Les pilotes sont au cœur d’une fusée éclairante. Sans pilotes en bonne santé, une fusée peut facilement devenir un évent. Lorsqu’une défaillance se produit dans la tuyauterie de carburant du pilote, elle peut affecter considérablement les performances du pilote et, par conséquent, les performances de l’arrondi. Personne ne s’attend à ce que la tuyauterie de carburant du pilote tombe en panne lors de l’installation d’une fusée éclairante, mais cela arrive. Un serrage insuffisant des raccords filetés, des brides sans double écrou ou un autre mécanisme pour empêcher le desserrement, l’impact des flammes des torches adjacentes, l’impact des flammes d’une torche endommagée, un support de tuyauterie inadéquat et la corrosion sont toutes des causes potentielles de défaillance de la tuyauterie de carburant pilote. Le présent document traite des mesures qui peuvent être prises pour atténuer le problème s’il se présente et des mesures préventives pour réduire la probabilité qu’il se produise. Les hypothèses suivantes sont formulées :
- Un générateur de front de flamme (FFG) est disponible et fonctionnel.
- Le gaz d’évacuation ne peut pas être acheminé vers une autre torche.
- La torche endommagée ne sera pas arrêtée pour réparation.
(Avertissement : l’utilisation sans pilotes peut entraîner l’évacuation des gaz résiduaires et ses conséquences, et peut enfreindre les réglementations locales.)
Scénarios de défaillance de l’alimentation en carburant
Scénario 1. La tuyauterie de carburant s’est fissurée, mais la pression de carburant pilote peut toujours être maintenue. (Une flamme est présente sur les pointes de la veilleuse.)
Tous les échecs ne sont pas égaux. Une fissure dans la tuyauterie qui laisse échapper du gaz n’est pas aussi grave qu’une rupture complète du tuyau. Selon la taille de la fissure, il peut encore être possible de maintenir la pression de carburant. Le maintien de la pression de carburant avec un tuyau fissuré peut nécessiter un débit de carburant plus élevé, mais les pilotes peuvent continuer à fonctionner normalement. La préoccupation dans ce scénario est de savoir ce qu’il advient du gaz qui sort par la fissure. Si le gaz s’échappe et n’est pas allumé, il y a une conséquence environnementale mineure, mais aucun préjudice n’est causé à l’extrémité de la torche et à ses composants. On s’attend à ce qu’avec le temps, l’évacuation du gaz combustible d’une fissure finisse par s’enflammer. Avec une fuite enflammée, l’emplacement et la direction de la flamme résultante deviennent importants. Par exemple, si la flamme générée par la fuite empiète sur l’embout de la torche ou d’autres composants tels que des composants d’allumage électrique, des jonctions de thermocouples, des supports, une veilleuse, un joint moléculaire, etc., il faut s’attendre à des dommages. Si la flamme ou les produits de combustion sont aspirés dans le venturi d’une veilleuse, cela peut entraîner une panne de la veilleuse.
Ilest recommandé de surveiller de près les pilotes et l’équipement à proximité de la fuite. Il est possible que le taux de fuite augmente soudainement à tout moment, ce qui peut compromettre le fonctionnement du pilote. L’installation peut décider si certaines des mesures d’atténuation discutées dans le scénario 2 doivent être mises en œuvre pour réduire la probabilité d’extinction. Le mécanisme qui a causé la fissure en premier lieu est probablement toujours présent, ce qui signifie que la fissure ne devrait que s’aggraver avec le temps. Si une flamme incontrôlée heurte des composants en acier au carbone, il existe un risque de défaillance structurale ou de perte de confinement pour le composant.
Scénario 2 : La tuyauterie de carburant est défectueuse et la pression de carburant pilote ne peut pas être maintenue. (Pression de la veilleuse inférieure au minimum requis pour maintenir la flamme sur les pointes de la veilleuse.)
La perte de pression de carburant du pilote signifie la perte de pilotes. Il y a un fort potentiel de flamme hors de la flamme principale. L’installation peut prendre immédiatement les mesures suivantes pour réduire la probabilité de perte de la flamme principale.
- Augmentez le débit de gaz combustible vers la torche. Avoir une flamme principale puissante est la meilleure défense contre la perte de la flamme principale lorsque les pilotes ne sont pas disponibles. Le débit doit être suffisant pour produire une flamme facilement visible à la décharge de l’extrémité de la torche.
