ISO 10816-7:2009
(Main)Mechanical vibration — Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts — Part 7: Rotodynamic pumps for industrial applications, including measurements on rotating shafts
Mechanical vibration — Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts — Part 7: Rotodynamic pumps for industrial applications, including measurements on rotating shafts
ISO 10816-7:2009 gives instructions for the evaluation of vibration on rotodynamic pumps for industrial applications with nominal power above 1 kW. It defines the special requirements for evaluation of vibration when the vibration measurements are made on non-rotating parts (bearing housing vibration).
Vibrations mécaniques — Évaluation des vibrations des machines par mesurages sur les parties non tournantes — Partie 7: Pompes rotodynamiques pour applications industrielles, y compris mesurages sur les arbres tournants
L'ISO 10816-7:2009 donne des instructions pour l'évaluation des vibrations des pompes rotodynamiques pour applications industrielles d'une puissance nominale supérieure à 1 kW. Elle définit les exigences particulières applicables à l'évaluation des vibrations lorsque les mesurages des vibrations sont effectués sur les parties non tournantes (vibrations du corps de palier).
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10816-7
First edition
2009-02-01
Mechanical vibration — Evaluation of
machine vibration by measurements on
non-rotating parts —
Part 7:
Rotodynamic pumps for industrial
applications, including measurements on
rotating shafts
Vibrations mécaniques — Évaluation des vibrations des machines par
mesurages sur les parties non tournantes —
Partie 7: Pompes rotodynamiques pour applications industrielles, y
compris mesurages sur les arbres tournants
Reference number
©
ISO 2009
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Contents Page
Foreword .iv
Introduction.v
1 Scope.1
2 Normative references.2
3 Vibration measurement.2
4 Vibration evaluation .7
5 Evaluation zones and conditions for operation in situ and acceptance tests.8
6 Operational limits .9
Annex A (normative) Evaluation zone limits for vibration of non-rotating parts .11
Annex B (informative) Evaluation criteria for relative shaft vibration of rotodynamic pumps with
sleeve bearings.13
Annex C (informative) Example of setting ALARM and TRIP values.15
Annex D (informative) Consideration of support flexibility and installation orientation.16
Bibliography.17
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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
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.
ISO 10816-7 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, in collaboration with ISO/TC 115 Pumps.
ISO 10816 consists of the following parts, under the general title Mechanical vibration — Evaluation of
machine vibration by measurements on non-rotating parts:
⎯ Part 1: General guidelines
⎯ Part 2: Land-based steam turbines and generators in excess of 50 MW with normal operating speeds of
1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min and 3 600 r/min
⎯ Part 3: Industrial machines with nominal power above 15 kW and nominal speeds between 120 r/min and
15 000 r/min when measured in situ
⎯ Part 4: Gas turbine sets with fluid-film bearings
⎯ Part 5: Machine sets in hydraulic power generating and pumping plants
⎯ Part 6: Reciprocating machines with power ratings above 100 kW
⎯ Part 7: Rotodynamic pumps for industrial applications, including measurements on rotating shafts
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Introduction
Vibration measurements on rotodynamic pumps can be useful for many purposes, e.g. for the operational
monitoring, acceptance test and for diagnostic or analytic investigation (condition monitoring).
General descriptions of the principles to be applied for the measurement and assessment of vibration on
coupled industrial machines are given for vibration on non-rotating parts in ISO 10816-1 and for shaft vibration
in ISO 7919-1.
This part of ISO 10816 is based on vibration data gathered from a survey of about 1 500 pumps operating
both in situ and at various test facilities. This survey included pumps of different types, speed and power,
operating over a wide range of flows. Due to the large number of vibration measurements, these data are
considered to be representative of pumps that are operating satisfactorily, though there is a lack of information
about the mean time between failure and operating conditions for the measured values.
Statistical evaluation of these data has been made for the preferred operating region, i.e. 70 % to 120 % of the
best efficiency point (BEP), as well as evaluations of the flow and power dependency.
This vibration survey showed no significant differences between rigid and flexible supports, or between
horizontal and vertical orientations of the pumps when measured at the positions defined in this part of
ISO 10816. This is in contrast to other standards dealing with vibration measurements (e.g. ISO 10816-1,
[10]
ISO 10816-3 and ISO 13709 ) which do make these distinctions.
