques maintenus dans des rainures usinées dans le surfaçage de bride d’un joint de carter à plan
axial peuvent être utilisés, avec l’accord de l’acheteur.
4.6.1.6 Les carters à plan radial utilisent normalement des joints toriques, des joints d’étanchéité ou
d’autres dispositifs d’étanchéité entre la ou les têtes d’extrémité et le cylindre. Ces dispositifs doivent
être confinés dans les rainures usinées et ils doivent être constitués de matériaux adaptés à toutes les
conditions de service spécifiées.
4.6.1.7 Il ne faut pas utiliser de boulonnage à tête creuse ou à tête hexagonale, sauf approbation
spécifique de l’acheteur.
4.6.2 Réparation des carters
Les réparations des carters doivent être en conformité avec l’ISO 10439-1:2015, 4.6.2.
4 © ISO 2015 – Tous droits réservés
4.6.3 Contrôle des matériaux des pièces soumises à la pression
Le contrôle des matériaux des pièces soumises à la pression doit être en conformité avec
l’ISO 10439-1:2015, 4.6.3.
4.6.4 Raccordements au carter sous pression
Les raccordements au carter sous pression doivent être en conformité avec l’ISO 10439-1:2015, 4.6.4 et
avec 4.6.4.1 à 4.6.4.4 de la présente partie de l’ISO 10439.
4.6.4.1 Les raccords d’aspiration et de refoulement des machines à plan radial doivent se situer dans
le carter extérieur et non dans les têtes d’extrémité. Sur les machines en porte-à-faux à plan radial, le
raccord d’aspiration peut se trouver dans la tête d’extrémité.
4.6.4.2 Les raccords auxiliaires doivent être au moins DN 20 (taille nominale de la tuyauterie 3/4 in).
NOTE Voir l’ISO 10439-1:2015, 4.6.4.1.3 pour les tailles de raccordement autorisées.
4.6.4.3 Les raccordements filetés sont autorisés pour les tailles de tuyauterie DN 20 (NPS 3/4 in) à DN
40 (NPT 1 in 1/2) avec l’accord de l’acheteur.
NOTE Voir l’ISO 10439-1:2015, 4.6.4.1.3 pour les tailles de raccordement autorisées.
4.6.4.4 * Si spécifié, il faut fournir des raccords pour examen endoscopique aux endroits convenus.
4.6.5 Structures de support de carter
Les structures de support de carter doivent être en conformité avec l’ISO 10439-1:2015, 4.6.5.
4.6.6 Forces et moments externes
4.6.6.1 Le compresseur doit être conçu pour résister aux forces et aux moments externes, appliqués sur
chaque ajutage et calculés selon l’Annexe F. Le fournisseur doit fournir un tableau indiquant les forces et
les moments admissibles pour chaque ajutage.
4.6.6.2 Le carter et les supports doivent être conçus de manière à offrir une résistance mécanique et
une rigidité suffisantes pour limiter le mouvement d’accouplement engendré par l’application des forces
et moments admissibles à une valeur de 50 µm (0,002 in).
4.6.7 Palettes de guidage, stators et composants internes fixes
4.6.7.1 * Si cela est spécifié ou imposé pour satisfaire aux conditions de fonctionnement spécifiées, il
faut fournir des palettes de guidage d’aspiration réglables (AIGV) sur les compresseurs centrifuges.
4.6.7.2 * Si cela est spécifié ou imposé pour satisfaire aux conditions de fonctionnement spécifiées, il
faut fournir des stators variables sur les compresseurs axiaux.
NOTE La totalité ou une partie des rangées de l’aube du stator peut être réglable.
4.6.7.3 Le logement de la palette de guidage doit inclure une coque externe capable de réaliser une
purge externe d’air filtré ou de gaz inerte.
4.6.7.4 Il faut fournir un système de commande de palette constitué d’un positionneur avec indicateur
direct de la position locale d’entraînement qui sera visible pendant le fonctionnement de la machine.
