KR20210099654A - 누설없고 단열된 유체 저장용 탱크의 누설없음을 체크하기 위한 방법 - Google Patents

누설없고 단열된 유체 저장용 탱크의 누설없음을 체크하기 위한 방법 Download PDF

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KR20210099654A
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막심 샴파냐크
피에르 졸리베
마튜 쁘띠빠
마엘 블레오멜렌
다미앙 브러나크
로랑 스피타엘
뱅상 브리아트
줄리앙 글로리
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가즈트랑스포르 에 떼끄니가즈
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Abstract

본 발명은 저온의 액화 가스를 저장하기 위한 누설없는 탱크의 누설없음을 체크하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 탱크는 내측 선체(2), 2차 시일링 멤브레인(7), 내측 선체(2)와 2차 시일링 멤브레인(7) 사이의 2차 공간(6), 1차 시일링 멤브레인(9), 및 1차 시일링 멤브레인(9)과 2차 시일링 멤브레인(7) 사이에 배치된 1차 공간을 포함한다. 상기 방법은 다음과 같은 메인 단계들, 즉 흡입 장치(80)에 의하여 1차 공간(8)의 압력보다 낮은 압력을 2차 공간(6) 내에 발생시키는 단계, 내측 선체(2)의 외부 표면의 온도를 측정하는 단계, 및 내측 선체(2)의 외측 표면 상에서 냉점부의 형태를 가진 2차 시일링 멤브레인(7)의 누설 위치를 검출하는 단계를 포함한다.

Description

누설없고 단열된 유체 저장용 탱크의 누설없음을 체크하기 위한 방법
본 발명은 멤브레인들을 구비한, 시일링 및 단열된 탱크의 분야에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 예를 들어 -50℃ 내지 0℃ 사이의 온도를 가진 액화 석유 가스(LPG라고 호칭되기도 함)를 이송하기 위한 탱크 또는 대기압에서 대략 -162℃ 의 온도로 액화 천연 가스(LNG)를 이송하기 위한 탱크와 같이 액체를 저온으로 저장 및/또는 이송하기 위한 시일링 및 단열된 탱크의 분야에 관한 것이다. 이 탱크들은 해상에 설치되거나 또는 부유식 구조물에 설치될 수 있다. 부유식 구조물(floating structure)의 경우, 탱크는 저온 액화 가스를 이동하기 위하여 또는 부유식 구조물을 추친하기 위한 연료로서 사용되는 저온 액화 가스를 수용하기 위하여 의도된 것일 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 그와 같은 탱크의 2차 멤브레인에서의 누설을 검출하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
액화 천연 가스를 이송하기 위한 선박의 탱크는 일반적으로 기계적 강성을 제공하는 캐리어 구조체, 탱크 내에 담겨진 제품과 접촉하도록 의도된 1차 시일링 멤브레인, 및 상기 캐리어 구조체와 1차 시일링 멤브레인 사이에 배치된 2차 시일링 멤브레인을 포함한다. 2차 시일링 멤브레인은 1차 시일링 멤브레인에서의 누설이 있는 경우 제품을 유지하도록 의도된다. 상기 1차 시일링 멤브레인과 2차 시일링 멤브레인 사이의 공간은 1차 공간으로 호칭되고, 2차 시일링 멤브레인과 캐리어 구조체 사이의 공간은 2차 공간으로 호칭된다.
2차 시일링 멤브레인은 탱크가 제작된 이후에 보이지 않으며 접근이 불가하다. 따라서, 이 멤브레인에 예를 들어 긁힘, 멤브레인의 국부적인 위치이탈(dislocation), 또는 멤브레인이 구성되는 두 가지 부품들 사이의 공기 채널과 같은 결함을 직접적으로 관찰하는 것이 불가능하다.
그러므로, 2차 시일링 멤브레인의 시일링을 진단하기 위하여 다수의 방법이 수립되어 왔다.
문헌 FR2946428 에는 2차 멤브레인의 누설 위치를 찾아내기 위하여 탱크의 시일링을 테스트하기 위한 방법이 개시되어 있는바, 여기에서는 1차 공간이 응축될 수 없거나 1차 멤브레인의 평균 온도보다 낮은 응축 온도를 가진 제1 가스를 포함한다. 이 방법은, 2차 공간 내에 1차 멤브레인의 평균 온도보다 큰 응축 온도를 가진 2차 가스를 주입하는 단계, 2차 공간을 1차 공간에 대한 잉여 압력 하에 놓이도록 하는 단계, 및 1차 멤브레인의 하나 이상의 열점(hot spot)을 검출하는 단계를 포함하는바, 상기 열점은 1차 멤브레인과 접촉하여 응축된 제2 가스의 퇴적에 해당된다. 이와 같은 구성의 결과로서, 2차 멤브레인에 부정합(non-conformity)이 있는 경우, 제2 가스가 1차 공간 안으로 이탈하고 1차 멤브레인과 접촉하게 되어 누설에 가깝게 된다. 이것은 1차 멤브레인의 평균 온도보다 큰 응축 온도를 갖기 때문에, 제2 가스는 응축되고, 이 과정에서 상태변화 잠열에 해당되는 열의 형태로 에너지를 1차 멤브레인에 전달한다. 따라서 1차 멤브레인에 열점이 발생된다. 탱크 내부에서 이와 같은 열점이 검출됨으로써, 2차 멤브레인의 부정합의 위치판단이 가능하게 된다. 그러나, 이 방법은 탱크가 비어 있는 경우에만 적용된다. 안전상의 문제를 위하여, 탱크가 채워져 있는 때에도 발생될 수 있는 누설을 검출하는 것도 중요하다.