The statistical analysis showed a slight dependency of the vibration values with the power consumption of a
pump. Consequently, this part of ISO 10816 distinguishes between pumps up to and above 200 kW.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 10816-7:2009(E)
Mechanical vibration — Evaluation of machine vibration by
measurements on non-rotating parts —
Part 7:
Rotodynamic pumps for industrial applications, including
measurements on rotating shafts
1 Scope
This part of ISO 10816 gives instructions for the evaluation of vibration on rotodynamic pumps for industrial
applications with nominal power above 1 kW. It defines the special requirements for evaluation of vibration
when the vibration measurements are made on non-rotating parts (bearing housing vibration). It provides
specific guidance for assessing the severity of vibration measured on bearing housings of rotodynamic pumps
in situ and for the acceptance test at the manufacturer’s test facility or in the plant. This part of ISO 10816 also
gives general information and guidelines for assessing relative shaft vibration of the rotating shaft.
This part of ISO 10816 specifies zones and limits for the vibration of horizontal and vertical pumps irrespective
of their support flexibility. The general evaluation criteria are valid for operational monitoring of rotodynamic
1)
pumps and for acceptance tests in situ or at the manufacturer’s test facility if specified. For the acceptance
test at the manufacturer’s test facility, special conditions are given.
For monitoring the vibration values during long-term operation, two criteria are provided for assessing the
machine vibration. One criterion considers the magnitude of the observed vibration and the second considers
changes in magnitude. The evaluation criteria are applicable for the vibration produced by the pump itself and
not for vibration which is transmitted to the pump from external sources. The criteria mainly serve to ensure a
reliable, safe long-term operation of the pump, simultaneously minimizing harmful effects on connected
devices. Additionally, recommendations are given for defining operational limits and setting alarm and trip
values.
For pump units with integrated electrical motors (impeller directly on the motor shaft or impeller shaft rigidly
connected to the motor shaft), this part of ISO 10816 applies to the whole coupled unit.
For flexibly coupled motors, this part of ISO 10816 is applicable for the pump only. Also, separately mounted
drivers are not within the scope of this part of ISO 10816. Those drivers are dealt with in ISO 10816-3.
The following types of pumps are excluded from this part of ISO 10816:
⎯ reciprocating and rotating positive displacement pumps;
⎯ reciprocating engine driven pumps;
1) Wherever acceptance tests are mentioned in this part of ISO 10816 it should be taken into account that all the details
about place, size and form of those test procedures are optional and need to be specified and agreed between both
parties of a contract.
[4]
⎯ pumps in hydraulic power generating and pumping plants with power above 1 MW (see ISO 7919-5
and ISO 10816-5);
⎯ solids handling, slurry and submersible pumps.
Torsional vibration is not dealt with in this part of ISO 10816.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application 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 2954, Mechanical vibration of rotating and reciprocating machinery — Requirements for instruments for
measuring vibration severity
ISO 7919-1, Mechanical vibration of non-reciprocating machines — Measurements on rotating shafts and
evaluation criteria — Part 1: General guidelines
ISO 10816-1:1995, Mechanical vibration — Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating
parts — Part 1: General guidelines
3 Vibration measurement
3.1 Measurement quantity and procedure
2)
The measurement quantity to be used for measuring the vibration of non-rotating parts of rotodynamic
pumps is the root-mean-square (r.m.s.) vibration velocity in mm/s. For speeds below 600 r/min, it is
additionally required to measure the peak-to-peak displacement in µm. The measurement procedure to be
followed is specified in ISO 10816-1.
3.2 Measuring instrumentation and frequency range
3.2.1 General
The measuring instrumentation shall conform to the requirements set out in ISO 10816-1. The instrumentation
shall be capable of measuring the r.m.s. vibration velocity in a broad frequency range reaching from at least
10 Hz to 1 000 Hz and shall be in accordance with the requirements of ISO 2954.
For pumps with operating speeds below 600 r/min, the lower frequency limit of the measuring instrumentation
shall normally be 2 Hz so that the frequency of the vibration component at operating speed is well within the
measured frequency range. In addition, the measuring instrumentation shall measure both r.m.s. vibration
velocity (in millimetres per second) and peak-to-peak displacement (in micrometres).
Owing to the fact that the broad-band peak-to-peak displacement in the low-frequency range can be strongly
influenced by stochastic, impulsive excitations due to the fluid flow, sometimes higher than normal values
might occur and should then be analysed and explained e.g. by frequency filtering. In accordance with this it is
recommended to measure the peak-to-peak displacement for the filtered values at 0,5 times, 1 times and
2 times the operating speed with a bandwidth of 1 Hz or less to evaluate the quality of a pump.
[8]
For very high-speed pumps or for diagnostic purposes (see e.g. ISO 13373-1 which specifies a more
detailed analysis), it may be required to use measuring instrumentation which covers a wider frequency range,
usually up to 2,5 times the blade-passing frequency so that the blade-passing frequency components are
adequately accounted for.
2) For measurements on rotating shafts, see Annex B.
2 © ISO 2009 – All rights reserved
3.2.2 Precautions
Care shall be taken to ensure that the measuring instrumentation is not influenced by factors such as:
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10816-7
Première édition
2009-02-01
Vibrations mécaniques — Évaluation des
vibrations des machines par mesurages
sur les parties non tournantes —
Partie 7:
Pompes rotodynamiques pour
applications industrielles, y compris
mesurages sur les arbres tournants
Mechanical vibration — Evaluation of machine vibration by
measurements on non-rotating parts —
Part 7: Rotodynamic pumps for industrial applications, including
measurements on rotating shafts
Numéro de référence
©
ISO 2009
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Version française parue en 2011
Publié en Suisse
ii © ISO 2009 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction.v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.2
3 Mesurage des vibrations .2
4 Évaluation des vibrations.7
5 Zones et conditions d'évaluation pour un fonctionnement in situ et essais de réception .8
6 Limites de fonctionnement.10
Annexe A (normative) Limites des zones d'évaluation pour les vibrations des parties non
tournantes .11
Annexe B (informative) Critères d'évaluation des vibrations relatives de l'arbre des pompes
rotodynamiques à paliers à douille .14
Annexe C (informative) Exemple de réglage des valeurs d'ALARME et de DÉCLENCHEMENT .16
Annexe D (informative) Considérations relatives à la flexibilité des supports et à l'orientation de
l'installation.17
Bibliographie.18
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 (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
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.
L'ISO 10816-7 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 108, Vibrations et chocs mécaniques, et leur
surveillance, sous-comité SC 2, Mesure et évaluation des vibrations et chocs mécaniques intéressant les
machines, les véhicules et les structures, en collaboration avec l'ISO/TC 115, Pompes.
L'ISO 10816 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Vibrations mécanique —
Évaluation des vibrations des machines par mesurages sur les parties non tournantes:
⎯ Partie 1: Lignes directrices générales
⎯ Partie 2: Turbines à vapeur et alternateurs pour applications terrestres, excédant 50 MW avec des
vitesses normales de fonctionnement de 1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min et 3 600 r/min
⎯ Partie 3: Machines industrielles de puissance nominale supérieure à 15 kW et de vitesse nominale de
fonctionnement entre 120 r/min et 15 000 r/min, lorsqu'elles sont mesurées in situ
⎯ Partie 4: Turbines à gaz à paliers à film fluide
⎯ Partie 5: Groupes générateurs de puissance et installations de pompage hydrauliques
⎯ Partie 6: Machines alternatives de puissance nominale supérieure à 100 kW
⎯ Partie 7: Pompes rotodynamiques pour applications industrielles, y compris mesurages sur les arbres
tournants
iv © ISO 2009 – Tous droits réservés
Introduction
Les mesurages des vibrations des pompes rotodynamiques peuvent être utilisés à de nombreuses fins, par
exemple la surveillance en exploitation, l'essai de réception et les recherches analytiques et de diagnostic
(surveillance de l'état).
La description générale des principes devant être appliqués pour le mesurage et l'évaluation des vibrations de
machines industrielles couplées est donnée dans l'ISO 10816-1 pour les vibrations des parties non tournantes
et dans l'ISO 7919-1 pour les vibrations des arbres.
La présente partie de l'ISO 10816 est fondée sur les données relatives aux vibrations recueillies lors d'une
étude portant sur environ 1 500 pompes utilisées aussi bien in situ que dans différentes installations d'essai.
Cette étude concernait des pompes de différents types, vitesses et puissances utilisées sur une vaste gamme
de débits. En raison du grand nombre de mesurages des vibrations, ces données sont considérées comme
étant représentatives de pompes fonctionnant de manière satisfaisante, bien que l'on manque d'informations
sur le temps moyen entre défaillances et sur les conditions de fonctionnement relatives aux valeurs mesurées.
Une évaluation statistique de ces données a été réalisée pour le domaine de fonctionnement préférentiel, à
savoir 70 % à 120 % du point de rendement maximal (PRM), ainsi que des évaluations de la dépendance du
débit et de la puissance.
Cette étude des vibrations n'a révélé aucune différence significative entre les supports rigides et flexibles, ou
entre les orientations horizontales et verticales des pompes, lorsque les mesures sont réalisées aux points
définis dans la présente partie de l'ISO 10816, contrairement à d'autres normes traitant du mesurage des
[10]
vibrations (par exemple l'ISO 10816-1, l'ISO 10816-3 et l'ISO 13709 ) qui font ces distinctions.
L'analyse statistique a montré une légère dépendance des valeurs de vibration à la puissance absorbée par
une pompe. En conséquence, la présente partie de l'ISO 10816 fait une distinction entre les pompes de
puissance inférieure ou égale à 200 kW et les pompes de puissance supérieure à 200 kW.
NORME INTERNATIONALE ISO 10816-7:2009(F)
Vibrations mécaniques — Évaluation des vibrations des
machines par mesurages sur les parties non tournantes —
Partie 7:
Pompes rotodynamiques pour applications industrielles, y
compris mesurages sur les arbres tournants
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 10816 donne des instructions pour l'évaluation des vibrations des pompes
rotodynamiques pour applications industrielles d'une puissance nominale supérieure à 1 kW. Elle définit les
exigences particulières applicables à l'évaluation des vibrations lorsque les mesurages des vibrations sont
effectués sur les parties non tournantes (vibrations du corps de palier). Elle donne des recommandations
spécifiques pour l'évaluation de l'intensité des vibrations mesurées in situ sur les corps de palier des pompes
rotodynamiques et pour l'essai de réception en usine ou dans les installations d'essai du fabricant. La
présente partie de l'ISO 10816 fournit également des informations générales et des lignes directrices pour
l'évaluation des vibrations relatives à l'arbre tournant.
La présente partie de l'ISO 10816 spécifie les zones et les limites relatives aux vibrations des pompes
horizontales et verticales, quelle que soit la flexibilité de leurs supports. Les critères généraux d'évaluation
sont valables pour la surveillance en exploitation des pompes rotodynamiques et pour les essais de
1)
réception in situ ou dans les installations d'essai du fabricant si cela est spécifié. Des conditions spéciales
sont indiquées pour l'essai de réception dans les installations d'essai du fabricant.
Pour surveiller les valeurs de vibrations pendant un service de longue durée, deux critères sont fournis pour
évaluer les vibrations de la machine. Un critère concerne l'amplitude des vibrations observées et l'autre les
variations d'amplitude. Les critères d'évaluation sont applicables aux vibrations produites par la pompe elle-
même et non aux vibrations qui lui sont transmises par des sources extérieures. Les critères servent
essentiellement à garantir un fonctionnement fiable et sûr à long terme de la pompe, tout en réduisant au
minimum les effets néfastes sur les dispositifs raccordés. De plus, des recommandations sont données pour
définir les limites de fonctionnement et fixer les valeurs d'alarme et de déclenchement.
En ce qui concerne les groupes de pompage à moteurs électriques intégrés (roue montée directement sur
l'arbre moteur ou arbre de la roue assemblé de façon rigide à l'arbre moteur), la présente partie de
l'ISO 10816 s'applique à l'ensemble de l'unité couplée.
Pour les moteurs à accouplement flexible, la présente partie de l'ISO 10816 est applicable uniquement à la
pompe. De plus, les moteurs d'entraînement montés séparément ne relèvent pas du domaine d'application de
la présente partie de l'ISO 10816. Ils sont traités dans l'ISO 10816-3.
Les types de pompes suivants sont exclus de la présente partie de l'ISO 10816:
⎯ pompes volumétriques alternatives et tournantes;
⎯ pompes entraînées par un moteur alternatif;
1) Lorsque des essais de réception sont mentionnés dans la présente partie de l'ISO 10816, il convient de tenir compte
du fait que tous les détails concernant le lieu, les dimensions et la forme de ces méthodes d'essai sont facultatifs et
doivent être spécifiés et convenus par les deux parties au contrat.
⎯ pompes équipant les groupes générateurs de puissance et installations de pompage hydrauliques de
[4]
puissance supérieure à 1 MW (voir l'ISO 7919-5 et l'ISO 10816-5);
⎯ pompes à solides, pompes à boue et pompes immergées.
Les vibrations en torsion ne sont pas traitées dans la présente partie de l'ISO 10816.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour 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 2954, Vibrations mécaniques des machines tournantes ou alternatives — Spécifications des appareils de
mesurage de l'intensité vibratoire
ISO 7919-1, Vibrations mécaniques des machines non alternatives — Mesurages sur les arbres tournants et
critères d'évaluation — Partie 1: Directives générales
ISO 10816-1:1995, Vibrations mécaniques — Évaluation des vibrations des machines par mesurages sur les
parties non tournantes — Partie 1: Lignes directrices générales
3 Mesurage des vibrations
3.1 Grandeur mesurée et mode opératoire de mesurage
2)
La grandeur de mesurage devant être utilisée pour le mesurage des vibrations des parties non tournantes
des pompes rotodynamiques est la vitesse de vibration efficace (eff) en millimètres par seconde. Pour des
vitesses inférieures à 600 r/min, il est également nécessaire de mesurer le déplacement crête à crête en
micromètres. Le mode opératoire de mesurage devant être utilisé est spécifié dans l'ISO 10816-1.
3.2 In
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.