ISO 18129:2015
(Main)Condition monitoring and diagnostics of machines — Approaches for performance diagnosis
Condition monitoring and diagnostics of machines — Approaches for performance diagnosis
ISO 18129:2015 provides an introduction on how to apply performance monitoring and diagnostics for machines, groups of machines, up to complete industrial installation (equipment) typically covering the whole lifetime of the machines.
Surveillance et diagnostic d'état des machines — Démarches pour le diagnostic de performance
ISO 18129:2015 constitue une introduction sur la façon d'appliquer la surveillance et le diagnostic de la performance à des machines, des groupes de machines, voire des installations industrielles dans leur intégralité (équipement) couvrant généralement la totalité de la durée de vie des machines. La présente Norme internationale est destinée à: ? introduire la terminologie spécifiquement liée à la surveillance et au diagnostic de la performance des machines, ? décrire les types de modes opératoires de surveillance et de diagnostic de la performance, ainsi que leurs avantages, ? fournir des recommandations sur l'installation des systèmes de surveillance et de diagnostic de performance, ? exposer les grandes lignes des méthodes et des exigences relatives à la réalisation de la surveillance et des diagnostics de la performance de machines, et ? fournir des informations sur l'interprétation des données, les critères d'évaluation et les exigences relatives aux rapports. ISO 18129:2015 inclut des modes opératoires d'essai pour déterminer la précision des systèmes et des modes opératoires de surveillance et de diagnostic de la performance (y compris la fourniture de données d'entrée pour réaliser des études comparatives de performance de l'équipement).
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 18129
First edition
2015-04-01
Condition monitoring and diagnostics
of machines — Approaches for
performance diagnosis
Surveillance et diagnostic d’état des machines — Démarches pour le
diagnostic de performance
Reference number
ISO 18129:2015(E)
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ISO 2015
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ISO 18129:2015(E)
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Published in Switzerland
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ISO 18129:2015(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Types of performance monitoring and diagnostics . 2
4.1 Basic concepts . 2
4.2 Online performance monitoring . 3
4.3 Offline performance analysis . 3
4.4 Online performance monitoring with validation . 3
5 Guidance on installation of performance monitoring and diagnostics systems .4
5.1 Preconditions . 4
5.2 Planning . 4
5.3 Operation analysis of equipment and definition of output performance parameters . 4
5.4 Definition of operation states . 5
5.4.1 General. 5
5.4.2 Steady state . . 5
5.4.3 Nominal state . 6
5.4.4 Partial load states . 6
5.5 Adjusting the model. 6
5.6 Testing the performance monitoring . 7
6 Methods and requirements for carrying out performance monitoring and
diagnostics of machines . 8
6.1 Methodology . 8
6.2 Plausibility check . 8
6.3 Cycle times and averaging . 8
6.4 Implemented calculations and input parameters . 8
6.5 Validation .10
7 Data interpretation and assessment criteria .10
Annex A (informative) Input parameters recommended for describing the operating conditions 12
Annex B (informative) Measured and expected descriptors recommended for performance
monitoring and diagnostics .13
Annex C (informative) Example of pump performance monitoring .14
Annex D (informative) Example of gas turbine — Hydraulic clearance optimization .16
Bibliography .17
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ISO 18129:2015(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical Barriers
to Trade (TBT), see the following URL: Foreword — Supplementary information.
The committee responsible for this document is ISO/TC 108, Mechanical vibration, shock and condition
monitoring, Subcommittee SC 5, Condition monitoring and diagnostics of machines.
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ISO 18129:2015(E)
Introduction
Challenged with high energy costs, emission reduction demands, and increasing flexibility demands,
ensuring and verifying maximum efficiency of machines and systems has become a constant struggle
for owners and operators.
Machines, groups of machines or industrial installations (equipment) fulfil their tasks by employing
energy conversion or energy transportation processes. The efficiency of these energy conversion
and energy transportation processes is the performance of the equipment or related processes.
