IEC 60953-4:2026
(Main)Rules for steam turbine thermal acceptance tests - Part 4: Routine testing
General Information
- Abstract
IEC 60953-4:2026 is intended to establish a Supplementary Standard for routine test of steam turbines. The rules given in this document follow the guidance given in IEC 60953-0, but contain amendments and supplements regarding the analysis and supervision of relative performance by routine testing of steam turbine.
General principles for the preparation, performance evaluation, trends of performance parameters and the determination of the measurement uncertainty of periodic routine tests are given in this document.
This document is applicable to routine testing covering a wide range of accuracy on steam turbines of every type, rating and application, operating with superheated or saturated steam.
This document is not intended for application in acceptance tests of new units or retrofits and its application for such is strongly not recommended.
The purpose of this document is to cover the existing steam turbine components which influence the efficiency of the power plant. This document helps the parties determine the most appropriate parameters that characterize the relative performance change and that could be used as long-term performance monitoring and analysis.
- Status
- Published
- Publication Date
- 21-Sep-2026
- Technical Committee
- TC 5 - Steam turbines
- Drafting Committee
- PT 60953-4 - TC 5/PT 60953-4
- Current Stage
- PPUB - Publication issued
- Start Date
- 22-Sep-2026
- Completion Date
- 02-Oct-2026
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Standards Content (Sample)
IEC 60953-4 ®
Edition 1.0 2026-09
INTERNATIONAL
STANDARD
Rules for steam turbine thermal acceptance tests -
Part 4: Routine testing
ICS 27.040 ISBN 978-2-8327-1491-1
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CONTENTS
FOREWORD. 7
INTRODUCTION . 9
1 Scope . 11
1.1 General . 11
1.2 Object . 11
1.3 Matter to be considered in the contract . 12
2 Normative references . 12
3 Units, symbols, terms and definitions . 12
3.1 General . 12
3.2 Symbols, units . 12
3.3 Subscripts, superscripts and definitions . 12
3.4 Definition of guarantee values and test results . 13
3.4.1 Guidance on guarantee parameters . 13
3.4.2 Thermal efficiency . 13
3.4.3 Heat rate . 13
3.4.4 Thermodynamic efficiency . 13
3.4.5 Steam rate . 13
3.4.6 Main steam flow capacity . 14
3.4.7 Power output . 14
3.4.8 Guarantee values for extraction and mixed-pressure turbines . 14
3.4.9 Thermal Load Capacity (for nuclear applications) . 14
3.5 Additional definitions of routine test results . 14
3.5.1 Turbine efficiency – Expansion in superheated region . 14
3.5.2 Turbine efficiency – Expansion in wet region . 15
3.5.3 Flow passing capacity . 15
3.5.4 Corrected turbine stage pressures . 16
3.5.5 Heat rate and power output characteristic . 17
3.5.6 Heat input and power output characteristic . 17
3.5.7 Component performance . 17
4 Guiding principles . 19
4.1 Advance planning for test . 19
4.2 Preparatory agreements and arrangements for tests . 20
4.3 Planning of the test . 20
4.3.1 Time for acceptance tests . 20
4.3.2 Direction of acceptance tests . 20
4.4 Preparation of the tests . 20
4.4.1 Condition of the plant . 20
4.4.2 Condition of the steam turbine . 21
4.4.3 Condition of the condenser . 21
4.4.4 Isolation of the cycle . 21
4.4.5 Checks for leakage of condenser and feed water heaters . 21
4.4.6 Cleanliness of the steam strainers . 21
4.4.7 Checking of the test measuring equipment . 22
4.5 Comparison measurements . 22
4.6 Settings for tests . 22
4.6.1 Load settings . 22
4.6.2 Special settings . 22
4.7 Preliminary tests . 22
4.8 Acceptance tests . 22
4.8.1 Constancy of test conditions . 22
4.8.2 Maximum deviation and fluctuation in test conditions . 22
4.8.3 Duration of test runs and frequency of reading . 22
4.8.4 Reading of integrating measuring instruments . 22
4.8.5 Alternative methods . 22
4.8.6 Recording of tests . 22
4.8.7 Additional measurement . 22
4.8.8 Preliminary calculations . 23
4.8.9 Consistency and number of tests . 23
4.9 Repetition of acceptance tests . 23
5 Measuring techniques and measuring instruments . 23
5.1 Overview . 23
5.1.1 Instrument accuracy requirements . 23
5.1.2 Measuring instruments . 23
5.1.3 Measuring uncertainty . 23
5.1.4 Calibration of instruments . 23
5.1.5 Alternative instrumentation . 23
5.1.6 Consistency of comparative test instruments . 23
5.1.7 Special considerations of permanently installed instrument . 24
5.2 Measurement of power . 24
5.2.1 Determination of mechanical turbine output . 24
5.2.2 Measurement of boiler feed pump power . 24
5.2.3 Determination of electrical power of a turbine generator . 24
5.2.4 Measurement of electrical power . 24
5.2.5 Electrical instrument connections . 24
5.2.6 Electrical instruments . 25
5.2.7 Instrument transformers . 25
5.3 Flow measurement . 25
5.3.1 Determination of flows to be measured . 25
5.3.2 Measurement of primary flow . 28
5.3.3 Installation and location of flow measuring devices . 28
5.3.4 Calibration of primary flow devices for water flow . 28
5.3.5 Inspection of flow measuring devices . 29
5.3.6 Differential pressure measurements . 29
5.3.7 Water flow fluctuation . 29
5.3.8 Secondary flow measurements . 29
5.3.9 Occasional secondary flows . 30
5.3.10 Density of water and steam . 30
5.3.11 Determination of cooling water flow of condenser . 30
5.4 Pressure measurement (excluding condensing turbine exhaust pressure) . 30
5.4.1 Pressures to be measured . 30
5.4.2 Instruments . 31
5.4.3 Main pressure measurements . 31
5.4.4 Pressure tapping holes and connecting lines . 31
5.4.5 Shut-off valves . 31
5.4.6 Calibration of pressure measuring devices . 31
5.4.7 Atmospheric pressure . 31
5.4.8 Correction of readings . 31
5.5 Condensing turbine exhaust pressure measurement . 32
5.5.1 General . 32
5.5.2 Plane of measurement . 32
5.5.3 Pressure taps . 32
5.5.4 Manifolds . 32
