ISO 21018-3:2008
(Main)Hydraulic fluid power — Monitoring the level of particulate contamination of the fluid — Part 3: Use of the filter blockage technique
Hydraulic fluid power — Monitoring the level of particulate contamination of the fluid — Part 3: Use of the filter blockage technique
ISO 21018-3:2008 specifies a method for the semi-quantitative determination of the particulate contamination level using the filter blockage technique (also known as the mesh-obscuration method or the pore-blockage technique) either on-line or off-line in containers. ISO 21018-3:2008 also defines procedures for calibrating the instruments and verifying their correct operation both in the laboratory and in service. In general, the techniques are suitable for monitoring the general cleanliness level in hydraulic systems, the progress in flushing operations and support equipment and test rigs. The use of ISO 21018-3:2008 is applicable to all single- or multi-phase liquid systems.
Transmissions hydrauliques — Surveillance du niveau de pollution particulaire des fluides — Partie 3: Technique de colmatage de filtre
L'ISO 21018-3:2008 spécifie une méthode de détermination semi-quantitative du niveau de pollution particulaire au moyen de la technique de colmatage de filtre (également désignée méthode d'obscurcissement de maille ou technique de colmatage de pores), en ligne ou en laboratoire, dans des flacons adéquats. L'ISO 21018-3:2008 définit également des modes opératoires d'étalonnage des instruments et de vérification de leur bon fonctionnement, en laboratoire et en service. Les techniques décrites dans L'ISO 21018-3:2008 permettent de surveiller le niveau de propreté général des systèmes hydrauliques, l'évolution des opérations de rinçage et les matériels auxiliaires et les montages d'essai.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 21018-3
First edition
2008-04-15
Hydraulic fluid power — Monitoring the
level of particulate contamination of the
fluid —
Part 3:
Use of the filter blockage technique
Transmissions hydrauliques — Surveillance du niveau de pollution
particulaire des fluides —
Partie 3: Technique de colmatage de filtre
Reference number
ISO 21018-3:2008(E)
©
ISO 2008
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ISO 21018-3:2008(E)
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ISO 21018-3:2008(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 2
4 Health and safety . 2
4.1 General. 2
4.2 Electrical power . 2
4.3 Mechanical fluid power . 2
4.4 Process liquids . 2
5 Principle of filter blockage technique. 3
6 Equipment . 3
6.1 General. 3
6.2 Equipment for on-line and off-line calibration and verification . 3
7 Operating procedures . 5
7.1 General. 5
7.2 Operating from a pressurized line . 5
7.3 Procedure for operating from a system reservoir. 6
7.4 Operating from a bulk container . 6
7.5 Operating from a sample bottle. 7
8 Calibration and verification procedure. 8
8.1 General principles. 8
8.2 Equipment required. 8
8.3 Preliminary procedures. 8
8.4 Preparation of dust sample . 9
8.5 On-line calibration/verification procedure . 9
8.6 Verification of correct operation . 10
9 Calibration and/or verification. 11
10 Test report . 12
11 Identification statement. 12
Annex A (informative) Examples of use and applicability of the filter blockage technique. 13
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ISO 21018-3:2008(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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 21018-3 was prepared by Technical Committee ISO/TC 131, Fluid power systems, Subcommittee SC 6,
Contamination control.
ISO 21018 consists of the following parts, under the general title Hydraulic fluid power — Monitoring the level
of particulate contamination of the fluid:
⎯ Part 1: General principles
⎯ Part 3: Use of the filter blockage technique
A Part 2, dealing with the calibration and verification procedure for field contamination monitoring, and a Part 4,
dealing with the use of the light extinction technique, are under development.
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ISO 21018-3:2008(E)
Introduction
In hydraulic fluid power systems, power is transmitted through a liquid under pressure within a closed circuit.
The liquid is both a lubricant and power-transmitting medium. The presence of solid contaminant particles in
the liquid interferes with the ability of the hydraulic liquid to lubricate and causes wear. The extent of
contamination in the liquid has a direct bearing on the performance and reliability of the system and should be
controlled to an appropriate level.
Quantitative determination of particulate contamination requires precision both in obtaining a representative
sample of the liquid and the measurement of the contamination. The awareness of the benefits of cleanliness
monitoring has led to the development of instruments that operate on-line (i.e. directly connected to a system)
in an attempt to reduce measurement errors that are inherent with bottle samples. Automatic particle counters
(APC) and monitors have been developed and are extensively used. Unfortunately, the hydraulic liquids in
many systems might not be suitable for this method of measurement as the optical interfaces created by two-
phase liquids (emulsions), immiscible liquids (water in oil and vice versa) and air in all liquids, interfere with
the operation of the APC and give incorrect data.
Instruments using the filter blockage principle were developed specifically to provide an alternative on-line
instrument in applications where light extinction or scattering techniques are not suitable. The principle used is
that the rate of filter blockage is related to the number of captured particles whose size is larger than the pore
size of the filters. The filter blockage technique does not directly measure the size of individual particles and
so the principle of direct traceability does not apply.
