CN116348703A - 对用于储存流体的密封且热隔绝的罐进行泄漏测试的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对用于储存处于低温的液化气体的密封且热隔绝的罐进行泄漏测试的方法，该罐包括初级空间(8)和次级空间(6)，在该方法中，为了进行所述检查，在所述两个空间(6和8)之间产生压力差，以及在该方法中，注射到初级空间(8)中的惰性气体中的至少一些惰性气体经由次级空间(6)的至少一个次级出口(19、20或23)被回收，以重新注射到初级空间(8)中。

Description

对用于储存流体的密封且热隔绝的罐进行泄漏测试的方法
技术领域
本发明涉及具有膜的密封且热隔绝的罐的领域。特别地，本发明涉及用于储存和/或运输处于低温的流体的密封且热隔绝的罐的领域，例如用于运输例如温度在-50℃至0℃之间的液化石油气体(也称为LPG)的罐，或者用于在大气压下运输处于约-162℃的液化天然气体(LNG)的罐。这些罐可以安装在陆上或浮式结构上。在浮式结构的情况下，罐可以用于运输处于低温的液化气体或者用于接收作为推进浮式结构的燃料的处于低温的液化气体。更具体地，本发明涉及用于对这种罐的次级膜中的泄漏进行检测的装置和方法。
背景技术
用于运输液化天然气的船的罐通常包括提供机械刚性的承载结构、用于与被容纳在罐中的产品接触的初级密封膜、以及被布置在初级密封膜与承载结构之间的次级密封膜。次级密封膜用于在初级密封膜发生泄漏的情况下留置产品。初级密封膜与次级膜之间的空间被称为初级空间，以及次级密封膜与承载结构之间的空间被称为次级空间。
次级密封膜在罐被生产出来后是不可见的并且也无法接近。因此，不可能直接观察到该膜的任何缺陷诸如划痕、膜的局部错位、或者构成膜的两个部件之间的空气通道。
为了对次级膜的密封性进行诊断，已知的参考资料是特别地以申请人名义提交的文献WO2020128370，其中描述了一种用于对该次级膜的密封性进行检查的方法。在该方法中，特别地通过对初级隔绝空间施加比次级隔绝空间更高的惰性压力，检测次级密封膜处是否存在泄漏。
在这种方法中使用的惰性气体通常是一氧化二氮。然而，该气体在船上的储存量是有限的，而且在船上有许多应用无论何时都需要循环使用惰性气体。
现在，申请人已经发现的是，在次级密封膜中存在大量泄漏的情况下，泄漏检查操作所需的惰性气体量非常大，以至于在对罐的密封性进行检查的操作期间完全耗尽了船舶的惰性气体供应。这是因为惰性气体在被用于每次检查操作后就会被释放到周围空气中。
目前，还没有一种用于对次级密封膜的密封性进行测试且减少所使用的惰性气体的数量的方法，或者甚至一种用关于惰性气体的中性平衡表来检查密封性的方法。
发明内容
本发明所基于的概念是提供用于对填充有处于低温的流体的密封且热隔绝的罐中的泄漏进行检测的装置和方法，该装置和方法不具有这些缺点。通过这种方式，本发明的目的是能够定位次级密封膜的异常孔隙，即使在泄漏率非常高的情况下也能如此。
因此，本发明涉及一种对用于储存处于低温的液化气体的密封且热隔绝罐的密封性进行检测的方法，该罐是处于低温状态的，该罐包括：承载结构，该承载结构具有内壳体和外壳体，内壳体和外壳体之间具有受限空间；初级密封膜，该初级密封膜用于与被容纳在罐中的处于低温的液化气体接触；以及次级密封膜，该次级密封膜被布置在初级密封膜与内壳体之间，初级密封膜与次级密封膜之间具有初级空间，以及次级密封膜与内壳体之间具有次级空间，初级空间与次级空间包括隔绝材料，初级空间包括至少一个初级气体进口，以及次级空间包括至少一个次级气体出口，所述初级密封膜直接搁置被容纳于初级空间中的隔绝材料上，以及所述次级密封膜直接搁置在被容纳于次级空间中的隔绝材料上，该方法包括：用于对次级密封膜的在内壳体的外表面上呈冷点形式的密封缺陷部的位置进行检测的以下连续步骤：
-被称为主步骤的步骤，在该主步骤中，通过将惰性气体经由初级气体进口注射到初级空间中并使气体从次级空间的次级气体出口被排放或抽吸，从而使次级空间的压力低于初级空间的压力，并且次级空间与初级空间具有压力差P1，然后通过从位于内壳体周围的受限空间对内壳体的外表面的温度进行测量；
-被称为后续步骤的步骤，在该后续步骤中，在罐的正常操作条件下，
从受限空间对内壳体的外表面的温度进行测量。
本发明的特征在于，注射到初级空间中的惰性气体中的至少一些惰性气体通过次级空间的至少一个次级出口被回收，以重新注射到初级空间中。
因此，申请人提出了一种简单、有效且低价的系统，该系统用于对液化气体罐的次级膜进行泄漏测试而不损失惰性气体或损失少量惰性气体，使得无论次级密封膜的密封条件如何，都可以始终执行检查方法。
具体地，经过多次试验，申请人已经找到了一种既简单、又鲁棒、还高效的架构，该架构用于在实施根据本发明的方法期间再次循环使用惰性气体。
术语“处于低温的液化气体”用于被理解为在正常压力和温度条件下处于蒸气状态并通过降低其温度而处于液体状态的任何物体。
术语“受限空间”用于被理解为压载物、管道龙骨、空隔舱、通道、以及罐的封闭桥状件，也被称为“主干甲板”。
表述“处于低温的罐”用于被理解为处于低温的液化气体占罐的体积的至少20％的罐，优选地为处于低温的液化气体占罐的体积的70％的罐，或者不含液化气体载荷或者处于低温的液化气体的体积小于罐的体积的20％的罐，但在这种情况下，该罐通过喷洒或喷射处于低温的液化气体诸如例如液氮或LNG的方式进行冷却。