대안적으로, 문헌 FR2294439 에는 탱크의 2차 멤브레인의 시일링을 테스트하기 위한 방법이 개시되어 있는바, 이 방법은 첫째로 1차 공간과 2차 공간 사이에 적절한 가열 장치를 이용하여 얻어지는 온도 차이를 발생시키고 또한 이 두 개의 공간들 사이에서 임의의 적절한 수단을 이용하여 얻어지는 압력 차이를 발생시키는 단계를 포함한다. 이로써, 2차 시일링 멤브레인을 관통하여 흐르는 누설이 증폭되고, 결과적으로 이것은 탱크의 외측 표면에서의 온도 구배도 증폭시킨다. 탱크의 외측 표면 상에서의 온도 구배의 검출은 열화상 카메라를 이용하여 수행된다. 그러나, 이 방법은 상기 두 가지 공간들 사이에 온도 차이를 발생 및 유지시키기 위하여 많은 에너지가 소요된다.
문헌 GB888247A 에는 매우 낮은 온도에 있는 액체를 저장하기 위한 장치의 시일링를 체크하기 위한 방법이 개시되어 있다. 이 방법은 장치의 1차 공간과 2차 공간 내의 압력을 모니터링함을 포함하는바, 여기에는 압력의 변화를 검출하기 위하여 가스 펌프, 유량계, 및/또는 압력 표시기가 이용된다. 이 방법은, 특히 자체 지지 금속 저장부(self-supporting metal reservoir)를 포함하는 장치에서 수행된다.
본 발명은 위와 같은 단점들을 갖지 않는 저온에서 액체로 채워지는 시일링 및 단열된 탱크에서의 누설을 검출하기 위한 장치 및 방법을 제공함을 목적으로 한다. 본 발명은 누설율(leakage rate)이 매우 높은 때에도 2차 시일링 멤브레인의 비정상 구멍의 위치를 찾을 수 있도록 함을 목적으로 한다.
상기 목적을 위하여 본 발명에 의해 저온의 액화 가스를 저장하기 위한 시일링 및 단열된 탱크의 시일링(sealing)을 체크하기 위한 방법이 제공되는바, 상기 탱크는 저온에 있으며, 또한 상기 탱크는 내측 선체(inner hull) 및 외측 선체를 구비한 캐리어 구조체(carrier structure), 내측 선체와 외측 선체 사이의 제한 공간(confined space), 탱크 내에 담겨지는 저온의 액화 가스와 접촉하도록 의도된 1차 시일링 멤브레인(primary sealing membrane), 및 1차 시일링 멤브레인과 내측 선체 사이에 배치된 2차 시일링 멤브레인을 포함하고, 1차 시일링 멤브레인과 2차 시일링 멤브레인 사이에는 1차 공간이 있으며, 2차 시일링 멤브레인과 내측 선체 사이에는 2차 공간이 있고, 상기 1차 공간 및 2차 공간은 단열재를 포함하며, 1차 공간은 1차 가스 유입부 및 1차 가스 유출부를 포함하고, 2차 공간은 2차 가스 유입부 및 2차 가스 유출부를 포함한다. 상기 방법에 포함되는 메인 단계(main step)들로서, 2차 가스 유출부에 연결된 흡입 장치를 이용하여 2차 공간 내에 1차 공간의 압력보다 낮은 압력을 발생시키는 단계; 내측 선체 주위에 위치한 제한 공간으로부터 내측 선체의 외측 표면의 온도를 측정하는 단계; 및 내측 선체의 외측 표면에서 냉점부(cold spot)의 형태를 가진 2차 시일링 멤브레인의 시일링 결함의 위치를 검출하는 단계;가 포함된다.
2차 멤브레인에서의 누설을 검출하기 위한 방법은 저온의 탱크에 구현된다. 1차 공간은 특히 질소와 같은 불활성 가스를 이용하여 가압되고, 2차 공간은 흡입 장치를 이용하여 1차 공간에 비하여 낮은 압력으로 유지된다. 2차 멤브레인에 국지적인 시일링 결함이 있는 경우, 가스의 유동이 국부적으로 1차 공간으로부터 2차 공간으로 이동한다. 1차 공간은 1차 시일링 멤브레인과 접촉하고 1차 시일링 멤브레인은 저온의 액화 가스와 접촉하기 때문에, 1차 공간으로부터의 가스는 차갑다. 2차 공간에 국부적으로 도달하는 가스의 유동은 선박의 내측 선체에서 냉점부의 형태로 검출될 수 있다. 각각의 냉점부는 상기 멤브레인의 가능한 누설 구역으로서 강조된다. 본 방법에 의하면, 예를 들어 매우 높은 누설율의 결과로서 1차 공간 내의 압력을 상승시키는 것이 곤란한 경우에도 2차 멤브레인에서 누설을 검출하는 것이 가능하게 된다.
"저온의 액화 가스"라는 용어는 보통의 압력 및 온도 조건 하에서 증기 상태에 있는 물질로서 온도를 하락시킴으로써 액체 상태에 놓일 수 있는 물질로 이해되도록 의도된 것이다.
"제한 공간"이라는 용어는 밸러스트, 덕트 용골(duct keel), 코퍼댐(cofferdam), 통로, 및 탱크(1)의 폐쇄 브리지(closure bridge)("트렁크 데크(trunk deck)"라고 호칭되기도 함)로 이해되도록 의도된 것이다.
저온의 탱크는, 탱크의 적어도 20%, 바람직하게는 70%의 체적을 저온 액화 가스가 점유하고 있는 탱크, 또는 액화 가스를 적재물로서 포함하지 않거나 체적의 20% 미만으로 포함하는 탱크로서 예를 들어 액체 질소 또는 LNG 와 같은 저온의 액화 가스의 스프레이 또는 투사(projection)에 의하여 냉각되는 탱크로 이해되도록 의도된 것이다.
일 실시예에 따르면, 상기 1차 시일링 멤브레인은 1차 공간 내에 포함되는 단열재 상에 직접 안착되고, 상기 2차 시일링 멤브레인은 2차 공간 내에 포함되는 단열재 상에 직접 안착된다.