- Le gaz combustible peut être envoyé à travers une ou plusieurs lignes de générateur de front de flamme (FFG) à un ou plusieurs pilotes. Ce gaz peut être enflammé par la flamme principale, mais peut ne pas s’enflammer si le pilote est au près. Les pilotes de torche avancés comprennent généralement un ensemble mélangeur qui produit une flamme stable et prémélangée. Les flammes produites par la tuyauterie FFG sont des flammes de diffusion qui sont moins stables qu’une veilleuse prémélangée et sont plus susceptibles d’être éteintes par le vent. Les flammes produites par le système FFG ne peuvent souvent pas être détectées par les thermocouples pilotes, car la combustion se produit à l’extérieur du pare-brise pilote. Si vous injectez du carburant dans plus d’une conduite FFG, il faut veiller à ne pas créer l’effet de tube en « U ». L’effet de tube en « U » se produit lorsqu’un système de tuyauterie comporte deux décharges qui sont connectées à une altitude plus basse (c’est-à-dire juste en aval de la chambre d’allumage du FFG). Un faible débit de gaz plus léger que l’air à travers un tube en « U » aura tendance à ne s’écouler que par une seule sortie, tandis que l’autre sortie a de l’air qui circule dans la tuyauterie. Cela peut générer un mélange carburant/air inflammable qui peut revenir à l’endroit où le carburant/air se mélange.
- Une combinaison de carburant et d’air peut être envoyée à travers une ligne FFG. L’envoi d’un mélange carburant/air à travers la conduite FFG peut donner une flamme prémélangée qui est plus stable qu’une flamme à diffusion. Il faut veiller à ce que la vitesse du mélange air-combustible soit supérieure à la vitesse de flamme turbulente du mélange. Si la vitesse dans la ligne FFG est trop faible, la flamme peut revenir dans la ligne FFG, devenant potentiellement une détonation. Pour une conduite FFG de 1 po et un combustible au gaz naturel, John Zink recommande un minimum de 50 SCFH de carburant et 475 SCFH d’air qui produit une vitesse de ligne supérieure à 24 pi/s, ce qui est plus de 15 fois la vitesse maximale de la flamme laminaire du méthane et ne devrait pas faire de retour de flamme.
- Des précautions supplémentaires doivent être prises lors de l’envoi de matériaux inertes (par exemple, azote, dioxyde de carbone, vapeur d’eau) à la torche. Assurez-vous d’enrichir suffisamment tout matériau inerte pour assurer une flamme stable. Si la torche maintient automatiquement un pouvoir calorifique net de la zone de combustion (NHVcz), le point de consigne minimum NHVCZ peut être augmenté pour améliorer la stabilité de la flamme principale. Si l’instrument utilisé pour mesurer le pouvoir calorifique des gaz d’évacuation a un temps de réponse lent, tel qu’un chromatographe en phase gazeuse, l’avantage d’augmenter le point de consigne NHVcz augmente
- Si la torche est assistée par air ou par vapeur, il faut veiller à ne pas trop assister la torche. La probabilité est plus élevée qu’une fusée surassistée soit éteinte qu’une fusée éclairante fonctionnant au point de fumée naissant.
- Une fois qu’une flamme principale stable est établie, coupez le gaz pilote pour éviter l’évacuation du gaz combustible ou une flamme incontrôlée.
Des mesures supplémentaires peuvent être prises mais nécessitent du temps de mobilisation.
- Installez un ou plusieurs pilotes temporaires. Certains fournisseurs ont des pilotes à crochet temporaires qui s’accrochent au haut de la pointe de la fusée et peuvent être installés sur une fusée en fonctionnement.
- Louez une torchère de John Zink et déviez le gaz d’évacuation vers la location. Une fois déviée, arrêtez la torche endommagée et réparez-la.
- Installez un détecteur de flamme IR tel que le PilotEye de John Zink. Un tel dispositif fournira un retour d’information aux opérateurs indiquant la présence d’une flamme et une alarme en cas d’extinction d’une flamme. Il existe d’autres technologies de surveillance optique des éruptions qui peuvent fournir un avis de sortie de flamme et/ou des images IR de l’éruption.
Scénario 3 : Les pilotes sont sortis et la flamme principale est éteinte.
La perte de la flamme principale signifie que la torche évacue les gaz d’évacuation. Prenez immédiatement les étapes suivantes pour rallumer la flamme principale.
Assurez-vous qu’il y a un débit raisonnable de gaz riche qui s’écoule vers la torche. (Un gaz plus léger que l’air doit être utilisé. Si le gaz qui s’écoule vers la torche est plus lourd que l’air, il pourrait tomber à grade et produire un mélange explosif). Utilisez des méthodes d’allumage pilote pour essayer d’allumer la flamme principale.
