CN113227638A - 用于检测密封热绝缘罐的泄漏的方法 - Google Patents

用于检测密封热绝缘罐的泄漏的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113227638A
CN113227638A CN201980084776.7A CN201980084776A CN113227638A CN 113227638 A CN113227638 A CN 113227638A CN 201980084776 A CN201980084776 A CN 201980084776A CN 113227638 A CN113227638 A CN 113227638A
Authority
CN
China
Prior art keywords
inert gas
mass
time
sealing membrane
space
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201980084776.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113227638B (zh
Inventor
伯特兰·比尼古
洛朗·斯皮塔尔
尼古拉·杜邦
让-伊夫·勒斯坦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gaztransport et Technigaz SA
Original Assignee
Gaztransport et Technigaz SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gaztransport et Technigaz SA filed Critical Gaztransport et Technigaz SA
Publication of CN113227638A publication Critical patent/CN113227638A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113227638B publication Critical patent/CN113227638B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/004—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels for large storage vessels not under pressure
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01—Shape
    • F17C2201/0147—Shape complex
    • F17C2201/0157—Polygonal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/05—Size
    • F17C2201/052—Size large (>1000 m3)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/03—Thermal insulations
    • F17C2203/0304—Thermal insulations by solid means
    • F17C2203/0358—Thermal insulations by solid means in form of panels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/03—Thermal insulations
    • F17C2203/0375—Thermal insulations by gas
    • F17C2203/0379—Inert
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0612—Wall structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0612—Wall structures
    • F17C2203/0614—Single wall
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F17C2221/032—Hydrocarbons
    • F17C2221/033—Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F17C2221/032—Hydrocarbons
    • F17C2221/035—Propane butane, e.g. LPG, GPL
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146—Two-phase
    • F17C2223/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146—Two-phase
    • F17C2223/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • F17C2223/0161—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL cryogenic, e.g. LNG, GNL, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/03—Control means
    • F17C2250/032—Control means using computers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0404—Parameters indicated or measured
    • F17C2250/0408—Level of content in the vessel
    • F17C2250/0417—Level of content in the vessel with electrical means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0404—Parameters indicated or measured
    • F17C2250/0421—Mass or weight of the content of the vessel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0404—Parameters indicated or measured
    • F17C2250/043—Pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0404—Parameters indicated or measured
    • F17C2250/0439—Temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0404—Parameters indicated or measured
    • F17C2250/0443—Flow or movement of content
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0486—Indicating or measuring characterised by the location
    • F17C2250/0491—Parameters measured at or inside the vessel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0486—Indicating or measuring characterised by the location
    • F17C2250/0495—Indicating or measuring characterised by the location the indicated parameter is a converted measured parameter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/03—Dealing with losses
    • F17C2260/031—Dealing with losses due to heat transfer
    • F17C2260/033—Dealing with losses due to heat transfer by enhancing insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/03—Dealing with losses
    • F17C2260/035—Dealing with losses of fluid
    • F17C2260/038—Detecting leaked fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0102—Applications for fluid transport or storage on or in the water
    • F17C2270/0105—Ships
    • F17C2270/0107—Wall panels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于检测液态气体的罐中的泄漏的方法，所述罐包括围绕液态气体的膜，该膜由将膜与壁分开的绝缘空间所围绕，该绝缘空间填充有惰性气体，该惰性气体经由至少一个管被注入和抽取。该检测方法包括以下步骤：‑通过测量经由管添加的和移除的气体，确定921在两个时刻之间惰性气体的质量的第一变化ΔM1，‑计算922惰性气体的质量的第二变化ΔM2，该第二变化对应于在绝缘空间中测量的惰性气体的两个质量之间的差，以及‑比较931第一变化和第二变化，并且如果惰性气体的质量的第一变化和第二变化之间的偏差E1大于第一阈值S1，则触发警报。

