ISO 29461-4:2025
(Main)Air intake filter systems for rotary machinery — Part 4: Test methods for static filter systems in coastal and offshore environments
Air intake filter systems for rotary machinery — Part 4: Test methods for static filter systems in coastal and offshore environments
This document defines test methods for performance testing of individual filter elements and of the complete filtration system.1) This procedure is intended for filter elements and filter systems which operate at flow rated up to 8 000 m3/h per filter element. 1) The filters will be loaded with ultra-fine salt particles of a size mostly sub micron during variable humidity to simulate real offshore and coastal conditions hence filters with an initial conditioned efficiency lower than 50 % for the ePM1 particles (filter class T7) are likely to underperform and would not be suited as a single stage filter.
Systèmes de filtration d'air d'admission pour machines tournantes — Partie 4: Méthodes d'essai des systèmes de filtration statique en milieu côtier et offshore
Le présent document définit les méthodes d'essai pour les essais de performance des éléments filtrants individuels et du système de filtration complet.1) Ce mode opératoire est destiné aux éléments filtrants et aux systèmes de filtration qui fonctionnent à un débit allant jusqu'à 8 000 m3/h par élément filtrant. 1) Les filtres seront chargés avec des particules de sel ultrafines d'une taille principalement du sous-micron avec une humidité variable pour simuler des conditions offshore et côtières réelles, par conséquent les filtres avec une efficacité conditionnée initiale inférieure à 50 % pour les particules ePM1 (classe de filtre T7) sont susceptibles de sous‑performer et ne conviendraient pas comme filtre à étage unique.
General Information
Standards Content (Sample)
International
Standard
ISO 29461-4
First edition
Air intake filter systems for rotary
2025-04
machinery —
Part 4:
Test methods for static filter
systems in coastal and offshore
environments
Systèmes de filtration d'air d'admission pour machines
tournantes —
Partie 4: Méthodes d'essai des systèmes de filtration statique en
milieu côtier et offshore
Reference number
© ISO 2025
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CH-1214 Vernier, Geneva
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Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
3.1 Air flows .2
3.2 Efficiencies .2
4 Symbols and abbreviated terms. 2
5 Principle . 3
6 Test rig and equipment . 3
6.1 Test rig .3
6.2 Test duct .4
6.2.1 Test rig layout .4
6.2.2 Test air conditioning .5
6.2.3 Measurement of the air flow rate .5
6.2.4 Measurement of pressure drop .5
6.2.5 Solid salt aerosol mixing section .5
6.2.6 Measurement of temperature and relative humidity .5
6.3 Measurement equipment.5
6.3.1 Test rig instrumentation .5
6.3.2 Sodium flame photometer .6
6.4 Solid salt aerosol sampling .7
6.4.1 Sample probes.7
6.4.2 Sampling air flow .7
6.5 Solid salt aerosol generation .7
6.5.1 Salt generation.7
6.5.2 Aerosol injection .7
6.6 Water spray device .7
6.7 Water collection device .7
7 Qualification of test rig and apparatus . 8
7.1 Pressure system testing .8
7.2 Solid salt aerosol uniformity .8
7.2.1 Aerosol uniformity parameters .8
7.2.2 Aerosol uniformity protocol .8
7.2.3 Aerosol uniformity results .8
7.2.4 Water droplet size distributions .9
7.2.5 Water fog sedimentation check .9
7.2.6 Schedule of qualification .9
8 Test conditions . 9
8.1 Test air .9
8.2 Test water . .10
9 Test method . 10
9.1 Stop criteria .10
9.2 Adjustment of the test air flow rate .10
9.3 Preparatory checks .10
9.3.1 Operational readiness of the measuring instruments .10
9.3.2 Zero level check measurement of the sodium flame photometer (SFP) .10
9.3.3 Absolute pressure, temperature and relative humidity of the test air .10
9.3.4 Starting up the salt generator .11
9.3.5 Installation of the test filter .11
9.3.6 Flushing the test filter .11
iii
9.4 Measurements .11
9.4.1 Measurement of pressure drop .11
9.4.2 Measurement of the salt removal efficiency .11
9.4.3 Measurement of the water removal efficiency . 12
9.4.4 Cumulative salt loading . 12
9.4.5 Cumulative salt penetration . 13
10 Test procedure .13
10.1 Preparation of test rig (no test object installed) . 13
10.2 Cleaning of test rig . 13
10.3 Primary weighing of the test object . 13
10.4 Installation of the test object .14
10.5 Primary water deluge challenge .14
10.6 Salt loading . .14
10.7 Water deluge challenge .14
10.8 Relative humidity cycles . 15
10.9 End of test . 15
10.10 Secondary weighing of the test object . 15
11 Reporting results . 16
11.1 General .16
11.2 Observations .16
11.3 Report template .18
Annex A (informative) Ultrafine dry solid salt generator .21
Bibliography .28
iv
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 document 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).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received notice of (a)
patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that
this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of 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 www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 142 Cleaning equipment for air and other gases,
in collaboration with the European Committee for Standardization (CEN) Technical Committee CEN/TC
195, Cleaning equipment for air and other gases, in accordance with the Agreement on technical cooperation
between ISO and CEN (Vienna Agreement).
A list of all parts in the ISO 29461 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
v
Introduction
The use of gas turbines in the oil and gas industry represents one of the most challenging applications for
this engine technology. The major constraint of the oil and gas industry is to run 24/7 at full load with
minimum downtime. In oil and gas activity, the installation must be run as close as possible to 100 % of the
time with the highest level of efficiency (current production compared to nominal production).
