ISO 13373-4:2021
(Main)Condition monitoring and diagnostics of machines — Vibration condition monitoring — Part 4: Diagnostic techniques for gas and steam turbines with fluid-film bearings
Condition monitoring and diagnostics of machines — Vibration condition monitoring — Part 4: Diagnostic techniques for gas and steam turbines with fluid-film bearings
This document sets out guidelines for the specific procedures to be considered when carrying out vibration diagnostics of various types of gas and steam turbines with fluid-film bearings. This document is intended to be used by condition monitoring practitioners, engineers and technicians and provides a practical step-by-step vibration-based approach to fault diagnosis. In addition, it gives examples for a range of machine and component types and their associated fault symptoms. The approach given in this document is based on established good practice, put together by experienced users, although it is acknowledged that other approaches can exist. Recommended actions for a particular diagnosis depend on individual circumstances, the degree of confidence in the fault diagnosis (e.g. has the same diagnosis been made correctly before for this machine), the experience of the practitioner, the fault type and severity as well as on safety and commercial considerations. It is neither possible nor the aim of this document to recommend actions for all circumstances.
Surveillance et diagnostic d'état des machines — Surveillance des vibrations — Partie 4: Techniques de diagnostic pour turbines à gaz et turbines à vapeur à paliers à film fluide
Le présent document établit des lignes directrices pour les procédures spécifiques qu’il convient de prendre en compte pour les diagnostics de vibration des différents types de turbines à gaz et turbines à vapeur à paliers à film fluide. Le présent document est destiné à être utilisé par les professionnels, les ingénieurs et les techniciens de la surveillance des machines et fournit une approche pratique, étape par étape, basée sur les vibrations pour le diagnostic des défauts. Il donne également des exemples pour toute une gamme de machines et de types de composants ainsi que les symptômes de défauts qui leur sont associés. L’approche fournie dans le présent document repose sur une bonne pratique, établie, mise en commun par des utilisateurs expérimentés, même s’il est admis que d'autres approches peuvent exister. Les actions recommandées pour un diagnostic particulier dépendent des circonstances individuelles, du degré de confiance dans le diagnostic de défauts (par exemple le même diagnostic a-t-il été correctement établi auparavant pour cette machine?), de l'expérience du professionnel, du type de défaut et de sa gravité ainsi que des considérations de sécurité et commerciales. Il n'est pas possible de recommander des actions pour tous les cas et ce n'est pas le but visé par le présent document.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13373-4
First edition
2021-11
Condition monitoring and diagnostics
of machines — Vibration condition
monitoring —
Part 4:
Diagnostic techniques for gas and
steam turbines with fluid-film
bearings
Surveillance et diagnostic d'état des machines — Surveillance des
vibrations —
Partie 4: Techniques de diagnostic pour turbines à gaz et turbines à
vapeur à paliers à film fluide
Reference number
© ISO 2021
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CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: +41 22 749 01 11
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Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Measurements .2
4.1 Vibration measurements . 2
4.2 Machine operational parameter measurement . 2
5 Initial analysis .2
6 Specific analysis of gas and steam turbines with fluid-film bearings .3
7 Considerations when recommending actions . 3
Annex A (normative) Systematic approach for vibration analysis of gas and steam turbines
with fluid-film bearings .4
Annex B (informative) Methodology for diagnosing vibration problems of gas and steam
turbines with fluid-film bearings .13
Annex C (informative) Examples of vibration problems in steam turbines with fluid-film
bearings .18
Bibliography .22
iii
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 of 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
www.iso.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.
A list of all parts in the ISO 13373 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
iv
Introduction
This document provides guidelines for the procedures to be considered when carrying out vibration
diagnostics of gas turbines and steam turbines on fluid-film bearings. It is intended to be used by
vibration practitioners, engineers and technicians and it provides them with useful diagnostic tools.
These tools include the use of diagnostic flowcharts, process tables, fault tables and symptom tables.
The material contained in this document presents the most basic, logical, and intelligent steps that
should be taken when diagnosing problems associated with these particular types of machines.
The ISO 20816 series of standards contains acceptable vibration magnitudes and zones for various
types and sizes of machines, ranging from new and well-running machines to machines that are in
danger of failing.