Description

用于检测密封热绝缘罐的泄漏的方法
技术领域
本发明涉及用于储存处于低温的液态气体的密封绝热罐的领域，并且更特别地涉及一种用于检测液态气体的密封绝热罐的泄漏的方法。这种类型的罐可以用于储存或运输不同的气体，例如甲烷、丁烷、乙烯等。
背景技术
具有膜的密封热绝缘罐特别地用于储存液化天然气(LNG)，该液化天然气处于约-163℃在大气压力下被储存。这些罐可以安装在浮动式或非浮动式的结构上(例如陆地上的罐或常规上由混凝土制成的储存结构，已知为GBS)，并被设计用于运输液化天然气或接收液化天然气，该液化天然气作为用于推进浮动式或非浮动式结构的燃料。
在现有技术中，密封热绝缘罐用于储存液态气体，并被结合在支撑结构诸如被设计用于运输液化天然气的船舶的双壳体中。一般地，这种类型的罐包括多层结构，在厚度方向上，从罐的外部到内部，依次具有：第二级热绝缘屏障，其被保留在支撑结构上；第二级密封膜，其被支撑抵靠第二级热绝缘屏；第一级热绝缘屏障，其被支撑抵靠第二级密封膜；以及第一级密封膜，其被支撑抵靠第一级热绝缘屏障，并被设计成与罐中所容纳的液化天然气接触。
为了检测泄漏，根据US4,404,843，在容纳第一级热绝缘屏障和第二级热绝缘屏障的空间里填充有惰性气体。根据不同的密闭系统，第一级和第二级空间被调节到不同的压力，但总是大于大气压力。为了补偿由空间内部中温度变化引起的任何压力变化，或补偿大气压力的变化，每个空间的压力通过调节系统来调节并维持处于恒定的相对压力范围，该调节系统使得能够注入惰性气体，或将部分惰性气体排放到大气中。
申请US2017/0138536指出，低温罐可以具有热点或冷点，并且因此用于检测进入和离开绝缘空间的气体流的系统可能有缺陷，并触发伪警报。为了补救这个问题，本文件提出对不同的绝缘空间使用不同的惰性气体。通过检测不应该出现在相关空间的气体来检测泄漏。这个检测方法使得有必要具有多种类型的惰性气体，并且因此具有多个分配电路，这在气体运输船上实施起来较为复杂。
发明内容
本发明所基于的构思由仅使用单一惰性气体来构成，同时消除现有技术的问题。为了这个目的，温度传感器被放置在容纳有液态气体的罐的全部周围的多个位置处，以确定位于罐的周围并填充有惰性气体的绝缘空间的热图。通过这个热图，提出精确计算在两个给定时刻时存在于绝缘空间中的惰性气体的质量(方法2)，并将在这两个时刻之间计算出的气体变化与关于这两个时刻之间的气体进入和离开所测量的气体数量进行比较(方法1)。质量守恒定律意味着由两种方法确定的质量变化是相同的。任何朝向罐外部的气体泄漏都会导致这两种结果之间的不平衡。
根据一个实施方式，本发明提供了一种用于检测液态气体的密封热绝缘罐的泄漏的方法。所述罐包括围绕液态气体的密封膜，该密封膜被绝缘空间所围绕，该绝缘空间将密封膜与自身是密封的支撑壁分开，该绝缘空间填充有固态热绝缘材料和惰性气体，该绝缘空间设置有至少一个注入管道和至少一个抽取管道，以便注入和抽取惰性气体。该检测方法包括以下步骤：
-确定在第一时刻和第二时刻之间惰性气体的质量的第一变化，该第一变化对应于在第一时刻和第二时刻之间由注入管道添加的和由抽取管道移除的惰性气体的总质量的合量；
通过测量绝缘空间的自由容积中的压力和温度，确定第一时刻时绝缘空间中惰性气体的第一质量和第二时刻时绝缘空间中惰性气体的第二质量；
-计算在第一时刻和第二时刻之间惰性气体的质量的第二变化，该第二变化对应于惰性气体的第二质量和第一质量之间的差；以及
-比较惰性气体的质量的第一变化和惰性气体的质量的第二变化，并且如果惰性气体的质量的第一变化和第二变化之间的差大于第一阈值，则触发警报。
“惰性气体”是指存在于绝缘空间中的气体，即常规地是一种非反应性的中性气体的类型诸如分子氮(N2)，它是最初存在于绝缘空间中的气体，并且是在所述绝缘空间的使用寿命期间被注入的气体。然而，根据本发明的方法在这些绝缘空间存在气体污染时仍然有效，典型地是碳氢化合物诸如例如甲烷(CH4)被不期望地引入这些空间中时，特别是在(第一级)密封膜发生泄漏时。在这最后的假设中，表述“惰性气体”包括这种或这些不期望的气体诸如甲烷。
根据本发明的方法和系统可以有利地包括一个或更多个传感器，这些传感器可以分析存在于绝缘空间中的或从所述空间离开的气体的性质，以便根据这些气体即分子氮(N2)或例如甲烷(CH4)的性质来完善质量的计算。这些传感器可以有利地连接到用于气体分析的系统，这些气体常规地存在于用于液态气体的运输装置(船舶)或储存单元(在陆地或海上)中。
可以理解的是，本申请中使用的与本发明有关联的术语“船舶”并不限于在两个港口或地理区域之间航行的运输装置，它也可以涉及静态船只诸如驳船或FSRU(“浮式储存及再气化装置”)，或者还涉及位于陆地上的存储和/或处理结构。
本发明也可以被表达如下。
本发明提供了一种用于检测液态气体的密封热绝缘罐的热绝缘空间的泄漏的方法。所述罐包括围绕液态气体的密封膜，该密封膜被绝缘空间所围绕，该绝缘空间将密封膜与自身是密封的支撑壁分开，该绝缘空间填充有固态(以及可选地多孔的)热绝缘材料和惰性气体，该绝缘空间设置有至少一个注入管道和至少一个抽取管道，以便注入和抽取惰性气体。该检测方法包括以下步骤：
-方法1：通过对注入和抽取的流基于时间进行积分，然后对积分后的流进行区分，确定在第一时刻和第二时刻之间惰性气体的质量的第一变化；
-方法2：通过测量绝缘空间的自由容积中的压力和温度，确定第一时刻t1时绝缘空间中惰性气体的第一质量以及第二时刻t2时绝缘空间中惰性气体的第二质量；
-计算在第一时刻t1和第二时刻t2之间惰性气体的质量的第二变化，该第二变化对应于惰性气体的第二质量和第一质量之间的差；以及
-比较惰性气体的质量的第一变化和惰性气体的质量的第二变化，并且如果惰性气体的质量的第一变化和第二变化之间的差大于第一阈值，则提醒操作员。
由于采用了这种方法，可以检测来自低温罐的绝缘空间的泄漏。因此，本发明可以用于被用来储存主要由丁烷构成的液化石油气(LPG)的罐。低温罐的运输或储存可以大气压力下以-44℃进行，并且可以需要仅具有简单绝缘空间的罐。
在主要由甲烷构成的液化天然气(LNG)的情况下，储存温度为-162℃，并且需要双绝缘空间。根据一个实施方式，用于检测泄漏的方法的主题可以用于单个绝缘空间中，或用于两者中。
为了这个目的，根据第一实施方式，密封膜是第二级密封膜，绝缘空间是第二级绝缘空间，并且罐包括位于第二级密封膜和液态气体之间的第一级密封膜，第二级密封膜和第一级密封膜由填充有固态(可选地多孔的)热绝缘材料和惰性气体的第一级绝缘空间分开。
为了这个目的，根据第二实施方式，密封膜是第一级密封膜，绝缘空间是第一级绝缘空间，差是第一级差，以及罐包括位于第一级密封膜和外壁之间的第二级密封膜，第一级密封膜和第二级密封膜由第一级绝缘空间分开，第二级密封膜和支撑壁由填充有固态(可选地多孔的)热绝缘材料和惰性气体的第二级绝缘空间分开。
根据双膜罐的优选模式，用于检测泄漏的方法是在两个绝缘空间上进行的。因此，第二实施方式被修改成使得第二级绝缘空间设置有至少一个注入管道和至少一个抽取管道以便注入和抽取惰性气体的情况下，检测方法还包括以下步骤：
-确定第一时刻和第二时刻之间在第二级绝缘空间中的惰性气体的质量的第三变化，该第三变化对应于在第一时刻和第二时刻之间由注入管道添加的和由抽取管道移除的惰性气体的总质量的合量；
-通过测量第二级绝缘空间的自由容积中的压力和温度，确定第一时刻时第二级绝缘空间中惰性气体的第三质量和第二时刻时第二级绝缘空间中惰性气体的第四质量；
-计算第一时刻和第二时刻之间在第二级绝缘空间中惰性气体的质量的第四变化，该第四变化对应于惰性气体的第四质量和第三质量之间的差；以及
-比较惰性气体的质量的第三变化和惰性气体的质量的第四变化，并且如果惰性气体的质量的第三变化和第四变化之间的第二级差大于第二阈值，则触发警报。
根据双膜罐的这个优选模式的不同表现形式(其中检测两个绝缘空间的泄漏)，该第二实施方式被修改成使得第二级绝缘空间设置有至少一个注入管道和至少一个抽取管道以便注入和抽取惰性气体的情况下，检测过程还包括以下步骤：
-通过对注入和抽取的流基于时间进行积分，然后对积分后的流进行区分，确定在第一时刻t1和第二时刻t2之间在第二级绝缘空间中惰性气体的质量的第三变化，其中，该第三变化对应于在第一时刻t1和第二时刻t2之间由注入管道添加的和由抽取管道移除的惰性气体的总质量的合量；
-通过测量第二级绝缘空间自由容积中的压力和温度，确定第一时刻t1时第二级绝缘空间中惰性气体的第三质量和第二时刻t2时第二级绝缘空间中惰性气体的第四质量；
-计算第一时刻t1和第二时刻t2在第二级绝缘空间中惰性气体的质量的第四变化，该第四变化对应于惰性气体的第四质量和第三质量之间的差；以及
-比较惰性气体的质量的第三变化和惰性气体的质量的第四变化，并且如果惰性气体的质量的第三变化和第四变化之间的第二级差大于第二阈值，则提醒操作者。
通过在两个绝缘空间中的测量，可以通过研究差之间的任何关联性来减少伪检测的风险。因此，如果第一级差大于第一阈值以及/或者如果第二级差大于第二阈值，并且如果第一级差和第二级差的代数和小于第三阈值，就可以确定第二级密封膜中存在泄漏。
另外地，如果差彼此补偿，这可能意味着泄漏是在第二级密封膜中。如果第一级差大于第一阈值以及/或者如果第二级差大于第二阈值，并且如果第一级差和第二级差之间的代数差大于第四阈值，就可以确定在第一级和第二级绝缘空间中的至少一者中存在泄漏。相反地，如果第一级差和第二级差之间的该差很小，这表明可能存在系统误差的情况。
所使用的阈值是根据计算链上的累积测量不确定性来确定的。为了降低成本，温度传感器的数量被减少到最少数量，同时可以很好地绘制所有绝缘空间容积的热图。然而，热绝缘空间的导热性能相对较低，这与它们的主要功能有关联，即对罐进行热绝缘。然而，在罐的外部温度或内部温度的变化期间，热传播以缓慢的动力学方式进行，并且这产生了与瞬变(transitory：瞬间、瞬息)阶段相关联的额外测量风险。
为了不受可能出现的瞬变错误影响，可以在与第一时刻以一确认时间累加(increment：增加、增长)对应的第三时刻和与第二时刻以该确认时间累加对应的第四时刻之间重复前面的步骤，并且在该确认时间过去后如果所述警报再次被触发，则确定存在泄漏。
考虑到罐的填充期间温度的显著变化，该方法是在罐填充之后在比预定的稳定时间长的时间之后进行的。
根据不同的实施方式，压力和温度的测量可以进行达一测量时间，大约在第一时刻以及例如在第一时刻之后，以及大约在第二时刻以及例如在第二时刻之前，其中第一质量和第二质量是测量时间内的平均质量。测量时间可以是足够短的，以使在测量时间期间添加或抽取的惰性气体关于存在于绝缘空间中的惰性气体的总质量来说是可以忽略的。优选地，在测量时间期间没有惰性气体被添加到绝缘空间或者从绝缘空间中被抽取。测量时间可以短于将第一时刻和第二时刻间隔的时间。例如，第一和第二测量在这段时间内以滑动(sliding：易变的、不稳定的、可调整的)方式计算。