An additional challenge for oil and gas applications lies in the absence of a back-up turbine on site, especially
for mechanical-drive gas turbine configurations.
The coastal and offshore environment probably represents the harshest conditions for gas turbines. Humidity,
rainfall and seasonal dust are the most obvious visible conditions that operators face on site. Hidden in the
combustion air, alkali such as potassium, sodium or magnesium, as well as sulfur, soot, volatile hydrocarbons,
oily vapours, and particles all generate gas turbine issues including compressor fouling, air-cooling passage
fouling, vane and blade erosion, and compressor corrosion. Combined with sulfur in fuels, these alkali in
combustion air create hot corrosion. Finally, heavy rainfall can induce filter washings that release filtered
particles into the compressor. All these phenomena impact the gas turbine availability on site.
The role of a highly efficient air filtration system is to maintain the engine cleanliness by preventing the
introduction of contaminants into the gas turbine air intake. Achieving a high level of engine cleanliness
helps maintain engine integrity and efficiency and reduces the need for water washes which generate
avoidable downtime.
Currently, high efficiency filter elements are characterized by a limited number of parameters, namely filter
efficiency and most penetrating particle size (MPPS). These parameters, related to a single filter element, are
measured in laboratory conditions close to favourable inland conditions with synthetic dust. Consequently,
these conditions are far from the reality observed on site, offshore or near coast, where filter elements are
usually part of a system. The test results do not therefore provide a basis for predicting either operational
filter performance or service life.
The objective of this document is to consider how the effect of water spray, humidity and salt affects the
performance of an air filter. The tested air flow passing through the filter element is close to the air flow rate
operated on site for the three different concepts: low, medium or high velocity filter elements.
Soot, volatile hydrocarbons, oily vapours and particles also have impact on filter characterization and
performance. The separate parts of ISO 29461 cover particles, while soot, volatile hydrocarbons and oily
vapours are yet to be addressed. Current test methods are not mature enough for the inclusion of soot,
volatile hydrocarbons and oily vapours.
The ageing of a filter element installed offshore and near the coast is addressed to allow the prediction of
operational filter performance and its associated service life. It must be understood how filter elements
perform during different cycles representing typical site conditions such as heavy rainfall, low and high
humidity, filter element unloaded and loaded.
Depending on the gas turbine applications, the service life of the filter element is also a criterion to take into
consideration. In this case, the robustness, loading capacity and pressure drop characteristics of the filter
elements become key parameters for design and testing.
vi
International Standard ISO 29461-4:2025(en)
Air intake filter systems for rotary machinery —
Part 4:
Test methods for static filter systems in coastal and offshore
environments
1 Scope
This document defines test methods for performance testing of individual filter elements and of the complete
1)
filtration system.
This procedure is intended for filter elements and filter systems which operate at flow rated up to 8 000 m /h
per filter element.
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 2813, Paints and varnishes - Determination of gloss value at 20°, 60° and 85°
ISO 5167-1, Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section
conduits running full — Part 1: General principles and requirements
ISO 16890-2:2022, Air filters for general ventilation — Part 2: Measurement of fractional efficiency and air flow
resistance
ISO 29461-2:2022, Air intake filter systems for rotary machinery – Test methods – Part 2: Filter element
endurance test in fog and mist environments
ISO 29463-1, High efficiency filters and filter media for removing particles from air — Part 1: Classification,
performance, testing and marking
ISO 29464, Cleaning of air and other gases — Vocabulary
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 29464 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www. iso. org/o bp
— IEC Electropedia: available at https:// www.e lectropedia. org/
1) The filters will be loaded with ultra-fine salt particles of a size mostly sub micron during variable humidity to simulate
real offshore and coastal conditions hence filters with an initial conditioned efficiency lower than 50 % for the ePM
particles (filter class T7) are likely to underperform and would not be suited as a single stage filter.
3.1 Air flows
3.1.1
air flow rate
volume of air flowing through the filter per unit time
[SOURCE: ISO 29464:2024, 3.1.29]
3.1.2
test air flow rate
rate of air flow used for testing
Note 1 to entry: The flow rate is usually expressed in volumetric units [m /h (cfm)].
Note 2 to entry: Test flow rate may differ from the manufacturer’s specified flow through the air cleaner.
[SOURCE: ISO 29464:2024, 3.1.32]
3.1.3
design air flow rate
air flow rate specified by the manufacturer
[SOURCE: ISO 29464:2024, 3.1.30]
3.2 Efficiencies
3.2.1
salt removal efficiency
measure of the ability of a filter to remove salt from the air passing through it
3.2.2
water removal efficiency
measure of the ability of a filter to remove water from the air passing through it
3.3
test device
air filter or device to be tested
4 Symbols and abbreviated terms
CV coefficient of variation
c
water fog mass concentration, g/m
wm
d
saturated wet air moisture content, g/kg
d
ambient air moisture content, g/kg
dP pressure drop, Pa
E salt removal efficiency
salt
E water removal efficiency
w
m
water mass penetrated through tested filter at the end of the test, kg
p
m
total water fog generation amount, kg
tot
Na sodium
NaCl sodium chloride
RH relative humidity
SFP sodium flame photometer
5 Principle
The test method is designed to challenge the air intake test object (the test object can be a complete system,
a single filter or a multi-stage filter system) with sub-micron salt in order to ensure that the fibre structure
is challenged deep within the filter and not only on the surface. This allows simulation of salt loading, and
the cycling of relative humidity allows simulation of aging because the salt particulates will transform from
dry to liquid phase. In field operating conditions, the filters are exposed to both sub-micron and larger salt
particles and water droplets.