Instruments using this technique are becoming widely used in industry and an International Standard is
required in order to standardize operating procedures. This part of this ISO 21018 defines procedures for the
use of filter blockage instruments in evaluating the cleanliness level of a hydraulic liquid. It also includes
procedures for calibrating and verifying that the instruments are operating correctly to ensure consistent
results and also closer correlation with on-line or in-line instruments using the light extinction principle.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 21018-3:2008(E)
Hydraulic fluid power — Monitoring the level of particulate
contamination of the fluid —
Part 3:
Use of the filter blockage technique
1 Scope
This part of ISO 21018 specifies a method for the semi-quantitative determination of the particulate
contamination level using the filter blockage technique (also known as the mesh-obscuration method or the
pore-blockage technique) either on-line or off-line in containers. It also defines procedures for calibrating the
instruments and verifying their correct operation both in the laboratory and in service.
In general, the techniques described in this part of ISO 21018 are suitable for monitoring
a) the general cleanliness level in hydraulic systems,
b) the progress in flushing operations,
c) support equipment and test rigs.
The use of this method is applicable to all single- or multi-phase liquid systems.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 3722, Hydraulic fluid power — Fluid sample containers — Qualifying and controlling cleaning methods
ISO 4021, Hydraulic fluid power — Particulate contamination analysis — Extraction of fluid samples from lines
of an operating system
ISO 5598, Fluid power systems and components — Vocabulary
ISO 11171, Hydraulic fluid power — Calibration of automatic particle counters for liquids
ISO 11943:1999, Hydraulic fluid power — On-line automatic particle-counting systems for liquids — Methods
of calibration and validation
ISO 12103-1:1997, Road vehicles — Test dust for filter evaluation — Part 1: Arizona test dust
ISO 21018-1, Hydraulic fluid power — Monitoring the level of particulate contamination of the fluid — Part 1:
General principles
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ISO 21018-3:2008(E)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 5598 and ISO 21018-1 and the
following apply.
3.1
blockage
restriction to flow through a filter caused by the capture of particles
3.2
extraneous contamination
contamination that is not an integral part of the sample being analysed and is from another source
NOTE It unrepresentatively increases the level of contamination.
4 Health and safety
4.1 General
Operate the instrument in accordance with the manufacturer’s instructions and follow local health and safety
procedures at all times.
4.2 Electrical power
Take care when connecting the instrument to an electrical power source and follow the manufacturer's
instructions. Ensure that the correct safety fuse is fitted.
4.3 Mechanical fluid power
Instruments shall be connected to pressurized lines in accordance with the instrument manufacturer's
instruction and in such a manner that the connection is secure and leak-free. Any connectors used shall be
suitable for the pressure at the point of sampling.
Internal pressure shall be dissipated before removing any fittings or closures.
NOTE See 7.2 for guidance regarding sampling from pressurized lines.
4.4 Process liquids
4.4.1 Volatile liquids
Flammable liquids shall be used
a) in accordance with the relevant material safety data sheet (MSDS),
b) at a temperature below the stated flash point,
c) away from potential sources of ignition.
4.4.2 Solvents
Solvents shall be used in well-ventilated areas and the generation of aerosol mists shall be avoided.
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ISO 21018-3:2008(E)
4.4.3 Electrical earthing/grounding
Equipment used for filtering or dispensing solvents or any volatile flammable liquid shall be electrically
earthed/grounded so as to avoid the risk of static discharge near the jet.
4.4.4 Environmental
All liquids and substances shall be disposed of in accordance with local environmental procedures.
Spillage shall be cleaned-up as detailed in the relevant MSDS.
4.4.5 Chemical compatibility
Ensure that all chemicals and fluids used in the various processes are chemically compatible with each other
and with any equipment used.
5 Principle of filter blockage technique
The filter blockage technique shall be based on either of the following principles:
a) constant differential pressure across the filter: The change in flow through a filter is measured as it
gradually becomes blocked by particles in a known volume of liquid. A change in flow relates to the
quantity of particles that are removed from the liquid by the filter; or,
b) constant flow through the filter: The differential pressure across the filter is measured as it gradually
becomes blocked by particles in a known volume of liquid. The change in differential pressure relates to
the quantity of particles removed from the liquid by the filter.
Particles that are retained on the surface of the filter are removed by back-flushing prior to performing the next
analysis.
NOTE 1 Individual particles are not detected and any reported numerical data is only an assessment of the number of
particles from the detection process.
NOTE 2 If the liquid being analysed contains contaminants other than particulate (e.g. gels or non-soluble additives),
these can be removed by the instrument filters and affect the output data.
6 Equipment
6.1 General
If the analysis is performed using sample bottles or containers (see 7.5), sampling apparatus (6.2.1) may be
required. Such equipment avoids adding contamination when the inlet hose is inserted into the sample bottle.
For the process of calibration and verification of correct operation, use the equipment detailed in 6.2.
6.2 Equipment for on-line and off-line calibration and verification
6.2.1 Bottle sampling apparatus, for transferring the calibration/verification sample to the instrument.
If a pressure chamber is used to force the liquid through the device at constant pressure, a suitable source of
filtered and regulated air is required.
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ISO 21018-3:2008(E)
6.2.2 Calibration/verification dust, test dust, designated ISO 12103-A3, used for calibration and/or
verification shall meet the requirements ISO 12103-1:1997, Clause 3, and have a size distribution measured
using an automatic particle counter (APC) calibrated in accordance with ISO 11171 or ISO 11943.
6.2.3 Flushing liquid, separate liquid for flushing the instrument prior to verification.
This liquid shall have a required cleanliness level (RCL) of less than 10 particles sized W 6 µm(c)/ml.
NOTE µm(c) refers to the sizes of an APC calibrated in accordance with ISO 11171 or ISO 11943.
