ISO 10816-2:2009
(Main)Mechanical vibration — Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts — 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
Mechanical vibration — Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts — 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
ISO 10816-2:2009 establishes provisions for evaluating the severity of in-situ, broad-band vibration measured radial (i.e. transverse) to the shaft axis on all main bearing housings or pedestals and in the axial direction on thrust bearings. These are in terms of: - vibration under normal steady-state operating conditions; - vibration during other (non-steady-state) conditions when transient changes are taking place, including run up or run down, initial loading and load changes; - changes in vibration which can occur during normal steady-state operation. ISO 10816-2:2009 is applicable to land-based steam turbines and generators with power outputs greater than 50 MW and a normal operating speed of 1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min or 3 600 r/min.
Vibrations mécaniques — Évaluation des vibrations des machines par mesurages sur les parties non tournantes — 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
L'ISO 10816-2:2009 établit des dispositions pour évaluer la sévérité in situ des vibrations en bande large mesurées radialement (c'est-à-dire transversalement) par rapport à l'axe de l'arbre sur tous les corps ou supports de paliers principaux et dans la direction axiale sur les paliers de butée. Il s'agit des vibrations dans des conditions normales de fonctionnement en régime permanent; des vibrations dans d'autres conditions (en régime non permanent), lorsque des fluctuations transitoires interviennent, notamment pendant la montée en vitesse ou le ralentissement, le chargement initial et les variations de charge; et des changements de vibrations susceptibles de se produire durant un fonctionnement normal en régime permanent. L'ISO 10816-2:2009 est applicable aux turbines à vapeur et aux alternateurs pour applications terrestres avec des puissances utiles excédant 50 MW et avec des vitesses normales de fonctionnement de 1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min ou 3 600 r/min.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10816-2
Third edition
2009-10-01
Mechanical vibration — Evaluation of
machine vibration by measurements on
non-rotating parts —
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
Vibrations mécaniques — Évaluation des vibrations des machines par
mesurages sur les parties non tournantes —
Partie 2: Turbines à vapeur et alternateurs excédant 50 MW pour
applications terrestres, avec des vitesses normales de fonctionnement
de 1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min et 3 600 r/min
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ISO 2009
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Contents Page
Foreword .iv
Introduction.v
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Measurement procedures.2
4 Evaluation criteria.3
4.1 General.3
4.2 Criterion I: Vibration magnitude .4
4.3 Criterion II: Change in vibration magnitude under steady-state conditions at normal
operating speed.8
4.4 Supplementary procedures/criteria.9
4.5 Evaluation based on vibration vector information .9
Annex A (normative) Evaluation zone boundaries.10
Annex B (informative) Example of setting ALARM and TRIP values.11
Annex C (informative) Cautionary notes about the use of vibration velocity criteria at low
rotational speeds.12
Bibliography.14
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 10816-2 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.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 10816-2:2001), of which it constitutes a
technical revision. It also incorporates the Technical Corrigendum ISO 10816-2:2001/Cor.1:2004. The main
changes are:
⎯ emphasis on acceptance specifications always being agreed on between the supplier and the purchaser
of the steam turbine and generator prior to installation;
⎯ recommendation for setting the ALARM limit for steady-state operation of new machines at the zone B/C
boundary when no established baseline data are available;
⎯ introduction of a new annex providing cautionary notes about the use of constant vibration velocity criteria
at low frequencies;
⎯ closer alignment of this part of ISO 10816 with ISO 7919-2, ISO 7919-4 and ISO 10816-4.
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
iv © ISO 2009 – All rights reserved
Introduction
ISO 10816-1 is the basic part of ISO 10816 giving the general requirements for evaluating the vibration of
various machine types when the vibration measurements are made on non-rotating parts. This part of
ISO 10816 gives specific provisions for assessing the severity of vibration measured on the bearing housings
or pedestals of large steam turbines and generators. Measurements at these locations characterize the state
of vibration reasonably well. Evaluation criteria, based on previous experience, are presented. These can be
used for assessing the vibratory condition of such machines.
Two criteria are provided for assessing the machine vibration when operating under steady-state conditions.
One criterion considers the magnitude of the observed vibration; the second considers changes in the
magnitude. In addition, different criteria are provided for transient operating conditions. However, vibration on
non-rotating parts does not form the only basis for judging the severity of vibration. For large steam turbines and
generators, it is also common to judge the vibration based on measurements taken on the rotating shafts. For
shaft vibration measurement requirements, see ISO 7919-1 and ISO 7919-2.
The evaluation procedures presented in this part of ISO 10816 are based on broad-band measurements.
However, because of advances in technology, the use of narrow-band measurements or spectral analysis has
become increasingly widespread, particularly for the purposes of vibration evaluation, condition monitoring
and diagnostics. The specification of criteria for such measurements is beyond the scope of this part of
ISO 10816. They are dealt with in greater detail in ISO 13373 (all parts), which establish provisions for the
vibration condition monitoring of machines.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 10816-2:2009(E)
Mechanical vibration — Evaluation of machine vibration by
measurements on non-rotating parts —
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
1 Scope
This part of ISO 10816 establishes provisions for evaluating the severity of in-situ, broad-band vibration
measured radial (i.e. transverse) to the shaft axis on all main bearing housings or pedestals and in the axial
direction on thrust bearings. These are in terms of:
⎯ vibration under normal steady-state operating conditions;
⎯ vibration during other (non-steady-state) conditions when transient changes are taking place, including
run up or run down, initial loading and load changes;
⎯ changes in vibration which can occur during normal steady-state operation.
This part of ISO 10816 is applicable to land-based steam turbines and generators with power outputs greater
than 50 MW and a normal operating speed of 1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min or 3 600 r/min. It is also
applicable to steam turbines and/or generators which are directly coupled to a gas turbine (such as for
combined-cycle applications). In such cases, the criteria of this part of ISO 10816 apply only to the steam
turbine and the generator (including synchronizing clutches). ISO 7919-4 and ISO 10816-4 are applicable to
the evaluation of the gas turbine vibration.
The evaluation criteria in this part of ISO 10816 are not applicable to the electromagnetic excited vibration with
twice line frequency at the generator stator core and housing.
The numerical values specified are not intended to serve as the only basis for judging the severity of vibration.
For large steam turbines and generators, it is also common to judge the vibration based on measurements taken
on the rotating shafts. For such vibration measurement requirements, see ISO 7919-1 and ISO 7919-2.
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 7919-2, Mechanical vibration — Evaluation of machine vibration by measurements on rotating shafts —
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
ISO 10816-1:1995, Mechanical vibration — Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating
parts — Part 1: General guidelines
3 Measurement procedures
The measurement procedures and instrumentation shall comply with the general requirements of ISO 10816-1
and are as follows.
For monitoring purposes, the measurement system shall be capable of measuring broad-band vibration over a
frequency range from 10 Hz to at least 500 Hz. If, however, the instrumentation is also used for diagnostic
purposes, a wider frequency range and/or spectral analysis can be necessary. For example in cases where
the frequency corresponding to the first critical speed of the generator and/or low-pressure rotors is below
10 Hz, the lower limit of the linear range of the measurement system shall be reduced accordingly. In special
cases where significant low-frequency vibration can be transmitted to the machine, such as in earthquake
regions, it can be necessary to filter the low-frequency response of the instrumentation and/or implement an
appropriate time delay. If measurements from different machines are compared, care should be taken to
ensure that the same frequency range is used.
The locations of vibration measurements should be such that they provide adequate sensitivity to the dynamic
forces of the machine. Care should be taken to ensure that the measurement equipment is not unduly
influenced by external sources, such as airborne and structure-borne noise. Typically, this requires measuring
in two radial directions on each main bearing cap or pedestal with a pair of orthogonal transducers, as shown
in Figure 1. The transducers may be placed at any angular location on the bearing housings or pedestals,
although vertical and horizontal directions are usually preferred.
A single radial transducer may be used on a bearing cap or pedestal in place of the more typical pair of
orthogonal transducers if it is known to provide adequate information on the magnitude of the machine
vibration. In general, however, caution should be observed when evaluating vibration from a single transducer
at a measurement plane, since it might not be oriented to provide a reasonable approximation of the
maximum value at that plane.
It is not common practice to measure axial vibration on the main radial load carrying bearings of steam
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10816-2
Troisième édition
2009-10-01
Vibrations mécaniques — Évaluation des
vibrations des machines par mesurages
sur les parties non tournantes —
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
Mechanical vibration — Evaluation of machine vibration by
measurements on non-rotating parts —
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
Numéro de référence
©
ISO 2009
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Version française parue en 2010
Publié en Suisse
ii © ISO 2009 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction.vi
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Modes opératoires de mesurage .2
4 Critères d'évaluation .4
4.1 Généralités .4
4.2 Critère I: Amplitude des vibrations.4
4.3 Critère II: Variation de l'amplitude des vibrations dans des conditions de régime
permanent à une vitesse de fonctionnement normale .10
4.4 Modes opératoires/critères supplémentaires.11
4.5 Évaluation fondée sur les informations relatives aux vecteurs de vibrations.11
Annexe A (normative) Limites des zones d'évaluation.12
Annexe B (informative) Exemple de positionnement des valeurs d'ALARME et de
DÉCLENCHEMENT.13
Annexe C (normative) Notes de mise en garde relatives à l'utilisation des critères de vitesse de
vibrations aux vitesses de rotation basses.14
Bibliographie.16
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 10816-2 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.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 10816-2:2001), qui a fait l'objet d'une
révision technique. Elle incorpore également le Rectificatif technique ISO 10816-2:2001/Cor.1:2004. Les
principales modifications sont:
⎯ l'insistance sur le fait que les spécifications d'acceptation fassent toujours l'objet d'un accord entre le
fournisseur et l'acheteur de la turbine à vapeur et de l'alternateur avant installation;
⎯ la recommandation de positionner la limite d'ALARME pour un fonctionnement en régime permanent de
nouvelles machines à la limite de zone B/C, lorsque aucune donnée de référence établie n'est disponible;
⎯ l'introduction d'une nouvelle annexe fournissant des notes relatives aux précautions d'utilisation des
critères de vitesse constante des vibrations aux basses fréquences;
⎯ un meilleur alignement entre la présente partie de l'ISO 10816 et l'ISO 7919-2, l'ISO 7919-4 et
l'ISO 10816-4.
L'ISO 10816 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Vibrations mécaniques —
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
iv © ISO 2009 – Tous droits réservés
⎯ 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
Introduction
L'ISO 10816-1 est la partie de référence de l'ISO 10816 qui fournit les exigences générales pour l'évaluation des
vibrations de divers types de machines lorsque les mesurages des vibrations sont effectués sur des parties non
tournantes. La présente partie de l'ISO 10816 donne des dispositions spécifiques concernant l'évaluation de la
sévérité vibratoire mesurée sur les corps ou supports de paliers de turbines à vapeur et d'alternateurs de grande
taille. Les mesurages effectués à ces endroits reflètent l'état vibratoire de manière raisonnablement
acceptable. Les critères d'évaluation présentés, fondés sur l'expérience passée, peuvent être utilisés pour
l'évaluation du régime vibratoire des machines de ce type.
Deux critères sont fournis pour évaluer les vibrations des machines lorsqu'elles fonctionnent dans des
conditions de régime permanent. Le premier tient compte de l'amplitude des vibrations observées, alors que
le second tient compte des variations d'amplitude. De plus, différents critères sont fournis pour des conditions
de fonctionnement transitoire. Cependant, les vibrations sur les parties non tournantes ne constituent pas
l'unique référence d'évaluation de la sévérité vibratoire. Pour les turbines à vapeur et les alternateurs de
grande taille, il est également courant d'évaluer les vibrations en fonction des mesurages effectués sur les
arbres tournants. Pour des exigences sur ces mesurages des vibrations, voir l'ISO 7919-1 et l'ISO 7919-2.
Les modes opératoires d'évaluation présentés dans la présente partie de l'ISO 10816 sont basés sur des
mesurages en bande large. Cependant, grâce aux progrès de la technologie, l'utilisation de mesurages en
bande étroite ou de l'analyse spectrale est de plus en plus répandue, en particulier pour l'évaluation des
vibrations, pour la surveillance et aux fins de diagnostics. Les spécifications de critères relatifs à ces mesurages
ne relèvent pas du domaine d'application de la présente partie de l'ISO 10816. Ceux-ci sont traités plus en détail
dans l'ISO 13373 (toutes les parties), qui fournit des dispositions pour la surveillance de l'état vibratoire des
machines.
vi © ISO 2009 – Tous droits réservés
NORME INTERNATIONALE ISO 10816-2:2009(F)
Vibrations mécaniques — Évaluation des vibrations des
machines par mesurages sur les parties non tournantes —
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
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 10816 établit des dispositions pour évaluer la sévérité in situ des vibrations en bande
large mesurées radialement (c'est-à-dire transversalement) par rapport à l'axe de l'arbre sur tous les corps ou
supports de paliers principaux et dans la direction axiale sur les paliers de butée. Il s'agit:
⎯ des vibrations dans des conditions normales de fonctionnement en régime permanent;
⎯ des vibrations dans d'autres conditions (en régime non permanent), lorsque des fluctuations transitoires
interviennent, notamment pendant la montée en vitesse ou le ralentissement, le chargement initial et les
variations de charge;
⎯ des changements de vibrations susceptibles de se produire durant un fonctionnement normal en régime
permanent.
La présente partie de l'ISO 10816 est applicable aux turbines à vapeur et aux alternateurs pour applications
terrestres avec des puissances utiles excédant 50 MW et avec des vitesses normales de fonctionnement de
1 500 r/min, 1 800 r/min, 3 000 r/min ou 3 600 r/min. Elle est également applicable aux turbines à vapeur et/ou
aux alternateurs directement couplés à une turbine à gaz (par exemple pour des applications à cycle combiné).
Dans ces cas, les critères de la présente partie de l'ISO 10816 ne s'appliquent qu'à la turbine à vapeur et à
l'alternateur (y compris les embrayages de synchronisation). l'ISO 7919-4 et l'ISO 10816-4 sont applicables pour
l'évaluation des vibrations des turbines à gaz.
Les critères d'évaluation dans la présente partie de l'ISO 10816 ne s'appliquent pas aux vibrations par
excitation électromagnétique avec une fréquence de ligne double au droit du moyeu et du carter du stator de
l'alternateur.
Les valeurs numériques spécifiées ne constituent pas l'unique référence d'évaluation de la sévérité vibratoire.
Pour les turbines à vapeur et les alternateurs de grande taille, il est également courant d'évaluer les vibrations
en fonction des mesurages effectués sur les arbres tournants. Pour des exigences sur ces mesurages des
vibrations, voir l'ISO 7919-1 et l'ISO 7919-2.
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 7919-2, Vibrations mécaniques — Évaluation des vibrations des machines par mesurages sur les arbres
tournants — 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
ISO 10816-1:1995, Vibrations mécaniques — Évaluation des vibrations des machines par mesurages sur les
parties non tournantes — Partie 1: Lignes directrices générales
3 Modes opératoires de mesurage
Les modes opératoires et les instruments de mesurage ci-après doivent être conformes aux exigences
générales de l'ISO 10816-1 et sont comme suit.
Pour la surveillance, le système de mesurage doit pouvoir mesurer les vibrations en bande large sur une plage
de fréquences allant de 10 Hz jusqu'à au moins 500 Hz. Toutefois, si
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.