ISO 10439-3:2015
(Main)Petroleum, petrochemical and natural gas industries — Axial and centrifugal compressors and expander-compressors — Part 3: Integrally geared centrifugal compressors
Petroleum, petrochemical and natural gas industries — Axial and centrifugal compressors and expander-compressors — Part 3: Integrally geared centrifugal compressors
ISO 10439-3:2015 specifies minimum requirements and gives recommendations for axial compressors, single-shaft and integrally geared process centrifugal compressors, and expander-compressors for special purpose applications that handle gas or process air in the petroleum, petrochemical, and natural gas industries. ISO 10439-4:2015 specifies integrally geared centrifugal compressors in conjunction with ISO 10439‑1.
Industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel — Compresseurs axiaux et centrifuges et compresseurs-détenteurs — Partie 3: Compresseurs centrifuges et axiaux à multiplicateur intégré
L'ISO 10439-3:2015 spécifie les exigences minimales et fournit des recommandations pour les compresseurs axiaux, les compresseurs centrifuges mono-arbres à multiplicateur intégré et les compresseurs-détendeurs pour applications spéciales de traitement des gaz et de l'air dans les industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel. L'ISO 10439-3:2015 spécifie les compresseurs centrifuges à multiplicateur intégré en combinaison avec l'ISO 10439‑1.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10439-3
First edition
2015-02-15
Petroleum, petrochemical and natural
gas industries — Axial and centrifugal
compressors and expander-
compressors —
Part 3:
Integrally geared centrifugal
compressors
Industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel —
Compresseurs axiaux et centrifuges et compresseurs-détenteurs —
Partie 3: Compresseurs centrifuges et axiaux à multiplicateur intégré
Reference number
©
ISO 2015
© ISO 2015
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Published in Switzerland
ii © ISO 2015 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms, abbreviated terms, and definitions . 1
4 General . 2
4.1 Dimensions and units . 2
4.2 Statutory requirements . 2
4.3 Unit responsibility . 2
4.4 Basic design . 2
4.4.1 Performance . 2
4.5 Materials . 2
4.6 Casings . 2
4.6.1 Pressure-containing casings . 2
4.6.2 Casing repair. 3
4.6.3 Material inspection of pressure-containing parts . 3
4.6.4 Pressure casing connections . 3
4.6.5 Casing support structure . 3
4.6.6 External forces and moments . 3
4.6.7 Variable inlet and/or diffuser guide vanes . . 4
4.7 Rotating elements. 4
4.8 Dynamics . 4
4.9 Bearings and bearing housings. 5
4.9.1 General. 5
4.9.2 Hydrodynamic radial bearings . 5
4.9.3 Hydrodynamic thrust bearings . 5
4.9.4 Bearing housings . 6
4.10 Shaft end seals . 6
4.11 Integral gearing . 6
4.12 Nameplates and rotation arrows .10
5 Accessories .10
5.1 Drivers .10
5.2 Couplings and guards .10
5.3 Lubrication and sealing systems .10
5.4 Mounting plates.10
5.5 Controls and instrumentation .11
5.6 Piping and appurtenances .12
5.6.1 General.12
5.6.2 Process piping and accessories .12
5.7 Special tools .12
6 Inspection, testing, and preparation for shipment .12
6.1 General .12
6.2 Inspection .12
6.2.1 Gear contact checks .13
6.3 Testing .13
6.3.1 Mechanical running test .13
6.3.2 Assembled compressor gas leakage test .15
6.3.3 * Optional tests .15
6.4 Preparation for shipment .16
7 Supplier’s data .16
7.1 General .16
7.2 Proposals .16
7.3 Contract data .16
Annex A (normative) Datasheets .17
Annex B (informative) Vendor (Supplier) data and drawing requirements (VDDR) .30
Annex C (informative) Nomenclature .40
Annex D (informative) Typical materials for integrally geared compressors .43
Annex E (informative) Inspector’s checklist .59
Annex F (informative) External forces and moments .64
Annex G (normative) Rating formulae for integral gearing .65
Bibliography .68
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Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical Barriers
to Trade (TBT), see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 118, Compressors and pneumatic tools, machines
and equipment, Subcommittee SC 1, Process compressors.
This first edition, together with ISO 10439-1, ISO 10439-2, and ISO 10439-4, replaces ISO 10439:2002.
ISO 10439 consists of the following parts, under the general title Petroleum, petrochemical and natural
gas industries — Axial and centrifugal compressors and expander-compressors:
— Part 1: General requirements
— Part 2: Non-integrally geared centrifugal and axial compressors
— Part 3: Integrally geared centrifugal compressors
— Part 4: Expander-compressors
Introduction
This International Standard is based on the 7th edition of the American Petroleum Institute standard API 617.
Users of this International Standard should be aware that further or differing requirements might be
needed for individual applications. This International Standard is not intended to inhibit a supplier
from offering or the purchaser from accepting alternative equipment or engineering solutions for the
individual application. This can be particularly appropriate where there is innovative or developing
technology. Where an alternative is offered, the supplier should identify any variations from this
International Standard and provide details.
A asterisk (*) at the beginning of the paragraph of a clause or subclause indicates that either a decision is
required or further information is to be provided by the purchaser. This information should be indicated
on data sheets or stated in the enquiry or purchase order (see examples in Annex A, ISO 10439-2:2015,
Annex A, and ISO 10439-4:2015, Annex A).
This International Standard includes the following annexes:
— Annex A: Datasheets
— Annex B: Vendor (Supplier) data and drawing requirements (VDDR)
— Annex C: Nomenclature
— Annex D: Typical materials for integrally geared compressors
— Annex E: Inspector’s checklist
— Annex F: External forces and moments
— Annex G: Rating formulae for integral gearing
Annex A and Annex G form a normative part of this part of ISO 10439. Annexes B to F are for information only.
In this International Standard, where practical, US customary units are included in parentheses for
information.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 10439-3:2015(E)
Petroleum, petrochemical and natural gas industries —
Axial and centrifugal compressors and expander-
compressors —
Part 3:
Integrally geared centrifugal compressors
1 Scope
This part of ISO 10439 specifies minimum requirements and gives recommendations for axial
compressors, single-shaft and integrally geared process centrifugal compressors, and expander-
compressors for special purpose applications that handle gas or process air in the petroleum,
petrochemical, and natural gas industries. This part of ISO 10439 specifies integrally geared centrifugal
compressors in conjunction with ISO 10439-1.
NOTE 1 See API 672 for packaged plant instrument air compressors.
NOTE 2 Expander stages are sometimes provided on these machines.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 5389, Turbocompressors — Performance test code
ISO 8068, Lubricants, industrial oils and related products (class L) — Family T (Turbines) — Specification
for lubricating oils for turbines
ISO 10439-1, Petroleum, petrochemical and natural gas industries — Axial and centrifugal compressors
and expander-compressors — Part 1: General requirements
API 670, Machinery protection systems
AGMA 2015-1-A01, Accuracy classification system — Tangential measurements for cylindrical gears
AGMA 2101-D04, Fundamental rating factors and calculation methods for involute spur and helical gear teeth
ASME PTC 10-1997, Performance test code on compressors and exhausters
3 Terms, abbreviated terms, and definitions
For the purposes of this document, the terms, abbreviated terms, and definitions given in ISO 10439-1 apply.
NOTE A cross-section showing nomenclature of an integrally geared centrifugal compressor is included in
Annex C.
4 General
4.1 Dimensions and units
The dimensional and unit requirements shall be in accordance with ISO 10439-1.
4.2 Statutory requirements
The statutory requirements shall be in accordance with ISO 10439-1.
4.3 Unit responsibility
The unit responsibilities shall be in accordance with ISO 10439-1.
4.4 Basic design
4.4.1 Performance
4.4.1.1 The sectional head-capacity characteristic curve of each compressor section shall rise
continuously from the rated point to predicted surge. The compressor, without the use of a bypass, shall be
suitable for continuous operation at any capacity at least 10 % greater than the predicted surge capacity
shown in the proposal.
