SIST ISO 5667-7:1996
(Main)Water quality -- Sampling -- Part 7: Guidance on sampling of water and steam in boiler plants
Water quality -- Sampling -- Part 7: Guidance on sampling of water and steam in boiler plants
Recommends procedures and equipment for sampling water and steam in boiler plants including examples of sampling apparatus, to provide samples for physical and chemical analysis that are representative of the main body of water or steam from which they are taken. The procedures for sampling apply to raw water, make-up water, boiler feed water, condensate, boiler water, cooling water. Does not apply to the sampling of water and steam in nuclear power plants.
Qualité de l'eau -- Échantillonnage -- Partie 7: Guide général pour l'échantillonnage des eaux et des vapeurs dans les chaudières
Kakovost vode - Vzorčenje - 7. del: Navodilo za vzorčenje vode in pare v hladilnih in toplovodnih sistemih in v proizvodnji vodne pare
General Information
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL IS0
STANDARD
5667-7
First edition
1993-l l-01
Water quality - Sampling -
Part 7:
Guidance on sampling of water and steam in
boiler plants
Qua/it& de I’eau - khan tillonnage -
Par-tie 7: Guide g&&al pour I’&hantillonnage des eaux et des vapeurs
dans /es chaudk-es
Reference number
IS0 5667-7:1993(E)
---------------------- Page: 1 ----------------------
IS0 5667=7:1993(E)
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (IS0 member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through IS0
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. IS0
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission
(I EC) on all matters of electrotechnical standardization.
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.
International Standard IS0 5667-7 was prepared by Technical Committee
lSO/TC 147, Water quality, Sub-Committee SC 6, Sampling (general
methods).
IS0 5667 consists of the following parts, under the general title Water
quality - Sampling:
- Part 1: Guidance on the design of sampling programmes
- Part 2: Guidance on sampling techniques
- Part 3: Guidance on the preservation and handling of samples
- Part 4: Guidance on sampling from lakes, natural and man-made
- Part 5: Guidance on sampling of drinking water and water used for
food and beverage processing
- Part 6: Guidance on sampling of rivers and streams
- Part 7: Guidance on sampling of water and steam in boiler plants
- Part 8: Guidance on the sampling of wet deposition
- Part 9: Guidance on sampling from marine waters
0 IS0 1993
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form or
by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without per-
mission in writing from the publisher.
lnternational Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
IS0 5667=7:1993(E)
- Part IO: Guidance on sampling of waste waters
- Part 11: Guidance on sampling of groundwaters
- Part 12: Guidance on sampling of sediments
- Part 13: Guidance on sampling of sludges
Annexes A, B and C of this part of IS0 5667 are for information only.
---------------------- Page: 3 ----------------------
IS0 5667=7:1993(E)
Introduction
This part of IS0 5667 is one of a group of standards dealing with the
general aspects of sampling (parts 1 to 3) and the sampling of specific
types of water (from part 4 onwards). It should be read in conjunction with
IS0 5667-1, IS0 5667-2 and IS0 5667-3.
The terminology used is in accordance with the various parts of
IS0 6107.
---------------------- Page: 4 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD IS0 5667=7:1993(E)
Water quality - Sampling -
Part 7:
Guidance on sampling of water and steam in boiler plants
maintain registers of currently valid International
1 Scope
Standards.
This part of IS0 5667 recommends procedures and
IS0 5667-l :I 980, Water quality - Sampling -
equipment for sampling water and steam in boiler
Part I: Guidance on the design of sampling pro-
plants including examples of sampling apparatus, to
grammes.
provide samples for physical and chemical analysis
that are representative of the main body of water or
IS0 5667-2:1991, Water quality - Sampling -
steam from which they are taken.
Part 2: Guidance on sampling techniques.
The procedures for sampling water apply to
IS0 5667-3:1985, Water quality - Sampling -
- raw water; Part 3: Guidance on the preservation and handling of
samples.
- make-up water;
IS0 6107-I :I 986, Water quality - Vocabulary -
Part I.
- boiler feed water;
IS0 6107-2:1989, Water quality - Vocabulary -
- condensate;
Part 2.
- boiler water;
IS0 8199: 1988, Water quality - General guide to the
enumeration of micro-organisms by culture.
- cooling water.
The procedures for sampling steam cover both satu-
3 Definitions
rated and superheated steam.
This part of IS0 5667 does not apply to the sampling
For the purposes of this part of IS0 5667, the follow-
of water and steam in nuclear power plants.
ing definitions apply.
Figures 2 to 6 are only given as examples of sampling
3.1 isokinetic sampling: A technique in which the
apparatus.
sample from a water or steam stream passes into the
orifice of a sampling probe with a velocity equal to
that of the stream in the immediate vicinity of the
2 Normative references
probe. [ISO 6107-21
The following standards contain provisions which,
through reference in this text, constitute provisions 3.2 sampler: A device used to obtain a sample of
of this part of IS0 5667. At the time of publication, the water or steam, either discretely or continuously, for
the purpose of examination of various defined
editions indicated were valid. All standards are subject
characteristic. [ISO 6107-21
to revision, and parties to agreements based on this
part of IS0 5667 are encouraged to investigate the
3.3 sampling point: The precise position within a
possibility of applying the most recent editions of the
system from which samples are taken. [ISO 6107-21
standards indicated below. Members of IEC and IS0
1
---------------------- Page: 5 ----------------------
IS0 5667=7:1993(E)
3.4 sampling probe: That part of sampling equip-
- a sampling line, including valves and fittings;
ment which is inserted into a body of steam or water
and into which the sample
initially passes. - a cooler (this can be omitted when the sample
[ISO 6107-21
temperature is permanently below 50 “C);
3.5 sampling line: The conduit which leads from
- a sample delivery point.
the sampling probe to the sample delivery point or the
The design of the sampling system and the selection
analysing equipment. [ISO 6107-21
of materials are influenced by
3.6 sample delivery point: The end of a sampling
- the analyses to be carried out and the required
line, often remote from the sampling probe, from
accuracies;
which a sample is removed, either discretely or con-
tinuously, for examination.
- the chemical composition of the water or steam
to be examined;
3.7 raw water: Water which has received no treat-
ment whatsoever, or water entering a plant for further
- the temperature and pressure at the sampling
treatment. [ISO 6107-I]
point;
3.8 make-up water: Water which has to be added
- the chemical composition of the cooling water.
to the system in order to make up for losses.
For most applications, all the parts of sampling _
3.9 condensate: Condensed steam from power
equipment in contact with the sample should be
plants or processes, which is not mixed with any
made of stainless steel, 18Cr8Ni. In some cases,
other water.
other materials may be used, for example, copper for
sampling from low pressure boilers. It is essential that
3.10 boiler water: The water present in a oper-
these are suitable for the use for which they are re-
ational boiler.
quired, and they should not interact with the con-
stituents of the sample. The various parts of the
3.11 feed water: The water consisting of the
sampling system are described in more detail in
condensate (3.9) and the make-up water (3.8) and
clause 5.
which passes through the feed pump or injector.
3.12 saturated steam: Steam having a temperature
4.3 Sampling points - General guidelines
equal to the saturation temperature corresponding to
its pressure.
Sampling points should be positioned in those parts
of the circuit where the composition, or changes in
3.13 superheated steam: Steam having a tem-
the composition, of the water or steam need to be
perature above the saturation temperature corre-
determined.
sponding to its pressure.
FigureA. shows typical sampling locations in the
4 Sampling - General aspects
steam/water circuit.
A sample point for a shell boiler should be located a
4.1 Introduction
minimum of 150 mm below the normal working level
of the boiler. It is recommended that the sample
A prerequisite of any sampling system is that it should
should be taken during the normal boiler operations,
extract a sample representative of the fluid in the
but not when the boiler is being fired.
given part of the circuit for subsequent analysis.
Problems are most likely to arise when more than one
Whenever possible, samples should be taken from
phase is present.
flowing systems. Stagnant areas should be avoided,
unless samples are specifically required from such
4.2 Sampling system - General
areas (e.g. wet stored boilers).
information
Where waters of different origin and composition are
The sampling system for the collection of samples of blended, or chemicals are added, sampling points
water and steam consists of the following parts (see
should be positioned where complete mixing has
figure I):
taken place. In most cases, this can be achieved by
sampling downstream of a turbulence promoter such
- the sampling probe;
as a valve, pump or pipe bend.
---------------------- Page: 6 ----------------------
IS0 5667=7:1993(E)
L
I
e
Probe
Sampling point
isolating valves
Pressure relief valve
(for closed cooling
syst .ems>
a
Cooler
\
Cooli ng water -
1
Pressure reducing valve
Flow control valve
6 Sample delivery point
- Schematic water sampling system
Figure 1
pipe diameters upstream of any flow disturbance such
To obtain a representative sample of particulate mat-
as pumps, valves and pipe bends. Further guidance
ter in water flowing in a pipe, it is necessary to
on choosing sampling points is given in clause 6.
sample at a location where the particulate matter
a)
is uniformly distributed in the pipe;
b) withdraw a representative sample from the bulk
5 Sampling equipment
fluid;
transport the sample in the sample line to the
5.1 Materials
sample delivery point, with minimum changes in
either the concentration or nature of the particulate
The materials selected for the sampling probe, in-
matter.
cluding fittings, and the weld material used to install
the probe should be compatible with the piping ma-
I o meet these criteria for systems with turbulent
terial and the fluid being sampled. The design of the
flow, the sampling points should preferably be in-
welded joint and the welding and inspection proce-
stalled in vertical pipework and the sample taken
dures should comply with all applicable codes to en-
isokinetically. If this is not possible, sampling points
sure an adequate, reliable joint. The material used for
should be positioned beside horizontal piping at least
the sampling probes should also be selected so that
10 internal pipe diameters downstream and 5 internal
the sample is not contaminated by the material.
For example, a system containing brass components
would not be suitable if it was required to determine
total copper.
---------------------- Page: 7 ----------------------
IS0 5667-7: 1993(E)
both designs. The probe should face into the direction
5.2 Water sampling probes
of flow. The directional probe should be used when
sampling water containing particulate matter of a wide
For collecting samples of homogeneous water, an
range of particle sizes. A straight probe should be
off-take connection as shown schematically in
considered when sampling water containing very fine
figure 2 is recommended.
particulate matter. A schematic arrangement of a di-
rectional probe for the isokinetic sampling of water is
When it is required to sample water containing
shown in figure3.
particulate matter, ideally the sample needs to be
taken isokinetically.
Figure4 shows an actual sampling system with the
probe arrangements for both solub le and particulate
Representative sampling of particulate matter is im-
sampling.
portant, for example, in the estimation of corrosion
products in a system.
Sometimes the use of a directional probe with
NOTE 1
the inlet slot facing away from the flow is suitable when
Experience has shown that, for some applications, a
sampling soluble species. In this case, ingress of
straight probe (off-take connection) will be sufficient.
particulates is minimized and thus deposition and the risk
In other cases, the use of a directional probe will be
of blockage within the sample line is reduced. This is par-
necessary. The choice of either a straight or direc-
ticularly applicable where long sample lines are used to
tional probe is best made by experimentation using carry samples to the on-line instrumentation.