根据一个实施方式，温度测量可以包括通过放置在支撑壁和第二级密封膜上的多个位置中的温度传感器进行的测量。或者，温度测量可以包括基于被容纳在罐中的呈其液相或气相的流体的温度被计算的估计。
根据另一实施方式，惰性气体的质量的第一变化是根据惰性气体在注入管道的注入阀处和抽取管道的抽取阀处的质量流来测量的。
注入阀和/或抽取阀处的质量流可以以若干方式确定，例如，根据注入阀和/或抽取阀的打开的程度。注入阀和/或抽取阀处的气体质量流可以根据来自所述阀的上游和下游的惰性气体的压力和温度来确定。作为变型，注入阀和/或抽取阀处的质量流可以通过测量所述阀处的气体质量的测流计来测量。
为了提高精度，为了确定绝缘空间中惰性气体的第一或第二质量，对压力和温度的测量是在绝缘空间的多个区域中进行，其中所有区域形成绝缘空间的自由容积。
根据另一实施方式，本发明提供了一种包括密封热绝缘罐的液态气体储存设施，该密封热绝缘罐包括围绕液态气体的密封膜，该密封膜被绝缘空间所围绕，该绝缘空间将密封膜与自身是密封的支撑壁分开，该绝缘空间填充有固态(以及可选地多孔的)热绝缘材料和惰性气体，该绝缘空间设置有至少一个注入管道和至少一个抽取管道，以便注入和抽取惰性气体。该罐包括至少一个压力传感器和多个温度传感器，其被配置成确定被封围在绝缘空间的自由容积中的惰性气体的压力和温度。该设施包括：流测量设备，以测量注入管道和抽取管道中惰性气体的流；和至少一个泄漏检测设备。至少一个泄漏检测设备被配置成：
-与流测量设备一起确定在第一时刻t1和第二时刻t2之间惰性气体的质量的第一变化，其中，该第一变化对应于在第一时刻和第二时刻之间由注入管道添加和由抽取管道移除的惰性气体的总质量的合量；
-通过由至少一个压力传感器和多个温度传感器在绝缘空间的自由容积内进行压力和温度测量，确定第一时刻t1时绝缘空间中惰性气体的第一质量和第二时刻t2时绝缘空间中惰性气体的第二质量；
-计算在第一时刻t1和第二时刻t2之间惰性气体的质量的第二变化，该第二变化对应于惰性气体的第二质量和第一质量之间的差；以及
-比较惰性气体的质量的第一变化和惰性气体的质量的第二变化，并且如果惰性气体的质量的第一变化和第二变化之间的差大于第一阈值，则触发警报(例如提醒操作员)。
对于双膜罐设施，密封膜可以是第二级密封膜，绝缘空间可以是第二级绝缘空间，以及罐可以包括位于第二级密封膜和液态气体之间的第一级密封膜，第二级密封膜和第一级密封膜由填充有固态(以及可选地多孔的)热绝缘材料和惰性气体的第一级绝缘空间分开。
根据双膜罐的变型设施，密封膜可以是第一级密封膜，绝缘空间可以是第一级绝缘空间，差可以是第一级差，以及罐可以包括位于第一级密封膜和支撑壁之间的第二级密封膜，第一级密封膜和第二级密封膜由第一级绝缘空间分开，第二级密封膜和支撑壁由填充有固态(以及可选地多孔的)热绝缘材料和惰性气体的第二级绝缘空间分开。
根据不同的实施方式，第二级绝缘空间设置有至少一个注入管道和至少一个抽取管道，以便注入和抽取惰性气体。该罐包括至少一个压力传感器。多个温度传感器中的传感器也被配置成确定被封围在第二级绝缘空间中的惰性气体的温度。该设施包括流测量设备，以便测量注入管道和抽取管道中的惰性气体的流。泄漏检测设备被配置成实施不同的方法。
根据优选实施方式，液态气体储存设施被搭载在液态气体运输船上，该运输船能够包括一个或更多个液态气体储存设施。
附图说明
根据以下参考附图仅以非限制性例示的方式给出的本发明的多个特定实施方式的描述，将较好地理解本发明，以及本发明的其他目的、细节、特征和优点将变得更加清楚。
[图1]图1表示了结合有罐并设置有泄漏检测设备的船舶的示例。
[图2]图2示意性地表示了图1中的船舶的罐的横向截面。
[图3]图3示意性地表示了图1中的船舶的罐的纵向截面。
[图4]图4例示了用于液态气体的密封热绝缘罐的壁的示例。
[图5]图5例示了气体流计算的第一实施方式(方法1)。
[图6]图6例示了气体流计算的第二实施方式(方法1)。
[图7]图7例示了用于通过减少温度传感器的数量来计算第一级密封膜处的温度的模式。
[图8]图8是泄漏检测设备的功能图。
[图9]图9表示了图8中设备的操作流程图。
具体实施方式
现在将通过主要实施方式来描述本发明，围绕该主要实施方式将提到或描述不同的变型。为了这个目的，在所有的附图和说明书中使用单一的附图标记，以描述相同元件。
图1表示了具有多个罐2的甲烷运输船1，这些罐被设计用于接收压力接近于大气压力的液态气体。罐2中的每个罐都是密封热绝缘罐，以便使被运输的流体保持其液化温度，这取决于气态气氛的压力，即对于天然气来说处于约-162℃的温度。这种类型的罐可以通过使用不同的技术来生产，例如以品牌名称
Figure BDA0003122708590000081
来销售的技术或以品牌名称
Figure BDA0003122708590000082
来销售的技术来生产，这两种技术都属于该申请人。
通过图2和图3描述了罐2中的一个罐。图2示出了船舶1的横向截面，其包括由与海接触的外部壁10和充当双膜罐2的支撑壁的内部壁11构成的双壳体。在图2中所示的该非限制性实施方式中，双壳体环绕罐2，并具有两个突出部分，通常被称为液态穹顶12和气态穹顶13，使得可以确保罐与装载或卸载终端之间的液态流体和气态流体的交换并可以检查罐，以及根据已知技术使得管穿过管。内部壁11必须是密封的，包括在液态和气态穹顶处。
内部壁11上覆盖有绝缘块，上述绝缘块被固定在该内部壁上，首先是为了确保热绝缘，并且其次是充当用于第二级密封膜14的支撑件。其他绝缘块被放置在第二级密封膜14上，首先是为了确保热绝缘，并且其次是充当用于第一级密封膜15的支撑件。第一级密封膜15与液态气体和气态顶板接触，并限定罐的有用容积。第二级密封膜14在第一级密封膜发生泄漏的情况下充当安全设备。另外地，第一级密封膜15和第二级密封膜14之间的空间构成第一级绝缘空间16，并且第二级密封膜和内部壁11之间的空间构成第二级绝缘空间17。
罐2还包括：支撑用于控制液态气体的管系的金属结构30；和至少一个泵31，以从罐中排空液态气体；以及使之能够从低部和/或高部填充罐的管。罐还包括蒸汽收集器32，用于位于罐中的、并由液态气体的自发汽化产生的气体。罐可以包括未表示的许多其他元件，诸如例如，用于降低蒸汽相温度的雾化器。
图4示出了根据
Figure BDA0003122708590000091
品牌名称技术的罐壁的实施方式。绝缘块41被放置于第二级绝缘空间17中在树脂条42上，这些树脂条可以被聚合并由锚固设备43固定。可以被聚合的树脂条42用于弥补为内部壁11提供的理论表面和由于生产公差造成的不完美表面之间的差，并以相对均匀的方式将绝缘块41的力分布在内部壁11上。在某些系统中，由可以被聚合的树脂制成的这些条也能确保使绝缘板保持抵靠双壳体。锚固设备43确保绝缘块41在内部壁11上的固定。然后，第二级密封膜14被安置在绝缘块41上。在所示示例中，第二级密封膜14是由因瓦合金制成。它被安置成长条状，其被放置为彼此相邻并在凸起边缘上被焊接至彼此。然后，绝缘块44被放置在第二级密封膜14上，并通过该第二级密封膜由锚固装置43固定在第二级绝缘空间的绝缘块41上。然后，第一级密封膜15被安置并固定在绝缘块44上。举例来说，第一级密封膜15也可以是由因瓦合金条制成的通过凸起的边缘被焊接至彼此的条。
非常多的变型使生产双膜罐成为可能。膜14和膜15可以由三层的或压花的不锈钢制成。绝缘块41和44可以是相同的或不同的。它们由高度绝缘材料诸如木材、聚合物泡沫、玻璃棉等制成。锚固系统的多个变型也是已知的。另外地，为了减少锚固系统43的热传导，可以用玻璃棉或其他类型的绝缘材料填充绝缘块之间的空隙。
尽管第一级绝缘空间16和第二级绝缘空间17被填充有绝缘材料，但仍有准许气体的存在的一定自由容积。出于安全考虑，绝缘空间16和17中的空气被惰性气体例如氮气取代。用氮气进行的这种钝化可以避免出现混合物，这种混合物在第一绝缘空间和第二绝缘空间中的天然气泄漏的情况下是可燃的。为了这个目的，第一级绝缘空间16和第二级绝缘空间17设置有注入管道21和22，并且设置有用于抽取惰性气体的管道23和24。注入管道21和22被例如放置在液态穹顶的水平处，并通过注入阀25和26连接到处于压力下的氮气储备。抽取管道23和24例如被放置在气态穹顶的水平处，并被连接到大气或被连接到使得可以燃烧由抽取阀27和28排出的气体的设备。
由于绝缘空间填充有氮气，它们也参与了泄漏的检测。氮气在第一级空间16和第二级空间17中相对于大气压力进行了轻微的加压。第一级绝缘空间16和第二级绝缘空间17之间也可以存在压力差。绝缘空间之间的压力差是几十毫巴，并且是由于不同原因诸如泄漏的方向和/或膜的预加载而被建立的。对这两个绝缘空间16和17进行压力调节，以便将每个空间的压力维持在分配给它的压力范围内。
当壳体的内部壁11、第一级密封膜15或第二级密封膜14破裂时，那么可能泄漏。根据泄漏的类型，可能出现不同的情况。惰性气体可以从一个空间移位到另一空间，或者移位到外部或者移位到罐。液化天然气或水也可能渗入到第一级绝缘空间16或第二级绝缘空间17中的一者中。由于它们的构成，双膜罐的优点是简单的泄漏并不危险。事实上，人们希望不惜一切代价避免的泄漏是天然气向壳体的泄漏。在第一级密封膜破裂的情况下，第二级密封膜充当安全设备。为了保证这种安全，必须保证第二级密封膜和内部壁11的完好性，从而定期地或持续地确保其密封性，并因此确保其完好。
为了验证完好性，提出通过验证存在于空间16和17中的每个空间中的惰性气体的数量与实际投入每个空间的惰性气体的数量相对应，来对第一级空间16和第二级空间17进行泄漏检测。
通过流来测量质量的变化(方法1)
通过测量注入到绝缘空间中的以及从绝缘空间抽取的惰性气体的数量，可以确定两个时刻之间添加和移除的数量。为了获得在两个时刻t1和t2之间添加到绝缘空间16和17中和/或从上述绝缘空间移除的惰性气体的数量的变化，进行了变化的第一测量。
变化的该第一测量可以用不同的方式进行。根据第一实施方式，通过被放置在注入管道21、22和抽取管道23、24上的压力传感器221、222、223、224、225、226、227和228，同时知道注入阀25、26和抽取阀27、28的开度百分比/水平，就足以确定压力差。一变型可以包括对阀上游和下游的不同压力进行分析确定，代替并取代上述的压力传感器221、222、223、224、225、226、227和228。