Good performance means high efficiency and low losses. If the energy conversion process includes a
thermodynamic process, especially a thermodynamic cycle process, performance monitoring can
become very complex.
Performance monitoring and diagnostics systems are increasingly implemented for this purpose.
These are modern information systems that monitor the processes of machines, groups of machines, or
complete industrial installation in order to detect and localize opportunities to improve their efficiency
respective performance.
The benefits of performance monitoring and diagnostics lie in the provision of information (e.g. measured
descriptors and expected descriptors) regarding the current performance status of the equipment. This
information is the basis to avoid non-optimal operating states, degradation processes, and to ensure
early detection and quantification of deterioration processes (e.g. erosion, corrosion).
Performance monitoring is often used in addition to condition monitoring.
Targets of performance monitoring and diagnostics are
— enhanced quality of energy conversion by achieving optimized operation,
— emission reduction,
— quantifying deterioration,
— recognizing faulty instrumentation,
— detecting defective equipment,
— enhanced availability of machines,
— increasing efficiency, thereby reducing energy costs and costs for emissions, and
— improvement in internal reporting and communication by increased transparency and calculation
of well-defined descriptors.
Results of performance monitoring and diagnostics are addressed to
— operators to change the operating regime in case of identified not optimal operation, and
— maintenance staff to repair or modify the machine or equipment in order to eliminate identified
faults/deterioration.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 18129:2015(E)
Condition monitoring and diagnostics of machines —
Approaches for performance diagnosis
1 Scope
This International Standard provides an introduction on how to apply performance monitoring and
diagnostics for machines, groups of machines, up to complete industrial installation (equipment)
typically covering the whole lifetime of the machines.
This International Standard is intended to
— introduce the terminology specifically related to performance monitoring and diagnostics of machines,
— describe the types of performance monitoring and diagnostics procedures and their merits,
— provide guidance on installation of performance monitoring and diagnostics systems,
— outline methods and requirements for carrying out performance monitoring and diagnostics of
machines, and
— provide information on data interpretation, and assessment criteria and reporting requirements.
This International Standard includes testing procedures for determining the accuracy of performance
monitoring and diagnostics systems and procedures (including providing inputs for benchmarking the
performance of equipment).
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 13372, Condition monitoring and diagnostics of machines — Vocabulary
ISO 13379-1, Condition monitoring and diagnostics of machines — Data interpretation and diagnostics
techniques — Part 1: General guidelines
ISO 17359, Condition monitoring and diagnostics of machines — General guidelines
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 13372, ISO 13379-1, ISO 17359,
and the following apply.
3.1
performance
behaviour, characteristics and efficiency of a technological process, running in a machine derived by
measurement and calculation of one or more parameters, for example, power, flow, efficiency or speed,
which singly or together provide the necessary information
[SOURCE: ISO 13372:2012, 2.3]
Note 1 to entry: Performance is used to qualify energy conversion processes with mostly thermodynamic process
parts included.
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ISO 18129:2015(E)
Note 2 to entry: According to ISO 13372 machines, group of machines and complete industrial installations are
referred to as equipment.
3.2
thermodynamic process
energy conversion process where thermal energy is involved as a major energy form
3.3
steady state
operating condition whereby the value of the described signal does not vary significantly with time
Note 1 to entry: A process is regarded as steady-state when characteristic parameters are steady-state.
3.4
descriptor
feature
data item derived from raw or processed parameters or external observation
[SOURCE: ISO 13372:2012, 6.2]
3.5
measured descriptor
signal obtained directly from the monitored equipment as measured value or processed directly from
measured values, which is relevant for performance
3.6
expected descriptor
corresponding value to a measured descriptor that is obtained from a model, where the model describes
the expected performance of the equipment
3.7
performance factor
ratio between actual value and expected value of efficiency
Note 1 to entry: A performance factor greater than 100 % means “better than target”, less than 100 % is
deterioration.