Figure 2 - Example of a straight circular sampling probe for sampling soluble species
Direct
Figure 3 -
Example of a directional sampling probe for sampling particulates in water
---------------------- Page: 8 ----------------------
IS0 5667=7:1993(E)
See detail below
L
\
\
For directional sampling For non-directional sampling
(particuLate matter) (dissolved species)
DetaiL of slot
ä “~‘~J”“““““““““~“““‘1~~4
Probe end detail
Probe end detail
Figure 4 - Example of a water sampling probe for both soluble and particulate sampling
5
---------------------- Page: 9 ----------------------
IS0 5667=7:1993(E)
portioned for a specific condition, is inserted through
. Steam sampling probes
53
the pipe wall and extends across the centre of the
pipe.
Due to the multiphase nature of steam, both satu-
rated and superheated steam should preferably be
The ports should face upstream in the pipe and the
sampled isokinetically using directional probes (see
port holes should be spaced in such a way that each
clause 8). Both single and multiport probes are ap-
one samples from an equal area of pipe section (see
propriate for steam sampling.
figure 7).
For sampling saturated steam in piping at an offtake For sampling superheated steam, a single-port samp-
connection close to the boiler drum or header, a ler, such as that shown in figure5, may be preferable
single-port nozzle is recommended (see the examples as an alternative to the multipoint probe, when sam-
shown in figure 5). The probe tip should face into the pling from small diameter pipes or from large diam-
direction of steam flow. eter pipes when the steam is considered to be
homogeneously mixed. If the volume of sample ob-
For sampling both saturated and superheated steam tained from a single probe is insuffficient, then a
in large pipelines a multiport probe is recommended number of probes may be used and the samples
(see figure6). This probe, specially designed and pro- combined to provide a single sample.
Superheater supply tubes
A-A
/-
Boiler drum wall
Enlarged section A-A Typic al set tion
Figure 5 - Examples of sampling probes for sampling saturated steam
Locating mark “X” and port
holes tobeonthesame
side o If tube.Probetobe
.Led with ports facing
instal
the fL ow of steam.
Bore ports --Y - Steam Line
Figure 6 - Example of a steam sampling probe, multiport type
---------------------- Page: 10 ----------------------
IS0 5667-7:1993(E)
125 150
0 25 50 75 100
internal diameter of pipe (mm)
300
I
I
’ Three equal
A
200
1
150
2E
&
5
'f 100
g
50
400 450 500 550 60
150 200 250 300 350
-
Internal diameter of pipe (mm)
- Division
---- Port
NOTE - Each port of a multiport sampling probe should withdraw a portion of the main stream equivalent to the area of
the portion of the pipe in which it is located. For ports of equal size, this requires that the spacing should be such that the
ports withdraw equal portions of the sample from equal areas of pipe section. The spacing of the ports may be determined
according to figure 6.
Ideally, equal pressure drops should occur across each sampling port. To promote this condition, the total port area should
be less than two-thirds of the internal cross-sectional area of the probe. The diameter of the bore of the probe should be
sufficiently large to ensure that the steam entraps moisture with it.
The ratio of total port area should be equal to the ratio of the rate of sample flow to the rate of steam flow. Under this
condition, the velocity of the steam entering the sampling port will be that of the steam flowing in the pipe and will represent
isokinetic flow (see table I).
Figure 7 - Radii of circles for dividing a circular pipe into annuli of equal areas
---------------------- Page: 11 ----------------------
IS0 5667=7:1993(E)
provided for flow control. For high pressure appli-
cations, a pressure reducing valve can be interposed
Table 1 - Recommended minimum mass flow
between the sample isolating valves and the flow
through sampling probe for various steam
control valve. When a cooler is required (see 5.6), the
pressures
pressure reducing valve should be fitted downstream
of the cooler. When taking a sample, the isolating
Steam pressure Mass flow
valve should be fully opened. The sample flow should
kPa kg/s-m*
be adjusted by the needle valve. Hence, the entire
sampling line, including a possible cooler, should be
500 13
of sufficient strength to withstand the full pressure
1 000 20 of the system being sampled. A typical sampling ar-
rangement is shown in figure 1.
2000 26
3000 31
5.6 Sample cooling
4000 35
5000 38
Cooling should generally be carried out for sample
6000 40
withdrawn from systems operating at temperatures
greater than 50 “C. The temperature to which the
7500 43
sample is cooled depends upon the subsequent
10000 46
analysis. The cooler dimensions, cooling water flow
12500 48
rate and temperature should be chosen for the spe-
15000 49
cific application. A final sample temperature in the
range 25 “C to 30 “C is typical.
17500 49
20000 49
The coolers should be constructed of stainless steel,
or another appropriate material, and the shell of
sealed coolers should be fitted with a pressure-relief
valve (see figure 1).
5.4 Sampling lines
The coil of the cooler should be designed and con-
The sampling line should be as short as possible, to structed so as to be capable of operating at the full
minimize sample delay time and deposition of working pressure and temperature of the vessel or
particulate matter where a representative sample of pipe from which the sample is being taken.
this is required.
The cooling water should be of a quality such that no
deposition or corrosion occurs within the cooler and
To further minimize the deposition of particulate mat-
ter it is necessary to is dependent upon the construction materials (see
annex B).
a) avoid long horizontal sections of pipe
...
SLOVENSKI STANDARD
SIST ISO 5667-7:1996
01-september-1996
.DNRYRVWYRGH9]RUþHQMHGHO 1DYRGLOR]DY]RUþHQMHYRGHLQSDUHYKODGLOQLK
LQWRSORYRGQLKVLVWHPLKLQYSURL]YRGQMLYRGQHSDUH
Water quality -- Sampling -- Part 7: Guidance on sampling of water and steam in boiler
plants
Qualité de l'eau -- Échantillonnage -- Partie 7: Guide général pour l'échantillonnage des
eaux et des vapeurs dans les chaudières
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 5667-7:1993
ICS:
13.060.25 Voda za industrijsko uporabo Water for industrial use
13.060.45 Preiskava vode na splošno Examination of water in
general
SIST ISO 5667-7:1996 en
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
---------------------- Page: 1 ----------------------
SIST ISO 5667-7:1996
---------------------- Page: 2 ----------------------
SIST ISO 5667-7:1996
INTERNATIONAL IS0
STANDARD
5667-7
First edition
1993-l l-01
Water quality - Sampling -
Part 7:
Guidance on sampling of water and steam in
boiler plants
Qua/it& de I’eau - khan tillonnage -
Par-tie 7: Guide g&&al pour I’&hantillonnage des eaux et des vapeurs
dans /es chaudk-es
Reference number
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Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (IS0 member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through IS0
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. IS0
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission
(I EC) on all matters of electrotechnical standardization.
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.
International Standard IS0 5667-7 was prepared by Technical Committee
lSO/TC 147, Water quality, Sub-Committee SC 6, Sampling (general
methods).
IS0 5667 consists of the following parts, under the general title Water
quality - Sampling:
- Part 1: Guidance on the design of sampling programmes
- Part 2: Guidance on sampling techniques
- Part 3: Guidance on the preservation and handling of samples
- Part 4: Guidance on sampling from lakes, natural and man-made
- Part 5: Guidance on sampling of drinking water and water used for
food and beverage processing
- Part 6: Guidance on sampling of rivers and streams
- Part 7: Guidance on sampling of water and steam in boiler plants
- Part 8: Guidance on the sampling of wet deposition
- Part 9: Guidance on sampling from marine waters
0 IS0 1993
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form or
by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without per-
mission in writing from the publisher.
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IS0 5667=7:1993(E)
- Part IO: Guidance on sampling of waste waters
- Part 11: Guidance on sampling of groundwaters
- Part 12: Guidance on sampling of sediments
- Part 13: Guidance on sampling of sludges
Annexes A, B and C of this part of IS0 5667 are for information only.
---------------------- Page: 5 ----------------------
SIST ISO 5667-7:1996
IS0 5667=7:1993(E)
Introduction
This part of IS0 5667 is one of a group of standards dealing with the
general aspects of sampling (parts 1 to 3) and the sampling of specific
types of water (from part 4 onwards). It should be read in conjunction with
IS0 5667-1, IS0 5667-2 and IS0 5667-3.
The terminology used is in accordance with the various parts of
IS0 6107.
---------------------- Page: 6 ----------------------
SIST ISO 5667-7:1996
INTERNATIONAL STANDARD IS0 5667=7:1993(E)
Water quality - Sampling -
Part 7:
Guidance on sampling of water and steam in boiler plants
maintain registers of currently valid International
1 Scope
Standards.
This part of IS0 5667 recommends procedures and
IS0 5667-l :I 980, Water quality - Sampling -
equipment for sampling water and steam in boiler
Part I: Guidance on the design of sampling pro-
plants including examples of sampling apparatus, to
grammes.
provide samples for physical and chemical analysis
that are representative of the main body of water or
IS0 5667-2:1991, Water quality - Sampling -
steam from which they are taken.
Part 2: Guidance on sampling techniques.
The procedures for sampling water apply to
IS0 5667-3:1985, Water quality - Sampling -
- raw water; Part 3: Guidance on the preservation and handling of
samples.
- make-up water;
IS0 6107-I :I 986, Water quality - Vocabulary -
Part I.
- boiler feed water;
IS0 6107-2:1989, Water quality - Vocabulary -
- condensate;
Part 2.
- boiler water;
IS0 8199: 1988, Water quality - General guide to the
enumeration of micro-organisms by culture.
- cooling water.
The procedures for sampling steam cover both satu-
3 Definitions
rated and superheated steam.
This part of IS0 5667 does not apply to the sampling
For the purposes of this part of IS0 5667, the follow-
of water and steam in nuclear power plants.
ing definitions apply.
Figures 2 to 6 are only given as examples of sampling
3.1 isokinetic sampling: A technique in which the
apparatus.
sample from a water or steam stream passes into the
orifice of a sampling probe with a velocity equal to
that of the stream in the immediate vicinity of the
2 Normative references
probe. [ISO 6107-21
The following standards contain provisions which,
through reference in this text, constitute provisions 3.2 sampler: A device used to obtain a sample of
of this part of IS0 5667. At the time of publication, the water or steam, either discretely or continuously, for
the purpose of examination of various defined
editions indicated were valid. All standards are subject
characteristic. [ISO 6107-21
to revision, and parties to agreements based on this
part of IS0 5667 are encouraged to investigate the
3.3 sampling point: The precise position within a
possibility of applying the most recent editions of the
system from which samples are taken. [ISO 6107-21
standards indicated below. Members of IEC and IS0
1
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3.4 sampling probe: That part of sampling equip-
- a sampling line, including valves and fittings;
ment which is inserted into a body of steam or water
and into which the sample
initially passes. - a cooler (this can be omitted when the sample
[ISO 6107-21
temperature is permanently below 50 “C);
3.5 sampling line: The conduit which leads from
- a sample delivery point.
the sampling probe to the sample delivery point or the
The design of the sampling system and the selection
analysing equipment. [ISO 6107-21
of materials are influenced by
3.6 sample delivery point: The end of a sampling
- the analyses to be carried out and the required
line, often remote from the sampling probe, from
accuracies;
which a sample is removed, either discretely or con-
tinuously, for examination.
- the chemical composition of the water or steam
to be examined;
3.7 raw water: Water which has received no treat-
ment whatsoever, or water entering a plant for further
- the temperature and pressure at the sampling
treatment. [ISO 6107-I]
point;
3.8 make-up water: Water which has to be added
- the chemical composition of the cooling water.
to the system in order to make up for losses.