6.2.4 Oven, non-circulating, capable of providing a controlled temperature between 100 °C and 150 °C for
drying the test dust.
6.2.5 Reference instrument, for example, a filter blockage unit or an APC, with a calibration status verified
using an APC calibrated in accordance with ISO 11171 or ISO 11943.
6.2.6 Sample agitating device, suitable for re-dispersing the test dust within the contents of the sample
2 2
bottle, such as an ultrasonic bath rated at 3 000 W/m to 10 000 W/m of base area, or a three-axis shaker.
The agitating device shall not alter the basic size distribution of the test dust.
6.2.7 Sample bottles, cleaned and validated in accordance with ISO 3722.
Use the following RCLs:
a) less than 100 particles W 6 µm(c)/ml of sample bottle volume for sample bottles used for mixing the test
dust;
b) less than 5 particles W 6 µm(c)/ml of sample bottle volume for sample bottles used for both verifying
system cleanliness and preparing the calibration verification samples.
6.2.8 Solvent, compatible with the instrument and equipment used and miscible with the test liquid.
Any solvent used shall be filtered to 0,8 µm or better to achieve an RCL of less than 2 particles W 6 µm/per ml.
6.2.9 Solvent dispenser, pressurized, fitted with a 0,8 µm in-line membrane filter at the outlet.
6.2.10 Test rig, validated in accordance with ISO 11943.
6.2.11 Test liquid, conforming to the requirements used for on-line calibration (ISO 11943:1999, 7.2.7).
The test liquid is used for both cleaning and validating the test instrument and shall be kept in suitable sample
bottles.
6.2.12 Vacuum source, to de-aerate the test liquid samples after shaking, and may be incorporated in the
bottle sampling apparatus.
An ultrasonic bath can be used as an alternative method (see 6.2.6).
NOTE De-aeration might not be required if the instrument utilizes a constant pressure source.
6.2.13 Verification samples, samples bottles containing a suspension of ISO 12103-A3 in oil (see
ISO 12103-1:1997, Clause 3) that is compatible with the instrument concerned and at a concentration
specified by the instrument manufacturer.
The particle size distribution shall be determined using an APC calibrated in accordance with ISO 11171 or
ISO 11943.
6.2.14 Weighing balance, with a resolution of 0,1 mg or better.
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ISO 21018-3:2008(E)
7 Operating procedures
7.1 General
Select the mode of operation from the following:
a) from a pressurized line (see 7.2);
b) by suction from a system reservoir (see 7.3);
c) by suction from a bulk container (see 7.4);
d) from a sample bottle (see 7.5).
NOTE Operating on-line from a pressurized source is preferred as it eliminates contamination from the environment.
Select the sampling position and sampling valves in accordance with ISO 4021.
If periodic or continuous trend monitoring is being carried out on a machine or process, take repeat samples
from the same place, in the same manner and under similar operating conditions.
7.2 Operating from a pressurized line
7.2.1 General
WARNING — Ensure that all equipment and procedures used are safe and compatible with the
maximum system pressure.
Select the sampling valve so that it complies with ISO 4021.
Position the sampling valve in a flow line that carries a significant flow and at a point of turbulence, such as
after an elbow.
A pressure tapping point should not be considered a suitable sampling valve unless it complies with the
requirements of ISO 4021. Such a tapping point can require sustained flushing prior to sampling.
7.2.2 Procedure
7.2.2.1 Stabilize the system at its normal operating conditions. Ensure that the minimum system pressure
is sufficient for correct operation of the instrument.
7.2.2.2 Establish whether there is any liquid residual from a previous analysis in the instrument and
whether it is miscible with the current test liquid. If it is not or there is any doubt, use the procedure detailed in
A.3 to flush the previous liquid out of the unit. If it is miscible, proceed to 7.2.2.3.
7.2.2.3 Clean the outside of the sampling valve and then connect the instrument to the sampling valve.
7.2.2.4 Operate the instrument in accordance with the manufacturer's instructions. If the instrument does
not have an automatic self-flushing sequence, run the instrument to ensure that the sampling line and
instrument are adequately flushed (seek advice from the manufacturer where necessary). If the instrument
was previously used to analyse a different but miscible liquid, flush with at least ten complete volumes
(instrument and connecting pipes) of system liquid and direct to waste.
7.2.2.5 Analyse the sample in accordance with the manufacturer’s instructions. Perform at least two
analyses and compare the results. If the difference between successive analyses is greater than one
contamination code, this indicates that the flushing was inadequate or that the system was not stabilized.
Repeat the analysis as appropriate.
7.2.2.6 After analysis, close the sample valve and ensure that any residual pressure has been exhausted
from the sampling line before disconnecting the instrument.
7.2.2.7 Record the data.
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ISO 21018-3:2008(E)
7.3 Procedure for operating from a system reservoir
7.3.1 Stabilize the system at its normal operating conditions and check that there is sufficient liquid
movement in the reservoir to promote adequate dispersion of the particles in the area where the sample is
taken.
NOTE If there is insufficient movement, the sample analysed might not be representative of the whole.
7.3.2 Establish whether there is any liquid residual from a previous analysis in the instrument and whether it
is miscible with the current test liquid. If it is not or there is any doubt, use the procedure detailed in
Clause A.3 to flush the previous liquid out of the unit. If it is miscible, proceed to 7.3.3.
7.3.3 Clean the reservoir entry area where the sampling line is inserted and secure any screws, fittings, etc.
Clean the outside of the sampling line.