Note 2 to entry: It is expressed as a percentage (%).
4 Types of performance monitoring and diagnostics
4.1 Basic concepts
Performance monitoring typically includes a comparison between measured descriptors (describing
the performance of a machine, for example, power, flow, efficiency) against the expected descriptors.
The assessment of the performance by comparison requires identical operating conditions, such as
speed, load, or temperature. Therefore, reference operating conditions are needed. With respect to the
objective of the performance monitoring, different concepts are applicable:
a) Performance monitoring at actual measurement conditions – the operating conditions during
measurement are used as reference and the expected descriptors are converted into values at
these conditions. This concept is preferred, if for example, information about actual losses due to
degradation under the present operating conditions is demanded.
b) Defined operating conditions are used as reference for performance monitoring. The measured
descriptors gained at present operating conditions are converted into values at reference conditions.
This method is preferred for trending purposes to eliminate the operating conditions influence.
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NOTE Where correction to reference conditions is required, advice is given in the appropriate acceptance
testing standard. A selection of International Standards relating to performance and acceptance testing is
included in the Bibliography to ISO 17359.
4.2 Online performance monitoring
The basis of online performance monitoring is a model of the process running in a machine
(e.g. thermodynamic process like Clausius-Rankine-Cycle or Joule Cycle).
Calculation results of the model are referred to as “expected” descriptors as they represent the
theoretical or healthy status of the equipment for given operating conditions, i.e. without consideration
of degradation, fouling, and faults. Here, the operating conditions are characterized by a small number
of input parameters which are taken from measured values (in general, ambient conditions, fuel
properties, speed, load, etc.).
The comparison of measured descriptors with expected descriptors allows monitoring of component
performance, identification of abnormal performance situations, and analysis of component performance
and abnormal operating conditions.
The monitoring of abnormal situations is followed by an analysis. This analysis is supported by the
computation of key performance parameters (e.g. efficiencies and losses). Such parameters are derived
from both corresponding measured descriptors and expected descriptors obtained with the model.
4.3 Offline performance analysis
Offline performance analysis is based on the same or a similar sophisticated model as online
performance monitoring.
However, offline performance analysis allows controlled variation of the input parameters or the model
characteristics.
This provides the basis for “what-happens-if” calculations, which are helpful for diagnostics of deviations
between measured and expected descriptors from online performance monitoring.
4.4 Online performance monitoring with validation
In order to enhance data quality and to detect corrupt measurements, data validation according to
VDI 2048-1 is recommended.
Using this method of data reconciliation, validated results provide a consistent set of measurements
and the accuracy is enhanced overall. This allows better comparison of measured descriptors with
expected descriptors.
The calculation process is strongly dependent on the availability of redundant or physically related
measurements and the accuracy of the measured descriptors.
By building closed energy and mass balances, additional (not measured or not measurable) parameters
can be calculated like heating surface properties that are not available without data reconciliation.
NOTE An inconsistent set of measurements can be detected by the validation process. Therefore, online
performance monitoring with validation is helpful to enhance data quality and to detect suspect measurements.
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5 Guidance on installation of performance monitoring and diagnostics systems
5.1 Preconditions
A general precondition of performance monitoring and diagnostics system is that the operating
characteristics of the equipment to be monitored match the required function.
NOTE Errors arising from inadequate system design cannot be corrected by means of performance monitoring.