일 실시예에 따르면, 저온 액화 가스로 채워진 탱크 내의 액체상 위의 가스 압력은 대기 압력보다 적어도 5000 Pa 더 높다.
일 실시예에 따르면, 상기 방법은 1차 가스 유입부로부터 1차 공간 안으로 불활성 가스를 주입하는 단계;를 더 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 불활성 가스의 주입은 압축기에 의하여 수행된다.
일 실시예에 따르면, 상기 불활성 가스의 주입은 3 내지 8 바아(bar) 사이의 압력으로 수행된다.
일 실시예에 따르면, 메인 단계들 동안에 1차 가스 유출부는 폐쇄 위치에 있다.
일 실시예에 따르면, 1차 공간은 추가적인 가스 유입부를 포함하고, 불활성 가스의 주입은 상기 추가적인 가스 유입부를 통해서도 수행된다.
일 실시예에 따르면, 상기 2차 가스 유입부는 폐쇄 위치에 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 2차 공간은 제2의 2차 가스 유출부를 구비하고, 상기 제2의 2차 가스 유출부는 2차 가스 유출부에 추가되어 개방 위치에 있다.
일 실시예에 따르면 1차 공간과 2차 공간 간의 압력 차이는 2100 Pa 내지 2900 Pa 사이이고, 1차 공간은 2차 공간에 비하여 압력 차이만큼의 잉여 압력 하에 있다.
1차 공간과 2차 옥간 사이의 압력 차이의 상기 범위는 1차 멤브레인을 찢거나 손상시킬 위험없이 누설을 검출하기에 충분한 가스의 유동을 발생시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 탱크의 시일링을 체크하기 위한 방법은, 1차 공간이 2차 공간과 비교된 압력 차이만큼의 잉여 압력 하에 있고 1차 공간과 2차 공간 사이의 압력 차이가 800 Pa 내지 1200 Pa 사이인 때에 제한 공간으로부터 내측 선체의 외측 표면의 온도를 측정함을 포함하는, 중간 단계를 더 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 1차 공간과 2차 공간의 압력들은, 메인 온도 측정 단계 및 중간 온도 측정 단계 동안에, 내측 선체의 외측 표면의 온도를 측정하는 단계 중에 안정적으로 유지된다.
일 실시예에 따르면, 상기 탱크의 시일링을 체크하기 위한 방법은, 탱크의 정상 작동 조건 하에서 제한 공간으로부터 내측 선체의 외측 표면의 온도를 측정함을 포함하는 선행 단계를 더 포함한다. 이 단계는 탱크의 정상 작동 조건 하에서 어떠한 냉점부도 없음을 확인함을 가능하게 한다.
"탱크의 정상 작동 조건"이라 함은, 탱크가 평상시 사용되는 조건을 지칭하기 위하여 의도된 것이다. 1차 공간의 압력은 2차 공간의 압력보다 낮을 수 있는바, 예를 들어 몇 밀리바아, 특히 2 내지 7 밀리바아만큼 낮거나, 상기 1차 공간의 압력이 2차 공간의 압력보다 예를 들어 0 내지 4 밀리바아만큼 더 클 수 있다.
상기 선행 단계는 메인 단계들 이전에 수행된다.
일 실시예에 따르면, 중간 단계는 메인 단계들 이전 그리고 선행 단계 이후에 수행된다.
일 실시예에 따르면, 상기 방법은 메인 온도 측정 단계 이후에 탱크의 정상 작동 조건 하에서 제한 공간으로부터 내측 선체의 외측 표면의 온도를 측정함을 포함하는 후속 단계를 더 포함한다. 이것은, 탱크가 메인 단계들 이후에 정상 작동 조건 하에서 사용될 수 있는지 여부를 판별함을 가능하게 한다.
상기 후속 단계는 메인 e나계들 이후에 수행된다.
일 실시예에 따르면 제한 공간으로부터의 내측 선체의 외측 표면의 온도 측정은 포토디텍터(photodetector)에 의하여 수행된다.
일 실시예에 따르면, 상기 내측 선체의 외측 표면에 관하여 측정된 온도값는 내측 선체의 외측 표면의 복사율을 감안하기 위하여 보정된다.
일 실시예에 따르면 각각의 온도 측정 단계의 지속시간은 최대 5시간, 바람직하게는 최대 3시간이다. 이 지속 시간은 통상적으로, 내측 선체를 이루는 재료가 견딜 수 있는 온도 미만으로 내측 선체를 과도하게 현저히 냉각함을 방지하기 위하여 제공된다.
본 발명에 따른 방법은 1차 공간과 2차 옥간 내의 압력들을 안정화시키는 단계, 1차 공간 안으로 주입된 불활성 가스의 유량을 측정하는 단계, 2차 공간을 이탈하는 불활성 가스의 유량을 측정하는 단계, 및 1차 공간 안으로 주입된 불활성 가스의 유량을 2차 공간을 이탈하는 불활성 가스의 유량과 비교하여 상기 멤브레인을 통과하는 불활성 가스의 유량을 식별 및 정량화함으로써 2차 멤브레인의 잠재적인 구멍을 판별하는 단계를 더 포함할 수 있다.
선박에서 탱크는 예를 들어 탱크의 상측 벽에 증기 돔 및 액체 돔이라 호칭되는 구조물들을 구비한다. 이들은 탱크 내에 담겨지는 저온 액화 가스의 액체 상및 증기 상을 취급하기 위한 화물 취급 장비의 통과를 허용하도록 의도된 두 개의 타워의 형태를 가질 수 있다. 이와 같은 기하형태의 결과로서, 비정상적으로 고온이거나 비정상적으로 저온인 구역들의 관찰에 기초한 누설 검출 방법이 실패할 수 있는바, 구체적으로는 이 타워들 가까이에서의 온도 범위는 매우 복잡하기 때문에 외부 기후 조건의 영향을 받을 수 있기 때문이다. 1차 가스 유입부 및 2차 가스 유출부의 영역에 유량계들을 추가하고, 1차 공간에 진입하는 불활성 가스의 유량과 2차 공간을 이탈하는 불활성 가스의 유량을 모니터링하고, 이 유량의 값들을 비교함으로써, 탱크 내에 누설이 있는지를 유효하게 검출함이 가능하다.
