LE TEST D'EFFICACITE DU FILTRE TIENT COMPTE DES CONDITIONS DYNAMIQUES

Test d'efficacite de filtre dynamique sur systemes hydrauliques et d'huile lubrifiante

De plus en plus souvent, on se soucie du degré de pureté des huiles lubrifiantes. Simplement parce que celui-ci rallonge la durée de vie des installations et accroît la fiabilité et la disponibilité. Pour atteindre un bon degré de pureté, il est indispensable d'utiliser les bons filtres dont l'efficacité était encore récemment déterminée par le protocole de test décrit dans le multi-pass ISO16889. La pratique nous a appris que ce test statique ne tient toutefois pas assez compte des conditions dynamiques auxquelles les systèmes d'huile lubrifiante sont exposés chaque jour, par exemple à cause d'un démarrage froid. Une méthode de test DFE a été mise au point, dans une collaboration entre Scientific Services Inc. (SSI) et Hy-Pro Filtration.

 

TOLERANCE CRITIQUE

Les composants sensibles déterminent le niveau de nettoyage exigé

Tous les systèmes hydrauliques et lubrifiants connaissent une tolérance critique relative au niveau de contamination. Ceci signifie que les composants les plus sensibles, comme une servo-soupape ou des paliers lisses à grande vitesse, déterminent le niveau de pureté minimum requis pour minimiser le risque de dysfonctionnements. Ce degré de pureté est aussi utilisé par les producteurs de filtres pour indiquer l'efficacité avec laquelle ces filtres extraient la saleté de l'huile.

FILTRES

Hoe effectief de toegepaste filters zijn in het bereiken en behouden van de reinheidsgraad van de olie wordt bepaald door twee grootheden: de opname-efficiëntie en de retentie-efficiëntie.

Opname-efficiëntie

L'efficacité des filtres utilisés dans l'obtention et la préservation de l'huile est déterminée par deux grandeurs: l'efficacité d'absorption et l'efficacité de rétention. Efficacité d'absorptionLa première caractéristique concerne la capacité d'un filtre à absorber les particules d'une taille spécifique et semble ainsi déterminer la qualité du filtre. Rien n'est plus faux, nous apprend la grandeur efficacité de rétention; elle indique en fait la capacité qu'a un filtre de retenir efficacement ces particules.

Efficacité de rétention

La dernière propriété est importante, parce que les filtres dans les systèmes dynamiques sont influencés par, notamment, les vibrations, les variations de pression et le débit volume comme conséquence du cycle de fonctionnement et de modifications du niveau de contamination. La charge dynamique sur les filtres de lubrification résulte notamment du démarrage et de l'arrêt de l'installation. Quand ils libèrent la saleté dans ces situations, ceci peut entraîner un niveau de contamination (temporaire) qui excède la tolérance de contamination critique du système. Ceci crée un danger potentiel de grippage des composants les plus sensibles. En résumé: un filtre n'est 'bon' que quand il est capable d'absorber les particules du flux d'huile, mais également de les retenir de surcroît.

METHODE DE TEST STATIQUE

Débit volumique constant en circuit fermé

Avant, on ne tenait pas du tout compte de l'efficacité de rétention lors du test des filtres pour déterminer la qualité. Le protocole de test appliqué – le multi-pass ISO16889 – décrit notamment une méthode reproductible dans laquelle un liquide hydraulique est pompé dans un système de circuit fermé avec un débit volume constant. Dans ce système, un filtre test et deux compteurs de particules – avant et après le filtre – sont inclus. Le liquide souillé par une quantité connue de contamination est ajouté au système à une vitesse constante avant le compteur de particules en amont. De petites quantités de liquide sont prélevées avant et après le filtre pour tester l'efficacité du filtre (l'absorption) sur la base d'un comptage des particules.

Ratio du filtre

L'efficacité d'absorption est exprimée comme ratio de filtre (bêta; voir encadré), qui indique la proportion entre le nombre de particules plus grandes et égales à une taille spécifique (xµ[c]), comptées avant et après le filtre.

