ISO 21789:2022
(Main)Gas turbine applications — Safety
Gas turbine applications — Safety
This document covers the safety requirements for aero derivative and industrial gas turbine prime mover applications using liquid or gaseous fuels and the safety related control and detection systems and essential auxiliaries for all types of open cycles (simple, combined, regenerative, reheat, etc.) used in onshore and offshore applications including floating production platforms. This document applies to mechanical, electrical, and pressure equipment components and systems necessary for the functionality of the prime mover. For example, but not limited to, a core gas turbine auxiliary gearbox, an output transmission gear box, combustion system, air filtration, gas turbine controls, oil systems, and fuel system. This document also covers integration of safety risks within the overall installation, e.g. exhaust purging or drainage. This document details the anticipated significant hazards associated with aero derivative and industrial gas turbine prime movers and specifies the appropriate preventative measures and processes for reduction or elimination of these hazards. This document addresses the risks of injury or death to humans and risks to the environment. Equipment damage without risk to humans or the environment is not covered. The overall objective of this document is to ensure that equipment is designed, constructed, operated and maintained throughout its life in accordance with ISO 12100:2010. This document approaches gas turbine safety from an international perspective based on the content of existing, recognized ISO and IEC standards to the greatest extent possible. Where no ISO or IEC standard exists, other codes or standards (such as EN, NFPA, etc.) have been included. Minimum functional safety levels cannot be addressed in this document, as minimum functional safety levels are both application and site specific. This document excludes the following items; — exhaust-system structural design; — driven equipment; — micro turbines as covered by ISO 19372:2015; — gas turbines used primarily for direct and indirect propulsion; — gas turbines used for mobile applications; — special heat source applications; — gas turbines in research and development programs; — compressed-air energy storage plants. Where appropriate, this document can be used to give general guidance in such applications. This document is not applicable to machinery or safety components manufactured before the date of its publication.
Applications des turbines à gaz — Sécurité
Le présent document couvre les exigences de sécurité relatives aux applications de machines d'entraînement à turbine à gaz aérodérivatives et industrielles, utilisant des combustibles liquides ou gazeux, ainsi que les systèmes de commande et de détection relatifs à la sécurité et les dispositifs auxiliaires essentiels pour tous les types de cycles ouverts (simples, combinés, avec récupération, à réchauffement, etc.) utilisés sur des applications à terre et en mer, y compris les plateformes flottantes de production. Le présent document s'applique aux composants d'équipements mécaniques, électriques et sous pression et aux systèmes nécessaires au bon fonctionnement de la machine d'entraînement. Par exemple, un train d'engrenage auxiliaire de turbine à gaz à cœur, une boîte de transmission de sortie, un système de combustion, un système de filtration d'air, des circuits de commande de turbine à gaz, des circuits d'alimentation en huile et un circuit d'alimentation en combustible, la liste n'étant pas exhaustive. Le présent document couvre également l'intégration des risques pour la sécurité dans l'ensemble de l'installation (par exemple, évacuation de la purge ou de la vidange). Le présent document détaille les phénomènes dangereux significatifs anticipés liés aux machines d'entraînement à turbine à gaz aérodérivatives et industrielles, et spécifie les mesures et procédés de prévention appropriés permettant de réduire ou d'éliminer ces phénomènes dangereux. Le présent document aborde les risques de blessures ou de mort auxquels sont exposés les êtres humains, ainsi que les risques environnementaux. Les dommages dont font l'objet les équipements et qui ne présentent aucun risque pour les êtres humains ou l'environnement ne sont pas couverts. Le présent document a pour objectif global de vérifier que l'équipement est conçu, construit, utilisé et entretenu conformément à l'ISO 12100:2010 tout au long de sa durée de vie. Le présent document aborde la sécurité des turbines à gaz d'un point de vue international, en s'appuyant autant que possible sur le contenu des normes ISO et IEC reconnues déjà existantes. S'il n'existe aucune norme ISO ou IEC, d'autres codes ou normes (EN, NFPA, etc.) ont été inclus. Les niveaux minimaux de sécurité fonctionnelle ne peuvent pas être abordés dans le présent document, car ils sont spécifiques