表述“罐的正常操作条件”用于被理解为是指罐正常使用的条件。在这种状态下，初级空间的压力通常比次级空间的压力略低，例如，比次级空间的压力略低几mbar(毫巴)，即略低2mbar至7mbar，或者在极少数的情况下，初级空间的压力可以比次级空间的压力大，例如，比次级空间的压力大0mbar至4mbar。
在下文中，在不局限于此实施方式的情况下，本发明被例示为使用用于储存和运输液化气体的船舶，该船舶为通常包括用于储存液化气体的四个密封且热隔绝的罐的LNGC(液化天然气运输船)类型。
下面简明扼要地阐述本发明的另外的有利特征：
根据一种实施方式，注射到初级空间中的全部的惰性气体在被连接至次级空间的次级出口的至少一个抽吸装置回收后被重新注射到所述初级空间中。
根据另一实施方式，注射到初级空间中的惰性气体中的仅一些惰性气体——有利地占注射到初级空间中的惰性气体的20％与80％之间——在被连接至次级空间的次级出口的至少一个抽吸装置回收后被重新注射到所述初级空间中。
有利地，根据本发明的方法包括被称为预备步骤的步骤，在该预备步骤中，在罐的正常操作条件下，从受限空间对内壳体的外表面的温度进行测量。
有利地，压力差P1为：
-被包括在介于500Pa与1500Pa之间，优选地介于800Pa与1200Pa之间，达至少10小时的持续时间，优选地至少12小时的持续时间，或者
-被包括在介于1800Pa与3200Pa之间，优选地介于2100Pa与2900Pa之间。
有利地，被称为主步骤的步骤之前是被称为中间步骤的步骤，在该中间步骤中，通过将惰性气体经由初级气体进口注射到初级空间中并使气体从次级空间的次级气体出口被排放或抽吸，从而使次级空间的压力低于初级空间的压力，并且次级空间与初级空间具有介于500Pa与1500Pa之间、优选介于800Pa与1200Pa之间的压力差，然后通过从位于内壳体周围的受限空间对内壳体的外表面的温度进行测量。
作为优选方式，惰性气体包括一氧化二氮。
有利地，每次温度测量的持续时间最多五小时，优选地最多三小时。常规地提供该持续时间以防止内壳体过分显著地冷却到低于构成内壳体的材料所能承受的温度。
作为优选方式，有利地，在被称为中间步骤的步骤中的压力差P1在测量温度时保持稳定。因此，压力P1以及在被称为中间步骤的步骤中的压力理想地维持在它们相应限定的压力范围的+/-5％以内的值。
根据本发明的方法还可以包括使初级空间和次级空间中的压力稳定的步骤，对注射到初级空间中的惰性气体的流量进行测量的步骤，对离开次级空间的惰性气体的流量进行测量的步骤，以及将注射到初级空间中的惰性气体的流量与离开次级空间的惰性气体的流量进行比较以便对穿过膜的惰性气体的流量进行识别和量化从而对次级膜的任何潜在孔隙度进行确定的步骤。
在船中，罐——例如在罐的上壁上——具有被称为蒸汽穹顶和液体穹顶的结构。蒸汽穹顶和液体穹顶可以是两个塔状件的形式，该塔状件用于允许货物处理设备穿过，以用于对被容纳在罐中的处于低温的液化气体的液相和气相进行处理。由于这种几何形状，基于对异常热区或异常冷区进行观察来检测泄漏的方法可能会失败，特别地由于外部气候条件的影响以及由于这些塔状件内和附近的温度范围可能非常复杂，更是如此。通过在初级气体进口和次级气体出口的区域中增加流量计来监测进入初级空间和离开次级空间的惰性气体的流量，并将这些流量值进行比较，从而可以检测出罐内是否存在有效的泄漏。
根据实施方式，前述步骤可以在主步骤之后进行。这使得当温度测量没有检测到其他地方的泄漏时，就可以找到气体穹顶和液体穹顶的任何潜在泄漏。
根据实施方式，流量测量步骤与主步骤同时进行，如果需要的话还包括中间步骤。这使得泄漏检测方法的总持续时间得以缩短，并且在该方法的整个持续时间内减少惰性气体的消耗。
根据实施方式，对注射到初级空间中的惰性气体的流量的测量是在初级气体进口处通过流量计进行的。
根据实施方式，对离开次级空间的惰性气体的流量的测量是在次级气体出口处通过流量计进行的。
根据实施方式，仅初级气体进口和次级气体出口是打开的，其他气体进口和其他气体出口是关闭的。
根据实施方式，初级气体进口位于液体穹顶上。
根据实施方式，次级气体出口位于气体穹顶上。
这使得同样存在于穹顶中的惰性化管线可以用于这些检测泄漏的方法，以便对初级空间和次级空间进行惰性化。
根据实施方式，惰性气体选自氦气、氩气及其混合物，该混合物中存在或不存在一氧化二氮。
根据实施方式，处于低温的液化气体选自液化天然气(LNG)、液化石油气(LPG)、液态乙烷、液态丙烷、液态氮、液态氧、液态氩、液态氙、液态氖和液态氢。
这种方法可以用于沿海或深水中的浮式结构，特别地用于液化天然气运输船、浮式储存和再气化装置(FSRU)、浮式生产、储存和卸载装置(FPSO)等。这种储存设施也可以用作任何类型船中的燃料贮存器。
本发明还涉及一种用于处于低温的液化气体的浮式或陆上储存设施，该设施用于实施上文中简明阐述的用于对密封且热隔绝的罐的密封性进行检查的方法，该浮式或陆上储存设施包括：
-处于低温的罐，该罐包括：承载结构，该承载结构具有内壳体和外壳体，内壳体和外壳体之间的空间被称为受限空间；初级密封膜，该初级密封膜用于与被容纳在罐中的处于低温的液化气体接触；以及次级密封膜，该次级密封膜被布置在初级密封膜与内壳体之间，初级密封膜与次级密封膜之间的空间被称为初级空间，次级密封膜与内壳体之间的空间被称为次级空间，初级空间与次级空间包括隔绝材料，初级空间包括至少一个初级气体进口，次级空间包括至少一个次级气体出口，所述初级密封膜直接搁置在被容纳于初级空间中的隔绝材料上，所述次级密封膜直接搁置在被容纳于次级空间中的隔绝材料上，
