JP4916112B2 - ガスブランケットを管理するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般的に格納タンク監視システムに関するものであり、さらに詳細にはガスブランケット監視用のシステムおよび方法に関するものである。

格納タンク、とくに大規模な工業用格納タンクは、流体を格納するために用いられることが多い。通常、これらの流体は、揮発性有機化合物、炭化水素、または他の逸散化学物質の如き環境に優しくない排出物質を発生する。環境に優しくない排出物質のため、多くの場合、これらの流体は周囲の環境から隔離される必要がある。通常、周囲の環境からの隔離は、エンクローズされたタンクの頂部に窒素の如き不活性気体を張り巡らして格納されている液状媒体と周囲の環境との間にガスバリアを生じさせることにより達成される。このようなガスブランケットまたはガス密封システムは複数の理由および状況において用いられうる。これらの理由および状況には、格納されている媒体から発生する排出物質を無くすかまたは最小限に抑えることまたは、格納されている媒体の汚染を最少限に抑えるかまたは無くすために、周囲の環境からタンク内に格納されている媒体を保護または隔離することが含まれるが、これらに限定されるわけではない。

一般的に、格納タンクは、過剰の圧力に耐えるように設計されていない。したがって、タンクの頂部の密封用ガスは通常低い圧力に維持されている。密封用ガスが確実に低い圧力または所望の圧力であるようにするために、液状媒体がタンクに追加またはタンクから除去された場合は、液状媒体により占有されていた容積の除去または追加を補償するために、密封用ガスもまた追加または除去しなければならない。タンク内に適切な圧力を得るために、密封用ガス調整器が、タンク内部のガス圧力を開放することができる、蒸発ガス回収デバイスまたは他のデバイスとともに用いられうる。

格納タンク内の格納されている媒体および密封用ガスのステータスに関するさまざまな値およびデータを取得するために、圧力調整器に加えて、他のデバイスが用いられてきた。たとえば、タンクが過剰な圧力を受けている場合の如き非常時の場合、緊急通気弁が用いられうる。他の例では、タンクが、当該タンクを破裂させうるような過剰な負圧を受けている状況下にある場合、バキュームベントまたはリリーフベントが用いられうる。また、タンクには、格納されている媒体の量に関するデータを取得するためのレベル監視デバイスが設けられている。他のタンク監視デバイスとしては、タンク充填システム、タンク抽出システムまたはタンク流出システム、およびタンク加熱システムが挙げられる。

先に述べたさまざまな技術およびデバイスが相互に独立して用いられ、各デバイスに特有のデータまたは単一目的が提供または達成されてきた。しかしながら、これらの別々のデバイスは、有用性の点において制限され、単独で、格納タンクシステムを管理することはできない。組み合わせ／ホリスティック型データ収集に基づいて調整を行うことの利点としては、効率的に製品を密封し、製品の汚染を防止し、製品の蒸発を最小限に抑え、密封用ガスの損失を減少させ、製品の損傷または劣化を回避し、大気浄化規則への準拠を確実なものにすることにより、ガスを利用して密封を行う費用が下がることが挙げられる。したがって、ガスによる密封を制御することと他のタンクパラメータを監視することとを組み合わせるガスブランケット管理システムの必要性が依然として存在する。

本発明の一つの態様に従って、格納タンク監視システムが開示されている。一つの実施形態では、かかるシステムは、コントローラユニットと、密封用ガス流量センサと、格納タンクセンサおよび密封用ガスセンサのうちの一つとを備えている。格納媒体用のセンサは、格納媒体のパラメータを検出するように構成されており、このパラメータから、対応する格納媒体の信号が生成される。密封用ガスセンサは、格納タンクの密封用ガスのパラメータを検出するように構成されており、この格納タンクの密封用ガスのパラメータから、対応する密封用ガス信号が生成される。密封用ガス流量センサは、密封用ガスの流量を検出するように構成されており、この密封用ガスの流量から、対応する密封用ガス流量信号が生成される。コントローラユニットは、密封用ガス流量信号と、格納媒体信号および密封用ガス信号のうちの一方とを受信し、それに応じて、密封用ガス漏洩指示信号を生成するように構成されている。

本発明の他の態様に従って、格納タンクを監視する方法が開示されている。一つの例示的な実施形態では、かかる方法は、格納タンクへ供給される密封用ガスの流量を検出することと、それに応じて、密封用ガス流量信号を生成することとを含んでいる。また、一つの例示的な実施形態では、かかる方法は、格納タンク媒体パラメータおよび格納タンク密封用ガスパラメータのうちの少なくとも一つを検出することと、それに応じて、格納媒体信号および密封用ガス信号のうちの一つを生成することとを含んでいる。また、一つの例示的な実施形態では、かかる方法は、密封用ガス流量信号と、格納媒体信号および密封用ガス信号のうちの少なくとも一つとを入力として受信することと、それに応じて、密封用ガス漏洩指示信号を生成することとを含んでいる。

本明細書記載のガスブランケット管理システム20は、揮発性有機化合物、炭化水素、または他の逸散化学物質の如き環境に優しくない排出物質を生成する液状媒体を格納する格納タンクにおいて用いられうる。環境に優しくない排出物質のため、この液状物質を周囲の環境から隔離してしまうことが必要となる場合がある。一つの例示的な実施形態では、この周囲の環境からの隔離は、エンクローズされたタンクの頂部に窒素の如き不活性ガスまたはブランケットガスを張り巡らして格納されている液状媒体と周囲の環境との間にガスバリアを生じさせることにより達成される。

ここで図面、とくに図１を説明すると、本発明の教示に従って構築されたガスブランケット管理システムが参照番号20により示されている。そこで示されているように、一つの例示的な実施形態におけるガスブランケット管理システム20は、密封用ガス22と、格納媒体24、格納タンク30と、少なくとも一つのタンク入口28と、少なくとも一つのタンク出口31、少なくとも一つの格納媒体センサ32と、少なくとも一つの密封用ガスセンサ34と、コントローラユニット36と、少なくとも一つの制御出力デバイス37とを備えている。

一つの例示的な実施形態では、格納タンク30は、本明細書において流体物質または気体物質として定義されるさまざまな液状媒体を格納・収納するように構成されうるさまざまな形状およびサイズを有する格納タンクでありうる。格納媒体センサ32は、格納タンク30内の格納媒体の複数のパラメータのうちの一つを計測するように構成されたセンサでありうる。図２に示されているように、一つの例示的な実施形態では、格納媒体センサ32は、格納媒体レベルセンサ38、格納媒体インフローセンサ39、格納媒体アウトフローセンサ40、格納媒体温度センサ41、またはタンク30内の格納媒体のその他所望のパラメータのセンサでありうる。

当業者にとって明らかであるように、格納媒体センサ32のタイプおよび格納媒体センサ32が異なるパラメータを計測する様態は大きく異なりうる。一つの例示的な実施形態では、格納媒体センサ32はたとえばブロート弁である。このフロート弁は、格納媒体の上を浮動して、タンクレベルと、最終的に格納タンク30に存在している格納媒体の量とを示すフロート（図示せず）を備えうる。しかしながら、他の例示的な実施形態では、格納媒体センサ32は、格納タンク30の底部近傍に設置することにより格納タンク30に存在する格納媒体の量を求める圧力センサであってもよい。

同様に、密封用ガスセンサ34は、格納タンク30内の密封用ガスの複数のパラメータのうちの一つを計測するように構成されたセンサでありうる。また図２に示されているように、一つの例示的な実施形態では、密封用ガスセンサ34は、密封用ガス圧力センサ42、密封用ガスインフローセンサ44、密封用ガスアウトフローセンサ46、密封用ガス温度センサ47、または密封用ガスのその他所望のパラメータでありうる。先と同様に、当業者にとって容易に明らかなように、密封用ガスセンサ34のタイプおよび密封用ガスセンサ34が異なるパラメータを計測する様態は大きく異なりうる。密封用ガスセンサ34は、格納タンク30の頂部近傍に設置することにより格納タンク30内の密封用ガス22の圧力を求める圧力センサでありうる。しかしながら、他の例示的な実施形態では、密封用ガスセンサ34は、格納タンク30へ流入するもしくは格納タンク30から流出する密封用ガスの量を単一の流量センサが測定しうるか、または格納タンク30へ流入するもしくは格納タンク30から流出する密封用ガスの量を一対の流量センサが測定しうる一または複数の流量センサから構成されうる。

また、格納媒体インフローセンサ39および格納媒体アウトフローセンサ40ならびに密封用ガスインフローセンサ44および密封用ガスアウトフローセンサ46を通る流れの検出も、さまざまな方法で達成されうる。図２に示されているように、流量は、流入圧力タップ48の如き圧力センサ44を用いて密封用ガス22の流入圧力を、または流出圧力タップ50の如き圧力センサを用いて密封用ガスの流出圧力を測定し、密封用ガス調整器64の開口を測定することにより決定されうる。開口の大きさは、弁体などの移動距離を移動センサを用いて測定し、密封用ガス流量を数学的に計算するための情報を提供することにより求められうる。

しかしながら、格納媒体センサ32および密封用ガスセンサ34または一般的なセンサの数およびタイプが、二つの数に限定されるわけでもなければ先に特定したセンサのタイプに限定されるわけでもない。したがって、一つの例示的な実施形態では、密封用ガス管理システム20は、液状媒体24および／または密封用ガス22のさまざまなパラメータを測定可能な一または複数のさらなるセンサを備えうる。たとえば、さらなるセンサとしては、温度センサおよび／またはヒートトレースセンサを挙げうるが、これらに限定するわけではない。上述のように、格納タンク30は、格納媒体24の温度を検出するように構成された一または複数の格納媒体温度センサ41を有しうる。一つの例示的な実施形態では、格納タンク30は、密封用ガスの温度を検出するように構成された一または複数の温度センサ47を備えうる。

コントローラユニット36は、さまざまなセンサにより生成される信号を受信し、さまざまの形式のデバイス信号を伝送するように構成されている。たとえば、コントローラユニット36は、無線技術または有線技術を用いて信号の受信および／または伝送を行うことが可能なトランシーバを備えうる。さらに詳細にいえば、センサにより生成された信号は、ＲＳ４８５もしくは電話技術の如きハードワイヤ、ＲＦ無線機もしくはセルラー方式デジタルパケットデータ（ＣＤＰＤ）の如き無線技術などを利用して、コントローラユニット36に対して伝送されうる。同様に、コントローラユニット36から信号を伝送する方法は、先に述べた方法のうちのいずれかにより、または当業者により容易に考えられる他の方法により確立されうる。

さらに詳細にいえば、図２および図３のブロック線図に示されているように、複数のコンピュータをコントローラユニット36に組み入れうる。図２では、一つの例示的な実施形態であるコントローラユニット36は、プログラムメモリ54と、マイクロコントローラまたはマイクロプロセッサ（ＭＰ）56と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）58と、入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路60とを備えており、これらはすべて、アドレス／データバス62を通じて相互に接続されうる。なお、一つのマイクロプロセッサ56のみが示されているが、コントローラユニット36はさらなるマイクロプロセッサを有してもよい。同様に、コントローラユニット36のメモリは、複数のＲＡＭ58と複数のプログラムメモリ54とを有している。なお、ここではＩ／Ｏ回路60が単一ブロックとして示されているが、Ｉ／Ｏ回路60は、複数の異なるタイプのＩ／Ｏ回路を有していてもよい。ＲＡＭ58およびプログラムメモリ54は、たとえば、半導体メモリ、磁気的に読み取り可能メモリ、光学的に読み取り可能メモリ、または当業者により考えられる他のメモリとして実装されうる。

図２は、格納済媒体センサ32および密封用ガスセンサ34を含むセンサがＩ／Ｏ回路60に作用可能に接続されうることを示している。上記のコンポーネントの各々は、用いられるコンポーネントの設計に応じて、単一方向型または双方向型の単一回線データリンクまたは複数回線データリンクにより接続されうる。

コンポーネントは、直接回線または導線を用いてＩ／Ｏ回路60に接続されうる。さまざまな接続スキームを用いることができる。たとえば、図２に示されているコンポーネントのうちの一または複数は、複数のコンポーネントにより共有される共通バスまたは他のデータリンクを用いて、Ｉ／Ｏ回路60に接続されうる。さらに、当業者にとって明らかなように、コンポーネントの内の一部を、Ｉ／Ｏ回路60を介することなく直接マイクロプロセッサ56に接続しうる。

図１、図２，および図４に示されているように、コントローラユニット36の出力部を、一または複数の格納タンク入力デバイス28、一または複数の格納タンク出力デバイス31、および、コントローラユニット36により生成されるデバイス信号の受信および／または応答を行うように構成された一または複数のコントローラ出力デバイス37に接続されうる。この場合も先と同様に、デバイス信号を伝送する手段は、大きく異なりうるし、入力信号を受信する手段と同等または同一でありうる。

さらに詳細にいえば、図２に示されているように、格納タンク入力デバイス28は、タンク30への格納媒体22の流れを制御するように構成された格納媒体インフロー弁または格納媒体インフロー調節器62と、タンク30への密封用ガス22の流れを制御する密封用ガス弁または密封用ガス調整器（ＰＡＤ弁）64と、タンク30の爆縮またはカップリングを回避するために大気の圧力をタンク30内に導入することを可能とする真空逃がし弁66とを備えうる。

同様に、格納タンク出力デバイス31は、タンク30からの密封用ガス22の流れを制御する密封用ガスアウトフロー弁または密封用ガスアウトフロー調整器（ＤＥＰＡＤ弁）68と、タンク30からの格納媒体24の流れを制御する格納媒体アウトフロー弁または格納媒体アウトフロー調整器70と、タンク30の損傷または爆縮を回避するために過剰な圧力を周囲の大気へ逃がしてやる圧力逃がし弁72とを備えうる。

ガスブランケット管理システム20が動作するガス圧力は使用目的に適するいかなる圧力であってもよい。一つの例示的な実施形態では、ガスブランケット管理システム20に供給される密封用ガス配管圧力は２０〜２００ＰＳＩ（０．１４ＭＰａ〜１．４ＭＰａ）の範囲であってもよいし、さらに詳細には約１００ＰＳＩ（０．６９Ｍｐａ）であってもよい。同様に、格納タンク30内の密封用ガス圧力は使用目的に適するいかなる圧力であってもよい。一つの例示的な実施形態では、格納タンク30内の密封用ガス圧力は、１／４インチ（６．３５ｍｍ）Ｈ₂Ｏ（６０°Ｆ（１５．６℃））〜２０ＰＳＩ（０．１４ＭＰａ）の範囲であってもよいし、さらに詳細には約１〜２ＰＳＩ（１６．９ｋＰａ〜１３．８ｋＰａ）であってもよい。本明細書および添付のクレームにおいて、用語「ＰＡＤ」は、圧力を維持するために格納タンク内の領域を密封用ガスで密封することを言及しており、用語「ＤＥＰＡＤ」は、ガス密封圧力を制限するために密封用ガスを含んだ格納タンク30内の領域を排気することを言及している。

コントローラ出力デバイス37は、コントローラユニット36からの指示信号を受信した場合または受信し損なった場合にアクティブとなるように構成されたアラームを有しうる。このような事情のため、一つの例示的な実施形態では、タンクコントローラ出力デバイス37は、図２に示されているように、格納媒体アラーム74、密封用ガスアラーム75、格納媒体センサアラーム76、または密封用ガスセンサアラーム77を有しうる。これらのアラームは、現実に聴覚的、視覚的、または触覚的なものであってもよいし、または、必要に応じて、動作を停止するかもしくは他の修正手段を取るように自動化されてもよい。

また、一般的に、コントローラユニット36およびガスブランケット管理システム20は、外部デバイスと通信しうる。たとえば、ガスブランケット管理システム20およびコントローラユニット36は、格納媒体24に対する責務を有する会社またはエンティティの如き第三者、密封用ガス22の供給業者、ならびに／または消防署、警察署、および／もしくは他のエンティティの如きさまざまな関係官庁と通信するように構成されうる。コントローラユニット36は、第三者への通信機能を用いて、上記のセンサおよび／または制御デバイスから得られた情報を、責任を有する人達または必要な人達に直接的にまたは間接的に伝達しうる。たとえば、格納媒体24に対する責任を有する人達は、アラームがアクティブになるとすぐに通知されてもよいし、または格納媒体24のレベルに関する最新情報が常に提供されてもよい。同様に、密封用ガス供給業者は、ガス補給が必要なレベルに密封用ガスの供給レベルが達した時点で通知されてもよい。また、この例のように、センサ、制御デバイス、および／またはアラームのうちの一または複数を消防署の如き一または複数のエンティティと通信可能にリンクさせることにより、格納タンク30が関与する緊急時において素早く対処することを可能にする手段を消防署に提供することが望ましい場合もある。

したがって、図３に示されているように、ガスブランケット管理システム20は、第一のネットワーク110を備えうる。第一のネットワーク110は、ネットワークデータリンクまたはネットワークデータバス114を用いてネットワークコンピュータ112に作用可能に接続される少なくとも一つのコントローラユニット36を備えうる。また、ガスブランケット管理システム20は第二のネットワーク116を有しうる。この第二のネットワーク116は、ネットワークデータリンクまたはネットワークデータバス122を用いてネットワークコンピュータ120に作用可能に接続される少なくとも一つのコントローラユニット118を備える。第二のネットワークおよび第二のネットワーク110、116は、第一のネットワークリンク126および第二のネットワークリンク128を利用してネットワーク124を介し、相互に作用可能に接続されうる。ネットワーク124は、たとえば、インターネット、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、またはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）から構成されうる。

図４に示されているように、第一のネットワーク110のコントローラユニット36は、ロケーションＡの第一のタンク地域に設けられうるし、コントローラユニット118の第二のネットワーク116は、ロケーションＢの如き、第一のタンク地域とは別の地理的場所に位置する第二のタンク地域に設けられうる。たとえば、これら二つのタンク地域は同一の都市の異なる領域に設置されてもよいし、または異なる州、国、もしくは他の地理的地域に設置されてもよい。ネットワーク124は、複数のネットワークコンピュータまたはサーバコンピュータ（図示せず）を有しうるし、これらのコンピュータの各々は相互に作用可能に接続されうる。