ISO 13373-1 presents the basic procedures for vibration narrow-band signal analysis. It includes the
types of transducers used, their ranges and their recommended locations on various types of machines,
on-line and periodic vibration monitoring systems, and potential machinery problems.
ISO 13373-2 includes descriptions of the signal conditioning equipment that is required; time and
frequency domain techniques; and the waveforms and signatures that represent the most common
machinery operating phenomena or machinery faults that are encountered when performing vibration
signature analysis.
ISO 13373-3 provides some procedures to determine the causes of vibration problems common to all
types of rotating machines. It includes: systematic approaches to characterize vibration effects; the
diagnostic tools available; which tools are needed for particular applications; and recommendations
on how the tools are to be applied to different machine types and components. However, this does not
preclude the use of other diagnostic techniques.
It should be noted that ISO 17359 indicates that diagnostics can be
— started as a succeeding activity after detection of an anomaly during monitoring, or
— executed synchronous with monitoring from the beginning.
This document considers only the former in which diagnostics is performed after an anomaly has been
detected. Moreover, this document focusses mainly on the use of flowcharts and process tables as
diagnostic tools, as well as fault tables and symptom tables, since it is felt that these are the tools that
are most appropriate for use by practitioners, engineers and technicians in the field.
The flowchart and diagnostic process table methodology presents a structured procedure for a person
in the field to diagnose a fault and find its cause. This step-by-step procedure should be able to guide
the practitioner in the vibration diagnostics of the machine anomaly, in order to reach the probable root
cause of this anomaly.
The fault tables present a list of the most common faults in machinery, as well as their manifestations in
the machine and vibration data. The symptom tables contain the main distinguishing vibration features
of the main faults. When used with the flowcharts, the tables assist with the identification of machinery
faults.
When approaching a machinery problem that manifests itself as a high or erratic vibration signal, the
diagnosis of the problem should be done in a well thought out, systematic manner. This document and
ISO 13373-3 achieve that purpose by providing to the analyst guidance on the selection of the proper
measuring tools, the analysis tools and their use, and the step-by-step recommended procedures for the
diagnosis of problems associated with various types of gas and steam turbines with fluid-film bearings.
VDI 3839-4 provides typical vibration patterns in steam and gas turbines, and can be a useful reference.
v
INTERNATIONAL STANDARD ISO 13373-4:2021(E)
Condition monitoring and diagnostics of machines —
Vibration condition monitoring —
Part 4:
Diagnostic techniques for gas and steam turbines with
fluid-film bearings
1 Scope
This document sets out guidelines for the specific procedures to be considered when carrying out
vibration diagnostics of various types of gas and steam turbines with fluid-film bearings.
This document is intended to be used by condition monitoring practitioners, engineers and technicians
and provides a practical step-by-step vibration-based approach to fault diagnosis. In addition, it gives
examples for a range of machine and component types and their associated fault symptoms.
The approach given in this document is based on established good practice, put together by
experienced users, although it is acknowledged that other approaches can exist. Recommended actions
for a particular diagnosis depend on individual circumstances, the degree of confidence in the fault
diagnosis (e.g. has the same diagnosis been made correctly before for this machine), the experience of
the practitioner, the fault type and severity as well as on safety and commercial considerations. It is
neither possible nor the aim of this document to recommend actions for all circumstances.
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 2041, Mechanical vibration, shock and condition monitoring — Vocabulary
ISO 13372, Condition monitoring and diagnostics of machines — Vocabulary
ISO 13373-1, Condition monitoring and diagnostics of machines — Vibration condition monitoring —
Part 1: General procedures
ISO 13373-2, Condition monitoring and diagnostics of machines — Vibration condition monitoring —
Part 2: Processing, analysis and presentation of vibration data
ISO 13373-3:2015, Condition monitoring and diagnostics of machines — Vibration condition monitoring —
Part 3: Guidelines for vibration diagnosis
ISO 21940-2, Mechanical vibration — Rotor balancing — Part 2: Vocabulary
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 2041, ISO 13372 and
ISO 21940-2 apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
4 Measurements
4.1 Vibration measurements
Vibration measurements may be obtained using two main categories of transducers:
a) non-contacting, e.g. inductive, capacitive and eddy current probes used on rotating shafts;
b) seismic transducers, e.g. accelerometers or velocity transducers used on non-rotating parts, such
as bearing housings.
International Standards have been written to help in assessing the vibration severity for both of these
types of measurements, for instance the ISO 7919 series, the ISO 10816 series and the ISO 20816 series.
Guidance for the selection of the appropriate International Standard to use is given in ISO/TR 19201.
It is important to recognize that the appropriate transducer, signal conditioning, measurement and
analysis system should be used for the diagnosis of faults considering specific situations in gas and
steam turbines with fluid-film bearings. Before any measurements are taken, it is good practice to
consider whether the grounding and electrical fields of the machine will have any effect on them.
Descriptions of transducers, measurement systems and analys
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 13373-4
Première édition
2021-11
Surveillance et diagnostic d'état
des machines — Surveillance des
vibrations —
Partie 4:
Techniques de diagnostic pour
turbines à gaz et turbines à vapeur à
paliers à film fluide
Condition monitoring and diagnostics of machines — Vibration
condition monitoring —
Part 4: Diagnostic techniques for gas and steam turbines with fluid-
film bearings
Numéro de référence
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2021
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Mesurages . 2
4.1 Mesurages des vibrations . 2
4.2 Mesurage des paramètres de fonctionnement des machines . 2
5 Analyse initiale . 2
6 Analyse spécifique des turbines à gaz et des turbines à vapeur à paliers à film fluide .3
7 Considérations lorsqu'on recommande des actions . 3
Annexe A (normative) Approche systématique pour l'analyse des vibrations des turbines à
gaz et des turbines à vapeur à paliers à film fluide . 4
Annexe B (informative) Méthodologie pour diagnostiquer les problèmes vibratoires des
turbines à gaz et des turbines à vapeur à paliers à film fluide .17
Annexe C (informative) Exemples de problèmes de vibrations des turbines à vapeur à
paliers à film fluide .23
Bibliographie .27
iii
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 attirée 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: www.iso.org/iso/fr/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 108, Vibrations et chocs mécaniques,
et leur surveillance, sous-comité SC 2, Mesurage et évaluation des vibrations et chocs mécaniques appliqués
aux machines, aux véhicules et aux structures.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 13373 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/members.html.
iv
Introduction
Le présent document fournit des lignes directrices pour les procédures qu’il convient de prendre en
compte pour les diagnostics de vibration des turbines à gaz et turbines à vapeur à paliers à film fluide.
Il est destiné à être utilisé par les professionnels, les ingénieurs et les techniciens du domaine des
vibrations et il leur fournit des outils de diagnostic utiles. Ces outils de diagnostic utilisés comprennent
les organigrammes, les tableaux de processus, les tableaux de défauts et les tableaux de symptômes. Le
contenu du présent document présente les étapes les plus élémentaires, logiques et intelligentes qu’il
convient de prendre lors du diagnostic de problèmes associés à ces types de machines particulières.
La série de normes ISO 20816 contient les amplitudes et les zones de vibrations acceptables pour divers
types et tailles de machines, allant des nouvelles machines et des machines fonctionnant correctement
aux machines présentant des risques de défaillance.
L’ISO 13373-1 présente les procédures générales relatives à l’analyse des signaux des vibrations en bande
étroite. Elle inclut: les types de transducteurs utilisés, leurs gammes et leur emplacement recommandé
sur les différents types de machines, les systèmes de surveillance des vibrations périodiques et en ligne,
et les éventuels problèmes des machines.
L’ISO 13373-2 inclut la description du matériel de conditionnement des signaux requis, les techniques
relatives au domaine temporel et au domaine fréquentiel, et les formes d’onde et les signatures qui
représentent les phénomènes de fonctionnement des machines ou les défauts des machines rencontrés
lors de l’analyse des signatures vibratoires.
L’ISO 13373-3 fournit un certain nombre de procédures visant à établir les causes des problèmes de
vibrations communs à tous les types de machines tournantes. Elle inclut: des approches systématiques
pour caractériser les effets des vibrations, les outils de diagnostic disponibles, les outils requis pour
les applications particulières, et les recommandations relatifs à l'application des outils en fonction des
types de machines et des composants. Cela n'exclut toutefois pas le recours à d’autres techniques de
diagnostic.
Il convient de noter que l’ISO 17359 précise que les diagnostics peuvent être
— démarrés comme activité après détection d’une anomalie durant une surveillance, où
— mis en œuvre dès le début de façon synchrone avec le processus de surveillance.