-惰性气体贮存器，该惰性气体贮存器被布置成将惰性气体通过初级气体进口注射到初级空间中，
-注射设备，该注射设备能够将惰性气体贮存器的惰性气体经由初级气体进口注射，并且因此，使初级空间相对于次级空间处于压力下，
-抽吸设备，该抽吸设备连接至次级气体出口，以在次级空间中生成比初级空间中的压力低的压力，
-用于对内壳体的外表面的温度进行测量的设备，
-用于显示温度测量值以对次级密封膜的在内壳体的外表面上呈冷点形式的密封缺陷部进行定位的系统。
本发明的特征在于，抽吸装置包括由泵构成的至少一个抽吸装置，泵将惰性气体中的至少一些惰性气体从次级空间抽出，以优选地使用上述注射设备，并且将所抽出的惰性气体重新注射到初级空间中。
根据本发明的一种实施方式，上述抽吸装置形成所述设备中的唯一的抽吸装置，从而使次级空间中回收的所有的惰性气体被重新注射到初级空间中。
根据本发明的另一实施方式，抽吸设备还包括将惰性气体回收并且不将所回收的惰性气体重新注射到初级空间中的至少一个抽吸系统。
非常有利地，抽吸系统是文丘里效应抽吸系统，该文丘里效应抽吸系统包括：主管道，该主管道具有能够被连接至加压气体源的进口、以及朝向罐的外侧部的出口；抽吸管道，该抽吸管道具有能够被连接至次级空间的出口端口的上游侧部、以及在侧向上通向主管道的聚集/发散部分以使主管道中的气体流在抽吸管道中产生压力降低的下游侧部。
当然，抽吸系统同样可以由常规的泵构成，或者换句话说，可以由非文丘里效应泵的泵构成，该泵通过电力供应进行操作。同样可以规定抽吸系统包括一个或更多个所谓的常规泵以及一个或更多个文丘里效应泵，这些不同的泵能够一起操作或者可以根据执行操作的操作人员针对环境条件和/或其他因素的选择来操作。
有利地，加压气体源是压缩空气回路。这样的气体源常规地存在于运载碳氢化合物或更普遍的易燃或易爆物质的船舶中。
作为优选方式，注射设备包括压缩机，该压缩机能够以介于3bar与8bar之间的压力对来自惰性气体贮存器的惰性气体进行注射。
根据实施方式，初级密封膜的厚度小于或等于2.5mm，例如，厚度小于或等于1.5mm。
根据实施方式，次级密封膜的厚度小于或等于1.5mm，例如，厚度小于或等于1.2mm。
根据实施方式，抽吸装置包括文丘里效应抽吸系统，该文丘里效应抽吸系统包括：主管道，该主管道具有能够被连接至加压气体源的进口、以及朝向罐外侧的出口；抽吸管道，该抽吸管道具有能够被连接至次级空间的出口端口的上游侧部、以及在侧向上通向主管道的汇合/发散部分以便主管道中的气体流在抽吸管道中产生压力降低的下游侧部。
根据实施方式，抽吸装置包括多个文丘里效应抽吸系统，这些系统优选地以串联的方式布置，以增加抽吸能力。
根据实施方式，文丘里效应抽吸系统以分层的方式布置。
根据实施方式，温度测量装置是光电探测器。
根据实施方式，光电探测器是具有红外传感器的相机。
根据实施方式，红外传感器使用低温技术进行冷却，特别地使用珀尔帖效应技术进行冷却。然而，也可以设想其他技术，例如，将传感器封围在腔室中或封围在杜瓦瓶中，或者使用斯特林效应装置进行冷却。通过降低传感器的温度使得能够减少热噪声。
根据实施方式，本发明提供了一种用于运输处于低温的液化气体的船，该船包括上述浮式储存设施。
根据实施方式，本发明还提供了一种用于装载或卸载这种船的方法，其中，处于低温的液化气体从浮式或陆上储存设施通过隔绝管线输送向船的罐或者从船的罐通过隔绝管线输送向浮式或陆上储存设施。
根据实施方式，本发明还提供了一种用于处于低温的液化气体的输送系统，该系统包括：上述船；隔绝管线，该隔绝管线被布置成使得将安装在船的壳体中的罐与浮式或陆上储存设施相连接；以及泵，该泵用于将处于低温的液化气体的流从海上或陆上储存设施通过隔绝管线引向船的储存设施或者从船的储存设施通过隔绝管线引向海上或陆上储存设施。
附图说明
参照附图，根据以下纯粹以非限制性示例的方式给出的对本发明若干具体实施方式的描述，本发明将得到更好的理解，并且本发明的其他目的、细节、特征和优点也将更清楚，其中：
[图1]图1是船罐的示意性剖视图。
[图2]图2是沿着船的纵向轴线的剖面观察到的船罐的功能图。
[图3]图3是本发明的方法的示意图。
[图4]图4是在储存设施中根据本发明的一氧化二氮流动回路的第一实施方式的示意图。
[图5]图5是在储存设施中根据本发明的一氧化二氮流动回路的第二实施方式的示意图。
[图6]图6是在储存设施中根据本发明的一氧化二氮流动回路的第三实施方式的示意图。
[图7]图7是文丘里效应抽吸系统相对于次级空间的布置的示意图。
[图8]图8是图7中区域IV的放大截面图。
[图9]图9是用于液态天然气体运输船的处于低温的液化气体的储存设施以及用于对处于低温的液化气体的储存设施的罐进行装载/卸载的码头的示意性剖面图。
具体实施方式
参照图1，已经示意性地例示了根据膜罐的技术来生产的液态天然气运输船的罐1的截面。因此，船可以包括一个或更多个类似的罐。该罐用于运输处于低温30的液化气体。处于低温的液化气体在正常压力和温度条件下处于蒸汽状态，并且通过降低其温度使其处于液体状态，特别地为了运输而使其处于液体状态。该处于低温的液化气体可以是液化天然气、液化石油气、液态乙烷、液态丙烷、液态氮、液态氧、液态氩、液态氙、液态氖或液态氢。
