SIST ISO 13691:2002

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13691
First edition
2001-12-15
Petroleum and natural gas industries —
High-speed special-purpose gear units
Industries du pétrole et du gaz naturel — Engrenages à grande vitesse
pour applications particulières

Reference number
©
ISO 2001
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Contents Page
Foreword.iv
Introduction.v
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms and definitions .3
4 Symbols and abbreviated terms .6
5 Basic design.7
5.1 General.7
5.2 Gear rating.10
5.3 Gear elements.15
5.4 Casings.18
5.5 Casing connections.20
5.6 Dynamics.21
5.7 Bearings and bearing housings.24
5.8 Lubrication.26
5.9 Materials.26
5.10 Nameplates and rotation arrows.27
6 Accessories.28
6.1 General.28
6.2 Couplings and guards.28
6.3 Mounting plates.28
6.4 Controls and instrumentation .30
6.5 Piping and appurtenances.30
6.6 Special tools.31
7 Inspection, testing and preparation for shipment.31
7.1 General.31
7.2 Inspection.31
7.3 Testing.34
7.4 Preparation for shipment.37
8 Vendor's data.38
8.1 General.38
8.2 Proposals.39
8.3 Contract data.40
Annex A (informative) Special-purpose gear unit data sheets.42
Annex B (informative) Lateral critical speed map and mode shapes for typical rotor .47
Annex C (informative) Couplings for high-speed gear units.49
Annex D (informative) Vendor requirements regarding drawings and data .54
Annex E (informative) Gear tooth inspection.60
Annex F (informative) Inspector´s checklist.61
Annex G (informative) Relationship of tooth rating factors between ISO 13691, ISO 9084 and API 613.66
Bibliography.70

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO
member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical
committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has
the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in
liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards adopted
by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 13691 was prepared by Technical Committee ISO/TC 60, Gears, Subcommittee SC 2, Gear capacity
calculation.
ISO 13691 is based on API 613 and is intended to give ratings similar to those found when using API 613.
Annexes A to G of this International Standard are for information only.

iv © ISO 2001 – All rights reserved

Introduction
This International Standard is based on the accumulated knowledge and experience of manufacturers and users of
gear units. It has been developed to satisfy the requirements of the petroleum, petrochemical and natural gas
industries, but its use is not restricted to these industries.
The purpose of this International Standard is to establish minimum requirements for design and construction so
that the equipment is suitable for the purpose for which it is required.
Energy conservation and protection of the environment are matters of concern and are important in all aspects of
equipment design, application and operation. The manufacturers and users of equipment should aggressively
pursue alternative, innovative approaches which improve energy utilization and/or minimize the environmental
impact, without sacrificing safety or reliability. Such approaches should be thoroughly investigated and purchase
options should increasingly be based on the estimation of whole-life costs and the environmental consequences
rather than acquisition costs alone.
This International Standard requires the purchaser to specify certain details and features.
Users of this International Standard should be aware that further or differing requirements may be needed for
individual applications. This international Standard is not intended to inhibit a vendor from offering, or the purchaser
from accepting, alternative equipment or engineering solutions for the individual application. This may be
particularly appropriate where there is innovative or developing technology. Where an alternative is offered, the
vendor should identify any variations from this International Standard and provide details.
A bullet (z) at the beginning of a paragraph indicates that either a decision is required or further information is to be
provided by the purchaser. This information should be indicated on the data sheets; otherwise it should be stated in
the quotation request or in the order.

INTERNATIONAL STANDARD ISO 13691:2001(E)

Petroleum and natural gas industries — High-speed special-
purpose gear units
1 Scope
This International Standard specifies the minimum requirements for enclosed, precision, single and double helical,
−1
one- and two-stage speed increasers and reducers of parallel shaft design with pinion speeds of 3000 min or
greater, or pitch line velocities of 25 m/s or greater, for special purpose applications. Such applications will typically
be required to operate continuously for extended periods, without installed spare equipment and are critical to the
continued operation of the installation. By agreement this International Standard may be used for other services.
This International Standard also specifies a method of rating gears which meet the following criteria:
a) gear accuracy
 teeth accuracy: accuracy grade 4 or better as given in ISO 1328-1:1995, for both single pitch deviation, f ,
pt
and total cumulative pitch deviation, F ,
p
 total helix deviation F between the helices of the pinion and wheel: accuracy grade 4 or better as given in
β
ISO 1328-1:1995;
b) range of the transverse contact ratios: 1,2 < ε < 2,0;
α
c) overlap ratio ε W 1,0;
β
d) helix angle: 5 u β u 35°;
e) working flanks of the pinion or gear: provided with profile modifications to obtain a good conjugate tooth load
distribution along the path of contact;
f) working flanks of pinion or gear: modified as necessary to compensate for both torsional and bending
deflections and, when necessary for gears with pitch line velocities in excess of 100 m/s, also for thermal
distortions;
g) gear lubrication: straight mineral oil, viscosity grade VG-32 or VG-46 (see ISO 3448);
h) material of the gear teeth: quality MQ or better, in accordance with ISO 6336-5:1996.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of
this International Standard. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these
publications do not apply. However, parties to agreements based on this International Standard are encouraged to
investigate the possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For
undated references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC
maintain registers of currently valid International Standards.
ISO 7-1, Pipe threads where pressure-tight joints are made on the threads — Part 1: Dimensions, tolerances and
designation
ISO 261, ISO general-purpose metric screw threads — General plan
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 13691
Première édition
2001-12-15
Industrie du pétrole et du gaz naturel —
Engrenages à grande vitesse pour
applications particulières
Petroleum and natural gas industries — High speed special-purpose gear
units
Numéro de référence
©
ISO 2001
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction.v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .2
3 Termes et définitions.4
4 Symboles et abréviations .6
5 Conception de base.7
5.1 Généralités .7
5.2 Évaluation de l'engrenage .11
5.3 Pièces d'engrenage .17
5.4 Carters .20
5.5 Raccordements au carter .22
5.6 Dynamique .23
5.7 Paliers et logements de palier.26
5.8 Lubrification .28
5.9 Matériaux .29
5.10 Plaques signalétiques et flèches de rotation .30
6 Accessoires.30
6.1 Généralités .30
6.2 Accouplements et protecteurs.31
6.3 Plaques de montage.31
6.4 Commandes et instrumentation.33
6.5 Canalisations et accessoires de canalisation .34
6.6 Outillage spécial .34
7 Contrôle, essais et préparation pour expédition.34
7.1 Généralités .34
7.2 Inspection.35
7.3 Essais.37
7.4 Préparation pour expédition.40
8 Informations du vendeur.41
8.1 Généralités .41
8.2 Propositions.42
8.3 Données contractuelles .44
Annex A (informative) Fiches techniques des engrenages pour applications particulières .46
Annex B (informative) Représentation des vitesses critiques latérales et formes de mode pour les
rotors types .51
Annex C (informative) Accouplements pour engrenages à grande vitesse .53
Annex D (informative) Exigences du vendeur en matière de plans et de données.58
Annex E (informative) Contrôle de la denture.64
Annex F (informative) Liste de contrôle du vérificateur.65
Annex G (informative) Relation des facteurs d'évaluation de la denture entre la présente Norme
internationale, l'ISO 9084 et l'API 613.70
Bibliographie.74

Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 3.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale 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.
La Norme internationale ISO 13691 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 60, Engrenages, sous-comité
SC 2, Calcul de la capacité des engrenages.
L'ISO 13691 est basée sur l'API 613 et est destinée à donner des évaluations identiques à celles trouver lors de
l'utilisation de l'API 613.
Les annexes A à G de la présente Norme internationale sont données uniquement à titre d'information.

iv © ISO 2001 – Tous droits réservés

Introduction
La présente Norme internationale est fondée sur les connaissances et l'expérience acquises par les fabricants et
les utilisateurs d'engrenages. Elle a été élaborée pour satisfaire aux exigences des industries du pétrole, de la
pétrochimie et des gaz naturels, mais son utilisation ne se limite pas à ces industries.
Le but de la présente Norme internationale est d'établir des exigences minimales relatives à la conception et à la
construction de telle sorte que les matériels soient appropriés aux besoins requérant leur utilisation.
La préservation de l'énergie et la protection de l'environnement sont des questions importantes dans tous les
aspects de la conception, de l'application et du fonctionnement des matériels. Il convient que les fabricants et les
utilisateurs des matériels concernés perdurent l'utilisation de méthodes innovatrices alternatives, qui utilisent au
mieux l'énergie et/ou minimisent l'impact sur l'environnement, sans renoncer à la sécurité ou à la fiabilité. Il y a lieu
que ces méthodes fassent l'objet d'analyses approfondies et que les options d'achat soient de plus en plus fondées
sur l'estimation des coûts d'exploitation et de maintenance ainsi que des conséquences sur l'environnement plutôt
que sur les seuls coûts d'acquisition.
La présente Norme internationale requiert de l'acheteur qu'il spécifie certains détails et caractéristiques.
Il est recommandé aux utilisateurs de la présente Norme internationale de faire attention au fait que des
prescriptions supplémentaires ou différentes peuvent être nécessaires pour des applications particulières. La
présente Norme internationale n'est pas destinée à permettre à un vendeur d'offrir ou à un acheteur d'accepter des
matériels ou des solutions techniques de substitutions pour des applications particulières. Celle-ci peut être
particulièrement appropriée quand il y a des innovations ou des développements technologiques. Quand une
alternative est possible, il convient que le vendeur identifie toutes les variations entre la présente Norme
internationale et les détails fournis.
Le point (z) figurant au début d'un paragraphe indique qu'une décision doit être prise ou qu'un complément
d'informations doit être fourni par l'acheteur. Il est recommandé d'indiquer ces informations sur les fiches
techniques. À défaut, il convient de les mentionner dans la demande de devis ou sur la commande.

NORME INTERNATIONALE ISO 13691:2001(F)

Industrie du pétrole et du gaz naturel — Engrenages à grande
vitesse pour applications particulières
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie les exigences minimales relatives aux multiplicateurs et aux réducteurs
de vitesse sous carter, de précision, simple ou en chevron, à un ou deux étages, de conception d'arbre parallèle,
−1
avec des vitesses de pignon supérieures ou égales à 3 000 min ou des vitesses de ligne primitive supérieures ou
égales à 25 m/s, destinés à des applications particulières. Certaines applications requièrent généralement un
fonctionnement continu pendant de longues périodes, sans installation de matériels de rechange et sont
importantes pour le fonctionnement continu de l'installation. La présente Norme internationale peut, selon accord,
être utilisée pour d'autres services.
La présente Norme internationale spécifie également une méthode d'évaluation des engrenages satisfaisant aux
critères suivants:
a) précision des engrenages:
 précision de la denture: classe de précision 4 ou meilleure de l'ISO 1328-1:1995, pour l'écart du pas
simple, f , et l'écart total du pas cumulé, F ,
pt p
 écart total d'hélice, F , entre les hélices des pignons-roues: classe de précision 4 ou meilleure de
β
l'ISO 1328-1:1995;
b) plage des rapports de conduite apparents: 1,2 < ε < 2,0;
α
c) rapport de recouvrement ε W 1,0;
β
d) angle d'hélice: 5° u β u 35°;
e) flancs de travail du pignon ou de la roue: fournis avec des modifications de profil afin d'obtenir une distribution
conjuguée
...