7.3.4 Insert the inlet hose into the reservoir so that it draws from a representative portion of the liquid
(normally mid-depth).
7.3.5 If the instrument does not have an automatic self-flushing sequence, run the instrument to ensure that
the sampling line and instrument are adequately flushed (seek advice from the manufacturer when necessary).
If the instrument was previously used to analyse a different but miscible liquid, flush with at least ten complete
volumes (instrument and connecting pipes) of system liquid and direct to waste.
7.3.6 Either position the return hose in the reservoir so that re-entrainment of the sample into the monitor
suction line does not occur or direct it to another container or waste.
7.3.7 Analyse the sample in accordance with the manufacturer’s instructions. Perform at least two analyses
and compare the results. If the difference between successive analyses is greater than one contamination
code, this indicates that cleaning was inadequate or that the system was not stabilized. Repeat the analysis
as appropriate.
7.3.8 Record the data.
7.4 Operating from a bulk container
7.4.1 General
This procedure requires the sample to be sucked (or sipped) from the bulk container by a pump, either integral
with the instrument or specially provided. It can, potentially, be subject to error and variability in measurement
and can require additional stages. Such sources of error are
a) an inactive liquid source: It can be impracticable to agitate the container to redistribute the particles and
the extracted sample might not be representative of the whole. A secondary circulating pump can be
necessary;
b) high viscosity: The liquid can be at ambient temperatures and have a high viscosity. A vacuum can be
generated when the pump sucks the liquid and this can release air or starve the inlet to the instrument.
This can reduce the flow rate or cause erratic operation of the instrument.
7.4.2 Procedure
7.4.2.1 Agitate the container to redistribute the particles. If this is impractical, provide a secondary
circulating pump to distribute the particles. If this cannot be done, note the inability to agitate the sample in the
report.
7.4.2.2 Establish whether there is any liquid residual from a previous analysis in the instrument and
whether it is miscible with the current test liquid. If it is not or there is any doubt, use the procedure detailed in
Clause A.3 to flush the unit of previous liquid. If it is miscible, proceed to 7.4.2.3.
6 © ISO 2008 – All rights reserved
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ISO 21018-3:2008(E)
7.4.2.3 Clean the entry area where the sampling line is inserted and the outside of the sampling line.
7.4.2.4 Position the inlet hose in the bulk container so that the inlet hose draws from below the surface of
the liquid. If a secondary pump is used, position the inlet pipe away from both the suction and return hoses
and in an area of circulation.
7.4.2.5 If the instrument does not have an automatic self-flushing sequence, run the instrument to ensure
that the sampling line and the instrument are adequately flushed (seek advice from the manufacturer when
necessary). If the instrument was previously used to analyse a different but miscible liquid, flush it with at least
ten complete volumes (instrument and connecting pipes) of system liquid and direct to waste. If the liquids are
not miscible, the procedure detailed in Clause A.3 shall be used.
7.4.2.6 Position the return hose either in the reservoir so that re-entrainment of the sample into the
monitor suction line does not occur or direct the outlet to another container or waste as required.
7.4.2.7 Analyse the sample in accordance with the manufacturer’s instructions. Perform at least two
analyses and compare the results. If the difference between successive analyses is greater than one
contamination code, this indicates that cleaning was inadequate or that the system was not stabilized. Repeat
the analysis as appropriate.
7.4.2.8 Record the data.
7.5 Operating from a sample bottle
7.5.1 General
This is the least favoured option as the potential for the addition of extraneous contamination to the sample is
increased when a bottle sampler is not available.
If a bottle sampler is not available, it is recommended that a sampling probe be made to facilitate taking the
sample from the bottle or container and so avoid having to immerse the inlet hose into the sample bottle. In
addition, such a probe can be easily cleaned.
Once the sample liquid has passed through the instrument, it shall be directed to waste. The liquid shall not be
returned to the sample bottle or container.
7.5.2 Procedure
7.5.2.1 Any residual liquid from a previous analysis shall be flushed from both the instrument and any
connecting hoses. An appropriate solvent(s) shall be used if the sample liquid is not compatible with the
previous liquid tested (see Clause A.3).
7.5.2.2 If necessary, validate the cleanliness level of the apparatus in accordance with the manufacturer’s
instructions. Clean the instrument such that the background analysis is less than 10 % of the subsequent
analysis.
7.5.2.3 Re-suspend the contaminant in the sample bottle by agitating it by either shaking the sample
bottle by hand for 30 s or using a suitable sample-agitating device (6.2.6). Remove the air using a suitable
device or by allowing most of the air bubbles to rise to the free surface.
Do not allow more than 2 min to elapse before starting the analysis.