The main “failure” modes or weaknesses to be detected by using this test method are:
a) bypass of salt and water through not properly sealed construction;
EXAMPLE Too little glue between frame parts causing leakage.
b) penetration of salt and water through the filter media;
EXAMPLE Construction is sealed well, but the filter media has poor water repellence, causing leaks
through media.
c) adverse pressure reaction to either moisture or salt loading, or both.
6 Test rig and equipment
6.1 Test rig
The test rig can be configured in multiple different ways depending on the object being tested, this document
defines testing individual filter elements.
NOTE To perform a multi-stage test, an appropriate test procedure is under preparation for a later revision of this
document.
In case of circular cartridge filters, the test setup (mounting of the filters in the test duct) shall be as close
to the real application as possible. This shall however be analysed specifically for each construction, taking
into consideration the possible jetting effect that can affect the velocity and aerosol concentration in the test
duct cross section (see ISO 29461-1:2021, Clause 5). The intended orientation (horizontal or vertical) should
be noted in the report.
Dimensions in millimetres
Key
nd
1 injection of solid salt aerosol and water spray device 5 2 downstream drain
rd
2 upstream drain 6 3 downstream drain
st
3 1 downstream drain 7 ISO 25E filter
4 test device
Figure 1 — Test duct measurement section of single filter element
6.2 Test duct
6.2.1 Test rig layout
The test rig (see Figure 1) should consist of several duct sections with 650 mm × 650 mm (25,6” × 25,6”)
nominal inner dimensions. If the cross-section dimensions deviates from this, it shall be stated in the report.
The section where the test filter is installed shall be representative of the cross-sectional area and geometry
for a filter arrangement within the proposed inlet system.
Each rig module shall have central drain installed in the bottom wall of the test duct in order to collect any
water upstream or downstream of the filter, to further aid collection of water the floor shall slope towards
the drain with a slope angle of 1° to 3°.
The bottom wall of the test duct downstream of the test device shall be black (gloss level 20 % at 60° in
accordance with ISO 2813) to aid detection of any salt bypass. A minimum of two walls per module shall be
transparent or include windows. Additionally, cameras can be used to aid detection of water by-pass.
The test rig shall be operated in a negative pressure air flow arrangement, which represents the typical air
flow condition for a gas turbine. A positive pressure arrangement is not typically encountered in gas turbine
air inlet systems.
6.2.2 Test air conditioning
A filter with an efficiency of ISO 25 E in accordance with ISO 29463-1 shall be placed in the loop to ensure
high quality air is entering in the measurement section. If a non-recirculating rig is used, the inlet air shall
instead be pre-filtered with an efficiency of ISO 25 E.
Depending on numerus external factors such as the ambient relative humidity of the test lab etc. additional
equipment can potentially be installed in the test rig in order to adjust the conditions of the test air to within
specification as described in 8.1
6.2.3 Measurement of the air flow rate
Flow measurement shall be made by standardized flow measuring devices in accordance with ISO 5167-1.
The uncertainty of measurement shall not exceed ±100 m /h of the measured value. The equipment shall be
calibrated at regular intervals to ensure the required accuracy.
6.2.4 Measurement of pressure drop
The measuring points for pressure drop, dP, shall be arranged so that the mean value of the static pressure in
the flow upstream and downstream of the filter can be measured. The planes of the pressure measurements
upstream and downstream shall be positioned in regions of an even flow with a uniform flow profile, at a
minimum distance of 350 mm from the forward and rearward most protruding part of the test object.
Smooth holes with a diameter of 2 mm ± 0,5 mm for the pressure measurements shall be drilled in three of
the test duct walls, the hole in the floor shall be left out as there is a high risk of that hole clogging with either
water or salt, or both. The holes shall be drilled perpendicular to the direction
...
Norme
internationale
ISO 29461-4
Première édition
Systèmes de filtration d'air
2025-04
d'admission pour machines
tournantes —
Partie 4:
Méthodes d'essai des systèmes de
filtration statique en milieu côtier
et offshore
Air intake filter systems for rotary machinery —
Part 4: Test methods for static filter systems in coastal and
offshore environments
Numéro de référence
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2025
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
3.1 Débits d'air .2
3.2 Efficacités .2
4 Symboles et termes abrégés . 2
5 Principe. 3
6 Banc d'essai et équipement . 3
6.1 Banc d'essai.3
6.2 Conduit d'essai .4
6.2.1 Configuration du banc d'essai .4
6.2.2 Conditionnement de l'air d'essai .5
6.2.3 Mesurage du débit d'air .5
6.2.4 Mesurage de la perte de charge .5
6.2.5 Section de mélange de l'aérosol de sel solide .5
6.2.6 Mesurage de la température et de l'humidité relative .5
6.3 Équipement de mesure . .5
6.3.1 Instrumentation du banc d'essai .5
6.3.2 Photomètre de flamme sodium .6
6.4 Échantillonnage de l'aérosol de sel solide .7
6.4.1 Sondes d'échantillonnage .7
6.4.2 Débit d'air d'échantillonnage .7
6.5 Génération d'aérosol de sel solide .7
6.5.1 Génération de sel .7
6.5.2 Injection d'aérosol .7
6.6 Dispositif de pulvérisation d'eau .7
6.7 Dispositif de collecte d'eau .7
7 Qualification du banc d'essai et de l'appareillage . 8
7.1 Essais de pression du système .8
7.2 Uniformité de l'aérosol de sel solide .8