作为对放置在注入阀25、26和抽取阀27、28中的每一者的上游和下游的温度传感器121至128的补充，基于本领域技术人员已知的等式(根据上游/下游压力、阀特性或“VC”、以及在上游温度处的气体密度)，该信息使得可以根据阀的开度水平来确定其质量流。
在给定的开度水平情况下花费的时间使得可以确定添加到每个热绝缘空间中的数量或从每个绝缘空间抽取的数量。根据阀25至28的开度水平并由此根据质量流，在两个时刻t1和t2之间所添加的气体总和减去所抽取的气体总和使得可以针对每个绝缘空间确定气体质量在这两个空间之间的变化，上述阀的主要作用是将绝缘空间的压力自动维持在操作压力的范围内。如果阀25至28是手动操作的，那么优选地使用另一方法来测量流。
根据第二示例，如图6所示，测流计325至328被放置在注入管道21、22和抽取管道23、24上，例如在注入阀25、26的上游和抽取阀27、28的下游。测流计325至328使得可以测量或计算注入到每个绝缘空间16或17中的气体数量或从每个绝缘空间抽取的气体数量。在两个时刻t1和t2之间，所注入的气体总和减去所抽取的气体总和使得可以精确地针对每个绝缘空间确定气体数量在这两个时刻t1和t2之间的变化。
计算注入到每个热绝缘空间中的气体数量或从每个热绝缘空间抽取的气体数量可以通过第一和第二示例的结合应用来实现，换句话说，通过结合使用放置在注入管道21、22或抽取管道23、24上的压力传感器221、222、223、224、225、226、227和/或228，同时知道注入阀25、26或抽取阀27、28的开度百分比/水平，以及放置在注入管道21、22或抽取管道23、24上的一个或更多个测流计325至328来实现。
如果方法1的两个上述实施方式以不同的方式表达，即更示意性地表达，可以考虑下面给出的表述。
对于上述的第一示例，有必要具有至少下述：
-位于第一级绝缘空间16和第二级绝缘空间17中的每一者的输入阀的上游的压力传感器(根据理解，常规地在第一级空间16和第二级空间17的输入阀的下游已经有压力传感器)；以及
-位于第一级绝缘空间16和第二级绝缘空间17中的每一者的输出阀的下游的压力传感器(已知在第一级输入/输出阀16和第二级输入/输出阀17的上游已经有压力传感器)；以及
-位于第一级绝缘空间16和第二级绝缘空间17中的每一者的输入阀的上游的温度传感器；以及
-位于第一级绝缘空间16和第二级绝缘空间17中的每一者的输出阀的上游的温度传感器。
位于阀两侧上的温度传感器和成对的压力传感器使得能够分别测量/计算第一级绝缘空间16和第二级绝缘空间17中的每一者的输入和输出流。
对于上述的第二示例，有必要具有至少下述：
-安装在第一级绝缘空间16和第二级绝缘空间17中的每一者的输入阀的上游(或下游)的测流计；以及
-安装在第一级绝缘空间16和第二级绝缘空间17中的每一者的输出阀的上游(或下游)的测流计。
在罐两侧上的测流计使得能够分别测量第一级绝缘空间16和第二级绝缘空间17中的每一者的输入和输出流。
通过对质量的评估来测量质量的变化(方法2)
为了验证变化的该第一测量，有必要测量在相同的两个时刻(t1和t2)时实际存在于绝缘空间16和17中的惰性气体的确切数量。考虑惰性气体的容积、温度和压力来对实际存在于每个绝缘空间16和17中的惰性气体的数量进行测量。然而，鉴于罐的大小、以及绝缘空间16和17的性质，必须考虑到绝缘空间内部的温度和压力是不均匀的。
理想地，为了确定惰性气体的确切数量，有必要确定应用于绝缘空间16或17的每个基本容积的温度和压力，以便从中推导出所容纳的气体的数量。然后，将每个基本空间中所容纳的气体的数量求和，将可以确定绝缘空间16或17中所容纳的气体的总数量。
在实践中，可以将每个热绝缘空间划分为多个容积，可以通过有限数量的传感器相对精确地确定或估计这些容积的温度和压力。将理解的是，传感器的数量越多，估计将越精确。
为了确定传感器的数量，在上述示例中，考虑到第一级和第二级膜14和15以及内部壁11，鉴于它们的厚度小且热传导水平高，无论哪一侧是相关的位置，都处于均匀的温度。另外，在被均匀环境分开的两个温度测量点之间，考虑到这两个测量点之间的温度线性梯度。
温度传感器111被放置在外部壁11的不同位置处。通常地，至少一个温度传感器111被放置在构成内部壁11的每个面上。温度传感器114被放置在相同的第二级密封膜14上的不同位置处。通常地，至少一个温度传感器114被放置在构成第二级密封膜14的每个面上。第一级密封膜处的温度是由罐2内部的温度确定的。一些温度传感器130被固定在例如保持用于填充和排放流体30的管线的结构上，并使得能够测量流体的处于其液相和蒸汽相的温度。分开的设施也可以持续地确定罐的填充水平(将流体102的液相与气相分开的界面的高度位置)。
在内部壁11的任何一点处的温度可以根据位于该点附近的温度传感器111，通过应用加权平均值的计算公式来确定。优选地，更多数量的温度传感器被放置在易于受到强烈的温度变化影响的位置处。通常地，内部壁11的上部面——其可以以船舶的中间甲板的形式来生产，包括比其他面较多的数个温度传感器111。事实上，液态穹顶12和气态穹顶13位于罐2的上部分，它们支撑着保持结构30以及注入管道21、22和抽取管道23、24的横构件以及蒸汽收集器32，其处于与运输的气体有关联的温度，并因此相当冷，同时也处于太阳的热之下，并因此温度比其他地方高。
在第二级密封膜14的任何一点处的温度也是根据位于该点附近的温度传感器114，通过计算加权平均值来确定的。传感器114的数量也取决于有关的面上的温度的假定均匀性。
在第二级密封膜14和内部壁11之间，第二级绝缘空间17填充有固态(可选地多孔的)热绝缘材料。在均匀的固态材料中，在一定的建立时间后，会达到一种平衡状态，在该状态中，材料的两点之间的温度梯度是线性的。在第二级绝缘空间17的一点处的温度取决于该点相对于内部壁11和第二级密封膜14的位置。温度可以通过最接近于内部壁11和第二级密封膜14的各点之间的简单加权平均值来计算。
在第一级密封膜15处的温度由流体处于液相和蒸汽相的温度确定。流体在罐中维持处于其液相和蒸汽相之间的平衡温度(取决于罐的内部压力)。实验测量已经示出，蒸汽相中的气体温度根据与液态气体表面的距离以温度增加的层来分层。
从罐2的底部到罐的顶部，第一级密封膜15的温度是相同高度处的货物的温度。对于与温度传感器130的位置相对应的罐高度，温度对应于由温度传感器130所测量的温度。对于其他高度，在已知温度之间进行温度之间的线性内插。图7例示了通过温度传感器130和液面传感器102产生的罐2内的这种类型的温度的近似值。该近似值根据测量点的高度给出了第一级密封膜15的温度。
在第二级密封膜14和第一级密封膜15之间，第一级绝缘空间16填充有固态(以及可选地多孔的)热绝缘材料。第一级热绝缘空间16的一点处的温度取决于该点相对于第一级密封膜15和第二级密封膜14的位置。
放置在注入管道21、22和抽取管道23、24上的压力传感器221、222、223和224使得能够测量第一级绝缘空间16和第二级绝缘空间17的顶部处的压力。所测量的压力可以被认为是在绝缘空间16和17的任何一点处的气体压力。在一个示例中，压力可以根据气体在绝缘空间16和17内部的高度进行修正。
绝缘空间16和17的大小和形式是罐制造商已知的。另外，填充这些空间的固态材料是已知的，它们的孔隙率和不含固态材料的自由空间也是已知的。在这个知识的基础上，对于每个绝缘空间16或17的任何基本空间，都能够确定可以填充有气体的自由容积。这个基本容积的基本质量可以通过以下公式来估计，由理想气体定律导出：
[公式.1]
Figure BDA0003122708590000141
在这个情况下，惰性气体的密度ρ可以通过以下方式确定：
[公式.2]
ρ＝P.MN/R.T
其中MN是氮气的摩尔质量(在这个情况中，在本示例中，不考虑不期望气体存在的假设)，P是基本空间的氮气压力，R是理想气体的普适常数，T是基本空间的温度，
Figure BDA0003122708590000151
是基本空间的环境的平均孔隙率，以及dV是基本空间的容积。
所有基本质量的总和使得能够确定存在于绝缘空间16和17中的每个绝缘空间中的惰性气体的总质量。
也可以通过将每个绝缘空间划分成具有特殊特征的多个容积来对气体质量进行确定，这使得可以简化计算。这相当于特征为允许惰性气体在绝缘空间16和17中的每个绝缘空间中循环的自由空间。如果绝缘块41和44是由闭孔泡沫制成的，那么孔隙率约为1％。举例来说，绝缘块之间填充有玻璃棉的空隙的孔隙率约为85％。另外地，在膜的附近有自由空间，上述自由空间与垂直于膜的平面产生的焊接接合部对应以及/或者与所述膜在由不锈钢制成时的膨胀接合部对应。这样限定的自由容积是已知的，并且可以彼此独立地进行建模。
鉴于膜附近的自由空间的小尺寸，这些自由空间中的所有惰性气体与膜的温度相同，这使得能够根据膜的平均温度来确定气体的质量，因为相关的容积是已知的。绝缘空间中的温度场可以通过定律来近似，根据该定律，温度在绝缘空间的厚度方向上呈线性分布。通过考虑环境的孔隙率，可以确定在自由空间中所容纳的气体的质量。在绝缘空间16或17的自由空间中所容纳的气体质量的总和给出了在所述绝缘空间中所容纳的气体的总质量。
根据甚至进一步简化的变型，确定了位于每个绝缘空间16或17的一半与膜14或15或者内部壁11之间的自由的半空间中的每一者中的惰性气体的自由容积。然后，将膜14或15的平均温度或者内部壁11的平均温度应用于附近的自由的半空间，以获得对应的气体质量，然后将其与相关绝缘空间的其他气体质量相加，以获得每个空间中的气体质量。
无论使用何种质量计算方法，必须在t1时刻时进行质量测量，以及必须在t2时刻时进行质量测量，以便能够从中推导出第二变化测量。第二变化测量也对应于添加到绝缘空间16和17中的和/或从该绝缘空间中移除的惰性气体的数量，这可以与第一变化测量进行比较。
为了保证质量计算的精确性，对液态气体水平、压力和温度的测量可以在测量周期内取平均值。事实上，这些测量中的一者的瞬变变化可以伪造质量计算，而为了不受瞬变变化的影响，在小测量周期内取平均值就足够了。举例来说，液态气体具有在其上形成波浪的自由液态表面。液面测量设备102可能会受此影响。同样举例来说，当氮气被注入到绝缘空间中的之一中或从该绝缘空间中之一抽取时，这使得阀处的温度局部且暂时下降，并且如果在这种类型的操作之前、之后或期间立即进行测量，就可能产生错误的测量。同样地，罐较大的大小意味着气体在绝缘空间中的实际循环不是瞬间完成的。添加或抽取氮气后的压力平衡也不是即时的，而是可能需要几十秒。
因此，为了不受测量误差的影响，可以提供例如约5到15mn的测量周期。测量周期可以设置在第一和第二时刻t1和t2周围。例如，周期中的一个周期在第一时刻t1之后开始，而周期中的另一周期在第二时刻t2之前结束，其中第二时刻t2发生在第一时刻t1之后。优选地，测量时刻t1和t2之间的差远远大于测量周期。