5.5.5 Connecting lines . 32
5.5.6 Instruments . 32
5.5.7 Calibration . 32
5.6 Temperature measurement . 32
5.6.1 Points of temperature measurement . 32
5.6.2 Instruments . 32
5.6.3 Main temperature measurements . 32
5.6.4 Feed train temperature measurements (including bled steam) . 32
5.6.5 Condenser cooling water temperature measurement . 32
5.6.6 Thermometer wells . 32
5.6.7 Precautions to be observed in the measurement of temperature . 33
5.7 Steam quality determination . 33
5.7.1 General . 33
5.7.2 Tracer technique . 33
5.7.3 Condensing method . 33
5.7.4 Constant rate injection method . 33
5.7.5 Extraction enthalpy determined by constant rate injection method . 33
5.7.6 Tracers and their use . 33
5.8 Time measurement . 33
5.9 Speed measurement . 34
6 Evaluation of tests . 34
6.1 Preparation of evaluation. 34
6.2 Computation of results . 34
6.2.1 Calculation of average values of instrument readings . 34
6.2.2 Correction and conversion of averaged readings . 34
6.2.3 Checking of measured data . 34
6.2.4 Thermodynamic properties of steam and water . 35
6.2.5 Calculation of test results . 35
7 Correction of test results and comparison with guarantee . 35
7.1 Guarantee values and guarantee conditions . 35
7.2 Correction of initial steam flow capacity . 35
7.3 Correction of output . 35
7.3.1 Correction of maximum output . 35
7.3.2 Correction of output with specified initial steam flow . 35
7.4 Correction of the thermal performance . 36
7.5 Definition and application of correction values . 36
7.6 Correction methods . 36
7.6.1 General . 36
7.6.2 Correction by heat balance calculation . 36
7.6.3 Correction by use of correction curves prepared by the manufacturer . 36
7.6.4 Tests to determine correction values . 36
7.7 Variables to be considered in the correction of specific turbine cycles . 36
7.7.1 Scope of corrections . 36
7.7.2 Turbines with regenerative feed-water heating . 37
7.7.3 Turbines which have no provision for the addition or extraction of steam
after partial expansion . 38
7.7.4 Turbines with steam extraction for purposes other than feed-water
heating (extraction turbines) . 38
7.7.5 Other types of turbine . 38
7.8 Guarantee comparison . 38
7.8.1 Tolerance and weighting . 38
7.8.2 Guarantee comparison with locus curve . 38
7.8.3 Guarantee comparison with guarantee point . 38
7.8.4 Guarantee comparison for turbines with throttle governing . 38
7.8.5 Guarantee comparison for extraction turbines . 38
7.8.6 Additional consideration for routine test results comparison . 39
7.9 Deterioration of turbine performance (ageing) . 40
7.9.1 Timing to minimise deterioration . 40
7.9.2 Correction with comparison tests . 40
7.9.3 Correction without comparison tests . 40
8 Measuring uncertainty. 41
8.1 General . 41
8.2 Determination of measuring uncertainty of steam and water properties . 41
8.2.1 Pressure . 41
8.2.2 Temperature . 41
8.2.3 Enthalpy and enthalpy difference . 41
8.3 Calculation of measuring uncertainty of output . 41
8.3.1 Electrical measurement . 41
8.3.2 Mechanical measurement . 41
8.3.3 Additional uncertainty allowance because of unsteady load conditions . 41
8.4 Determination of measuring uncertainty of mass flow . 41
8.4.1 Measuring uncertainty of mass flow measurements . 41
8.4.2 Measuring uncertainty of multiple measurements of primary flow . 41
8.4.3 Uncertainty allowance for cycle imperfections . 41
8.5 Calculation of measuring uncertainty of results . 41
8.5.1 General . 41
8.5.2 Measuring uncertainty of thermal efficiency . 41
8.5.3 Measuring uncertainty of thermodynamic efficiency . 42
8.5.4 Uncertainty of corrections . 42
8.5.5 Guiding values for the measuring uncertainty of results . 42
8.5.6 Routine testing uncertainty . 42
8.6 Example uncertainty calculation . 42
Annex A (normative) Feedwater heater leakage and condenser leakage tests . 43
A.1 Feedwater heater leakage tests . 43
A.2 Condenser leakage tests . 43
Annex B (normative) Evaluation of multiple measurements, compatibility . 44
Annex C (normative) Mass flow balances . 45
C.1 Multiple mass balances (normative) . 45
C.2 Flows for further evaluations (informative) . 45
Annex D (informative) Short-statistical definition of measuring uncertainty and error
propagation in acceptance test . 46
Annex E (informative) Temperature variation method . 47
E.1 Description of the problem . 47
E.2 Possibility to determine the leakage flow. 47
E.3 Applied example . 47
Annex F (normative) Measuring uncertainty of results – routine test application . 48
Annex G (informative) Guidance on selection of type of routine test to be performed . 51
G.1 General . 51
G.2 Routine monitoring . 51
G.2.1 Components performance (cylinder, Heater, deaerator, condenser,
pump and BFP turbine, system leakage) . 51
G.2.2 Output monitoring . 51
G.2.3 Flow capacity monitoring . 51
G.2.4 Turbine stage pressure and temperature profiles . 52
G.3 Periodical performance tests . 52
G.3.1 Maximum power test . 52
G.3.2 Steam rate test . 52
G.3.3 Thermal efficiency test (heat rate) . 52
G.3.4 Turbine efficiency test (enthalpy drop test) . 52
G.3.5 Measurement of heat input to cycle . 53
G.3.6 Measurement of heat rejected from cycle . 53
Annex H (informative) Sensitivity factors for some component performance on overall
cycle performance . 54
H.1 General . 54
H.2 Large reheat fossil cycle . 54
H.3 Small industrial back pressure turbine with extraction . 54
H.4 Combined cycle condensing turbine with injection . 55
Annex I (informative) Typical thermodynamic boundary and instrument layout for
routine tests . 56
I.1 General . 56
I.2 Typical thermodynamic boundary and instrument layouts . 56
Annex J (informative) Calculation and analysis of test results – Numerical example . 59
J.1 Overview . 59
J.2 General . 59
J.3 Instrumentation . 60
J.4 Measuring points layout. 62
J.5 Conduct of the test . 63
J.6 Calculation and Interpretation of test results . 64
J.6.1 Corrections and main test results for turbine . 64
