EP3938699A1 - Réservoir de stockage de gaz liquéfié - Google Patents

Réservoir de stockage de gaz liquéfié

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EP3938699A1
EP3938699A1 EP20725820.3A EP20725820A EP3938699A1 EP 3938699 A1 EP3938699 A1 EP 3938699A1 EP 20725820 A EP20725820 A EP 20725820A EP 3938699 A1 EP3938699 A1 EP 3938699A1
Authority
EP
European Patent Office
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float
sensor
casing
guide
tank
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20725820.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Nicolas Jannin
Jérôme LOSCO
Thomas FAYER
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.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Publication of EP3938699A1 publication Critical patent/EP3938699A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Definitions

  • the invention relates to a liquefied gas storage tank.
  • the invention relates more particularly to a liquefied gas storage tank comprising a sealed envelope delimiting a storage volume for the liquefied gas, the envelope comprising a lower end and an upper end, the tank comprising a device for measuring the liquid level. in the casing, the device for measuring the liquid level comprising, arranged in the casing, a float and a guide for moving the float.
  • An aim of the present invention is to overcome all or part of the drawbacks of the prior art noted above.
  • the reservoir according to the invention is essentially characterized in that the guide comprises an end connected to an upper part of the casing and a lower end connected to a lower part of the casing, the float being mounted movable in translation on the guide so that the float is free to slide along the guide, the device for measuring the liquid level further comprising at least one float position sensor.
  • embodiments of the invention may include one or more of the following characteristics:
  • the guide includes a rigid axis
  • the guide is oriented in the vertical direction in one envelope
  • the at least one position sensor is an optical or laser detection sensor configured to detect the position or the distance of the float with respect to a reference
  • the at least one position sensor is located outside the enclosure, at the upper end and / or the lower end of the enclosure
  • the at least one position sensor is located plumb and / or at the base of the guide
  • the tank comprises an outer wall arranged around the casing with an intermediate space containing thermal insulation
  • the at least one position sensor is fixed outside the volume delimited by the outer wall, in particular on the outer surface of the outer wall, that is to say outside the intermediate space containing the insulation thermal,
  • the envelope includes at least one window located between the sensor and the float, the window being configured to allow the passage of a detection signal from the sensor such as an optical or laser signal,
  • the liquid level measuring device comprises a tank inclination sensor and an electronic data storage and processing device configured to correct the level measurement made by the at least one position sensor as a function of the measurement of tilt sensor, that is to say to increase or reduce the liquid level value given by the position of the float according to the tilt angle measured by the tilt sensor.
  • 1 / invention may also relate to any alternative device or method comprising any combination of the characteristics above or below.
  • FIG. 1 which shows a sectional view, schematic and partial, illustrating an example of the structure and possible operation of a tank according to the invention.
  • the liquefied gas storage tank 1 illustrated in [Fig. 1] is a cylindrical double-walled tank comprising a sealed internal casing 2 delimiting the storage volume for the liquefied gas and surrounded by an outer wall 3 arranged around the casing 2 with an intermediate space containing thermal insulation (vacuum and / or layer (s) of thermal insulation).
  • thermal insulation vacuum and / or layer (s) of thermal insulation.
  • the invention can be applied to any other type of tank (structure and shape).
  • the casing 2 comprising a lower end and an upper end.
  • the reservoir 1 and in particular the casing 2 comprises a device for window (s) 8 sealed against vacuum allowing the optical passage of a signal from at least one level probe 6 placed outside the casing. 2, in particular on the outside of the outer wall 3.
  • This device for measuring the liquid level comprises, arranged in the casing 2, a float 4 and a guide 5 for the movement of the float 4.
  • the guide 5 comprises an end connected (fixed) to an upper part of the casing 2 and a lower end connected (fixed) to a lower part of the casing 2.
  • the guide 5 is in a fixed vertical position or slightly inclined from the vertical.
  • the float 4 is mounted to move in translation on the guide 5 so that the float 4 is free to slide along the guide 5.
  • the device for measuring the liquid level therefore further comprises at least one sensor 6 for the position of the float 4. In the example illustrated in [Fig. 1], two sensors 6 are shown and located respectively in the upper and lower part of the outer wall 3 (on the outer surface of the latter).
  • a second lower sensor 6 can in particular be placed in opposition to the other upper sensor in order to improve the precision of the measurement and to ensure redundancy for example (or vice versa).
  • the float 4 which may conform to known floats, is configured to be compatible with the type of fluid and the level of temperature and pressure present in the casing 2.
  • the float 4 is sized so as to have a lower density than the cryogenic fluid (and a higher density than the gas).
  • a detectable structure can be associated (assembled) with a floating structure.
  • the float comprises a metallic sphere filled with gas under pressure (or under vacuum) and ensuring the float of the float.
  • the float 4 is preferably placed in the casing 2 such that it is subjected only to a lesser extent to the movements of the free surface of the liquid. This could be optimized, for example, depending on the geometry of the tank 1.
  • the float 4 is guided on a guide which can be a rigid axis such as a rail or a wire rope for example.
  • This float 4 (or several floats if necessary) is coupled to at least one level sensor 6.
  • This sensor 6 or these sensors will preferably use laser technology or any other suitable technology having sufficient range.
  • the sensor (s) 6 can be placed on the outer face of the upper wall of the outer wall 3, that is to say outside the volume which contains the insulation. The sensor 6 will then detect the float 4 through sealed windows 8.
  • These windows 8 can consist of a local modification of the nature of the material of the sealed casing 2.
  • a window 8 made of sapphire (or equivalent material), which does not allow infrared radiation to pass, is inserted in a sealed manner into an opening in the wall 2.
  • the window 8 is mounted on a fixed flange. in the wall 2.
  • the senor (s) 6 are not arranged in the inter-wall space 2, 3.
  • Another suitable sensor technology 6 can be used (ultrasound, induction).
  • the float 4 can be equipped with a flat surface or the like which is perpendicular to the axis of propagation of the measurement waves of the sensor (s) 6.
  • the float 4 is guided in translation along the guide axis 5 which coincides with the main direction of propagation of the measurement or of detection of the sensor (s).
  • the measurement processing of the sensor (s) 6 can be coupled to a tilt detector 7 of the tank 1 in order to correct the height measurement (and therefore of the quantity) of liquid in the tank.
  • the measurement processing of the sensor (s) 6, 7 can advantageously be averaged so as not to take account of the noise due for example to the movement of the free surface of the liquid. This simple and inexpensive solution allows efficient measurement of the liquid height.

