ISO/TR 19688:2019
(Main)Rotodynamic pumps — Hydraulic performance acceptance test using a model pump
Rotodynamic pumps — Hydraulic performance acceptance test using a model pump
This document describes hydraulic performance tests (including cavitation tests) using a small size pump (centrifugal, mixed flow or axial pump, hereinafter referred to as a "model pump"). This document is used for pump acceptance tests with a geometrically similar model pump to guarantee the performance of a large size pump manufactured for practical use (hereinafter, a "prototype pump"). This document, however does not preclude a temporary assembly inspection or other tests on the prototype pump. Moreover, it is preferable to conduct the tests with prototype pumps unless — the capacity of the pump, namely its flow rate and/or its power input, is beyond the limitations of the test facility, though it is difficult to set a criterion for carrying out a model pump test instead of the prototype pump test in terms of the volume rate of flow or the power input, — a part of the pump is to be constructed by concrete walls and reproduction of the whole assembly is impractical, — model tests are specified by the purchaser, or — it is difficult to carry out the prototype pump test due to any other reasons. This document applies to performance tests under steady operating conditions corresponding to the prototype pump.
Pompes rotodynamiques — Modèle réduit de pompe utilisé pour les essais de performance hydraulique
Le présent document décrit les essais de performance hydraulique (y compris les essais de cavitation) utilisant une pompe de petite taille (centrifuge, hélico-centrifuge ou axiale, ici appelées «modèle réduit de pompe»). Le présent document est utilisé pour les essais de performances des pompes avec un modèle réduit de pompe similaire d'un point de vue géométrique, afin de garantir les performances d'une pompe de grande taille fabriquée pour une utilisation pratique (appelée ici «prototype de pompe». Toutefois, le présent document n'interdit pas un examen de l'assemblage temporaire ni d'autres essais sur le prototype de pompe. De plus, il est préférable de procéder aux essais avec les prototypes de pompe, sauf si — la capacité de la pompe, à savoir son débit et/ou sa puissance absorbée, dépasse les limites de l'installation d'essai, même s'il est difficile de définir un critère justifiant de soumettre à essai le modèle réduit de pompe plutôt que le prototype de pompe en ce qui concerne le débit volumique ou la puissance absorbée, — une partie de la pompe doit être composée de parois en béton et si la reproduction de l'ensemble du montage n'est pas pratique, — les essais de modèle réduit sont spécifiés par l'acheteur, ou — s'il est difficile de procéder à l'essai du prototype de pompe à cause d'autres raisons. Le présent document s'applique aux essais de performances dans les conditions de fonctionnement stable correspondant au prototype de pompe.
General Information
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Standards Content (Sample)
TECHNICAL ISO/TR
REPORT 19688
First edition
2019-01
Rotodymanic pumps — Hydraulic
performance acceptance test using a
model pump
Pompes rotodynamiques — Modèle réduit de pompe utilisé pour les
essais de performance hydraulique
Reference number
ISO/TR 19688:2019(E)
©
ISO 2019
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ISO/TR 19688:2019(E)
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Published in Switzerland
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ISO/TR 19688:2019(E)
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
3.1 General terms . 1
3.2 Terms and definitions relating to performance . 2
4 Symbols and suffixes . 5
5 Test types and measurement items . 7
6 Model pump . 7
6.1 Extent of model pump . 7
6.2 Dimensional ranges of model pump . 8
6.2.1 Reynolds number . 8
6.2.2 Dimension of impeller . 8
6.2.3 Pump total head. 8
6.3 Construction of model pump . 8
7 Performance test . 9
7.1 Test installation and measuring instruments . 9
7.2 Test conditions .12
7.2.1 Test operation.12
7.2.2 Stability of operation .12
7.3 Number of measurement points .14
7.4 Pump total head .14
7.4.1 General.14
7.4.2 Measuring instruments .14
7.4.3 Liquid column manometer .14
7.4.4 Spring pressure gauge .15
7.4.5 Digital pressure gauge . .15
7.4.6 Pressure tappings .15
7.4.7 Damper .16
7.5 Volume rate of flow .16
7.5.1 Orifice plate nozzle and venturi tube .16
7.5.2 Electromagnetic flowmeter .16
7.5.3 Mass method or volumetric method.16
7.6 Speed of rotation .16
7.6.1 Measurement method .16
7.6.2 Measuring instruments .16
7.7 Pump power input .17
7.7.1 Method for measuring pump power input .17
7.7.2 Measurement of torque .17
7.8 Measurement uncertainty .17