7.5.2.4 Flush the external surfa
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 21018-3
Première édition
2008-04-15
Transmissions hydrauliques —
Surveillance du niveau de pollution
particulaire des fluides —
Partie 3:
Technique de colmatage de filtre
Hydraulic fluid power — Monitoring the level of particulate
contamination of the fluid —
Part 3: Use of the filter blockage technique
Numéro de référence
ISO 21018-3:2008(F)
©
ISO 2008
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ISO 21018-3:2008(F)
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ISO 21018-3:2008(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 2
4 Hygiène et sécurité. 2
4.1 Généralités . 2
4.2 Énergie électrique. 2
4.3 Énergie mécanique hydraulique . 2
4.4 Fluides de procédé . 2
5 Principe de la technique de colmatage de filtre . 3
6 Équipement . 3
6.1 Généralités . 3
6.2 Équipement pour l'étalonnage en ligne et en laboratoire et la vérification. 3
7 Modes opératoires. 5
7.1 Généralités . 5
7.2 Prélèvement dans une conduite sous pression . 5
7.3 Mode opératoire de prélèvement dans un réservoir du système . 6
7.4 Prélèvement dans un conteneur vraquier.6
7.5 Prélèvement dans un flacon de prélèvement . 7
8 Mode opératoire d'étalonnage et de vérification. 8
8.1 Généralités . 8
8.2 Équipement requis. 8
8.3 Modes opératoires préliminaires . 8
8.4 Préparation de l'échantillon de poussière d'essai . 9
8.5 Mode opératoire d'étalonnage/de vérification en ligne . 10
8.6 Vérification du bon fonctionnement . 11
9 Étalonnage et/ou vérification. 11
10 Rapport d'essai . 13
11 Déclaration d'identification. 13
Annexe A (informative) Exemples d'utilisation et d'applicabilité de la technique de colmatage de
filtre . 14
© ISO 2008 – Tous droits réservés iii
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ISO 21018-3:2008(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 (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 21018-3 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 131, Transmissions hydrauliques et
pneumatiques, sous-comité SC 6, Contrôle de la contamination.
L'ISO 21018 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Transmissions hydrauliques —
Surveillance du niveau de pollution particulaire des fluides:
⎯ Partie 1: Principes généraux
⎯ Partie 3: Technique de colmatage de filtre
Une partie 2 traitant des procédures de calibration et de la vérification pour la surveillance de contamination
de champ et une partie 4 traitant de l'utilisation de la technique de l'extinction de lumière sont en cours de
développement.
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ISO 21018-3:2008(F)
Introduction
Dans les systèmes de transmissions hydrauliques, l'énergie est transmise par l'intermédiaire d'un liquide sous
pression circulant en circuit fermé. Le fluide sert à la fois de lubrifiant et de moyen de transmission de
l'énergie. La présence de particules solides polluantes dans le liquide affecte ses qualités lubrifiantes et
entraîne une usure des composants. Le degré de cette forme de pollution du fluide a une incidence directe
sur le fonctionnement et la fiabilité du système et doit être maintenu à des niveaux jugés appropriés pour le
système concerné.
La détermination quantitative de la pollution particulaire requiert une certaine précision lors du prélèvement
d'un échantillon représentatif du liquide et lors du mesurage de la pollution. La connaissance des avantages
liés à la surveillance de la propreté a entraîné le développement d'instruments fonctionnant en ligne (c'est-
à-dire, directement reliés à un système) dans le but de réduire les erreurs de mesure inhérentes aux
échantillons en flacon. Des compteurs automatiques de particules (CAP) et des détecteurs ont été mis au
point et sont largement utilisés. Malheureusement, dans de nombreux systèmes, les fluides hydrauliques
peuvent ne pas être compatibles avec la technologie employée par ces équipements dans la mesure où les
interfaces optiques créées par des fluides diphasiques (émulsions), des fluides non miscibles (eau dans l'huile
et inversement) et l'air dans tous les fluides, affectent le fonctionnement du CAP et fournissent des données
incorrectes.
Des instruments fonctionnant selon le principe du colmatage de filtre ont été développés spécifiquement pour
fournir une alternative aux instruments en ligne dans les applications où les techniques d'absorption de
lumière ou de diffusion ne sont pas adaptées. Ce principe repose sur le rapport entre le taux de colmatage de
filtre et le nombre de particules capturées dont la taille est supérieure à la taille des pores des filtres. La
technique de colmatage de filtre ne mesure pas directement la taille des particules individuelles et, en
conséquence, le principe de traçabilité directe ne s'applique pas.
Les instruments employant cette technique sont de plus en plus largement utilisés dans l'industrie et une
Norme internationale est nécessaire afin de normaliser les modes opératoires. La présente partie de
l'ISO 21018 définit des modes d'utilisation des instruments de colmatage de filtre pour l'évaluation du niveau
de propreté d'un fluide hydraulique. Elle comprend également des modes opératoires d'étalonnage et de
vérification des instruments afin de garantir leur bon fonctionnement et l'obtention de résultats cohérents, et
assure une meilleure corrélation entre les instruments d'analyse en ligne et d'analyse directe appliquant le
principe d'absorption de lumière.
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NORME INTERNATIONALE ISO 21018-3:2008(F)
Transmissions hydrauliques — Surveillance du niveau de
pollution particulaire des fluides —
Partie 3:
Technique de colmatage de filtre
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 21018 spécifie une méthode de détermination semi-quantitative du niveau de
pollution particulaire au moyen de la technique de colmatage de filtre (également désignée méthode
d'obscurcissement de maille ou technique de colmatage de pores), en ligne ou en laboratoire, dans des
flacons adéquats. Elle définit également des modes opératoires d'étalonnage des instruments et de
vérification de leur bon fonctionnement, en laboratoire et en service.
Les techniques décrites dans la présente partie de l'ISO 21018 permettent de surveiller
a) le niveau de propreté général des systèmes hydrauliques,
b) l'évolution des opérations de rinçage,
c) les matériels auxiliaires et les montages d'essai.