4.4.1.2 Unless otherwise specified, the design lubricant shall be hydrocarbon oil of viscosity Grade 32
with an FZG load stage of 5, in accordance with ISO 8068. Viscosity Grade 46 with an FZG load stage
of 5 can be used as a design lubricant, with the purchaser’s approval. Oils with extreme pressure (EP)
additives shall not be used.
NOTE Typical oil used in refineries and chemical plants has an FZG of 5 or higher. Requiring a higher FZG by
design can require the need for special oil for this equipment.
4.5 Materials
Materials shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 4.5.
NOTE Refer to Annex D for typical materials.
4.6 Casings
Casings shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 4.6 and 4.6.1 to 4.6.6.
4.6.1 Pressure-containing casings
4.6.1.1 * The maximum allowable working pressure of each pressure casing shall be at least equal
to the specified relief valve set pressure for that casing. The purchaser will specify the relief valve set
pressure(s) for final discharge pressure and intermediate casing pressures, if applicable.
NOTE If only one relief valve pressure is specified, its set pressure does not usually apply to the
intermediate pressure.
4.6.1.1.1 When a relief valve set pressure is not specified, each pressure casing shall be rated for at least
125 % of the maximum specified discharge pressure (gauge) of that pressure casing as determined by the
supplier. System protection shall be furnished by the purchaser.
4.6.1.2 Socket-head or spanner-type bolting shall not be used externally unless specifically approved
by the purchaser. For limited space locations, integrally flanged fasteners might be required.
2 © ISO 2015 – All rights reserved
4.6.2 Casing repair
Casings repairs shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 4.6.2.
4.6.3 Material inspection of pressure-containing parts
Casing material inspection of pressure-containing parts shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 4.6.3.
4.6.4 Pressure casing connections
Pressure casing connections shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 4.6.4 and 4.6.4.1 and 4.6.4.2.
4.6.4.1 Main process connections
Main process connections shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 4.6.4.2.
4.6.4.2 Auxiliary connections
4.6.4.2.1 If flanged or machined and studded openings are impractical, threaded connections can be used
where they do not come in contact with flammable or toxic gas, with the purchaser’s approval as follows:
a) on non-weldable materials, such as cast iron;
b) where essential for maintenance (disassembly and assembly).
These threaded openings shall be as specified in ISO 10439-1:2015, 4.6.4.3.8.
4.6.4.2.2 Auxiliary connections shall be at least DN 20 (NPS 3/4-in). See 4.11.1.7 to 4.11.1.8 and Table 1
for auxiliary gearbox connections.
NOTE See ISO 10439-1:2015, 4.6.4.1.3 for allowable connection sizes.
4.6.4.2.3 Threaded connections for pipe sizes DN 20 (NPS 3/4-in) to DN 40 (NPS 1-1/2-in) size are
permissible with the approval of the purchaser.
NOTE See ISO 10439-1:2015, 4.6.4.1.3 for allowable connection sizes.
4.6.5 Casing support structure
The mounting of the pressure casing (volute) to the gearbox shall be in accordance with ISO 10439-1:2015,
4.4.1.7. Bolting used to mount pressure casings shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 4.6.1.7.
4.6.6 External forces and moments
4.6.6.1 The supplier shall furnish the allowable forces and moments for each main process nozzle
which has a customer connection in tabular form with the proposal. If nozzle loadings are not furnished,
they shall be no less than NEMA SM23.
NOTE 1 Forces and moments allowed on integrally geared compressors are generally less than those allowed
in ISO 10439-2 compressors (see Annex F).
NOTE 2 Piping system design needs to be rigorous in order to avoid piping expansion joints.
4.6.6.2 Pressure casing and supports shall be designed to have sufficient strength and rigidity to avoid
adversely affecting impeller running clearances, gear contact pattern, seals, bearings, and coupling alignment.
4.6.7 Variable inlet and/or diffuser guide vanes
4.6.7.1 * Adjustable guide vanes shall be provided when specified or required by the supplier to meet
specified operating conditions.
4.6.7.2 When provided, adjustable inlet guide vanes and operating mechanisms shall be suitable for all
specified operating conditions, as well as start-up, shutdown, trip-out, settling-out, and momentary surge.
4.6.7.2.1 Guide vanes shall be mounted in replaceable bushings. Vanes can be positioned in the housing
by replaceable permanently sealed rolling element bearings, if approved by the purchaser.
4.6.7.2.2 When adjustable guide vanes are used for toxic, flammable, or explosive process gas, then the
linkage passing through the casing or enclosure shall be sealed to prevent leakage.
4.6.7.2.3 The inlet guide vanes shall be located sufficiently close to the eye of the impeller to be effective.
4.6.7.2.4 The vane foils shall have an aerodynamically smooth surface, especially where the shank
enters the gas stream through the housing. A cantilevered design in lieu of a centre-supported vane design
is preferred.
4.6.7.2.5 The vanes shall be designed such that the vanes will tend to open on loss of the control signal.
4.6.7.2.6 A vane control system consisting of a valve positioner with direct driven local position
indicator shall be provided that will be visible during operation of the machine.
4.6.7.2.7 * Additional components to the vane control system in 4.6.7.2.6 shall be as specified.
4.6.7.3 * If specified, the actuation shaft seal shall be buffered using a barrier gas.
4.7 Rotating elements
4.7.1 Each impeller and shaft shall be clearly marked with a unique identification number. This number
shall be on an accessible area that is not prone to maintenance damage.
4.7.2 Unless other shaft protection is approved by the purchaser, renewable components shall be
furnished at close clearance points. Sleeves, spacers, or bushings shall be made of materials that are
corrosion-resistant in the specified service (see ISO 10439-1:2015, 4.5.1.6 for limitations).
4.7.2.1 Shaft sleeves shall be provided under shaft end seals. Sleeves shall be treated to resist wear and
sealed to prevent gas leakage between the shaft and sleeve.
4.7.3 Thrust loads from impellers and gears shall be absorbed by individual thrust bearings on pinions
or transmitted to the bull gear thrust bearing by means of thrust rider rings fixed to the pinions and bull
gear. All specified operating conditions and start-up conditions shall be evaluated for residual thrust loads.
NOTE Balance pistons are normally not used. Thrust balancing can be achieved by helix thrust force direction
of the gearing and offsetting impeller aerodynamic thrust forces.
4.7.4 Impeller requirements shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 4.7.10.
4.8 Dynamics
Dynamics requirements shall be in accordance with ISO 10439-1.
4 © ISO 2015 – All rights reserved
4.8.1 For equipment covered in this part of ISO 14039, a lateral analysis shall be carried out for each
shaft. For the bull gear, this shall consist only of an undamped critical speed map.
4.9 Bearings and bearing housings
Bearings and bearing housings shall be in accordance with 4.9.1 to 4.9.4 and ISO 10439-1:2015, 4.9.
4.9.1 General
4.9.1.1 Unless otherwise specified, radial and thrust bearings shall be of the hydrodynamic fluid film type.
4.9.1.2 Unless otherwise specified, thrust bearings and radial bearings shall be fitted with bearing-
metal temperature sensors installed in accordance with API 670.
4.9.1.2.1 As design criteria, bearing metal temperatures shall not exceed 100 °C (212 °F) at specified
operating conditions with a maximum oil inlet temperature of 50 °C (120 °F).
4.9.1.2.2 In the event the design criteria in 4.9.1.2.1 cannot be met, the purchaser and the supplier shall
agree on acceptable bearing metal temperatures.
4.9.2 Hydrodynamic radial bearings
4.9.2.1 Sleeve or pad radial bearings shall be used and shall be split for ease of assembly. The use of non-
split designs requires the purchaser’s approval. The bearings shall be precision bored with steel, copper,
cupro-nickel, or bronze-backed babbitted liners, pads, or shells. The bearings shall be equipped with anti-
rotation pins and shall be positively secured in the axial direction.