7.9 Calculation of pump power input, pump power output, and pump efficiency .17
8 Cavitation test and NPSH3 test .18
8.1 Concept of test .18
8.2 Test method .18
8.2.1 General.18
8.2.2 Cavitation test.18
8.2.3 NPSH3 test .19
8.3 Characteristics of the test liquid .19
8.4 Test installation .19
9 Indication of performance and evaluation of test results .19
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ISO/TR 19688:2019(E)
9.1 Arrangement of measured values and indication of performance test results .19
9.1.1 Conversion at specified speed of rotation .19
9.1.2 Performance curves of model pump .20
9.1.3 Performance curves of adjustable vane type model pump .20
9.2 Conversion of various quantities from model to prototype pump.21
9.2.1 Conversion of volume rate of flow, pump total head and pump power input.21
9.2.2 Calculation of volumetric, mechanical and hydraulic efficiency ratios.23
9.3 Evaluation of test results .23
9.3.1 Performance curve .23
9.3.2 Pump total head.23
9.3.3 Pump efficiency .23
9.3.4 Cavitation performance .23
9.4 Preparation of test results sheet .26
10 Prototype pump .26
Annex A (informative) Additional tests .27
Annex B (informative) Calculation of measurement uncertainty .37
Annex C (informative) Hydraulic performance conversion formulae .41
Bibliography .43
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ISO/TR 19688:2019(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: www .iso .org/iso/foreword .html.
This document was prepared by ISO/TC 115, Pumps, SC 2, Methods of measurement and testing.
© ISO 2019 – All rights reserved v
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ISO/TR 19688:2019(E)
Introduction
Wherever the capacity of a manufacturer's test facility is not appropriate to realise the necessary
physical preconditions for testing a pump at realistic flow/head conditions the alternative of a model
pump is taken. By means of the similitude theory, a model pump is used to assess and calculate the
ability of the real pump to be built. The option using such model pump or prototype pump is chosen
3
— when the capacity of the pump, namely its flow rate and/or its power input (e.g. flowrate ≥35,000 m /h,
and P ≥ 5,000 kW), exceeds the limitations of the test facility, or
2
— one part or parts of the pump should be constructed by concrete walls and reproduction of the
whole assembly is impractical.
In consideration of these given facts the application of a model pump for the hydraulic performance
acceptance test is an efficient and effective alternative. The advantages using a model pump may also
include:
— a higher precision due to the difference in measurement uncertainties;
— minimising costs in respect to material and other resources;
— and shorter delivery period(s) of the prototype pump(s).
For many years, manufacturers have developed and specified independent calculation approaches and
collected experiences to handle the similitude theory for pumps and their specifics. Several calculation
models are described in the pertinent literature. This document describes testing methods using
model pumps for hydraulic performance acceptance tests in addition to other testing methods given in
ISO 9906 as hydraulic performance acceptance tests for prototype pumps.
This document has been initially established based on prior standards such as the Japanese Industrial
Standard JIS B 8327. This document combined with ISO 9906 presents new testing methods for
hydraulic acceptance tests of pumps.
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TECHNICAL REPORT ISO/TR 19688:2019(E)
Rotodymanic pumps — Hydraulic performance acceptance
test using a model pump
1 Scope
This document describes hydraulic performance tests (including cavitation tests) using a small size
pump (centrifugal, mixed flow or axial pump, hereinafter referred to as a “model pump”).
This document is used for pump acceptance tests with a geometrically similar model pump to guarantee
the performance of a large size pump manufactured for practical use (hereinafter, a “prototype pump”).
This document, however does not preclude a temporary assembly inspection or other tests on the
prototype pump. Moreover, it is preferable to conduct the tests with prototype pumps unless
— the capacity of the pump, namely its flow rate and/or its power input, is beyond the limitations of
the test facility, though it is difficult to set a criterion for carrying out a model pump test instead of
the prototype pump test in terms of the volume rate of flow or the power input,
— a part of the pump is to be constructed by concrete walls and reproduction of the whole assembly is
impractical,
— model tests are specified by the purchaser, or
— it is difficult to carry out the prototype pump test due to any other reasons.