J.6.2 Heat rate diagnosis . 66
J.6.3 Flow capacity and power output . 67
J.6.4 HP/IP turbine efficiency . 67
J.6.5 HP Heaters performance . 68
J.6.6 System leakage status . 69
Annex K (informative) Numerical example of routine testing uncertainty calculation
(fossil) . 70
K.1 General . 70
K.2 Measurement uncertainty . 70
K.3 Uncertainty calculation results . 71
Bibliography . 76
Figure 1 – Isentropic efficiency of turbine . 14
Figure 2 – Diagram showing location and type of test instrumentation for a typical
periodical thermal efficiency test (condensate flow as primary flow) . 26
Figure 3 – Diagram showing location and type of test instrumentation for a typical
periodical thermal efficiency test (final feedwater flow as primary flow) . 27
Figure I.1 – Example 1 . 56
Figure I.2 – Example 2 . 57
Figure I.3 – Example 3 . 57
Figure I.4 – Example 4 . 58
Figure J.1 – Measuring points layout . 63
Figure J.2 – Corrected heat rate vs. power output relationship curve . 67
Figure K.1 – Original heat balance diagram . 72
Table 1 – Apportionment of unaccounted leakages . 35
Table H.1 – Sensitivity of component performance on overall cycle performance for a
typical reheat fossil cycle . 54
Table H.2 – Sensitivity of components on overall cycle performance for a typical co-
generating unit. 55
Table H.3 – Sensitivity of components on overall cycle performance for a CCGT
turbine unit . 55
Table J.1 – Turbine technical specifications . 59
Table J.2 – Instrumentation list . 60
Table J.3 – Main test results of 350 MW and VWO condition . 64
Table J.4 – Main test results of partial load conditions . 65
Table J.5 – Heat rate change due to boundary parameters (350 MW, post-outage test) . 66
Table J.6 – Heat rate change due to component performance (350 MW,
post-outage test) . 66
Table J.7 – Heaters performance results . 68
Table K.1 – Assumed total measured variable uncertainty . 70
Table K.2 – The uncertainty result for Heat Rate difference of a fossil fired plant . 73
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
Rules for steam turbine thermal acceptance tests -
Part 4: Routine testing
FOREWORD
1) The International Electrotechnical Commission (IEC) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of IEC is to promote international
co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To this end and
in addition to other activities, IEC publishes International Standards, Technical Specifications, Technical Reports,
Publicly Available Specifications (PAS) and Guides (hereafter referred to as "IEC Publication(s)"). Their
preparation is entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with
may participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. IEC collaborates closely with the International Organization for
Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the two organizations.
2) The formal decisions or agreements of IEC on technical matters express, as nearly as possible, an international
consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation from all
interested IEC National Committees.
3) IEC Publications have the form of recommendations for international use and are accepted by IEC National
Committees in that sense. While all reasonable efforts are made to ensure that the technical content of IEC
Publications is accurate, IEC cannot be held responsible for the way in which they are used or for any
misinterpretation by any end user.
4) In order to promote international uniformity, IEC National Committees undertake to apply IEC Publications
transparently to the maximum extent possible in their national and regional publications. Any divergence between
any IEC Publication and the corresponding national or regional publication shall be clearly indicated in the latter.
5) IEC itself does not provide any attestation of conformity. Independent certification bodies provide conformity
assessment services and, in some areas, access to IEC marks of conformity. IEC is not responsible for any
services carried out by independent certification bodies.
6) All users should ensure that they have the latest edition of this publication.
7) No liability shall attach to IEC or its directors, employees, servants or agents including individual experts and
members of its technical committees and IEC National Committees for any personal injury, property damage or
other damage of any nature whatsoever, whether direct or indirect, or for costs (including legal fees) and
expenses arising out of the publication, use of, or reliance upon, this IEC Publication or any other IEC
Publications.
8) Attention is drawn to the Normative references cited in this publication. Use of the referenced publications is
indispensable for the correct application of this publication.
9) IEC draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). IEC takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent rights in
respect thereof. As of the date of publication of this document, IEC [had/had not] received notice of (a) patent(s),
which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that this may not
represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
https://patents.iec.ch. IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
IEC 60953-4 has been prepared by IEC technical committee 5: Steam Turbines. It is an
International Standard.
The text of this International Standard is based on the following documents:
Draft Report on voting
5/298/FDIS 5/302/RVD
Full information on the voting for its approval can be found in the report on voting indicated in
the above table.
The language used for the development of this International Standard is English.
This document was drafted in accordance with ISO/IEC Directives, Part 2, and developed in
accordance with ISO/IEC Directives, Part 1 and ISO/IEC Directives, IEC Supplement, available
at www.iec.ch/members_experts/refdocs. The main document types developed by IEC are
described in greater detail at www.iec.ch/publications.