For most applications, all the parts of sampling _
3.9 condensate: Condensed steam from power
equipment in contact with the sample should be
plants or processes, which is not mixed with any
made of stainless steel, 18Cr8Ni. In some cases,
other water.
other materials may be used, for example, copper for
sampling from low pressure boilers. It is essential that
3.10 boiler water: The water present in a oper-
these are suitable for the use for which they are re-
ational boiler.
quired, and they should not interact with the con-
stituents of the sample. The various parts of the
3.11 feed water: The water consisting of the
sampling system are described in more detail in
condensate (3.9) and the make-up water (3.8) and
clause 5.
which passes through the feed pump or injector.
3.12 saturated steam: Steam having a temperature
4.3 Sampling points - General guidelines
equal to the saturation temperature corresponding to
its pressure.
Sampling points should be positioned in those parts
of the circuit where the composition, or changes in
3.13 superheated steam: Steam having a tem-
the composition, of the water or steam need to be
perature above the saturation temperature corre-
determined.
sponding to its pressure.
FigureA. shows typical sampling locations in the
4 Sampling - General aspects
steam/water circuit.
A sample point for a shell boiler should be located a
4.1 Introduction
minimum of 150 mm below the normal working level
of the boiler. It is recommended that the sample
A prerequisite of any sampling system is that it should
should be taken during the normal boiler operations,
extract a sample representative of the fluid in the
but not when the boiler is being fired.
given part of the circuit for subsequent analysis.
Problems are most likely to arise when more than one
Whenever possible, samples should be taken from
phase is present.
flowing systems. Stagnant areas should be avoided,
unless samples are specifically required from such
4.2 Sampling system - General
areas (e.g. wet stored boilers).
information
Where waters of different origin and composition are
The sampling system for the collection of samples of blended, or chemicals are added, sampling points
water and steam consists of the following parts (see
should be positioned where complete mixing has
figure I):
taken place. In most cases, this can be achieved by
sampling downstream of a turbulence promoter such
- the sampling probe;
as a valve, pump or pipe bend.
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SIST ISO 5667-7:1996
IS0 5667=7:1993(E)
L
I
e
Probe
Sampling point
isolating valves
Pressure relief valve
(for closed cooling
syst .ems>
a
Cooler
\
Cooli ng water -
1
Pressure reducing valve
Flow control valve
6 Sample delivery point
- Schematic water sampling system
Figure 1
pipe diameters upstream of any flow disturbance such
To obtain a representative sample of particulate mat-
as pumps, valves and pipe bends. Further guidance
ter in water flowing in a pipe, it is necessary to
on choosing sampling points is given in clause 6.
sample at a location where the particulate matter
a)
is uniformly distributed in the pipe;
b) withdraw a representative sample from the bulk
5 Sampling equipment
fluid;
transport the sample in the sample line to the
5.1 Materials
sample delivery point, with minimum changes in
either the concentration or nature of the particulate
The materials selected for the sampling probe, in-
matter.
cluding fittings, and the weld material used to install
the probe should be compatible with the piping ma-
I o meet these criteria for systems with turbulent
terial and the fluid being sampled. The design of the
flow, the sampling points should preferably be in-
welded joint and the welding and inspection proce-
stalled in vertical pipework and the sample taken
dures should comply with all applicable codes to en-
isokinetically. If this is not possible, sampling points
sure an adequate, reliable joint. The material used for
should be positioned beside horizontal piping at least
the sampling probes should also be selected so that
10 internal pipe diameters downstream and 5 internal
the sample is not contaminated by the material.
For example, a system containing brass components
would not be suitable if it was required to determine
total copper.
---------------------- Page: 9 ----------------------
SIST ISO 5667-7:1996
IS0 5667-7: 1993(E)
both designs. The probe should face into the direction
5.2 Water sampling probes
of flow. The directional probe should be used when
sampling water containing particulate matter of a wide
For collecting samples of homogeneous water, an
range of particle sizes. A straight probe should be
off-take connection as shown schematically in
considered when sampling water containing very fine
figure 2 is recommended.
particulate matter. A schematic arrangement of a di-
rectional probe for the isokinetic sampling of water is
When it is required to sample water containing
shown in figure3.
particulate matter, ideally the sample needs to be
taken isokinetically.
Figure4 shows an actual sampling system with the
probe arrangements for both solub le and particulate
Representative sampling of particulate matter is im-
sampling.
portant, for example, in the estimation of corrosion
products in a system.
Sometimes the use of a directional probe with
NOTE 1
the inlet slot facing away from the flow is suitable when
Experience has shown that, for some applications, a
sampling soluble species. In this case, ingress of
straight probe (off-take connection) will be sufficient.
particulates is minimized and thus deposition and the risk
In other cases, the use of a directional probe will be
of blockage within the sample line is reduced. This is par-
necessary. The choice of either a straight or direc-
ticularly applicable where long sample lines are used to
tional probe is best made by experimentation using carry samples to the on-line instrumentation.
Figure 2 - Example of a straight circular sampling probe for sampling soluble species
Direct
Figure 3 -
Example of a directional sampling probe for sampling particulates in water
---------------------- Page: 10 ----------------------
SIST ISO 5667-7:1996
IS0 5667=7:1993(E)
See detail below
L
\
\
For directional sampling For non-directional sampling
(particuLate matter) (dissolved species)
DetaiL of slot
ä “~‘~J”“““““““““~“““‘1~~4
Probe end detail
Probe end detail
Figure 4 - Example of a water sampling probe for both soluble and particulate sampling
5
---------------------- Page: 11 ----------------------
SIST ISO 5667-7:1996
IS0 5667=7:1993(E)
portioned for a specific condition, is inserted through
. Steam sampling probes
53
the pipe wall and extends across the centre of the
pipe.
Due to the multiphase nature of steam, both satu-
rated and superheated steam should preferably be
The ports should face upstream in the pipe and the
sampled isokinetically using directional probes (see
port holes should be spaced in such a way that each
clause 8). Both single and multiport probes are ap-
one samples from an equal area of pipe section (see
propriate for steam sampling.
figure 7).
For sampling saturated steam in piping at an offtake For sampling superheated steam, a single-port samp-
connection close to the boiler drum or header, a ler, such as that shown in figure5, may be preferable
single-port nozzle is recommended (see the examples as an alternative to the multipoint probe, when sam-
shown in figure 5). The probe tip should face into the pling from small diameter pipes or from large diam-
direction of steam flow. eter pipes when the steam is considered to be
homogeneously mixed. If the volume of sample ob-
For sampling both saturated and superheated steam tained from a single probe is insuffficient, then a
in large pipelines a multiport probe is recommended number of probes may be used and the samples
(see figure6). This probe, specially designed and pro- combined to provide a single sample.
Superheater supply tubes
A-A
/-
Boiler drum wall
Enlarged section A-A Typic al set tion
Figure 5 - Examples of sampling probes for sampling saturated steam
Locating mark “X” and port
holes tobeonthesame
side o If tube.Probetobe
.Led with ports facing
instal
the fL ow of steam.
Bore ports --Y - Steam Line
Figure 6 - Example of a steam sampling probe, multiport type
---------------------- Page: 12 ----------------------
SIST ISO 5667-7:1996
IS0 5667-7:1993(E)
125 150
0 25 50 75 100
internal diameter of pipe (mm)
300
I
I
’ Three equal
A
200
1
150
2E
&
5
'f 100
g
50
400 450 500 550 60
150 200 250 300 350
-
Internal diameter of pipe (mm)
- Division
---- Port
NOTE - Each port of a multiport sampling probe should withdraw a portion of the main stream equivalent to the area of
the portion of the pipe in which it is located. For ports of equal size, this requires that the spacing should be such that the
ports withdraw equal portions of the sample from equal areas of pipe section. The spacing of the ports may be determined
according to figure 6.
Ideally, equal pressure drops should occur across each sampling port. To promote this condition, the total port area should
be less than two-thirds of the internal cross-sectional area of the probe. The diameter of the bore of the probe should be
sufficiently large to ensure that the steam entraps moisture with it.
The ratio of total port area should be equal to the ratio of the rate of sample flow to the rate of steam flow. Under this
condition, the velocity of the steam entering the sampling port will be that of the steam flowing in the pipe and will represent
isokinetic flow (see table I).
Figure 7 - Radii of circles for dividing a circular pipe into annuli of equal areas
---------------------- Page: 13 ----------------------
SIST ISO 5667-7:1996
IS0 5667=7:1993(E)
provided for flow control. For high pressure appli-
cations, a pressure reducing valve can be interposed
Table 1 - Recommended minimum mass flow
between the sample isolating valves and the flow
through sampling probe for various steam
control valve. When a cooler is required (see 5.6), the
pressures
pressure reducing valve should be fitted downstream
of the cooler. When taking a sample, the isolating
Steam pressure Mass flow
valve should be fully opened. The sample flow should
kPa kg/s-m*
be adjusted by the needle valve. Hence, the entire
sampling line, including a possible cooler, should be
500 13
of sufficient strength to withstand the full pressure
1 000 20 of the system being sampled. A typical sampling ar-
rangement is shown in figure 1.
2000 26
3000 31
5.6 Sample cooling
4000 35
5000 38
Cooling should generally be carried out for sample
6000 40
withdrawn from systems operating at temperatures
greater than 50 “C. The temperature to which the
7500 43
sample is cooled depends upon the subsequent
10000 46
analysis. The cooler dimensions, cooling water flow
12500 48
rate and temperature should be chosen for the spe-
15000 49
cific application. A final sample temperature in the
range 25 “C to 30 “C is typical.
17500 49
20000 49
The coolers should be constructed of stainless steel,
or another appropriate material, and the shell of
sealed coolers shou
...
NORME
ISO
INTERNATIONALE
5667-7
Première édition
1993-I I-OI
Qualité de l’eau - Échantillonnage -
Partie 7:
Guide général pour l’échantillonnage des eaux
et des vapeurs dans les chaudières
Water quahty - Samphg -
Part 7: Guidance on sampling of water and steam in boiler plants
Numéro de référence
ISO 5667-7:1993(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 5667-7:1993(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’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 gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
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 co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 5667-7 a été élaborée par le comité techni-
que lSO/TC 147, Qualité de l’eau, sous-comité SC 6, Échantillonnage
(méthodes générales).
L’ISO 5667 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre gé-
néral Qualité de l’eau - Échantillonnage:
- Partie 1: Guide général pour l’établissement des programmes
d’échantillonnage
- Partie 2: Guide général sur les techniques d’échantillonnage
- Partie 3: Guide général pour la conservation et la manipulation des
échantillons
- Partie 4: Guide pour l’échantillonnage des eaux des lacs naturels et
des lacs artificiels
- Partie 5: Guide pour l’échantillonnage de l’eau potable et de l’eau
utilisée dans l’industrie alimentaire et des boissons
- Partie 6: Guide pour l’échantillonnage des rivières et des cours
d’eau
- Partie 7: Guide général pour l’échantillonnage des eaux et des va-
peurs dans les chaudières
0 ISO 1993
Droits de reproduction réservés. 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 et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-l 211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 5667=7:1993(F)
- Partie 8: Guide général pour l’échantillonnage des dépôts humides
- Partie 9: Guide général pour l’échantillonnage des eaux marines
- Partie 10: Guide pour l’échantillonnage des eaux résiduaires
- Partie 11: Guide général pour l’échantillonnage des eaux souterrai-
nes
- Partie 12: Guide général pour l’échantillonnage des sédiments
- Partie 13: Guide général pour l’échantillonnage des boues
Les annexes A, B et C de la présente partie de I’ISO 5667 sont données
uniquement à titre d’information.