à l'application et au site. Le présent document exclut les points suivants: — la conception de la structure du système d'échappement; — les équipements entraînés; — les microturbines couvertes par l'ISO 19372:2015; — les turbines à gaz utilisées principalement pour la propulsion directe et indirecte; — les turbines à gaz utilisées pour les applications mobiles; — les applications spéciales de source de chaleur; — les turbines à gaz dans les programmes de recherche et développement; — les installations de stockage d'énergie par air comprimé. Le cas échéant, le présent document peut être utilisé pour donner des recommandations générales dans le cadre de telles applications. Le présent document ne s'applique pas aux machines ou composants de sécurité fabriqués avant la date de sa publication.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 21789
Second edition
2022-07
Gas turbine applications — Safety
Applications des turbines à gaz — Sécurité
Reference number
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ISO 21789:2022(E)
Contents Page
Foreword .vii
Introduction .viii
1 Scope . 1
2 Normative references . 2
3 Terms and definitions . 4
4 List of significant hazards . 6
5 Safety requirements. 6
5.1 General . 6
5.2 Risk assessment . 6
5.2.1 Risk assessments requirements . 7
5.2.2 As low as reasonably practical . . 8
5.3 Modifications and replacement parts . 8
5.4 Foreseeable misuse . 8
5.5 Lifetime . 8
5.6 Hazard combinations . 8
5.7 Noise reduction at design stage . 8
5.8 Mechanical . 9
5.8.1 Guarding . 9
5.8.2 Accessibility for maintenance. 9
5.8.3 Casing design . 10
5.8.4 Gas turbine compressor surge . 10
5.8.5 Stability and handling . . 10
5.8.6 Overload of couplings, rotating shafts and gears due to torque . 11
5.8.7 Vibration . 11
5.8.8 Mechanical failure caused by corrosion . 11
5.8.9 Design methods and materials . 11
5.8.10 Gas turbine temperatures .12
5.8.11 Environmental loads . .12
5.8.12 Assembly features .12
5.8.13 Couplings . 12
5.8.14 Rotor bearings .12
5.8.15 Rotating part failure .12
5.8.16 Foreign object damage (FOD) screen . 13
5.8.17 Gearbox . 13
5.8.18 Starting systems . 13
5.8.19 Low ambient temperature conditions . 14
5.9 Gas turbine compressor air inlet system . 14
5.9.1 General . 14
5.9.2 Inlet air contamination . 14
5.9.3 Icing monitoring and prevention . 14
5.9.4 Implosion protection .15
5.9.5 Inlet explosion protection . 15
5.9.6 Waste disposal through combustion . 16
5.9.7 Recirculation . . 16
5.9.8 Gas turbine compressor air inlet ducting . 16
5.10 Fuel systems . 17
5.10.1 General . 17
5.10.2 Fuel supply quality and supply conditions . 17
5.10.3 Pressure (leakage) testing. 17
5.10.4 Fuel supply heating . 17
5.10.5 Gas fuel systems . . 17
5.10.6 Liquid fuel systems . 21
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ISO 21789:2022(E)
5.10.7 Multi-fuel systems .25
5.10.8 Fuel purging . 25
5.10.9 Fuel drainage . 26
5.11 Combustion supervision .26
5.11.1 General . 26
5.11.2 Requirements for ignition . 26
5.11.3 Extinction safety time . 27
5.12 Exhaust system . 27
5.12.1 Damper controls . 27
5.12.2 Flexible joint location . 27
5.12.3 Exhaust outlet . 27
5.12.4 Explosion protection. 27
5.13 Enclosures.28
5.13.1 General .28
5.13.2 Enclosure structure .29
5.13.3 Enclosure fire precautions .29
5.13.4 Explosion prevention and protection — Area classification — Ventilation .29
5.13.5 Gas detection .29
5.13.6 Enclosure purging .30
5.13.7 Flammable mist .30
5.13.8 Access and doors . 30
5.13.9 Entrapment. 31
5.14 Lighting . 31
5.15 Fire precautions . 31
5.15.1 General . 31
5.15.2 Structural fire risk reduction . 31
5.15.3 Flammable fluids mitigation and containment . 31
5.15.4 Fire protection . 32
5.15.5 Fire detection . 32
5.15.6 Fire extinguishing systems . 33
5.15.7 Water mist extinguishant .34
5.15.8 Extinguishing system controls .34
5.15.9 Escape .36
5.15.10 Uncontrolled release of media and loss of propellant pressure .36
5.15.11 Vessel thermal relief (burst disc) .36
5.15.12 Propellant vessels . 36
5.15.13 Release of extinguishant into gas turbine halls, control rooms, etc. .36
5.16 Hazardous area classification and explosion prevention and protection . 37
5.16.1 General . 37
5.16.2 Area classification . 37
5.16.3 Explosion prevention . . 37
5.16.4 Avoidance or reduction of effective ignition sources .38
5.16.5 Reduction of explosion effects in an enclosed space .39
5.17 Ventilation . 41
5.17.1 General . 41
5.17.2 Cooling . 41
5.17.3 Heating . 41
5.17.4 Hazardous area control . 41
5.17.5 Hot surfaces . 41
5.17.6 Ventilation inlet location . 42
5.17.7 Ventilation inlet filtration . 42
5.17.8 Ventilation inlet ducting . 42
5.17.9 Ventilation outlet location. 42
5.17.10 Ventilation monitoring . 42
5.18 Fans . 43
5.18.1 Fan guards and structural failure. 43
5.18.2 Air blast oil coolers . . 43
5.18.3 Sparking of fan blades . 43
iv
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5.19 Flammable gas detection . 43