This document applies to performance tests under steady operating conditions corresponding to the
prototype pump.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 17769-1, Liquid pumps and installation — General terms, definitions, quantities, letter symbols and
units — Part 1: Liquid pumps
ISO 17769-2, Liquid pumps and installation — General terms, definitions, quantities, letter symbols and
units — Part 2: Pumping system
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 17769-1 and ISO 17769-2 and
the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/
3.1 General terms
3.1.1
performance test
test to examine the performance of a pump in a state free from the influence of cavitation
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ISO/TR 19688:2019(E)
3.1.2
cavitation test
test to examine whether pump total head changes happen due to the occurrence of cavitation under
operating conditions of a model pump corresponding to the working conditions of a prototype pump
Note 1 to entry: Cavitation test corresponds to NPSH Type III test in ISO 9906:2012.
3.1.3
NPSH3 test
test to reduce the NSPH of a model pump and determine the NSPH value at which the pump total head
of a model pump is reduced by 3 % due to the occurrence of cavitation compared with the pump total
head measured without the occurrence of cavitation
Note 1 to entry: NPSH 3 test corresponds to NPSH Type I or II test in ISO 9906:2012.
Note 2 to entry: NPSH is an abbreviation for “net positive suction head”.
3.1.4
four quadrant characteristic test
test to examine the characteristics of a model pump regarding its pump range, pump brake range, water
turbine range, water turbine brake range and reverse pump range
Note 1 to entry: The purpose is to obtain the characteristics necessary for the calculation of pump transient
phenomena.
3.1.5
specified speed of rotation
speed of rotation of a model pump selected to indicate the performance of the model pump
corresponding to the requirements on a prototype pump determined by the agreement between the
purchaser and manufacturer
3.1.6
test speed of rotation
measured speed of rotation of a model pump in a performance test or cavitation test on the pump
3.1.7
specified volume rate of flow
volume rate of flow at the specified speed of rotation of a model pump corresponding to the requirements
on a prototype pump determined by the agreement between the purchaser and manufacturer
3.1.8
specified pump total head
pump total head at the specified speed of rotation and volume rate of flow of a model pump
corresponding to the requirements on a prototype pump determined by the agreement between the
purchaser and manufacturer
3.2 Terms and definitions relating to performance
3.2.1
acceleration of gravity
g
acceleration due to gravity
local value used, the local value of the acceleration of gravity is calculated by the following formula:
26−
gZ=×9,,78031+×0 00533sin,ϕ −×010 ⋅
()
where
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ISO/TR 19688:2019(E)
Z is the altitude, expressed in metres (m);
φ is the latitude, expressed in degrees [°].
2
Note 1 to entry: In many cases, however, no notable error occurs when 9,80 m/s is used.
3.2.2
Reynolds number
Re
ratio of inertial force to viscous force
The Reynolds numbers used for hydraulic efficiency conversion for a model pump and a prototype pump
are given by the following formulae:
uD⋅
11PP
Re =
hP
v
P
for the prototype pump
uD⋅
11MM
Re =
hM
v
M
for the model pump
where
Re is the Reynolds number of the model pump, dimensionless (—);
hM
Re is the Reynolds number of the prototype pump, dimensionless (—);
hP
u is the peripheral velocity at the impeller inlet diameter of the model pump, expressed in
1M
metres per second (m/s), u = π · D · n ;
1M 1M M
u is the peripheral velocity at the impeller inlet diameter of the prototype pump, expressed
1P
in metres per second (m/s), u = π · D · n ;
1P 1P P
D is the inlet diameter of the impeller of the model pump, expressed in metres(m);
1M
D is the inlet diameter of the impeller of the prototype pump, expressed in metres(m);
1P
v is the kinematic viscosity of liquid in the model pump, expressed in square metres per
M
2
second (m /s);
v is the kinematic viscosity of liquid in the prototype pump, expressed in square metres
P
2
per second (m /s);
−1
n is the speed of rotation of the model pump, expressed in reciprocal seconds (s );
M
−1
n is the speed of rotation of the prototype pump, expressed in reciprocal seconds (s ).
P
3.2.3
peripheral velocity
u
speed of a rotor in the tangential direction
3.2.4
pipe friction loss coefficient
λ
coefficient used for calculating the loss of head due to friction in a pipe
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ISO/TR 19688:2019(E)
3.2.5
equivalent diameter
D
e
the cross-sectional area divided by the wetted perimeter of a hydraulic passageway and multiplied by 4
3.2.6
hydraulic efficiency
η
h
proportion of the pump total head to the theoretical head (impeller head when there is no loss of head)
Note 1 to entry: It should be noted that the definition of hydraulic efficiency in this document is different from
that in ISO 17769-1. In ISO 17769-1, where hydraulic efficiency involves all hydraulic losses such as those resulting
from friction due to the relative motion of internal surfaces and internal leakage. In this Document, on the other
hand, disc friction losses at impellers and internal leakage losses are classified into the factor for mechanical
efficiency and volumetric efficiency, respectively, and out of scope of hydraulic efficiency.