7.2.1 Paramètres d'uniformité de l'aérosol .8
7.2.2 Protocole relatif à l'uniformité de l'aérosol .8
7.2.3 Résultats d'uniformité de l'aérosol .8
7.2.4 Distributions granulométriques des gouttelettes d'eau .9
7.2.5 Vérification de la sédimentation du brouillard d'eau .9
7.2.6 Programme de qualification .9
8 Conditions d'essai . 9
8.1 Air d'essai .9
8.2 Eau d'essai.10
9 Méthode d'essai .10
9.1 Critères d'arrêt .10
9.2 Réglage du débit d'air d'essai .10
9.3 Vérifications préalables .10
9.3.1 État de fonctionnement des instruments de mesure .10
9.3.2 Mesurage de contrôle du niveau zéro du photomètre de flamme sodium (PFS) .10
9.3.3 Pression absolue, température et humidité relative de l'air d'essai .11
9.3.4 Démarrage du générateur de sel .11
9.3.5 Installation du filtre d'essai .11
9.3.6 Purge du filtre d'essai .11
iii
9.4 Mesurages .11
9.4.1 Mesurage de la perte de charge .11
9.4.2 Mesurage de l'efficacité d'élimination du sel .11
9.4.3 Mesurage de l'efficacité d'élimination de l'eau . 12
9.4.4 Chargement cumulatif en sel . 13
9.4.5 Pénétration cumulative de sel . 13
10 Mode opératoire d'essai .13
10.1 Préparation du banc d'essai (aucun objet d'essai installé) . 13
10.2 Nettoyage du banc d'essai .14
10.3 Pesage primaire de l'objet d'essai .14
10.4 Installation de l'objet d'essai .14
10.5 Épreuve du déluge d'eau primaire .14
10.6 Chargement en sel.14
10.7 Épreuve du déluge d'eau . . 15
10.8 Cycles d'humidité relative . 15
10.9 Fin de l'essai . 15
10.10 Pesage secondaire de l'objet d'essai .16
11 Présentation des résultats . 16
11.1 Généralités .16
11.2 Observations .17
11.3 Modèle de rapport .17
Annexe A (informative) Générateur de sel solide sec ultrafin .20
Bibliographie .27
iv
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'ISO attire l'attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l'utilisation
d'un ou de plusieurs brevets. L'ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l'applicabilité de
tout droit de propriété revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l'ISO n'avait pas
reçu notification qu'un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois,
il y a lieu d'avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations
plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l'adresse
www.iso.org/brevets. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié tout ou partie de
tels droits de propriété.
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 www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le Comité technique ISO/TC 142, Séparateurs aérauliques, en
collaboration avec le comité technique CEN/TC 195, Filtres air pour la propreté de l'air, du Comité européen
de normalisation (CEN) conformément à l'Accord de coopération technique entre l'ISO et le CEN (Accord de
Vienne).
Une liste de toutes les parties de la série ISO 29461 se trouve sur le site web de l'ISO.
Il convient que l'utilisateur adresse tout retour d'information ou toute question concernant le présent
document à l'organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se
trouve à l'adresse www.iso.org/members.html.
v
Introduction
L'utilisation de turbines à gaz dans l'industrie pétrolière et gazière représente l'une des applications les plus
difficiles pour cette technologie de moteur. La principale contrainte de l'industrie pétrolière et gazière est de
fonctionner 24/7 à pleine charge avec un minimum de temps d'arrêt. Dans le cadre des activités pétrolières
et gazières, il faut que les installations fonctionnent aussi proche que possible de 100 % du temps avec le
niveau d'efficacité le plus élevé (production réelle par rapport à la production nominale).
Un défi supplémentaire pour les applications pétrolières et gazières réside dans l'absence de turbine de
secours sur site, en particulier pour les configurations de turbine à gaz à entraînement mécanique.
Le milieu côtier et offshore représente probablement les conditions les plus extrêmes pour les turbines à gaz.
L'humidité, la pluie et les poussières saisonnières sont les conditions visibles les plus évidentes auxquelles
font face les opérateurs sur site. Dissimulés dans l'air de combustion, des alcalis comme le potassium, le
sodium ou le magnésium, ainsi que le soufre, la suie, les hydrocarbures volatils, les vapeurs huileuses,
et les particules génèrent tous des problèmes au niveau des turbines à gaz, y compris l'encrassement du
compresseur, l'encrassement du passage de l'air de refroidissement, l'érosion des aubes et des pales, et la
corrosion du compresseur. Combinés avec du soufre dans des carburants, ces alcalis dans l'air de combustion
créent une corrosion à chaud. Enfin, les fortes pluies peuvent induire des lavages de filtre qui relâchent des
particules filtrées dans le compresseur. Tous ces phénomènes ont un impact sur la disponibilité des turbines
à gaz sur site.
Le rôle d'un système de filtration d'air hautement efficace est de maintenir la propreté du moteur en
empêchant l'introduction de contaminants dans l'admission d'air de la turbine à gaz. L'atteinte d'un haut
niveau de propreté moteur aide à maintenir l'intégrité et l'efficacité d'un moteur et réduit la nécessité de
lavages à l'eau qui génèrent des temps d'arrêt évitables.
Actuellement, les éléments filtrants hautement efficaces sont caractérisés par un nombre limité de
paramètres, à savoir l'efficacité du filtre et la taille de particule ayant la plus forte pénétration (MPPS). Ces
paramètres, liés à un élément filtrant unique, sont mesurés dans des conditions de laboratoire proches de
conditions intérieures favorables avec de la poussière synthétique. Par conséquent, ces conditions sont loin
de la réalité observée sur site, offshore ou près de la côte, où les éléments filtrants font habituellement partie
d'un système. Les résultats d'essai ne fournissent donc pas de base pour prédire la performance ou la durée
de vie opérationnelle du filtre.