일 실시예에 따르면, 이전 단계들이 메인 단계들 이후에 수행될 수 있다. 이것은, 온도 측정에 의해서는 아무곳에서도 누설이 검출되지 않은 때에 가스 돔과 액체 돔의 잠재적인 누설의 위치 판별을 가능하게 한다.
일 tfl시예에 따르면, 유량 측정 단계들은 메인 단계들과 동시에 수행된다. 이것은, 누설 검출 방법의 총 지속 시간이 단축됨을 가능하게 하고, 또한 상기 방법의 전체 지속 시간 동안에 불활성 가스의 소비가 감소되게 한다.
일 실시예에 따르면 1차 공간 안으로 주입된 불활성 가스의 유량의 측정은 유량계에 의하여 1차 가스 유입부에서 수행된다.
일 실시예에 따르면, 2차 공간을 이탈하는 불활성 가스의 유량의 측정은 유량계에 의하여 2차 가스 유출부에서 수행된다.
일 실시예에 따르면, 1차 가스 유입부 및 2차 가스 유출부만이 개방되고, 다른 가스 유입부들 및 가스 유출부들은 폐쇄된다.
일 실시예에 따르면, 1차 가스 유입부는 액체 돔에 위치한다.
일 실시예에 따르면,2차 가스 유출부는 가스 돔에 위치한다.
이것은 누설 검출을 위한 상기 방법들을 위하여 1차 공간 및 2차 공간을 비활성화시키기 위해서 상기 돔들에 존재하는 비활성 라인들이 이용됨을 가능하게 한다.
일 실시예에 따르면, 불활성 가스는 질소 산화물, 헬륨, 아르곤, 및 이들의 조합으로부터 선택된다.
일 실시예에 따르면, 저온 액화 가스는 액촤 천연 가스, 액화 석유 가스, 액체 에탄, 액체 프로판, 액체 질소, 액체 이산소, 액체 아르곤, 액체 제논, 액체 네온, 및 액체 수소로부터 선택된다.
상기 방법은 구체적으로는 액체 천연 가스 탱커, 부유식 저장 및 재가스화 유닛(floating storage and regasification unit; FSRU), 부유식 생산, 저장, 및 오프로딩 유닛(floating production, storage and offloading unit; FPSO) 등과 같은 해안 또는 원양의 부유식 구조물에서 이용될 수 있다. 이와 같은 저장 시설은 임의 유형의 선박 내에 있는 연료 저장부로서 작용할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라서 저온의 액화 가스용 부유식 부유식 또는 육상의 저장 시설이 제공되는바, 상기 저장 시설은: - 내측 선체, 외측 선체, 및 내측 선체와 외측 선체 사이에 제한 공간을 구비한 캐리어 구조체를 포함하는 저온의 탱크로서, 탱크 내에 담겨지는 저온의 액화 가스와 접촉하도록 의도된 1차 시일링 멤브레인, 1차 시일링 멤브레인과 내측 선체 사이에 배치되는 2차 시일링 멤브레인, 1차 시일링 멤브레인과 2차 시일링 멤브레인 사이의 공간인 1차 공간과 2차 시일링 멤브레인과 내측 선체 사이의 공간인 2차 공간을 포함하고, 상기 1차 공간 및 2차 공간은 단열재를 포함하며, 1차 공간은 1차 가스 유입부 및 1차 가스 유출부를 포함하고, 2차 공간은 2차 가스 유입부 및 2차 가스 유출부를 포함하며, 1차 시일링 멤브레인은 1차 공간 내에 포함되는 단열재 상에 직접 안착되고, 2차 시일링 멤브레인은 2차 공간 내에 포함되는 단열재 상에 직접 안착되는, 탱크; - 불활성 가스를 1차 공간 안으로 주입하기 위하여 제공되는 불활성 가스 저장부; - 1차 가스 유입부를 거쳐서 상기 불활성 가스 저장부의 불활성 가스를 주입함으로써 1차 공간을 2차 공간에 비하여 압력 하에 놓이게 할 수 있는, 주입 장치; - 2차 공간 내에 대기 압력보다 낮은 압력을 발생시키기 위하여 2차 가스 유출부에 연결되는 흡입 장치; - 내측 선체의 외측 표면의 온도를 측정하기 위한 장치; - 내측 선체의 외측 표면 상에서 냉점부의 형태를 가진 2차 시일링 멤브레인의 시일링 결함의 위치를 판별하기 위하여 온도 측정치를 표시하는 시스템;을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 1차 시일링 멤브레인의 두께는 1.5 mm 이하이고, 예를 들어 그 두께는 1.2 mm 이하이다.
일 실시예에 따르면, 2차 시일링 멤브레인의 두께는 1.5 mm 이하이고, 예를 들어 그 두께는 1.2 mm 이하이다.
일 실시예에서, 상기 흡입 장치는 벤츄리 효과 흡입 시스템(Venturi effect suction system)이고, 상기 벤츄리 효과 흡입 시스템은, 가압 가스 공급원에 연결될 수 있는 유입부와 탱크의 외부를 향하는 유출부를 구비한 메인 파이프와, 2차 공간의 유출 포트에 연결될 수 있는 상류측 및 메인 파이프의 컨버전트/다이버전트 섹션(convergent/divergent section)에 측방향으로 개방되는 하류측을 구비한 흡입 파이프를 포함하며, 상기 메인 파이프 내의 가스 유동으로 인해 흡입 파이프 내에 압력 감소가 발생한다.