4.6.7.5 Les composants supplémentaires du système de commande de palette au paragraphe 4.6.7.4
doivent être comme spécifié.
4.6.7.6 Les palettes de guidage doivent être montées dans des bagues interchangeables. Les palettes
peuvent être positionnées dans le logement au moyen de paliers à roulement remplaçables à étanchéité
permanente, s’ils sont approuvés par l’acheteur.
4.6.7.7 Lorsque les palettes de guidage d’aspiration ou les stators variables sont utilisés pour un gaz
process toxique, inflammable ou explosible, la tringlerie qui passe à travers le carter ou l’enveloppe doit
être étanche pour éviter toute fuite.
4.6.7.8 Les palettes de guidage d’aspiration doivent être situées suffisamment proches de l’orifice
central de la roue à aubes pour être efficaces.
4.6.7.9 Les palettes doivent s’ouvrir en cas de perte du signal de commande.
4.6.7.10 Si des raccordements intermédiaires au circuit principal d’aspiration ou de refoulement sont
utilisés, l’acheteur doit spécifier la pression différentielle maximale entre les raccordements si des clapets
de non-retour intermédiaires sont utilisés. Le fournisseur doit concevoir le diaphragme intermédiaire
entre les raccords de procédé en fonction de la pression différentielle maximale attendue et en incluant
un facteur de sécurité approprié convenu.
4.6.8 Joints internes
4.6.8.1 Les joints internes doivent être conçus de manière à réduire les fuites et à permettre un
démontage aisé.
4.6.9 Composants d’étanchéité
Les composants d’étanchéité doivent être des éléments démontables et pouvoir être renouvelés ou
remplacés afin de rétablir les tolérances de calcul.
4.6.10 Diaphragmes
4.6.10.1 Les diaphragmes doivent être à plan axial, sauf accord contraire avec l’acheteur. Les diaphragmes
doivent être fournis avec des trous filetés pour les anneaux de levage ou avec tout autre moyen destiné à
faciliter la dépose.
4.6.10.2 Les diaphragmes de la moitié supérieure doivent être attachés à la moitié supérieure du carter
ou les uns aux autres de manière à pouvoir les lever d’un seul tenant.
4.6.10.3 * Si spécifié, les diaphragmes de la moitié supérieure doivent être reliés aux diaphragmes de la
moitié inférieure.
NOTE Sur les machines de très grande taille, cela peut avoir l’avantage de réduire le poids de la moitié
supérieure du carter.
4.6.10.4 Les éléments internes des compresseurs multi-étages à séparation radiale doivent être conçus
avec un bloc du tambour interne de manière à pouvoir être retiré du carter extérieur et démonté en vue
d’un contrôle ou d’un remplacement de pièces.
4.6.10.5 Le fournisseur doit préciser si un bloc de cartouches peut être fourni.
NOTE 1 Cette option peut réduire le temps d’entretien sur site.
6 © ISO 2015 – Tous droits réservés
NOTE 2 Cette fonctionnalité n’est pas disponible sur toutes les constructions.
4.7 Éléments tournants
4.7.1 Généralités
4.7.1.1 Chaque rotor assemblé doit porter un marquage indiquant clairement son numéro
d’identification unique. Ce numéro doit figurer sur l’extrémité non motrice de l’arbre ou dans une autre
zone accessible qui n’est pas sujette aux dommages engendrés par l’entretien.
4.7.1.2 Sauf si une autre protection d’arbre a été approuvée par l’acheteur, il faut fournir des composants
amovibles au niveau des points à tolérance étroite entre les étages. Les fourreaux, les entretoises ou les bagues
doivent être réalisés dans des matériaux résistant à la corrosion dans les conditions de service spécifiées.
4.7.1.3 Il faut prévoir des fourreaux d’arbre sous les garnitures d’étanchéité de bout d’arbre. Les
fourreaux doivent être traités pour résister à l’usure et suffisamment étanches pour empêcher toute fuite
de gaz entre l’arbre et le fourreau.