4.9.2.2 * If specified, tilting pad bearing pads shall be copper-alloy backed.
4.9.2.3 * Unless otherwise specified, the liners, pads, or shells shall be in axially split housings. The
bearing design shall not require removal of the coupling hub to permit replacement of the bearing liners,
pads, or shells unless approved by the purchaser.
4.9.3 Hydrodynamic thrust bearings
4.9.3.1 Thrust bearings can be fixed-geometry (e.g. tapered-land) or tilting-pad type, steel-backed and
babbitted, arranged for continuous pressurized lubrication to each side.
NOTE See 4.7.3 for thrust rider rings.
4.9.3.2 If specified, bearings shall be tilting pad on one or both sides.
4.9.3.3 Hydrodynamic thrust bearings shall be selected at no more than 50 % of the bearing manufacturer’s
ultimate load rating. In sizing thrust bearings, consider the following for each specified application:
a) the shaft speed;
b) the temperature of the bearing babbitt;
c) the deflection of the bearing pad;
d) the minimum oil film thickness;
e) the feed rate, viscosity, and supply conditions of the oil over the specified allowable oil supply
condition range;
f) the design configuration of the bearing;
g) the babbitt or other bearing surface material alloy and pad material;
h) the turbulence of the oil film;
i) load changes due to process changes over the specified operating range.
NOTE See ISO 10439-1:2015, 3.1.60 for a definition of ultimate load rating for hydrodynamic thrust bearings.
4.9.3.4 Thrust bearings shall be sized for continuous operation under the most adverse specified
operating conditions. Calculations of the thrust forces shall include, but shall not be limited to, the
following factors:
a) seal maximum design internal clearances and twice the maximum design internal clearances;
b) pressurized rotor diameter step changes;
c) stage maximum differential pressures;
d) specified extreme variations in inlet, interstage, and discharge pressures;
e) the maximum thrust force that can be transmitted to the compressor thrust bearing by other
equipment in the train (i.e. couplings, gears, or a motor without a thrust bearing);
f) the maximum thrust force from the sleeve bearing type drive if the motor or generator is
directly connected.
4.9.4 Bearing housings
4.9.4.1 The term bearing housing refers to all bearing enclosures including the gearbox.
4.9.4.2 Bearing housings for pressure-lubricated hydrodynamic bearings shall be arranged to minimize
foaming. The drain system shall be adequate to maintain the oil and foam level below shaft seals.
4.9.4.3 Oil reservoirs and housings that enclose moving lubricated parts (such as bearings and
shaft seals), highly polished parts, instruments, and control elements shall be designed to minimize
contamination by moisture, dust, and other foreign matter during periods of operation and idleness.
4.9.4.4 Provision shall be made in the bearing housings for the probes specified in 5.5.7.1.
4.10 Shaft end seals
4.10.1 Process seals and seal systems shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 4.10.
NOTE 1 Typical cross sections of various seal systems are given in ISO 10439-1:2015, Annex B.
NOTE 2 Equipment covered in this part can be available with any of the shaft end seal types covered in
ISO 10439-1 or additional hybrid types are available.
4.10.2 * The purchaser shall specify the type of shaft end seal(s) to be provided and all operating
conditions including start-up, shutdown, and settling-out conditions.
4.11 Integral gearing
4.11.1 The supplier shall dowel or key the gearbox to the mounting plate to maintain alignment.
6 © ISO 2015 – All rights reserved
NOTE Integrally geared compressors are fixed to the mounting plate and are not to be moved for alignment
(to avoid distortion of the gearbox).
4.11.1.1 To the maximum extent practical, gearboxes shall be designed with internal oil passages
to minimize external piping. External piping connections shall conform to the requirements of
ISO 10439-1:2015, 4.6.4.3.
4.11.1.2 The design of internal piping and tubing shall achieve proper support and protection to prevent
damage from vibration or from shipment, operation, and maintenance. Cantilevered piping in excess of
10 pipe diameters shall include reinforcing gussets in two planes at all pipe-to-flange connections.
4.11.1.3 The gearbox shall be designed to permit rapid drainage of lube oil and to minimize oil foaming
(which could lead to excessive heating of the oil). For gears with pitch line velocities of more than 125 m/s
(25 000 ft/min), consideration should be given to design features such as windage baffles, false bottoms,
adequate sump depth, and an additional full-size drain connection.
4.11.1.4 A removable and gasketed inspection cover or covers shall be provided in the gearbox to permit
direct visual inspection of the full-face width of the pinion(s) and gear. The inspection opening or openings
shall be at least one-half the width of the gear face.
4.11.1.5 Permanent coatings or paint shall not be applied to the interior of the casing, unless the
purchaser approves in advance the material and method of application.
4.11.1.6 A single lube-oil supply connection is preferred.
4.11.1.7 A single lube-oil drain connection from the gear casing is preferred. The minimum drainpipe
size shall be sized to be no more than half full and shall be based on the total inlet flow to the gear casing,
as shown in Table 1.
Table 1 — Drain pipe sizes
a
Inlet flow rate Minimum drain size
US Gallons per
Litres per minute Millimetres Inch
minute
74 19 50 2
176 46 75 3
370 97 100 4
1 146 302 150 6
a
Nominal pipe size.
4.11.1.8 Gearboxes shall be provided with a plugged or flanged-and-blinded purge gas connection.
4.11.2 Gearbox split lines shall use a metal-to-metal joint. Adequate sealing shall be provided with a
suitable joint compound or groove-type seals. Gaskets (including string type) shall not be used on the
gearbox split lines.
4.11.3 Gear rating
4.11.3.1 When a gearbox has a gear mesh with a ratio of 7:1 or greater, all of the gearing in that gearbox
shall be rated in accordance with Annex G. All other gear sets shall be rated per API 613.
4.11.3.2 The rated power of the gearing shall not be less than the driver nameplate rating multiplied by
the driver service factor. When there are multiple pinions, the power rating of the gear sets shall not be
less than the following:
a) 110 % of the maximum power transmitted by the gear set.
b) The maximum power of the driver (including service factor) prorated between all the gear sets,
based on normal power demands. If the maximum transmitted torque occurs at a continuous
operating speed other than the maximum continuous speed, this torque and its corresponding
speed shall be the basis for sizing the gear set.
4.11.3.3 The power rating based upon both pitting resistance and bending strength shall be calculated
for each member of each gear set in the unit. The pinion and bull gear teeth can have different ratings due
to differences in material properties, geometry factors, and number of cycles under load. The lowest of
the four ratings (pinion bending, pinion pitting, bull gear bending, bull gear pitting) shall be used as the
gear rating (see Annex G). Wherever possible, gear sets shall be designed such that failure will occur due
to pitting rather than bending (i.e. wear out before breaking).
NOTE Higher gear ratios require a large number of teeth; therefore, it might not be possible to provide tooth
design (which will fail in pitting rather than bending) without compromising other aspects of the gear design (i.e.
higher pitchline velocities).
4.11.3.4 Gearing shall be designed and manufactured to meet the requirements of AGMA 2015-1-A01,
accuracy Grade 4.
NOTE For equivalent loading conditions, gearing produced to higher quality levels will always result in
longer service life and reduced bearing loads.
4.11.3.5 The manufacturer shall provide documentation showing that the required quality levels in
4.11.3.4 have been met.
4.11.3.6 The pinion face width to working pitch diameter ratio (L/d ratio) shall be limited based on
pinion tooth hardness, as follows:
4.11.3.6.1 For pinion hardness equal to or less than 38 Rc (BHN 354), L/d shall be limited to 2,0 maximum.
4.11.3.6.2 For pinion hardness equal to or greater than 58 Rc (BHN 615), L/d shall be limited to 1,6 maximum.
4.11.3.6.3 For pinion hardness between 38 and 58 Rc (BHN 354 and BHN 615), L/d shall be limited to
L/d = 2,76 – 0,02 × H (see Figure 1), where H is the hardness in Rockwell C.