3.2.7
hydraulic efficiency ratio
F
h
ratio between the hydraulic efficiency of a prototype pump and the hydraulic efficiency of a model
pump at a mutually corresponding operating point
3.2.8
mechanical efficiency
η
m
proportion of the power that an impeller transmits to a liquid to the pump power input
Note 1 to entry: It should be noted that the definition of mechanical efficiency in this document is different from
that in ISO 17769-1. Here, the loss of power at the seals and bearings is out of scope (it should be dealt with
separately) and the loss of power due to disc friction is considered as the factor, while loss of power at seals and
bearings is taken as factor as in ISO 17769-1.
3.2.9
mechanical efficiency ratio
F
m
ratio between the mechanical efficiency of a prototype pump and the mechanical efficiency of a model
pump at a mutually corresponding operating point
3.2.10
volumetric efficiency
η
v
proportion of the volume rate of flow of a pump and the volume rate of flow passing through the impeller
Note 1 to entry: It should be noted that the definition of volumetric efficiency in this document is different from
that in ISO 17769-1. The definition given in ISO 17769-1 seems applicable only for positive displacement pumps,
while the definition in this Technical Report is for rotodynamic pumps.
3.2.11
volumetric efficiency ratio
F
v
ratio between the volumetric efficiency of a prototype pump and the volumetric efficiency of a model
pump at a mutually corresponding operating point
3.2.12
scale effect coefficient
V
proportion of the loss due to the scale effect to the combination of scalable and non-scalable losses
Note 1 to entry: The loss due to the scale effect is equal to a loss due to friction of wall surface of flow passage.
4 © ISO 2019 – All rights reserved
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ISO/TR 19688:2019(E)
3.2.13
cavitation coefficient
σ
NPSH divided by the velocity head for the peripheral velocity at the impeller inlet given by the following
formula:
gN⋅ PSH
σ =
2
u 2
1
where
NPSH is the net positive suction head, expressed in metres (m);
u is the peripheral velocity at the inlet diameter of the impeller, expressed in metres per
1
second (m/s);
σ is the cavitation coefficient, dimensionless (—).
Note 1 to entry: The cavitation coefficient is a quantity deduced from the hydraulic similarity rule of pumps for
the best efficiency point and is nearly constant among similar pumps regardless of size and speed of rotation.
4 Symbols and suffixes
Table 1 — Main symbols and units used in this document
Symbol Quantity Unit
2
A Area m
D Diameter m
e Surface roughness m
e Uncertainty Unit of corresponding measuring quantity
F Efficiency ratio Dimensionless
F Axial force N
a
−1
f Frequency s
2
g Acceleration of gravity m/s
H Head, Loss of head m
H Pump total head m
K Type number Dimensionless
k Coverage factor Dimensionless
L, l Length or distance m
N Number of measurement sets Dimensionless
NPSH Net positive suction head m
NPSHA Net positive suction head available m
NPSH3 Net positive suction head required for a drop of 3 % of the m
pump total head of the first stage of the pump
−1
n Speed of rotation s
P (P ) Pump power input W
2
P Pump power output W
h
p Pressure Pa
3
Q Volume rate of flow m /s
Re Reynolds number Dimensionless
s Standard deviation Unit of corresponding measuring quantity
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ISO/TR 19688:2019(E)
Table 1 (continued)
Symbol Quantity Unit
T Torque Nm
t Student's t-distribution Dimensionless
d
t Time s
U Expanded uncertainty, relative expanded uncertainty Unit of corresponding measuring
quantity or %
Mean velocity (for flow in pipe), peripheral velocity (for m/s
v
flow in pump)
u Uncertainty, relative uncertainty Unit of corresponding measuring
quantity or %
V Scale effect coefficient Dimensionless
v Local velocity m/s
X, x Measuring quantity Unit of corresponding measuring quantity
Z Altitude m
α Influence factor of pump total head in hydraulic efficiency Dimensionless
ratio between prototype and model pumps
β Influence factor of pump power input in hydraulic efficiency Dimensionless
ratio between prototype and model pumps
Δ Increment of variation Unit of corresponding measuring quantity
ε Fluctuation width Dimensionless
η Efficiency Dimensionless
λ Friction coefficient of pipe Dimensionless
2
υ Kinematic viscosity m /s
3
ρ Density kg/m
σ Cavitation coefficient Dimensionless
τ Tolerance Dimensionless
φ Latitude degree (°)
Table 2 — Characters used as suffixes and their meanings
Suffix Meaning
1 Suction or inlet
2 Discharge or outlet (except for
...