罐1包括提供机械刚性的承载结构。承载结构是双壁，该双壁包括内壳体2和外壳体3。内壳体2和外壳体3限界出受限空间4，该受限空间的尺寸足以让人能够在其中移动。
受限空间4组合了压载物、管道龙骨、空隔舱、通道、以及罐1的封闭桥状件，也被称为“主干甲板”。
罐1还包括：初级密封膜9，该初级密封膜与被容纳在罐中的产品接触；以及次级密封膜7，该次级密封膜被布置在初级密封膜9与内壳体2之间。次级密封膜7用于在初级密封膜9发生泄漏的情况下留置产品。初级密封膜9与次级密封膜7之间的空间被称为初级空间8，以及次级密封膜7与内壳体2之间的空间被称为次级空间6。
初级空间8和次级空间6包括隔绝材料，该隔绝材料呈热隔绝材料的并置板件的形式。这些板件可以是膨胀的或蜂窝状的合成树脂或者其他天然或合成的热隔绝材料。此外，这些空间6、8包括填充材料，诸如玻璃棉或矿棉。该填充材料可以用于插入在并置的板件之间。
初级密封膜9直接搁置在初级空间8的隔绝材料上，以及次级密封膜7直接搁置在次级空间6的隔绝材料上。
参照图2和图3，罐包括上壁14，该上壁在两个位置处被呈塔状件或烟囱形式的两个突出结构中断。该突出结构用于允许货物处理设备穿过，以用于对处于低温的液化气体的液相和气相进行处理，以便将其储存在罐内。第一塔状件是液体穹顶15，该液体穹顶用作各种物件处理设备的引入位置，也就是说，在例示的示例中，有填充管线10、紧急泵送管线11、与卸载泵12相连接的卸载管线、喷洒管线(未例示)、和与喷洒泵13相连接的供应管线。第二塔状件是蒸汽穹顶21，该蒸汽穹顶用作蒸汽收集管道的引入位置。该设备的操作是进一步已知的。
初级空间8包括初级气体进口18和初级气体出口26。初级空间还可以包括第二初级气体进口22。次级空间6包括次级气体进口25和次级气体出口19。次级空间6还可以包括第二次级气体出口20和第三次级气体出口23。
在初级空间8和次级空间6中的压力过大的情况下，罐还可以包括安全阀24。
次级密封膜7在罐已经被生产出来后是不可见并且不可接近的。根据本发明的用于对罐的密封性进行检查的方法使得能够对次级密封膜7的缺陷部进行检测和定位，并且适用于大多数罐技术。
参照图1或图3，该方法基于使用在装载有处于低温30的液化气体的罐1的初级空间8和次级空间6之间产生的热梯度，以便通过热影像或热成像检测穿过次级密封膜7的惰性气体对内壳体2的影响。罐装载有至少占其总容量的20％的处于低温的液化气体，或者通过喷洒低温液体来进行冷却。
图3例示了根据本发明的检查方法的主要方面之一，即借助于抽吸装置80——在此情况下是常规的泵——将被引导到初级空间8中的惰性气体中的至少一些惰性气体重新注射，该泵在次级空间6的次级出口19、20或23处回收该注入的惰性气体中的部分惰性气体或全部惰性气体，以通过管道将其输送，从而使其经由初级进口18或22之一再次循环进入初级空间8。在图3至图6中，阀40被布置在管道上，以便调节流量或停止相关管道中的流动。
图4至图6示出了用于实现惰性气体的该再循环的布置，应理解的是，这些实施方式是非限制性的示例，此外这些示例可以组合。
因此，在图4中，注射设备45被安装在初级气体进口18处，并附接至惰性气体贮存器16。惰性气体例如是一氧化二氮。该注射设备45将使得惰性气体能够被注射到初级空间8中。在次级气体出口19的区域中还安装了抽吸装置80。
该抽吸装置80具有两个主要功能，首先是使初级空间8与次级空间6之间的压力差的产生变得较容易，即使次级密封膜7的孔隙率非常大也是如此，并使注射到初级空间8中的全部或部分一氧化二氮再循环。当然，由抽吸装置80回收的惰性气体不得与任何其他气体或成分混合。为了确保这种再循环的惰性气体不包括任何辅助或不需要的气体，可以规定将颗粒过滤器插入再循环回路中。
图5和图6示出了抽吸系统80'，该抽吸系统的唯一功能是从次级空间6吸取惰性气体，但不具备将该惰性气体重新注射到初级空间8中的能力或功能。因此，在图4所描述的其本身可能就足够的架构中，可以添加具有图5所描述的架构的模块，其中抽吸系统80'经由次级出口19、20或23从气体穹顶21吸取惰性气体。
更具体地，在图4的架构中，惰性气体在液体穹顶15处被注射到初级空间8中，以及惰性气体的回收也同样在液体穹顶15处经由次级出口19、20或23进行。阀40使得能够对由抽吸装置80吸入的流量进行调节。抽吸装置80从储气罐16、注射设备45的下游(如图4所示)或上游与输送惰性气体的回路相连接，优选地从所述注射设备45的上游与输送惰性气体的回路相连接，以便利用注射设备45的抽吸力。
图6描述了一种架构，其中使用了使惰性气体经由例如初级进口18再循环到初级空间8中的抽吸装置80以及以常规方式将回收到的惰性气体排放到周围空气中的抽吸系统80'。当然，图6的架构需要与注射设备45结合，以启动将惰性气体注射到初级空间8中。
通过非限制性示例的方式，对于这种采用抽吸装置80和抽吸系统80'的架构，可以让注射设备45以100m3/小时(立方米每小时)的速度注射，泵80和80'各自具有50m3/小时的流量。在这种情况下，由于由泵80注射的流量是50m3/小时，注射设备的能力可以调节或降低到50m3/小时，以达到恒定的注射率45。当然，通过选择较高或较低功率的泵80和/或通过使用回路阀40的流量调节，可以选择惰性气体的50％再循环或再注射比率，使其具有不同的数值。