Cette méthode est applicable à tous les systèmes de fluides monophasés ou polyphasés.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 3722, Transmissions hydrauliques — Flacons de prélèvement — Homologation et contrôle des méthodes
de nettoyage
ISO 4021, Transmissions hydrauliques — Analyse de la pollution par particules — Prélèvement des
échantillons de fluide dans les circuits en fonctionnement
ISO 5598, Transmissions hydrauliques et pneumatiques — Vocabulaire
ISO 11171, Transmissions hydrauliques — Étalonnage des compteurs automatiques de particules en
suspension dans les liquides
ISO 11943:1999, Transmissions hydrauliques — Systèmes de comptage automatique en ligne de particules
en suspension dans les liquides — Méthode d'étalonnage et de validation
ISO 12103-1:1997, Véhicules routiers — Poussière pour l'essai des filtres — Partie 1: Poussière d'essai
d'Arizona
ISO 21018-1 Transmissions hydrauliques — Surveillance du niveau de pollution particulaire des fluides —
Partie 1: Principes généraux
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ISO 21018-3:2008(F)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 5598 et dans
l'ISO 21018-1 ainsi que les suivants s'appliquent.
3.1
colmatage
limitation du débit à travers un filtre due à la rétention de particules
3.2
pollution extérieure
pollution n'étant pas une partie intégrante de l'échantillon analysé et qui provient d'une autre source
NOTE Une telle pollution augmente le niveau de pollution de manière non représentative.
4 Hygiène et sécurité
4.1 Généralités
L'instrument doit être utilisé conformément aux instructions du fabricant et les modes opératoires d'hygiène et
de sécurité locaux doivent s'appliquer de façon permanente.
4.2 Énergie électrique
L'instrument, lorsqu'il est alimenté par énergie électrique, doit être utilisé avec la plus grande attention et les
instructions du fabricant doivent être suivies. S'assurer que le fusible de sécurité est en place.
4.3 Énergie mécanique hydraulique
Les instruments doivent être reliés aux tuyauteries sous pression conformément aux instructions du fabricant,
de manière sûre et étanche. Les raccords utilisés doivent être adaptés à la pression présente au point de
prélèvement.
La pression interne doit être dissipée avant le retrait des raccords ou des plaques d'obturation.
NOTE Voir 7.2 pour les directives relatives aux prélèvements effectués sur des tuyauteries sous pression.
4.4 Fluides de procédé
4.4.1 Fluides volatils
Les liquides inflammables doivent être employés
a) conformément à la fiche signalétique (FS) appropriée,
b) à une température inférieure au point d'éclair annoncé,
c) à une distance suffisante des sources d'inflammation potentielles.
4.4.2 Solvants
Les solvants doivent être utilisés uniquement dans des zones correctement ventilées et la production de
brouillards d'aérosols doit être évitée.
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4.4.3 Mise à la terre/masse électrique
Tout appareillage utilisé pour filtrer ou délivrer des solvants ou tout liquide inflammable volatil doit être mis à la
terre/masse de manière à éviter tout risque de décharge d'électricité statique à proximité du jet.
4.4.4 Respect de l'environnement
Tous les fluides et toutes les substances doivent être éliminés conformément aux modes opératoires locaux
en matière de respect de l'environnement.
Tout déversement doit être nettoyé selon la fiche signalétique appropriée.
4.4.5 Compatibilité chimique
S'assurer que tous les produits chimiques et tous les fluides utilisés dans les divers procédés sont
chimiquement compatibles entre eux et avec les autres équipements utilisés.
5 Principe de la technique de colmatage de filtre
La technique de colmatage de filtre doit reposer sur l'un des principes suivants:
a) pression différentielle constante au niveau du filtre: mesurage de la variation du débit à travers un filtre
progressivement colmaté par des particules dans un volume connu de fluide. La variation du débit est
fonction de la quantité de particules contenues dans le fluide et retenues dans le filtre, ou
b) débit constant au niveau du filtre: mesurage de la pression différentielle au niveau du filtre
progressivement colmaté par des particules dans un volume connu de fluide. La variation de la pression
différentielle est fonction de la quantité de particules contenues dans le fluide et retenues dans le filtre.
Les particules retenues à la surface du filtre sont éliminées par rinçage à contre-courant avant l'analyse
suivante.
NOTE 1 Les particules individuelles ne sont pas détectées et toute donnée numérique enregistrée n'est qu'une
évaluation du nombre de particules déduite du procédé de détection.
NOTE 2 Si le fluide analysé contient des polluants autres que des particules (par exemple des gels ou des additifs
insolubles), ceux-ci peuvent être retenus sur les filtres de l'instrument et influer sur les données de sortie.
6 Équipement
6.1 Généralités
Si l'analyse est réalisée avec des flacons de prélèvement (voir 7.5), un passeur d'échantillons (voir 6.2.1) peut
être requis. L'utilisation d'un passeur d'échantillons prévient tout risque d'apport de pollution liée à l'insertion
du flexible d'aspiration dans le flacon de prélèvement.
Pour le processus d'étalonnage et de vérification du bon fonctionnement, utiliser les équipements détaillés
en 6.2.
6.2 Équipement pour l'étalonnage en ligne et en laboratoire et la vérification
6.2.1 Passeur d'échantillons en flacon, permettant de transférer à l'instrument de mesure l'échantillon
témoin dédié à l'étalonnage/à la vérification.
Si une chambre de pression est utilisée pour faciliter le passage du fluide à travers le dispositif à une pression
constante, une source appropriée d'air filtré et régulé est requise.