5.19.1 Type / selection principles . 43
5.19.2 Location principles . 43
5.19.3 Settings .44
5.19.4 Enclosures containing hot surfaces — Screening tool .44
5.19.5 Maintenance and calibration .44
5.20 Control and automatic protection systems .44
5.20.1 General .44
5.20.2 Environmental suitability . 45
5.20.3 Ergonomics . 45
5.20.4 Failure . 45
5.20.5 Calibration . . . 45
5.20.6 Testing . 45
5.20.7 Speed control .46
5.20.8 Gas turbine emergency shutdown system .46
5.20.9 Interlocks . 47
5.20.10 Cyber security . 47
5.21 Electrical . 47
5.21.1 Design/Installation . 47
5.21.2 Isolation and stored energy . 47
5.21.3 Electrostatic energy and bonding .48
5.21.4 Water ingress .48
5.21.5 Lightning .49
5.21.6 Electromagnetic compatibility (EMC) .49
5.21.7 Battery installations .49
5.21.8 Electrical overload .49
5.21.9 Electrical power failure .49
5.22 Drains, vents and bleeds . 50
5.22.1 General .50
5.22.2 Vents for flammable gases .50
5.22.3 Toxic and hazardous emissions .50
5.22.4 Gas turbine compressor bleeds . 51
5.23 Pressure equipment . 51
5.23.1 General . 51
5.23.2 Design . 51
5.23.3 Hazards . 51
5.23.4 Misuse . 51
5.23.5 Handling and operation . 51
5.23.6 Isolation, draining and venting . 52
5.23.7 Fluid injection . 52
5.23.8 Assemblies . 52
5.23.9 Safety accessories . .54
5.23.10 Flexible piping (and metal hoses) .54
5.23.11 External fire .55
5.23.12 Material embrittlement and corrosion . 55
5.23.13 Ultra-violet (UV) resistant pipework. 55
5.24 Auxiliary systems . 55
5.24.1 Lubrication systems . 55
5.24.2 Water systems .
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 21789
Deuxième édition
2022-07
Applications des turbines à gaz —
Sécurité
Gas turbine applications — Safety
Numéro de référence
ISO 21789:2022(F)
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .vii
Introduction .viii
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .2
3 Termes et définitions . 4
4 Liste des phénomènes dangereux significatifs . 6
5 Exigences de sécurité . 6
5.1 Généralités . 6
5.2 Appréciation du risque . 7
5.2.1 Exigences d'appréciation du risque . 8
5.2.2 Principe ALARP . 8
5.3 Modifications et remplacement des pièces. 8
5.4 Mauvaises utilisations prévisibles . 8
5.5 Durée de vie . 9
5.6 Combinaisons de phénomènes dangereux . 9
5.7 Réduction du bruit à l’étape de la conception . 9
5.8 Mécanique . 9
5.8.1 Protection . 9
5.8.2 Accessibilité pour la maintenance . 10
5.8.3 Conception du caisson . 11
5.8.4 À-coups du compresseur de turbine à gaz . 11
5.8.5 Stabilité et manipulation . 11
5.8.6 Surcharge des accouplements, des arbres tournants et des engrenages en
raison du couple .12
5.8.7 Vibrations . 12
5.8.8 Défaillance mécanique provoquée par la corrosion .12
5.8.9 Méthodes de conception et matériaux .12
5.8.10 Températures de la turbine à gaz . 13
5.8.11 Charges environnementales . 13
5.8.12 Caractéristiques d'assemblage . 13
5.8.13 Accouplements .13
5.8.14 Paliers de rotor .13