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 5667=7:1993(F)
Introduction
La présente partie de I’ISO 5667 appartient à une série de normes portant
sur les aspects généraux de l’échantillonnage (parties 1 à 3) et sur
l’échantillonnage de types d’eau spécifiques (partie 4 et suivantes).
Elle devra être lue conjointement avec I’ISO 5667-1, I’ISO 5667-2 et
I’ISO 5667-3.
La terminologie générale utilisée est conforme aux différentes parties de
I’ISO 6107.
---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 5667=7:1993(F)
Qualité de l’eau - Échantillonnage -
Partie 7:
Guide général pour l’échantillonnage des eaux et des
vapeurs dans les chaudières
1 Domaine d’application 2 Références normatives
La présente partie de I’ISO 5667 préconise des Les normes suivantes contiennent des dispositions
modes opératoires et des matériels pour I’échan- qui, par suite de la référence qui en est faite, consti-
tillonnage des eaux et des vapeurs dans les chaudiè- tuent des dispositions valables pour la présente partie
res et comporte également des exemples d’appareils de I’ISO 5667. Au moment de la publication, les édi-
d’échantillonnage utilisés pour prélever des échan- tions indiquées étaient en vigueur. Toute norme est
tillons pour analyse physique et chimique, représen- sujette à révision et les parties prenantes des accords
tatifs des eaux et des vapeurs à partir desquelles ils fondés sur la présente partie de I’ISO 5667 sont invi-
ont été prélevés. tées à rechercher la possibilité d’appliquer les éditions
les plus récentes des normes indiquées ci-après. Les
Les modes opératoires pour l’échantillonnage de l’eau membres de la CEI et de I’ISO possèdent le registre
des Normes internationales en vigueur à un moment
s’appliquent
donné.
à l’eau brute;
ISO 5667-l : 1980, Qualité de l’eau - Échantillonnage
- à l’eau compensant les pertes; - Partie 1: Guide général pour l’établissement des
programmes d’échantillonnage.
- à l’eau d’alimentation des chaudières;
ISO 5667-2:1991, Qualité de l’eau - Échantillonnage
- au condensat; - Partie 2: Guide général sur les techniques
d’échantillonnage. ’
- à l’eau de chaudière;
ISO 5667-3: 1985, Qualité de l’eau - Échantillonnage
- Partie 3: Guide général pour la conservation et la
- à l’eau de refroidissement.
manipulation des échantillons.
Les modes opératoires pour l’échantillonnage des va-
ISO 6107-I :1986, Qualité de l’eau - Vocabulaire -
peurs couvrent la vapeur saturée et la vapeur sur-
chauffée. Partie 1.
La présente partie de I’ISO 5667 ne s’applique pas à ISO 6107-2:1989, Qualité de l’eau - Vocabulaire -
l’échantillonnage des eaux et des vapeurs dans les Partie 2.
centrales nucléaires.
ISO 8199:1988, Qualité de l’eau - Guide général
Les figures 2 à 6 sont données uniquement à titre pour le dénombrement des micro-organismes sur mi-
d’exemple. lieu de culture.
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 5667=7:1993(F)
3.13 vapeur surchauffée: Vapeur ayant une tempé-
3 Définitions
rature supérieure à la température de saturation cor-
respondant à sa pression.
Pour les besoins de la présente partie de I’ISO 5667,
les définitions suivantes s’appliquent.
isocinétique: 4 Échantillonnage - Aspects généraux
3.1 échantillonnage Technique
consistant à faire passer l’échantillon d’un courant
dans l’orifice d’une sonde
d’eau ou de vapeur
4.1 Introduction
une vitesse égale à celle du
d’échantillonnage avec
immédiate de la sonde.
courant à proximité
Une des conditions préalables d’un quelconque sys-
[ISO 6107-21
tème d’échantillonnage est qu’il doit extraire un
échantillon représentatif du fluide dans la partie don-
3.2 échantillonneur: Appareillage utilisé pour préle-
née d’un circuit pour analyse ultérieure. Plus il y a de
ver un échantillon d’eau ou de vapeur, de façon inter-
phases, plus il y a de risques que des problèmes se
mittente ou continue, en vue de l’examen de diverses
présentent.
caractéristiques définies. [ISO 6107-21
3.3 point d’échantillonnage: Position précise dans
4.2 Système d’échantillonnage -
un emplacement d’échantillonnage où sont prélevés
Informations d’ordre général
les échantillons. [ISO 6107-21
Le système d’échantillonnage pour le prélèvement
3.4 sonde d’échantillonnage: Première partie d’un
d’échantillons d’eau et de vapeur comprend les élé-
équipement d’échantillonnage plongée dans une
ments suivants (voir figure 1):
masse d’eau et dans laquelle passe l’échantillon
d’eau. [ISO 6107-21
- la sonde d’échantillonnage;
3.5 conduite d’échantillonnage: Conduite qui relie
- la tond uite d’échantillo nnage, y compris les van-
la sonde d’échantillonnage au point de distribution de
nes et I es accessoires;
l’échantillon ou à l’appareillage d’analyse.
[ISO 6107-21
- un refroidisseur (peut être omis lorsque la tempé-
rature de l’échantillon est en permanence infé-
3.6 point de prélèvement de l’échantillon: Extré-
rieure à 50 OC);
mité de la conduite d’échantillonnage, située souvent
loin de la sonde d’échantillonnage, d’où est prélevé
- un point de prélèvement de l’échantillon.
l’échantillon, soit par échantillonnage intermittent, soit
par échantillonnage en continu, pour examen ulté-
La conception du système d’échantillonnage et le
rieur.
choix des matériaux sont influencés par
3.7 eau brute: Eau qui n’a subi aucun traitement de
- l’analyse à réaliser et le degré de précision requis;
quelque sorte qu’il soit, ou eau qui entre dans une
station afin d’y être traitée. [ISO 6107-I]
- la composition chimique de l’eau ou de la vapeur
à examiner;
3.8 eau compensant les pertes: Eau qui doit être
ajoutée au système afin de compenser les pertes.
- la température et la pression au niveau du point
d’échantillonnage;
condensat: Vapeur condensée provenant de
3.9
centrales électriques ou de procédés, qui n’est pas
- la composition chimique de l’eau de refroidis-
mélangée avec une autre eau quelconque.
sement.
Pour la plupart des applications, il est recommandé
3.10 eau de chaudière: Eau présente dans une
que tous les éléments du matériel d’échantillonnage
chaudière en état de fonctionnement.
en contact avec l’échantillon soient réalisés en acier
3.11 eau d’alimentation: Eau composée du con- inoxydable, 18Cr8Ni. Dans certains cas, d’autres ma-
densat (3.9) et de /‘eau compensant les pertes (3.8) tériaux peuvent être utilisés, par exemple le cuivre
et qui passe à travers la pompe d’alimentation ou pour l’échantillonnage à partir de chaudières de faible
l’injecteur. pression. II est indispensable qu’ils conviennent à
l’utilisation pour laquelle ils sont prévus et qu’ils ne
3.12 vapeur saturée: Vapeur ayant une température réagissent pas avec les constituants de l’échantillon.
égale à la température de saturation correspondant à Les divers éléments du système d’échantillonnage
sont décrits de façon plus détaillée à l’article 5.
sa pression.
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 5667=7:1993(F)
Point d’&hantillonnage F Sonde
Vannes d’isolement
Vanne de détente
(pour les systèmes
de refroidissement \
fermes)
Ref roidisseu r -
Eau de
refroidissement
Mano-detendeur
Vanne de reglage
F dedebit
,
Point de prelèvement
de l’echantillon
Figure 1 - Schéma d’un système d’échantillonnage d’eau
II convient d’éviter les zones stagnantes à moins que
4.3 Points d’échantillonnage - Lignes
le prélèvement d’échantillons dans de telles zones
directrices générales
soit spécifiquement exigé (par exemple, chaudières).
Lorsque des eaux d’origine et de composition diffé-
II convient que les points d’échantillonnage soient si-
rentes sont mélangées ou lorsque des produits chi-
tués dans les parties du circuit où la composition ou
il convient que les points
miques sont ajoutés,
des changements dans la composition des eaux ou
d’échantillonnage soient situés là où a eu lieu I’ho-
des vapeurs nécessitent d’être déterminés.
mogénéisation complète. Dans la plupart des cas,
ceci peut être accompli en échantillonnant en aval
La figure A.1 indique des emplacements d’échan-
d’un générateur de turbulence tel qu’une vanne, une
tillonnage types dans un circuit vapeur/eau.
pompe ou la partie coudée d’une conduite.
Un point d’échantillonnage pour une calandre de
Pour obtenir un échantillon représentatif de matière
chaudière devrait être situé à au moins 150 mm au-
particulaire présente dans de l’eau circulant dans une
dessous du niveau normal de fonctionnement de la
conduite, il est nécessaire
chaudière. II est recommandé que l’échantillon soit
prélevé durant les opérations normales de la chau-
a) d’échantillonner à un emplacement où la matière
dière, et non lorsque la chaudière est en cours d’allu-
particulaire est uniformément répartie dans la
mage.
conduite;
Dans la mesure du possible, il est recommande de
b) de prélever un échantillon représentatif du fluide
prélever les échantillons à partir de systèmes à flux
en vrac;
permanent.
3
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 5667=7:1993(F)
c) de véhiculer l’échantillon le long de la conduite
à des expériences utilisant les deux types de sonde.
d’échantillonnage jusqu’au point de prélèvement
Dans tous les cas, il est recommandé d’orienter la
avec un minimum de variations soit dans la
sonde dans le sens de l’écoulement.
concentration, soit dans la nature de la matière
II convient d’utiliser la sonde directionnelle lors de
particulaire.
l’échantillonnage d’une eau renfermant de la matière
Pour satisfaire à ces critères pour des systèmes avec
particulaire à large intervalle granulométrique. II est
écoulement turbulent, il convient d’installer les points
recommandé de prendre en considération une sonde
d’échantillonnage de préférence dans de la tuyauterie
rectiligne doit être prise en considération lors de
verticale et que l’échantillon soit prélevé isocinétique-
l’échantillonnage d’une eau renfermant de la matière
ment. En cas d’impossibilité, il est recommandé que
particulaire très fine. Un schéma d’une sonde direc-
les points d’échantillonnage soient situés du côté de
tionnelle pour l’échantillonnage isocinétique de l’eau
la tuyauterie horizontale à au moins 10 diamètres in-
est illustré à la figure3.
térieurs de conduite en aval et à 5 diamètres inté-
La figure4 montre un système d’échantillonnage pro-
rieurs de conduite en amont d’une perturbation
prement dit avec les dispositions de la sonde pour
d’écoulement quelconque, telle qu’une pompe, une
l’échantillonnage de matières solubles et de matières
vanne ou un tuyau en coude. D’autres lignes directri-
particulaires.
ces pour le choix de l’emplacement des points
d’échantillonnage sont données à l’article 6.