8 © ISO 2015 – All rights reserved
Figure 1 — Face width limit
4.11.3.7 The material used for gearing shall meet the specifications for AGMA 2101 Grade 2 material,
as a minimum. If a superior grade of material is used, credit for the better material shall not be taken in
the gear rating.
4.11.3.8 The tooth portion of pinions shall be integral with their shafts.
4.11.3.9 The bull gear can be integral with or separate from its shaft. Separate shafts shall be assembled
into the bull gear with an interference fit suitable for all torque requirements including pulsations.
4.11.3.10 Shafts shall be made of one-piece, heat-treated steel that is suitably machined. Shafts that
have a finished diameter larger than 200 mm (8 in) shall be forged steel. Shafts that have a finished
diameter of 200 mm (8 in) or less shall be forged steel or hot rolled barstock, providing such barstock
meets all quality and heat treatment criteria established for shaft forgings.
4.11.3.11 Gearboxes shall not require a break-in period.
4.11.3.12 The gearing shall be designed to withstand all internal and external loads inherent to
geared, rotating machinery systems to the limit of the installed driver.
4.11.3.13 The unplated tooth surface on loaded faces of completed gears shall have a finish, as
measured along the pitch line, of 0,8 μm (32 μin) Ra or better.
4.11.3.14 Hunting tooth combinations are preferred. To achieve this, it can be necessary for the
manufacturer to adjust the exact gear ratio. If such adjustment is impractical, the purchaser and the
supplier shall negotiate a solution. At least one mesh shall be hunting tooth.
NOTE A hunting tooth combination is preferred because the intent is for every tooth on a pinion to mesh with
as many teeth as possible on the mating gear before the same teeth mesh again or repeat. However, with multiple
pinion units, a hunting tooth combination is not as critical because the gear wheel meshes with multiple pinions
and is, therefore, not as susceptible to the problems of non-hunting tooth designs.
4.11.3.15 Each gear and each pinion shall be supported between two bearings. Overhung designs
are not permitted.
4.12 Nameplates and rotation arrows
4.12.1 Nameplates and rotation arrows shall be in accordance with 4.12.2 and 4.12.3 and
ISO 10439-1:2015, 4.12.
4.12.2 The following data shall be clearly stamped or engraved on the nameplate(s):
a) supplier’s name;
b) serial number;
c) size, type, and model;
d) rated capacity;
e) rated power;
f) gear ratio;
g) rated input speed or speed range for variable speed driver;
h) purchaser item number;
i) maximum allowable working pressure of each pressure-containing casing;
j) maximum and minimum allowable working temperature of each pressure-containing casing;
k) hydrostatic test pressure for each pressure-containing casing;
l) maximum sealing pressure of each pressure-containing casing.
NOTE Normally, multiple nameplates are provided.
4.12.3 Rotation arrows shall be cast-in or attached for the bull gear rotation at a readily visible location.
NOTE See ISO 10439-1:2015, 4.12.
5 Accessories
Accessories shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, Clause 5.
5.1 Drivers
Drivers shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 5.1.
5.2 Couplings and guards
Couplings and guards shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 5.2.
5.3 Lubrication and sealing systems
Lubrication and sealing systems shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 5.3.
5.4 Mounting plates
Mounting plates shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 5.4.
5.4.1 * If specified or approved by the purchaser, the oil reservoir shall be integral with the baseplate.
10 © ISO 2015 – All rights reserved
5.4.2 * If specified, the baseplate shall have a series of machined mounting pads suitable for mating to
field-installed soleplates to facilitate installation.
NOTE See API RP 686 2nd edition, Annex C, Figure C.1.
5.4.3 * If specified, when machined mounting pads as indicated in 5.4.2 have been specified, the supplier
shall also supply the soleplates needed for field installation.
5.5 Controls and instrumentation
5.5.1 Controls and instrumentation shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 5.5.
5.5.2 Control systems
5.5.2.1 * For a constant-speed centrifugal compressor, the control signal shall actuate either a purchaser-
furnished control valve in the compressor inlet piping or the adjustable inlet guide vanes or variable
diffuser vanes furnished by the supplier as an integral part of the compressor, as specified.
5.5.2.2 If adjustable inlet guide vanes or variable diffuser vanes are specified, the supplier shall also
furnish a guide-vane positioner compatible with the type of control signal specified by the purchaser.
5.5.2.3 * If specified, the guide vane positioner shall include a local manual override. A direct-driven
vane position indicator that will be visible during operation of the machine shall be provided.
5.5.3 Instrument and control panels, when supplied, shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 5.5.3.
5.5.4 Instrumentation, when supplied, shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 5.5.4.
5.5.5 Alarms and shutdowns, when supplied, shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 5.5.5.
5.5.6 Electrical systems, when supplied, shall be in accordance with ISO 10439-1:2015, 5.5.6.
5.5.7 Vibration, position, and bearing temperature.
5.5.7.1 Unless otherwise specified, the following transducers shall be provided: two radial-vibration
probes adjacent to each radial bearing, two axial-position probes for each shaft equipped with a thrust
bearing, and a one-event-per-revolution probe for each shaft.
5.5.7.2 Vibration and axial position transducers shall be supplied, installed, and calibrated in accordance
with API 670.
5.5.7.3 * If specified, radial shaft vibration and axial position monitors shall be supplied and calibrated
in accordance with API 670.
5.5.7.4 Two bearing temperature sensors shall be supplied, installed, and calibrated for each radial and
thrust bearing in accordance with API 670.
NOTE The second sensor can be used as a spare.
5.5.7.5 * The purchaser shall specify the type of temperature sensors required per API 670.
5.5.7.6 * If specified, a bearing temperature monitor shall be supplied and calibrated in accordance
with API 670.
5.5.7.7 * If specified, an accelerometer shall be supplied, installed at the shaft on the gearbox, and
calibrated in accordance with API 670.
NOTE Commercially available accelerometers that have hazardous area certifications have difficulty
reaching high gear mesh frequencies.
5.5.7.8 * If specified, an accelerometer monitor shall be supplied, installed, and calibrated in accordance
with API 670.