METHODE DE TEST DYNAMIQUE

Test multi-pass DFE

La méthode de test statique fonctionne avec un débit volume constant sans tenir compte des perturbations possibles du processus comme conséquence, p.ex., des vibrations et des changements de pression ou de débit volume. Le test multi-pass DFE le fait bel et bien. Dans ce protocole de test, on utilise aussi des compteurs de particules qui se situent avant et après le filtre, un filtre test et un point d'injection avant le premier compteur de particules. Cette disposition offre la possibilité de réaliser vite des modifications dans le débit volume, tandis que le flux du système à travers le filtre test continue d'exister.  

Pas de perte de liquide à cause du prélèvement d'échantillon

Le débit volume à travers les compteurs de particules reste constant et on n'utilise pas de réservoirs intermédiaires pour collecter le contre-courant des particules avant de les compter. Comme aucun liquide n'est soutiré pour le prélèvement d'échantillon, le liquide dans lequel les particules sont comptées, est représentatif du niveau de contamination du système. De plus, les comptages sont effectués avant, pendant et après chaque modification du débit volume. Le nombre total de comptages dépend du cycle de fonctionnement du test spécifique. Les résultats de l'efficacité sont rapportés dans le ratio de filtration (bêta), le pourcentage d'efficacité et le niveau de particules actuel par ml.

Captation digitale des données

Les données originales sont stockées de façon digitale, ce qui permet de rapporter l'efficacité du filtre pour différentes combinaisons de conditions de débit volume comme une moyenne pondérée dans le temps et des portées spécifiques qui sont cohérentes avec la pression différentielle sur l'élément filtre. Certaines combinaisons typiques comprennent tous les comptages de débit volume maximaux, tous les comptages de débit volume bas et tous les comptages afférant à une inversion dans le débit volume (de bas à élevé ou inversement).

CONCLUSION

En principe, un filtre peut être considéré comme un trou noir où toute la contamination reste conservée, et dans cette optique, il est question d'une sécurité apparente. A ce propos, il est judicieux de ne pas seulement évaluer un filtre selon ses possibilités d'absorption des particules de saleté, mais également selon sa capacité à les retenir. Sur la seule base de l'ISO16889 pour prévoir les prestations des éléments filtres dans les systèmes avec des conditions de débit volume dynamiques, cela signifie aussi qu'il faut prendre une décision qui ne se base pas sur toutes les informations disponibles. Le test standard actuel pour les prestations de filtre hydraulique et de filtre pour huile lubrifiante (ISO 16889) est un bon outil pour prédire les prestations des systèmes de filtres hors ligne et de circulation hors ligne, mais ne représente pas avec précision la tension d'un système hydraulique avec des conditions de débit volume dynamiques ou un système de lubrification qui doit réaliser un démarrage froid. Une première étape pour résoudre ce problème est de reconnaître que ce problème existe effectivement et qu'il est difficile, sans test DFE, de prévoir les prestations de filtre effectives dans un système dynamique.

RATIO DE FILTRATION (BÊTA) SELON ISO16889

βx[c] = (quantité de particules ≥ xµ[c] avant le filtre) (quantité de particules ≥ xµ[c] en aval du filtre) Exemple: β7[c] = 600/4 = 150, ration de filtration (bêta): β 7[c] = 150. Dans cet exemple spécifique, on a compté 600 particules plus grandes ou égales à 7 µm[c] avant le filtre, et 4 après le filtre. Le ratio de filtre est exprimé comme: bêta 7[c] = 150. Le [c] (sub c) est utilisé pour différencier les tests multi-pass exécutés conformément à la norme ISO16889 et le nouveau calibrage du comptage de particules conformément à l'ISO11171 d'ISO4572. Les ratios de filtre sans [c] se réfèrent au test multi-pass suranné ISO4572. L'efficacité s'exprime aussi comme pourcentage par l'inversion du ratio de filtre: (β-1)/ β x 100. Pour β7[c] = 150, le ratio de filtre devient: (150-1)/150 x 100 = 99,33%. Le filtre test a une efficacité de filtre de 99,33 pour l'absorption de particules de 7 µm ou plus.