L'objectif du présent document est de déterminer dans quelle mesure l'effet de la pulvérisation d'eau, de
l'humidité et du sel affecte la performance d'un filtre à air. Le débit d'air d'essai traversant l'élément filtrant
est proche du débit d'air utilisé sur site pour les trois différents concepts: éléments filtrants à vitesse faible,
moyenne ou élevée.
La suie, les hydrocarbures volatils, les vapeurs huileuses et les particules ont également un impact sur la
caractérisation et la performance du filtre. Les différentes parties de l'ISO 29461 couvrent les particules,
alors que la suie, les hydrocarbures volatils et les vapeurs huileuses restent encore à traiter. Les méthodes
d'essai actuelles ne sont pas suffisamment matures pour l'inclusion de la suie, des hydrocarbures volatils et
des vapeurs huileuses.
Le vieillissement d'un élément filtrant installé offshore et près de la côte est abordé afin de permettre la
prévision des performances opérationnelles du filtre et de sa durée de vie associée. Il faut bien comprendre
la performance des éléments filtrants au cours de différents cycles représentant les conditions typiques du
site comme de fortes pluies, une humidité faible et élevée, un élément filtrant non chargé et chargé.
En fonction des applications de la turbine à gaz, la durée de vie de l'élément filtrant est également un critère
à prendre en considération. Dans ce cas, les caractéristiques de robustesse, de capacité de chargement et de
perte de charge des éléments filtrants deviennent des paramètres clés pour la conception et les essais.
vi
Norme internationale ISO 29461-4:2025(fr)
Systèmes de filtration d'air d'admission pour machines
tournantes —
Partie 4:
Méthodes d'essai des systèmes de filtration statique en milieu
côtier et offshore
1 Domaine d'application
Le présent document définit les méthodes d'essai pour les essais de performance des éléments filtrants
1)
individuels et du système de filtration complet.
Ce mode opératoire est destiné aux éléments filtrants et aux systèmes de filtration qui fonctionnent à un
débit allant jusqu'à 8 000 m /h par élément filtrant.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu'ils 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 de la publication à laquelle il est fait référence s'applique (y
compris tous les amendements).
ISO 2813, Peintures et vernis — Détermination de l'indice de brillance à 20°, 60° et 85°
ISO 5167-1, Mesurage de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des conduites en
charge de section circulaire — Partie 1: Principes généraux et exigences générales
ISO 16890-2:2022, Filtres à air de ventilation générale — Partie 2: Mesurage de l’efficacité spectrale et de la
résistance à l’écoulement de l’air
ISO 29461-2:2022, Systèmes de filtration d'air d'admission pour machines tournantes — Méthodes d'essai —
Partie 2: Essai d'endurance d'élément filtrant en brouillard et environnement brumeux
ISO 29463-1, Filtres à haut rendement et filtres pour l'élimination des particules dans l'air — Partie 1:
Classification, essais de performance et marquage
ISO 29464, Épuration de l’air et autres gaz — Vocabulaire
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 29464 ainsi que les
suivants s'appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https:// www .iso .org/ obp
1) Les filtres seront chargés avec des particules de sel ultrafines d'une taille principalement du sous-micron avec une
humidité variable pour simuler des conditions offshore et côtières réelles, par conséquent les filtres avec une efficacité
conditionnée initiale inférieure à 50 % pour les particules ePM (classe de filtre T7) sont susceptibles de sous-performer
et ne conviendraient pas comme filtre à étage unique.
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse https:// www .electropedia .org/
3.1 Débits d'air
3.1.1
débit d'air
volume d'air traversant le filtre par unité de temps
[SOURCE: ISO 29464:2024, 3.1.29]
3.1.2
débit d'air d'essai
débit d'air utilisé pour les essais
Note 1 à l'article: Le débit est généralement exprimé en unités volumiques [m /h (cfm)].
Note 2 à l'article: Le débit d'essai peut être différent du débit spécifié par le fabricant dans l'épurateur d'air.
[SOURCE: ISO 29464:2024, 3.1.32]
3.1.3
débit d'air de dimensionnement
débit d'air spécifié par le fabricant
[SOURCE: ISO 29464:2024, 3.1.30]
3.2 Efficacités
3.2.1
efficacité d'élimination du sel
mesure de l'aptitude d'un filtre à retenir le sel présent dans l'air qui le traverse
3.2.2
efficacité d'élimination de l'eau
mesure de l'aptitude d'un filtre à retenir l'eau présente dans l'air qui le traverse
3.3
dispositif d'essai
filtre à air ou dispositif soumis à essai
4 Symboles et termes abrégés
CV coefficient de variation
c
concentration en masse de brouillard d'eau, g/m
wm
d
teneur en humidité de l'air humide saturé, g/kg
d
teneur en humidité de l'air ambiant, g/kg
dP perte de charge, Pa
E efficacité d'élimination du sel
salt
E efficacité d'élimination de l'eau
w
m
masse d'eau ayant pénétré à travers le filtre soumis à essai à la fin de l'essai, kg
p
m
quantité totale de génération de brouillard d'eau, kg
tot
Na sodium
NaCl chlorure de sodium
HR humidité relative
PFS photomètre de flamme sodium
5 Principe
La méthode d'essai est destinée à mettre à l'essai l'objet d'essai d'air d'admission (l'objet d'essai peut être
un système complet, un filtre unique ou un système à filtre multi-étages) avec du sel submicronique afin de
s'assurer que la structure fibreuse est mise à l'essai en profondeur dans le filtre et pas seulement en surface.