5.6 Piping and appurtenances
5.6.1 General
Piping and appurtenances furnishe
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10439-3
Première édition
2015-02-15
Version corrigée
2015-05-01
Industries du pétrole, de la
pétrochimie et du gaz naturel —
Compresseurs axiaux et centrifuges et
compresseurs-détenteurs —
Partie 3:
Compresseurs centrifuges et axiaux à
multiplicateur intégré
Petroleum, petrochemical and natural gas industries — Axial and
centrifugal compressors and expander-compressors —
Part 3: Integrally geared centrifugal compressors
Numéro de référence
©
ISO 2015
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sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes, abréviations et définitions . 1
4 Généralités . 2
4.1 Dimensions et unités . 2
4.2 Exigences légales . 2
4.3 Responsabilité concernant l’appareil . 2
4.4 Conception de base . 2
4.4.1 Performances . 2
4.5 Matériaux . 2
4.6 Carters . 2
4.6.1 Carters soumis à la pression . 2
4.6.2 Réparation des carters . 3
4.6.3 Contrôle des matériaux des pièces soumises à la pression . 3
4.6.4 Raccordements au carter sous pression . 3
4.6.5 Structures de support de carter. 3
4.6.6 Forces et moments externes . 3
4.6.7 Palettes de guidage d’aspiration variable et/ou à diffuseur . 4
4.7 Eléments rotatifs . 4
4.8 Dynamique . 5
4.9 Paliers et logements de paliers . 5
4.9.1 Généralités . 5
4.9.2 Paliers radiaux hydrodynamiques . 5
4.9.3 Butées hydrodynamiques . 6
4.9.4 Logements de paliers . 7
4.10 Garnitures d’étanchéité de bout d’arbre . 7
4.11 Multiplicateur intégré . 7
4.12 Plaques signalétiques et flèches de rotation .10
5 Accessoires .11
5.1 Organes moteurs .11
5.2 Accouplements et protecteurs .11
5.3 Systèmes de lubrification et d’étanchéité .11
5.4 Plaques de montage .11
5.5 Commandes et instrumentation .11
5.6 Tuyauteries et accessoires .13
5.6.1 Généralités .13
5.6.2 Tuyauteries de gaz et accessoires .13
5.7 Outils spéciaux .13
6 Contrôle, essais et préparation pour l’expédition .13
6.1 Généralités .13
6.2 Contrôle .13
6.2.1 Vérification des contacts d’engrenage .13
6.3 Essais .14
6.3.1 Essai de fonctionnement mécanique .14
6.3.2 Essai d’étanchéité au gaz du compresseur assemblé .16
6.3.3 *Essais facultatifs . . .16
6.4 Préparation en vue de l’expédition .17
7 Données fournies par le fournisseur .17
7.1 Généralités .17
7.2 Propositions .18
7.3 Données contractuelles .18
Annexe A (normative) Feuilles de données .19
Annexe B (informative) Exigences relatives aux plans et aux données à fournir par le
vendeur (fournisseur) (VDDR) .32
Annexe C (informative) Nomenclature .42
Annexe D (informative) Matériaux types pour compresseurs à multiplicateur intégré .45
Annexe E (informative) Liste de contrôle .57
Annexe F (informative) Forces et moments externes .63
Annexe G (normative) Formule de caractérisation d’un multiplicateur intégré .64
Bibliographie .67
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Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration
du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par
l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de
la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’OMC concernant
les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos — Informations
supplémentaires.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 118, Compresseurs, machines portatives
pneumatiques, machines et équipements pneumatiques, sous-comité SC 1, Compresseurs de procédé.
Cette première édition, associée à l’ISO 10439-1, l’ISO 10439-2 et l’ISO 10439-4, remplace l’ISO 10439:2002.
L’ISO 10439 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Industries du pétrole, de la
pétrochimie et du gaz naturel — Compresseurs axiaux et centrifuges et compresseurs-détendeurs:
— Partie 1: Exigences générales,
— Partie 2: Compresseurs centrifuges et axiaux sans multiplicateur intégré,
— Partie 3: Compresseurs centrifuges à multiplicateur intégré,
— Partie 4: Compresseurs-détendeurs
La présente version corrigée de l’ISO 10439-3:2015 inclut une correction sur la page de couverture.
Introduction
ème
La présente Norme internationale est fondée sur la 7 édition de la norme API 617 de l’Institut
américain du pétrole (American Petroleum Institute).
Il convient que les utilisateurs de la présente Norme internationale soient informés que des exigences
supplémentaires ou différentes peuvent se révéler indispensables pour des applications individuelles.
La présente Norme internationale n’a pas pour objet d’empêcher un fournisseur de proposer, ou un
acheteur d’accepter, des équipements alternatifs ou des solutions techniques alternatives pour une
application particulière. De telles solutions alternatives peuvent notamment être applicables lorsqu’il
s’agit de technologies innovantes ou en cours de développement. Lorsqu’une alternative est proposée,
il convient que le fournisseur identifie tout écart par rapport à la présente Norme internationale et en
fournisse les détails.
Un astérisque (*) en début d’alinéa d’un d’article ou d’un paragraphe indique qu’une décision est nécessaire ou
que des informations complémentaires sont à fournir par l’acheteur. Il convient d’indiquer ces informations
sur des feuilles de données ou de les mentionner dans la demande de renseignements ou à la commande
(voir exemples à l’Annexe A, dans l’ISO 10439-2:2015, Annexe A et l’ISO 10439-4:2015, Annexe A).
La présente Norme internationale inclut les annexes suivantes:
— Annexe A: Feuilles de données,
— Annexe B: Exigences relatives aux plans et aux données à fournir par le vendeur (fournisseur) (VDDR),
— Annexe C: Nomenclature,
— Annexe D: Matériaux types pour compresseurs à multiplicateur intégré,
— Annexe E: Liste de contrôle,
— Annexe F: Forces et moments externes,
— Annexe G: Formule de caractérisation d’un multiplicateur intégré.
L’Annexe A et l’Annexe G forment une partie normative de la présente partie de l’ISO 10439. Les
Annexes B à F ne sont données qu’à titre informatif.
Dans la présente Norme internationale, les unités américaines usuelles sont, dans la mesure du possible,
indiquées entre parenthèses à titre d’information.
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NORME INTERNATIONALE ISO 10439-3:2015(F)
Industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz
naturel — Compresseurs axiaux et centrifuges et
compresseurs-détenteurs —
Partie 3:
Compresseurs centrifuges et axiaux à multiplicateur intégré
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 10439 spécifie les exigences minimales et fournit des recommandations
pour les compresseurs axiaux, les compresseurs centrifuges mono-arbres à multiplicateur intégré
et les compresseurs-détendeurs pour applications spéciales de traitement des gaz et de l’air dans les
industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel. La présente partie de l’ISO 10439 spécifie les
compresseurs centrifuges à multiplicateur intégré en combinaison avec l’ISO 10439-1.
NOTE 1 Voir norme API 672 pour les compresseurs d’air assemblés.
NOTE 2 Des étages détendeurs sont parfois présents sur ces machines.
2 Références normatives
Les documents suivants, en totalité ou en partie, sont référencés de manière normative dans le présent
document et sont indispensables pour son application. 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 5389, Turbocompresseurs — Code d’essais des performances
ISO 8068, Lubrifiants, huiles industrielles et produits connexes (classe L) — Famille T (Turbines) —
Spécifications pour les huiles lubrifiantes pour turbines
ISO 10439-1, Industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel — Compresseurs axiaux et centrifuges
et compresseurs-détendeurs — Partie 1: Exigences générales
API 670, Machinery protection systems
AGMA 2015-1-A01, Accuracy classification system — Tangential measurements for cylindrical gears
AGMA 2101-D04, Fundamental rating factors and calculation methods for involute spur and helical gear teeth
ASME PTC 10-1997, Performance test code on compressors and exhausters
3 Termes, abréviations et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes, abréviations et définitions donnés dans l’ISO 10439‑1
s’appliquent.
NOTE L’Annexe C contient une coupe transversale illustrant la nomenclature d’un compresseur centrifuge à
multiplicateur intégré.
4 Généralités
4.1 Dimensions et unités
Les exigences relatives aux dimensions et aux unités doivent être conformes à l’ISO 10439-1.
4.2 Exigences légales
Les exigences légales doivent être conformes à l’ISO 10439-1.
4.3 Responsabilité concernant l’appareil
Les responsabilités concernant l’appareil doivent être conformes à l’ISO 10439-1.
4.4 Conception de base
4.4.1 Performances
4.4.1.1 La courbe caractéristique hauteur différentielle/débit de chaque section de compresseur doit
croître continuellement du point nominal jusqu’au point de pompage prévu. Le compresseur doit, sans
l’utilisation d’un circuit de dérivation, être adapté à un fonctionnement continu pour tout débit supérieur
d’au moins 10 % au débit de pompage indiqué dans la proposition.
4.4.1.2 Sauf spécification contraire, le lubrifiant de conception doit être une huile d’hydrocarbure de
classe de viscosité 32 avec un niveau de charge FZG de 5, conformément à l’ISO 8068. La classe de viscosité
46 avec un niveau de charge FZG de 5 peut être utilisée comme lubrifiant de conception avec l’accord de
l’acheteur. Il ne faut pas utiliser d’huiles contenant des additifs pour pression extrême (EP).
NOTE L’huile généralement utilisée dans les raffineries et les usines chimiques a un FZG de 5 ou plus. Le fait
d’exiger un FZG de calcul supérieur peut imposer l’utilisation d’une huile spéciale pour cet équipement.