This part of IEC 60953 is to be read in conjunction with IEC 60953-0, and the words 'routine
test' are to be read in place of 'acceptance test', the words' reference conditions' are to be read
in place of 'guarantee conditions', and the words 'reference value' are to be read in place of
'guarantee value'. IEC 60953-0 is taken as a reference standard.
A list of all parts in the IEC 60953 series, published under the general title Rules for steam
turbine thermal acceptance tests, can be found on the IEC website.
The committee has decided that the contents of this document will remain unchanged until the
stability date indicated on the IEC website under webstore.iec.ch in the data related to the
specific document. At this date, the document will be
– reconfirmed,
– withdrawn, or
– revised.
INTRODUCTION
Routine test in an existing power plant mainly involves an analysis, monitoring and supervision
of steam turbine performance. IEC 60953-0, which defines the rules for steam turbine thermal
acceptance tests in power plants, does not cater for all the requirements specific to routine test.
It was considered necessary to draw up a Supplementary Standard (this document) for guidance
on the routine tests of existing steam turbines.
However, a large number of the provisions and recommendations of IEC 60953-0 are still
applicable to routine tests and, therefore, in order to avoid a repetitive and bulky document,
only the routine-specific addenda will be found in this document.
Although this document is intended to apply to the routine test of large condensing steam
turbines, it can nevertheless be used for other types and sizes of turbines to define the basis
of a specific procedure to be agreed upon by the parties involved.
The purpose of this document is to cover the existing steam turbine components which influence
the efficiency of the power plant. This document helps the parties determine the most
appropriate parameters that characterize the relative performance change and that could be
used as long-term performance monitoring and analysis.
The relative performance rather than absolute value is emphasized in this document. The
repeatability of test results rather than absolute test uncertainty is emphasized. In addition,
depending on the type of test and thermodynamic boundary chosen, the full condition of each
component might not be known. In some cases, as per the result of routine test, full or further
diagnostic test may be needed.
For reference purposes only, a numerical sample calculation and analysis of a fossil steam
turbine unit is presented in Annex J.
The structure and clause numbering of this document follow that of IEC 60953-0. Subclauses
found in this document supersede the whole of the equivalent subclause in IEC 60953-0.
Subclause numbering has been extended whenever new items have been included.
The main differences between this document and IEC 60953-0 are listed below:
– Clause 1: Scope
This document gives additional clauses for routine tests of steam turbines, regarding the
analysis and supervision of relative performance by routine testing.
General principles and the determination of the measurement uncertainty of periodic routine
tests are given.
The purpose of this document is to provide a simple and economic test procedures guide
for long-term and relative performance of turbines and turbine cycles.
Specific simplified testing procedure is allowed, which results in less accuracy for absolute
values and wider uncertainty range. The accuracy for the results of performance changes
is sufficient for the purpose of the test.
– Clause 2: Normative references
IEC 60953-0:2022 was added as reference.
– Clause 3: Units symbols, terms and definitions
The definitions given in IEC 60953-0:2022 apply to this document. Some new definitions
involving features of routine testing were added.
– Clause 4: Guidance principles
The majority of the guiding principles contained in IEC 60953-0 are also applicable to the
routine testing. This document gives further guidelines on the planning, timing, leadership
of the tests, the setting of the test and cycle isolation, and allowable test conditions.
– Clause 5: Measuring techniques and measuring instruments
According to the purpose and scope of routine tests, the specific requirements of the
consistency of the test instruments, the calibration of the instruments and the usage of
permanently installed instruments are given.
– Clause 6: Evaluation of tests
This document gives further advice on allowable cycle leakages.
– Clause 7: Correction of test results and comparison
Additional considerations for routine test results comparison including performance
parameters trending and heat rate diagnosis are given.
– Clause 8: Measuring uncertainty
This clause of IEC 60953-0:2022 is supplemented by provisions for special cases
encountered in routine testing in Annex K. The examples can be used as reference basis.
– Annexes:
Annexes A to E of IEC 60953-0:2022 apply.
Six new annexes were added to the existing ones.
• Annex F: Measuring uncertainty of results – routine test application
• Annex G: Guidance on selection a type of routine test to be performed
• Annex H: Sensitivity factors for some component performance on overall cycle efficiency
• Annex I: Typical thermodynamic boundary and instrument layout for routine tests
• Annex J: Calculation and analysis of test results – numerical example
• Annex K: Numerical examples of routine testing uncertainty calculation (fossil)
1 Scope
1.1 General
This part of IEC 60953 establishes a Supplementary Standard for routine testing of steam
turbines.
The rules given in this document follow the guidance given in IEC 60953-0, but contain
amendments and supplements regarding the analysis and supervision of relative performance
by routine testing of steam turbine.
General principles for the preparation, performance evaluation, trends of performance
parameters and the determination of the measurement uncertainty of periodic routine tests are
given in this document.
This document is applicable to routine testing covering a wide range of accuracy on steam
turbines of every type, rating and application, operating with superheated or saturated steam.
This docu
...