NOTE 1
Lors de l’échantillonnage d’espèces solubles, il
convient parfois d’utiliser une sonde directionnelle dont la
fente d’entrée n’est pas orientée dans le sens de I’écou-
5 Matériel d’échantillonnage
lement. Dans ce cas, l’entrée de matières particulaires est
réduite au minimum et par conséquent il y a moins de for-
mation de dépôts et moins de risque de colmatage à I’inté-
5.1 Matériaux
rieur de la conduite. Ceci est applicable en particulier
lorsque de longues conduites d’échantillonnage sont utili-
II est recommandé que les matériaux choisis pour la
sées pour véhiculer les échantillons jusqu’aux appareils de
sonde d’échantillonnage, y compris les accessoires,
mesure en ligne.
et les matériaux de soudage utilisés pour installer la
sonde soient compatibles avec les matériaux des
tuyaux et le fluide échantillonné. II est recommandé
5.3 Sondes d’échantillonnage pour la vapeur
que la conception du joint soudé et les modes opé-
ratoires de soudure et de contrôle soient conformes
En raison de la nature multiphase de la vapeur, il
à tous les codes en vigueur afin de garantir un joint
convient d’échantillonner la vapeur saturée et la va-
adéquat et fiable. II convient également de sélection-
peur surchauffée en procédant de préférence à un
ner le matériau pour toutes les sondes d’échantillon-
échantillonnage isocinétique à l’aide de sondes direc-
nage de sorte qu’il n’y ait aucune contamination de
tionnelles (voir article 8). Les sondes à un seul orifice
l’échantillon par le matériau. Par exemple, un système
et à plusieurs orifices conviennent parfaitement pour
comportant des composants en laiton ne conviendrait
l’échantillonnage de la vapeur.
pas si l’exigence était le dosage du cuivre total.
Pour l’échantillonnage de la vapeur saturée dans une
conduite au niveau d’une prise d’extraction située à
5.2 Sondes d’échantillonnage pour l’eau
proximité du corps ou du tuyau collecteur d’une
chaudière, il est recommandé d’utiliser une tuyère à
Pour le prélèvement d’échantillons d’eau homogène,
simple orifice, comme indiqué dans les exemples
il est recommandé d’utiliser une prise d’aspiration
donnés à la figure5. II est recommandé d’orienter
d’extraction comme le montre le schéma à la
l’extrémité de la sonde dans le sens de l’écoulement
trgure 2.
de la vapeur.
Lorsqu’un échantillonnage d’une eau renfermant de la
Pour l’échantillonnage de la vapeur saturée et de la
matière particulaire est demandé, l’échantillon doit
vapeur surchauffée dans des conduites à grande sec-
idéalement être prélevé par échantillonnage iso-
tion, il est recommandé d’utiliser une sonde à plu-
cinétique.
sieurs orifices (voir figure 6).
L’échantillonnage représentatif de matière particulaire
Cette sonde, spécialement conçue et proportionnée
est important, par exemple, lors de l’évaluation des
pour une condition spécifique, est introduite à travers
produits de corrosion présents dans un système.
la paroi de la conduite et se prolonge jusqu’au milieu
L’expérience a montré que pour certaines applica- de la conduite.
tions, une sonde rectiligne (prise d’aspiration d’ex-
II est recommandé d’orienter les orifices vers l’amont
traction) suffira. Dans d’autres cas l’utilisation d’une
à l’intérieur de la conduite et il convient que I’espa-
sonde directionnelle s’avérera nécessaire.
cernent entre les orifices soit tel que chacun prélève
La meilleure façon de déterminer s’il faut une sonde sur des aires égales de la section de la conduite (voir
rectiligne ou une sonde directionnelle est de procéder figure 7).
4
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 5667=7:1993(F)
Pour l’échantillonnage de la vapeur surchauffée, un section ou à grande section lorsque la vapeur et
considérée comme étant homogène. Si en utilisant
échantillonneur à simple orifice tel qu’il est illustré à
une seule sonde le volume d’échantillon obtenu est
la figure5 peut s’avérer préférable en tant que va-
insuffisant, on peut alors utiliser plusieurs sondes et
riante de la sonde à plusieurs orifices lorsqu’il est
ainsi combiner les échantillons pour en fournir un seul.
question d’échantillonner à partir de conduites à faible
Figure 2 - Exemple d’une sonde d’échantillonnage d’eau rectiligne et circulaire pour l’échantillonnage
de matières solubles
Forme de la fente
0
Sens del’&oulement _
Figure 3 - Exemple d’une sonde d’échantillonnage directionnelle pour l’échantillonnage de matières
particulaires présentes dans l’eau
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 5667=7:1993(F)
Voir dUai ci-dessous
-
1
Pour l’&hantillonnage non directionnel
Pour l’echantillonnage directionnel
(espèces dissoutes)
(matières particulaires)
Bouchonsoude
Détail de la fente
Détail de l’extrémité de la sonde
Détail de I’extrémitf? de la sonde
Exemple d’une sonde d’échantillonnage d’eau pour l’échantillonnage de matières solubles et
Figure 4 -
particulaires
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 5667=7:1993(F)
Tubes d’alimentation
A-A
du surchauffeur
- Paroi du corps de chaudière
Section A-A agrandie
Section type
Figure 5 - Exemples de sondes d’échantillonnage pour l’échantillonnage de vapeur saturée
Le repère d’emplacement “X”
et Les orifices doivent se
trouver du merne c6te de La
conduite. La sonde doit f?tre
installée avec Les orifices
orientés dans Le sens d’écou-
lement de La va
Diamètre d’alésage
L
Conduite de vapeur
+ orifices
Figure 6 - Exemple d’une sonde d’échantillonnage de vapeur, type multiorifice
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 5667=7:1993(F)
75
t 50
Ê
E
o 2 25
E
0 I
2’5 50
125
Diamètre interieur de La conduite (mm) -
250
t 200
150
Ê
-G
0
A 100
&?
50
0
250 300 350 400 450
Diamètre intérieur de La conduite (mm) -
- Division
---- Orifice
NOTE - Chaque orifice d’une sonde d’échantillonnage type multiorifice devrait extraire une portion du flux principal égale
à l’aire de la partie de la conduite dans laquelle il est installé. Ceci nécessite, pour des orifices de taille égale, que l’espace
les séparant soit tel que les orifices extraient des quantités équivalentes d’échantillon sur des aires égales de la section de
la conduite. L’espacement des orifices peut être déterminé d’après la figure6.
Idéalement, la chute de pression à travers chaque orifice d’échantillonnage devrait être identique. Pour favoriser cette
condition, il est recommandé que l’aire totale de l’orifice soit inférieure aux deux tiers de l’aire de la section intérieure de la
sonde. Le diamètre du trou de la sonde devrait être suffisamment grand pour s’assurer que la vapeur piège de l’humidité
en même temps.
Le rapport de la superficie totale de l’orifice devrait être égal au rapport du débit de l’échantillon par rapport à la vitesse
d’écoulement de la vapeur. Dans ces conditions, la vitesse de la vapeur entrant dans l’orifice d’échantillonnage sera celle
de la vapeur qui passe dans la conduite et représentera l’écoulement isocinétique (voir tableau 1).
Figure 7 - Rayons des cercles permettant de diviser une conduite à section circulaire en anneaux de
cercle de superficie égale
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 5667=7:1993(F)
Pour l’isolement de l’échantillon, deux vannes instal-
lées en série sont nécessaires. II est recommandé de
Tableau 1 - Flux massique minimal
les placer aussi près que possible de la sonde
recommandé passant à travers la sonde
d’échantillonnage. La configuration et le rendement
d’échantillonnage pour diverses tensions de
des vannes doivent être compatibles avec la pression
vapeur
du système et répondre aux prescriptions de sécurité
nationales en vigueur sur le site. Pour la régulation de
Tension de vapeur
Flux massique
l’écoulement, il convient de prévoir une vanne régu-
kPa kg/sm*
latrice, par exemple une vanne à pointeau installée à
la sortie de la conduite d’échantillonnage. Pour des
500 13
applications haute pression, une vanne de détente
1 000 20 peut être intégrée entre les vannes d’isolement et la
vanne régulatrice de l’écoulement. Lorsqu’un refroi-
2000 26
disseur est prescrit (voir 6.5), il est recommandé
3000 31
d’installer la vanne de détente en aval du refroidis-
4000 35
seur. Lors du prélèvement d’un échantillon, il convient
d’ouvrir la vanne d’isolement au maximum. II convient
5000 38
de régler l’écoulement de l’échantillon à l’aide de la
6000 40
vanne à pointeau. Par conséquent, l’ensemble de la
7500 43
conduite d’échantillonnage, y compris un éventuel re-
10000 46
froidisseur, devrait être suffisamment solide pour
pouvoir résister à la pression maximale du système
12500 48
échantillonné. La figure 1 montre un dispositif de pré-
15000 49
lèvement type.
17500 49
20000 49
5.6 Refroidissement des échantillons
Pour des échantillons prélevés de systèmes fonction-
5.4 Conduites d’échantillonnage
nant à des températures supérieures à 50 “C, il
convient en général de prévoir un refroidissement. La
II est recommandé que la longueur de la conduite
température à laquelle est refroidi l’échantillon est
d’échantillonnage soit aussi courte que possible afin
fonction de l’analyse ultérieure que celui-ci doit subir.
de réduire au minimum les retards dans I’achemi-
II est recommandé de sélectionner les dimensions du
nement de l’échantillon et les dépôts de matière
refroidisseur, le débit de l’eau de refroidissement et
particulaire lorsqu’un échantillon représentatif de
la température par rapport à l’application spécifique.
celle-ci est demandé.
Une température finale aux alentours de 25 “C à
30 “C est typique.
Pour minimiser davantage les dépôts de matière
particulaire, il est nécessaire
II est recommandé de réaliser les refroidisseurs en
acier inoxydable ou tout autre matériau approprié et
a) d’éviter d’avoir de longues sections horizontales
de munir la calandre de refroidisseurs étanches d’une
de tuyauterie;
soupape de sûreté (voir figure 1).
b) d’utiliser de la tuyauterie de diamètre suffisam-
II convient que le serpentin du refroidisseur soit conçu
ment petit pour assurer que l’échantillon est véhi-
et construit de telle façon qu’il puisse fonctionner aux
culé dans des conditions d’écoulement turbulent
pressions et températures maximales de travail du
avec un nombre de Reynolds > 4 000;
récipient ou du tuyau à partir duquel l’échantillon a été
prélevé.
c) de choisir des vannes de régulation et des robinets
d’arrêt dont la conception permet de réduire au
II convient que l’eau de refroidissement soit d’une
minimum les dépôts de matière particulaire dans
qualité telle qu’elle n’engendre ni dépôt, ni corrosion
la vanne elle-même. II convient d’éviter les élé-
à l’intérieur du refroidisseur et elle est fonction des
ments qui présentent des zones mortes et des
matériaux de construction (voir annexe B).
voies d’écoulement complexes.