일 실시예에 따르면, 상기 흡입 장치는 복수의 벤츄리 효과 흡입 시스템을 포함하고, 이 시스템들은 바람직하게는 흡입 용량 증가를 위하여 직렬로 배치된다.
일 실시예에 따르면, 상기 벤츄리 효과 흡입 시스템들은 층 구조로(in tiers) 배치된다.
일 실시예에 따르면, 흡입 파이프는 2차 가스 유출부에 연결된다.
일 실시예에 따르면, 가압 가스 공급원은 압축 공기 회로이다.
일 실시예에 따르면, 상기 주입 장치는 3 내지 8 바아 사이의 압력을 가진 불활성 가스를 주입할 수 있는 압축기이다.
일 실시에에 따르면, 상기 온도 측정 장치는 포토디텍터이다.
일 실시예에 따르면, 포토디텍터는 적외선 센서를 구비한 카메라이다.
일 실시예에 따르면, 상기 적외선 센서는 초저온 기술을 이용하여 냉각되는바, 예를 들어 센서가 뒤어 플라스크(Dewar flask) 또는 챔버 내에 에워싸여지거나, 스털링 효과 장치(Stirling effect device)를 이용하여 냉각된다. 이와 같은 센서의 냉각으로 인하여 열 노이즈가 감소됨이 가능하게 된다.
일 실시예에 따르면, 본 발명에 의하여 전술된 부유식 저장 시설을 포함하는, 저온의 액화 가스를 이송하기 위한 선박이 제공된다.
일 실시예에 다르면, 본 발명에 의하여 그러한 선박의 로딩 또는 언로딩을 위한 방법도 제공되는바, 여기에서 저온 액화 가스는 단열된 파이프라인들을 통해서 선박의 탱크를 향하여 또는 그 탱크로부터 부유식 또는 육상 저장 시설로부터 도는 그 시설을 향하여 전달될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 발명에 의하여 저온 액화 가스를 위한 전달 시스템도 제공되는바, 이 시스템은 전술된 선박, 선박의 선체에 설치된 탱크를 부유식 또는 육상 저장 시설에 연결하도록 구성된 단열 파이프 라인들, 및 상기 단열 파이프 라인들을 거쳐서 상기 해상 또는 육상 저장 시설로부터 또는 그 시설을 향하여 상기 선박의 저장 시설을 향하여 또는 그 시설로부터 저온 액화 가스의 유동을 유발하기 위한 펌프를 포함한다.
하기 첨부 도면들을 참조로 하여 순수히 비제한적인 예로서 제시되는 본 발명의 다수의 특정 실시예들에 관한 아래의 상세한 설명으로부터 본 발명의 다른 목적, 상세사항, 특징, 및 장점이 보다 명확히 이해될 것이다.
도 1 에는 선박 탱크의 개략적인 절개도가 도시되어 있다.
도 2 에는 선박의 종축을 따라서 취한 단면으로서 선박 탱크의 기능도가 도시되어 있다.
도 3 에는 본 발명의 방법의 개략도가 도시되어 있다.
도 4 에는 저장 설비에서 질소 산화물 유동 회로의 개략도가 도시되어 있다.
도 5 에는 시일링 멤브레인의 비정상 구멍으로부터 초래되는, 1차 공간으로부터 2차 공간으로의 질소 산화물의 유동의 개략도가 도시되어 있다.
도 6 에는 2차 공간에 대한 벤츄리 효과 흡입 시스템(Venturi effect suction system)의 구성의 개략도가 도시되어 있다.
도 7 에는 도 6 의 영역 IV 의 확대 단면도가 도시되어 있다.
도 8 에는 본 발명의 방법에 따라 얻어진 온도기록도가 도시되어 있다.
도 9 에는 1차 공간의 1차 가스 유입부에서의 유량계의 구성이 도시되어 있다.
도 10 에는 2차 공간의 2차 가스 유출부에서의 유량계의 구성이 도시되어 있다.
도 11 에는 천연 가스 탱커(tanker)용 저온 액화 가스를 위한 저장 시설 및 저온의 액화 가스를 위한 저장 시설의 탱크의 로딩/언로딩(unloading)을 위한 터미널의 개략적인 절개도가 도시되어 있다.
도 1 을 참조하면, 여기에는 멤브레인 탱크들의 기술에 따라서 제작된 액화 천연 가스 탱커의 탱크(1)의 단면이 개략적으로 도시되어 있다. 선박은 하나 이상의 유사한 탱크를 포함할 수 있다. 이 탱크는 저온(30)의 액화 가스의 이송을 위해 의도된 것이다. 저온 액화 가스는 보통의 압력 및 온도 조건 하에서 증기 상태에 있으며, 특히 이송을 위하여 온도를 낮춤으로써 액체 상태에 놓여진다. 저온 액화 가스는 액화 천연 가스, 액화 석유 가스, 액체 에탄, 액체 프로판, 액체 질소, 액체 이산소(dioxygen), 액체 아르곤, 액체 제논, 액체 네온, 또는 액체 수소일 수 있다.
탱크(1)는 기계적 강성을 제공하는 캐리어 구조체를 포함한다. 캐리어 구조체는 내측 선체(2) 및 외측 선체(3)를 포함하는 이중 벽을 갖는다. 내측 선체(2) 및 외측 선체(3)는 제한 공간(4)을 한정하는바, 이 치수는 사람이 그 안에서 움직이기에 충분하다.
제한 공간(4)에는 밸러스트, 덕트 용골(duct keel), 코퍼댐(cofferdam), 통로, 및 탱크(1)의 폐쇄 브리지(closure bridge)("트렁크 데크(trunk deck)"라고 호칭되기도 함)이 조합되어 배치된다.