The following prerequisites are recommended for analysis of suitability:
— All machines of the equipment unde
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 18129
Première édition
2015-04-01
Surveillance et diagnostic d’état
des machines — Démarches pour le
diagnostic de performance
Condition monitoring and diagnostics of machines — Approaches for
performance diagnosis
Numéro de référence
ISO 18129:2015(F)
©
ISO 2015
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ISO 18129:2015(F)
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Publié en Suisse
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ISO 18129:2015(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Types de surveillance et de diagnostic de la performance . 2
4.1 Concepts fondamentaux . 2
4.2 Surveillance de la performance en ligne . 3
4.3 Analyse de la performance hors ligne . 3
4.4 Surveillance de la performance en ligne avec validation . 3
5 Recommandations sur l’installation des systèmes de surveillance et de diagnostic
de la performance . 4
5.1 Conditions préalables . 4
5.2 Planification . 4
5.3 Analyse du fonctionnement de l’équipement et définition des paramètres de
performance du rendement . 4
5.4 Définition des états de fonctionnement . 5
5.4.1 Généralités . 5
5.4.2 État stable . 5
5.4.3 État nominal . . 6
5.4.4 États de charge partielle . . 6
5.5 Ajustement du modèle . 7
5.6 Essai de la surveillance de la performance . 7
6 Méthodes et exigences relatives à la réalisation de la surveillance et du diagnostic
de la performance des machines . 8
6.1 Méthodologie . 8
6.2 Vérification de la plausibilité . 8
6.3 Temps de cycles et calcul de moyennes . 8
6.4 Mise en œuvre des calculs et des paramètres d’entrée . 8
6.5 Validation .10
7 Interprétation des données et critères d’évaluation .10
Annexe A (informative) Paramètres d’entrée recommandés pour la description des
conditions de fonctionnement .12
Annexe B (informative) Descripteurs mesurés et attendus recommandés pour la
surveillance et le diagnostic de la performance .13
Annexe C (informative) Exemple de surveillance de la performance d’une pompe .14
Annexe D (informative) Exemple d’une turbine à gaz .
Optimisation hydraulique des jeux .16
Bibliographie .17
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ISO 18129:2015(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration
du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par
l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de
la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’OMC concernant
les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos — Informations
supplémentaires.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 108, Vibrations et chocs mécaniques,
et leur surveillance, sous-comité SC 5, Surveillance et diagnostic des systèmes de machines.
iv © ISO 2015 – Tous droits réservés
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ISO 18129:2015(F)
Introduction
Devant la difficulté de répondre à des coûts énergétiques élevés, des demandes de réduction des
émissions et des demandes d’accroissement de la flexibilité, garantir et contrôler le rendement maximal
des machines et des systèmes est devenu un souci constant pour les propriétaires et les exploitants.
Les machines, les groupes de machines ou les installations industrielles (équipement) exécutent leurs
tâches en utilisant des processus de conversion ou de transport de l’énergie. L’efficacité de ces processus
de conversion et de transport de l’énergie représente la performance des équipements ou des processus
s’y rapportant. Une bonne performance implique un rendement élevé et des pertes faibles. Si le processus
de conversion énergétique intègre un processus thermodynamique, notamment un processus de cycle
thermodynamique, la surveillance de la performance peut devenir très complexe.
Des systèmes de surveillance et de diagnostic de la performance sont mis en œuvre de plus en plus
fréquemment pour répondre à cet objectif. Ce sont des systèmes d’information modernes qui surveillent
les processus des machines, des groupes de machines ou de l’intégralité d’une installation industrielle
en vue de détecter et de localiser leurs opportunités respectives d’amélioration du rendement.
Les avantages présentés par la surveillance et le diagnostic de la performance résident dans l’apport
d’informations (par exemple, descripteurs mesurés et descripteurs attendus) sur l’état de la performance
de l’équipement au moment présent. Ces informations sont essentielles pour prévenir les états de
fonctionnement non optimaux, les processus de dégradation et pour s’assurer de la détection et de la
quantification précoces des processus de détérioration (par exemple, érosion, corrosion).
La surveillance de la performance est souvent utilisée en plus de la surveillance de l’état des machines.