4.7.1.4 Il faut prévoir des fourreaux d’arbre sous les garnitures d’étanchéité entre étages. Les fourreaux
amovibles ne sont pas nécessaires sur les roues à aubes pour les garnitures d’étanchéité de l’orifice central
de roue à aubes fermé qui sont fixes.
4.7.2 Arbres
4.7.2.1 Les arbres des rotors sans boulons d’assemblage doivent être fabriqués d’une seule pièce à l’aide
d’un acier trempé et revenu, puis convenablement usiné. Les arbres présentant un diamètre d’usinage
supérieur à 200 mm (8 in) doivent être en acier forgé. Les arbres présentant un diamètre d’usinage
inférieur ou égal à 200 mm (8 in) doivent être en acier forgé ou en acier laminé à chaud, pour autant
que l’acier soit conforme à tous les critères de qualité et de traitement thermique établis pour les pièces
forgées d’arbres.
4.7.2.2 En présence de rotors modulaires (à boulon d’assemblage), les faux arbres doivent être
conformes à tous les critères de qualité et de traitement thermique établis pour les pièces forgées d’arbres.
NOTE Voir l’Annexe C pour les dispositions du rotor et la nomenclature.
4.7.2.2.1 Les goujons ou boulons de serrage utilisés pour l’assemblage d’un rotor assemblé doivent
être constitués de pièces laminées ou forgées. Les filets doivent être formés par roulage. Chaque boulon
de serrage doit être soumis à essai avec une charge d’essai correspondant à au moins 110 pourcent de
l’extension maximale qui se produit pendant l’assemblage ou en service.
4.7.2.2.2 Un matériau ferromagnétique doit subir un contrôle par magnétoscopie humide à courant
continu. Un matériau non magnétique doit subir un contrôle par ressuage fluorescent. Ces contrôles doivent
être réalisés après un essai avec la charge d’essai et ne doivent révéler aucune fissure, jointure ou bavure.
4.7.2.3 Il faut proposer des méthodes éprouvées de construction du rotor de compresseur axial. Celles-
ci incluent la construction monolithique (d’une seule pièce), disque sur arbre ou à faux arbre en utilisant
un boulon d’assemblage, à disque ou à tambour ou d’autres moyens homologués.
4.7.3 Équilibrage de la poussée
4.7.3.1 Il faut prévoir, si nécessaire, un piston d’équilibrage, un conduit d’équilibrage et des orifices pour
limiter les charges axiales exercées sur les butées. Un ou plusieurs piquages de pression séparés doivent
être prévus pour indiquer la pression dans la chambre d’équilibrage et non dans le conduit d’équilibrage.
4.7.3.2 Le conduit d’équilibrage, s’il est nécessaire, doit être bridé et dimensionné pour limiter les fuites
de gaz au niveau du piston d’équilibrage à une valeur égale au double de la tolérance initiale de calcul
de la garniture d’étanchéité du piston d’équilibrage, sans dépasser la charge maximale spécifiée sur les
butées (voir 4.9.3.3). Si le conduit d’équilibrage nécessite un raccordement à la tuyauterie de l’acheteur,
les sections et les emplacements des raccords doivent alors être indiqués sur les feuilles de données.
4.7.3.3 * Si précisé, un raccord de piquage de pression doit être fourni à l’extrémité aval du conduit
d’équilibrage pour permettre de mesurer la pression différentielle dans la ligne d’équilibrage.
NOTE Ce raccord peut être fourni avec le compresseur ou se trouver dans les tuyauteries de gaz.
4.7.3.4 * Si précisé, une jauge ou un transmetteur de pression différentielle doit être fourni pour
contrôler la pression différentielle dans la ligne d’équilibrage.
4.7.4 Roues à aubes
Les roues à aubes doivent être en conformité avec l’ISO 10439-1:2015, 4.7.10.