Lorsque l’instrumentation est alimentée directement
à partir du point de prélèvement de l’échantillon, il
5.5 Vannes convient de considérer l’installation d’une vanne au-
tomatique de coupure de l’échantillon entre le refroi-
II convient d’installer des vannes dans la conduite disseur et l’instrumentation. La vanne se déclenchera,
d’échantillonnage pour l’isolement des échantillons, si suite à une perte du débit d’eau de refroidissement,
pour la réduction de la pression de l’échantillon et la température de l’échantillon augmente jusqu’à une
pour la régulation de l’écoulement. valeur prédéterminée.
9
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 5667=7:1993(F)
Des systèmes plus réfrigérants devraient être pris en ratoires de nettoyage de ceux-ci, il convient de faire
considération lorsque l’eau de refroidissement fournie référence à I’ISO 5667-2 et I’ISO 5667-3.
n’est pas de température suffisamment faible.
L’annexe B donne des détails s upplémen taires sur
5.8.1 Sauf spécifications contraires, il convient de
les refroidis
Iseurs types.
prélever les échantillons dans des récipients ou bou-
teilles propres et fermés hermétiquement afin de mi-
5.7 Échantillonneurs capillaires
nimiser la contamination par l’atmosphère,
les
manipulations et le lessivage des récipients.
En variante au type de système d’échantillonnage
décrit à la figure 1, un dispositif capillaire peut être
utilisé pour l’échantillonnage de matières solubles et
5.8.2 II est recommandé de nettoyer les récipients
particulaires. Ce dispositif comprend une seule lon-
et les bouchons avant utilisation en les lavant à l’aide
gueur de tube capillaire en acier inoxydable et se sert
d’une solution chaude et diluée d’acide chlorhydrique
de la résistance due au frottement sur la paroi interne
[C(H~I) = 1 mol/l] et ensuite en les rinçant abondam-
du tube capillaire pour réguler le débit de l’échantillon
ment à l’eau désionisée. Avant de procéder au prélè-
et pour réduire la pression de l’échantillon sans avoir
vement des échantillons, il est recommandé de rincer
recours à des vannes. Ce dispositif présente un
les récipients et les bouchons avec l’eau à analyser
avantage particulier par rapport aux systèmes
et, avant utilisation, de vérifier qu’ils ont été conve-
d’échantillonnage traditionnels pour l’échantillonnage
nablement nettoyés en effectuant des déterminations
représentatif de matières particulaires, car le nombre
à blanc.
d’emplacements pour le dépôt de matière particulaire
et l’entraînement ultérieur sont réduits au minimum.
NOTE 2 S’il est demandé de doser le chlore à l’état de
traces, il est recommandé de remplacer HCI par HNO,.
Pour cette application, il convient d’utiliser idéalement
des tubes capillaires de diamètre intérieur compris
entre 0,5 mm et 1,5 mm. Lorsqu’il faut, en plus d’une
réduction de la pression, un refroidissement, une
5.8.3 Pour le dosage des espèces ioniques, il est
partie du tube capillaire peut être logée dans un re-
recommandé d’utiliser des récipients en polyéthylène
froidisseur approprié. Un schéma d’un exemple
ou en une matière plastique similaire. Les récipients
d’échantillonneur capillaire est illustré à la figure 8.
en verre borosilicaté sont recommandés pour
l’échantillonnage et le stockage d’échantillons d’eau
pour le dosage d’oxygène dissous et de composants
5.8 Récipients pour échantillons
organiques. Pour les examens bactériologiques, il
Pour avoir des instructions détaillées sur le choix des convient d’utiliser des bouteilles stériles et de se ré-
récipients pour échantillons et sur les modes opé- férer à I’ISO 8199.
- Sens de L’écoulement
Sonde capillaire
Schema d’une sonde capillaire
(deux tubes capillaires sont
Tube capillaire
géneralement Logés dans La sonde)
-l
Sens d’ecoulement
de L’@chantiLLon -
Ref roidisseur
Support du tube
Eau de . capillaire
refroidissement -
Point de prelèvement
de L’échantillon
CapiLLaire double
Figure 8 -
Disposition type d’un échantillonneur capillaire
10
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 5667=7:1993(F)
Pour les chaudières du type à circulation naturelle, il
6 Emplacements d’échantillonnage
convient de prélever des échantillons représentatifs
des déversoirs. Dans les chaudières du type à circu-
lation forcée, il convient de prélever des échantillons
du côté décharge de la pompe de circulation, celle-ci
6.1 Introduction
étant en marche. En variante, des échantillons peu-
vent être obtenus au moyen de sondes d’échantillon-
La conception du circuit vapeur/eau déterminera
nage convenablemement positionnées dans le corps
comment appliquer au mieux les lignes directrices
de la chaudière ou dans les tubulures de purge en
exposées à l’article 4. Dans certains cas, il peut
continu.
s’avérer nécessaire de consulter des spécialistes ap-
propriés pour ce qui est du positionnement et de la
Cependant, en raison de la difficulté à assurer que les
conception des échantillonn
...
NORME
ISO
INTERNATIONALE
5667-7
Première édition
1993-I I-OI
Qualité de l’eau - Échantillonnage -
Partie 7:
Guide général pour l’échantillonnage des eaux
et des vapeurs dans les chaudières
Water quahty - Samphg -
Part 7: Guidance on sampling of water and steam in boiler plants
Numéro de référence
ISO 5667-7:1993(F)
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 5667-7:1993(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d’organismes nationaux de normalisation (comités membres de
I’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de I’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 gouvernemen-
tales, en liaison avec I’ISO participent également aux travaux. L’ISO colla-
bore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI)
en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
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 co-
mités membres votants.
La Norme internationale ISO 5667-7 a été élaborée par le comité techni-
que lSO/TC 147, Qualité de l’eau, sous-comité SC 6, Échantillonnage
(méthodes générales).
L’ISO 5667 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre gé-
néral Qualité de l’eau - Échantillonnage:
- Partie 1: Guide général pour l’établissement des programmes
d’échantillonnage
- Partie 2: Guide général sur les techniques d’échantillonnage
- Partie 3: Guide général pour la conservation et la manipulation des
échantillons
- Partie 4: Guide pour l’échantillonnage des eaux des lacs naturels et
des lacs artificiels
- Partie 5: Guide pour l’échantillonnage de l’eau potable et de l’eau
utilisée dans l’industrie alimentaire et des boissons
- Partie 6: Guide pour l’échantillonnage des rivières et des cours
d’eau
- Partie 7: Guide général pour l’échantillonnage des eaux et des va-
peurs dans les chaudières
0 ISO 1993
Droits de reproduction réservés. 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 et les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-l 211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 5667=7:1993(F)
- Partie 8: Guide général pour l’échantillonnage des dépôts humides
- Partie 9: Guide général pour l’échantillonnage des eaux marines
- Partie 10: Guide pour l’échantillonnage des eaux résiduaires
- Partie 11: Guide général pour l’échantillonnage des eaux souterrai-
nes
- Partie 12: Guide général pour l’échantillonnage des sédiments
- Partie 13: Guide général pour l’échantillonnage des boues
Les annexes A, B et C de la présente partie de I’ISO 5667 sont données
uniquement à titre d’information.
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 5667=7:1993(F)
Introduction
La présente partie de I’ISO 5667 appartient à une série de normes portant
sur les aspects généraux de l’échantillonnage (parties 1 à 3) et sur
l’échantillonnage de types d’eau spécifiques (partie 4 et suivantes).
Elle devra être lue conjointement avec I’ISO 5667-1, I’ISO 5667-2 et
I’ISO 5667-3.
La terminologie générale utilisée est conforme aux différentes parties de
I’ISO 6107.
---------------------- Page: 4 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 5667=7:1993(F)
Qualité de l’eau - Échantillonnage -
Partie 7:
Guide général pour l’échantillonnage des eaux et des
vapeurs dans les chaudières
1 Domaine d’application 2 Références normatives
La présente partie de I’ISO 5667 préconise des Les normes suivantes contiennent des dispositions
modes opératoires et des matériels pour I’échan- qui, par suite de la référence qui en est faite, consti-
tillonnage des eaux et des vapeurs dans les chaudiè- tuent des dispositions valables pour la présente partie
res et comporte également des exemples d’appareils de I’ISO 5667. Au moment de la publication, les édi-
d’échantillonnage utilisés pour prélever des échan- tions indiquées étaient en vigueur. Toute norme est
tillons pour analyse physique et chimique, représen- sujette à révision et les parties prenantes des accords
tatifs des eaux et des vapeurs à partir desquelles ils fondés sur la présente partie de I’ISO 5667 sont invi-
ont été prélevés. tées à rechercher la possibilité d’appliquer les éditions
les plus récentes des normes indiquées ci-après. Les
Les modes opératoires pour l’échantillonnage de l’eau membres de la CEI et de I’ISO possèdent le registre
des Normes internationales en vigueur à un moment
s’appliquent
donné.
à l’eau brute;
ISO 5667-l : 1980, Qualité de l’eau - Échantillonnage
- à l’eau compensant les pertes; - Partie 1: Guide général pour l’établissement des
programmes d’échantillonnage.
- à l’eau d’alimentation des chaudières;
ISO 5667-2:1991, Qualité de l’eau - Échantillonnage
- au condensat; - Partie 2: Guide général sur les techniques
d’échantillonnage. ’
- à l’eau de chaudière;
ISO 5667-3: 1985, Qualité de l’eau - Échantillonnage
- Partie 3: Guide général pour la conservation et la
- à l’eau de refroidissement.
manipulation des échantillons.
Les modes opératoires pour l’échantillonnage des va-
ISO 6107-I :1986, Qualité de l’eau - Vocabulaire -
peurs couvrent la vapeur saturée et la vapeur sur-
chauffée. Partie 1.
La présente partie de I’ISO 5667 ne s’applique pas à ISO 6107-2:1989, Qualité de l’eau - Vocabulaire -
l’échantillonnage des eaux et des vapeurs dans les Partie 2.
centrales nucléaires.
ISO 8199:1988, Qualité de l’eau - Guide général
Les figures 2 à 6 sont données uniquement à titre pour le dénombrement des micro-organismes sur mi-
d’exemple. lieu de culture.
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 5667=7:1993(F)
3.13 vapeur surchauffée: Vapeur ayant une tempé-
3 Définitions
rature supérieure à la température de saturation cor-
respondant à sa pression.
Pour les besoins de la présente partie de I’ISO 5667,
les définitions suivantes s’appliquent.
isocinétique: 4 Échantillonnage - Aspects généraux
3.1 échantillonnage Technique
consistant à faire passer l’échantillon d’un courant
dans l’orifice d’une sonde
d’eau ou de vapeur
4.1 Introduction
une vitesse égale à celle du
d’échantillonnage avec
immédiate de la sonde.
courant à proximité
Une des conditions préalables d’un quelconque sys-
[ISO 6107-21
tème d’échantillonnage est qu’il doit extraire un
échantillon représentatif du fluide dans la partie don-
3.2 échantillonneur: Appareillage utilisé pour préle-
née d’un circuit pour analyse ultérieure. Plus il y a de
ver un échantillon d’eau ou de vapeur, de façon inter-
phases, plus il y a de risques que des problèmes se
mittente ou continue, en vue de l’examen de diverses
présentent.
caractéristiques définies. [ISO 6107-21
3.3 point d’échantillonnage: Position précise dans
4.2 Système d’échantillonnage -
un emplacement d’échantillonnage où sont prélevés
Informations d’ordre général
les échantillons. [ISO 6107-21
Le système d’échantillonnage pour le prélèvement
3.4 sonde d’échantillonnage: Première partie d’un
d’échantillons d’eau et de vapeur comprend les élé-
équipement d’échantillonnage plongée dans une
ments suivants (voir figure 1):
masse d’eau et dans laquelle passe l’échantillon
d’eau. [ISO 6107-21
- la sonde d’échantillonnage;
3.5 conduite d’échantillonnage: Conduite qui relie
- la tond uite d’échantillo nnage, y compris les van-
la sonde d’échantillonnage au point de distribution de
nes et I es accessoires;
l’échantillon ou à l’appareillage d’analyse.