탱크(1)는 탱크 내에 담겨진 제품과 접촉하도록 의도된 1차 시일링 멤브레인(9), 내측 선체(2)와 1차 시일링 멤브레인(9) 사이에 배치된 2차 시일링 멤브레인(7)을 포함한다. 2차 시일링 멤브레인(7)은 1차 시일링 멤브레인(9)에서의 누설 발생시 제품을 유지하도록 의도된다. 1차 시일링 멤브레인(9)와 2차 시일링 멤브레인(7) 사이의 공간은 1차 공간(8)으로 호칭되고, 2차 시일링 멤브레인(7)과 내측 선체(2) 사이의 공간은 2차 공간(6)으로 호칭된다.
1차 공간(8) 및 2차 공간(6)은 단열 재료의 병치된 패널들 형태를 가진 단열재를 포함한다. 이 패널들은 발포 또는 셀 형태의 합성 수지, 또는 다른 천연적인 또는 합성된 단열 재료로 이루어질 수 있다. 또한 상기 공간들(6, 8)은 글래스 울(glass wool) 또는 미네랄 울(mineral wool)과 같은 충전재를 포함할 수 있다. 이 충전재는 상기 병치된 패널들 사이에 삽입되도록 의도된 것일 수 있다.
1차 시일링 멤브레인(9)은 1차 공간(8)의 단열재에 직접 안착되고, 2차 시일링 멤브레인(7)은 2차 공간(6)의 단열재에 직접 안착된다.
도 2 를 참조하면, 탱크는 두 개의 위치에서 타워 또는 굴뚝 형태를 가진 두 개의 돌출된 구조물이 배치되어 있는 상측 벽(14)을 포함한다. 이들은 저온 액화 가스의 탱크 내 저장을 위하여 저온 액화 가스의 증기상 및 액체상을 취급하기 위한 화물 취급 장비의 통과를 허용하도록 의도된다. 제1 타워는 취급 장비의 다양한 품목들, 즉 도시된 예에서는 충전 라인(10), 비상 펌프 라인(11), 언로딩 펌프(12)에 연결된 언로딩 라인, 스프레이 라인(미도시), 및 스프레이 펌프(13)에 연결된 공급 라인 등을 위한 도입 위치로서 작용하는 액체 돔(liquid dome)(15)이다. 제2 타워는 증기 수집 파이프를 위한 도입 위치로서 작용하는 증기 돔(21)이다. 이 장비의 작동이 더 알려져 있다.
1차 공간(8)은 1차 가스 유입부(18) 및 1차 가스 유출부(26)를 포함한다. 1차 공간(8)은 제2의 1차 가스 유입부(22)를 더 포함할 수 있다. 2차 공간(6)은 2차 가스 유입부(25) 및 2차 가스 유출부(19)를 포함한다. 2차 공간(6)은 제2의 2차 가스 유출부(20) 및 제3의 2차 가스 유출부(23)를 더 포함할 수 있다.
탱크는 1차 공간(8) 및 2차 공간(6) 내에 잉여 압력이 있는 경우를 위하여 안전 밸브(24)를 더 포함할 수 있다.
2차 시일링 멤브레인(7)은 탱크의 제작 이후에 보이지 않으며 접근이 불가능하다. 본 발명에 따른 탱크의 시일링을 체크하는 방법은, 2차 시일링 멤브레인(7)의 결함의 검출 및 위치파악을 가능하게 하며, 대부분의 탱크 기술에 적합하다.
도 3 을 참조하면, 상기 방법은, 열 화상 또는 써모그래피(thermography)에 의하여 2차 시일링 멤브레인(7)을 통과하는 불활성 가스의 내측 선체(2)에서의 영향을 검출하기 위하여, 저온(30)의 액화 가스가 로딩(적재)된 탱크(1)의 2차 공간(6)과 1차 공간(8) 사이에 생성되는 열 구배(thermal gradient)를 이용함에 기초한다. 상기 탱크는 저온 액화 가스로 총 용량의 적어도 20%가 적재되어 있거나 또는 극저온(cryogenic) 액체를 스프레이함으로써 냉각된다.
또한 도 4 를 참조하면, 상기 방법의 메인 단계들을 수행하기 위하여, 1차 가스 유입부(18)에 주입 장치(45)가 설치되고 불활성 가스 저장부(16)에 부착된다. 불활성 가스는, 예를 들어 질소 산화물이다. 상기 주입 장치(45)는 불활성 가스가 1차 공간(8) 안으로 주입됨을 가능하게 한다. 또한 흡입 장치(80)는 2차 가스 유출부(19)의 영역에 설치된다. 이것은 2차 시일링 멤브레인(7)의 구멍이 매우 현저하더라도 1차 공간(8)과 2차 공간(6) 사이의 압력 차이 생성이 만들어짐을 보다 용이하게 한다.
상기 흡입 장치는 예를 들어 벤츄리 유형의 시스템일 수 있다. 이것은 선박의 압축 공기 시스템(71)에 연결된다. 도 6 및 도 7 을 참조하여 벤츄리 시스템의 작동에 대해 설명한다. 밸브(72, 75)가 개방된 때에 압축 공기의 유동이 화살표(84)로 표시된 콘버전트(convergent)/다이버전트(divergent) 섹션의 유입부 측 안으로 도입되고, 벤츄리 효과의 결과로서 2차 공간(6)의 2차 가스 유출부(19)에 연결된 샘플링 파이프라인(70)에 연결된 벤츄리 효과 흡입 시스템(80)의 측방 파이프라인(81) 내에 낮은 압력이 유발된다. 이후, 2차 공간(6) 내에 담겨진 소정량의 불활성 가스가 화살표(82)로 표시된 바에 따라 유입된다. 상기 유입된 불활성 가스의 유동과 압축 공기의 유동은 화살표(85)에 의해 표시된 바와 같이 컨버전트/다이버전트 섹션의 유출부 측에서 혼합되고, 탱크의 외측으로 개방된 파이프라인(76) 안으로 유동한다.