为了获得最准确的测量，在测量周期期间优选地不要添加或抽取惰性气体。然而，这只有在测量周期期间禁止任何动作的情况下才有可能，而这并不一定可能。另一可能性是持续进行测量，并在一段时间内以滑动的方式创建平均测量。可以用于从滑动装置中选择测量期间的标准包括：在滑动周期期间不添加或抽取气体，或在滑动周期期间所添加或抽取的气体少到可以忽略。
泄漏的检测
在解释了不同的测量原理之后，现在必须对如何检测泄漏进行描述。图8表示泄漏检测设备80的功能图，它主要包括人机接口81、计算单元82和输入/输出接口电路83。人机接口81用于显示测量值和泄漏警报，并且如果适用的话，还准许与系统互动。计算单元82包括微处理器和存储器，以便实施程序并临时地以及永久地存储信息。输入/输出接口电路83是被连接至放置在罐2上的所有传感器的电路，以及特别地是被连接至液面传感器102、部分或全部温度传感器111至130、部分或全部压力传感器221至228、可选的测流计325至328、以及注入阀25、26和抽取阀27、28控制输入。
根据特定的实施方式，泄漏检测设备80是位于船舶1的控制室中的标准计算机，而输入/输出接口83是标准通信接口板，它使得能够与传感器通信并使得能够控制阀。这种类型的通信板可以例如与标准USB兼容，如果所有的传感器也是如此的话，或者它可以是Wi-Fi或Zigbee类型的无线电通信板，如果传感器提供有这种类型的通信接口的话。
在由计算单元82实施的程序中，第一程序与测量的实施有关。根据为计算所选择的选项，该第一程序要么在每次要进行测量时被触发，要么持续运行，并定期存储所做的测量，这将在随后使用。重要的是，测量程序可以根据之前描述的方法中之一进行测量，并准许实施下文描述的第二泄漏检测程序。
图9例示了由泄漏检测设备80实施的泄漏检测方法的一实施方式。根据图9的方法包括两个独立的循环，具体到每个绝缘空间16和17。
第一循环执行两个数据采集步骤911和912，上述数据采集步骤被设计成取回所有的数据，使得能够根据前述两个计算模式来确定第一级绝缘空间16中惰性气体的质量变化。第一数据采集步骤包括取回在时刻t1和t2之间通过注入管道21和抽取管道23注入和抽取的气体流的测量值。根据实施的测量程序，这种类型的步骤911可以通过在时刻t1时触发流测量开始，并在时刻t2时指示测量结束来进行，或者通过读取并结合在时刻t1和时刻t2之间进行的所有流测量，这些测量对应于这两个时刻之间的气体注入和抽取。
第二数据采集步骤912包括取回在t1和t2时刻具体到第一级绝缘空间的压力和温度测量值。根据实施的测量程序，这种类型的步骤912可以通过触发t1时刻时(或t1时刻之后的一段时间)和t2时刻时(或t1时刻之前的一段时间)的压力测量和温度测量来进行，或者通过读取t1和t2时刻周围所做的测量并将它们结合到适当的测量周期中来进行。
通常地，分开t1和t2的时间段必须足够长，以便能够分辨出泄漏，同时又要合理地短，以便能够进行有用的检测。例如，将t1和t2分开的时间段在一小时到几小时之间。
在第一和第二数据采集步骤911和912之后进行第一计算步骤921和第二计算步骤922。第一计算步骤921使用在第一数据采集步骤911期间通过注入管道21和抽取管道23在时刻t1和t2之间注入或抽取的气体流的测量，以便确定惰性气体的质量的第一变化ΔM1。惰性气体的质量的该第一变化ΔM1是在第一时刻t1和第二时刻t2之间通过注入管道21添加的和通过抽取管道23移除的惰性气体的总质量的合量。
第二计算步骤922使用在第二数据采集步骤912期间取回的针对时刻t1和t2的具体到第一级绝缘空间的压力和温度测量，以确定惰性气体的质量的第二变化ΔM2。惰性气体的质量的该第二变化ΔM2是通过下述获得的：确定在第一时刻t1时第一级绝缘空间16中所容纳的惰性气体的第一质量，通过使用前述计算方法中之一在第二时刻t2时确定第一级绝缘空间16所容纳的惰性气体的第二质量，然后计算气体的第二质量与气体的第一质量之间的差，即：
[公式3]ΔM2＝质量(t2)-质量(t1)。
第一比较步骤931用于计算惰性气体的质量的第一变化ΔM1与惰性气体的质量的第二变化ΔM2之间的第一差E1，并将该第一差E1与第一阈值S1进行比较。通常地，第一差E1是惰性气体的质量的第一和第二变化ΔM1和ΔM2之间的简单差。第一差E1代表同一变化的两个测量模式之间的差。如果第一级绝缘空间是完好的，换句话说，如果没有泄漏，该第一差应该基本为零。然而，测量和计算误差会示出微小的差。另外，第一阈值S1被确定为对应于最大的误差，这取决于测量链。第一差E1与第一阈值S1的比较是以绝对值进行的。如果第一差E1大于第一阈值S1，这意味着可能有泄漏，并进行第一警报步骤941。另一方面，如果第一差E1不大于第一阈值S1，这意味着显然没有泄漏，并且第一差E1被储存以用于余下的过程。为了通过冗余测量来重新开始，第一循环在与时刻t1和t2以一确认时间段累加对应的第三和第四时刻t3和t4处结束。
第一警报步骤941充当第一差E1过大的警告，并且因此可以间歇性地触发视觉或听觉警报，以引起对该差测量的注意。然而，即使第一差E1过大，在有些情况下，该差可能是由某些测量状况而不是由泄漏引起的。特别是在温度可能局部地、快速地且显著地变化的瞬变阶段期间的情况，其中测量和计算状况考虑到材料中的温度平衡。因此，不应立即断定存在泄漏，而是将警报A与第一差E1以及时刻t1和t2一起存储，以用于后续重新使用的目的。其他的验证将使得能够表征泄漏，特别是随后进行的测试步骤950和960。根据一变型，在触发视觉或听觉警报之前，在存储器中验证警报A是否与过大的第一差E1一起已经被存储过一次或若干次。
第二循环与第一循环相同，但它是针对第二级绝缘空间进行的。第三数据采集步骤913与第一数据采集步骤911相似，但用于在时刻t1和t2之间通过注入管道22和抽取管道24注入或抽取的气体流的测量。第四数据采集步骤914与第二数据采集步骤912相似，但用于在时刻t1和t2时具体到第二级绝缘空间的压力和温度测量。第三计算步骤923与第一计算步骤921相似，并且它计算惰性气体的质量的第三变化ΔM3，该第三变化是在第一时刻t1和第二时刻t2之间通过注入管道22添加的和由抽取管道24移除的惰性气体的总质量的合量。第四计算步骤924与第一计算步骤922相似，但要计算惰性气体的质量的第四变化ΔM4，该第四变化是通过下述获得的：确定第一时刻t1时第二级绝缘空间17中所容纳的惰性气体的第三质量，通过确定第二时刻t2时第二级绝缘空间17中所容纳的惰性气体的第四质量，然后通过计算气体的第四质量与气体的第三质量之间的差，即：
[公式4]ΔM4＝质量(t2)-质量(t1)。
第二比较步骤932与第一比较步骤931相似，但要计算惰性气体的质量的第三变化ΔM3与惰性气体的质量的第四变化ΔM4之间的第二差E2，并将该第二差E2与第二阈值S2进行比较。通常地，第二差E2是惰性气体的质量的第三和第四变化ΔM3和ΔM4之间的差。第二差E2代表同一变化的两个测量模式之间的差，并代表第二级绝缘空间17的完好性。第二阈值S2被确定为对应于最大测量误差。第二差E2与第二阈值S2的比较是以绝对值进行的。如果第二差E2大于第二阈值S2，这意味着可能有泄漏，并进行第二警报步骤942。如果第二差E2不大于第二阈值S2，这意味着显然没有泄漏，并且第二差E2被储存以用于继续的过程。为了重新开始，第二循环在与时刻t1和t2以一确认时间累加对应的第三和第四时刻t3和t4处结束。
第二警报步骤942与第一警报步骤941相似，但与第二差E2有关。将警报A与第二差E2以及时刻t1和t2一起存储，以用于后续重新使用的目的。然后进行测试步骤950和960。根据一变型，在触发视觉或听觉警报之前，在存储器中验证警报A是否与过大的第二差E2一起已经被存储过一次或若干次。
测试步骤950是对可能的泄漏检测进行验证的步骤，因为第一差E1或第二差E2过大、或者第一和第二差E1和E2过大。在该步骤中，将第一差E1与第二差E2进行比较，以验证这些差E1和E2的变化是否得到了补偿。换句话说，如果差E1或E2示出在绝缘空间16或17中的一者中的气体损失，而另一差E2或E1示出在另一绝缘空间17或16中的另一者中的气体增加，那么很可能在这两个空间之间存在泄漏，而且该泄漏位于第二级密封膜14中。为了进行测试，将第一和第二差E1和E2进行代数和。在第二级膜发生泄漏的情况下，第一差E1应该与第二差E2相反，并且因此它们的总和应该为零。将总和作为绝对值与第三阈值S3进行比较。如果总和大于阈值S3，则认为测试是不相关的，并且可以等待至少一确认时间，以便在时刻t3和t4时重新开始过程。相反，如果总和小于第三阈值S3，那么必须进行警报步骤970。
警报步骤970将警报A与提述F4一起存储，以用于进一步验证的目的。提述F4包括对第二级密封膜中、以及时刻t1和t2可能存在的泄漏的识别。另外地，视觉或听觉警报可以被触发，以警告工作人员第二级密封膜中的泄漏。视觉或听觉警报只有在有与提述F4一起被记录的第二警报的情况下才可以被触发。在该警报步骤970结束时，要等待至少一确认时间，以便在时刻t3和t4时重新开始过程。
测试步骤960是对可能的泄漏检测进行验证的步骤，因为第一差E1或第二差E2过大、或者第一和第二差E1和E2过大。在该步骤中，将第一差E1和第二差E2进行比较，以验证这些差E1和E2是否基本相等。如果这些差E1和E2基本相等，要么在两个不同的壁上有两个相同的泄漏，而这是不可能的，要么有造成系统误差的测量情况。例如，这对应于瞬变阶段，对于瞬变阶段，测量值显然比它们应该有的测量值更大。另一方面，如果第一和第二差E1和E2不相等，这就加强了泄漏的检测的可能性。第一和第二差E1和E2之间的代数差被计算出来。然后，该差作为绝对值与第四阈值S4进行比较。如果差不大于第四阈值S4，则第一和第二差E1和E2基本相等，并且优选地等待至少一确认时间，以便在t3和t4时刻时重新开始过程。另一方面，如果差大于第四阈值S4，则应进行警报步骤980。
警报步骤980将警报A与提述F3一起存储，以用于后续验证的目的。提述F3包括对大于第四阈值的差E1和E2的识别，以及时刻t1和t2。另外地，视觉或听觉警报可以被触发，以警告工作人员可能发生泄漏。视觉或听觉警报只有在有与提述F3一起被记录的第二警报的情况下才可以被触发。在该第三警报步骤980结束时，要等待至少一确认时间，以便在时刻t3和t4时重新开始过程。
在图9中，数据采集步骤911至914是并行进行的，并且随后是计算步骤921至924。然而，这些步骤可以按任何顺序依次进行，只要：在采集步骤中进行的测量是在相同的时刻t1和t2时进行，并且第一计算步骤921在第一采集步骤911之后进行，第二计算步骤922在第二采集步骤912之后进行，第三计算步骤923在第三采集步骤913之后进行，以及第四计算步骤924在第四采集步骤914之后进行。