[ISO 6107-21
- un refroidisseur (peut être omis lorsque la tempé-
rature de l’échantillon est en permanence infé-
3.6 point de prélèvement de l’échantillon: Extré-
rieure à 50 OC);
mité de la conduite d’échantillonnage, située souvent
loin de la sonde d’échantillonnage, d’où est prélevé
- un point de prélèvement de l’échantillon.
l’échantillon, soit par échantillonnage intermittent, soit
par échantillonnage en continu, pour examen ulté-
La conception du système d’échantillonnage et le
rieur.
choix des matériaux sont influencés par
3.7 eau brute: Eau qui n’a subi aucun traitement de
- l’analyse à réaliser et le degré de précision requis;
quelque sorte qu’il soit, ou eau qui entre dans une
station afin d’y être traitée. [ISO 6107-I]
- la composition chimique de l’eau ou de la vapeur
à examiner;
3.8 eau compensant les pertes: Eau qui doit être
ajoutée au système afin de compenser les pertes.
- la température et la pression au niveau du point
d’échantillonnage;
condensat: Vapeur condensée provenant de
3.9
centrales électriques ou de procédés, qui n’est pas
- la composition chimique de l’eau de refroidis-
mélangée avec une autre eau quelconque.
sement.
Pour la plupart des applications, il est recommandé
3.10 eau de chaudière: Eau présente dans une
que tous les éléments du matériel d’échantillonnage
chaudière en état de fonctionnement.
en contact avec l’échantillon soient réalisés en acier
3.11 eau d’alimentation: Eau composée du con- inoxydable, 18Cr8Ni. Dans certains cas, d’autres ma-
densat (3.9) et de /‘eau compensant les pertes (3.8) tériaux peuvent être utilisés, par exemple le cuivre
et qui passe à travers la pompe d’alimentation ou pour l’échantillonnage à partir de chaudières de faible
l’injecteur. pression. II est indispensable qu’ils conviennent à
l’utilisation pour laquelle ils sont prévus et qu’ils ne
3.12 vapeur saturée: Vapeur ayant une température réagissent pas avec les constituants de l’échantillon.
égale à la température de saturation correspondant à Les divers éléments du système d’échantillonnage
sont décrits de façon plus détaillée à l’article 5.
sa pression.
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 5667=7:1993(F)
Point d’&hantillonnage F Sonde
Vannes d’isolement
Vanne de détente
(pour les systèmes
de refroidissement \
fermes)
Ref roidisseu r -
Eau de
refroidissement
Mano-detendeur
Vanne de reglage
F dedebit
,
Point de prelèvement
de l’echantillon
Figure 1 - Schéma d’un système d’échantillonnage d’eau
II convient d’éviter les zones stagnantes à moins que
4.3 Points d’échantillonnage - Lignes
le prélèvement d’échantillons dans de telles zones
directrices générales
soit spécifiquement exigé (par exemple, chaudières).
Lorsque des eaux d’origine et de composition diffé-
II convient que les points d’échantillonnage soient si-
rentes sont mélangées ou lorsque des produits chi-
tués dans les parties du circuit où la composition ou
il convient que les points
miques sont ajoutés,
des changements dans la composition des eaux ou
d’échantillonnage soient situés là où a eu lieu I’ho-
des vapeurs nécessitent d’être déterminés.
mogénéisation complète. Dans la plupart des cas,
ceci peut être accompli en échantillonnant en aval
La figure A.1 indique des emplacements d’échan-
d’un générateur de turbulence tel qu’une vanne, une
tillonnage types dans un circuit vapeur/eau.
pompe ou la partie coudée d’une conduite.
Un point d’échantillonnage pour une calandre de
Pour obtenir un échantillon représentatif de matière
chaudière devrait être situé à au moins 150 mm au-
particulaire présente dans de l’eau circulant dans une
dessous du niveau normal de fonctionnement de la
conduite, il est nécessaire
chaudière. II est recommandé que l’échantillon soit
prélevé durant les opérations normales de la chau-
a) d’échantillonner à un emplacement où la matière
dière, et non lorsque la chaudière est en cours d’allu-
particulaire est uniformément répartie dans la
mage.
conduite;
Dans la mesure du possible, il est recommande de
b) de prélever un échantillon représentatif du fluide
prélever les échantillons à partir de systèmes à flux
en vrac;
permanent.
3
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ISO 5667=7:1993(F)
c) de véhiculer l’échantillon le long de la conduite
à des expériences utilisant les deux types de sonde.
d’échantillonnage jusqu’au point de prélèvement
Dans tous les cas, il est recommandé d’orienter la
avec un minimum de variations soit dans la
sonde dans le sens de l’écoulement.
concentration, soit dans la nature de la matière
II convient d’utiliser la sonde directionnelle lors de
particulaire.
l’échantillonnage d’une eau renfermant de la matière
Pour satisfaire à ces critères pour des systèmes avec
particulaire à large intervalle granulométrique. II est
écoulement turbulent, il convient d’installer les points
recommandé de prendre en considération une sonde
d’échantillonnage de préférence dans de la tuyauterie
rectiligne doit être prise en considération lors de
verticale et que l’échantillon soit prélevé isocinétique-
l’échantillonnage d’une eau renfermant de la matière
ment. En cas d’impossibilité, il est recommandé que
particulaire très fine. Un schéma d’une sonde direc-
les points d’échantillonnage soient situés du côté de
tionnelle pour l’échantillonnage isocinétique de l’eau
la tuyauterie horizontale à au moins 10 diamètres in-
est illustré à la figure3.
térieurs de conduite en aval et à 5 diamètres inté-
La figure4 montre un système d’échantillonnage pro-
rieurs de conduite en amont d’une perturbation
prement dit avec les dispositions de la sonde pour
d’écoulement quelconque, telle qu’une pompe, une
l’échantillonnage de matières solubles et de matières
vanne ou un tuyau en coude. D’autres lignes directri-
particulaires.
ces pour le choix de l’emplacement des points
d’échantillonnage sont données à l’article 6.
NOTE 1
Lors de l’échantillonnage d’espèces solubles, il
convient parfois d’utiliser une sonde directionnelle dont la
fente d’entrée n’est pas orientée dans le sens de I’écou-
5 Matériel d’échantillonnage
lement. Dans ce cas, l’entrée de matières particulaires est
réduite au minimum et par conséquent il y a moins de for-
mation de dépôts et moins de risque de colmatage à I’inté-
5.1 Matériaux
rieur de la conduite. Ceci est applicable en particulier
lorsque de longues conduites d’échantillonnage sont utili-
II est recommandé que les matériaux choisis pour la
sées pour véhiculer les échantillons jusqu’aux appareils de
sonde d’échantillonnage, y compris les accessoires,
mesure en ligne.
et les matériaux de soudage utilisés pour installer la
sonde soient compatibles avec les matériaux des
tuyaux et le fluide échantillonné. II est recommandé
5.3 Sondes d’échantillonnage pour la vapeur
que la conception du joint soudé et les modes opé-
ratoires de soudure et de contrôle soient conformes
En raison de la nature multiphase de la vapeur, il
à tous les codes en vigueur afin de garantir un joint
convient d’échantillonner la vapeur saturée et la va-
adéquat et fiable. II convient également de sélection-
peur surchauffée en procédant de préférence à un
ner le matériau pour toutes les sondes d’échantillon-
échantillonnage isocinétique à l’aide de sondes direc-
nage de sorte qu’il n’y ait aucune contamination de
tionnelles (voir article 8). Les sondes à un seul orifice
l’échantillon par le matériau. Par exemple, un système
et à plusieurs orifices conviennent parfaitement pour
comportant des composants en laiton ne conviendrait
l’échantillonnage de la vapeur.
pas si l’exigence était le dosage du cuivre total.
Pour l’échantillonnage de la vapeur saturée dans une
conduite au niveau d’une prise d’extraction située à
5.2 Sondes d’échantillonnage pour l’eau
proximité du corps ou du tuyau collecteur d’une
chaudière, il est recommandé d’utiliser une tuyère à
Pour le prélèvement d’échantillons d’eau homogène,
simple orifice, comme indiqué dans les exemples
il est recommandé d’utiliser une prise d’aspiration
donnés à la figure5. II est recommandé d’orienter
d’extraction comme le montre le schéma à la
l’extrémité de la sonde dans le sens de l’écoulement
trgure 2.
de la vapeur.
Lorsqu’un échantillonnage d’une eau renfermant de la
Pour l’échantillonnage de la vapeur saturée et de la
matière particulaire est demandé, l’échantillon doit
vapeur surchauffée dans des conduites à grande sec-
idéalement être prélevé par échantillonnage iso-
tion, il est recommandé d’utiliser une sonde à plu-
cinétique.
sieurs orifices (voir figure 6).
L’échantillonnage représentatif de matière particulaire
Cette sonde, spécialement conçue et proportionnée
est important, par exemple, lors de l’évaluation des
pour une condition spécifique, est introduite à travers
produits de corrosion présents dans un système.
la paroi de la conduite et se prolonge jusqu’au milieu
L’expérience a montré que pour certaines applica- de la conduite.
tions, une sonde rectiligne (prise d’aspiration d’ex-
II est recommandé d’orienter les orifices vers l’amont
traction) suffira. Dans d’autres cas l’utilisation d’une
à l’intérieur de la conduite et il convient que I’espa-
sonde directionnelle s’avérera nécessaire.
cernent entre les orifices soit tel que chacun prélève
La meilleure façon de déterminer s’il faut une sonde sur des aires égales de la section de la conduite (voir
rectiligne ou une sonde directionnelle est de procéder figure 7).