IEC 60953-4 ®
Edition 1.0 2026-09
NORME
INTERNATIONALE
Règles pour les essais thermiques de réception des turbines à vapeur -
Partie 4: Essais individuels de série
ICS 27.040 ISBN 978-2-8327-1491-1
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SOMMAIRE
AVANT-PROPOS . 8
INTRODUCTION . 10
1 Domaine d'application . 12
1.1 Généralités . 12
1.2 Objet . 12
1.3 Point à examiner dans le contrat . 13
2 Références normatives . 13
3 Unités, symboles, termes et définitions . 13
3.1 Généralités . 13
3.2 Symboles et unités . 13
3.3 Indices, exposants et définitions . 14
3.4 Définition des valeurs garanties et des résultats d'essais . 14
3.4.1 Recommandations relatives aux paramètres garantis . 14
3.4.2 Rendement thermique . 14
3.4.3 Consommation spécifique de chaleur . 15
3.4.4 Rendement thermodynamique . 15
3.4.5 Consommation spécifique de vapeur . 15
3.4.6 Débit de vapeur principal . 15
3.4.7 Puissance électrique fournie . 15
3.4.8 Valeurs garanties pour les turbines à prélèvements et à pression mixte . 15
3.4.9 Capacité de charge thermique (pour applications nucléaires) . 15
3.5 Définitions supplémentaires des résultats des essais individuels de série . 15
3.5.1 Rendement de la turbine – Détente en zone surchauffée . 15
3.5.2 Rendement de la turbine – Détente en zone humide . 16
3.5.3 Capacité d'absorption de débit . 17
3.5.4 Pressions corrigées d'un étage de turbine . 18
3.5.5 Caractéristiques de la consommation spécifique de chaleur et de la
puissance électrique fournie . 18
3.5.6 Caractéristiques de l'apport thermique et de la puissance électrique
fournie . 19
3.5.7 Performance du composant . 19
4 Principes directeurs . 21
4.1 Dispositions à prendre avant l'essai . 21
4.2 Accords et dispositions préparatoires en vue des essais . 21
4.3 Planification de l'essai . 22
4.3.1 Délai pour la réalisation des essais de réception . 22
4.3.2 Réalisation des essais de réception . 22
4.4 Préparation des essais . 22
4.4.1 État de l'installation . 22
4.4.2 État de la turbine à vapeur . 23
4.4.3 État du condenseur . 23
4.4.4 Isolement du cycle . 23
4.4.5 Vérifications de la fuite des réchauffeurs de condenseur et d'eau
alimentaire . 23
4.4.6 Propreté des filtres à vapeur . 24
4.4.7 Contrôle des instruments de mesure utilisés pendant l'essai . 24
4.5 Mesures comparatives . 24
4.6 Paramétrages en vue des essais . 24
4.6.1 Paramètres de charge . 24
4.6.2 Paramètres spéciaux . 24
4.7 Essais préliminaires . 24
4.8 Essais de réception . 24
4.8.1 Constance des conditions d'essai . 24
4.8.2 Écart maximal et fluctuation maximale des conditions d'essai . 24
4.8.3 Durée des essais et fréquence des relevés . 24
4.8.4 Lecture de l'intégration des instruments de mesure . 24
4.8.5 Autres méthodes . 24
4.8.6 Enregistrement des essais . 25
4.8.7 Mesurage supplémentaire . 25
4.8.8 Calculs préliminaires . 25
4.8.9 Cohérence et nombre d'essais . 25
4.9 Répétition des essais de réception . 25
5 Techniques de mesure et instruments de mesure . 25
5.1 Vue d'ensemble . 25
5.1.1 Exigences de précision des instruments . 25
5.1.2 Instruments de mesure . 25
5.1.3 Incertitude de mesure . 25
5.1.4 Étalonnage des instruments . 25
5.1.5 Autres instruments . 26
5.1.6 Cohérence des instruments d'essai comparatifs . 26
5.1.7 Considérations particulières relatives aux instruments à poste fixe . 26
5.2 Mesurage de la puissance . 26
5.2.1 Détermination de la puissance mécanique en sortie de turbine . 26
5.2.2 Mesurage de la puissance de la pompe d'alimentation de la chaudière . 27
5.2.3 Détermination de la puissance électrique d'un groupe turboalternateur . 27
5.2.4 Mesurage de la puissance électrique . 27
5.2.5 Branchements électriques des instruments . 27
5.2.6 Instruments électriques . 27
5.2.7 Transformateurs de mesure . 27
5.3 Mesurage du débit . 27
5.3.1 Détermination des débits à mesurer . 27
5.3.2 Mesurage du débit principal . 30
5.3.3 Installation et emplacement des débitmètres . 30
5.3.4 Étalonnage des dispositifs de mesure du débit principal pour le débit
d'eau . 30
5.3.5 Examen des débitmètres . 31
5.3.6 Mesurages de pression différentielle . 31
5.3.7 Fluctuation du débit d'eau . 31
5.3.8 Mesurage des débits secondaires . 31
5.3.9 Débits secondaires occasionnels . 32
5.3.10 Masse volumique de l'eau et de la vapeur . 32
5.3.11 Détermination du débit d'eau de refroidissement du condenseur . 32
5.4 Mesurage de la pression (à l'exclusion de la pression d'échappement
des turbines à condensation) . 32
5.4.1 Pressions à mesurer . 32
5.4.2 Instruments . 33
5.4.3 Mesurages de la pression principale . 33
5.4.4 Pression des orifices de soutirage et des conduites de raccordement . 33
5.4.5 Vannes d'arrêt . 33
5.4.6 Étalonnage des dispositifs de mesure de la pression . 33
5.4.7 Pression atmosphérique . 34
5.4.8 Correction des relevés . 34
5.5 Mesurage de la pression d'échappement d'une turbine à condensation . 34
5.5.1 Généralités . 34
5.5.2 Plan de mesure . 34
5.5.3 Prises de pression . 34
5.5.4 Distributeurs . 34
5.5.5 Conduites de raccordement . 34
5.5.6 Instruments . 34
5.5.7 Étalonnage . 34
5.6 Mesurage de la température . 34
5.6.1 Points de mesure de la température . 34
5.6.2 Instruments . 34
5.6.3 Mesurages de la température principale . 34
5.6.4 Mesurages de la température du train d'alimentation (y compris la
vapeur soutirée) . 35
5.6.5 Mesurage de la température de l'eau de refroidissement du condenseur . 35
5.6.6 Sondes thermométriques . 35
5.6.7 Précautions à prendre lors des mesurages de la température . 35
5.7 Détermination du titre de la vapeur . 35
5.7.1 Généralités . 35
5.7.2 Technique des traceurs . 35
5.7.3 Méthode de la condensation . 35
5.7.4 Méthode d'injection à vitesse constante . 35