바람직하게는, 샘플링 파이프라인(70) 내에 도시되지 않은 밸브도 제공되는데, 이것은 메인 파이프(83) 내에 적절한 속도의 압축 공기의 안정적인 유동이 확립된 이후에만 개방된다. 이것은, 압축 공기의 유동의 시작 단계 동안에 2차 공간(6)의 방향으로의 공기의 역류가 방지됨을 가능하게 한다. 압축 공기의 유동을 차단하기 전에 도는 유량/흡입 유동을 제어하기 위하여 상기 밸브를 완전히 또는 부분적으로 동일한 방식으로 폐쇄하는 것도 가능하다.
메인 단계들을 수행하기 전에, 써모그래피에 의한 검출의 적어도 3시간 이전에 제한 공간(4)의 가열을 감소시킬 수 있는데, 이것은 그 가열이 내측 선체(2)의 잠재적인 냉점부(43)를 숨길 수 있기 때문이다.
그 다음, 탱크(1)가 저온의 액화 가스로 채워져 있다면, 탱크(1) 내의 가스 압력이 50 mbarg 보다 크게 되도록 보장한다. 그 다음, 2차 가스 유출부(19)만을 개방 위치에 두고 2차 공간(6)의 다른 모든 가스 유입부들 및 가스 유출부들을 폐쇄되게 하고 흡입 장치를 이용함으로써, 2차 공간(6) 내의 압력의 값이 1 mbarg 내지 5 mbarg 사이의 값에 도달하도록 감소된다. 바람직하게는 2차 가스 유출부(19)가 액체 돔(15)이다. 그러나, 흡입 장치(80)를 개방 위치에 있는 2차 공간의 제2의 2차 가스 유출부(20)에 연결함으로써 상기 과정을 가속시킬 수 있다. 바람직하게는, 제2의 2차 가스 유출부(20)가 액체 돔(15) 상에 위치한다. 이것이 충분하지 않다면, 흡입 장치(80)가, 개방 위치에 있는 2차 공간의 제3의 2차 가스 유출부(23)에 연결될 수 있다. 바람직하게는 제3의 2차 가스 유출부(23)가 액체 돔915) 상에 위치한다. 적용가능한 경우에는, 2차 공간의 각각의 가스 유출부에 흡입 장치(80)를 이용할 수 있다.
그 다음, 가스 공급원(71)으로부터의 질소 산화물을 1차 가스 유입부(18)를 거쳐서 1차 공간(8) 안으로 주입하기 위하여 주입 장치(45)가 작동되고, 이로써 1차 공간(8) 내의 압력의 값이 2차 공간(6)의 압력보다 21 내지 29 mbar 사이만큼 높은 값에 도달한다. 1차 가스 유입부(18)만이 개방 위치에 있고, 1차 공간(8)의 다른 모든 가스 유입부들 및 유출부들은 폐쇄된다. 만일 이로서 충분하지 않다면, 주입 장치(45)가 1차 공간(8)의 제2의 1차 가스 유입부(22)에도 연결될 수 있다. 제2의 1차 가스 유입부(22)는 상기 가스 돔의 영역에 위치할 수 있다. 적용가능한 경우에는, 그 다음에 가스가 안정되기를 기다린다. 이것에는 30 내지 60 분 사이의 시간이 소요될 수 있다.
1차 공간 및 2차 공간의 압력은 1차 공간 및 2차 공간의 안전 밸브들(미도시)에 의하여 허용가능한 압력 범위 내로 제어된다.
그 다음, 써모그래피에 의하여 제한 공간(4)으로부터 내측 선체(2)의 외측 표면에서의 온도 측정을 수행할 수 있다.
측정이 수행된 다음, 상기 공간들의 압력들은 제한 공간(4)의 가열과 정상 작동 조건을 위한 값으로 복귀된다.
도 5 를 참조하면, 상기 방법을 이용할 때 불활성 가스는 2차 공간(6) 안으로 통과함에 의하여 냉각된다. 그 다음 냉각된 불활성 가스는, 도 7 에 화살표(27, 28)로 도시된 바와 같이 2차 시일링 멤브레인(7)에 정상적인 구멍이 있다면 2차 시일링 멤브레인(7)을 통해서 지나간다. 이후, 상기 냉각된 불활성 가스는 내측 선체(2) 상에 냉점부(43)를 발생시킨다. 그 다음에 열 카메라를 이용하여 내측 선체(2)의 외측 표면상에서 잠재적인 냉점부(43)를 검출한다.
제한 공간(4)으로부터 내측 선체(2)의 외측 표면의 온도를 측정하기 위하여, 온도를 측정하기에 필요한 정도의 적외선 센서가 구비된 써모그래피 카메라와 같은 포토디텍터(photodetector)가 이용될 수 있다. 그것은 관찰되는 표면에 의해 전파되고 또한 온도의 함수로 달라지는 다양한 적외선을 기록한다. 예를 들어, 냉각되는 적외선 센서를 구비한 써모그래피 카메라가 이용될 수 있다. 이와 같은 유형의 카메라는 극저온 기술로 냉각되는 컨테이너를 사용하고, 센서는 진공 챔버 내에 에워사여질 수 있다. 이와 같은 센서의 온도의 제어 또는 저감은 열 노이즈를, 포착되는 장면의 신호의 노이즈보다 낮은 레벨로 감소시키기에 유리할 수 있다.
통상적으로, 7.5 내지 13 ㎛ 사이의 파장을 검출할 수 있고, 303K ± 10K의 흑체에서 0.05 K 미만의 민감도를 가지며 또한 253K 내지 353K 사이의 범위에서 흑체 상에서 2K 미만의 정밀도를 갖는 적외선 센서를 구비한 써모그래피 카메라를 이용하는 것이 가능하다.