另外，比较步骤931和932以及警报步骤941和942可以更依次地进行。重要的是计算第一和第二差E1和E2，如果第一差E1大于第一阈值S1，则将警报A存储与第一差E1的值一起存储，以及/或者如果第二差E2大于第二阈值S2，则将警报A与第二阈值E2的值一起存储。
测试步骤950和960以及警报步骤970和980可以并行或依次进行。在某些情况下，测试步骤950或960可以被省略。
泄漏的确认
如前所述，该过程使得能够检测泄漏的可能性并发出警报。如前所述，伪检测的原因可以与瞬变温度状态有关联。作为说明，在罐2的填充期间，第一级密封膜15的温度可以变化80℃，并且如果罐之前已经被排空，甚至可以变化超过160℃。这种类型的温度变化通过第一级绝缘空间16然后通过第二级绝缘空间17传播，以达到与每种材料中温度的线性分布相对应的热平衡状态。绝缘空间16和17的特定特征包括热绝缘，这对应于高水平的热阻，从而使温度的变化传播缓慢。因此，在温度显著变化期间或之后进行的测量可能会受到与温度变化的瞬变状态有关联的误差的影响。与瞬变状态相关联的该误差可能是伪警报的来源。
避免受瞬变状态影响的方法包括：大幅增加温度传感器的数量，并减少通过计算确定温度。主要的缺点是，为了完全避免受到该瞬变误差的影响，传感器的数量必须非常多，以至于装备的成本无法接受。因此，这种类型的误差必须以不同的方式进行补救。
与罐的填充有关联的温度变化相对较大。第一可能性是在填充罐后在将警报纳入考虑之前等待一稳定时间，例如两天。
另外地，除了罐的填充之外，还可能有一些情况会引起大幅度的温度变化，诸如液态气体在船舶的两个罐之间的部分转移，或者外部温度在几个小时内有几十度的变化。这种类型的情况可以使测量值在若干小时的时间段内失真。
因此，优选地在已经经过一段时间的确认时间后，通过方法的冗余重复来自动确认警报。因此，该过程在与时刻t1和t2以一确认时间累加对应的第三和第四时刻t3和t4时重复。确认时间可以等于或大于将t1和t2分开的时间段。另外地，每次记录警报A时，都记录警报状况和对应于警报时刻的时刻。因此，泄漏检测设备可以自行检查警报是否已经是重复的，并且只有在所述警报重复时才触发视觉或听觉警报。在触发视觉或听觉警报之前，警报重复的次数可以在系统中进行配置，例如根据警报的类型。仅与过大的差E1或E2相关联的警报可能需要比要考虑到第二标准的警报F3或F4更多的重复次数。
将理解的是，在触发视觉或听觉警报的情况下，必须有人类对警报进行确认。特别地，可以改变某些参数，以确认或取消警报。作为说明，时间的某些选择本身就可能成为伪警报的原因，例如如果确认时间是一天以及t1和t2之间的时间对应于具有强热的纬度地区处的高峰日照时间9h00-12h00；这将对应于在瞬变状态下进行的测量。为了确认泄漏，工作人员可以在分开t1和t2的时间上以及在确认时间上采取行动，以验证泄漏是否随着测量状况的改变被确认。
另外地，对记录的警报进行分析也可以使泄漏失效或定位泄漏。绝缘空间16和17相对于大气压力和相对于罐的压力处于略微过压或低压的状态。另外地，如果两个绝缘空间之间的压力不同，并且如果有泄漏，该泄漏必然是被导向为在从最高压力到最低压力的某个方向上。第一和第二差E1和E2指示在有关绝缘空间中气体是否漏出或者气体是否到达、在注入管道和抽取管道之外，这也对应于泄漏的方向。如果与第一和第二差E1和E2有关的方向确定与气体的可能方向不兼容，那么警报就是伪警报。另一方面，如果与第一和第二差E1和E2有关的确定符合气体的可能方向，则可以确认警报。
因此，在对警报进行多次确认后，就可以确定发生泄漏的可能性很强，以及确定泄漏所在的壁。事实上，如果警报F3和警报F4以多种方式被确认，那么泄漏在第二级密封膜上。如果警报F3与差E1一起被确认，而警报F4未被确认，那么泄漏在第一级密封膜上。如果警报F3与差E2一起被确认，而警报F4未被确认，那么泄漏在第二级密封膜上。
另外地，气体运输船可以在罐中和每个绝缘空间中具有气体类型的探测器，以便检测出不应该存在的气体。在第二级空间中检测到氧气或水的存在，表明壳体的内部壁有泄漏。在第一级空间中检测到碳氢化合物的类型诸如甲烷、乙烷、丁烷或丙烷，或者在液态气体罐中检测到氮气，表明第一级密封膜发生了泄漏。使用这些不同的检测装置，可以获得泄漏的确认的冗余。
其他变型
已经关于根据两种不同的方法进行气体质量变化的计算以获得具体到空间中的每一者的两个差E1和E2的双膜罐描述了本发明。尽管使用在双膜罐的情况下的这种类型的设备特别有利，特别是为了检测第二级密封膜处的泄漏，但也可以使用简化系统来检测仅在单个绝缘空间中的泄漏。
对于双膜罐，如前所述，可以在绝缘空间16和17以及罐2中通过外来气体的存在来检测泄漏。如果希望结合用于检测泄漏的其他装置仅检测第二级密封膜中的泄漏，而不增加检测的冗余，那么使用对绝缘空间中的单个绝缘空间中变化的测量就足够了。因此，将测量单个差E1或E2，而不进行测试步骤950和960以及警报步骤970和980。事实上，对差E1或E2的多次确认使得可以确定在正在进行测量的绝缘空间中出现泄漏的可能性很强。如果用于检测泄漏的其他装置没有指示泄漏，那么泄漏就仅在第二级密封膜中。使用对单个空间中质量变化的双重检测，可以改进对第二级密封膜泄漏的检测，这可以被认为是足够的，如果不希望有冗余系统的话。
根据另一变型，本发明可以适用于仅具有单个绝缘空间的罐，诸如例如，液化石油气(LPG)罐。在这个情况下，可以计算单个差。这种类型的系统可以单独使用，也可以与另一泄漏检测设备一起冗余使用。
该描述涉及具有多个罐的运输船。泄漏检测设备80可以乘以罐的数量，或者如果需要的话，单个泄漏检测设备可以与多个罐一起使用，上述多个罐设置有在每个罐上实施该方法所需的传感器。在该最后一种情况下，泄漏检测设备将实施泄漏检测算法，实施次数与罐的数量相同。
另外地，本发明不限于运输船。事实上，它适用于包括一个或更多个罐的任何类型的液态气体储存设施。设施罐可以是具有一个或两个绝缘空间的罐。泄漏检测设备可以远程地放置在用于监测罐的位置中，该位置不一定是船舶的控制室。
尽管已经结合多个特定实施方式来描述本发明，但将可以理解的是，本发明绝不限于此，并且本发明包括所述装置的所有技术等效物及其组合，如果这些落入本发明的范围内。
动词“包含”、“包括”或“具有”及它们的变形形式的使用不排除权利要求中所述的元件或步骤以外的元件或步骤的存在。除非另有说明，对元件或步骤使用不定冠词“一”或“一个”并不排除存在多个此类元件或步骤。
在权利要求书中，在括号中的任何附图标记不能被解释为对权利要求的限制。

Claims (24)

1.一种用于检测液态气体的密封热绝缘罐(2)的泄漏的方法，所述罐包括围绕液态气体的密封膜(14、15)，所述密封膜被绝缘空间(16、17)所围绕，所述绝缘空间将所述密封膜与自身是密封的支撑壁(11)分开，所述绝缘空间填充有固态热绝缘材料和惰性气体，所述绝缘空间设置有至少一个注入管道(21、22)和至少一个抽取管道(23、24)，以便注入和抽取惰性气体，所述检测方法包括以下步骤：
确定(921、923)在第一时刻(t1)和第二时刻(t2)之间惰性气体的质量的第一变化(ΔM1、ΔM3)，所述第一变化对应于在所述第一时刻和所述第二时刻之间由所述注入管道添加的和由所述抽取管道移除的惰性气体的总质量的合量；
通过测量所述绝缘空间的自由容积中的压力和温度，确定所述第一时刻时所述绝缘空间中惰性气体的第一质量和所述第二时刻时所述绝缘空间中惰性气体的第二质量；
计算(922、924)在所述第一时刻和所述第二时刻之间惰性气体的质量的第二变化(ΔM2、ΔM4)，所述第二变化对应于惰性气体的所述第二质量和所述第一质量之间的差；以及
比较(931、932)惰性气体的质量的所述第一变化与惰性气体的质量的所述第二变化，并且如果惰性气体的质量的所述第一变化与所述第二变化之间的差(E1、E2)大于第一阈值(S1)，则触发警报。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述密封膜是第二级密封膜(14)，其中，所述绝缘空间是第二级绝缘空间(17)，并且其中，所述罐包括位于所述第二级密封膜和液态气体之间的第一级密封膜，所述第二级密封膜和所述第一级密封膜由填充有固态热绝缘材料和惰性气体的第一级绝缘空间分开。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述密封膜是第一级密封膜(15)，所述绝缘空间是第一级绝缘空间(16)，所述差是第一级差(E1)，并且其中，所述罐包括位于所述第一级密封膜(15)和所述支撑壁(11)之间的第二级密封膜(14)，所述第一级密封膜和所述第二级密封膜由所述第一级绝缘空间(16)分开，所述第二级密封膜和外壁由填充有固态热绝缘材料和惰性气体的第二级绝缘空间(17)分开。
4.根据权利要求3所述的方法，所述第二级绝缘空间(17)设置有至少一个注入管道(22)和至少一个抽取管道(24)，以便注入和抽取惰性气体，其中，所述检测方法还包括以下步骤：
确定(923)所述第一时刻(t1)和所述第二时刻(t2)之间在所述第二级绝缘空间中的惰性气体的质量的第三变化(ΔM3)，所述第三变化对应于在所述第一时刻和所述第二时刻之间由所述注入管道添加的和由所述抽取管道移除的惰性气体的总质量的合量；
通过测量所述第二级绝缘空间的自由容积中的压力和温度，确定所述第一时刻时所述第二级绝缘空间中惰性气体的第三质量和所述第二时刻时所述第二级绝缘空间中惰性气体的第四质量；
计算(924)所述第一时刻和所述第二时刻之间在所述第二级绝缘空间中惰性气体的质量的第四变化(ΔM4)，所述第四变化对应于惰性气体的第四质量和第三质量之间的差；以及
比较(932)惰性气体的质量的所述第三变化(ΔM3)和惰性气体的质量的所述第四变化(ΔM4)，如果惰性气体的质量的所述第三变化和所述第四变化之间的第二级差(E2)大于第二阈值(S2)，则触发警报。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，如果所述第一级差(E1)大于所述第一阈值(S1)以及/或者如果所述第二级差(E2)大于所述第二阈值(S2)，并且如果所述第一级差(E1)和所述第二级差(E2)的代数和小于第三阈值(S3)，则确定所述第二级密封膜(14)中存在泄漏。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，如果所述第一级差(E1)大于所述第一阈值(S1)以及/或者如果所述第二级差(E2)大于所述第二阈值(S2)，并且如果所述第一级差(E1)和所述第二级差(E2)之间的差大于第四阈值(S4)，则确定在第一级绝缘空间(16)和第二级绝缘空间(17)中的至少一者中存在泄漏。