在抽吸装置80单独进行抽吸并因此将惰性气体再注射到初级空间8中的情况下，注射设备45可以在片刻后关闭或停止，使得抽吸装置80单独循环惰性气体，在进行检查操作的时间内不断地再循环这种气体。当然，在这样的解决方案中，抽吸装置80需要由泵或一系列泵构成，该泵的功率足以能够单独处理注射惰性气体和再循环该惰性气体的功能。
例如，抽吸装置80'可以是文丘里式的系统。因此，抽吸装置将被连接至船上的压缩空气系统71。参照图7和图8，文丘里系统的操作将被描述。当阀72和75打开时，如箭头84所示，压缩空气流被引导到聚集/发散部分的进口侧中，并作为文丘里效应的结果在文丘里效应抽吸系统80'的侧向管道81中带来压力的降低，该侧向管道与采样管线70相连接，该采样管线与次级空间6的次级气体出口19相连接。随后，如箭头82所示，被容纳在次级空间6中的一定数量的惰性气体被吸入。如箭头85所示，吸入的惰性气体流和压缩空气流在聚集/发散部分的出口侧中混合，并流入管线76，该管线通向罐的外侧部。
优选地，在采样管线70中设置阀40，只有在主管道83中以适当的速度建立了稳定的压缩空气流后，该采样管线才会打开。这使得能够在压缩空气流的起始阶段期间防止空气沿着次级空间6的方向回流。在中断压缩空气流之前，可以用同样的方式完全地或部分地关闭该阀，或者控制流量/抽吸流。
在执行主步骤即建立压力差P1(被称为主步骤的步骤)和被称为中间步骤的步骤之前，可以在通过热成像进行检测之前至少3小时减少对受限空间4的加热。这是因为加热可能掩盖内壳体2上的潜在冷点。
然后，确保罐1中的气体压力在罐填充有处于低温的液化气体的情况下大于50mbarg。然后，次级空间6中的压力值被降低以达到1mbarg与5mbarg之间的值，而不使用抽吸装置，并且仅使次级气体出口19处于打开状态，次级空间6的所有其他气体进口和气体出口被关闭。次级气体出口19优选地位于液体穹顶15上。然而，可以通过将抽吸装置80、80'连接到次级空间的被置于打开位置的第二次级气体出口20来加速该过程。第二次级气体出口20优选地位于液体穹顶15上。如果这还不足够，抽吸装置80，80'可以连接到次级空间的也被置于打开位置的第三次级气体出口23。第三次级气体出口23优选地位于液体穹顶15上。在适用的情况下，可以为次级空间的每个气体出口使用抽吸装置80。
然后或者与上述步骤并行，启动注射设备45，以便将来自气体源71的一氧化二氮经由初级气体进口18注射到初级空间8中，使得初级空间8中的压力值达到比次级空间6的压力高21mbar与29mbar之间的值。仅初级气体进口18被留在打开位置，初级空间8的所有其他气体进口和出口都被关闭。如果这还不足够，注射设备45也可以连接到初级空间8的第二初级气体进口22。该第二初级气体进口22可以位于气体穹顶的区域内。在适用的情况下，然后等待压力稳定。这可能需要30分钟至60分钟。
初级空间和次级空间的压力由初级空间和次级空间的安全阀(未例示)控制在可接受的压力范围内。
然后就可以通过热成像技术从受限空间4对内壳体2的外表面进行温度测量。
在执行测量后，空间的压力被恢复到其在正常操作条件下的值以及对受限空间4的加热。
使用这种方法，惰性气体通过进入初级空间6而被冷却。然后，在次级密封膜7具有异常孔隙的情况下，经冷却的惰性气体穿过该次级密封膜7。经冷却的惰性气体随后将在内壳体2上生成冷点。然后使用热成像相机来检测内壳体2的外表面上的潜在冷点。
为了从受限空间4对内壳体2的外表面的温度进行测量，由于需要测量温度的程度，可以使用光电探测器，诸如具有红外传感器的热成像相机。该光电探测器对不同的红外辐射进行记录，该红外辐射由被观察的表面透射并随温度的变化而变化。这种类型的相机使用通过低温技术冷却的容器，传感器能够被封围在真空腔室中。传感器的温度的这种减少或这种控制可以被认为是有利的，以用于将热噪声的水平减少到比所拍摄场景的信号的水平低。
通常情况下，可以使用具有红外传感器的热成像相机，该红外传感器能够检测7.5μm与13μm之间的波长，对303K±10K的黑色物体的灵敏度低于0.05K，以及对253K至353K范围内的黑色物体的精度低于2K。
使用上述类型的相机获得的图像被称为热像图，并且由在该图像的每个点处都分布有由具有红外传感器的热成像相机观察到的温度值的图像构成。为了便于对温度进行视觉检测，从而便于对内壳体2上的冷点进行定位，可以将代表温度的颜色与热像图的各点相关联。
然而，也有可能出现不是由密封缺陷部引起的冷点。这些冷点可能是发生在次级空间中的其他现象诸如传导、自然对流、强制对流或辐射的结果。为了消除这些冷点并完善对次级密封膜7中的泄漏部的检测，可以对使用热成像相机获得的数据进行后处理。通过这种方式，由冷点所例示的温度梯度必须符合以下两个条件：
|ΔT后续|<|ΔT中间|<|ΔT主要|和|ΔT主要|-|ΔT后续|≥1K
与温度有关的术语“后续(ultérieur)”、“中间(intermédiaire)”和“主要(principal)”分别是指被称为后续步骤、中间步骤和主步骤的步骤之后的温度测量。
ΔT后续表示在后续步骤中测量到的图像的点的温度与在后续步骤中测量到的内壳体的参考区域的平均温度之间的温度差，
ΔT中间表示在中间步骤中测量到的图像的前一点的温度与在中间步骤中测量到的内壳体的参考区域的平均温度之间的温度差，