5.7.5 Enthalpie au soutirage, déterminée par méthode d'injection à vitesse
constante . 35
5.7.6 Les traceurs et leur utilisation . 36
5.8 Mesurage du temps . 36
5.9 Mesurage de la vitesse . 36
6 Évaluation des essais . 36
6.1 Préparation de l'évaluation . 36
6.2 Calcul des résultats . 36
6.2.1 Calcul des valeurs moyennes des relevés effectués avec les
instruments . 36
6.2.2 Correction et conversion des moyennes relevées. 36
6.2.3 Vérification des données mesurées . 36
6.2.4 Propriétés thermodynamiques de la vapeur et de l'eau. 37
6.2.5 Calcul des résultats d'essais . 37
7 Correction des résultats d'essais et comparaison à la garantie . 37
7.1 Valeurs garanties et conditions de garantie . 37
7.2 Correction du débit de vapeur initial . 38
7.3 Correction de la puissance fournie . 38
7.3.1 Correction de la puissance maximale fournie . 38
7.3.2 Correction de la puissance fournie avec le débit de vapeur initial
spécifié . 38
7.4 Correction des performances thermiques . 38
7.5 Définition et application des valeurs de correction . 38
7.6 Méthodes de correction . 38
7.6.1 Généralités . 38
7.6.2 Correction par calcul du bilan thermodynamique . 38
7.6.3 Correction à l'aide de courbes de correction élaborées par le fabricant . 38
7.6.4 Essais pour déterminer les valeurs de correction . 39
7.7 Variables à prendre en compte dans la correction de cycles de turbine
spécifiques . 39
7.7.1 Domaine d'application des corrections . 39
7.7.2 Turbines avec réchauffage de l'eau alimentaire . 39
7.7.3 Turbines qui n'ont pas de dispositions pour l'ajout ou le soutirage de
vapeur après une détente partielle . 40
7.7.4 Turbines à soutirage de vapeur pour des usages autres que le
réchauffage de l'eau alimentaire (turbines à prélèvements) . 40
7.7.5 Autres types de turbines . 40
7.8 Comparaison à la garantie . 40
7.8.1 Tolérance et pondération . 40
7.8.2 Comparaison à la garantie à l'aide d'une courbe de points réels . 41
7.8.3 Comparaison à la garantie à l'aide d'un point garanti . 41
7.8.4 Comparaison à la garantie pour les turbines avec réglage par
étranglement de la vapeur . 41
7.8.5 Comparaison à la garantie pour les turbines à prélèvements . 41
7.8.6 Considérations supplémentaires pour la comparaison des résultats des
essais individuels de série . 41
7.9 Dégradation des performances de la turbine (vieillissement) . 43
7.9.1 Délai pour réduire le plus possible la dégradation . 43
7.9.2 Correction avec essais de comparaison . 43
7.9.3 Correction sans essais de comparaison . 43
8 Incertitude de mesure . 43
8.1 Généralités . 43
8.2 Détermination de l'incertitude de mesure des propriétés de vapeur et d'eau . 43
8.2.1 Pression . 43
8.2.2 Température . 43
8.2.3 Enthalpie et différence d'enthalpie . 43
8.3 Calcul de l'incertitude de mesure de la puissance fournie . 43
8.3.1 Mesurage électrique . 43
8.3.2 Mesurage mécanique . 43
8.3.3 Marge d'incertitude supplémentaire en raison de conditions de charge
instables . 44
8.4 Détermination de l'incertitude de mesure du débit massique . 44
8.4.1 Mesurage de l'incertitude relative aux mesures du débit massique . 44
8.4.2 Mesurage de l'incertitude relative à plusieurs mesurages du débit
principal . 44
8.4.3 Marge d'incertitude pour les imperfections du cycle . 44
8.5 Calcul de l'incertitude de mesure des résultats . 44
8.5.1 Généralités . 44
8.5.2 Mesurage de l'incertitude sur le rendement thermique . 44
8.5.3 Mesurage de l'incertitude relative au rendement thermodynamique . 44
8.5.4 Incertitude sur les corrections. 44
8.5.5 Valeurs indicatives pour l'incertitude de mesure des résultats . 44
8.5.6 Incertitude des essais individuels de série . 44
8.6 Exemple de calcul d'incertitude . 44
Annexe A (normative) Essais de fuites des réchauffeurs d'eau alimentaire et de fuites
du condenseur . 45
A.1 Essais de fuites des réchauffeurs d'eau alimentaire . 45
A.2 Essais de fuites du condenseur . 45
Annexe B (normative) Évaluation de mesures multiples – Compatibilité . 46
Annexe C (normative) Bilans des débits massiques . 47
C.1 Bilans des débits massiques (normative) . 47
C.2 Débits pour évaluations complémentaires (informatif) . 47
Annexe D (informative) Définition statistique courte de la mesure de l'incertitude et de
la propagation des erreurs lors des essais de réception . 48
Annexe E (informative) Méthode de la variation des températures . 49
E.1 Description du problème . 49
E.2 Possibilité de déterminer le débit de fuite . 49
E.3 Exemple appliqué . 49
Annexe F (normative) Incertitude de mesure des résultats – Application aux essais
individuels de série . 50
Annexe G (informative) Recommandations relatives au choix du type d'essai
individuel de série à effectuer . 53
G.1 Généralités . 53
G.2 Surveillance de routine . 53
G.2.1 Performances des composants (corps, réchauffeur, bâche dégazante,
condenseur, pompe et turbine FP, fuites du système) . 53
G.2.2 Surveillance de la puissance . 53
G.2.3 Surveillance de la capacité de débit . 54
G.2.4 Profils de pression et de température à l'étage de la turbine . 54
G.3 Essais périodiques de performance . 54
G.3.1 Essai de puissance maximale . 54
G.3.2 Essai de consommation spécifique de vapeur . 54
G.3.3 Essai de rendement thermique (consommation spécifique de chaleur) . 55
G.3.4 Essai de rendement de la turbine (essai de chute d'enthalpie) . 55
G.3.5 Mesurage de l'apport thermique au cycle . 56
G.3.6 Mesurage de la chaleur rejetée par le cycle . 56
Annexe H (informative) Facteurs de sensibilité des performances de certains
composants sur la performance globale du cycle . 57
H.1 Généralités . 57
H.2 Cycle conventionnel à resurchauffe élevée . 57
H.3 Petite turbine industrielle à contre-pression avec soutirage . 58