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6.2.2 Poussière d'étalonnage/de vérification, poussière d'essai, désignée ISO 12103-A3, utilisée pour
l'étalonnage et/ou la vérification doit satisfaire aux exigences de l'ISO 12103-1:1997, Article 3 et présenter
une distribution granulométrique mesurée au moyen d'un compteur automatique de particules (CAP) étalonné
conformément à l'ISO 11171 ou à l'ISO 11943.
6.2.3 Liquide de rinçage, liquide distinct requis pour le rinçage de l'instrument avant toute vérification.
Ce liquide doit présenter un niveau de propreté requis inférieur à 10 particules de taille W 6 µm(c)/ml.
NOTE µm(c) se rapporte aux tailles d'un CAP étalonné conformément à l'ISO 11171 ou à l'ISO 11943.
6.2.4 Étuve non circulante, capable de garantir une température régulée comprise entre 100 °C et 150 °C
pour sécher la poussière d'essai.
6.2.5 Instrument de référence, par exemple une unité de colmatage de filtre ou un CAP, dont l'étalonnage
a été vérifié au moyen d'un CAP étalonné conformément à l'ISO 11171 ou à l'ISO 11943.
6.2.6 Dispositif d'agitation de l'échantillon, adapté pour une redispersion de la poussière d'essai dans le
2
contenu du flacon de prélèvement (par exemple un bain à ultrasons de puissance comprise entre 3 000 W/m
2
et 10 000 W/m de surface de fond de cuve ou un agitateur à trois axes).
Le dispositif d'agitation ne doit pas altérer la distribution granulométrique de base de la poussière d'essai.
6.2.7 Flacons de prélèvement, nettoyés et validés conformément à l'ISO 3722.
Utiliser les niveaux de propreté requis suivants:
a) inférieur à 100 particules de taille W 6 µm(c)/ml du volume du flacon de prélèvement pour les flacons de
prélèvement servant au mélange de la poussière d'essai;
b) inférieur à 5 particules de taille W 6 µm(c)/ml du volume du flacon de prélèvement pour les flacons de
prélèvement servant à vérifier la propreté du système et à préparer les échantillons pour la vérification de
l'étalonnage.
6.2.8 Solvants, compatibles avec l'instrument et l'équipement utilisés et miscibles avec le fluide d'essai.
Tout solvant utilisé doit être filtré à au moins 0,8 µm afin d'obtenir un niveau de propreté requis inférieur à
2 particules de taille W 6 µm(c)/ml.
6.2.9 Distributeur de solvant, de type sous pression et équipé d'une membrane filtrante de 0,8 µm
montée en ligne au niveau de la sortie.
6.2.10 Montage d'essai, validé conformément à l'ISO 11943.
6.2.11 Fluide d'essai, conforme aux exigences applicables à l'étalonnage en ligne (voir l'ISO 11943:1999,
7.2.7).
Le fluide d'essai est utilisé pour nettoyer et valider l'instrument d'essai, et doit être conservé dans des flacons
de prélèvement appropriés.
6.2.12 Source de vide, capable de dégazer les échantillons de fluide d'essai après agitation, utilisée et
intégrée au passeur d'échantillons en flacon.
Il est également possible d'utiliser un bain à ultrasons (voir 6.2.6).
NOTE L'opération de dégazage peut ne pas être requise si l'instrument utilise une source de pression constante.
6.2.13 Échantillons pour vérification, flacons de prélèvement contenant une suspension de la poussière
désignée ISO 12103-A3 dans l'huile (voir l'ISO 12103-1:1997, Article 3), compatible avec l'instrument
concerné et à une concentration spécifiée par le fabricant de l'instrument.
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La répartition granulométrique doit être déterminée à l'aide d'un compteur automatique de particules étalonné
conformément à l'ISO 11171 ou à l'ISO 11943.
6.2.14 Balance, exacte à 0,1 mg près.
7 Modes opératoires
7.1 Généralités
Choisir l'un des modes opératoires suivants:
a) prélèvement dans une conduite sous pression (voir 7.2);
b) prélèvement par aspiration dans un réservoir du système (voir 7.3);
c) prélèvement par aspiration dans un conteneur vraquier (voir 7.4);
d) prélèvement dans un flacon de prélèvement (voir 7.5).
NOTE Il est préférable d'opter pour un fonctionnement en ligne à partir d'une source sous pression car cela permet
d'éliminer la pollution liée à l'environnement.
Choisir le point de prélèvement et les prises de prélèvement conformément à l'ISO 4021.
Lorsqu'un équipement ou un procédé fait l'objet d'un suivi périodique ou continu, prélever les nouveaux
échantillons au même point, de la même manière et dans des conditions d'utilisation similaires.
7.2 Prélèvement dans une conduite sous pression
7.2.1 Généralités
AVERTISSEMENT — S'assurer que tous les équipements et les modes opératoires utilisés sont sûrs
et compatibles avec la pression maximale du système.
Choisir une prise de prélèvement conforme à l'ISO 4021.
Positionner la prise de prélèvement sur une conduite où le débit est significatif et à un point de turbulence, par
exemple après un coude.
Il convient de ne pas considérer un point de prise de pression comme une prise de prélèvement appropriée,
sauf s'il est conforme aux exigences de l'ISO 4021. Le point de prise de pression peut nécessiter un très long
rinçage avant le prélèvement.