Les objectifs de la surveillance et du diagnostic de la performance sont:
— l’amélioration de la qualité de la conversion énergétique en parvenant à un fonctionnement optimisé,
— la réduction des émissions,
— la quantification de la détérioration de performance,
— l’identification des défauts d’instrumentation,
— la détection des équipements défectueux,
— l’amélioration de la disponibilité des machines,
— l’accroissement du rendement, réduisant ainsi les coûts énergétiques et les coûts liés aux émissions, et
— l’amélioration de l’élaboration des rapports et de la communication internes grâce une transparence
accrue et au suivi de descripteurs correctement définis.
Les résultats de la surveillance et du diagnostic de la performance sont communiqués:
— aux opérateurs pour modifier le régime de fonctionnement en cas d’identification d’un fonctionnement
non optimal, et
— au personnel de maintenance pour réparer ou modifier la machine ou l’équipement afin d’éliminer
les défauts/la détérioration de performance identifiés.
© ISO 2015 – Tous droits réservés v
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NORME INTERNATIONALE ISO 18129:2015(F)
Surveillance et diagnostic d’état des machines —
Démarches pour le diagnostic de performance
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale constitue une introduction sur la façon d’appliquer la surveillance et le
diagnostic de la performance à des machines, des groupes de machines, voire des installations industrielles
dans leur intégralité (équipement) couvrant généralement la totalité de la durée de vie des machines.
La présente Norme internationale est destinée à:
— introduire la terminologie spécifiquement liée à la surveillance et au diagnostic de la performance
des machines,
— décrire les types de modes opératoires de surveillance et de diagnostic de la performance, ainsi que
leurs avantages,
— fournir des recommandations sur l’installation des systèmes de surveillance et de diagnostic de
performance,
— exposer les grandes lignes des méthodes et des exigences relatives à la réalisation de la surveillance
et des diagnostics de la performance de machines, et
— fournir des informations sur l’interprétation des données, les critères d’évaluation et les exigences
relatives aux rapports.
La présente Norme internationale inclut des modes opératoires d’essai pour déterminer la précision
des systèmes et des modes opératoires de surveillance et de diagnostic de la performance (y compris la
fourniture de données d’entrée pour réaliser des études comparatives de performance de l’équipement).
2 Références normatives
Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à
l’application du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 13372, Surveillance et diagnostic de l’état des machines — Vocabulaire
ISO 13379-1, Surveillance et diagnostic d’état des machines — Interprétation des données et techniques de
diagnostic — Partie 1: Lignes directrices générales
ISO 17359, Surveillance et diagnostic d’état des machines — Lignes directrices générales
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 13372, l’ISO 13379-1,
l’ISO 17359 ainsi que les suivants s’appliquent.
© ISO 2015 – Tous droits réservés 1
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ISO 18129:2015(F)
3.1
performance
comportement, caractéristiques et rendement d’un processus technologique d’une machine déterminé
par mesurage et calcul d’un ou plusieurs paramètres, par exemple, la puissance, le débit, le rendement
ou la vitesse, qui, ensemble ou seuls, donnent les informations nécessaires
[SOURCE: ISO 13372:2012, 2.3, modifié – Dans la définition, «efficacité» a été remplacé par «rendement».]
Note 1 à l’article: La performance est utilisée pour qualifier les processus de conversion de l’énergie, les parties
liées au processus thermodynamique étant le plus souvent incluses.
Note 2 à l’article: Conformément à l’ISO 13372, les machines, les groupes de machines et les installations
industrielles dans leur intégralité sont qualifiés d’équipement.
3.2
processus thermodynamique
processus de conversion de l’énergie dans lequel l’énergie thermique représente une forme d’énergie
essentielle
3.3
état stable
condition de fonctionnement dans laquelle la valeur du signal décrit ne varie pas de manière significative
dans le temps
Note 1 à l’article: Un processus est considéré en état stable lorsque ses paramètres caractéristiques sont stables.