H.4 Turbine à condensation à cycle combiné avec injection . 58
Annexe I (informative) Limites thermodynamiques types et disposition des
instruments pour les essais individuels de série . 59
I.1 Généralités . 59
I.2 Limites thermodynamiques types et dispositions des instruments . 59
Annexe J (informative) Calcul et analyse des résultats d'essais – Exemple numérique . 62
J.1 Vue d'ensemble . 62
J.2 Généralités . 62
J.3 Instruments . 63
J.4 Disposition des points de mesure . 66
J.5 Déroulement de l'essai . 67
J.6 Calcul et interprétation des résultats d'essais . 67
J.6.1 Corrections et principaux résultats d'essais pour la turbine . 67
J.6.2 Diagnostic de la consommation spécifique de chaleur . 69
J.6.3 Capacité de débit et puissance électrique fournie . 71
J.6.4 Rendement de la turbine HP/MP . 71
J.6.5 Performances des réchauffeurs HP . 72
J.6.6 État des fuites du système . 73
Annexe K (informative) Exemple numérique de calcul de l'incertitude des essais
individuels de série (installation à combustible fossile) . 74
K.1 Généralités . 74
K.2 Incertitude de mesure . 74
K.3 Résultats du calcul de l'incertitude . 75
Bibliographie . 80
Figure 1 – Rendement isentropique de la turbine . 16
Figure 2 – Diagramme indiquant l'emplacement et le type des instruments d'essai pour
un essai périodique type de rendement thermique (débit de condensats comme débit
principal) . 28
Figure 3 – Diagramme indiquant l'emplacement et le type des instruments d'essai pour
un essai périodique type de rendement thermique (débit de l'eau alimentaire finale
comme débit principal) . 29
Figure I.1 – Exemple 1 . 60
Figure I.2 – Exemple 2 . 60
Figure I.3 – Exemple 3 . 61
Figure I.4 – Exemple 4 . 61
Figure J.1 – Disposition des points de mesure . 66
Figure J.2 – Courbe de relation entre la consommation spécifique de chaleur et la
puissance électrique fournie corrigées . 71
Figure K.1 – Diagramme du bilan thermodynamique d'origine . 76
Tableau 1 – Répartition des fuites non comptabilisées . 37
Tableau H.1 – Sensibilité des performances des composants sur la performance
globale du cycle pour un cycle conventionnel de réchauffage type . 57
Tableau H.2 – Sensibilité des composants sur la performance globale du cycle pour
une unité de cogénération type . 58
Tableau H.3 – Sensibilité des composants sur la performance globale du cycle pour
une unité de turbine CCGT . 58
Tableau J.1 – Spécifications techniques de la turbine . 62
Tableau J.2 – Liste des instruments . 63
Tableau J.3 – Principaux résultats des essais en conditions 350 MW et VWO . 68
Tableau J.4 – Principaux résultats des essais en conditions de charge partielle . 69
Tableau J.5 – Variation de la consommation spécifique de chaleur due aux
paramètres limites (350 MW, essai après arrêt) . 70
Tableau J.6 – Variation de la consommation spécifique de chaleur due aux
performances des composants (350 MW, essai après arrêt) . 70
Tableau J.7 – Résultats des performances des réchauffeurs . 72
Tableau K.1 – Hypothèse d'incertitude variable totale mesurée . 75
Tableau K.2 – Résultat de l'incertitude pour la différence de consommation spécifique
de chaleur d'une installation à combustible fossile . 77
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
Règles pour les essais thermiques de réception des turbines à vapeur -
Partie 4: Essais individuels de série
AVANT-PROPOS
1) La Commission Électrotechnique Internationale (IEC) est une organisation mondiale de normalisation composée
de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de l'IEC). L'IEC a pour objet
de favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines
de l'électricité et de l'électronique. À cet effet, l'IEC – entre autres activités – publie des Normes internationales,
des Spécifications techniques, des Rapports techniques, des Spécifications accessibles au public (PAS) et
des Guides (ci-après dénommés "Publication(s) de l'IEC"). Leur élaboration est confiée à des comités d'études,
aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le sujet traité peut participer. Les organisations
internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'IEC, participent également
aux travaux. L'IEC collabore étroitement avec l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO),
selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de l'IEC concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux de l'IEC
intéressés sont représentés dans chaque comité d'études.
3) Les Publications de l'IEC se présentent sous la forme de recommandations internationales et sont agréées
comme telles par les Comités nationaux de l'IEC. Tous les efforts raisonnables sont entrepris afin que l'IEC
s'assure de l'exactitude du contenu technique de ses publications; l'IEC ne peut pas être tenue responsable
de l'éventuelle mauvaise utilisation ou interprétation qui en est faite par un quelconque utilisateur final.
4) Dans le but d'encourager l'uniformité internationale, les Comités nationaux de l'IEC s'engagent, dans toute
la mesure possible, à appliquer de façon transparente les Publications de l'IEC dans leurs publications nationales
et régionales. Toutes divergences entre toutes Publications de l'IEC et toutes publications nationales ou
régionales correspondantes doivent être indiquées en termes clairs dans ces dernières.
5) L'IEC elle-même ne fournit aucune attestation de conformité. Des organismes de certification indépendants
fournissent des services d'évaluation de conformité et, dans certains secteurs, accèdent aux marques
de conformité de l'IEC. L'IEC n'est responsable d'aucun des services effectués par les organismes de certification
indépendants.