4.5 Matériaux
Les matériaux doivent être en conformes à l’ISO 10439-1:2015, 4.5.
NOTE Se reporter à l’Annexe D pour les matériaux types.
4.6 Carters
Les carters doivent être en conformes à l’ISO 10439-1:2015, 4.6 et à 4.6.1 à 4.6.6.
4.6.1 Carters soumis à la pression
4.6.1.1 *La pression maximale admissible de service de chaque carter sous pression doit être au moins
égale à la pression de tarage de la soupape de décharge spécifiée pour ce carter. L’acheteur spécifiera la ou
les pressions de tarage de la soupape de décharge pour la pression de refoulement finale et les pressions
des carters intermédiaires, s’il y a lieu.
NOTE Si la pression d’une seule soupape de décharge est spécifiée, sa pression de tarage ne s’applique pas
nécessairement à la pression intermédiaire.
4.6.1.1.1 Lorsque la pression de tarage de la soupape de décharge n’est pas spécifiée, chaque carter
sous pression doit être conçu pour supporter au moins 125 % de la pression de refoulement maximale
spécifiée (manomètre) de ce carter, telle que spécifiée par le fournisseur. La protection du système doit
être fournie par l’acheteur.
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4.6.1.2 Il ne faut pas utiliser de boulonnage à tête creuse ou à tête hexagonale, sauf approbation
spécifique de l’acheteur. Des attaches à bride intégrée pourraient être nécessaires pour les endroits où
l’espace est limité.
4.6.2 Réparation des carters
Les réparations des carters doivent être conformes à l’ISO 10439-1:2015, 4.6.2.
4.6.3 Contrôle des matériaux des pièces soumises à la pression
Le contrôle des matériaux des pièces soumises à la pression doit être conforme à l’ISO 10439-1:2015, 4.6.3.
4.6.4 Raccordements au carter sous pression
Les raccordements au carter sous pression doivent être conformes à l’ISO 10439-1:2015, 4.6.4 et
aux 4.6.4.1 à 4.6.4.2.
4.6.4.1 Raccords principaux de procédé
Les raccords principaux de procédé doivent être conformes à l’ISO 10439-1:2015, 4.6.4.2.
4.6.4.2 Raccords auxiliaires
4.6.4.2.1 S’il est impossible de réaliser des ouvertures à brides ou usinées et goujonnées, des raccords
filetés sont alors autorisés s’ils n’entrent pas en contact avec des gaz inflammables ou toxiques, avec
l’autorisation de l’acheteur comme suit:
a) sur des matériaux non soudables tels que la fonte,
b) lorsque l’entretien l’impose (démontage et montage).
Ces ouvertures filetées doivent être comme spécifié dans l’ISO 10439‑1:2015, 4.6.4.3.8.
4.6.4.2.2 Les raccords auxiliaires doivent être au moins DN 20 (NPS 3/4 in). Voir 4.11.1.7 à 4.11.1.8 et
Tableau 1 pour les raccordements du train d’engrenage auxiliaire.
NOTE Voir ISO 10439-1:2015, 4.6.4.1.3 pour les tailles de raccordement autorisées.
4.6.4.2.3 Les raccordements filetés sont autorisés pour les tailles de tuyauterie DN 20 (NPS 3/4 in) à
DN 40 (NPS 1-1/2 in) avec l’accord de l’acheteur.
NOTE Voir ISO 10439-1:2015, 4.6.4.1.3 pour les tailles de raccordement autorisées.
4.6.5 Structures de support de carter
Le montage du carter sous pression (volute) sur le train d’engrenage doit être conforme à
l’ISO 10439-1, 4.4.1.7. Le boulonnage utilisé pour les carters sous pression doit être conforme à
l’ISO 10439-1:2015, 4.6.1.7.
4.6.6 Forces et moments externes
4.6.6.1 Le fournisseur doit fournir les forces et les moments admissibles pour chaque ajutage de
process principal qui possède un raccord pour le client sous la forme d’un tableau joint à la proposition.
Si les charges des ajutages ne sont pas fournies, elles doivent être au moins selon NEMA SM23.
NOTE 1 Les forces et les moments autorisés sur les compresseurs à multiplicateur intégré sont généralement
inférieurs à ceux autorisés sur les compresseurs selon l’ISO 10439-2 (voir Annexe F).
NOTE 2 Une conception rigoureuse du système de tuyauterie s’avère nécessaire pour éviter l’utilisation de
joints de dilatation de tuyauterie.
4.6.6.2 Le carter sous pression et les supports doivent être conçus de manière à offrir une résistance
mécanique et une rigidité suffisantes pour éviter d’affecter négativement les jeux de fonctionnement, le
modèle de contact d’engrenage, les garnitures d’étanchéité, les paliers et l’alignement d’accouplement de
la roue à aubes.
4.6.7 Palettes de guidage d’aspiration variable et/ou à diffuseur
4.6.7.1 *Il faut fournir des palettes de guidage lorsque cela est précisé ou exigé par le fournisseur pour
satisfaire aux conditions de fonctionnement spécifiées.
4.6.7.2 Les palettes de guidage d’aspiration réglables et les mécanismes d’actionnement éventuellement
fournis doivent être adaptés à toutes les conditions spécifiées de fonctionnement, de démarrage, de mise
à l’arrêt, de déclenchement, de repos et de pompage momentané.
4.6.7.2.1 Les palettes de guidage doivent être montées dans des bagues interchangeables. Les palettes
peuvent être positionnées dans le logement au moyen de paliers à roulement remplaçables à étanchéité
permanente, s’ils sont approuvés par l’acheteur.
4.6.7.2.2 Lorsque les palettes de guidage réglables sont utilisées pour un gaz process toxique,
inflammable ou explosible, la tringlerie qui passe à travers le carter ou l’enveloppe doit être étanche pour
éviter toute fuite.
4.6.7.2.3 Les palettes de guidage d’aspiration doivent être situées suffisamment proches de l’orifice
central de la roue à aubes pour être efficaces.
4.6.7.2.4 Les feuilles des palettes doivent présenter une surface aérodynamique lisse, notamment à
l’endroit où la tige pénètre dans le flux de gaz à travers le logement. Une construction en porte‑à‑faux est
préférable à une construction avec palette supportée au centre.
4.6.7.2.5 Les palettes doivent être conçues de manière à avoir tendance à s’ouvrir en cas de perte du
signal de commande.
4.6.7.2.6 Il faut fournir un système de commande de palette constitué d’un positionneur à vanne avec
indicateur direct de la position locale d’entraînement qui sera visible pendant le fonctionnement de la machine.
4.6.7.2.7 *Les composants supplémentaires du système de commande de palette décrit en 4.6.7.2.6
doivent être comme spécifié.
4.6.7.3 *Si spécifié, la garniture d’étanchéité de l’arbre d’activation doit être dotée d’un tampon de
gaz de filtrage.
4.7 Eléments rotatifs
4.7.1 Chaque roue à aubes et arbre doit porter un marquage indiquant clairement son numéro
d’identification unique. Ce numéro doit se trouver dans une zone accessible qui n’est pas sujette aux
dommages engendrés par l’entretien.
4.7.2 Sauf si une autre protection d’arbre a été approuvée par l’acheteur, il faut fournir des composants
renouvelables au niveau des points à tolérance étroite entre les étages. Les fourreaux, les entretoises ou
4 © ISO 2015 – Tous droits réservés
les bagues doivent être réalisés dans des matériaux résistant à la corrosion dans les conditions de service
spécifiées (voir ISO 10439‑1:2015, 4.5.1.6 pour les limitations).
4.7.2.1 Il faut prévoir des fourreaux d’arbre sous les garnitures d’étanchéité de bout d’arbre. Les
fourreaux doivent être traités pour résister à l’usure et suffisamment étanches pour empêcher toute fuite
de gaz entre l’arbre et le fourreau.