3.4
descripteur
indicateur
attribut caractéristique provenant de paramètres bruts ou calculés ou d’une observation externe
[SOURCE: ISO 13372:2012, 6.2]
3.5
descripteur mesuré
signal en rapport avec la performance, reçu directement de l’équipement objet de la surveillance sous
forme de valeur mesurée ou calculé directement à partir de valeurs mesurées
3.6
descripteur attendu
valeur correspondant à un descripteur mesuré, obtenue à partir d’un modèle, le modèle décrivant la
performance attendue de l’équipement
3.7
facteur de performance
rapport entre la valeur réelle et la valeur attendue du rendement
Note 1 à l’article: Un facteur de performance supérieur à 100 % signifie « meilleur que l’objectif »; en dessous de
100 %, il s’agit une détérioration.
Note 2 à l’article: Il est exprimé en pourcentage (%).
4 Types de surveillance et de diagnostic de la performance
4.1 Concepts fondamentaux
La surveillance de la performance inclut généralement une comparaison entre les descripteurs mesurés
(qui décrivent la performance d’une machine, par exemple la puissance, le débit, le rendement) par
rapport à des descripteurs attendus.
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ISO 18129:2015(F)
L’évaluation de la performance par comparaison requiert des conditions de fonctionnements identiques,
comme la vitesse, la charge ou la température. Par conséquent, il est nécessaire de disposer de conditions
de fonctionnement de référence. En ce qui concerne l’objectif de surveillance de la performance, il est
possible d’appliquer différents concepts:
a) La surveillance de la performance dans des conditions de mesurage réelles: les conditions de
fonctionnement lors du mesurage sont utilisées comme référence et les descripteurs attendus
sont convertis en valeurs dans ces conditions. Ce concept est à privilégier si, par exemple, il est
demandé des informations sur les pertes réelles dues à une dégradation dans les conditions de
fonctionnement du moment.
b) Des conditions de fonctionnement définies sont utilisées comme référence pour la surveillance de la
performance. Les descripteurs mesurés obtenus dans les conditions de fonctionnement du moment
sont convertis en valeurs aux conditions de référence. Cette méthode est privilégiée lorsqu’il s’agit
de réaliser un suivi de tendance en vue d’éliminer l’influence des conditions de fonctionnement.
NOTE Lorsqu’une correction des conditions de référence est nécessaire, la norme d’essais de réception
appropriée donne des recommandations. Une sélection de Normes internationales relatives aux essais de
performance et de réception est incluse dans la Bibliographie de l’ISO 17359.
4.2 Surveillance de la performance en ligne
La surveillance de la performance en ligne repose sur un modèle de processus appliqué par une machine
(par exemple, un processus thermodynamique comme le cycle de Rankine ou le cycle de Joule).
Les résultats du calcul du modèle sont qualifiés de descripteurs « attendus », car ils représentent l’état
théorique ou correct de l’équipement dans des conditions de fonctionnement données, c’est-à-dire
sans tenir compte de la dégradation, de l’encrassement et des défauts. Dans ce cas, les conditions de
fonctionnement sont caractérisées par un petit nombre de paramètres d’entrée qui découlent de valeurs
mesurées (en général, il s’agit des conditions ambiantes, des propriétés du combustible, de la vitesse, de
la charge, etc.).
La comparaison des descripteurs mesurés par rapport aux descripteurs attendus permet de surveiller
la performance du composant, d’identifier des situations de performance anormales et d’analyser la
performance du composant et les conditions de fonctionnement anormales.
La surveillance des situations anormales est suivie d’une analyse. Cette analyse repose sur le calcul des
paramètres de performance clés (par exemple, les rendements et les pertes). Ces paramètres sont calculés
à partir des descripteurs mesurés correspondants et des descripteurs attendus obtenus à partir du modèle.
4.3 Analyse de la performance hors ligne
L’analyse de la performance hors ligne s’appuie sur le même modèle ou un modèle similaire sophistiqué
comme la surveillance de la performance en ligne.