上記のネットワークコンピュータ112はサーバコンピュータであってもよい。このネットワークコンピュータ112は、コントローラユニット36を動作させることに関するデータの収集および解析のために用いられうる。たとえば、ネットワークコンピュータ112は、格納タンク30の各々からのセンサステータスおよび／または制御デバイスステータスを表すデータをコントローラユニット36の各々から継続的に受信しうる。同様に、ネットワークコンピュータ120は、サーバコンピュータであってもよいし、上述のコントローラユニット118に対して、ネットワークコンピュータ112と同一のまたは異なる機能を実行するために用いられてもよい。

上述のネットワーク110、ネットワーク110、116、コントローラユニット36、格納媒体センサ32、または密封用ガスセンサ34の間に発生する通信は、格納媒体センサ32から受信されるセンサ信号もしくは格納媒体入力／出力デバイス62、70へ伝送されるデバイス信号（格納媒体信号）に限定されなくともよいし、または、密封用ガスセンサ34から受信されるセンサ信号もしくは密封用ガス入力／出力デバイス64、68へ伝送されるデバイス信号（密封用ガス信号）に限定されなくともよい。たとえば、これらの通信には、格納タンク30、密封用ガス22、および／もしくは格納媒体24に限定される情報か、格納媒体信号もしくは密封用ガス信号とは別に伝送されうる情報か、または格納タンク情報、密封用ガス情報、および／もしくは格納媒体情報をそれぞれに対応する信号を符号化することによりもしくは固有のタグを付けることにより格納媒体信号もしくは密封用ガス信号とともに伝送されうる情報が含まれうる。

たとえば、格納媒体レベルセンサ38は、コントローラユニット36および／またはネットワーク110に対して、格納媒体の量を示すセンサ信号を伝送しうる。さらに、このセンサ信号は、一つの例示的な実施形態によると、タグを有してもよいし、または格納媒体レベルセンサ38が検出を行っている格納タンク30に関する情報で符号化されてもよい。具体的にいえば、この情報は、限定されるわけではないが、格納タンク30を識別するための格納タンク特定用固有タグかまたは格納媒体24を識別するための格納媒体特定用固有タグを含みうる。

同様に、さらに説明すると、密封用ガス22が漏洩していることを示す密封用ガス信号をコントローラユニット36および／またはネットワーク110へ伝送しうる。さらに、この信号は、一つの例示的な実施形態では、タグを有してもよいし、または密封用ガス信号の発生源である格納タンク30に関する情報で符号化されてもよい。この情報は、限定されるわけではないが、格納タンク30を識別するための格納タンク特定用固有タグかまたは密封用ガス22を識別するための格納媒体特定用固有タグを含みうる。

図２のガス密封調整または一般的に「ＰＡＤ」弁64の動作を説明する。「ＰＡＤ」弁64とは、必要に応じて密封用ガスを追加することにより格納タンク30内の密封用ガス22を一定の圧力に維持することができる装置のことである。さらに詳細にいえば、このＰＡＤ弁64により、密封用ガス22を用いることで、タンクまたは容器に格納される流体上の保護ガス環境が維持される。ＰＡＤ弁64からの低圧の密封用ガスが、格納タンク30の格納されている流体上方の空きスペースを満たす。密封用ガス22の補助より、外部からの空気、水分、および他の汚染物質が格納タンク30に入り込むことが防止される。さらに、上記のガスブランケット管理システムの密封用ガスにより、蒸気の損失を削減させるヘッド圧力が格納タンク30内の流体上に加えられ、格納タンク30の腐食が防止されている。格納タンク30内の密封用ガス圧力が降下すると、ＰＡＤ弁64が開き、格納タンク30内に密封用ガス22が流入される。同様に、ＰＡＤ弁64は、格納タンク30から流体が取り除かれている間、一定のタンク圧力を維持することにより、格納タンク30の崩壊を防止する。

一方、ＤＥＰＡＤ弁68は、格納タンク30から蒸気または密封用ガス22を取り除くことで、格納タンク30内の密封用ガス22を一定の圧力に維持する。密封用ガス22は、いったん格納タンク30から取り除かれると、周囲の大気中に排出されうる。また、密封用ガス22は、リサイクルされてもよいし、または密封用ガス22として再度利用すべく処理もしくはフィルタリングされてもよい。

少なくとも一つの例示的な実施形態によると、ＰＡＤ弁64およびＤＥＰＡＤ弁68を組み合わせてＰＡＤ／ＤＥＰＡＤ弁を形成してもよい。名称から分かるように、ＰＡＤ／ＤＥＰＡＤ弁は、上記の二つの別々の弁を組み合わせた機能を実行する。

また、図５に示されているように、ＰＡＤ弁64、ＤＥＰＡＤ弁68、およびＰＡＤ／ＤＥＰＡＤ弁をパラメータ検出デバイス32、34と組み合わせてまたは統合して、パッケージ弁126を形成してもよい。コントローラユニット36と協働して、パッケージ弁126は、格納媒体24および密封用ガス22のさまざまなパラメータを検出・調整することができる。一つの例示的な実施形態によると、パッケージ弁126は、フロートデバイスの如き格納媒体レベルセンサ38と組み合わされたまたは統合されたＰＡＤ弁64およびＤＥＰＡＤ弁68でありうる。パッケージ弁126は密封用ガス22の流れを検出することができる。さらに、先に述べたように、パッケージ弁126および格納媒体レベルセンサ38は、格納媒体24のレベルに応じて、密封用ガス22の流れを検出・調整することが可能でありうる。

圧力逃がし弁または圧力逃がし口72および真空逃がし弁または真空逃がし口66の両方は、格納タンク30内で圧力補正が必要な場合に用いられる。ほとんど場合、格納タンク30の爆発または爆縮を防ぐために、圧力逃がし口72または真空逃がし弁66がそれぞれ対応して用いられる。たとえば、格納タンク30に格納媒体24が注入されているものの、なんらかの理由により、追加された格納媒体の体積量に代えて密封用ガス22が取り除かれない場合、格納タンク30内の圧力が上昇し、それにより格納タンク30の完全性が危険な状態に置かれる。圧力が減少しないと、この圧力は、臨界点まで上昇し、格納タンク30を爆縮させるかまたは格納タンク30に液漏れを起こさせることがある。この臨界点まで圧力が上昇することを防ぐために、密封用ガスの圧力が上昇すると上記の圧力逃がし口72により密封用ガス22が排出される。

他の例では、格納タンク30から格納媒体24が取り除かれているものの、なんらかの理由により、取り除かれた格納媒体の体積量に代えて密封用ガス22が加えられない場合、格納タンク30内の負圧力が上昇し、それにより格納タンク30の完全性が危険な状態に置かれる。負圧力の上昇が補正されないと、この負圧力は、臨界点まで上昇し、格納タンク30を爆発させるかまたは格納タンク30に液漏れを起こさせることがある。負圧力の臨界点までの上昇を防ぐために、上記の真空逃がし弁66を用いて、必要な密封用ガス22または空気が吸い込まれ、負圧力が減少する。

動作状態では、ガスブランケット管理システム20は、格納媒体24、密封用ガス22、格納タンク30のさまざまなパラメータの値を取得するガスブランケット管理システム20の機能および、タンク制御デバイスおよびアラームを作動させるガスブランケット管理システム20の機能を含む複数の機能を実行するように構成されうる。たとえば、ガスブランケット管理システム20は、格納媒体24もしくは密封用ガス22の温度、格納媒体24もしくは密封用ガス22の圧力、および／または格納媒体24もしくは密封用ガス22の流量を取得しうる。少なくとも一つの例示的な実施形態によると、異なる媒体の異なるパラメータの値を取得する機能とともに、ガスブランケット管理システム20は、先に述べたように、さまざまな他の機能を達成するために一または複数の媒体の二つ以上のパラメータを組み合わせうる。

一または複数の媒体の二つ以上のパラメータを組み合わせることにより、ガスブランケット管理システム20は、格納タンク30の完全性を制御または監視することが可能となりうるし、またはタンク充填システム、タンク抽出システムもしくはタンクアウトフローシステム、タンクレベル監視システム、および／もしくはタンク加熱システムを制御または監視することが可能となりうる。

一例ではガスブランケット管理システム20は、格納タンク30の完全性を監視するために、ＰＡＤ弁64、ＤＥＰＡＤ弁68、格納媒体インフロー弁62、および格納媒体アウトフロー弁70と組み合わせて、コントローラユニット36、密封用ガスセンサ34、および格納タンクセンサ32を用いうる。さらに詳細にいえば、格納媒体24または密封用ガス22が格納タンク30に対してまたは格納タンク30から追加もまたは抽出もされない定常状態に格納タンク30がある場合、格納媒体24および密封用ガス22の量、すなわちこれらの圧力は一定に留まっているはずである。

留意すべき点は、格納タンク30が、密封用ガス22または格納媒体24のいずれの追加または除去も発生しない理論的な定常状態にいる場合であっても、ほとんどの場合、密封用ガス22の逸散が原因で、格納タンク30内の密封用ガス22の圧力が減少するということである。密封用ガス22の圧力低下および逸散にともなって、定常状態の間、逸散ガスの補充および密封用ガス圧力の回復のために、密封用ガス22が格納タンク30へ供給される。したがって、密封用ガス22を格納タンク30に実質的に追加しない定常状態に格納タンク30が置かれている場合であっても、逸散ガスを補充するために、また密封用ガスの圧力を回復させるために、格納タンク30に対して密封用ガス22がわずかに連続して流入しうる、ということが想定されておりかつ当該技術分野において公知の事である。

さらに留意すべき点は、格納タンク30に密封用ガス22がわずかに連続して流入しうる場合であっても、密封用ガスインフローセンサ44は、密封用ガス22の流れが存在しないものとして読み取りを行うように構成されうるということである。密封用ガスインフローセンサ44は複数の理由により上記のように構成されうる。これらの複数の理由としては、格納タンク30内を確実に正圧にしておくこと、ガスインフローセンサ44および／またはガスインフロー弁もしくはガスインフロー調整器64の誤った読み取りを防ぐことが挙げられる。

格納タンク30に漏洩が存在するかまたは格納媒体インフロー弁62もしくは密封用ガスインフローデバイス64に機能不良が存在する場合には、ガスブランケット管理システム20は、格納タンクの漏洩または制御デバイスの機能不良を検出すべく用いられうるし、さらにその結果に応じてアラームをアクティブにするようにできうる。格納タンクの漏洩は、穴の形成または不良格納タンク制御デバイスが原因となって引き起こされ、格納タンク30からの密封用ガスまたは格納媒体の流出が認められ、またはＰＡＤ弁64、ＰＡＤ／ＤＥＰＡＤ弁、もしくは格納媒体インフロー弁62の不良が原因となって引き起こされ、格納タンク30への密封用ガス22または格納媒体24の偶発的な追加が認められる。

図６に提供されているルーチン140の一例では、このような動作が図で示されている。ルーチン140はブロック142から始動しうる。ブロック142では、コントローラユニット36により、一もしくは複数の格納媒体センサ32および／または一もしくは複数の密封用ガスセンサ34の如き利用可能なセンサの診断チェックが開始される。当業者にとって明らかであるように、診断チェックを実行する手段は、センサ32、34とコントローラユニット36との間における単方向通信もしくは双方向通信または診断を行うその他の適切な手段を含むさまざまな方法を用いて実現されうる。診断チェック142が、ひし形の意志決定部144において、センサ32、34のうちの一または複数が正しく機能していないと判定した場合、コントローラユニット36は、ブロック146で、いずれのセンサが正しく機能していないかに基づいて、格納媒体センサアラーム76または密封用ガスセンサアラーム77をアクティブにする。上記のひし形の意志決定部144において、診断チェック142が、センサ32、34が正しく機能していると判定した場合、格納媒体センサ32および密封用ガスセンサ34の各々は、ブロック148で、その対応する媒体のパラメータを検出する。センサ32、34により検出されているパラメータには、限定されるわけではないが、密封用ガスの流入量、流出量、温度、体積、および圧力ならびに、格納媒体の流入量、流出量、温度、体積、および圧力が含まれうる。しかしながら、分かりやすくするために、以下では、密封用ガスインフローセンサ44および格納媒体レベルセンサ38を用いてルーチン140を説明する。

密封用ガスインフローセンサ44がブロック148で密封用ガスインフローステータスを検出したあと、密封用ガスインフローセンサ44は、ブロック150で、密封用ガスインフローステータスを表す信号をコントローラユニット36に対して送信しうる。同様に、格納媒体レベルセンサ38が、ブロック148で、格納媒体レベルステータスを検出したあと、格納媒体レベルセンサ38は、格納媒体レベルステータスを表す信号をコントローラユニット36に対して送信する。たとえば、格納タンク30は３，１４０，０００立方フィート（８８，９１５ｍ³）の容量を備えている場合、格納媒体レベルセンサ38は、格納タンク30が半分、すなわち１，５７０，０００立方フィート（４４，４５７ｍ³）分充填されていること、そして格納媒体の高さ、すなわち容積が変わっていないことを示す。

同様に、格納タンクシステムが定常状態にあるとき、密封用ガスインフローセンサ44により密封用ガスの流入量が零であることが検出されうる。次いで、格納媒体レベルセンサ38および密封用ガスインフローセンサ44はレベルおよび流量をそれぞれ表す信号をコントローラユニット36に対して送信しうる。なお、コントローラユニット36、センサ38、44、格納タンクインプットデバイス28、および格納タンクアウトプットデバイス31の間の通信手段は大きく異なってもよいし、また、複数の技術からなるものであってもよい。さらに詳細には、先に述べたように、コントローラユニット36は、無線技術または有線技術を用いて信号を受信および／または伝送することができるトランシーバを有しうる。センサにより生成される信号は、ＲＳ４８５技術または電話技術の如きハードワイヤを利用して、ＲＦ無線機またはセルラー方式デジタルパケットデータ（ＣＤＰＤ）を利用して、または他の同等の技術を用いて、コントローラユニット36に対して伝送されうる。同様に、コントローラユニット36から信号を伝送する方法は、先に述べた方法または当業者により容易に考えられる他の方法のいずれかを利用して実現されうる。

図６のブロック152では、コントローラユニット36は、格納媒体レベルセンサ38および密封用ガスインフローセンサ44から受信される信号を評価しうる。これらの信号は、格納媒体24のステータス密封用ガス22のステータスが相互に一致していることを検証すべく比較されうる。たとえば、上述のように、格納媒体レベルセンサ38からの信号が媒体レベルに変化がないことを示している場合、密封用ガスの流入量はそれに対応して零であるはずである。したがって、二つ以上のセンサの信号は、これらの信号が格納タンク30の同一のステータスまたは変化を示めしている場合、相互に一致している。ひし形の意志決定部154において、これらの信号が一致したステータスを示した場合、制御はブロック142に渡されうる。そこでは、全体のプロセスが繰り返される。

上記のひし形の意志決定部154において、これらの信号が一致したステータスを示さなかった場合、制御はひし形の意志決定部156に渡されうる。そこでは、これらの信号が一致しない理由を判定すべくこれらの信号がさらに評価される。このひし形の意志決定部156において、密封用ガスインフローセンサ44が格納タンク30に対して密封用ガスの流入があると示しているのに対して格納媒体レベルセンサ38が格納媒体レベルに変化がないことを示している場合、制御はブロック158に渡されうる。このブロック158では、コントローラユニット36は、密封用ガスアラーム75をアクティブにしうる。たとえば、格納媒体レベルセンサ38からの信号が格納媒体レベルに変化がないことを示しているのに対して密封用ガスインフローセンサ44が１００立方フィート毎分（２．８３ｍ³／分）の流量があることを示している場合、密封用ガス22を排出しうるような穴や、開放状態の通風口、または開放状態の弁が存在しうる。上記のひし形の意志決定部156において、密封用ガスインフローセンサ44の信号が密封用ガスの流入がないことを示した場合、制御はひし形の意志決定部160に渡されうる。

ひし形の意志決定部160において、格納媒体レベルセンサ38が格納タンク30における格納媒体レベルに変化があることを示しているのに対して密封用ガスインフローセンサ44が密封用ガスの流量が零であることを示している場合、制御はブロック162に渡されうる。そこでは、コントローラユニット36が格納媒体アラーム74をアクティブにしうる。たとえば、格納媒体レベルセンサ38からの信号が格納媒体のレベルが３フィート（０．９１ｍ）下がったことを示しているのに対して密封用ガスインフローセンサ44が零流量を示している場合、格納媒体24を排出しうるような穴または開放状態の弁が存在しうる。しかしながら、上記のひし形の意志決定部160において、格納媒体レベルセンサ38もまた格納タンク30の格納媒体のレベルに変化がないことを示した場合、コントローラユニット36は、センサ38、44のうちの一つの不良を検出し、ブロック146でセンサアラーム76、77、のうちの一つをアクティブにしうる。

図６のルーチン140は、ガスブランケット管理システム20が用いられうる複数の例および用途のうちの一つにすぎない。センサ、制御デバイス、およびこれらの組み合わせものの数量および種類を利用して、複数の調節機能、制御機能、および情報収集機能が充足される。さらに、コントローラユニット、センサ、および制御デバイスとの通信およびそれらの制御のための構造および通信装置は地域的または全域的なものでありうる。たとえば、図３のコントローラユニット36は、ローカル通信モジュール170と通信可能でありうる。この通信モジュール170は、格納タンク30に取り付けられてもよいし、または格納タンク30の近傍に設置されてもよい。また、通信モジュール170は、コントローラユニット36に一体化された部分であってもよいし、完全に独立したユニットであってもよい。ユーザは、直接的にガスブランケット管理システム20を調整するために通信モジュール170を利用可能であってもよいし、またはセンサデータおよび／または制御デバイスデータを検索またはダウンロードするために通信モジュール170を利用可能であってもよい。

また、ガスブランケット管理システム20は、第三者のシステム、コンピュータ、または他の通信デバイスに通信可能に接続されてもよい。用語「通信可能に接続される」は、本明細書において、ガスブランケット管理システム20および／またはコントローラユニット36が接続またはリンクされるとともに情報、データ、および／または信号を伝送することが可能となる状態のことであると解釈されるものとする。たとえば、ガスブランケット管理システム20は、格納タンクの保守および／または密封用ガスの供給の機能を有するガス製造設備またはガス分配設備に設けられたモニターに通信可能に接続されうる。情報の送信および／または受信は、直接的もしくは間接的、ハードワイヤもしくは無線、同時通信または遅延通信、および／または単方向もしくは双方向の如きさまざまな方法で実現されうる。

以上の詳細な説明は、理解の明確化のみを意図して提供されたものであり、不必要な限定を意図するものではない。変更が可能であるということは当業者にとって明らかである。

本発明の上記の目的および他の目的ならびに利点は、以下の図面により示される詳細な説明を参照することにより明らかになる。
本発明の教示により構築されたガスブランケット管理システムの概略図である。 ガスブランケット管理システム内のコントローラユニットの電子コンポーネントを示すブロック線図である。 ガスブランケット管理システムネットワークを示すブロック線図である。 ガスブランケット管理システムネットワークを示す概略図である。 パッケージ弁を示す概略図である。 ガスブランケット管理システムの動作中に実行されうるルーチンの一例を示すフローチャートである。

本明細書において開示される方法およびデバイスに対してさまざまな修正および変更を加えることが可能であるが、特定の例示的な実施例を図面により示し、さらに以上で詳細に記載する。しかしながら、理解しておくべき点は、開示する特定の形態に本発明を限定することを意図するものではなく、それよりも、添付の特許請求の範囲により定義される本発明の精神および範疇に包含される修正、代替え構成、および均等なものすべてを網羅することを意図するものである。

符号の説明

20 ガスブランケット管理システム
22 密封用ガス
24 格納媒体
28 タンク入口
30 格納タンク
31 タンク出口
32 格納媒体センサ
34 密封用ガスセンサ
36 コントローラユニット
37 コントローラ出力デバイス
38 格納媒体レベルセンサ
39 格納媒体インフローセンサ
40 格納媒体アウトフローセンサ
41 格納媒体温度センサ
42 密封用ガス圧力センサ
44 密封用ガスインフローセンサ
46 密封用ガスアウトフローセンサ
47 密封用ガス温度センサ
48 流入圧力タップ
50 流出圧力タップ
54 プログラムメモリ
56 マイクロコントローラまたはマイクロプロセッサ
58 ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
60 入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路
62 アドレス／データバス
64 密封用ガス弁（ＰＡＤ弁）または密封用調整器
66 真空逃がし弁
68 密封用ガスアウトフロー弁（ＤＥＰＡＤ弁）または密封用ガスアウトフロー調整器
70 格納媒体アウトフロー弁または格納媒体アウトフロー調整器
72 圧力逃がし弁
74 格納媒体アラーム
75 密封用ガスアラーム
76 格納媒体センサアラーム
77 密封用ガスセンサアラーム
110 第一のネットワーク
112 ネットワークコンピュータ
114 ネットワークデータバス
116 第二のネットワーク
118 コントローラユニット
120 ネットワークコンピュータ
122 ネットワークデータバス
124 ネットワーク
126 第一のネットワークリンク
128 第二のネットワークリンク
140 ルーチン
142 診断チェック
156、160 ひし形の意志決定部
170 ローカル通信モジュール

Claims (37)

1. 格納タンクの内部に格納された流体媒体である格納媒体のパラメータ及び前記格納タンクに流入又は流出する密封用ガスのパラメータを監視するための格納タンク監視システムであって、
   前記格納タンクに流入又は流出する密封用ガスの流量を検出し、密封用ガス流量信号を生成するように構成された密封用ガス流量センサと、
   前記格納タンクの内部にある密封用ガスのパラメータ及び前記格納タンクの内部にある前記格納媒体のパラメータを検出し、それに応答して、密封用ガスセンサ信号および格納媒体センサ信号を生成するように構成された密封用ガスセンサおよび格納媒体センサと、
   前記密封用ガス流量センサと、前記格納媒体センサと、前記密封用ガスセンサに接続されており、前記密封用ガス流量信号と、前記格納媒体センサ信号、前記密封用ガスセンサ信号を受信し、それに応答して、制御デバイス信号を生成するように構成されたコントローラユニットとを備え、
   前記コントローラユニットは、前記格納媒体、前記密封用ガス又は大気圧を前記格納タンクに入れることが可能な弁であり、格納タンク内の密封用ガス圧力が降下すると、密封用ガス又は大気圧を前記格納タンクに入れて一定のタンク圧力を維持する格納タンク入力デバイスと、前記格納媒体、前記密封用ガス又は前記格納タンク内の圧力を前記格納タンクから外部に出すことが可能な弁であり、格納タンク内の密封用ガス圧力が上昇すると、密封用ガスを前記格納タンクから取り除いて一定のタンク圧力を維持する格納タンク出力デバイスと、アラームを発生可能なコントローラ出力デバイスと、に前記制御デバイス信号を送信するように構成されてなる、格納タンク監視システム。
2. 前記制御デバイス信号が、密封用ガス漏れが存在することを示す第一の状態および密封用ガス漏れが存在しないことを示す第二の状態のうちの少なくとも一つを有してなる、請求項１記載の格納タンク監視システム。
3. 前記格納媒体センサが前記格納タンク内の格納媒体のタンクレベルを検出するように構成されている、請求項１記載の格納タンク監視システム。
4. 前記格納媒体センサが圧力センサを含んでなる、請求項１記載の格納タンク監視システム。
5. 前記格納媒体センサがフロート弁を含んでなる、請求項１記載の格納タンク監視システム。
6. 前記格納媒体センサが、前記格納タンク内への格納媒体のインフローを検出するように構成されたインフローセンサと、前記格納タンクからの格納媒体のアウトフローを検出す
   るように構成されたアウトフローセンサとを含んでなる、請求項１記載の格納タンク監視システム。
7. 前記密封用ガスセンサが、密封用ガスの流入圧力を測定する流入圧力タップ、密封用ガスの流出圧力を測定する流出圧力タップ、および弁体の移動距離を測定する移動センサを備えてなる、請求項１記載の格納タンク監視システム。
8. 前記コントローラ出力デバイスが、前記制御デバイス信号に応答するアラームユニットをさらに有してなる、請求項１記載の格納タンク監視システム。
9. 前記密封用ガスセンサが、密封用ガス回収システム内への前記密封用ガスのアウトフローを検出し、それに応答して、第二の密封用ガスセンサ信号を生成するように構成されている、請求項１記載の格納タンク監視システム。
10. 前記コントローラユニットが、前記第二の密封用ガス信号をさらに受信し、それに応答して、漏洩指示信号を生成するように構成されている、請求項９記載の格納タンク監視システム。
11. タンク温度を感知し、タンク温度センサ信号を生成するように構成されたタンク温度センサをさらに備えてなる、請求項１記載の格納タンク監視システム。
12. 前記格納媒体センサ信号に、格納タンクを識別するための格納タンク特定用固有タグを付けるように構成されている、請求項１記載の格納タンク監視システム。
13. 前記密封用ガスセンサ信号に、格納タンクを識別するための格納タンク特定用固有タグを付けるように構成されている、請求項１記載の格納タンク監視システム。
14. 前記密封用ガス流量信号に、格納タンクを識別するための格納タンク特定用固有タグを付けるように構成されている、請求項１記載の格納タンク監視システム。
15. 前記コントローラユニットが、前記格納タンクから遠く離れた位置に配置され、有線回線、無線デバイス、およびトランシーバのうちの一つを用いて、前記密封用ガス流量センサと前記格納媒体センサおよび前記密封用ガスセンサのうちの一つとに通信可能に接続されてなる、請求項１記載の格納タンク監視システム。
16. 前記コントローラユニットが、有線回線、無線デバイス、およびトランシーバのうちの一つを用いて、中央監視ユニットに通信可能に接続されるように構成されている、請求項１記載の格納タンク監視システム。
17. 前記コントローラユニットが、グローバルコンピュータネットワークに通信可能に接続されるように構成されている、請求項１記載の格納タンク監視システム。
18. 前記グローバルコンピュータネットワークがインターネットを含んでなる、請求項１７記載の格納タンク監視システム。
19. ヒートトレース性能を検出するセンサをさらに含んでなる、請求項１記載の格納タンク監視システム。
20. センサデータの検索をローカルで可能にするためのローカル通信モジュールをさらに備えてなる、請求項１記載の格納タンク監視システム。
21. 格納タンクの内部に格納された流体媒体である格納媒体のパラメータ及び前記格納タンクに流入又は流出する密封用ガスのパラメータを監視する格納タンクを監視する方法であって、
    前記格納タンクに流入又は流出する密封用ガスの流量を検出しそれに応答して密封用ガス流量センサ信号を生成する密封用ガス流量センサを配備することと、
    格納媒体センサ及び密閉用ガスセンサにより、前記格納タンクの内部にある前記格納媒体及び前記密封用ガスに関する格納媒体パラメータ及び密封用ガスパラメータを検出し、それに応答して格納媒体センサ信号および密封用ガスセンサ信号を生成することと、
    前記密封用ガス流量センサ信号と、前記格納媒体センサ信号および前記密封用ガスセンサ信号を入力としてコントローラユニットで受信することと、
    それに応答して、前記コントローラユニットが、前記格納媒体、前記密封用ガス又は大気圧を前記格納タンクに入れることが可能な格納タンク入力デバイスと、前記格納媒体、前記密閉用ガス又は前記格納タンク内の圧力を前記格納タンクから外部に出すことが可能な格納タンク出力デバイスと、アラームを発生可能なコントローラ出力デバイスに制御デバイス信号を生成して送信し、密封用ガス又は格納媒体の前記格納タンクに流入又は流出する流量を制御することを含み、
    格納タンク入力デバイスは、格納タンク内の密封用ガス圧力が降下すると、制御デバイス信号を受信して、密封用ガス又は大気圧を前記格納タンクに入れて一定のタンク圧力を維持し、格納タンク出力デバイスは、格納タンク内の密封用ガス圧力が上昇すると、制御デバイス信号を受信して、密封用ガスを前記格納タンクから取り除いて一定のタンク圧力を維持することを含む、方法。
22. 前記制御デバイス信号が密封用ガスの漏洩を示す第一の状態および密封用ガスの漏洩がないことを示す第二の状態のうちの一つを含んでなる、請求項２１記載の方法。
23. 前記格納媒体パラメータを検出することが、前記格納タンクにおける前記格納媒体のレベルを検出することをさらに含む、請求項２１記載の方法。
24. 前記格納媒体パラメータを検出することが、前記格納タンク内への格納媒体のインフローを検出することと、前記格納タンクからの格納媒体のアウトフローを検出することとをさらに含む、請求項２１記載の方法。
25. 前記ガスデバイス信号が第一の状態におかれた場合に、アラームを生成することをさらに含む、請求項２２記載の方法。
26. 前記密封用ガス流量センサ信号が第一の密封用ガスセンサ信号であって、前記密封用ガスパラメータが密封用ガス回収システム内への密封用ガスのアウトフローである、請求項２１記載の方法。
27. 前記第二の密封用ガスセンサ信号を受信することと、それに応じて、前記デバイス信号
    を生成することをさらに含む、請求項２６記載の方法。
28. タンク温度を検出することと、タンク温度センサ信号を生成することとをさらに含む、請求項２１記載の方法。
29. 前記格納媒体センサ信号に、格納タンクを識別するための格納タンク特定用固有タグを付けることをさらに含む、請求項２１記載の方法。
30. 前記密封用ガスセンサ信号に、格納タンクを識別するための格納タンク特定用固有タグを付けることをさらに含む、請求項２１記載の方法。
31. 前記制御デバイス信号に、格納タンクを識別するための格納タンク特定用固有タグを付けることをさらに含む、請求項２１記載の方法。
32. 有線回線、無線デバイス、およびトランシーバを用いて、前記密封用ガス流量センサと、前記格納媒体センサおよび前記密封用ガスセンサのうちの一つとに前記コントローラユニットを通信可能に接続することをさらに含む、請求項２１記載の方法。
33. 前記コントローラユニットをグローバルコンピュータネットワークに通信可能に接続することをさらに含む、請求項２１記載の方法。
34. 前記グローバルコンピュータネットワークがインターネットを含む、請求項３３記載の
    方法。
35. ヒートトレース性能を検出することをさらに含む、請求項２１記載の方法。
36. 前記センサデータをローカル通信モジュールに伝達することをさらに含む、請求項２１
    記載の方法。
37. 更に、コントローラユニットを配備して、前記密封用ガス流量センサ信号と、前記格納媒体センサ信号および前記密封用ガスセンサ信号のうちの一つを受信して前記制御デバイス信号を生成することをさらに含む、請求項２１記載の方法。

Images