Développées dans les années 1970, les torches terrestres multipoints (MPGF) tirent leur nom de leur disposition physique. Au lieu que la flamme de la torche se trouve sur une structure élevée, la flamme est étalée dans un champ de torches multiples assistées par pression. Les pointes sont ensuite disposées en étages qui s'ouvrent lorsque la pression amont et le débit de gaz augmentent et se ferment lorsque la pression et le débit diminuent.
Les MPGF sont souvent sélectionnés pour les services d'hydrocarbures lourds avec une pression disponible élevée ; cependant, ils peuvent être utilisés pour une large gamme de compositions de gaz. La haute pression permet d'obtenir un fonctionnement sans fumée, ce qui peut être difficile à réaliser avec d'autres fluides d'assistance. Chaque pointe d'un MPGF a un accès libre à l'air, ce qui permet à l'élan de la vitesse de sortie élevée du gaz de torche d'entraîner l'air nécessaire à une combustion complète. Les MPGF sont conçus pour fournir une performance maximale sans fumée, tout en minimisant les impacts des radiations et le besoin d'une grande zone stérile autour de la torche. L'installation d'une clôture autour du champ peut bloquer la visibilité de la flamme de la torche, servant un double objectif de réduction des radiations et de la probabilité que les opérations de torchage soient une nuisance pour le public. La figure 1 est un exemple d'une installation MPGF typique.
Résumé
Avec l'augmentation de la demande de torches terrestres multi-points, tant au niveau national qu'international, le bruit généré par ces torches est devenu un point central de discussion. Actuellement, il n'y a pas de normes industrielles établies pour les prédictions de bruit et les valeurs théoriques de bruit, qui varient souvent entre les fournisseurs de torches.
Au fil des ans, Zeeco a réalisé de nombreux essais de mesure du bruit sur des fusées éclairantes multipoints. Cet article couvre les tests et les résultats obtenus en collaboration avec l'un des plus grands consultants en bruit de l'industrie. En outre, ce document abordera en détail la génération de bruit à partir de divers gaz à de multiples débits soniques et sous-soniques. D'autres informations et analyses seront fournies pour discuter de l'impact du bruit de jet par rapport au bruit de combustion, ainsi que pour calculer le bruit à différentes distances.
Zeeco espère établir des normes au sein de l'industrie de la combustion en ce qui concerne la prévision du bruit pour les torchères multipoints sur la base des relations corrélées aux données d'essai.
Configuration du test
Les essais ont été réalisés sur le site Zeecoà Broken Arrow, Oklahoma. Avec cette configuration d'essai, le débit de gaz a été mesuré à l'aide d'un orifice de 4 pouces. La pression en amont dans l'orifice a été mesurée à l'aide d'un transmetteur de pression numérique et la température a été mesurée à l'aide d'un thermocouple. La pression différentielle à travers l'orifice a été mesurée à l'aide d'un transmetteur de pression différentielle.
La pression de la pointe et la température du gaz ont également été enregistrées pour la vérification de la mesure du débit secondaire. La pression de la pointe a été enregistrée à l'aide d'un transmetteur de pression numérique. La température du gaz a été enregistrée à l'aide d'un thermocouple. Toutes les données susmentionnées ont été enregistrées simultanément à l'aide d'un système d'acquisition de données (DAQ). Une station météorologique était également connectée au DAQ et mesurait la vitesse et la direction du vent, la température ambiante, la pression barométrique et l'humidité relative pendant toute la durée du test, ce qui a permis de prendre en compte de manière précise l'atténuation atmosphérique dans l'analyse.
Les combustibles d'essai utilisés étaient le gaz naturel Tulsa (TNG) et le propane.
Les mesures de bruit ont été enregistrées à des distances de 100'-0" et 200'-0" à l'est de l'extrémité de la torche à l'aide de deux bruiteurs Norsonics NOR140 Type I. Un compteur a été placé à chaque distance pour mesurer simultanément pendant les points d'essai. Chaque point de mesure a duré 60 secondes.
Afin de minimiser la quantité de bruit de fond, les tests ont été effectués la nuit avec tous les équipements non essentiels (compresseurs, chariots élévateurs à fourche, etc.) éteints pour éviter la contamination des résultats sonores.
Pour faciliter les essais, Zeeco s'est associé à Hoover & Keith, un consultant en bruit bien connu situé à Houston, au Texas. Un consultant de Hoover & Keith était présent pendant tous les tests et a participé à l'analyse des données.
Tests supplémentaires
Analyse 10Log vs 20Log
Bien que l'analyse 10Log vs 20Log montre une corrélation de tendance plus précise lors de l'analyse au moyen d'une fonction 20Log, des tests incluant des débits de carburant plus élevés permettraient de mieux comprendre l'erreur impliquée lors de l'extrapolation des valeurs de bruit en dehors d'une petite plage éloignée des données empiriques de référence. Une gamme plus large de débits de carburant permettrait également de mieux comprendre les débits de carburant optimaux à utiliser comme référence empirique.
Efficacité acoustique
Avec l'observation d'une augmentation de l'efficacité acoustique associée à l'augmentation du débit de carburant pour une surface de sortie constante, des tests supplémentaires sont nécessaires pour déterminer la cause réelle. Il serait utile de tester le même format avec une multitude de gaz combustibles. Ces informations fourniraient davantage de preuves pour analyser les tendances présentes entre les gaz combustibles ayant des pouvoirs calorifiques et des poids moléculaires différents. En outre, les mélanges de carburants et les mélanges inertes permettraient de mieux comprendre les phénomènes observés. Les tests d'efficacité acoustique mentionnés ci-dessus pourraient potentiellement fournir une méthode plus précise de prédiction des niveaux de bruit des torches terrestres multipoints.
Combustion et ventilation
Bien que les essais de combustion et de ventilation permettent de déterminer quelles plages de fréquences sont dominées par les mécanismes de bruit respectifs, il serait utile de tester une multitude de gaz combustibles de poids moléculaires et de vitesses soniques différents. En ajustant les zones de sortie du combustible tout en maintenant un débit constant, on pourrait mieux comprendre les mécanismes de bruit de la combustion par rapport à ceux de l'aération, ainsi que l'ampleur de l'impact du bruit de la combustion. Cela serait facilité par une diminution progressive de la vitesse de sortie du carburant et du bruit de jet correspondant, tout en maintenant une combustion constante.
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