4.7.3 Les charges de poussée provenant des roues à aubes et engrenages doivent être absorbées par les
butées individuelles sur les pignons ou transmises à la butée de la roue d’engrenage par l’intermédiaire
de bagues de guidage fixées aux pignons et à la roue d’engrenage. Il faut évaluer les charges de poussée
résiduelles à toutes les conditions de fonctionnement et de démarrage spécifiées.
NOTE Les pistons d’équilibrage ne sont normalement pas utilisés. L’équilibrage de la poussée peut être atteint
par la direction de la force de poussée de l’hélice de l’engrenage et en décalant les forces de poussée aérodynamique
de la roue à aubes.
4.7.4 Les exigences relatives aux roues à aubes doivent être conformes à l’ISO 10439-1:2015, 4.7.10.
4.8 Dynamique
Les exigences relatives à la dynamique doivent être conformes à l’ISO 10439-1.
4.8.1 Pour les équipements couverts par la présente partie de l’ISO 10439, il faut effectuer une analyse
latérale pour chaque arbre. Pour la roue d’engrenage, celle-ci doit uniquement consister en un graphique
de vitesse critique non amortie.
4.9 Paliers et logements de paliers
Les paliers et logements de paliers doivent être conformes aux 4.9.1 à 4.9.4 et à l’ISO 10439-1:2015, 4.9.
4.9.1 Généralités
4.9.1.1 Sauf spécification contraire, les paliers radiaux et les butées doivent être de type à film de fluide
hydrodynamique.
4.9.1.2 Sauf spécification contraire, les butées et les paliers radiaux doivent être munis de sondes de
température en métal, installées conformément à la norme API 670.
4.9.1.2.1 L’un des critères de calcul est que les températures du métal du palier ne doivent pas dépasser
100 °C (212 °F) aux conditions de fonctionnement spécifiées, avec une température maximale de l’huile
en aspiration de 50 °C (120 °F).
4.9.1.2.2 Dans le cas où les critères de calcul spécifiés en 4.9.1.2.1 ne peuvent pas être satisfaits,
l’acheteur et le fournisseur doivent convenir des températures acceptables du métal des paliers.
4.9.2 Paliers radiaux hydrodynamiques
4.9.2.1 Il faut utiliser des paliers radiaux de type à coussinet-douille ou à patin et ils doivent être fendus
pour faciliter l’assemblage. L’utilisation de modèles non fendus nécessite l’approbation de l’acheteur.
Les paliers doivent être alésés avec précision et être munis de coussinets, patins ou coquilles renforcés
en acier, en cuivre, en cupronickel ou en bronze et revêtu de régule. Les paliers doivent être munis de
chevilles anti‑rotation et doivent être solidement fixés dans le sens axial.
4.9.2.2 *Si spécifié, les patins des paliers à patins oscillants doivent être renforcés avec un alliage de cuivre.
4.9.2.3 *Sauf indication contraire, les coussinets, patins ou coquilles doivent être installés dans des
logements à plan axial. La conception des paliers ne doit pas nécessiter la dépose du moyeu d’accouplement
pour permettre le remplacement des coussinets, patins ou coquilles de paliers, sauf si cela est approuvé
par l’acheteur.
4.9.3 Butées hydrodynamiques
4.9.3.1 Les butées peuvent être à géométrie fixe (par exemple, à contact oblique) ou à patins oscillants,
renforcées en acier et revêtues de régule, et disposées pour être soumises à une lubrification continue
sous pression de chaque côté.
NOTE Voir 4.7.3 pour les bagues de guidage.
4.9.3.2 Si spécifié, les paliers doivent être à patins oscillants sur un ou les deux côtés.
4.9.3.3 Les butées hydrodynamiques doivent être sélectionnées pour une charge inférieure ou égale à
50 % de la charge de rupture spécifiée par le constructeur. Concernant le dimensionnement des butées, il
faut tenir compte de ce qui suit pour chaque application spécifique:
a) la vitesse de l’arbre,
b) la température du régule de la butée,
c) le fléchissement du patin de butée,
d) l’épaisseur minimale du film d’huile,
e) le débit d’alimentation, la viscosité et les conditions d’alimentation de l’huile sur la plage des
conditions d’alimentation en huile admissibles,
f) la configuration de conception de la butée,
g) l’alliage du régule ou autre surface de palier et le matériau du patin,
h) la turbulence du film d’huile,
i) les variations de charge liées aux changements de process par rapport à la plage de fonctionnement
spécifiée.
NOTE Voir ISO 10439‑1:2015, 3.1.60 pour une définition de la charge de rupture des butées hydrodynamiques.
4.9.3.4 Les butées doivent être dimensionnées pour un fonctionnement continu dans les conditions de
service spécifiées les plus défavorables. Les calculs de la force de poussée doivent inclure, mais sans s’y
limiter, les facteurs suivants:
a) les tolérances internes maximales de calcul pour les garnitures d’étanchéité et le double des
tolérances internes maximales de calcul,
b) les variations échelonnées des diamètres de rotors sous pression,
c) les pressions différentielles maximales de l’étage,
d) les variations extrêmes spécifiées des pressions d’aspiration, intermédiaires et de refoulement,
e) la force de poussée maximale qui peut être transmise à la butée du compresseur par un autre
équipement dans le train (c’est-à-dire accouplements, engrenages ou un moteur sans butée),
f) la force maximale de poussée appliquée par l’entraînement à palier à coussinet-douille, si le moteur
ou le générateur est directement raccordé.
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4.9.4 Logements de paliers
4.9.4.1 Le terme logement de palier désigne tous les boîtiers de palier, y compris le train d’engrenage.
4.9.4.2 Les logements de paliers, prévus pour des paliers hydrodynamiques lubrifiés sous pression,
doivent être disposés de manière à réduire le moussage. Le système de vidange doit être à même de
maintenir le niveau d’huile et de mousse en dessous des garnitures d’étanchéité d’arbre.
4.9.4.3 Les réservoirs d’huile et logements qui enveloppent des pièces mobiles lubrifiées (telles que
des paliers et des garnitures d’étanchéité d’arbre), des pièces à poli spéculaire, des instruments et des
organes de commande, doivent être conçus de manière à réduire le plus possible la contamination de
l’huile par l’humidité, la poussière et autres impuretés, pendant les périodes de fonctionnement et de
marche au ralenti.
4.9.4.4 Il faut prendre des dispositions dans les logements de paliers pour les sondes spécifiées en 5.5.7.1.
4.10 Garnitures d’étanchéité de bout d’arbre
4.10.1 Les garnitures d’étanchéité de process et les systèmes d’étanchéité doivent être conformes à
l’ISO 10439-1:2015, 4.10.
NOTE 1 Les sections transversales types des différents systèmes d’étanchéité sont indiquées dans
l’ISO 10439-1:2015, Annexe B.
NOTE 2 Les équipements couverts par la présente partie peuvent être dotés de l’un des types de garniture
d’étanchéité de bout d’arbre couverts par l’ISO 10439-1, mais aussi de types hybrides différents.
4.10.2 *L’acheteur doit spécifier le type de garnitures d’étanchéité de bout d’arbre à fournir et toutes les
conditions de fonctionnement, y compris le démarrage, la mise à l’arrêt et les conditions de repos.
4.11 Multiplicateur intégré
4.11.1 Le fournisseur doit fixer le train d’engrenage avec des chevilles ou des clavettes à la plaque de
montage pour maintenir l’alignement.
NOTE Les compresseurs à multiplicateur intégré sont fixés à la plaque de montage et ne doivent pas être
déplacés pour l’alignement (pour éviter toute déformation du train d’engrenage).
4.11.1.1 Dans la mesure du possible, les trains d’engrenage doivent être conçus avec des passages d’huile
internes pour réduire au minimum la tuyauterie extérieure. Les raccords de tuyauterie externe doivent
être conformes aux exigences de l’ISO 10439-1:2015, 4.6.4.3.