RAPPORT ISO/TR
TECHNIQUE 19688
Première édition
2019-01
Pompes rotodynamiques — Modèle
réduit de pompe utilisé pour les essais
de performance hydraulique
Rotodymanic pumps — Hydraulic performance acceptance test using
a model pump
Numéro de référence
ISO/TR 19688:2019(F)
©
ISO 2019
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ISO/TR 19688:2019(F)
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Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
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Fax: +41 22 749 09 47
E-mail: copyright@iso.org
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Publié en Suisse
ii © ISO 2019 – Tous droits réservés
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ISO/TR 19688:2019(F)
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
3.1 Termes généraux . 2
3.2 Termes et définitions relatifs aux performances . 3
4 Symboles et suffixes . 5
5 Types d'essai et éléments de mesure . 7
6 Modèle réduit de pompe . 8
6.1 Étendue du modèle réduit de pompe . 8
6.2 Plages sans dimension du modèle réduit de pompe . 8
6.2.1 Nombre de Reynolds . 8
6.2.2 Dimension de la roue . 8
6.2.3 Hauteur totale de charge de la pompe . 8
6.3 Construction du modèle réduit de pompe . 9
7 Essai de performance . 9
7.1 Installation d'essai et instruments de mesure. 9
7.2 Conditions d'essai.12
7.2.1 Opération d'essai .12
7.2.2 Stabilité de fonctionnement .12
7.3 Nombre de points de mesure .14
7.4 Hauteur totale de charge de la pompe .14
7.4.1 Généralités .14
7.4.2 Instruments de mesure .15
7.4.3 Manomètre à colonne liquide .15
7.4.4 Manomètre à ressort .15
7.4.5 Manomètre numérique .15
7.4.6 Prises de pression .15
7.4.7 Amortisseur .16
7.5 Débit volumique .16
7.5.1 Tuyère à diaphragme et tube de Venturi .16
7.5.2 Débitmètre électromagnétique .16
7.5.3 Méthode massique ou méthode volumétrique .16
7.6 Vitesse de rotation .17
7.6.1 Méthode de mesure .17
7.6.2 Instruments de mesure .17
7.7 Puissance absorbée de la pompe .17
7.7.1 Méthode de mesure de la puissance absorbée de la pompe .17
7.7.2 Mesurage du couple .17
7.8 Incertitude de mesure .18
7.9 Calcul de la puissance absorbée, de la puissance utile et du rendement de la pompe .18
8 Essai de cavitation et essai NPSH3 .18
8.1 Concept de l'essai.18
8.2 Méthode d’essai .18
8.2.1 Généralités .18
8.2.2 Essai de cavitation .19
8.2.3 Essai NPSH3 .19
8.3 Caractéristiques du liquide d'essai .19
8.4 Installation d'essai .19
9 Indication des performances et évaluation des résultats d'essai .19
© ISO 2019 – Tous droits réservés iii
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ISO/TR 19688:2019(F)
9.1 Disposition des valeurs mesurées et indication des résultats d'essai de performances .19
9.1.1 Conversion à la vitesse de rotation spécifiée .19
9.1.2 Courbes de performances du modèle réduit de pompe .20
9.1.3 Courbes de performances d'un modèle réduit de pompe à aube réglable .21
9.2 Conversion de différentes grandeurs entre le modèle réduit de pompe et le
prototype de pompe .22
9.2.1 Conversion du débit volumique, de la hauteur totale de charge de la
pompe et de la puissance absorbée de la pompe .22
9.2.2 Calcul des rapports de rendement volumétrique, mécanique et hydraulique .23
9.3 Évaluation des résultats d’essai .24
9.3.1 Courbe de performances .24
9.3.2 Hauteur totale de charge de la pompe .24
9.3.3 Rendement de la pompe .24
9.3.4 Performances de cavitation .24
9.4 Préparation de la fiche de résultats d'essai .27
10 Prototype de pompe.27
Annexe A (informative) Essais supplémentaires .28
Annexe B (informative) Calcul de l'incertitude de mesure .38
Annexe C (informative) Formules de conversion des performances hydrauliques .42
Bibliographie .45
iv © ISO 2019 – Tous droits réservés
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ISO/TR 19688:2019(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document
a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www .iso .org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, 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’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/iso/avant -propos .html.
Le présent document a été élaboré par le Comité technique ISO/TC 115, Pompes, Sous-Comité 2,
Méthodes de mesure et d'essai.