- Envoyez des boules de feu à travers le FFG. Idéalement, envoyez les boules de feu à travers les pilotes qui sont soit sous le vent, soit au vent latéral de la pointe de la fusée. Une boule de feu traversant un pilote au près peut ne pas allumer la flamme principale (dépend de la vitesse du vent et du débit de gaz combustible vers la torche). Assurez-vous que suffisamment de temps est laissé pour que le mélange carburant/air remplisse complètement la conduite FFG avant de s’allumer.
- Si les pilotes sont équipés d’un système d’allumage John Zink InstaFire® (haute tension), faites passer tous les interrupteurs InstaFire® Man/Off/Auto de Auto à Off, puis revenez à Auto. Cela réinitialise la minuterie d’allumage, ce qui fait qu’InstaFire® génère une étincelle à haute tension dans le pare-brise de chaque pilote. Si un mélange carburant/air combustible est présent au même endroit que l’étincelle, La flamme principale s’enflammera probablement. (Cette action peut être effectuée en attendant qu’une ligne FFG soit remplie.)
- Si un fusil de chasse avec des obus incendiaires ou un pistolet lance-fusées est disponible, l’un ou l’autre peut être utilisé pour allumer la flamme principale. Plus le volume de gaz combustible s’écoulant vers la torche est important, plus la probabilité d’inflammation est élevée. Il faut prendre soin de planifier l’emplacement du tireur pour éviter de se blesser en cas d’allumage dur. Toutes les précautions de sécurité appropriées doivent être prises lors de l’utilisation d’engins incendiaires à l’intérieur d’une installation d’exploitation.
- Dans le passé, l’utilisation d’une flèche enflammée a été utilisée pour allumer une fusée éclairante. Si cette approche est utilisée, il faut prendre soin de planifier l’emplacement du tireur pour éviter de se blesser en cas d’allumage dur. Prévoyez également le retour de la flèche sur terre pour éviter de vous blesser ou de l’endommager. Toutes les précautions de sécurité appropriées doivent être prises lors de l’utilisation d’engins incendiaires à l’intérieur d’une installation d’exploitation.
- Une fois qu’une flamme principale stable est établie, coupez le gaz pilote pour éviter l’évacuation du gaz combustible ou une flamme incontrôlée.
Comment améliorer la fiabilité Ce
qui suit peut améliorer la fiabilité du pilote.
- Faites appel à du personnel expérimenté et compétent pour l’installation de la torche.
- Installer une conduite de gaz pilote individuelle pour chaque pilote sans collecteur de gaz pilote. La défaillance de la tuyauterie d’un seul pilote n’affectera pas le fonctionnement des autres pilotes. Les conduites individuelles permettent également d’isoler une conduite endommagée afin d’éviter l’évacuation de gaz combustible ou une flamme incontrôlée. Un tuyau de 1/2" (12 mm) est suffisant pour fournir du gaz à une seule veilleuse, mais des tailles plus grandes peuvent être utilisées pour une rigidité accrue ou une résistance accrue de la tuyauterie.
- Fabriquez des conduites de gaz pilote en acier inoxydable au lieu d’acier au carbone. Pour les zones offshore ou côtières, le 316 SS est recommandé. Pour la plupart des autres endroits, le 304 SS est recommandé. Si le site est conscient de l’existence d’un environnement corrosif autour de la torche qui ferait du 316 SS ou du 304 SS un mauvais choix, utilisez de l’acier adapté au site. L’acier inoxydable ne se corrode pas aussi rapidement que l’acier au carbone et est plus résistant que l’acier au carbone à des températures élevées. L’acier inoxydable produit également moins de tartre interne que l’acier au carbone, ce qui réduit la probabilité de colmatage pilote en raison des débris internes.
- Utilisez des raccords à souder à emboîtement autant que possible pour la tuyauterie de carburant pilote. Moins il y a de brides et de raccords filetés, plus la probabilité de formation d’une fuite est faible.
- Assurez-vous que tous les raccords (brides, unions, raccords filetés, etc.) sont correctement serrés afin qu’ils ne se desserrent pas avec le temps en raison des vibrations. Il est recommandé de doubler l’écrou de tous les raccords à bride. Les connexions/serrage incorrects sont l’une des erreurs d’installation les plus courantes dont le personnel de John Zink est témoin.
- Assurer le bon support de la tuyauterie de carburant et de FFG. Le fait de suspendre de grandes longueurs de tuyau de carburant à la veilleuse a entraîné la rupture de mélangeurs qui ont empêché la veilleuse de fonctionner.