6) Tous les utilisateurs doivent s'assurer qu'ils sont en possession de la dernière édition de cette publication.
7) Aucune responsabilité ne doit être imputée à l'IEC, à ses administrateurs, employés, auxiliaires ou mandataires,
y compris ses experts particuliers et les membres de ses comités d'études et des Comités nationaux de l'IEC,
pour tout préjudice causé en cas de dommages corporels et matériels, ou de tout autre dommage de quelque
nature que ce soit, directe ou indirecte, ou pour supporter les coûts (y compris les frais de justice) et les dépenses
découlant de la publication ou de l'utilisation de cette Publication de l'IEC ou de toute autre Publication de l'IEC,
ou au crédit qui lui est accordé.
8) L'attention est attirée sur les références normatives citées dans cette publication. L'utilisation de publications
référencées est obligatoire pour une application correcte de la présente publication.
9) L'IEC attire l'attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l'utilisation d'un ou
de plusieurs brevets. L'IEC ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l'applicabilité de tout droit
de brevet revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l'IEC [avait/n'avait pas] reçu
notification qu'un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois, il y a lieu
d'avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations plus récentes
sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l'adresse https://patents.iec.ch.
L'IEC ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de brevets.
L'IEC 60953-4 a été établie par le comité d'études 5 de l'IEC: Turbines à vapeur. Il s'agit
d'une Norme internationale.
Le texte de cette Norme internationale est issu des documents suivants:
Projet Rapport de vote
5/298/FDIS 5/302/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à son approbation.
La langue employée pour l'élaboration de cette Norme internationale est l'anglais.
Ce document a été rédigé selon les Directives ISO/IEC, Partie 2, il a été développé
selon les Directives ISO/IEC, Partie 1 et les Directives ISO/IEC, Supplément IEC, disponibles
sous www.iec.ch/members_experts/refdocs. Les principaux types de documents développés
par l'IEC sont décrits plus en détail sous www.iec.ch/publications.
La présente partie de l'IEC 60953 doit être lue conjointement avec l'IEC 60953-0 et les termes
"essai de réception" doivent être remplacés par "essai individuel de série", les termes
"conditions de garantie" doivent être remplacés par "conditions de référence" et les termes
"valeur garantie" doivent être remplacés par "valeur de référence". L'IEC 60953-0 est retenue
comme norme de référence.
Une liste de toutes les parties de la série IEC 60953, publiées sous le titre général Règles
pour les essais thermiques de réception des turbines à vapeur, se trouve sur le site web de l'IEC.
Le comité a décidé que le contenu de ce document ne sera pas modifié avant la date de stabilité
indiquée sur le site web de l'IEC sous webstore.iec.ch dans les données relatives au document
recherché. À cette date, le document sera
– reconduit,
– supprimé, ou
– révisé.
INTRODUCTION
Les essais individuels de série dans une centrale existante impliquent principalement
une analyse, une surveillance et un contrôle des performances des turbines à vapeur.
L'IEC 60953-0, qui définit les règles pour les essais thermiques de réception des turbines
à vapeur de centrales thermiques, ne satisfait pas à l'ensemble des exigences spécifiques
aux essais individuels de série. L'élaboration d'une norme supplémentaire (le présent document)
a été jugée nécessaire afin de fournir des recommandations pour les essais individuels de série
des turbines à vapeur existantes.
Néanmoins, plusieurs dispositions et recommandations de l'IEC 60953-0 continuent
à s'appliquer aux essais individuels de série. Afin d'éviter un document redondant et volumineux,
seuls les addenda spécifiques aux essais individuels de série sont donc indiqués
dans le présent document.
Même s'il est prévu d'appliquer le présent document aux essais individuels de série des turbines
à vapeur à condensation de puissance élevée, celui-ci peut néanmoins être utilisé pour d'autres
types et puissances de turbines afin de définir les principes de base d'une procédure spécifique,
avec l'accord des parties concernées.
Le présent document a pour objet de traiter les composants existants des turbines à vapeur
qui ont une incidence sur le rendement de la centrale thermique. Il aide les parties à déterminer
les paramètres les plus appropriés qui caractérisent la variation relative des performances et
qui peuvent être utilisés pour la surveillance et l'analyse des performances à long terme.
Le présent document met l'accent sur les performances relatives plutôt que sur les valeurs
absolues. Il met l'accent sur la répétabilité des résultats d'essais plutôt que sur l'incertitude
absolue des essais. En outre, selon le type d'essai et les limites thermodynamiques choisies,
l'état complet de chaque composant peut ne pas être connu. Dans certains cas,
selon les résultats des essais individuels de série, un essai de diagnostic complet ou
supplémentaire peut être nécessaire.
À titre de référence uniquement, un exemple numérique de calcul et d'analyse d'une unité
de turbine à vapeur à combustible fossile est fourni à l'Annexe J.
La structure et la numérotation des articles du présent document suivent celles
de l'IEC 60953-0. Chacun des paragraphes du présent document annule et remplace
le paragraphe équivalent de l'IEC 60953-0. La numérotation des paragraphes a été étendue
afin d'inclure les ajouts.
Les principales différences entre le présent document et l'IEC 60953-0 sont répertoriées ci-
dessous.
– Article 1: Domaine d'application
Le présent document contient des articles supplémentaires pour les essais individuels
de série des turbines à vapeur, notamment l'analyse et le contrôle des performances
relatives par des essais individuels de série.
Il donne les principes généraux et détermine l'incertitude de mesure des essais individuels
de série périodiques.
Le présent document a pour objet de fournir un guide de procédures d'essai simples et
économiques pour évaluer les performances relatives à long terme des turbines et
des cycles de turbine.
Une procédure d'essai simplifiée spécifique est admise, ce qui donne une exactitude moins
bonne pour les valeurs absolues et une plage d'incertitude plus large. L'exactitude
des résultats des variations de performance est suffisante pour les besoins des essai
...