ΔT主要表示在主要温度测量步骤中测量到的图像的前一点的温度与在主步骤中测量到的内壳体的参考区域的平均温度之间的温度差。
在其整个过程中，根据本发明的检查方法包括四个连续的步骤，即：
1、在罐1的正常操作条件下进行温度测量的预备步骤，然后；
2、进行温度测量的中间步骤，在该中间步骤中，初级空间8与次级空间6之间的压力差——倾向于初级空间8——介于500Pa与1500Pa之间，优选地介于800Pa与1200Pa之间，然后；
3、进行温度测量的主步骤，其中初级空间8与次级空间6之间的压力差等于P1，然后；
4、在罐1的正常操作条件下进行温度测量的后续步骤。
需要注意的是，仅步骤3和4是必不可少的，或者换句话说，根据本发明的控制方法至少需要连续执行这两个步骤。
因此，用于对罐的密封性进行检查的方法可以包括预备步骤，该预备步骤的目的是确保在罐的正常操作条件下内壳体上没有冷点。它也可以使得内壳体的涂料的辐射系数能够在本地被验证，以确定温度测量的性能水平。
首先，在检验之前至少3小时减少或停止对受限空间的加热。初级空间8与次级空间6的压力按照罐的正常操作条件进行保持，例如，次级空间6的压力大于初级空间8的压力。然后，使用热成像相机完成对内壳体2的检验。这使得内壳体2能够在罐的正常操作条件下进行热检验。在检验结束后，受限空间4的系统被恢复到正常操作条件。
为了特别地确保罐1没有被损坏或其状态没有因主步骤而恶化，进行了用于对内壳体2的外表面的温度进行测量的后续步骤。在实施条件方面，该后续步骤在所有方面都与预备步骤相同。如果已经进行了预备步骤，那么就可以对所获得的热谱图进行比较，从而得出关于罐在正常操作条件下的状态的结论。如果没有进行预备步骤，那么就可以确保热谱图上没有冷点。
最后，该方法还可以包括中间步骤，以确定罐是否能够承受主步骤。以这种方式，可以在主步骤之前和预备步骤之后进行中间步骤。该步骤包括当初级空间8与次级空间6之间的压力差在800Pa与1200Pa之间时，从受限空间4对内壳体2的外表面的温度进行测量，与次级空间6相比，初级空间8处于压力差的过度压力下。
在进行该中间步骤之前，可以在通过热成像进行检测之前至少3个小时减少对受限空间4的加热。这是因为在这种情况下，加热也会掩盖内壳体2上的任何潜在冷点。然后，确保罐1中的气体压力在罐填充有处于低温的液化气体的情况下大于50mbarg。然后，使用抽吸装置使次级空间6中的压力值被降低以达到1mbarg与5mbarg之间的值，并且仅使次级气体出口19处于打开位置。之后，启动注射设备45，以便将来自气体源71的一氧化二氮经由初级气体进口18注射到初级空间8中，使得初级空间18中的压力值达到比次级空间6的压力高8mbar与12mbar之间的值。仅初级气体进口18被留在打开位置，初级空间8的所有其他气体进口和气体出口都被关闭。在适用的情况下，然后等待压力稳定。这可能需要30分钟至60分钟。初级空间和次级空间的压力由初级空间和次级空间的安全阀(未例示)控制在可接受的压力范围内。然后可以通过热成像技术从受限空间4对内壳体2的外表面进行热检验。在执行测量后，空间的压力被恢复到其在正常操作条件下的值以及对受限空间4的加热。
以这种方式，如果在这个中间步骤之后进行的热成像检验没有明显的冷点，那么罐将能够承受该方法的主步骤。
由于液体穹顶15和气体穹顶21的几何形状，上述方法可能会失败。这是因为外部气候条件和这些塔状件内及塔状件附近的温度范围可能会扭曲使用热成像相机进行的温度测量和/或在温度测量的后处理中考虑起来非常复杂。因此，该方法可以使用穿过次级密封膜7的潜在泄漏点的氮气流进行测量来补充。优选地，该流将被定向为从初级空间流向次级空间。
第一流量计安装在液体穹顶15中。流量计安装在连接氮气体源16与初级气体进口18的管线上。其他初级进气口被置于关闭位置。初级出口本身也处于关闭位置。通过这种方式，如果次级密封膜7具有异常孔隙，氮气流的唯一可能路径是朝向次级空间穿过。因此，该流量计将使得进入初级空间的氮气流得到测量。
第二流量计被安装，该第二流量计被放置在位于气体穹顶21上的次级空间6的次级气体出口19的水平处。次级进口和其他次级出口都处于关闭位置。以这种方式，流量计正确地测量了从初级空间8经由次级密封膜7的异常孔隙传递到次级空间6中的氮气流。
通过这种布置，可以确保氮气流经由流量计，并防止信息的损失。应注意的是，流量计在每个船上的位置可以是不同的。
在安装流量计之前，要确保初级空间和次级空间的压力正常，也就是说，要确保初级空间和次级空间的压力是在正常操作条件下观察到的压力。如果罐填充有处于低温的液化气体，罐中的蒸汽压力必须保持在50mbarg以上，优选地保持在100mbarg以上。然后将可能影响对氮气流进行测量的初级进口和次级进口以及初级出口和次级出口置于关闭位置。然后，安装流量计，第一流量计放置在初级气体进口18处，以及第二流量计放置在次级气体出口19或第二次级气体出口20处。流量计已经组装好后，向初级空间8供应氮气，同时使用阀控制这种供应，例如，最多达12m3/小时(立方米每小时)。然后开始使用流量计对进入初级空间和离开次级空间的流量进行测量。对初级气体进口18和次级气体出口19的流量进行的控制和测量最多持续5小时，优选地持续3小时。
在测量结束时，比较初级气体进口18和次级气体出口19处的流量。如果测量结果相似，则次级密封膜7具有异常孔隙，特别地在液体穹顶和/或气体穹顶的区域中具有异常孔隙。然而，如果流量明显不同或在次级气体出口处的流量为零，则次级密封膜7的任何地方都没有异常孔隙。