5.8.15 Défaillance des parties rotatives . 14
5.8.16 Écran contre les dommages par des corps étrangers (FOD) . 14
5.8.17 Train d'engrenage . 14
5.8.18 Systèmes de démarrage . 15
5.8.19 Conditions de basse température ambiante . 15
5.9 Système d'admission d'air du compresseur de la turbine à gaz. 16
5.9.1 Généralités . 16
5.9.2 Contamination de l'air à l'entrée . 16
5.9.3 Surveillance et prévention du givre . 16
5.9.4 Protection contre les implosions . 16
5.9.5 Protection contre les explosions à l'entrée . 17
5.9.6 Évacuation des déchets de combustion . 17
5.9.7 Recirculation . . 18
5.9.8 Tubulures d'admission d'air du compresseur de la turbine à gaz . 18
5.10 Circuits d'alimentation en combustible . 18
5.10.1 Généralités . 18
5.10.2 Qualité de l'alimentation en combustible et conditions d'alimentation. 18
5.10.3 Essais de pression (d'étanchéité) . 19
5.10.4 Chauffage de l'alimentation en combustible . 19
5.10.5 Circuits d'alimentation en combustibles gazeux . 19
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5.10.6 Circuits d'alimentation en combustibles liquides . 24
5.10.7 Systèmes à combustibles multiples . 27
5.10.8 Purge de combustible .28
5.10.9 Vidange du combustible .28
5.11 Surveillance de la combustion .28
5.11.1 Généralités .28
5.11.2 Exigences en matière d'inflammation .29
5.11.3 Délai de mise sous sécurité à l'extinction .29
5.12 Système d'échappement . 29
5.12.1 Commandes de clapets.29
5.12.2 Emplacement du joint flexible .30
5.12.3 Sortie d'échappement .30
5.12.4 Protection contre les explosions .30
5.13 Enveloppes . 31
5.13.1 Généralités . 31
5.13.2 Structure de l'enveloppe . 31
5.13.3 Précautions contre l'incendie des enveloppes . 32
5.13.4 Prévention et protection contre les explosions — Classification de zone —
Ventilation . 32
5.13.5 Détection de gaz . . 32
5.13.6 Purge de l'enveloppe . 32
5.13.7 Brouillard inflammable . 33
5.13.8 Accès et portes . 33
5.13.9 Piégeage . 33
5.14 Éclairage . 33
5.15 Précautions contre les incendies .34
5.15.1 Généralités .34
5.15.2 Réduction des risques d'incendie dans les constructions .34
5.15.3 Atténuation et confinement des fluides inflammables .34
5.15.4 Protection contre l'incendie . 35
5.15.5 Détection des incendies . 35
5.15.6 Systèmes d'extinction d'incendie . .36
5.15.7 Agent d'extinction au brouillard d'eau. 37
5.15.8 Commandes du système d'extinction . 37
5.15.9 Évacuation . .39
5.15.10 Libération non contrôlée de fluide et perte de pression de propulsion .39
5.15.11 Décharge thermique de la cuve (disque de rupture) .39
5.15.12 Cuves de gaz propulseurs .40
5.15.13 Libération d'agent extincteur dans les salles de turbines à gaz, les salles de
commande, etc. .40
5.16 Classification des zones dangereuses et prévention et protection contre les
explosions .40
5.16.1 Généralités .40
5.16.2 Classification de zone .40
5.16.3 Prévention des explosions . 41
5.16.4 Évitement ou réduction des sources d'inflammation efficaces . 41