Cela permet la simulation du chargement en sel, et le cyclage de l'humidité relative permet de simuler le
vieillissement, car les particules de sel passent de la phase sèche à la phase liquide. Dans des conditions de
fonctionnement sur site, les filtres sont exposés à des particules de sel submicroniques et plus grandes, ainsi
qu'à des gouttelettes d'eau.
Les principaux modes «de défaillance» ou faiblesses à détecter en utilisant cette méthode d'essai sont:
a) la dérivation de sel et d'eau à travers une construction incorrectement étanchéifiée;
EXEMPLE Trop peu de colle entre les pièces de cadre entraînant une fuite.
b) la pénétration de sel et d'eau à travers le média filtrant;
EXEMPLE La construction est bien étanchéifiée, mais le média filtrant a une faible imperméabilité à l'eau
entraînant des fuites à travers le média.
c) la réaction défavorable de la pression à l'humidité ou au chargement en sel.
6 Banc d'essai et équipement
6.1 Banc d'essai
Le banc d'essai peut être configuré de multiples façons différentes en fonction de l'objet soumis à essai, le
présent document définit l'essai des éléments filtrants individuels.
NOTE Pour réaliser un essai multi-étape, un mode opératoire d'essai approprié est en préparation pour une
révision ultérieure du présent document.
Dans le cas de filtres à cartouches circulaires, le montage d'essai (montage des filtres dans le conduit d'essai)
doit être aussi proche que possible de l'application réelle. Cela doit toutefois être analysé spécifiquement
pour chaque construction, en prenant en considération l'effet d'injection possible qui peut avoir une
incidence sur la vitesse et la concentration d'aérosol dans la section transversale du conduit d'essai (voir
l'ISO 29461-1:2021, Article 5). Il convient que l'orientation prévue (horizontale ou verticale) soit notée dans
le rapport.
Dimensions en millimètres
Légende
eme
1 injection d'aérosol de sel solide et dispositif de pulvérisation d'eau 5 2 drain aval
eme
2 drain amont 6 3 drain aval
er
3 1 drain aval 7 filtre ISO 25E
4 dispositif d'essai
Figure 1 — Section de mesure du conduit d'essai de l'élément filtrant unique
6.2 Conduit d'essai
6.2.1 Configuration du banc d'essai
Il convient que le banc d'essai (voir la Figure 1) soit constitué de plusieurs sections de conduit de dimensions
nominales intérieures de 650 mm × 650 mm (25,6” × 25,6”). Si les dimensions de la section transversale s'en
écartent, cela doit être indiqué dans le rapport. La section sur laquelle le filtre d'essai est installé doit être
représentative de l'aire de la section transversale et de la géométrie pour une disposition de filtre au sein du
système d'entrée proposé.
Chaque module de banc doit avoir un drain central installé sur la paroi inférieure du conduit d'essai de façon
à collecter l'eau en amont ou en aval du filtre, pour faciliter davantage la collecte de l'eau le sol doit être
incliné vers le drain selon un angle de pente de 1° à 3°.
La paroi inférieure du conduit d'essai en aval du dispositif d'essai doit être noire (niveau de brillance de
20 % à 60° conformément à l'ISO 2813) pour aider à la détection de toute dérivation de sel. Deux parois au
minimum par module doivent être transparentes ou inclure des fenêtres. De plus, des caméras peuvent être
utilisées pour aider à la détection de dérivation d'eau.
Le banc d'essai doit être utilisé dans une configuration d'écoulement d'air sous pression négative, qui
représente la condition de débit d'air typique pour une turbine à gaz. Une configuration en pression positive
n'est pas habituellement rencontrée dans les systèmes d'entrée d'air de turbine à gaz.
6.2.2 Conditionnement de l'air d'essai
Un filtre avec une efficacité de ISO 25 E conformément à l'ISO 29463-1 doit être placé dans la boucle afin
de garantir qu'un air de haute qualité entre dans la section de mesurage. Si un banc sans recirculation est
utilisé, l'air d'entrée doit plutôt être préfiltré avec une efficacité de ISO 25 E.
En fonction des nombreux facteurs externes comme l'humidité relative ambiante du laboratoire d'essai, etc.,
des équipements supplémentaires peuvent éventuellement être installés dans le banc d'essai afin de régler
les conditions de l'air d'essai dans les limites des spécifications telles que décrites au 8.1.
6.2.3 Mesurage du débit d'air
Le mesurage du débit doit être réalisé à l'aide de dispositifs de mesure de débit normalisés conformément à
l'ISO 5167-1. L'incertitude de mesure ne doit pas excéder ±100 m /h de la valeur mesurée. L'équipement doit
être étalonné à intervalles réguliers afin de garantir la précision requise.
6.2.4 Mesurage de la perte de charge
Les points de mesure pour la perte de charge, dP, doivent être disposés de manière que la valeur moyenne de
la pression statique dans le flux en amont et en aval du filtre puisse être mesurée. Les plans des mesures de
pression en amont et en aval doivent être positionnés dans des zones de flux régulier avec un profil de flux
uniforme, à une distance minimale de 350 mm par rapport à l'avant et à l'arrière de la partie la plus saillante
de l'objet d'essai.
Des trous lisses d'un diamètre de 2 mm ± 0,5 mm pour les mesures de pression doivent être percés des
trois parois du conduit d'essai, le trou dans le sol doit être à l'écart étant donné qu'il y a un risque élevé
de colmatage du trou avec l'eau ou le sel, ou les deux. Les trous doivent être percés perpendiculairement
à la direction de l'écoulement. Les trois trous doivent être interconnectés à l'aide d'un tuyau ou d'un tube
circulaire.