上文所述的装置和使用上述方法的装置可以用于例如陆上设施或浮式结构中，诸如液态天然气运输船等中。
参照图9，液态天然气运输船100的剖视图示出了用于储存处于低温的液化气体的设施，该设施包括密封且隔绝的罐1，该罐大致呈棱形，被安装在船的双壳体101中。罐1包括：初级密封膜，该初级密封膜用于与被容纳在罐中的处于低温的液化气诸如LNG接触；次级密封膜，该次级密封膜被布置在初级密封膜与船的双壳体101之间；以及两个隔绝屏障，该两个隔绝屏障被分别布置在初级密封膜与次级密封膜之间以及次级密封膜与双壳体101之间。
图9示出了海上码头的示例，该海上码头包括装载和卸载站103、水下管道104和陆上设施105。装载和卸载站103是固定的海上设施，该海上设施包括可移动臂106和对可移动臂106进行支撑的塔状件107。可移动臂106承载成束的隔绝柔性管108，该隔绝柔性管可以与装载/卸载通道109连接。可移动臂106可以被定向为适于所有规格的液态天然气运输船。没有例示的连接管道延伸到塔状件107内部。装载和卸载站103使得船100能够从地面设施105装载或者卸载到地面设施105。这包括用于处于低温的液化气体的储存罐110和连接管道111，该连接管道通过水下管道104连接至装载和卸载站103。水下管道104使得处于低温的液化气体能够在装载和卸载站103与地面设施105之间传输很远的距离，例如传输5公里，这使得船100在装载和卸载操作期间能够与海岸保持很远的距离。
为了实现转移处于低温的液化气体所需的压力，使用船100上的泵和/或地面设施105所设置的泵和/或装载和卸载站103所设置的泵。
尽管本发明已经结合若干具体实施方式进行了描述，但不言而喻的是，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，只要这些被包括在本发明的范围内。
动词“具有”、“包括”或“包含”及其变形形式的使用并不排除存在权利要求书中所规定的元件或步骤以外的元件或步骤。
在权利要求中，括号中的任何附图标记都不应被解释为对权利要求的限制。

Claims (16)

1.一种对密封且热隔绝的罐(1)的密封性进行检查的方法，所述罐(1)用于储存处于低温(30)的液化气体，所述罐(1)是处于低温(30)的，所述罐(1)包括：承载结构，所述承载结构具有内壳体(2)和外壳体(3)，所述内壳体(2)与所述外壳体(3)之间具有受限空间(4)；初级密封膜(9)，所述初级密封膜用于与被容纳在所述罐(1)中的处于低温(30)的所述液化气体接触；以及次级密封膜(7)，所述次级密封膜布置在所述初级密封膜(9)与所述内壳体(2)之间，所述初级密封膜(9)与所述次级密封膜(7)之间具有初级空间(8)，以及所述次级密封膜(7)与所述内壳体(2)之间具有次级空间(6)，所述初级空间(8)和所述次级空间(6)包括隔绝材料，所述初级空间(8)包括至少一个初级气体进口(18)，以及所述次级空间(6)包括至少一个次级气体出口(19)，所述初级密封膜直接搁置在被容纳于所述初级空间中的所述隔绝材料上，以及所述次级密封膜直接搁置在被容纳于所述次级空间中的所述隔绝材料上，所述方法包括：用于对所述次级密封膜(7)的在所述内壳体(2)的外表面上呈冷点形式的密封缺陷部的位置进行检测的以下连续步骤：
-被称为主步骤的步骤，在所述主步骤中，通过将惰性气体经由所述初级气体进口(18)注射到所述初级空间中并使气体从所述次级空间的所述次级气体出口(19)被排放或抽吸，从而使所述次级空间(6)的压力低于所述初级空间(8)的压力，并且所述次级空间与所述初级空间具有压力差P1，然后通过从位于所述内壳体(2)周围的所述受限空间(4)对所述内壳体(2)的外表面的温度进行测量；
-被称为后续步骤的步骤，在所述后续步骤中，在所述罐(1)的正常操作条件下，从所述受限空间(4)对所述内壳体(2)的所述外表面的温度进行测量；
其特征在于，在所述主步骤期间，注射到所述初级空间(8)中的所述惰性气体中的至少一些惰性气体通过所述次级空间(6)的至少一个次级出口(19、20或23)被回收并且重新注射到所述初级空间(8)中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，注射到所述初级空间(8)中的全部的所述惰性气体在被连接至所述次级空间(6)的所述次级出口(19、20或23)的至少一个抽吸装置(80)回收后被重新注射到所述初级空间(8)中。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，注射到所述初级空间(8)中的所述惰性气体中的仅一些惰性气体在被连接至所述次级空间(6)的所述次级出口的至少一个抽吸装置(80)回收后被重新注射到所述初级空间(8)中，所述惰性气体中的仅一些惰性气体有利地占注射到所述初级空间(80)中的所述惰性气体的20％与80％之间。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括被称为预备步骤的步骤，在所述预备步骤中，在所述罐(1)的正常操作条件下，从所述受限空间(4)对所述内壳体(2)的所述外表面的温度进行测量。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述压力差P1为：