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Abstract

Réservoir(1)de stockage de gaz liquéfié comprenant une enveloppe (2) étanche délimitant un volume de stockage pour le gaz liquéfié, l'enveloppe (2)comprenant une extrémité inférieure et un extrémité supérieure, le réservoir (1) comprenant un dispositif (4, 5, 6) de mesure du niveau de liquide dans l'enveloppe (3), le dispositif (4, 5, 6) de mesure du niveau de liquide comprenant, disposés dans l'enveloppe (2),un flotteur (4) et un guide (5) du déplacement du flotteur(4), caractérisé en ce que le guide (5) comprend une extrémité reliée à une partie supérieure de l'enveloppe (2) et une extrémité inférieure reliée à une partie inférieure de l'enveloppe (2), le flotteur (4) étant monté mobile en translation sur le guide (5) de sorte que le flotteur (4) est libre de coulisser le long du guide (5), le dispositif (4, 5, 6, 7) de mesure du niveau de liquide comprenant en outre au moins un capteur (6) de position du flotteur (4).

Description

DESCRIPTION
Titre : Réservoir de stockage de gaz liquéfié
L'invention concerne un réservoir de stockage de gaz liquéfié. L' invention concerne plus particulièrement un réservoir de stockage de gaz liquéfié comprenant une enveloppe étanche délimitant un volume de stockage pour le gaz liquéfié, l'enveloppe comprenant une extrémité inférieure et un extrémité supérieure, le réservoir comprenant un dispositif de mesure du niveau de liquide dans l'enveloppe, le dispositif de mesure du niveau de liquide comprenant, disposés dans l'enveloppe, un flotteur et un guide du déplacement du flotteur.
Selon les gaz en présence, il est difficile de déterminer le niveau de liquide réellement présent dans un réservoir de gaz liquéfié. Une solution consiste à prévoir une sonde de température (cf. FR244877). Une autre solution connue consiste à mesurer le niveau via un flotteur disposé au bout d'un bras articulé (cf. par exemple US6216534).
Ces solutions sont cependant intrusives et soit imprécises soit complexes et coûteuses à mettre en place.
Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus.
A cette fin, le réservoir selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci- dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le guide comprend une extrémité reliée à une partie supérieure de l'enveloppe et une extrémité inférieure reliée à une partie inférieure de l'enveloppe, le flotteur étant monté mobile en translation sur le guide de sorte que le flotteur est libre de coulisser le long du guide, le dispositif de mesure du niveau de liquide comprenant en outre au moins un capteur de position du flotteur . Par ailleurs, des modes de réalisation de l'invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- le guide comprend un axe rigide,
le guide est orienté selon la direction verticale dans 1' enveloppe,
- le au moins un capteur de position est un capteur de détection optique ou laser configuré pour détecter la position ou la distance du flotteur par rapport à une référence,
- le au moins un capteur de position est situé à l'extérieure de l'enveloppe, au niveau de l'extrémité supérieure et/ou de l'extrémité inférieure l'enveloppe
- le au moins un capteur de position est situé à l'aplomb et/ou à la base du guide,
- le réservoir comprend une paroi extérieure disposée autour de l'enveloppe avec un espace intermédiaire contenant une isolation thermique,
- le au moins un capteur de position est fixé à l'extérieure du volume délimité par la paroi extérieure, notamment sur la surface extérieure de la paroi extérieure, c'est-à-dire en dehors de l'espace intermédiaire contenant l'isolation thermique,
- l'enveloppe comprend au moins une fenêtre située entre le capteur et le flotteur, la fenêtre étant configurée pour permettre le passage d'un signal de détection du capteur tel qu'un signal optique ou laser,
- le dispositif de mesure du niveau de liquide comprend un capteur d' inclinaison du réservoir et un organe électronique de stockage et de traitement de données configuré pour corriger la mesure de niveau réalisée par le au moins un capteur de position en fonction de la mesure du capteur d'inclinaison, c'est-à-dire pour augmenter ou réduire la valeur de niveau de liquide donnée par la position du flotteur en fonction de l'angle d'inclinaison mesuré par le capteur d'inclinaison. 1/ invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques ci- dessus ou ci-dessous.
D' autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence à:
[Fig. 1] qui représente une vue en coupe, schématique et partielle, illustrant un exemple de structure et de fonctionnement possible d'un réservoir selon l'invention.