Cependant, l’analyse de la performance hors ligne permet une variation contrôlée des paramètres
d’entrée ou des caractéristiques du modèle.
Ceci constitue la base des calculs liés à une situation, un événement hypothétique, utiles au diagnostic
des écarts entre les descripteurs mesurés et les descripteurs attendus de la surveillance de la
performance en ligne.
4.4 Surveillance de la performance en ligne avec validation
Afin d’améliorer la qualité des données et de détecter des mesures altérées, il est recommandé de valider
les données conformément à la VDI 2048-1.
L’utilisation de cette méthode de réconciliation des données permet d’obtenir des résultats validés
constituant un ensemble cohérent de mesures et d’améliorer la précision globale. Ceci permet une
meilleure comparaison des descripteurs mesurés par rapport aux descripteurs attendus.
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ISO 18129:2015(F)
Le processus de calcul dépend fortement de l’existence de mesures redondantes ou physiquement liées
ainsi que de la précision des descripteurs mesurés.
En établissant des bilans énergétiques et massiques en système fermé, il est possible de calculer des
paramètres supplémentaires (non mesurés ou non mesurables), tels que les propriétés des surfaces de
chauffe, qui n’existent pas sans réconciliation des données.
NOTE Un ensemble de mesures incohérent peut être détecté par le processus de validation. Par conséquent, la
surveillance de la performance en ligne avec validation est utile pour améliorer la qualité des données et détecter
les mesures suspectes.
5 Recommandations sur l’installation des systèmes de surveillance et de
diagnostic de la performance
5.1 Conditions préalables
Une condition préalable générale d’un système de surveillance et de diagnostic de la performance est
que les caractéristiques de fonctionnement de l’équipement objet de la surveillance correspondent à la
fonction requise.
NOTE 1 Les erreurs provenant d’une conception inadaptée du système ne peuvent pas être corrigées par la
surveillance de la performance.
Pour l’analyse de compatibilité, les conditions préalables ci-après sont recommandées:
— Il convient que toutes les machines de l’équipement à prendre en compte fonctionnent selon les
conditions nominales spécifiées par le fabricant (caractérisées, par exemple, par le débit, la pression,
la température, la puissance).
— Si une machine fonctionne en plages de charge partielle ou de surcharge, il convient que ces plages
appartiennent au moins à la plage de fonctionnement admissible spécifiée par le fabricant.
NOTE 2 Le rendement élevé d’une machine n’est pas identique au rendement élevé de l’équipement auquel cette
machine appartient si, par exemple, la machine fonctionne toujours en charge partielle.
5.2 Planification
Avant de démarrer la surveillance et le diagnostic de performance, il convient de respecter les phases ci-après:
— analyse du fonctionnement des machines et définition des paramètres de performance du rendement
(appariement des descripteurs réels mesurés et des descripteurs attendus);
— sélection des paramètres d’entrée à utiliser (voir Annexe A);
— définition des états de fonctionnement prévus pour la surveillance de la performance, incluant la
définition de la condition d’état stable pour l’équipement objet de la surveillance;
— ajustage du modèle de l’équipement objet de la surveillance;
— essai de la surveillance de la performance.
5.3 Analyse du fonctionnement de l’équipement et définition des paramètres de
performance du rendement
L’analyse du fonctionnement de l’équipement a pour objectif la sélection de descripteurs décrivant la
performance de l’équipement et de ses composants. Il convient de tenir compte des éléments suivants:
— détermination de la fonction requise de l’équipement;
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— évaluation de la fonction requise de l’équipement quant à son comportement, ses caractéristiques et
le rendement qui sont essentiels et représentatifs de la performance;
— comparaison de la conception de l’équipement avec la fonction requise en vue d’analyser sa capacité
à assurer la fonction requise;
— évaluation des paramètres nominaux de fonctionnement;
— analyse des modes opératoires et des contraintes influant sur le comportement opérationnel de
l’équipement;
— détermination des descripteurs décrivant la performance de l’équipement (voir Annexe B);
— décomposition de l’équipement en composants principaux représentant ses principales fonctions;
— analyse de l’interaction des composants.