-被包括在介于500Pa与1500Pa之间，优选地被包括在介于800Pa与1200Pa之间，达至少10小时的持续时间，优选地达至少12小时的持续时间，或者，
-被包括在介于1800Pa与3200Pa之间，优选地被包括在介于2100Pa与2900Pa之间。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，被称为所述主步骤的步骤之前是被称为中间步骤的步骤，在所述中间步骤中，通过将惰性气体经由所述初级气体进口(18)注射到所述初级空间中并使气体从所述次级空间的所述次级气体出口(19)被排放或抽吸，从而使所述次级空间(6)的压力低于所述初级空间(8)的压力，并且所述次级空间与所述初级空间具有介于500Pa与1500Pa之间的压力差，优选地，所述次级空间与所述初级空间具有介于800Pa与1200Pa之间的压力差，然后通过从位于所述内壳体(2)周围的所述受限空间(4)对所述内壳体(2)的所述外表面的温度进行测量。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述惰性气体包括一氧化二氮。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，每次温度测量的持续时间为最多五小时，优选地，每次温度测量的持续时间为最多三小时。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，有利地，在被称为所述中间步骤的步骤中的所述压力差P1在测量温度时保持稳定。
10.一种用于处于低温(30)的液化气体的浮式或陆上储存设施，所述浮式或陆上储存设施用于实施根据前述权利要求中的任一项所述的检查方法，所述浮式或陆上储存设施包括：
-处于低温(30)的罐(1)，所述罐包括：承载结构，所述承载结构具有内壳体(2)和外壳体(3)，所述内壳体(2)与所述外壳体(3)之间的空间被称为受限空间(4)；初级密封膜(9)，所述初级密封膜用于与被容纳在所述罐中的处于低温(30)的所述液化气体接触；以及次级密封膜(7)，所述次级密封膜被布置在所述初级密封膜(9)与所述内壳体(2)之间，所述初级密封膜(9)与所述次级密封膜(7)之间的空间被称为初级空间(8)，以及所述次级密封膜(7)与所述内壳体(2)之间的空间被称为次级空间(6)，所述初级空间(8)和所述次级空间(6)包括隔绝材料，所述初级空间(8)包括至少一个初级气体进口(18)，以及所述次级空间(6)包括至少一个次级气体出口(19)，所述初级密封膜直接搁置在被容纳于所述初级空间中的所述隔绝材料上，以及所述次密封膜直接搁置在被容纳于所述次级空间中的所述隔绝材料上，
-惰性气体贮存器(16)，所述惰性气体贮存器被布置成将惰性气体通过所述初级气体进口注射到所述初级空间(8)中，
-注射设备(45)，所述注射设备能够将所述惰性气体贮存器(16)的惰性气体经由所述初级气体进口(18)进行注射，并且因此，使所述初级空间(8)相对于所述次级空间(6)处于压力下，
-抽吸设备(80、80')，所述抽吸设备连接至所述次级气体出口(19)，以在所述次级空间(6)中生成比所述初级空间(8)中的压力更低的压力，
-用于对所述内壳体(2)的所述外表面的温度进行测量的设备，
-用于显示温度测量值以对所述次级密封膜的在所述内壳体(2)的所述外表面上呈冷点形式的密封缺陷部进行定位的系统，
其特征在于，所述抽吸设备包括至少一个抽吸装置(80)，所述抽吸装置包括泵，所述泵将所述惰性气体中的至少一些惰性气体从所述次级空间(6)抽出，并且将所抽出的所述惰性气体重新注射到所述初级空间(8)中，优选地，将所抽出的所述惰性气体经由所述注射设备(45)重新注射到所述初级空间(8)中。
11.根据权利要求10所述的设施，其中，所述抽吸装置(80)形成为所述设备中的唯一的抽吸装置(80)，以使得所述次级空间(6)中回收的所有的所述惰性气体被重新注射到所述初级空间(8)中。
12.根据权利要求10所述的设施，其中，所述抽吸设备还包括将所述惰性气体回收并且不将所回收的所述惰性气体重新注射到所述初级空间(8)中的至少一个抽吸系统(80')。
13.根据权利要求12所述的设施，其中，所述抽吸系统(80')是文丘里效应抽吸系统(80')，所述文丘里效应抽吸系统包括：主管道(83)，所述主管道具有能够被连接至加压气体源(71)的进口、以及朝向所述罐(1)的外侧部的出口；抽吸管道(81)，所述抽吸管道具有上游侧部以及下游侧部，所述上游侧部能够被连接至所述次级空间(6)的出口端口，所述下游侧部在侧向上通向所述主管道(83)的聚集/发散部分，以使得所述主管道(83)中的气体流在所述抽吸管道(81)中产生降低的压力。
14.根据权利要求13所述的设施，其中，所述加压气体源(71)是压缩空气回路。
15.根据权利要求10至14中的任一项所述的设施，其中，所述注射设备(45)包括压缩机，所述压缩机能够以介于3巴与8巴之间的压力对来自所述惰性气体贮存器(16)的所述惰性气体进行注射。
16.一种用于运输处于低温(30)的液化气体的船(100)，所述船包括用于对处于低温(30)的液化气体进行储存的根据权利要求10至15中的任一项所述的设施。
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