Le réservoir 1 de stockage de gaz liquéfié illustré à la [Fig. 1] est un réservoir cylindrique à double parois comprenant une enveloppe 2 interne étanche délimitant le volume de stockage pour le gaz liquéfié et entouré d'une paroi 3 extérieure disposée autour de l'enveloppe 2 avec un espace intermédiaire contenant une isolation thermique (vide et/ou couche (s) d'isolant thermique). Bien entendu, l'invention peut s'appliquer à tout autre type de réservoir (structure et forme) .
En position d'utilisation illustrée à la [Fig. 1], l'enveloppe 2 comprenant une extrémité inférieure et une extrémité supérieure .
Le réservoir 1 et notamment l'enveloppe 2 comprend un dispositif de fenêtre (s) 8 étanche (s) au vide permettant le passage optique d'un signal d'au moins une sonde 6 de niveau placée à l'extérieur de l'enveloppe 2, notamment à l'extérieure de la paroi 3 extérieure. Ce dispositif de mesure du niveau de liquide comprend, disposés dans l'enveloppe 2, un flotteur 4 et un guide 5 du déplacement du flotteur 4.
Le guide 5 comprend une extrémité reliée (fixée) à une partie supérieure de l'enveloppe 2 et une extrémité inférieure reliée (fixée) à une partie inférieure de l'enveloppe 2. Par exemple, le guide 5 est dans une position fixe vertical ou faiblement incliné par rapport à la verticale. Le flotteur 4 est monté mobile en translation sur le guide 5 de sorte que le flotteur 4 est libre de coulisser le long du guide 5. Le dispositif de mesure du niveau de liquide comprend donc en outre au moins un capteur 6 de position du flotteur 4. Dans l'exemple illustré à la [Fig. 1], deux capteurs 6 sont représentés et situés respectivement en partie supérieure et inférieure de la paroi extérieure 3 (sur la surface extérieure de cette dernière) .
Un second capteur 6 inférieur peut notamment être placé en opposition de l'autre capteur supérieur afin d'améliorer la précision de la mesure et d'assurer une redondance par exemple (ou inversement) .
Bien entendu, un seul capteur 6 peut être suffisant ou plus de deux capteurs peuvent être prévus à des fins de redondance ou de précision accrue. Le flotteur 4, qui peut être conforme aux flotteurs connus est configuré pour être compatible avec le type de fluide et le niveau de température et de pression présent dans l'enveloppe 2.
Pour flotter, le flotteur 4 est dimensionné de façon à avoir une masse volumique plus faible que le fluide cryogénique (et une masse volumique plus élevée que le gaz) . En variante, une structure détectable peut être associée (assemblée) à une structure flottante. Par exemple, le flotteur comprend une sphère métallique emplie de gaz sous pression (ou sous vide) et assurant la flottaison du flotteur.
Le flotteur 4 est de préférence placé dans l'enveloppe 2 de telle sorte qu' il ne subisse que dans une moindre mesure les mouvements de la surface libre du liquide. Ceci pourra être optimisé par exemple en fonction de la géométrie du réservoir 1.
Le flotteur 4 est guidé sur un guide qui peut être un axe rigide tel qu'un rail ou un filin métallique par exemple. Ce flotteur 4 (ou plusieurs flotteurs si besoin) est couplé à au moins un capteur 6 de niveau. Ce capteur 6 ou ces capteurs utiliseront de préférence la technologie laser ou toute autre technologie appropriée ayant une portée suffisante.
Le ou les capteurs 6 peuvent être placés sur la face extérieure de la paroi supérieure de la paroi extérieure 3, c'est-à-dire à l'extérieur du volume qui contient l'isolation. Le capteur 6 détectera alors le flotteur 4 à travers des fenêtres 8 étanches. Ces fenêtres 8 peuvent être constituées d'une modification locale de la nature du matériau de l'enveloppe 2 étanche. Par exemple, une fenêtre 8 en saphir (ou matériau équivalent) , qui ne laisse pas passer les rayonnements infra-rouges, est insérée de façon étanche dans une ouverture de la paroi 2. Par exemple, la fenêtre 8 est montée sur une bride fixée dans la paroi 2.
De préférence le ou les capteurs 6 ne sont pas disposés dans l'espace inter-parois 2, 3.
Une autre technologie appropriée de capteur 6 peut être utilisée (ultrasons, induction) .
Le flotteur 4 peut être équipé d'une surface plane ou autre qui est perpendiculaire à l'axe de propagation des ondes de mesure du ou des capteurs 6.
Dans cette configuration, le flotteur 4 est guidé en translation suivant l'axe 5 guide qui coïncide avec la direction principale de propagation de la mesure ou de détection du ou des capteurs
6.
Le traitement de mesure du ou des capteurs 6 peut être couplé à un détecteur 7 d' inclinaison du réservoir 1 afin de corriger la mesure de hauteur (et donc de la quantité) de liquide dans le réservoir .
Le traitement de mesure du ou des capteurs 6, 7 peut avantageusement être moyenné afin de ne pas tenir compte du bruit dû par exemple au mouvement de la surface libre du liquide. Cette solution simple et peu coûteuse permet une mesure efficace de la hauteur de liquide.

Claims

REVENDICATIONS
1. Réservoir (1) de stockage de gaz liquéfié comprenant une enveloppe (2) étanche délimitant un volume de stockage pour le gaz liquéfié, l'enveloppe (2) comprenant une extrémité inférieure et un extrémité supérieure, le réservoir (1) comprenant un dispositif (4, 5, 6) de mesure du niveau de liquide dans l'enveloppe (3), le dispositif (4, 5, 6) de mesure du niveau de liquide comprenant, disposés dans l'enveloppe (2), un flotteur (4) et un guide (5) du déplacement du flotteur (4), le guide (5) comprenant une extrémité reliée à une partie supérieure de l'enveloppe (2) et une extrémité inférieure reliée à une partie inférieure de l'enveloppe (2), le flotteur (4) étant monté mobile en translation sur le guide (5) de sorte que le flotteur (4) est libre de coulisser le long du guide (5) , le dispositif (4, 5, 6, 7) de mesure du niveau de liquide comprenant en outre au moins un capteur (6) de position du flotteur (4), le réservoir comprenant une paroi (3) extérieure disposée autour de l'enveloppe (2) avec un espace intermédiaire contenant une isolation thermique, caractérisé en ce que le au moins un capteur (6) de position est fixé à l'extérieur du volume délimité par la paroi (3) extérieure, notamment sur la surface extérieure de la paroi (3) extérieure, c'est- à-dire en dehors de l'espace intermédiaire contenant l'isolation thermique.
2. Réservoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que le guide (5) comprend un axe rigide.
3. Réservoir selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le guide (5) est orienté selon la direction verticale dans l'enveloppe (2) .
4. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le au moins un capteur (6) de position est un capteur de détection optique ou laser configuré pour détecter la position ou la distance du flotteur (4) par rapport à une référence.
5. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le au moins un capteur (6) de position est situé à l'extérieur de l'enveloppe (2), au niveau de l'extrémité supérieure et/ou de l'extrémité inférieure l' enveloppe (2) .
6. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le au moins un capteur (6) de position est situé à l'aplomb et/ou à la base du guide (5) .
7. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que l'enveloppe (2) comprend au moins une fenêtre (8) située entre le capteur et le flotteur, la fenêtre (8) étant configurée pour permettre le passage d'un signal de détection du capteur (6) tel qu'un signal optique ou laser.
8. Réservoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le dispositif (4, 5, 6, 7) de mesure du niveau de liquide comprend un capteur (7) d'inclinaison du réservoir et un organe électronique de stockage et de traitement de données configuré pour corriger la mesure de niveau réalisée par le au moins un capteur (6) de position en fonction de la mesure du capteur (7) d'inclinaison, c'est-à-dire pour augmenter ou réduire la valeur de niveau de liquide donnée par la position du flotteur (4) en fonction de l'angle d'inclinaison mesuré par le capteur (7) d' inclinaison .
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