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ISO/TR 19688:2019(F)
Introduction
Si la capacité de l'installation d'essai d'un fabricant ne réunit pas les conditions physiques préalables
indispensables à la réalisation des essais d'une pompe dans des conditions de débit/charge réalistes, le
recours à un modèle réduit de pompe est envisagé. À l'aide de la théorie des similitudes, un modèle réduit
de pompe est utilisé pour évaluer et calculer l'aptitude de la pompe réelle à être construite. L'option
prévoyant d'utiliser ce type de modèles réduit de pompe ou un prototype de pompe a été choisie
3
— lorsque la capacité de la pompe, à savoir son débit et/ou sa puissance absorbée (débit ≥35 000 m /h
et P ≥ 5 000 kW), dépasse les limites de l'installation d'essai ou
2
— s'il convient qu'une ou que plusieurs parties de la pompe soient composées de parois en béton et que
la reproduction de l'ensemble du montage soit difficile.
Compte tenu des éléments ci-dessus, l'utilisation d'un modèle réduit de pompe pour les essais de
performance hydraulique est une alternative efficace et pertinente. L'utilisation d'un modèle réduit de
pompe peut également présenter les avantages suivants:
— une plus grande précision en raison de la différence des incertitudes de mesure;
— la réduction des coûts liés au matériel et à d'autres ressources;
— et une/des période(s) de livraison plus courte(s) des prototype(s) de pompe.
Pendant de nombreuses années, les fabricants ont développé et spécifié des méthodes de calcul
indépendantes et ont recueilli des expériences en matière de gestion de la théorie des similitudes
en ce qui concerne les pompes et leurs spécificités. Plusieurs modèles de calcul sont décrits dans la
documentation de référence correspondante. Le présent document décrit les méthodes d'essai utilisant
des modèles réduits de pompe pour les essais de performance hydraulique en plus des autres méthodes
d'essai données dans l'ISO 9906 (les essais de performance hydraulique destinés aux prototypes de
pompe, par exemple).
Le présent document a été initialement élaboré en s'appuyant sur des normes précédentes telles que la
norme Japanese Industrial Standard JIS B 8327. Le présent document associé à l'ISO 9906 présente de
nouvelles méthodes d'essai de performance hydraulique des pompes.
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RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 19688:2019(F)
Pompes rotodynamiques — Modèle réduit de pompe
utilisé pour les essais de performance hydraulique
1 Domaine d'application
Le présent document décrit les essais de performance hydraulique (y compris les essais de cavitation)
utilisant une pompe de petite taille (centrifuge, hélico-centrifuge ou axiale, ici appelées «modèle réduit
de pompe»).
Le présent document est utilisé pour les essais de performances des pompes avec un modèle réduit de
pompe similaire d'un point de vue géométrique, afin de garantir les performances d'une pompe de grande
taille fabriquée pour une utilisation pratique (appelée ici «prototype de pompe». Toutefois, le présent
document n'interdit pas un examen de l'assemblage temporaire ni d'autres essais sur le prototype de
pompe. De plus, il est préférable de procéder aux essais avec les prototypes de pompe, sauf si
— la capacité de la pompe, à savoir son débit et/ou sa puissance absorbée, dépasse les limites de
l'installation d'essai, même s'il est difficile de définir un critère justifiant de soumettre à essai le
modèle réduit de pompe plutôt que le prototype de pompe en ce qui concerne le débit volumique ou
la puissance absorbée,
— une partie de la pompe doit être composée de parois en béton et si la reproduction de l'ensemble du
montage n'est pas pratique,
— les essais de modèle réduit sont spécifiés par l'acheteur, ou
— s'il est difficile de procéder à l'essai du prototype de pompe à cause d'autres raisons.
Le présent document s'applique aux essais de performances dans les conditions de fonctionnement
stable correspondant au prototype de pompe.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 17769-1, Pompes pour liquides et installations — Termes généraux, définitions, grandeurs, symboles
littéraux et unités — Partie 1: Pompes pour liquides
ISO 17769-2, Pompes pour liquides et installations — Termes généraux, définitions, grandeurs, symboles
littéraux et unités — Partie 2: Systèmes de pompage
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 17769-1 et
l'ISO 17769-2, ainsi que les suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques à utiliser en normalisation, aux
adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse http: //www .electropedia .org/
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ISO/TR 19688:2019(F)
3.1 Termes généraux
3.1.1
essai de performance
essai permettant d'examiner les performances d'une pompe dans un état ne subissant pas l'influence de
la cavitation
3.1.2
essai de cavitation
essai permettant de déterminer si les variations de hauteur totale de charge de la pompe se produisent
après à l'occurrence d'une cavitation dans les conditions de fonctionnement d'un modèle réduit de
pompe correspondant aux conditions de travail d'un prototype de pompe
Note 1 à l'article: L'essai de cavitation correspond à l'essai de la NPSH de type III de l'ISO 9906:2012.