7.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，在第三时刻(t3)和第四时刻(t4)之间重复前述步骤，该第三时刻对应于所述第一时刻(t1)累加一确认时间，该第四时刻对应于所述第二时刻(t2)累加所述确认时间，并且其中，在该确认时间过去后如果所述警报再次被触发，则确定存在泄漏。
8.根据前述权利要求中的一项所述的方法，所述方法是在罐填充之后在比预定的稳定时间长的时间之后进行的。
9.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，在所述第一时刻左右以及在所述第二时刻左右进行压力测量和温度测量达一测量时间，其中，所述第一质量和所述第二质量是针对所述测量时间的平均质量。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述测量时间足够短，以使在所述测量时间期间添加的或抽取的惰性气体相对于存在于所述绝缘空间中的惰性气体的总质量而言是能够被忽略的。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述测量时间期间没有惰性气体被添加到所述绝缘空间或者从所述绝缘空间中被抽取。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述测量时间短于所述第一时刻和所述第二时刻间隔的时间。
13.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述温度测量包括通过放置在所述支撑壁(11)和所述第二级密封膜(14)上的多个位置中的温度传感器(111、114)进行的测量。
14.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述温度测量包括基于罐中的液态气体的温度和液态气体的水平被计算的估计。
15.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，惰性气体的质量的所述第一变化(ΔM1)是根据惰性气体在所述注入管道(21)的注入阀(25)处和所述抽取管道(23)的抽取阀(27)处的质量流来测量的。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，在所述注入阀(25)和/或所述抽取阀(27)处的质量流是根据所述阀的打开的程度来确定的。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中，所述注入阀(25)和/或所述抽取阀(27)处的气体质量流是根据所述阀上游和下游的惰性气体的压力和温度来确定的。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述注入阀(25)和/或所述抽取阀(27)处的质量流是通过测量所述阀处的气体质量的测流计(325、327)来测量的。
19.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，为了确定所述绝缘空间中惰性气体的第一或第二质量，对压力和温度的测量是在所述绝缘空间的多个区域中进行的，其中，所有区域形成所述绝缘空间的自由容积。
20.一种包括密封热绝缘罐(2)的液态气体储存设施，所述罐包括围绕液态气体的密封膜(14、15)，所述密封膜被绝缘空间(16、17)所围绕，所述绝缘空间将所述密封膜与自身是密封的支撑壁(11)分开，所述绝缘空间填充有固态热绝缘材料和惰性气体，所述绝缘空间设置有至少一个注入管道(21、22)和至少一个抽取管道(23、24)，以便注入和抽取惰性气体，其中，所述罐包括至少一个压力传感器(221至224)和多个温度传感器(111、114、130)，所述至少一个压力传感器和多个温度传感器被配置成确定被封围在所述绝缘空间的自由容积中的惰性气体的压力和温度，其中，所述设施包括：流测量设备(121至128、221至228、325至328)，以测量所述注入管道(21、22)和所述抽取管道(23、24)中的惰性气体流；以及至少一个泄漏检测设备(80)，所述至少一个泄漏检测设备(80)被配置成：
与所述流测量设备(121至128、221至228、325至328)一起确定在第一时刻(t1)和第二时刻(t2)之间惰性气体的质量的第一变化(ΔM1、ΔM3)，其中，所述第一变化对应于在所述第一时刻和所述第二时刻之间由所述注入管道添加的和由所述抽取管道移除的惰性气体的总质量的合量；
通过由所述至少一个压力传感器(221至224)和所述多个温度传感器(111、114、130)在所述绝缘空间的自由容积内进行的压力测量和温度测量，确定所述第一时刻时所述绝缘空间中惰性气体的第一质量和所述第二时刻时所述绝缘空间中惰性气体的第二质量；
计算在所述第一时刻和所述第二时刻之间惰性气体的质量的第二变化(ΔM2、ΔM4)，所述第二变化对应于惰性气体的第二质量和第一质量之间的差；以及
比较惰性气体的质量的所述第一变化和惰性气体的质量的所述第二变化，并且如果惰性气体的质量的所述第一变化和所述第二变化之间的差(E1、E2)大于第一阈值(S1)，则触发警报。
21.根据前一权利要求所述的液态气体储存设施，其中，所述密封膜是第二级密封膜(14)，其中，所述绝缘空间是第二级绝缘空间(17)，并且其中，所述罐包括位于所述第二级密封膜(14)和液态气体之间的第一级密封膜(15)，所述第二级密封膜(14)和所述第一级密封膜(15)由填充有固态热绝缘材料和惰性气体的第一级绝缘空间(16)分开。
22.根据权利要求20所述的液态气体储存设施，其中，所述密封膜是第一级密封膜(15)，其中，所述绝缘空间是第一级绝缘空间(16)，其中，所述差是第一级差(E1)，并且其中，所述罐包括位于所述第一级密封膜(15)和所述支撑壁(11)之间的第二级密封膜(14)，所述第一级密封膜(15)和所述第二级密封膜(14)由所述第一级绝缘空间(16)分开，所述第二级密封膜(14)和所述支撑壁(11)由填充有固态热绝缘材料和惰性气体的第二级绝缘空间(17)分开。
23.根据前一权利要求所述的液态气体储存设施，其中，所述第二级绝缘空间设置有至少一个注入管道(22)和至少一个抽取管道(24)，以便注入和抽取惰性气体，所述罐包括至少一个压力传感器(222、224)，其中，所述多个温度传感器中的传感器(111、114)还被配置成确定被封围在所述第二级绝缘空间(17)中的惰性气体的温度，其中，所述设施包括流测量设备(122、124、126、128、222、224、226、228、326、328)，以便测量所述注入管道(22)和所述抽取管道(24)中的惰性气体流，并且其中，所述泄漏检测设备(80)被配置成实施根据权利要求4至19中的一项所述的方法。
24.一种液态气体运输船，其特征在于，它包括一个或更多个如权利要求20至23中的一项所述的液态气体储存设施。
CN201980084776.7A 2018-12-19 2019-12-16 用于检测密封热绝缘罐的泄漏的方法 Active CN113227638B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1873381A FR3090809B1 (fr) 2018-12-19 2018-12-19 Procede de detection de fuite sur une cuve etanche et thermiquement isolante
FR1873381 2018-12-19
PCT/FR2019/053084 WO2020128273A1 (fr) 2018-12-19 2019-12-16 Procede de detection de fuite sur une cuve etanche et thermiquement isolante

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113227638A true CN113227638A (zh) 2021-08-06
CN113227638B CN113227638B (zh) 2023-04-14

Family

ID=66690536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980084776.7A Active CN113227638B (zh) 2018-12-19 2019-12-16 用于检测密封热绝缘罐的泄漏的方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11959593B2 (zh)
EP (1) EP3899350A1 (zh)
JP (1) JP7141536B2 (zh)
KR (1) KR102651552B1 (zh)
CN (1) CN113227638B (zh)
FR (1) FR3090809B1 (zh)
SG (1) SG11202106536YA (zh)
WO (1) WO2020128273A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114234831A (zh) * 2021-12-13 2022-03-25 中铁建工集团有限公司 一种曲面铸钢件的应变监测方法、系统和可读存储介质
CN117147008A (zh) * 2023-07-31 2023-12-01 中国船舶集团有限公司第七一三研究所 一种低温传感器健康状态自诊断方法及系统

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11835180B2 (en) * 2020-06-23 2023-12-05 Marlin Gas Services, Llc Gas system
WO2023274559A1 (en) * 2021-07-02 2023-01-05 Wärtsilä Finland Oy Arrangement and method in liquid hydrogen fuel supply system

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3347402A (en) * 1965-03-22 1967-10-17 Exxon Research Engineering Co Cryogenic tank