Le présent document ne traite que le premier de ces cas, autrement dit, celui de diagnostics effectués
après détection d’une anomalie. Par ailleurs, le présent document traite essentiellement de l’utilisation
d’organigrammes et de tableaux de processus comme outils de diagnostic ainsi que des tableaux de
défauts et de symptômes car ce sont les outils jugés comme étant les plus appropriés pour une utilisation
par les professionnels, les ingénieurs et les techniciens sur le terrain.
La méthodologie relative aux organigrammes et des tableaux de processus de diagnostic présente une
procédure structurée permettant à une personne sur le terrain de diagnostiquer un défaut et d'en
trouver la cause. Il convient que cette procédure étape par étape puisse guider le professionnel dans son
diagnostic de vibrations relatifs à l'anomalie de la machine, pour trouver la cause originelle probable de
cette anomalie.
Les tableaux de défauts présentent une liste des défauts les plus communs des machines ainsi que
leurs manifestations au niveau de la machine et des données vibratoires. Les tableaux de symptômes
contiennent les principales caractéristiques vibratoires distinctives des principaux défauts. Lorsqu’ils
ont utilisé avec les organigrammes, les tableaux permettent d’identifier les défauts des machines.
Lorsqu’on traite un problème de machine qui se manifeste par un signal de vibration importante ou
erratique, il convient d'effectuer un diagnostic du problème de manière systématique et bien réfléchie.
Le présent document ainsi que l’ISO 13373-3 est conforme à cet objectif car il fournit à l'analyste des
recommandations relatives à la sélection des outils de mesure appropriés, les outils d'analyse et leur
utilisation, et les procédures étape par étape recommandées pour le diagnostic des problèmes associés
aux différents types de turbines à gaz et turbines à vapeur à paliers à film fluide.
v
Le VDI 3839-4, fournit des profils typiques de vibrations des turbines à gaz et turbines à vapeur et peut
constituer une référence utile.
vi
NORME INTERNATIONALE ISO 13373-4:2021(F)
Surveillance et diagnostic d'état des machines —
Surveillance des vibrations —
Partie 4:
Techniques de diagnostic pour turbines à gaz et turbines à
vapeur à paliers à film fluide
1 Domaine d’application
Le présent document établit des lignes directrices pour les procédures spécifiques qu’il convient de
prendre en compte pour les diagnostics de vibration des différents types de turbines à gaz et turbines
à vapeur à paliers à film fluide.
Le présent document est destiné à être utilisé par les professionnels, les ingénieurs et les techniciens de
la surveillance des machines et fournit une approche pratique, étape par étape, basée sur les vibrations
pour le diagnostic des défauts. Il donne également des exemples pour toute une gamme de machines et
de types de composants ainsi que les symptômes de défauts qui leur sont associés.
L’approche fournie dans le présent document repose sur une bonne pratique, établie, mise en commun
par des utilisateurs expérimentés, même s’il est admis que d'autres approches peuvent exister. Les
actions recommandées pour un diagnostic particulier dépendent des circonstances individuelles, du
degré de confiance dans le diagnostic de défauts (par exemple le même diagnostic a-t-il été correctement
établi auparavant pour cette machine?), de l'expérience du professionnel, du type de défaut et de sa
gravité ainsi que des considérations de sécurité et commerciales. Il n'est pas possible de recommander
des actions pour tous les cas et ce n'est pas le but visé par le présent document.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée s'applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 2041, Vibrations et chocs mécaniques, et leur surveillance — Vocabulaire
ISO 13372, Surveillance et diagnostic de l'état des machines — Vocabulaire
ISO 13373-1, Surveillance et diagnostic d'état des machines — Surveillance des vibrations — Partie 1:
Procédures générales
ISO 13373-2, Surveillance et diagnostic d'état des machines — Surveillance des vibrations — Partie 2:
Traitement, analyse et présentation des données vibratoires
ISO 13373-3:2015, Surveillance et diagnostic d'état des machines — Surveillance des vibrations — Partie 3:
Lignes directrices pour le diagnostic des vibrations
ISO 21940-2, Vibrations mécaniques — Équilibrage des rotors — Partie 2: Vocabulaire
3 Termes et défi
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.