3.1.3
essai NPSH3
essai de réduction de la NSPH d'un modèle réduit de pompe et de détermination de la valeur de la NSPH
à laquelle la hauteur totale de charge d'un modèle réduit de pompe diminue de 3 % en raison d'une
cavitation comparée à la hauteur totale de charge de la pompe mesurée sans cavitation
Note 1 à l'article: L'essai de NPSH3 correspond à l'essai de la NPSH de type I ou de type II de l'ISO 9906:2012.
Note 2 à l'article: NPSH est l'abréviation de «net positive suction head» (hauteur énergétique nette absolue à
l'aspiration).
3.1.4
essai caractéristique à quatre quadrants
essai visant à examiner les caractéristiques d'un modèle réduit de pompe en ce qui concerne la gamme
de pompe, la gamme de freins de pompe, la gamme de turbines hydrauliques, la gamme de freins de
turbine hydraulique et la gamme de pompes réversibles
Note 1 à l'article: Il s'agit d'obtenir les caractéristiques nécessaires au calcul du phénomène transitoire de pompe.
3.1.5
vitesse de rotation spécifiée
vitesse de rotation d'un modèle réduit de pompe, choisie pour indiquer les performances du modèle
réduit de pompe correspondant aux exigences relatives à un prototype de pompe déterminées dans le
cadre d'un accord entre l'acheteur et le fabricant
3.1.6
vitesse de rotation d'essai
vitesse de rotation mesurée d'un modèle réduit de pompe dans le cadre d'un essai de performances ou
d'un essai de cavitation réalisé sur la pompe
3.1.7
débit volumique spécifié
débit volumique à la vitesse de rotation spécifiée d'un modèle réduit de pompe correspondant aux
exigences relatives à un prototype de pompe déterminées dans le cadre d'un accord entre l'acheteur et
le fabricant
3.1.8
hauteur totale de charge de la pompe spécifiée
hauteur totale de charge de la pompe à la vitesse de rotation spécifiée et au débit volumique d'un modèle
réduit de pompe correspondant aux exigences relatives à un prototype de pompe déterminées dans le
cadre d'un accord entre l'acheteur et le fabricant
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ISO/TR 19688:2019(F)
3.2 Termes et définitions relatifs aux performances
3.2.1
accélération de la pesanteur
g
accélération due à la pesanteur
valeur locale utilisée. La valeur locale de l'accélération de la pesanteur est calculée par la formule
suivante:
26−
gZ=×9,,78031+×0 00533sin,ϕ −×010 ⋅
()
où
Z est l'altitude, exprimée en mètres (m);
φ est la latitude, exprimée en degrés [°].
2
Note 1 à l'article: dans de nombreux cas, toutefois, aucune erreur notable ne se produit lorsque 9,80 m/s est
utilisé.
3.2.2
nombre de Reynolds
Re
rapport de la force d'inertie sur la force de viscosité
Les nombres de Reynolds utilisés pour la conversion d'efficacité hydraulique d'un modèle réduit de pompe
et d'un prototype de pompe sont donnés par les formules suivantes:
uD⋅
11PP
Re =
hP
v
P
pour le prototype de pompe
uD⋅
11MM
Re =
hM
v
M
pour le modèle réduit de pompe
où
Re est le nombre de Reynolds du modèle réduit de pompe, sans dimension (—);
hM
Re est le nombre de Reynolds du prototype de pompe, sans dimension (—);
hP
u est la vitesse périphérique au niveau du diamètre d'entrée de la roue du modèle réduit
1M
de pompe, exprimée en mètres par seconde (m/s), u = π · D · n ;
1M 1M M
u est la vitesse périphérique au niveau du diamètre d'entrée de la roue du prototype de
1P
pompe, exprimée en mètres par seconde (m/s), u = π · D · n ;
1P 1P P
D est le diamètre d'entrée de la roue du modèle réduit de pompe, exprimé en mètres (m);
1M
D est le diamètre d'entrée de la roue du prototype de pompe, exprimé en mètres (m);
1P
v est la viscosité cinématique du liquide dans le modèle réduit de pompe, exprimée en
M
2
mètres carrés par seconde (m /s);
v est la viscosité cinématique du liquide dans le prototype de pompe, exprimée en mètres
P
2
carrés par seconde (m /s);
−1
n est la vitesse de rotation du modèle réduit de pompe, exprimée en secondes réciproques (s );
M
−1
n est la vitesse de rotation du prototype de pompe, exprimée en secondes réciproques (s ).