Il convient que le résultat de l’analyse se présente sous forme d’un ensemble de descripteurs
(paramètres de performance du rendement), qui peuvent être mesurés directement ou calculés à
partir des valeurs mesurées.
5.4 Définition des états de fonctionnement
5.4.1 Généralités
Il est recommandé de réaliser une surveillance et un diagnostic de performance des états de
fonctionnement standards de l’équipement, qui sont définis comme suit:
— conditions de fonctionnement stable;
— fonctionnement de l’équipement avec une charge ou une puissance supérieure à la charge ou à la
puissance minimale spécifiée;
— caractéristiques de fonctionnement principales (par exemple, la vitesse, les positions des vannes,
les dérivations) entrant dans les plages spécifiées.
Le résultat de cette analyse de fonctionnement se présente sous la forme d’une liste d’états de
fonctionnement et de leurs spécifications.
NOTE La surveillance de la performance peut se limiter à certains états de fonctionnement spécifiés. Les
autres états de fonctionnement sont définis comme des états de fonctionnement non standards et ne seront pas
pris en compte.
5.4.2 État stable
Les modèles utilisés pour la surveillance de la performance s’appuient sur des hypothèses en matière
d’états de fonctionnement des machines. En général, un état stable est requis. Ceci implique la stabilisation
des paramètres de performance caractéristiques (descripteurs).
La méthode ci-après est un exemple d’estimation fiable d’état stable (voir Figure 1).
Les conditions d’un état stable sont définies par
— la sélection des descripteurs de la machine, convenant à la description des états de fonctionnement
et disponibles sous forme de signaux mesurés,
— la définition de la plage de fluctuation admise 2d pour chaque descripteur (par exemple, la valeur
crête-crête du descripteur), et
— la spécification de la longueur d’une fenêtre temporelle glissante d’observation t
b:
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— le calcul de la valeur moyenne x dans le temps t − t à t, à compter du moment présent t, le résultat
b
étant la moyenne arithmétique sur la longueur de la fenêtre temporelle glissante d’observation;
— l’opération consistant à vérifier que le signal x pendant la durée t − t à t se situe dans la plage de
b
fluctuation de l’intervalle entre x − d et x + d. Si oui, il est alors en « état stable ».
Légende
x valeur du signal
t temps
t longueur de la fenêtre temporelle glissante d’observation
b
2d plage de fluctuation (d + d)
valeur moyenne
x
Figure 1 — Estimation de l’état stable pour le signal x (le signal montré est à l’état stable au
moment, t, mais n’y était pas auparavant)
La plage de fluctuation, 2d, et la longueur de la fenêtre glissante d’observation, t , doivent être ajustées
b
conformément aux exigences du modèle utilisé et de l’équipement objet de la surveillance.
EXEMPLE Pour une turbine à vapeur, les paramètres permettant de faire la distinction entre des conditions
d’état stable et des conditions d’état non stables peuvent être la puissance et le débit massique de vapeur principal.
Les plages de fluctuation habituelles 2d de ces paramètres correspondent à 5 % des valeurs à la puissance nominale
et la longueur de fenêtre temporelle glissante d’observation, t , est de 10 min, par exemple.
b
5.4.3 État nominal
L’état nominal de l’équipement est le cas de conception. En général, l’état nominal est l’équivalent du cas
de pleine charge.
En pratique, l’équipement fonctionne en état nominal lors de ses essais de réception.
5.4.4 États de charge partielle
Il convient de définir un ou plusieurs états de charge partielle. Il convient de définir un nouvel état de
charge partielle si les descripteurs mesurés diffèrent de manière significative de l’état nominal ou des
autres états de charge part
...
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