4.11.1.2 La conception de la tuyauterie et des tubulures internes doit réaliser un soutien et une protection
adéquats pour éviter les dommages causés par les vibrations ou l’expédition, le fonctionnement et
l’entretien. Les tuyaux dont le porte-à-faux est supérieur à 10 fois leur diamètre doivent inclure des
goussets de renforcement dans deux plans au niveau de tous les raccordements des tuyaux à bride.
4.11.1.3 Le train d’engrenage doit être conçu pour permettre une vidange rapide de l’huile de lubrification
et réduire le plus possible le moussage de l’huile (qui pourrait conduire à un réchauffement excessif de
l’huile). Pour les engrenages avec des vitesses de ligne primitive de plus de 125 m/s (25 000 ft/min), il
convient d’envisager des fonctionnalités de conception telles que des chicanes de dérivation, des doubles
fonds, une profondeur de puisard adéquate et un raccord de vidange supplémentaire de pleine taille.
4.11.1.4 Il faut fournir un ou plusieurs couvercles d’inspection amovible et étanche dans le train
d’engrenage pour permettre l’inspection visuelle directe de toute la largeur de face du ou des pignons et
de l’engrenage. La ou les ouvertures d’inspection doivent permettre, par leur dimension, d’observer au
moins la moitié de la largeur de la face de l’engrenage.
4.11.1.5 Il ne faut pas appliquer de revêtements permanents ou de peinture à l’intérieur du carter, à
moins que l’acheteur approuve à l’avance le matériau et la méthode d’application.
4.11.1.6 Un raccord unique d’alimentation en huile de lubrification est préféré.
4.11.1.7 Un raccord unique de vidange d’huile de lubrification depuis le carter d’engrenage est préféré.
La taille minimale du tuyau de vidange doit être conçue pour qu’il ne soit pas plus qu’à moitié plein et elle
doit se baser sur le débit d’aspiration total vers le carter d’engrenage, comme indiqué dans le Tableau 1.
Tableau 1 — Tailles du tuyau de vidange
a
Débit aspiré Taille minimale de la vidange
Gallons US par
Litres par minute Millimètres Inches
minute
74 19 50 2
176 46 75 3
370 97 100 4
1 146 302 150 6
a
Taille nominale de la tuyauterie.
4.11.1.8 Les trains d’engrenage doivent être munis d’un raccord de gaz à obturateur ou bridé et borgne.
4.11.2 Les lignes de séparation du train d’engrenage doivent utiliser un joint métal-métal. Il faut réaliser
une étanchéité adéquate avec une pâte à joint appropriée ou des garnitures d’étanchéité de type à lèvre.
Les joints d’étanchéité (y compris les joints à passe étroite) ne doivent pas être utilisés sur les lignes de
séparation de train d’engrenage.
4.11.3 Caractéristique de l’engrenage
4.11.3.1 Quand un train d’engrenage présente un engrènement avec un ratio de 7:1 ou plus, la
caractéristique de la totalité de l’engrenage dans ce train d’engrenage doit être définie conformément à
l’Annexe G. La caractéristique de tous les autres jeux d’engrenage doit être définie selon la norme API 613.
4.11.3.2 La puissance spécifiée de l’engrenage ne doit pas être inférieure à la caractéristique indiquée
sur la plaque signalétique de l’organe moteur multipliée par le facteur de service de l’organe moteur.
Lorsqu’il existe plusieurs pignons, la puissance spécifiée des jeux d’engrenage ne doit pas être inférieure
aux valeurs suivantes:
a) 110 % de la puissance maximale transmise par le jeu d’engrenage.
b) La puissance maximale de l’organe moteur (y compris le facteur de service) au prorata entre tous
les jeux d’engrenage, en fonction de la puissance normale demandée. Si le couple maximal transmis
survient à une vitesse de fonctionnement continue autre que la vitesse maximale continue, ce couple et
sa vitesse correspondante doivent alors servir de base pour le dimensionnement du jeu d’engrenage.
4.11.3.3 La capacité de puissance absorbée basée à la fois sur la résistance à la piqûre et la résistance à la
flexion doit être calculée pour chaque élément de chaque jeu d’engrenage dans la machine. Les dents des
pignons et de la roue d’engrenage peuvent avoir des caractéristiques différentes en raison de différences
dans les propriétés des matériaux, les facteurs de géométrie et le nombre de cycles sous charge. La plus
faible des quatre caractéristiques (flexion des pignons, piqûre des pignons, flexion de la roue d’engrenage,
piqûre de la roue d’engrenage) doit être utilisée comme caractéristique de l’engrenage (voir Annexe G).
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Dans la mesure du possible, les jeux d’engrenage doivent être conçus de sorte que la défaillance se
produise en raison de la piqûre plutôt que de la flexion (c’est‑à‑dire l’usure avant la rupture).
NOTE Des rapports d’engrenage élevés nécessitent un grand nombre de dents; par conséquent, il pourrait
s’avérer impossible d’obtenir une construction de dent (qui défaillira par piqûre plutôt que par flexion) sans
compromettre d’autres aspects de la conception de l’engrenage (c’est-à-dire des vitesses de ligne primitive
supérieures).
4.11.3.4 L’engrenage doit être conçu et fabriqué pour répondre aux exigences de la norme
AGMA 2015-1-A01, Degré de précision 4.
NOTE Pour des conditions de charge équivalentes, les engrenages produits à des niveaux de qualité plus
élevés auront toujours une durée de vie plus longue et des charges moindre sur les paliers.
4.11.3.5 Le fabricant doit fournir une documentation montrant que les niveaux de qualité requis
en 4.11.3.4 ont été respectés.
4.11.3.6 Le rapport entre la largeur de la face du pignon et le pas de fonctionnement (rapport L/d) doit
être limité en fonction de la dureté des dents du pignon, comme suit:
4.11.3.6.1 Pour une dureté de pignon égale ou inférieure à 38 Rc (BHN 354), L/d doit être limité à un
maximum de 2,0.
4.11.3.6.2 Pour une dureté de pignon égale ou supérieure à 58 Rc (BHN 615), L/d doit être limité à un
maximum de 1,6.
4.11.3.6.3 Pour une dureté de pignon comprise entre 38 et 58 Rc (BHN 354 et BHN 615), L/d doit être
limité à L/d = 2,76 – 0,02 × H (voir Figure 1), où H est la dureté Rockwell C.
Face width/diameter ratio limit Limite du rapport largeur de face/diamètre
Rockwell C hardness Dureté C de Rockwell
Figure 1 — Limite de largeur d’une face
4.11.3.7 Le matériau utilisé pour un engrenage doit être au minimum conforme aux spécifications pour
un matériau AGMA 2101 Nuance 2. Si un matériau de nuance supérieure est utilisé, le crédit pour le
meilleur matériau ne doit pas être pris en compte dans la caractéristique de l’engrenage.
4.11.3.8 La portion dents des pignons doit faire partie intégrante de leurs arbres.
4.11.3.9 La roue d’engrenage peut faire partie intégrante de son arbre ou être séparée de celui-ci. Les
arbres séparés doivent être assemblés dans la roue d’engrenage avec un ajustement serré adapté à toutes
les exigences de couple, y compris les pulsations.
4.11.3.10 Les arbres doivent être fabriqués d’une seule pièce à l’aide d’un acier trempé et revenu
convenablement usiné. Les arbres présentant un diamètre d’usinage supérieur à 200 mm (8 in) doivent
être en acier forgé. Les arbres présentant un diamètre d’usinage inférieur ou égal à 200 mm (8 in) doivent
être en acier forgé ou en acier laminé à chaud, à condition que l’acier soit conforme à tous les critères de
qualité et de traitement thermique établis pour les pièces forgées d’arbres.
4.11.3.11 Les trains d’engrenage ne doivent pas exiger une période de rodage.
4.11.3.12 L’engrenage doit être conçu pour résister à tout
...
Questions, Comments and Discussion
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