- Assurez-vous que la tuyauterie de carburant pilote peut supporter la dilatation thermique de la cheminée, de la conduite de carburant pilote ou des deux. Une configuration de tuyau inflexible qui ne peut pas s’adapter à la dilatation thermique stressera les composants. Dans le meilleur des cas, la tuyauterie peut se déformer sans se casser. Dans le pire des cas, la tuyauterie peut se fissurer/se briser ou le mélangeur pilote peut tomber en panne. L’une des erreurs d’installation les plus courantes est une tolérance insuffisante pour la dilatation thermique. Cela peut se produire lorsque l’installateur force la tuyauterie de gaz combustible et laisse la tuyauterie dans un état de contrainte.
- Pendant l’installation, purgez toute la tuyauterie de carburant pour enlever tous les débris qui ont pénétré dans la tuyauterie. Si de l’eau est utilisée pour rincer la tuyauterie, il faut s’assurer que toute l’eau est évacuée avant de fermer le système. L’eau restante pourrait geler et boucher les orifices de la veilleuse par temps froid.
- Si le site connaît des conditions de gel, toute l’eau doit être retirée du gaz combustible. Par exemple, dans certains endroits très froids, le gaz pilote est utilisé pour piloter le méthanol liquide. Cela permet d’évacuer l’eau du gaz de la veilleuse et d’empêcher le gel au niveau de l’orifice de la veilleuse.
- Installez une crépine en Y de taille appropriée juste avant l’orifice pilote (norme John Zink). Cette crépine est une dernière ligne de défense contre le blocage de l’orifice par des débris.
- Installez des régulateurs parallèles et des crépines avec des vannes d’arrêt manuelles au niveau du sol qui permettent l’entretien de ces dispositifs sans interrompre le flux de carburant vers les pilotes. Les crépines doivent être en amont des régulateurs pour protéger l’orifice du régulateur.
- N’installez pas de vannes d’arrêt automatisées dans la tuyauterie de gaz combustible pilote. Une panne électrique, une panne d’air comprimé ou une défaillance logique pourrait couper le carburant des pilotes de fusée éclairante pendant une période critique dans l’installation.
- Disposer d’une source de carburant alternative si l’approvisionnement principal en gaz combustible n’est pas fiable. Le propane a été utilisé comme combustible de secours et/ou de démarrage pour de nombreuses installations. Un pilote John Zink conçu pour fonctionner au gaz naturel peut fonctionner avec du propane à une pression de carburant plus basse. Cela simplifie le contrôle du carburant de secours, ne nécessitant que des régulateurs supplémentaires avec un point de consigne inférieur.
- Il est recommandé aux opérateurs de suivre régulièrement une formation sur le fonctionnement du FFG s’il en est installé. Les pilotes de fusée sont très fiables et des années peuvent s’écouler sans qu’il soit nécessaire d’allumer les pilotes à l’aide du FFG. Un opérateur qui n’est pas familier avec le fonctionnement du FFG est plus susceptible de faire des erreurs lors de l’utilisation du FFG en mode manuel lors d’une situation stressante.
- Installez une ou plusieurs veilleuses rétractables. Une veilleuse rétractable permet de réparer/remplacer la veilleuse, les thermocouples, le tuyau d’alimentation en carburant et le câblage pendant qu’une fusée est en service.
- Les composants condensables dans le gaz combustible peuvent provoquer le colmatage de l’orifice de la veilleuse ou la fluctuation du débit de carburant vers la veilleuse. Concevez la tuyauterie de gaz pilote de manière à éviter les points bas afin que tout condensat exempt de condensat s’écoule vers un volume de collecte de condensat conçu. Le traçage thermique de la conduite de gaz pilote peut être nécessaire pour éviter un pourcentage important de condensation du combustible,
- ce qui peut se produire si un combustible lourd tel que le propane est utilisé dans un environnement froid.
- Les mélangeurs pilotes peuvent être bouchés par de la glace (givre) lorsque la température ambiante est proche du point de congélation et que l’atmosphère est humide. La proximité d’un panache de vapeur de tour de refroidissement peut également créer des conditions qui permettent la formation de givre. Si le givre est possible, le pilote doit être équipé de réchauffeurs anti-givre pour garder les mélangeurs libres de glace.
Conclusions
Des pilotes en bonne santé sont essentiels à un bon fonctionnement de l’arrondi. En cas de panne, il existe des mesures qui peuvent être prises pour réduire la probabilité d’extinction de flamme. L’exploitation d’une fusée éclairante avec des pilotes compromis comporte des risques accrus et nécessite une surveillance et un contrôle étroits. La fermeture imprévue d’une installation est coûteuse et peut coûter des millions de dollars. Une conception soignée et de bonnes pratiques d’installation peuvent réduire la probabilité de défaillance du pilote. Comme le dit le vieil adage, mieux vaut prévenir que guérir.