5.16.5 Réduction des effets de l'explosion dans un espace clos . 42
5.17 Ventilation .44
5.17.1 Généralités .44
5.17.2 Refroidissement .44
5.17.3 Chauffage .44
5.17.4 Contrôle des zones dangereuses . 45
5.17.5 Surfaces chaudes . 45
5.17.6 Emplacement de l'entrée de ventilation . 45
5.17.7 Filtration de l'entrée de ventilation .46
5.17.8 Tubulures d'entrée de ventilation .46
5.17.9 Emplacement de la sortie de ventilation .46
5.17.10 Surveillance de la ventilation .46
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5.18 Ventilateurs . 47
5.18.1 Protecteurs de ventilateur et défaillance structurelle . 47
5.18.2 Refroidisseurs d'huile à air comprimé . 47
5.18.3 Étincelles dans les ailettes du ventilateur . 47
5.19 Détection de gaz inflammables . 47
5.19.1 Type/principes de sélection . 47
5.19.2 Principes d'emplacement . 47
5.19.3 Réglages .48
5.19.4 Enveloppes contenant des surfaces chaudes — Outil de contrôle .48
5.19.5 Maintenance et étalonnage .48
5.20 Commande et systèmes de protection automatiques .48
5.20.1 Généralités .48
5.20.2 Conformité environnementale .49
5.20.3 Ergonomie .49
5.20.4 Défaillance .49
5.20.5 Étalonnage . 50
5.20.6 Essais . 50
5.20.7 Régulation de vitesse .50
5.20.8 Système d'arrêt d'urgence de la turbine à gaz . 51
5.20.9 Verrouillages . 51
5.20.10 Cybersécurité . 51
5.21 Équipements électriques . 52
5.21.1 Conception/Installation . 52
5.21.2 Isolation et énergie accumulée . 52
5.21.3 Énergie électrostatique et liaison . 52
5.21.4 Pénétration d'eau .53
5.21.5 Foudre . 53
5.21.6 Compatibilité électromagnétique (CEM) . 53
5.21.7 Installations de batteries .54
5.21.8 Surcharge électrique .54
5.21.9 Défaillance de l'alimentation électrique .54
5.22 Dispositions de vidange, mises à l'air libre et purges .54
5.22.1 Généralités .54
5.22.2 Mises à l'air libre des gaz inflammables . 55
5.22.3 Émissions toxiques et dangereuses . 55
5.22.4 Purges du compresseur de turbine à gaz . 55
5.23 Équipement sous pression .56
5.23.1 Généralités .56
5.23.2 Conception .56
5.23.3 Phénomènes dangereux .56
5.23.4 Mauvais usages .56
5.23.5 Manipulation et fonctionnement .56
5.23.6 Isolation, vidange et ventilation . 57
5.23.7 Injection de fluide . 57
5.23.8 Assemblages . 57
5.23.9 Accessoires de sécurité . 59
5.23.10 Canalisations (et tuyaux métalliques) souples . 59
5.23.11 Incendie extérieur .60
5.23.12 Fragilisation et corrosion du matériau.60
5.23.13 Canalisations résistantes aux ultraviolets (UV) .60
5.24 Systèmes auxiliaires .60
5.24.1 Systèmes de lubrification .60
5.24.2 Réseaux de distribution d'eau . 61
5.24.3 Systèmes hydrauliques et pneumatiques . 61
5.24.4 Alimentations en air de l'installation . 61
5.25 Installation dans une zone dangereuse . 62
5.26 Turbines à gaz non protégées dans une salle . 62
5.27 Mise hors service et élimination .63
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6 Vérification de la conformité .
...
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