L'équipement de mesure de pression utilisé doit être capable de mesurer les différences de pression avec
une précision de ±2 Pa dans la plage de 0 Pa à 70 Pa. Au-dessus de 70 Pa, la précision doit être de ±3 % de la
valeur mesurée. L'équipement doit être étalonné à intervalles réguliers afin de garantir la précision requise.
6.2.5 Section de mélange de l'aérosol de sel solide
L'entrée de l'aérosol de sel solide et la section de mélange doivent être construites de sorte que l'uniformité
de l'aérosol respecte les exigences établies au 7.2.2.
6.2.6 Mesurage de la température et de l'humidité relative
L'instrument de mesure de la température utilisé doit être capable de mesurer la température avec une
précision de ±1 °C. L'instrument de mesure de l'humidité relative utilisé doit être capable de mesurer
l'humidité relative avec une précision de ±2 %. L'équipement doit être étalonné à intervalles réguliers afin
de garantir la précision requise.
6.3 Équipement de mesure
6.3.1 Instrumentation du banc d'essai
Le banc d'essai doit être équipé de:
— transducteurs de pression pour mesurer la pression atmosphérique ainsi que la perte de charge dans les
filtres, dispositifs d'écoulement, etc.;
— capteurs d'humidité;
— capteurs de température.
6.3.2 Photomètre de flamme sodium
Un photomètre de flamme sodium (PFS) fonctionne en analysant la lumière émise par des atomes de sodium
lorsqu'ils sont excités dans une flamme, voir la Figure 2.
Lorsqu'une solution de sel métallique est pulvérisée sous forme de fines gouttelettes dans une flamme, du
fait de la chaleur de la flamme, les gouttelettes s'assèchent laissant un résidu fin de sel. Ce résidu fin se
transforme en atomes neutres.
Du fait de l'énergie thermique de la flamme, les atomes sont excités et, ensuite, retournent à l'état fondamental.
Au cours de ce processus de retour à l'état fondamental, les atomes excités émettent des rayonnements de
longueur d'onde spécifique. Cette longueur d'onde du rayonnement émis est spécifique pour chaque élément.
Cette spécificité de la longueur d'onde de lumière émise revêt un aspect qualitatif, tandis que l'intensité du
rayonnement dépend de la concentration de l'élément. Cela en fait un aspect quantitatif.
Le rayonnement émis dans le processus est d'une longueur d'onde spécifique dépendant de l'élément. Pour
le sodium (Na), cette longueur d'onde se trouve dans la plage des 589 nm, pour le potassium (K), elle est
d'environ 767 nm.
La sensibilité du PFS doit être ≤ 10 ng/m .
Selon le modèle de PFS, l'information fournie peut être la teneur en sodium mesurée ou la valeur en chlorure
de sodium convertie. Si l'information fournie est uniquement la teneur en sodium, celle-ci doit être convertie
en chlorure de sodium comme suit:
c
Na
c =
NaCl
0,393 5
Étant donné que le conduit d'essai fonctionne en pression négative, la condition de pression à l'entrée de
l'échantillon du PFS peut affecter le mesurage en fonction de la conception.
Le PFS doit être utilisé selon les spécifications du fabricant, et être d'une conception adaptée au montage
d'essai du présent document.
Le PFS doit être adapté à l'échantillonnage du sel en suspension dans l'air.
Légende
1 brûleur 4 détecteur
2 miroir concave 5 affichage et enregistreur
3 filtre optique
Figure 2 — Photométrie de flamme — Diagramme schématique
6.4 Échantillonnage de l'aérosol de sel solide
6.4.1 Sondes d'échantillonnage
Des sondes d'échantillonnage coniques à arêtes vives sont placées au centre des sections de mesure amont
et aval. Les têtes d'échantillonnage doivent être situées au centre de la conduite avec leur entrée positionnée
face à l'entrée du banc d'essai, parallèlement à l'écoulement d'air. Le diamètre de l'extrémité de la sonde
d'échantillonnage doit être dimensionné de façon à fournir un échantillonnage isocinétique à 10 % près
dans le banc d'essai pour un débit d'air d'essai de 4 250 m /h. Le diamètre de l'extrémité de la sonde
d'échantillonnage doit être dimensionné de façon à fournir un échantillonnage isocinétique à 10 % près dans
le banc d'essai soit pour les trois débits d'essai par défaut, soit pour le débit d'air d'essai réel, ou bien les
deux. Le diamètre de la sonde doit être de 6 mm ou plus grand.
6.4.2 Débit d'air d'échantillonnage
Le débit d'air de la pompe d'échantillonnage utilisée (intégrée ou externe) doit être suffisant pour fournir un
échantillonnage isocinétique tout en respectant les exigences du 6.4.1. Le débit d'air d'échantillonnage doit
être compris dans les tolérances des spécifications de l'instrument (plage) pendant le mesurage de l'aérosol.
6.5 Génération d'aérosol de sel solide
6.5.1 Génération de sel
L'ASS doit être généré en utilisant un générateur de sel. Un exemple de la spécification technique est inclus à
l’Annexe A. Le sel utilisé pour les essais selon le présent document est le chlorure de sodium (NaCl).