4.7.5 Aubage du rotor du compresseur axial
4.7.5.1 Les fréquences propres de l’aube ne doivent coïncider avec aucune source d’excitation entre
10 % en dessous de la vitesse minimale admissible et 10 % au-dessus de la vitesse maximale continue. En
cas d’impossibilité pratique, l’aubage doit être conçu avec des niveaux de contrainte suffisamment faibles
pour permettre un fonctionnement sans restrictions à toutes les vitesses de fonctionnement spécifiées
pendant la durée de vie minimale définie à l’ISO 10439-1:2015, 4.4.1.2. Cela est à vérifier avec des
diagrammes de Goodman ou leur équivalent. Le fournisseur doit identifier les vitesses non admissibles.
Les diagrammes de Goodman de toutes les aubes doivent être soumis pour révision à l’acheteur.
NOTE Les sources d’excitation incluent les fréquences de passage fondamentales et de première et deuxième
harmonique des aubes rotatives et fixes en amont et en aval de chaque rangée d’aubes, les répartiteurs de passage
de gaz, les irrégularités dans la palette et les impulsions périodiques provoquées par la conception du segment
d’ajutage sur les brides de carter horizontales, et les 10 premières harmoniques de la vitesse du rotor.
4.7.5.2 Pour chaque rangée d’aubes, le fournisseur doit présenter les fréquences propres de flexion
et de torsion de l’aube à la fois sous les conditions de fonctionnement et les conditions statiques sous la
forme de diagrammes de Campbell ou leur équivalent.
NOTE Les fréquences statiques peuvent être utilisées pour comparaison aux essais « en anneau » des aubes
montées sur le rotor.
4.7.5.3 * Si spécifié ou si les fréquences propres de l’aube se basent sur des prévisions théoriques, il
faut vérifier au moins une aube de chaque étage en la soumettant à un essai en anneau.
4.7.5.4 Toutes les aubes doivent être durcies écrouies superficiellement. L’intensité d’écrouissage et le
support dépendent du matériau de base, de la profondeur de la couche de compression souhaitée et de
l’épaisseur du matériau. La couche de compression induite doit être vérifiée en utilisant une bande Almen.
4.7.5.5 L’aubage du rotor d’un compresseur axial peut être fixé par queue d’aronde axiale, sapin tangentiel,
fente tangentielle ou en T. D’autres méthodes de fixation sont acceptables si approuvées par l’acheteur.
4.8 Dynamique
Les exigences dynamiques doivent être en conformité avec l’ISO 10439-1.
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4.9 Paliers et logements de paliers
Les exigences relatives aux paliers et aux logements de paliers doivent être en conformité avec
l’ISO 10439-1 et avec 4.9.1 à 4.9.4 de la présente partie de l’ISO 10439.
4.9.1 Généralités
4.9.1.1 Sauf spécification contraire, il faut fournir des paliers radiaux et des butées hydrodynamiques.
4.9.1.1.1 * Si spécifié, il faut fournir des paliers magnétiques actifs.
NOTE L’ISO 10439-1:2015, Annexe E fournit des considérations relatives à l’utilisation de paliers
magnétiques actifs.
4.9.1.2 Les butées et les paliers radiaux doivent être munis de sondes de température en métal,
installées conformément à la norme API 670.
4.9.1.3 L’un des critères de calcul est que les températures du métal du palier ne doivent pas dépasser
100 °C (212 °F) aux conditions de fonctionnement spécifiées, avec une température maximale de l’huile
en aspiration de 50 °C (120 °F). Les fournisseurs doivent fournir les limites d’alarme et d’arrêt relatives à
la température des paliers.
Dans le cas où les critères de calcul en 4.9.1.3 ne peuvent pas être satisfaits, les températures acceptables
du métal des paliers sont à convenir entre l’acheteur et le fournisseur.