P
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ISO/TR 19688:2019(F)
3.2.3
vitesse périphérique
u
vitesse d'un rotor dans la direction tangentielle
3.2.4
coefficient de frottement dans la conduite
λ
coefficient utilisé pour calculer la perte de hauteur de charge due au frottement dans une canalisation
3.2.5
diamètre équivalent
D
e
section transversale divisée par le périmètre mouillé d'un passage hydraulique, puis multipliée par 4
3.2.6
rendement hydraulique
η
h
partie de la hauteur totale de charge de la pompe sur la hauteur de charge théorique (hauteur de charge
de la roue en l'absence de perte de hauteur de charge)
Note 1 à l'article: Il convient de noter que la définition du rendement hydraulique du présent document est
différente de celle de l'ISO 17769-1. Dans l'ISO 17769-1, lorsque le rendement hydraulique concerne toutes les
pertes (celle résultant du frottement dû au mouvement relatif des surfaces intérieures et des fuites internes, par
exemple). D'autre part, dans le présent document, les pertes dues au frottement des flasques au niveau des roues
et les pertes dues à des fuites internes sont respectivement classées dans le facteur de rendement mécanique et
de rendement volumétrique, et ne relèvent pas du domaine d'application du rendement hydraulique.
3.2.7
rapport de rendement hydraulique
F
h
rapport entre le rendement hydraulique d'un prototype de pompe et le rendement hydraulique d'un
modèle réduit de pompe en un point de fonctionnement correspondant mutuellement
3.2.8
rendement mécanique
η
m
proportion de la puissance qu'une roue transmet à un liquide à la puissance absorbée de la pompe
Note 1 à l'article: Il convient de noter que la définition du rendement mécanique du présent document est
différente de celle de l'ISO 17769-1. Ici, la perte de puissance au niveau des garnitures d'étanchéité et des paliers
ne relève pas du domaine d'application (il convient de la traiter séparément) et la perte de puissance due au
frottement des flasques est considérée comme étant le facteur à prendre en considération, alors que la perte de
puissance au niveau des garnitures d'étanchéité et des paliers est considérée comme étant le facteur conforme à
l'ISO 17769-1.
3.2.9
rapport de rendement mécanique
F
m
rapport entre le rendement mécanique d'un prototype de pompe et le rendement mécanique d'un
modèle réduit de pompe en un point de fonctionnement correspondant mutuellement
3.2.10
rendement volumétrique
η
v
proportion entre le débit volumique d'une pompe et celui qui traverse la roue
Note 1 à l'article: Il convient de noter que la définition du rendement volumétrique du présent document est
différente de celle de l'ISO 17769-1. La définition donnée dans l'ISO 17769-1 semble ne s'appliquer qu'aux pompes
volumétriques, alors que celle du présent Rapport technique concerne les pompes rotodynamiques.
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ISO/TR 19688:2019(F)
3.2.11
rapport de rendement volumétrique
F
v
rapport entre le rendement volumétrique d'un prototype de pompe et le rendement volumétrique d'un
modèle réduit de pompe en un point de fonctionnement correspondant mutuellement
3.2.12
coefficient d'effet d'échelle
V
proportion de la perte due à l'effet d'échelle et de la combinaison des pertes transposables et non
transposables
Note 1 à l'article: La perte due à l'effet d'échelle est égale à une perte due au frottement et est fonction de la
surface de paroi du passage prévu pour l'écoulement.
3.2.13
coefficient de cavitation
σ
NPSH divisée par la hauteur dynamique correspondant à la vitesse périphérique à l'entrée de la roue et
donnée par la formule suivante:
gN⋅ PSH
σ =
2
u 2
1
où
NPSH est la hauteur énergétique nette absolue à l'aspiration, exprimée en mètres (m);
u est la vitesse périphérique au niveau du diamètre d'entrée de la roue, exprimée en
1
mètres par seconde (m/s);
σ est le coefficient de cavitation, sans dimension (—).
Note 1 à l'article: Le coefficient de cavitation est une grandeur déduite de la règle de similarité hy
...
Questions, Comments and Discussion
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