US3413840A (en) * 1966-04-19 1968-12-03 Mcmullen John J Leak detection system
GB1379117A (en) * 1971-08-02 1975-01-02 Gaz De France Detecting leaks in heat-insulated reservoirs
US4404843A (en) * 1981-07-20 1983-09-20 Marathon Oil Company Cryogenic storage tank leak detection system
CN102478447A (zh) * 2010-11-25 2012-05-30 上海梅山钢铁股份有限公司 真空室泄漏空气量在线检测方法及装置
CN103196635A (zh) * 2012-01-10 2013-07-10 通用电气公司 流体泄漏检测系统
JP2017180748A (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 日立オートモティブシステムズメジャメント株式会社 燃料ガス充填装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3489311A (en) * 1967-05-25 1970-01-13 Aerojet General Co Tanks for storage of liquefied gas
GB1433486A (en) * 1972-12-02 1976-04-28 Carves Simon Ltd Cryogenic storage tanks
JPS5751097A (en) 1980-09-12 1982-03-25 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Purging method for inert gas of low temperature storage and shipment facility
FR2910965B1 (fr) * 2006-12-27 2009-04-03 Aker Yards S A Sa Procede de mesure de la porosite reelle de la barriere d'etancheite d'une cuve de confinement de fluide.
FR3014197B1 (fr) * 2013-11-29 2017-11-17 Gaztransport Et Technigaz Surveillance d'une cuve etanche et thermiquement isolante
FR3019520B1 (fr) 2014-04-08 2016-04-15 Gaztransport Et Technigaz Cuve etanche et thermiquement isolante logee dans un ouvrage flottant

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3347402A (en) * 1965-03-22 1967-10-17 Exxon Research Engineering Co Cryogenic tank
US3413840A (en) * 1966-04-19 1968-12-03 Mcmullen John J Leak detection system
GB1379117A (en) * 1971-08-02 1975-01-02 Gaz De France Detecting leaks in heat-insulated reservoirs
US4404843A (en) * 1981-07-20 1983-09-20 Marathon Oil Company Cryogenic storage tank leak detection system
CN102478447A (zh) * 2010-11-25 2012-05-30 上海梅山钢铁股份有限公司 真空室泄漏空气量在线检测方法及装置
CN103196635A (zh) * 2012-01-10 2013-07-10 通用电气公司 流体泄漏检测系统
JP2017180748A (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 日立オートモティブシステムズメジャメント株式会社 燃料ガス充填装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114234831A (zh) * 2021-12-13 2022-03-25 中铁建工集团有限公司 一种曲面铸钢件的应变监测方法、系统和可读存储介质
CN117147008A (zh) * 2023-07-31 2023-12-01 中国船舶集团有限公司第七一三研究所 一种低温传感器健康状态自诊断方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210103542A (ko) 2021-08-23
JP2022519800A (ja) 2022-03-25
US11959593B2 (en) 2024-04-16
WO2020128273A1 (fr) 2020-06-25
SG11202106536YA (en) 2021-07-29
FR3090809B1 (fr) 2020-12-25
JP7141536B2 (ja) 2022-09-22
FR3090809A1 (fr) 2020-06-26
EP3899350A1 (fr) 2021-10-27
US20220049818A1 (en) 2022-02-17
KR102651552B1 (ko) 2024-03-29
CN113227638B (zh) 2023-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113227638B (zh) 用于检测密封热绝缘罐的泄漏的方法
KR102285764B1 (ko) 부력 구조체에 수용된 밀봉, 단열된 용기
US4404843A (en) Cryogenic storage tank leak detection system
US20220034453A1 (en) Method for checking the leakproofness of a leakproof and thermally insulating tank for storing a fluid
Perez et al. Measurements of boil-off gas and stratification in cryogenic liquid nitrogen with implications for the storage and transport of liquefied natural gas
AU2015220997B2 (en) Method and system for inerting a wall of a liquefied fuel gas-storage tank
US5295391A (en) Method and apparatus for detecting leaks in the ullage of a liquid storage tank
JP5153313B2 (ja) 流体収容用タンクの封止障壁の実際の多孔質度を測定する方法
Al Ghafri et al. Advanced boil-off gas studies for liquefied natural gas
KR102533123B1 (ko) 실링 및 단열 탱크의 유체 관리
KR101017488B1 (ko) 가스감지 적외선카메라를 이용한 ｌｎｇｃ 화물창 누설검사방법
KR101924171B1 (ko) 보냉창을 포함하는 선박
Cebolla et al. GASTEF: The high pressure gas tank testing facility of the European commission joint research centre
KR101017480B1 (ko) 열영상 적외선카메라를 이용한 ｌｎｇｃ 화물창 누설검사 방법
KR101471152B1 (ko) 극저온 액화가스 저장탱크의 성능테스트 장치 및 성능테스트 방법
RU2773082C1 (ru) Способ обнаружения утечки в герметичном теплоизоляционном резервуаре
US20230098469A1 (en) Method and system for computing a transition parameter of a liquefied gas storage medium
RU2748321C1 (ru) Способ определения оптимального значения по меньшей мере одного параметра выполнения процесса охлаждения герметичного и теплоизоляционного резервуара
KR101346224B1 (ko) 화물창의 결함부 가스검출방법
Van Dresar PVT gauging with liquid nitrogen
Riesco et al. Venting and high vacuum performance of low density multilayer insulation
US20230393012A1 (en) Method for leak testing a sealed and thermally insulating tank for storing a fluid
KR20110004497A (ko) 독립형 저장탱크의 누출위치 확인방법 및 장치
KR20200078133A (ko) 액화가스 저장용기 단열성능 검사 시스템 및 검사 방법
Westra Characterizing the helium permeability of polymer films and cryogenic temperatures

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant