KR102450308B1

KR102450308B1 - 극저온 액화 기체 탱크 내의 액화 기체를 모니터링하는 방법 및 극저온 탱크

Info

Publication number: KR102450308B1
Application number: KR1020217035822A
Authority: KR
Inventors: 마르꾸스 삔네; 레이먼드 월시
Original assignee: 바르실라 핀랜드 오이
Priority date: 2019-04-12
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2022-10-04
Also published as: EP3953636B1; KR20210139469A; WO2020207594A1; EP3953636A1; CN113677927A; US20220196211A1; CN113677927B

Abstract

본 발명은 내부 쉘 (16) 과 외부 쉘 (18), 및 상기 내부 쉘과 상기 외부 쉘 (18) 사이의 절연부를 갖는 극저온 액화 기체 탱크 (10) 내의 액화 기체를 모니터링하는 방법에 관한 것이고, 서로 상이한 수직 위치 (S.1~S.n) 에 상기 탱크 (10) 의 저장 공간의 반대측에 상기 탱크 (10) 의 내부 쉘 (16) 벽의 온도를 측정하기 위한 온도 센서들 (31) 의 어레이 (30) 를 배열하는 단계, 온도 데이터를 획득하는 온도 센서들 (31) 의 상기 어레이 (30) 에서 센서들 (31) 을 판독하는 단계, 온도 센서들 (31) 의 어레이 (30) 의 센서들 (31) 의 유효성 체크를 수행하는 단계, 센서가 유효성 체크에 실패하는 경우에 추가의 프로세싱으로부터 상기 온도 데이터를 폐기하는 단계, 및 유효성 체크만을 통과한 센서 (31) 를 사용함으로써, 온도 데이터에 기초하여 기체의 상태를 결정하는 단계를 포함한다. 본 발명은 또한 컴퓨터에 의해 실행될 때, 컴퓨터가 장치 청구항들 중 어느 하나에 따른 극저온 액화기체 탱크 (10) 와 관련하여 방법 청구항들 중 어느 하나의 방법을 수행하게 하는 실행 가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 유닛을 갖는 극저온 액화기체 탱크 (10) 에 관한 것이다.

Description

극저온 액화 기체 탱크 내의 액화 기체를 모니터링하는 방법 및 극저온 탱크

본 발명은 제 1 항의 서문에 따른 극저온 액화 기체 탱크 내의 액화 기체를 모니터링하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 독립 장치 청구항의 서문에 따른 극저온 액화 기체 탱크에 관한 것이다.

본 발명은 극저온 조건들에서 액화 기체를 내압 탱크에 저장하는 분야 및 적절한 방식으로의 탱크의 계측에 관한 것이다. 이러한 계측에 의해, 탱크에서 기체의 물리적 양들을 측정 및/또는 기록하는 것이 가능하다. 가장 흥미로운 양 중 하나는 액체 상에서 기체의 양이지만, 다른 양들도 또한 측정하기를 원할 수 있다.

레이더 레벨 기기들은, 진행파의 비행 시간을 측정하고 그후 공정 재료의 레벨을 결정함으로써, 초음파 레벨 센서들과 보다 더 동일한 방식으로 송신기/센서로부터 더 아래에 위치된 액체의 표면까지의 거리를 측정하는 것으로 알려져 있다. 그것들은 연속적으로 베슬에서 액체의 레벨이 변하는 동안 연속적으로 레벨을 측정하기 때문에 연속적인 레벨 측정 디바이스들로서 간주된다. 레이더 레벨 기기와 초음파 레벨 기기 사이의 기본적인 차이는 사용되는 파의 타입이다. 레이더 레벨 기기들은 초음파 기기들에 사용되는 음파들 대신 전파들을 사용한다. 전파들은 마이크로파 주파수 범위에서 매우 높은 주파수를 갖는 본질적으로 전자기성이다.

또한, 탱크의 상부 누손량 (ullage) 공간과 탱크의 바닥 부분 사이의 압력 차이 측정에 의해 액화 기체 표면의 레벨을 규정하는 것이 알려져 있다. 이러한 방법은 탱크에서 액화 기체의 밀도가 시간에 따라 변하기 때문에 상당히 부정확하며 정확하지 않다고 알려져 있다.

본 발명은 액화 가스 탱크에 관한 것이므로, 작동 안전성은 예를 들어 용이하게 가연성 기체를 취급하는 데 매우 중요한 양상이며, 그러한 점에서 액화 가스 탱크에서 이중벽 배열의 사용은 그와 같이 알려져 있다.

공보 WO2017042424A1 에는 LNG-연료 탱크가 도시되어 있으며, 상기 탱크는 스테인레스 강의 내부 쉘, 외부 쉘 및 그 사이에 절연부를 갖는 공동 (20) 을 포함한다. WO2017042424A1 에는 레이더 기반 검출기를 사용하여 탱크에서 연료 레벨을 결정하는 방법이 개시된다. 이를 위해, LNG 연료 탱크에 대해, LNG 연료 탱크의 내부로의 접근이 가능하게 되는 탱크의 원통형 쉘 부분에 맨홀 구조가 제공된다. 맨홀에는 탱크의 내부 쉘에서 연료 레벨을 결정하기 위한 수단이 제공된다.

문헌 DE29615453 U1 은 액체들 및 액화 가스들을 위한 용기들에서 레벨 표시를 위한 디바이스를 개시한다. 또한, 다수의 저항 온도 센서들이 배열된 브래킷을 용기에 제공하고, 브래킷을 용기 내측에 배열하는 것을 제안한다. 본 문서에 따르면, 용기에서 액체 레벨의 결정은, 측정 전류가 센서를 통해 흐를 때, 액체에 침지되는 센서가 액체 위에 있는 그러한 센서보다 적은 워밍을 제공한다는 현상에 기초한다.

문헌 DE19614112 A1 은 극저온 용기의 내부 벽 외측에 온도 센서들을 배열하는 것을 제안한다. 이러한 해결책은 용기의 절연부가 적어도 센서의 위치에서 파괴되는 것을 요구하며, 이는 온도 측정에 바람직하지 않은 영향을 주며 또한 용기 내로의 불필요한 열 전달을 야기한다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 해결책들에 비해 작동의 신뢰성이 현저히 개선된 극저온 액화 가스 탱크에서 액화 가스를 모니터링하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 독립 청구항 및 본 발명의 상이한 실시예들의 보다 상세들을 설명하는 다른 청구항들에 개시된 바와 같이 실질적으로 충족될 수 있다.

내부 쉘과 외부 쉘, 및 상기 내부 쉘과 상기 외부 쉘 사이의 절연부를 갖는 극저온 액화 기체 탱크에서의 액화 기체를 모니터링하는 본 발명의 방법의 실시예에 따르면, 상기 방법은,

상이한 수직 위치들에 상기 탱크의 상기 내부 쉘의 외부 표면의 온도를 결정하기 위한 온도 센서들의 어레이를 배열하는 단계,

온도 데이터를 획득하는 온도 센서들의 상기 어레이에서 센서들을 판독하는 단계,

온도 센서들의 어레이의 센서들의 유효성 체크를 수행하는 단계,

센서가 유효성 체크에 실패하는 경우에 추가의 프로세싱으로부터 상기 온도 데이터를 폐기하는 단계, 및

유효성 체크를 통과한 상기 센서들의 온도 데이터에 기초하여 상기 기체의 상태를 결정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 센서들의 유효성 체크는 상기 센서들의 상기 온도 데이터에 대한 기준 값을 설정하고, 상기 센서들의 각각의 온도 데이터를 상기 기준 값과 비교하고, 상기 기준 값에 대한 상기 온도 데이터의 차이가 사전결정된 허용된 값보다 높을 경우에 추가의 프로세싱으로부터 상기 센서의 상기 온도 데이터를 폐기함으로써 수행된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 센서의 유효성 체크는 상기 센서들의 상기 온도 데이터에 대한 기준 값이 되도록 상기 온도 센서들의 어레이에서 센서들 중 하나의 온도 데이터를 설정함으로써 수행된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 센서들의 유효성 체크는 기준 값이 되도록 온도 센서들의 어레이에서 수평으로 인접한 센서들의 온도 데이터를 설정함으로써 수행된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 탱크에서 액화 가스의 표면 레벨의 수직 위치는 단지 통과된 센서들의 온도 데이터에 기초하여 결정된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 센서들의 어레이는 상이한 사전규정된 수직 및 수평 위치들에 배열된 온도 센서들을 포함한다. 따라서, 탱크에서 액화 가스의 2차원 온도 분포는 통과된 센서들의 온도 데이터에 기초하여 결정된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 액화 가스의 표면 레벨의 수직 위치는, 온도 센서들의 수직 어레이에서 센서들을 판독함으로써, 그리고 유효성 체크를 통과한 상기 온도 데이터를 사용하여 연산된 보간된 온도 데이터로 임의의 폐기된 온도 데이터를 교체함으로써 결정된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 액화 가스의 표면 레벨의 수직 위치는 온도 센서들의 어레이에 중첩된 센서들를 판독함으로써 그리고 폐기되는 것과 수평적으로 가장 인접한 유효성 체크를 통과한 센서의 온도 데이터로 임의의 폐기되는 온도 데이터를 교체함으로써 결정된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 액화 가스의 표면 레벨의 수직 위치는 상기 온도 센서들의 어레이에 제 1 칼럼의 수직으로 중첩된 센서를 판독함으로써 제 1 수평 위치에서 결정되고, 액화 가스의 표면 레벨의 수직 위치는 상기 온도 센서들의 어레이에 제 2 칼럼의 수직으로 중첩된 센서들을 판독함으로써 제 2 수평 위치에서 결정된다.

본 발명에 따른 극저온 액화 기체 탱크는 내부 쉘과 외부 쉘, 및 내부 쉘과 외부 쉘 사이의 절연부를 포함하고, 온도 센서들의 어레이를 갖는 모니터링 배열체를 포함하고, 상기 모니터링 배열체는, 온도 센서들의 어레이에서 센서들로부터 온도 데이터를 획득하고, 온도 센서의 상기 어레이의 상기 센서들의 유효성 체크를 수행하고, 센서가 유효성 체크에 실패한 경우, 추가의 프로세싱으로부터 상기 센서의 상기 온도 데이터를 폐기하고, 통과된 상기 센서들의 온도 데이터에 기초하여 단지 상기 탱크에서 상기 기체의 상태를 결정하기 위해 유효성 체크를 통과한 센서들을 사용하도록, 실행 가능한 명령들을 포함하는 컴퓨터 유닛을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 온도 센서들의 어레이는 절연부 공동에 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 온도 센서들의 어레이의 센서들은 상이한 사전규정된 수직 위치들에 배열된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 온도 센서들의 어레이의 센서들은 상이한 사전규정된 수직 및 수평 위치들에 배열된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 극저온 액화 가스 탱크는, 온도 센서들의 수직 어레이에서 센서들을 판독함으로써 액화 기체의 표면 레벨의 수직 위치를 결정하고, 유효성 체크를 통과한 센서들의 온도 데이터를 사용하여 연산된 보간된 온도 데이터로 임의의 폐기된 온도 데이터를 교체하도록 실행 가능한 명령들을 포함하는 컴퓨터 유닛을 갖는다.

본 발명의 실시예에 따르면, 컴퓨터 유닛은 상기 온도 센서들의 어레이에 중첩된 센서들을 판독함으로써 그리고 폐기되는 것과 수평적으로 가장 인접한 유효성 체크를 통과한 센서의 온도 데이터로 임의의 폐기되는 온도 데이터를 교체함으로써 액화 가스의 표면 레벨의 수직 위치를 결정하도록 실행가능한 명령들을 포함한다.

본 발명은 또한 컴퓨터에 의해 실행될 때, 상기 컴퓨터가 첨부된 장치 청구항 중 어느 하나에 따른 극저온 액화 기체 탱크와 관련하여 첨부된 방법 청구항 중 어느 하나를 수행하게 하는 실행 가능 명령들을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 메모리 디바이스에 관한 것이다.

본 발명의 요지는 내부 쉘과 내부 쉘의 외부 표면 상에서 외부 쉘 사이의 절연부 공동에 소정 레벨들에 센서들을 고정시키는 것이다. 이러한 방식으로 하나 또는 모든 쉘들 및 절연부를 관통하는 것은 회피될 수 있다. 또한, 열적 브리지들의 형성 가능성이 최소화된다. 센서들의 중복성은 사전결정된 수의 센서를 배열함으로써 가능하게 되어 탱크의 예상 수명 동안 일부 센서들이 고장나더라도, 그것들이 인접 센서들 또는 수학적 보간을 사용하여 보상되거나 교체될 수 있다. 제조자에 의해 규정된 탱크의 공칭 예상 수명을 지속하도록 어레이의 서비스 수명을 제공하기 위해, 본 발명에 의해, 센서들 중 일부가 임의의 이유로 작동 불가능하게 될 수 있더라도, 탱크에서 가스의 상태가 여전히 결정될 수 있는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 의해, 또한 극저온 탱크의 층화 뿐만 아니라 롤오버 현상, 즉 층화에 의해 야기된 저장 탱크로부터 가스 증기들의 신속한 릴리즈를 검출하고 제어하는 것이 가능하다.

본 발명의 실시예에 따르면, 센서들은 센서들 사이의 거리가 100mm 이하가 되도록 수직으로 배열된다.

본 특허 출원에 제공된 본 발명의 예시적인 실시예들은 첨부된 청구항들의 적용성을 제한하도록 해석되어서는 안된다. 동사 "포함하는" 은 또한 인용되지 않은 특징들의 존재를 배재하지 않도록 개방된 제한으로서 본 특허 출원에서 사용된다. 종속 청구항들에서 인용된 특징들은 다르게 명백하게 언급되지 않는 한 상호 자유롭게 조합될 수 있다. 본 발명의 특징으로서 고려되는 새로운 특징들은 특히 첨부된 청구항들에 개시된다.

다음에, 본 발명은 첨부된 예시적이고, 계략적인 도면들을 참조하여 설명될 것이다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 극저온 액화 가스 탱크를 도시하고,
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 극저온 액화 가스 탱크의 표면 레벨을 결정하는 원리에 관한 상세도이다.
도 3 은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극저온 액화 가스 탱크를 도시하고,
도 4 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극저온 액화 가스 탱크를 도시하고,
도 5 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 극저온 액화 가스 탱크의 표면 레벨을 결정하는 원리에 관한 상세도이다.

도 1 은 예를 들어 해양 선박 또는 지상 파워 플랜트의 플랫폼 (12) 상에 배열된, 단순화를 위해 탱크라고도 불릴 수 있는 극저온 액화 가스 탱크 (10) 의 단부 부품을 개략적으로 도시한다. 실제로, 탱크의 다른 단부는 도면에 도시된 것과 실질적으로 동일하며, 따라서 여기에 도시되지 않는다. 도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 탱크 (10) 의 단면도를 도시한다. 탱크 (10) 는 원형 단면을 가지며, 돔형 단부들을 갖는다. 극저온 액화 가스 탱크는, 예를 들어, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액화 천연 가스 탱크로서 역할을 할 수 있다. 그것은 또한 압력 용기로 설계될 수 있다. 극저온 액화 가스 탱크 (10) 는 내부 쉘 (16) 을 포함하며, 이는 탱크에서 환경을 견디도록 유리하게 스테인리스 강으로 이루어진다. 내부 쉘 (16) 내의 탱크 공간 (11) 은 액화 가스 저장 공간을 형성한다. 극저온 액화 가스 탱크 (10) 는 또한 외부 쉘 (18) 을 포함하며, 이는 또한 스테인리스 강으로 이루어질 수 있다. 내부 쉘 (16) 과 내부 쉘 (16) 을 둘러싸는 외부 쉘 (18) 사이에는 절연부 공동 (20) 이 있다. 외부 쉘 (18) 은 차례로 절연부 공동 (20) 을 둘러싼다. 절연부 공동 (20) 은 적절한 절연 재료로 충전될 수 있고, 및/또는 도 1 의 경우와 같이, 절연부를 형성하는 진공 절연부 공간일 수 있다. 내부 쉘 (16) 은 공동 (20) 에 배열된 지지부들에 의해 외부 쉘 (18) 상에 또는 그에 대해 지지된다.

도 1 에 도시된 바와 같은 극저온 액화 가스 탱크 (10) 에는 의도하지 않은 가스 누출에 대한 안전 배리어를 형성하는 탱크 (10) 의 외부 쉘 (18) 과 기밀성 연결로 배열된 몇몇 다른 적절한 수단에 의해 또는 그에 용접되는 룸 또는 공간 (22) 이 제공된다. 탱크 연결 공간으로 지칭될 수 있는 공간 (22) 은, 여기에 도시되지 않은 액화 가스 탱크 (10) 를 충전하거나 비우는데 필요한 디바이스들, 예를 들어 배관 및 기기들을 모니터링하고 제어하는 것 뿐만 아니라 수용하기 위해 사용된다.

탱크 연결 공간 (22) 은 일반적으로 모든 탱크 연결부들, 피팅들, 플랜지들 및 탱크 밸브들을 포함하는 가스 기밀성 엔클로저이다. 그것은 극저온 온도 저항성 재료들로 구성되며, 선택적으로 그것은 높은 레벨 지시기와 저온 센서를 갖는 빌지 웰 (bilge well) 을 갖는다. 탱크 연결 공간 (TCS) 은 일반적으로 접근이 불가능하며, 그것은 충분한 산소와 폭발성 대기의 부재에 대해 체크하지 않는 한 직원이 출입할 수 없다.

본 발명에 따른 탱크 (10) 는 극저온 액화 가스 탱크 (10) 에서 액화 가스의 상태를 모니터링하기 위해 구성된 온도 센서들 (31) 의 어레이 (30) 를 포함한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 센서들 (31) 의 어레이 (30) 에 의해, 탱크에서 액화 가스의 표면 레벨 또는 일반적으로 탱크에서 가스의 상의 레벨 변경을 규정하는 것이 가능하다. 또한, 추가적으로 또는 대안적으로, 가스의 상태는 센서 (31) 의 구성에 따라 탱크에서 가스, 양쪽 액화된 부분 및 가스 부분의 온도 분포를 포함할 수 있다. 도 1 에서, 어레이는 배열된 상이한 수직 위치들에 센서들 (31) 을 포함한다. 센서들은 그것들이 수직 인라인 구성으로 서로 직접 겹치도록 배열될 수 있다. 이러한 종류의 어레이는 탱크 (10) 에서 액화 가스의 표면 레벨의 수직 위치를 결정하도록 구성된다.

도 1 의 우측면도에 도시된 바와 같이, 각각의 센서들 (31) 은 사전결정된 수직 위치 (S.1 - S.n) 에 배열된다. 제로 높이는 빈 탱크를 나타내는 레벨 S.1 에 할당될 수 있는 한편, S.n 은 탱크의 전체 높이 H 를 나타낸다. 각각의 수직 위치 (S.1 - S.n) 는 바닥으로부터 사전결정된 높이 (H) 또는 제로 높이 위치를 규정한다. 따라서, 센서들 (31) 중 각각 하나의 수직 위치는 사전결정되고, 표면 레벨의 수직 위치를 결정하기 위한 공지된 변수이다. 온도 센서들 (30) 의 어레이는 측정 및 데이터 신호 (들) 및 제어들을 위한 그 인터페이스 (32) 를 포함한다. 도 1 에서, 인터페이스는 탱크 연결 공간 (22) 에 위치된다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 온도 센서 (31) 의 어레이 (30) 는 외부 쉘 (18) 내측 및 탱크 (10) 의 저장 공간 (11) 의 반대 측에서 탱크 (10) 의 내부 쉘 벽 (16') 상에 제거 불가능하게 배열된다. 개별적인 센서 (31) 는 내부 쉘 벽 (16') 과 열 전달 연결로 부착된다.

쉘의 외부 표면의 직접 부착은 예를 들어 글루 또는 다른 접착제 조인트에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 효과들은 센서가 벽에 간접적으로 부착되더라도 적어도 어느 정도까지 획득될 수 있다. 센서와 쉘 벽 사이에 알려진 물질의 층이 존재하더라도, 센서의 측정 값은 층의 두께 및 층 물질의 열 전도도를 사용하여 충분한 정확도로 쉘 벽 온도에 상응하도록 보정될 수 있다. 부착은 또한 예를 들어 벽 (16) 에 용접되는 적절한 중간 피스에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 기본 개념은 센서들 (31) 의 어레이 (30) 가 탱크의 수명의 서비스를 위해 제거 불가능하게 배열되고 구성되고 센서들의 중복성이 센서를 배열함으로써 처리된다는 것이다. 센서들의 분포, 즉 인접한 센서들 사이의 거리들은 원하는 해상도를 고려하여 간단한 실험들 또는 연산에 의해 결정될 수 있다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 센서들은 그것들이 비파괴 수단을 사용하여 외측으로부터 접근할 수 없도록 절연부 공동 (20) 에 있다. 보다 구체적으로, 본 도면은 센서들이 절연부 공동 (20) 에 제공된 절연부에 매립되어 센서들이 비파괴 수단을 사용함으로써 외측으로부터 접근할 수 없는 본 발명의 실시예를 도시한다. 실제로, 이는 탱크가 센서들에 접근하기 위해 외부 쉘 (18) 로의 어떠한 서비스 도어들 없이 구성된다는 것을 의미한다.

센서들 (31) 중 각각의 하나는 인터페이스 (32) 와 데이터 와이어 또는 데이터 버스 (34) 에 의해 데이터 전송 통신하게 배열된다. 인터페이스는 인터페이스 (32) 와 관련하여 배열된 컴퓨터 유닛과 센서들 사이의 링크로서 작용한다. 컴퓨터 유닛은 컴퓨터 프로그램 형태의 실행가능한 명령어를 포함하고, 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 유닛 (36) 에서 실행될 때 센서 (31) 로부터 획득된 온도 데이터에 기초하여 모니터링 정보를 제공한다. 보다 구체적으로 컴퓨터 유닛은 즉 센서들 (30) 의 어레이에서 센서들 (31) 로부터 온도 데이터를 획득하도록 컴퓨터 프로그램에 의해 구성된다. 유리하게는, 데이터는 센서들 (31) 중 각각의 하나로부터의 데이터를 포함한다. 추가적으로, 컴퓨터 프로그램은 센서들의 어레이의 센서들 (31) 의 유효성 체크를 수행하도록 구성된다.

제조자에 의해 규정된 탱크 (10) 의 공칭 예상 수명을 지속시키도록 어레이 (30) 의 서비스 수명을 제공하기 위해, 본 발명에 의해, 센서들 중 일부가 임의의 이유로 작동 불가능하게 될 수 있더라도, 탱크에서 액화 가스의 표면 레벨은 다른, 여전히 작동 가능한 센서들을 사용함으로써 결정될 수 있는 것이 가능하게 된다. 컴퓨터 프로그램은, 센서가 유효성 체크에 실패할 경우에 온도 데이터가 추가의 프로세싱으로부터 폐기되고 그것이 탱크 (10) 에서 가스의 상태를 결정하는 프로세스에서 사용되지 않도록, 센서의 유효성 체크를 수행하기 위한 명령들을 포함한다. 컴퓨터 유닛 (36) 은 단지 유효성 체크를 통과한 센서들을 사용함으로써, 통과된 센서들의 온도 데이터에 기초하여 가스의 상태를 결정하기 위한 추가의 실행가능한 명령어들을 포함한다.

탱크 (10) 에서 센서 (31) 중 각각의 하나의 실제 수직 위치를 포함하는 정보는 컴퓨터 유닛 (36) 에 저장되거나 그에서 사용가능하게 되고, 따라서 온도 데이터는 탱크 (10) 에서 액체 레벨을 결정하는 데 사용될 수 있다. 도 1 을 참조하면, 예를 위해, 액체 레벨 (S.l) 바로 위의 센서 (31') 가 유효성 체크를 통과하지다고 가정한다면, 도 1 에 도시된 실시예에 따르면, 그 온도 데이터는 폐기되고 유효성 체크를 통과한 온도 데이터를 사용하여 연산되는 보간된 온도 데이터로 교체된다. 도 2 에는 탱크 (10) 에서 액화 가스의 표면 (S.l) 표면, 아래의 액체 상 및 표면 위의 기체 상이 도시된다. 곡선 t 는 액체와 기체 상 사이의 전이 영역에서의 온도 거동을 도시하며, 여기서 우측으로의 방향은 증가하는 온도를 나타낸다. 도 2 에서 크로스는 결정된 수직 위치들에서 유효성 체크를 통과한 각 센서의 온도 데이터를 나타낸다. 액체의 온도는 기체의 증발이 액체로부터 에너지를 소비시켜 그 온도를 감소시켜서 인지가능한 국소 최소값을 표면 레벨에서 형성하게 하는 자연 증발(boil-off) 로 인해 표면 근처에서 감소한다. 이는 액체 레벨을 결정하는데 사용될 수 있다. 또한, 액화 가스의 온도는 액화 가스 표면 위의 가스의 것보다 상당히 낮다. 또한, 이는 액체 레벨을 결정하는데 사용될 수 있다. 지금부터, 폐기된 센서 (31') 의 온도 데이터는 수직 어레이 (30) 에서 유효성 체크를 통과한 인접한 센서들을 사용함으로써 얻어진 보간된 값으로 교체될 수 있다. 따라서, 컴퓨터 유닛 (36) 은, 온도 센서들의 수직 어레이에서 센서들 (31) 을 판독함으로써 액화 기체의 표면 레벨 (S.l) 의 수직 위치를 결정하고, 유효성 체크를 통과한 센서들 (31) 의 온도 데이터를 사용하여 연산된 보간된 온도 데이터로 임의의 폐기된 온도 데이터 (31') 를 교체하도록 실행 가능한 명령들을 포함한다.

지금부터, 이와 같은 방식으로 도 1 에 도시된 바와 같은 극저온 액화 기체 탱크 (10) 에 의해, 처음에 탱크의 저장 공간에 반대측 상에서 탱크의 내부 쉘 벽 (16') 의 온도를 측정하기 위한 온도 센서들 (31, 31') 의 어레이 (30) 를 배열하는 단계, 온도 데이터를 획득하는 온도 센서들의 어레이에서 센서들 (31, 31') 을 판독하는 단계, 온도 센서들의 어레이 (30) 의 센서들의 유효성 체크를 수행하는 단계, 및 센서 (31') 가 유효성 체크에 실패하는 경우에, 추가의 프로세싱으로부터 온도 데이터를 폐기하는 단계, 및 통과된 센서들의 온도 데이터에 기초하여 기체의 상태를 결정하도록 단지 유효성 체크에 통과한 센서들 (31) 을 사용하는 단계를 포함하는 액화 가스 모니터링 방법을 실행하는 것이 가능하다.

센서들의 유효성 체크는 센서들의 온도 데이터에 대한 기준 값을 설정하고, 센서들의 각 온도 데이터를 기준 값과 비교함으로써 수행될 수 있다. 선택적으로, 기준 값은 적절하게 기능하는 센서의 온도에 대한 합리적으로 양호한 추정을 나타내어 센서의 가능한 오작동이 인식될 수 있도록 실제 경험에 기초하여 설정될 수 있다. 선택적으로, 설정될 수 있는 기준 값은 작동 가능한 것으로 확인된 어레이에서 센서들 중 하나의 온도 데이터일 수 있다. 따라서, 기준 값에 대한 온도 데이터의 차이가 사전결정된 허용된 값을 초과하는 경우, 추가의 프로세싱으로부터 센서의 온도 데이터를 폐기한다. 탱크에서 액화 가스의 표면 레벨의 수직 위치는 유효성 체크를 통과한 센서들을 사용하는 것에 기초하여 결정된다.

기준 값에 대한 온도 데이터의 차이는 또한 즉 센서들의 온도 데이터에 대해 기준 값 범위를 설정하는 범위를 사용하는 것으로 이해될 수 있고, 온도 데이터가 기준 값 범위 내에 있지 않은 경우에 온도 데이터는 추가의 프로세싱으로부터 폐기된다.

도 3 에는, 그 대부분의 부분에 대해 도 1 에 도시된 것 유사한 극저온 액화 가스 탱크 (10) 의 단부 부품이 개략적으로 도시된다. 도 3 에 도시된 탱크 (10) 는 도 1 에 도시된 것과 같은 탱크 연결 공간을 포함하지 않으며, 탱크 연결 공간은 단지 선택적인 특징이라는 것이 이해되어야 한다. 일반적으로 탱크 연결 공간은 해양 솔루션들에서 요구되지만 육상 탱크에서는 반드시 필요한 것은 아니다. 도 3 에 도시된 탱크 (10) 와 도 1 의 탱크 (10) 의 독특한 차이점은, 탱크 (10) 가 온도 센서 (31) 의 어레이 (30) 를 포함하는 반면, 어레이 (30) 는 센서 (31) 의 2차원 어레이라는 것이다. 즉, 어레이에서 센서들 (31) 은 몇개의 수평 로우들 (rows) 및 몇개의 수직 칼럼들 (columns) 을 포함하며, 즉, 매트릭스로서 구성된다. 도 3 에 도시된 실시예에서, 30개의 온도 센서들 (31) 의 어레이는 각각의 수평 로우에서 3개의 수평으로 인접한 센서들 (31) 이 존재하도록 3개의 수직 칼럼들에서의 소정의 위치들에서 탱크 (10) 에 배열되는 다수의 센서들 (31) 을 포함한다. 수평으로 인접한 센서들의 수는 경우에 따라 변할 수 있다. 수직과 수평이라는 용어는 여기에서, 또한 수평이 액화 가스의 자유 표면의 일반적인 방향을 나타내고, 수직이 수평 방향에 수직인 방향, 즉 액화 가스의 표면의 일반적인 방향의 법선 방향을 나타낸다는 것이 이해되어야 한다. 도 3 에서, 어레이는 탱크 (10) 에서 액화 가스의 표면 레벨의 수직 위치를 결정하도록 구성된다. 센서 어레이는 탱크의 바닥으로부터 상단으로 수직으로 연장된다. 센서들의 수직 또는 수평 분포가 반드시 균등하게 이루어질 필요는 없으며, 센서들 사이의 수직 거리들은 상이할 수 있다.

도 3 에 도시된 본 발명의 실시예에 따르면, 어레이 (30) 는 극저온 액화 가스 탱크 (10) 에서 액화 가스를 모니터링하도록 구성된다. 센서 (31) 의 어레이 (30) 에 의해, 탱크에서 액화 가스의 표면 레벨을 규정하는 것이 가능하다. 도 3 에서의 모니터링 배열 및 방법은 도 1 에서의 것에 상응하지만, 도 3 의 실시예에서, 방법은 온도 데이터를 획득하는 온도 센서들의 어레이에서 센서들을 판독하는 단계, 온도 센서들의 어레이의 센서들의 유효성 체크를 수행하는 단계, 및 센서가 유효성 체크에 실패하는 경우에, 추가의 프로세싱으로부터 온도 데이터를 폐기하는 단계, 및 통과된 센서들의 온도 데이터에 기초하여 기체의 상태를 결정하도록 단지 유효성 체크에 통과한 센서들을 사용하는 단계를 포함한다. 이러한 실시예에서, 유리한 폐기된 센서의 온도 데이터는 폐기된 센서와 동일한 수직 로우에서 유효성 체크를 통과한 센서의 온도 데이터로 교체된다. 로우에서 센서들의 수가 N 개일 때, 동일한 로우에서 N-1 개의 센서들이 작동에 실패할지라도 정확도 또는 해상도를 감소시키지 않고 어레이 (30) 를 사용하는 것이 가능하다.

또한, 도 3 의 실시예에서, 센서의 유효성 체크는, 어레이에서 수평으로 인접한 센서들의 온도 데이터를 센서들의 특정한 로우의 기준 값이 되도록 설정함으로써 수행될 수 있고, 유리하게는 수행된다.

도 3 에 도시된 실시예에서, 동일한 수직 로우에서 모든 센서들이 사용불가능하게 되거나 유효성 체크에 실패할 경우, 온도 데이터는 폐기되고, 도 2 와 관련하여 설명된 바와 같이 유효성 체크를 통과한 수직으로 인접한 센서들의 온도 데이터를 사용하여 연산되는 보간된 온도 데이터로 교체되는 것이 또한 고려될 수 있다.

도 3 의 실시예에서, 컴퓨터 유닛 (36) 은 온도 센서들의 어레이에 중첩된 센서들을 판독함으로써 그리고 폐기되는 것과 수평적으로 가장 인접한 유효성 체크를 통과한 센서의 온도 데이터로 임의의 폐기되는 온도 데이터를 교체함으로써 액화 가스의 표면 레벨의 수직 위치를 결정하도록 실행가능한 명령들을 포함한다는 것에 또한 주목해야 한다.

도 4 에는, 그 대부분의 부분에 대해 도 1 에 도시된 것 유사한 극저온 액화 가스 탱크 (10) 의 단부 부품이 개략적으로 도시된다. 도 4 에 도시된 탱크 (10) 와 도 1 의 탱크 (10) 의 구별되는 차이점은, 탱크 (10) 가 온도 센서 (31) 의 어레이 (30) 를 포함하는 반면, 어레이가 탱크의 일 단부로부터 대향 단부로 연장되는 센서 (31) 의 2차원 어레이라는 것이다. 어레이 (30) 의 이러한 구성은 양쪽 탱크에서 액화 가스의 표면 레벨, 및 또한 탱크 (10) 에서 액화 부분 및 기체 부분 양쪽의 가스의 2차원 온도 분포를 규정하는 것을 가능하게 한다. 도 4 에 도시된 실시예에서, 30개의 온도 센서들 (31) 의 어레이는 각각의 수평 로우에서 복수의 수평으로 인접한 센서들 (31) 이 존재하도록 몇개의 수직 칼럼들에서의 소정의 위치들에서 탱크 (10) 에 배열되는 다수의 센서들 (31) 을 포함한다. 수평으로 인접한 센서들의 수는 경우에 따라 변할 수 있다. 도 4 에서, 어레이는 탱크 (10) 에서 탱크의 온도 분포를 주로 결정하도록 구성된다. 센서 어레이는 탱크의 바닥으로부터 상단으로 수직으로 연장된다. 실제로, 도 4 에 도시된 실시예에서, 수직으로 분포된 센서들 (31) 의 적어도 2개의 인접한 어레이들이 존재한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 탱크 (10) 에는 그 양쪽 단부들 근처에, 그리고 선택적으로 그들 사이에 센서들의 어레이이 제공된다.

센서들의 수직 또는 수평 분포가 반드시 균등하게 이루어질 필요는 없으며, 센서들 사이의 거리들은 상이할 수 있다. 센서들의 수 및 분포, 즉 인접한 센서들 사이의 거리들은 원하는 해상도의 경우를 고려하여 간단한 실험들 또는 연산에 의해 결정될 수 있다.

액화 가스의 표면 레벨의 수직 위치는 온도 센서들의 어레이에 제 1 칼럼의 수직으로 중첩된 센서를 판독함으로써 제 1 수평 위치 또는 센서 칼럼에서 결정되고, 액화 가스의 표면 레벨의 수직 위치는 온도 센서들의 어레이에 제 2 칼럼의 수직으로 중첩된 센서들을 판독함으로써 제 2 수평 위치에서 결정된다. 이는 탱크가 기울어진 경우에 엑체 레벨을 규정할 수 있도록 하는 효과를 제공한다. 이는 해양 선박의 설치에서 행해질 수 있다.

또한, 도 4 의 실시예에서, 폐기되는 것과 수평적으로 가장 인접한 유효성 체크를 통과한 센서의 온도 데이터로 임의의 폐기된 온도 데이터를 교체하는 것은 어레이 (30) 의 중복성을 제공한다. 온도 센서들의 어레이에서 수평으로 중첩된 센서들의 제 2 칼럼을 판독하는 것은 폐기되는 것과 수평적으로 가장 인접한 유효성 체크를 통과한 센서의 온도 데이터로 임의의 폐기되는 온도 데이터를 교체하기 위해 사용될 수 있다

도 5 에는 탱크 (10) 에서 액화 가스의 표면 (S.l), 표면, 아래의 액체 상 및 표면 위의 기체 상이 도시된다. 곡선 t 는 액체와 기체 상 사이의 전이 영역에서의 온도 거동을 도시하며, 여기서 우측으로의 방향은 증가하는 온도를 나타낸다. 도 5 에서 크로스는 결정된 수직 위치들에서 유효성 체크를 통과한 칼럼 C1 의 각각의 센서의 온도 데이터를 나타낸다. 지금부터, 폐기된 센서 (31') 의 온도 데이터는, 유효성 체크를 통과하고, 폐기된 센서 (31') 에 수평으로 가장 인접한 인접 칼럼 C2 에서 센서 (31') 의 온도 데이터로 교체될 수 있다. 도 5 의 삼각형 부호는 칼럼 C2 에서 센서 (31") 의 온도 데이터를 나타낸다.

따라서 컴퓨터 유닛 (36) 은 액화 가스의 표면 레벨 (S.l) 의 수직 위치를 상기 온도 센서들의 수직 어레이에서 센서들 (31) 을 판독함으로써 결정하고 그리고 폐기되는 것과 수평적으로 가장 인접한 유효성 체크를 통과한 센서 (31'') 의 온도 데이터로 임의의 폐기되는 온도 데이터 (31') 를 교체하도록 실행가능한 명령들을 포함한다.

도면들에서, 탱크 (10) 는 수평의 원통형 탱크이지만, 또한 수직일 수 있고, 즉, 실질적으로 수직인 그 중심 축을 갖는다. 탱크는 또한 대기 탱크일 수 있고/있거나 구형 또는 프리즘 탱크와 같은 상이한 형태일 수 있다. 센서들은 도면들에서 탱크의 일 측에만 있지만, 그것들은 예를 들어, 탱크를 둘러싸는 탱크의 각각의 벽 섹션 상에 배열될 수 있다.

본 발명은 현재 가장 바람직한 실시예로 고려되는 것과 연결하여 예들로써 본원에 설명되지만, 본 발명은 개시된 실시예들에 제한되지 않고, 그러나 첨부된 청구항에서 규정된 바와 같이 그 특징들의 다양한 조합들 또는 변경예들 및 본 발명의 범위 내에 포함되는 몇몇 다른 적용예들을 포함하도록 의된다는 것이 이해되어야 한다. 상기 임의의 실시예와 연결하여 언급된 상세들은 그러한 조합이 기술적으로 실행 가능할 때에 임의의 다른 실시예와 연결되어 사용될 수 있다.

Claims

내부 쉘 (16) 과 외부 쉘 (18), 및 상기 내부 쉘과 상기 외부 쉘 (18) 사이의 절연부를 갖는 극저온 액화 기체 탱크 (10) 내의 액화 기체를 모니터링하는 방법으로서,
1.1. 상이한 수직 위치들 (S.1 - S.n) 에 상기 탱크 (10) 의 상기 내부 쉘 (16) 의 외부 표면의 온도를 결정하기 위한 온도 센서들 (31) 의 어레이 (30) 를 배열하는 단계,
1.2. 온도 데이터를 획득하는 온도 센서들 (31) 의 상기 어레이 (30) 에서 센서들 (31) 을 판독하는 단계,
1.3. 온도 센서들 (31) 의 상기 어레이 (30) 의 상기 센서들 (31) 의 유효성 체크를 수행하는 단계,
1.4. 센서가 상기 유효성 체크에 실패하는 경우에 추가의 프로세싱으로부터 상기 온도 데이터를 폐기하는 단계, 및
1.5. 상기 유효성 체크를 통과한 상기 센서들 (31) 의 상기 온도 데이터에 기초하여 상기 기체의 상태를 결정하는 단계를 포함하는, 극저온 액화 기체 탱크 (10) 내의 액화 기체를 모니터링하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 센서들 (31) 의 상기 온도 데이터에 대한 기준 값을 설정하고, 상기 센서들 (31) 의 각각의 온도 데이터를 상기 기준 값과 비교하고 상기 기준 값에 대한 상기 온도 데이터의 차이가 사전결정된 허용된 값보다 높을 경우에 추가의 프로세싱으로부터 상기 센서의 상기 온도 데이터를 폐기함으로써 상기 센서들 (31) 의 상기 유효성 체크를 수행하는 단계를 특징으로 하는, 극저온 액화 기체 탱크 (10) 내의 액화 기체를 모니터링하는 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 온도 센서들 (31) 의 상기 어레이 (30) 에서 센서들 (31) 중 하나의 온도 데이터를 상기 센서들 (31) 의 상기 온도 데이터에 대한 기준 값이 되도록 설정함으로써 상기 센서들 (31) 의 상기 유효성 체크를 수행하는 단계를 특징으로 하는, 극저온 액화 기체 탱크 (10) 내의 액화 기체를 모니터링하는 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 온도 센서들 (31) 의 상기 어레이 (30) 에서 수평으로 인접한 센서들 (31) 의 온도 데이터를 상기 기준 값이 되도록 설정함으로써 센서의 상기 유효성 체크를 수행하는 단계를 특징으로 하는, 극저온 액화 기체 탱크 (10) 내의 액화 기체를 모니터링하는 방법.
제 1 항에 있어서,
통과된 상기 센서들 (31) 의 상기 온도 데이터에 기초하여 상기 탱크 (10) 에서 액화 기체의 표면 레벨의 수직 위치를 결정하는 단계를 특징으로 하는, 극저온 액화 기체 탱크 (10) 내의 액화 기체를 모니터링하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 어레이 (30) 는 상이한 사전규정된 수직 및 수평 위치들에 배열되는 온도 센서들 (31) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 극저온 액화 기체 탱크 (10) 내의 액화 기체를 모니터링하는 방법.
제 6 항에 있어서,
통과된 상기 센서들 (31) 의 상기 온도 데이터에 기초하여 상기 탱크 (10) 에서 액화 기체의 2차원 온도 분포를 결정하도록 단지 상기 유효성 체크를 통과한 센서들 (31) 을 사용하는 단계를 특징으로 하는, 극저온 액화 기체 탱크 (10) 내의 액화 기체를 모니터링하는 방법.
제 5 항에 있어서,
액화 가스의 표면 레벨의 수직 위치는, 온도 센서들 (31) 의 수직 어레이 (30) 에서 센서들 (31) 을 판독함으로써, 그리고 상기 유효성 체크를 통과한 온도 데이터를 사용하여 연산된 보간된 온도 데이터로 임의의 폐기된 온도 데이터를 교체함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는, 극저온 액화 기체 탱크 (10) 내의 액화 기체를 모니터링하는 방법.
제 6 항에 있어서,
액화 가스의 표면 레벨의 수직 위치는 온도 센서들 (31) 의 상기 어레이 (30) 에 중첩된 센서들 (31) 을 판독함으로써 그리고 폐기되는 것과 수평적으로 가장 인접한 상기 유효성 체크를 통과한 센서의 온도 데이터로 임의의 폐기되는 온도 데이터를 교체함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는, 극저온 액화 기체 탱크 (10) 내의 액화 기체를 모니터링하는 방법.
제 6 항에 있어서,
액화 가스의 표면 레벨의 수직 위치는 온도 센서들 (31) 의 상기 어레이 (30) 에 제 1 칼럼의 수직으로 중첩된 센서들 (31) 을 판독함으로써 제 1 수평 위치에서 결정되고, 액화 가스의 표면 레벨의 수직 위치는 온도 센서들 (31) 의 상기 어레이 (30) 에 제 2 칼럼의 수직으로 중첩된 센서들 (31) 을 판독함으로써 제 2 수평 위치에서 결정되는 것을 특징으로 하는, 극저온 액화 기체 탱크 (10) 내의 액화 기체를 모니터링하는 방법.
제 10 항에 있어서,
폐기되는 것과 수평적으로 가장 인접한 상기 유효성 체크를 통과한 센서의 온도 데이터로 임의의 폐기되는 온도 데이터를 교체하는 것을 특징으로 하는, 극저온 액화 기체 탱크 (10) 내의 액화 기체를 모니터링하는 방법.
내부 쉘 (16) 과 외부 쉘 (18), 및 상기 내부 쉘과 상기 외부 쉘 (18) 사이의 절연부를 포함하고, 상기 내부 쉘 (16) 의 외부 표면의 온도를 결정하기 위한 온도 센서들 (31) 의 어레이 (30) 를 갖는 모니터링 배열체를 포함하는 극저온 액화 기체 탱크 (10) 로서,
상기 모니터링 배열체는, 온도 센서 (31) 의 상기 어레이 (30) 에서 센서들 (31) 로부터 온도 데이터를 획득하고, 온도 센서 (31) 의 상기 어레이 (30) 의 상기 센서들 (31) 의 유효성 체크를 수행하고, 센서가 상기 유효성 체크에 실패한 경우, 추가의 프로세싱으로부터 상기 센서의 상기 온도 데이터를 폐기하고, 통과된 상기 센서들 (31) 의 온도 데이터에 기초하여 상기 탱크 (10) 에서 상기 기체의 상태를 결정하기 위해 단지 상기 유효성 체크를 통과한 센서들 (31) 을 사용하도록, 실행 가능한 명령들을 포함하는 컴퓨터 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는, 극저온 액화 기체 탱크 (10).
제 12 항에 있어서,
온도 센서들 (31) 의 상기 어레이 (30) 가 절연부 공동 (20) 에 있는 것을 특징으로 하는, 극저온 액화 기체 탱크 (10).
제 12 항에 있어서,
온도 센서들 (31) 의 상기 어레이 (30) 의 상기 센서들 (31) 은 상이한 사전규정된 수직 위치들에 배열되는 것을 특징으로 하는, 극저온 액화 기체 탱크 (10).
제 12 항에 있어서,
온도 센서들 (31) 의 상기 어레이 (30) 의 상기 센서들 (31) 은 상이한 사전규정된 수직 및 수평 위치들에 배열되는 것을 특징으로 하는, 극저온 액화 기체 탱크 (10).
제 12 항에 있어서,
상기 컴퓨터 유닛은, 온도 센서들 (31) 의 수직 어레이 (30) 에서 센서들 (31) 을 판독함으로써 액화 기체의 표면 레벨의 수직 위치를 결정하고, 상기 유효성 체크를 통과한 센서들 (31) 의 온도 데이터를 사용하여 연산된 보간된 온도 데이터로 임의의 폐기된 온도 데이터를 교체하도록 실행 가능한 명령들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 극저온 액화 기체 탱크 (10).
제 12 항에 있어서,
상기 컴퓨터 유닛은 온도 센서들 (31) 의 상기 어레이 (30) 에서 중첩된 센서들 (31) 을 판독함으로써 그리고 폐기되는 것과 수평으로 가장 인접한 상기 유효성 체크를 통과한 센서의 온도 데이터로 임의의 폐기된 온도 데이터를 교체함으로써 액화 가스의 표면 레벨의 수직 위치를 결정하도록 실행가능한 명령을 포함하는 것을 특징으로 하는, 극저온 액화 기체 탱크 (10).
컴퓨터에 의해 실행될 때, 상기 컴퓨터가 제 12 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 극저온 액화 기체 탱크 (10) 와 관련하여 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 방법을 수행하게 하는 실행 가능 명령들을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 메모리 디바이스.