7.2.2 Mode opératoire
7.2.2.1 Stabiliser le système à des conditions d'utilisation normale. S'assurer que la pression minimale du
système est suffisante pour garantir le fonctionnement correct de l'instrument.
7.2.2.2 Déterminer si l'instrument contient du fluide résiduel issu d'une analyse précédente et vérifier que
ce fluide est miscible avec le fluide utilisé pour l'essai. S'il ne l'est pas, ou en cas de doute, procéder selon A.3
pour rincer l'instrument. S'il est miscible, procéder selon 7.2.2.3.
7.2.2.3 Nettoyer l'extérieur de la prise de prélèvement puis relier l'instrument à cette dernière.
7.2.2.4 Mettre en œuvre l'instrument suivant les instructions du fabricant. Si l'instrument ne dispose pas
d'un programme de rinçage automatique, faire fonctionner l'instrument pour assurer le lavage adéquat de la
ligne d'échantillons et de l'instrument (conseil d'utilisation du fabriquant si nécessaire). Si l'instrument a été
précédemment utilisé pour analyser un liquide différent mais miscible, rincer avec au moins 10 volumes
complets de liquide du système (instrument et canalisations de raccordement).
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7.2.2.5 Analyser l'échantillon conformément aux instructions du fabricant. Réaliser au moins deux
analyses et comparer les résultats. Si la différence entre des analyses successives est supérieure à un code
de pollution, cela indique que le rinçage n'a pas été réalisé de manière appropriée ou que le système ne s'est
pas stabilisé. Répéter l'analyse au besoin.
7.2.2.6 Après l'analyse, fermer la prise de prélèvement et s'assurer que toute pression résiduelle a été
évacuée de la conduite d'échantillonnage avant de déconnecter l'instrument.
7.2.2.7 Enregistrer les données conformément à l'Article 9.
7.3 Mode opératoire de prélèvement dans un réservoir du système
7.3.1 Stabiliser le système à des conditions d'utilisation normale et vérifier que le mouvement du liquide
dans le réservoir est suffisant pour favoriser la dispersion adéquate des particules dans la zone de
prélèvement de l'échantillon.
NOTE Si le mouvement du liquide est insuffisant, l'échantillon analysé n'est pas représentatif.
7.3.2 Déterminer si l'instrument contient du fluide résiduel issu d'une analyse précédente et vérifier que ce
fluide est miscible avec le fluide utilisé pour l'essai. S'il ne l'est pas, ou en cas de doute, procéder selon A.3
pour rincer l'instrument. S'il est miscible, procéder selon 7.3.3.
7.3.3 Nettoyer la zone d'entrée du réservoir dans laquelle la conduite d'échantillonnage sera insérée et fixer
les éventuels vis, raccords, etc. Nettoyer l'extérieur de la conduite d'échantillonnage.
7.3.4 Introduire le flexible d'aspiration dans le réservoir de sorte qu'il soit relié à une portion représentative
du liquide (généralement à mi-profondeur).
7.3.5 Si l'instrument ne dispose pas d'un programme de rinçage automatique, faire fonctionner l'instrument
pour s'assurer que la conduite d'échantillonnage et l'instrument sont rincés de manière appropriée (demander
conseil au fabricant, si nécessaire). Si l'instrument a été précédemment utilisé pour analyser un autre liquide
miscible, rincer avec au moins dix volumes complets de liquide du système (instrument et canalisations de
raccordement) et évacuer vers les rebuts.
7.3.6 Positionner le flexible de refoulement dans le réservoir de manière à éviter toute réintroduction de
l'échantillon dans le flexible d'aspiration du détecteur ou le diriger vers un autre conteneur ou vers les rebuts.
7.3.7 Analyser l'échantillon conformément aux instructions du fabricant. Réaliser au moins deux analyses et
comparer les résultats. Si la différence entre des analyses successives est supérieure à un code de pollution,
cela indique que le nettoyage n'a pas été réalisé de manière appropriée ou que le système ne s'est pas
stabilisé. Répéter l'analyse au besoin.
7.3.8 Enregistrer les données.
7.4 Prélèvement dans un conteneur vraquier
7.4.1 Généralités
Ce mode opératoire nécessite que l'échantillon soit aspiré dans le conteneur vraquier par une pompe, soit
intégrée à l'instrument, soit prévue à cet effet. Il peut être sujet à des erreurs de mesure ou à une variabilité
des mesures, et nécessiter des étapes complémentaires. Ces sources d'erreurs sont:
a) la source de liquide inactif: il peut s'avérer impossible d'agiter le conteneur pour redistribuer les particules,
et l'échantillon extrait n'est pas représentatif. Une pompe de circulation secondaire peut être nécessaire;
b) la viscosité élevée: le liquide peut être à température ambiante et avoir une viscosité élevée. Un vide peut
être généré lorsque la pompe aspire le liquide, et cela peut dégager de l'air ou exposer à l'air l'entrée de
instrument. Cela peut entraîner une réduction du débit ou un fonctionnement anormal de l'instrument.
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ISO 21018-3:2008(F)
7.4.2 Mode opératoire
7.4.2.1 Agiter le conteneur pour redistribuer les particules. Si ce n'est pas possible, prévoir une pompe
de circulation secondaire pour distribuer les particules. En cas d'impossibilité, noter dans le rapport qu'il n'a
pas été possible d'agiter l'échantillon.
7.4.2.2 Déterminer si l'instrument contient du fluide résid
...
Questions, Comments and Discussion
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