4.9.2 Paliers radiaux hydrodynamiques
4.9.2.1 Sauf spécification contraire, les paliers hydrodynamiques doivent être dotés d’une lubrification
par immersion. La lubrification directe peut être utilisée après accord.
NOTE La lubrification directe présente des avantages en matière de pertes de puissance, mais le risque
d’obstruction des passages de petite taille sera accru. Les paliers radiaux ne présentent normalement pas de
pertes de puissance importantes.
4.9.2.2 Il faut utiliser des paliers radiaux à coussinet ou à patin et ils doivent être fendus pour faciliter
l’assemblage. L’utilisation de modèles non fendus nécessite l’approbation de l’acheteur. Les paliers doivent
être alésés avec précision et être munis de coussinets, patins ou coquilles remplaçables, en acier ou en
alliage de cuivre garni de régule. La conception des paliers ne doit pas nécessiter la dépose du moyeu
d’accouplement pour permettre le remplacement des coussinets, segments ou coquilles de paliers, sauf si
cela est approuvé par l’acheteur.
4.9.2.3 * Si spécifié, les sabots des paliers à patins oscillants doivent être avec garniture en alliage de cuivre.
4.9.2.4 La dépose de la moitié supérieure du carter d’une machine à plan axial ou de la tête d’un
compresseur à plan radial ne doit pas être requise pour le remplacement de ces éléments. Ceci peut
s’avérer impossible pour les constructions en porte-à-faux.
4.9.3 Butées hydrodynamiques
4.9.3.1 Les butées doivent être de type à segments multiples, en acier garni de régule, conçues pour une
capacité de poussée égale dans les deux sens et disposées pour une lubrification continue sous pression
de chaque côté. Les deux côtés doivent être à patins oscillants, intégrant une fonction automatique de
mise à niveau qui garantit que chaque patin supporte une partie égale de la charge de poussée, même en
cas de variation mineure de l’épaisseur des patins.
NOTE Les critères de charge de poussée bidirectionnelle égale ne sont pas forcément nécessaires sur certains
compresseurs en porte-à-faux à faible pression d’aspiration ou axiaux.
4.9.3.2 Les butées hydrodynamiques doivent être sélectionnées pour une charge inférieure ou égale à
50 % de la charge de rupture spécifiée par son fabricant. Concernant le dimensionnement des butées, il
faut tenir compte de ce qui suit pour chaque application spécifique:
a) la vitesse de l’arbre;
b) la température du régule de la butée;
c) le fléchissement du segment de butée;
d) l’épaisseur minimale du film d’huile;
e) le débit d’alimentation, la viscosité et les conditions d’alimentation de l’huile sur la plage des
conditions d’alimentation en huile admissibles;
f) la configuration de conception de la butée;
g) l’alliage du régule ou autre surface de palier et le matériau du segment;
h) la turbulence du film d’huile;
i) les variations de charge liées aux changements de process par rapport à la plage de fonctionnement
spécifiée.
NOTE Voir l’ISO 10439-1:2015, 3.1.60 pour une définition de la charge de rupture des butées hydrodynamiques.
4.9.3.3 Les butées doivent être dimensionnées pour un fonctionnement continu dans les conditions de
service spécifiées les plus défavorables. Les calculs de la force de poussée doivent inclure, mais sans s’y
limiter, les facteurs suivants:
a) les tolérances internes maximales de calcul pour les garnitures d’étanchéité et le double des
tolérances internes maximales de calcul;
b) les variations échelonnées des diamètres de rotors sous pression;
c) les pressions différentielles maximales de l’étage;
d) les variations extrêmes spécifiées des pressions d’aspiration, intermédiaires et de refoulement;
e) la force de poussée maximale qui peut être transmise à la butée du compresseur par un autre
équipement dans le train (c’est-à-dire accouplements, engrenages ou un moteur sans butée);
f) la force maximale de poussée appliquée par l’entraînement à palier à coussinet, si le moteur ou le
générateur est directement raccordé.
4.9.3.4 Les b
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