4
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ISO 5667=7:1993(F)
Pour l’échantillonnage de la vapeur surchauffée, un section ou à grande section lorsque la vapeur et
considérée comme étant homogène. Si en utilisant
échantillonneur à simple orifice tel qu’il est illustré à
une seule sonde le volume d’échantillon obtenu est
la figure5 peut s’avérer préférable en tant que va-
insuffisant, on peut alors utiliser plusieurs sondes et
riante de la sonde à plusieurs orifices lorsqu’il est
ainsi combiner les échantillons pour en fournir un seul.
question d’échantillonner à partir de conduites à faible
Figure 2 - Exemple d’une sonde d’échantillonnage d’eau rectiligne et circulaire pour l’échantillonnage
de matières solubles
Forme de la fente
0
Sens del’&oulement _
Figure 3 - Exemple d’une sonde d’échantillonnage directionnelle pour l’échantillonnage de matières
particulaires présentes dans l’eau
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 5667=7:1993(F)
Voir dUai ci-dessous
-
1
Pour l’&hantillonnage non directionnel
Pour l’echantillonnage directionnel
(espèces dissoutes)
(matières particulaires)
Bouchonsoude
Détail de la fente
Détail de l’extrémité de la sonde
Détail de I’extrémitf? de la sonde
Exemple d’une sonde d’échantillonnage d’eau pour l’échantillonnage de matières solubles et
Figure 4 -
particulaires
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 5667=7:1993(F)
Tubes d’alimentation
A-A
du surchauffeur
- Paroi du corps de chaudière
Section A-A agrandie
Section type
Figure 5 - Exemples de sondes d’échantillonnage pour l’échantillonnage de vapeur saturée
Le repère d’emplacement “X”
et Les orifices doivent se
trouver du merne c6te de La
conduite. La sonde doit f?tre
installée avec Les orifices
orientés dans Le sens d’écou-
lement de La va
Diamètre d’alésage
L
Conduite de vapeur
+ orifices
Figure 6 - Exemple d’une sonde d’échantillonnage de vapeur, type multiorifice
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 5667=7:1993(F)
75
t 50
Ê
E
o 2 25
E
0 I
2’5 50
125
Diamètre interieur de La conduite (mm) -
250
t 200
150
Ê
-G
0
A 100
&?
50
0
250 300 350 400 450
Diamètre intérieur de La conduite (mm) -
- Division
---- Orifice
NOTE - Chaque orifice d’une sonde d’échantillonnage type multiorifice devrait extraire une portion du flux principal égale
à l’aire de la partie de la conduite dans laquelle il est installé. Ceci nécessite, pour des orifices de taille égale, que l’espace
les séparant soit tel que les orifices extraient des quantités équivalentes d’échantillon sur des aires égales de la section de
la conduite. L’espacement des orifices peut être déterminé d’après la figure6.
Idéalement, la chute de pression à travers chaque orifice d’échantillonnage devrait être identique. Pour favoriser cette
condition, il est recommandé que l’aire totale de l’orifice soit inférieure aux deux tiers de l’aire de la section intérieure de la
sonde. Le diamètre du trou de la sonde devrait être suffisamment grand pour s’assurer que la vapeur piège de l’humidité
en même temps.
Le rapport de la superficie totale de l’orifice devrait être égal au rapport du débit de l’échantillon par rapport à la vitesse
d’écoulement de la vapeur. Dans ces conditions, la vitesse de la vapeur entrant dans l’orifice d’échantillonnage sera celle
de la vapeur qui passe dans la conduite et représentera l’écoulement isocinétique (voir tableau 1).
Figure 7 - Rayons des cercles permettant de diviser une conduite à section circulaire en anneaux de
cercle de superficie égale
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ISO 5667=7:1993(F)
Pour l’isolement de l’échantillon, deux vannes instal-
lées en série sont nécessaires. II est recommandé de
Tableau 1 - Flux massique minimal
les placer aussi près que possible de la sonde
recommandé passant à travers la sonde
d’échantillonnage. La configuration et le rendement
d’échantillonnage pour diverses tensions de
des vannes doivent être compatibles avec la pression
vapeur
du système et répondre aux prescriptions de sécurité
nationales en vigueur sur le site. Pour la régulation de
Tension de vapeur
Flux massique
l’écoulement, il convient de prévoir une vanne régu-
kPa kg/sm*
latrice, par exemple une vanne à pointeau installée à
la sortie de la conduite d’échantillonnage. Pour des
500 13
applications haute pression, une vanne de détente
1 000 20 peut être intégrée entre les vannes d’isolement et la
vanne régulatrice de l’écoulement. Lorsqu’un refroi-
2000 26
disseur est prescrit (voir 6.5), il est recommandé
3000 31
d’installer la vanne de détente en aval du refroidis-
4000 35
seur. Lors du prélèvement d’un échantillon, il convient
d’ouvrir la vanne d’isolement au maximum. II convient
5000 38
de régler l’écoulement de l’échantillon à l’aide de la
6000 40
vanne à pointeau. Par conséquent, l’ensemble de la
7500 43
conduite d’échantillonnage, y compris un éventuel re-
10000 46
froidisseur, devrait être suffisamment solide pour
pouvoir résister à la pression maximale du système
12500 48
échantillonné. La figure 1 montre un dispositif de pré-
15000 49
lèvement type.
17500 49
20000 49
5.6 Refroidissement des échantillons
Pour des échantillons prélevés de systèmes fonction-
5.4 Conduites d’échantillonnage
nant à des températures supérieures à 50 “C, il
convient en général de prévoir un refroidissement. La
II est recommandé que la longueur de la conduite
température à laquelle est refroidi l’échantillon est
d’échantillonnage soit aussi courte que possible afin
fonction de l’analyse ultérieure que celui-ci doit subir.
de réduire au minimum les retards dans I’achemi-
II est recommandé de sélectionner les dimensions du
nement de l’échantillon et les dépôts de matière
refroidisseur, le débit de l’eau de refroidissement et
particulaire lorsqu’un échantillon représentatif de
la température par rapport à l’application spécifique.
celle-ci est demandé.
Une température finale aux alentours de 25 “C à
30 “C est typique.
Pour minimiser davantage les dépôts de matière
particulaire, il est nécessaire
II est recommandé de réaliser les refroidisseurs en
acier inoxydable ou tout autre matériau approprié et
a) d’éviter d’avoir de longues sections horizontales
de munir la calandre de refroidisseurs étanches d’une
de tuyauterie;
soupape de sûreté (voir figure 1).
b) d’utiliser de la tuyauterie de diamètre suffisam-
II convient que le serpentin du refroidisseur soit conçu
ment petit pour assurer que l’échantillon est véhi-
et construit de telle façon qu’il puisse fonctionner aux
culé dans des conditions d’écoulement turbulent
pressions et températures maximales de travail du
avec un nombre de Reynolds > 4 000;
récipient ou du tuyau à partir duquel l’échantillon a été
prélevé.
c) de choisir des vannes de régulation et des robinets
d’arrêt dont la conception permet de réduire au
II convient que l’eau de refroidissement soit d’une
minimum les dépôts de matière particulaire dans
qualité telle qu’elle n’engendre ni dépôt, ni corrosion
la vanne elle-même. II convient d’éviter les élé-
à l’intérieur du refroidisseur et elle est fonction des
ments qui présentent des zones mortes et des
matériaux de construction (voir annexe B).
voies d’écoulement complexes.
Lorsque l’instrumentation est alimentée directement
à partir du point de prélèvement de l’échantillon, il
5.5 Vannes convient de considérer l’installation d’une vanne au-
tomatique de coupure de l’échantillon entre le refroi-
II convient d’installer des vannes dans la conduite disseur et l’instrumentation. La vanne se déclenchera,
d’échantillonnage pour l’isolement des échantillons, si suite à une perte du débit d’eau de refroidissement,
pour la réduction de la pression de l’échantillon et la température de l’échantillon augmente jusqu’à une
pour la régulation de l’écoulement. valeur prédéterminée.
9
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ISO 5667=7:1993(F)
Des systèmes plus réfrigérants devraient être pris en ratoires de nettoyage de ceux-ci, il convient de faire
considération lorsque l’eau de refroidissement fournie référence à I’ISO 5667-2 et I’ISO 5667-3.
n’est pas de température suffisamment faible.
L’annexe B donne des détails s upplémen taires sur
5.8.1 Sauf spécifications contraires, il convient de
les refroidis
Iseurs types.
prélever les échantillons dans des récipients ou bou-
teilles propres et fermés hermétiquement afin de mi-
5.7 Échantillonneurs capillaires
nimiser la contamination par l’atmosphère,
les
manipulations et le lessivage des récipients.
En variante au type de système d’échantillonnage
décrit à la figure 1, un dispositif capillaire peut être
utilisé pour l’échantillonnage de matières solubles et
5.8.2 II est recommandé de nettoyer les récipients
particulaires. Ce dispositif comprend une seule lon-
et les bouchons avant utilisation en les lavant à l’aide
gueur de tube capillaire en acier inoxydable et se sert
d’une solution chaude et diluée d’acide chlorhydrique
de la résistance due au frottement sur la paroi interne
[C(H~I) = 1 mol/l] et ensuite en les rinçant abondam-
du tube capillaire pour réguler le débit de l’échantillon
ment à l’eau désionisée. Avant de procéder au prélè-
et pour réduire la pression de l’échantillon sans avoir
vement des échantillons, il est recommandé de rincer
recours à des vannes. Ce dispositif présente un
les récipients et les bouchons avec l’eau à analyser
avantage particulier par rapport aux systèmes
et, avant utilisation, de vérifier qu’ils ont été conve-
d’échantillonnage traditionnels pour l’échantillonnage
nablement nettoyés en effectuant des déterminations
représentatif de matières particulaires, car le nombre
à blanc.
d’emplacements pour le dépôt de matière particulaire
et l’entraînement ultérieur sont réduits au minimum.
NOTE 2 S’il est demandé de doser le chlore à l’état de
traces, il est recommandé de remplacer HCI par HNO,.
Pour cette application, il convient d’utiliser idéalement
des tubes capillaires de diamètre intérieur compris
entre 0,5 mm et 1,5 mm. Lorsqu’il faut, en plus d’une
réduction de la pression, un refroidissement, une
5.8.3 Pour le dosage des espèces ioniques, il est
partie du tube capillaire peut être logée dans un re-
recommandé d’utiliser des récipients en polyéthylène
froidisseur approprié. Un schéma d’un exemple
ou en une matière plastique similaire. Les récipients
d’échantillonneur capillaire est illustré à la figure 8.
en verre borosilicaté sont recommandés pour
l’échantillonnage et le stockage d’échantillons d’eau
pour le dosage d’oxygène dissous et de composants
5.8 Récipients pour échantillons
organiques. Pour les examens bactériologiques, il
Pour avoir des instructions détaillées sur le choix des convient d’utiliser des bouteilles stériles et de se ré-
récipients pour échantillons et sur les modes opé- férer à I’ISO 8199.
- Sens de L’écoulement
Sonde capillaire
Schema d’une sonde capillaire
(deux tubes capillaires sont
Tube capillaire
géneralement Logés dans La sonde)
-l
Sens d’ecoulement
de L’@chantiLLon -
Ref roidisseur
Support du tube
Eau de . capillaire
refroidissement -
Point de prelèvement
de L’échantillon
CapiLLaire double
Figure 8 -
Disposition type d’un échantillonneur capillaire
10
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ISO 5667=7:1993(F)
Pour les chaudières du type à circulation naturelle, il
6 Emplacements d’échantillonnage
convient de prélever des échantillons représentatifs
des déversoirs. Dans les chaudières du type à circu-
lation forcée, il convient de prélever des échantillons
du côté décharge de la pompe de circulation, celle-ci
6.1 Introduction
étant en marche. En variante, des échantillons peu-
vent être obtenus au moyen de sondes d’échantillon-
La conception du circuit vapeur/eau déterminera
nage convenablemement positionnées dans le corps
comment appliquer au mieux les lignes directrices
de la chaudière ou dans les tubulures de purge en
exposées à l’article 4. Dans certains cas, il peut
continu.
s’avérer nécessaire de consulter des spécialistes ap-
propriés pour ce qui est du positionnement et de la
Cependant, en raison de la difficulté à assurer que les
conception des échantillonn
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.