La solution saline utilisée dans le générateur de sel est obtenue en mélangeant du NaCl et de l'eau
(concentration 30 g de NaCl/100 g d'eau). Cette solution est utilisée dans le générateur de sel (Annexe A)
pour produire un aérosol avec une concentration de 4 mg de NaCl par mètre cube d'air d'essai (tolérance
+0,2/-0 mg). La concentration de sortie du générateur de sel est réglée en régulant la pression d'air au
niveau des buses Laskin. Si l'essai est interrompu, les buses Laskin doivent être vérifiées et, au besoin,
nettoyées afin d'assurer une sortie correcte une fois l'essai relancé. Le niveau de solution saline dans le
générateur de sel doit être de 50 mm +30/-0 au-dessus des trous dans la buse Laskin.
Un appareil de chauffage auxiliaire est connecté au générateur de sel pour sécher l'aérosol, l'appareil de
chauffage doit être réglable en termes de débit d'air et de température, et réglé à un débit d'air de
200 l/min ± 10 %, la température de l'air dans le générateur de sel doit être de 35 °C ± 5 °C au centre de
l'élément 11 du générateur, voir la Figure A.6.
6.5.2 Injection d'aérosol
L'aérosol doit être injecté dans l'écoulement d'air à partir d'un point d'injection situé au centre de la section
transversale du conduit d'essai, le point d'injection doit faire face à l'écoulement d'air et avoir un diamètre
de 100 mm.
6.6 Dispositif de pulvérisation d'eau
Un dispositif de pulvérisation d'eau est utilisé pour générer un brouillard d'eau uniforme. Le dispositif doit
satisfaire aux exigences spécifiées dans l'ISO 29461-2:2022, 7.2.
6.7 Dispositif de collecte d'eau
Les bassins de collecte connectés aux drains doivent être construits et configurés de manière à ce qu'ils
puissent être fermés par rapport au banc et retirés tout en maintenant le banc exempt de fuites (c'est-à-dire
en utilisant des vannes à boule), le volume de chaque bassin doit être de 10 l. Pour garantir la libre circulation
de l'eau dans les bassins et pour s'assurer qu'il n'y ait pas de différence de pression entre le bassin et le banc,
le bassin doit être équipé d'une ventilation connectée à la même section de conduit d'essai que le drain.
7 Qualification du banc d'essai et de l'appareillage
7.1 Essais de pression du système
Satisfaire aux exigences spécifiées dans l'ISO 16890-2:2016, 8.2.1.
7.2 Uniformité de l'aérosol de sel solide
7.2.1 Paramètres d'uniformité de l'aérosol
L'uniformité de la concentration d'aérosol d'essai dans la section transversale du banc d'essai doit être
déterminée par un quadrillage à neuf points dans le banc d'essai de 650 mm × 650 mm (25,6” × 25,6”)
immédiatement en amont de l'emplacement du dispositif d'essai en utilisant les points de quadrillage
illustrés à la Figure 3.
3 3
Les mesurages au niveau du quadrillage doivent être réalisés à des débits d'air de 4 250 m /h, 6 000 m /h
et 8 000 m /h (ou au débit de dimensionnement maximal du banc d'essai). Le quadrillage doit être réalisé
en repositionnant une seule sonde afin de conserver la même configuration de conduite d'échantillonnage
pour chacun des neuf points du quadrillage. La buse d'entrée de la sonde d'échantillonnage doit être une
sonde d'échantillonnage coniques à arêtes vives et satisfaire aux exigences du 6.4.1 pour un échantillonnage
isocinétique à 4 250 m /h.
7.2.2 Protocole relatif à l'uniformité de l'aérosol
Un échantillon d'une minute au minimum doit être prélevé à chaque point du quadrillage avec le générateur
de sel en marche. Après échantillonnage aux neuf points, le quadrillage doit être répété quatre fois de plus
de manière à fournir un total de cinq échantillons pour chaque point. Les cinq valeurs pour chaque point
doivent ensuite être moyennées. Les mesurages doivent être réalisés avec un PFS répondant aux critères
définis au 6.3.2.
Dimensions en millimètres
Figure 3 — Points d'essai pour essais d'uniformité de l'aérosol
7.2.3 Résultats d'uniformité de l'aérosol
Le coefficient de variation (CV) des neuf concentrations en sel des points de quadrillage correspondants doit
être inférieur à 20 % pour chacun des trois débits d'air normalisés.
Le CV doit être calculé à chaque débit comme suit:
δ
c =
V
a
où
c est le coefficient de variation;
V
δ est l'écart-type des neuf points de mesure;
a est la moyenne arithmétique des neuf points de mesure.
7.2.4 Distributions granulométriques des gouttelettes d'eau
Les distributions granulométriques des gouttelettes d'eau doivent satisfaire aux exigences définies dans
l'ISO 29461-2:2022, 8.8.
7.2.5 Vérification de la sédimentation du brouillard d'eau
Sans filtre d'essai installé, régler le débit d'air à 4 250 m /h et augmenter l'humidité relative. L'humidité
relative ne doit pas être inférieure à 95 %.
Mettre en marche le dispositif de pulvérisation d'eau et régler la concentration en brouillard d'eau à 3,4 g/m .
La durée de l'essai est de 30 min, au cours de laquelle l'humidité relative ne doit pas être inférieure à 95 %.
Mettre à l'arrêt le dispositif de pulvérisation d'eau après 30 min et collecter l'eau du bassin de collecte amont.
La masse collectée ne doit pas être supérieure à 5 % de la masse totale injectée au cours de l'essai.
7.2.6 Programme de qualification
Le propriétaire ou l'opérateur du banc d'essai doit toujours avoir un rapport d'essai de qualification à
disposition, documentant les résultats des derniers essais de qualification. La qualification doit être réalisée
conformément au programme du Tableau 1.
Tableau 1 — Programme de qualification
a
Points de maintenance Paragraphe Chaque Tous les Une fois Apr
...
Questions, Comments and Discussion
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