Sviluppate negli anni '70, le torce a terra multi-punto (MPGF) prendono il nome dalla loro struttura fisica. Invece di essere posizionata su una struttura elevata, la fiamma è distribuita in un campo montato a terra di più punte di torcia a pressione assistita. Le punte sono disposte in fasi che si aprono all'aumentare della pressione a monte e del flusso di gas e si chiudono al diminuire della pressione e del flusso.
Gli MPGF sono spesso scelti per il servizio di idrocarburi pesanti con alta pressione disponibile; tuttavia, possono essere utilizzati per un'ampia gamma di composizioni di gas. L'alta pressione aiuta a ottenere un funzionamento completamente privo di fumo, che può essere difficile da ottenere con altri mezzi di assistenza. Ciascuna punta di un MPGF ha un accesso all'aria non ostruito, consentendo allo slancio derivante dall'elevata velocità di uscita del gas di combustione di convogliare l'aria necessaria per una combustione completa. Gli MPGF sono progettati per fornire le massime prestazioni senza fumo, riducendo al minimo l'impatto delle radiazioni e la necessità di un'ampia area sterile intorno alla torcia. L'installazione di una recinzione intorno al campo può bloccare la visibilità della fiamma della torcia, con il duplice scopo di ridurre le radiazioni e la probabilità che le operazioni di brillamento siano fastidiose per il pubblico. La Figura 1 è un esempio di una tipica installazione di MPGF.
Astratto
Con l'aumento della domanda di torce a terra multi-punto sia a livello nazionale che internazionale, la generazione di rumore da parte di queste torce è diventata un punto focale di discussione. Attualmente non esistono standard industriali fissi per le previsioni di rumore e i valori teorici di rumore, che spesso variano tra i vari fornitori di torce.
Nel corso degli anni, Zeeco ha condotto numerosi test di misurazione del rumore sui razzi di terra multipunto. Il presente documento illustra i test e i risultati ottenuti in collaborazione con uno dei principali consulenti in materia di rumore del settore. Inoltre, questo documento tratterà in dettaglio la generazione di rumore da parte di vari gas a diverse portate soniche e sub-soniche. Saranno fornite ulteriori informazioni e analisi per discutere l'impatto del rumore del getto rispetto a quello della combustione, nonché il calcolo del rumore a varie distanze.
Zeeco spera di stabilire degli standard all'interno dell'industria della combustione per quanto riguarda la previsione del rumore per le torri di combustione a terra multi-punto, sulla base delle relazioni correlate dai dati di prova.
Impostazione del test
I test sono stati condotti presso l'impianto di prova di Zeecoa Broken Arrow, Oklahoma. Con questa configurazione di prova, il flusso di gas è stato misurato utilizzando un orifizio da 4 pollici. La pressione a monte dell'orifizio è stata misurata con un trasmettitore di pressione digitale e la temperatura con una termocoppia. La pressione differenziale attraverso l'orifizio è stata misurata con un trasmettitore di pressione differenziale.
La pressione della punta e la temperatura del gas sono state registrate anche per la verifica della misura del flusso secondario. La pressione della punta è stata registrata con un trasmettitore di pressione digitale. La temperatura del gas è stata registrata con una termocoppia. Tutti i dati citati sono stati registrati simultaneamente con un sistema di acquisizione dati (DAQ). Al DAQ è stata collegata anche una stazione meteorologica che ha misurato la velocità del vento, la direzione del vento, la temperatura ambiente, la pressione barometrica e l'umidità relativa per tutta la durata del test, consentendo di tenere conto dell'attenuazione atmosferica nell'analisi.
I combustibili utilizzati per il test erano il gas naturale Tulsa (TNG) e il propano.
Le misure di rumore sono state registrate a distanze di 100'-0" e 200'-0" a est della punta della torcia, utilizzando due misuratori di rumore Norsonics NOR140 di Tipo I. Un misuratore è stato posizionato a ciascuna distanza per misurare simultaneamente i punti di prova. Ogni punto di misurazione è durato 60 secondi.
Per ridurre al minimo la quantità di rumore di fondo, i test sono stati condotti di notte con tutte le apparecchiature non essenziali (compressori, carrelli elevatori, ecc.) spente per evitare la contaminazione dei risultati acustici.
Per aiutare i test, Zeeco ha collaborato con Hoover & Keith, un rinomato consulente in materia di rumore con sede a Houston, in Texas. Un consulente di Hoover & Keith era presente durante tutti i test e ha partecipato all'analisi dei dati.
Ulteriori test
Analisi 10Log vs 20Log
Sebbene l'analisi 10Log vs 20Log mostri una correlazione di tendenza più accurata quando si analizza per mezzo di una funzione 20Log, i test che includono portate di carburante più elevate consentirebbero di comprendere meglio l'errore che si verifica quando si estrapolano i valori di rumore al di fuori di un piccolo intervallo lontano dai dati empirici di riferimento. Una gamma più ampia di portate di carburante consentirebbe inoltre di comprendere meglio le portate ottimali da utilizzare come riferimento empirico.
Efficienza acustica
Con l'osservazione dell'aumento dell'efficienza acustica associato all'aumento della portata del combustibile per un'area di uscita costante, sono necessarie ulteriori prove per determinare l'effettiva causa. Sarebbe utile testare lo stesso formato con una moltitudine di gas combustibili. Queste informazioni fornirebbero maggiori prove per analizzare le tendenze presenti tra gas combustibili con valori di riscaldamento e pesi molecolari diversi. Inoltre, le miscele di carburante e le miscele inerti aggiungerebbero ulteriori elementi di comprensione ai fenomeni osservati. I test di efficienza acustica sopra menzionati potrebbero potenzialmente fornire un metodo più accurato per prevedere i livelli di rumore delle torri di combustione a terra in più punti.
Combustione e sfiato
Sebbene i test di combustione e di sfiato forniscano indicazioni su quali intervalli di frequenza siano dominati dai rispettivi meccanismi di rumore, sarebbe utile testare una moltitudine di gas combustibili con pesi molecolari e velocità soniche diverse. La regolazione delle aree di uscita del combustibile, mantenendo costante la portata del combustibile, consentirebbe di comprendere meglio i meccanismi di rumore della combustione rispetto a quelli dello sfiato e di capire meglio l'entità dell'impatto del rumore della combustione. Ciò sarebbe facilitato dalla diminuzione progressiva della velocità di uscita del combustibile e del rispettivo rumore del getto, mantenendo costante la combustione.
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