도 8 에는 적외선 센서를 구비한 써모그래피 카메라를 이용하여 얻어진 내측 선체(2)의 외측 표면의 일부분의 온도기록도(40)가 도시되어 있다. 온도기록도(40)는 이미지의 각 지점에 적외선 센서를 구비한 써모그래피 카메라에 의하여 관찰된 온도 값이 할당되어 있는 이미지이다. 온도의 시각적인 검출, 그리고 이에 따라 내측 선체(2) 상의 냉점부의 위치파악을 용이하게 하기 위하여, 온도를 나타내는 색상이 온도 기록도의 지점들에 연계될 수 있다. 이로써, 도 8 에서 몇몇의 색상을 관찰할 수 있는데, 제1 색상(41)은 온도(T1)를 나타내고, 제2 색상(42)은 온도(T2)를 나타내고, 제3 색상(43)은 온도(T3)를 나타낸다. 온도(T1)는 온도(T2)보다 크고, 온도(T2)는 온도(T1)보다 크다. 본 예에서는 검정색이지만 칼라 이미지에서는 청색인 색상(43)이 관찰된다면, 온도(T3)는 냉점부인 것으로 고려된다.
그러나, 시일링 결함에 의하여 유발되지 않은 냉점부가 얻어질 수 있다. 냉점부는 2차 공간 내에서 일어나는 다른 현상, 예를 들어 전도, 자연 대류, 강제 대류 또는 복사의 결과일 수 있다. 이들을 제거하고 2차 시일링 멤브레인(7)의 누설 검출을 정확하게 하기 위하여, 써모그래피 카메라를 이용하여 얻어진 데이터는 후처리될 수 있다. 냉점부에 의하여 나타나는 온도 구배는 다음 두 가지 조건들에 부합되어야 한다.
Figure pct00001
Figure pct00002
는 후속 단계에서 측정된 이미지의 일 지점의 온도와 후속 단계에서 측정된 내측 선체의 외측부의 참조 구역의 평균 온도 간의 온도 차이를 나타낸다.
Figure pct00003
는 중간 단계에서 측정된 이미지의 이전 지점(preceding point)의 온도와 중간 단계에서 측정된 내측 선체의 외측부의 참조 구역의 평균 온도 간의 온도 차이를 나타낸다.
Figure pct00004
는 메인 온도 측정 단계에서 측정된 이미지의 이전 지점의 온도와 메인 온도 측정 단계에서 측정된 내측 선체의 외측부의 참조 구역의 평균 온도 간의 온도 차이를 나타낸다.
상기 선행, 후속, 및 중간 단계들에 대해서는 아래에서 설명한다.
탱크의 시일링을 체크하기 위한 방법은 선행 단계를 포함할 수 있는바, 이것의 목적은 탱크의 정상 작동 조건 하에서 내측 선체에 냉점부가 없음을 보장하기 위한 것이다. 또한 이것은 온도 측정의 성능 레벨을 판별하기 위하여, 내측 선체의 도색의 복사율(emissivity)이 국부적으로 확인됨을 가능하게 하기도 한다.
먼저, 검사의 적어도 3시간 이전에 제한 공간의 가열이 감소 또는 정지된다. 1차 공간(8) 및 2차 공간(6)의 압력은 탱크의 정상 작동 조건에 따라 유지되는바, 예를 들어 2차 공간(6)의 압력은 1차 공간(8)의 압력보다 더 크다. 그 다음, 열 카메라를 이용하여 내측 선체(2)에 대한 검사가 완료된다. 이것은 탱크의 정상 작동 조건 하에서 내측 선체(2)의 열 이미지가 얻어짐을 가능하게 한다. 검사의 끝에서는 제한 공간(4)의 시스템이 정상 작동 조건으로 복귀된다.
탱크가 손상되거나 또는 탱크의 상태가 메인 단계에 의하여 악화되지 않음을 보장하기 위하여, 내측 선체(2)의 외측 표면의 온도를 측정하기 위한 후속 단계가 수행된다. 이 후속 단계는 구현의 조건과 관련하여서는 선행 단계에 관한 것과 모두 동일하다. 만일 선행 단계가 수행되었다면, 정상 작동 조건 하에서 탱크의 상태에 관한 결론을 도출하기 위해 얻어진 온도기록도를 비교하는 것이 가능할 것이다. 만일 선행 단계가 수행되지 않았다면, 온도기록동 냉점부가 없다는 것을 보장할 수 있을 것이다.
마지막으로, 상기 방법은 탱크가 메인 단계를 견딜 수 있는지 여부를 판별하기 위하여 중간 단계도 포함할 수 있다. 중간 단계는 선행 단계 이후 메인 단계 이전에 수행될 수 있다. 이 단계는 1차 공간(8)과 2차 공간(6) 간의 압력 차이가 800 Pa 내지 1200 Pa 사이이고 1차 공간(8)이 2차 공간(6)에 비하여 압력 차이만큼 추가적인 잉여 압력 하에 있는 때에, 제한 공간(4)으로부터 내측 선체(2)의 외측 표면의 온도를 측정함을 포함한다.
상기 중간 단계를 수행하기 전에는, 써모그래피에 의한 검출의 적어도 3시간 이전에 제한 공간(4)의 가열을 감소시키는 것이 가능하다. 이것은, 본 경우에 있어서도 가열이 내측 선체(2) 상의 잠재적인 냉점부(43)를 수길 수 있기 때문이다. 그 다음, 탱크(1)가 저온의 액화 가스로 채워져 있다면 탱크(1) 내의 가스 압력이 50 mbarg 보다 크게 되도록 보장한다. 그 다음, 2차 가스 유출부(19)만을 개방 위치에 두고 흡입 장치를 이용함으로써, 2차 공간(6) 내의 압력의 값이 1 mbarg 내지 5 mbarg 사이의 값에 도달하도록 감소된다. 그 다음, 가스 공급원(71)으로부터의 질소 산화물을 1차 가스 유입부(18)을 통해 1차 공간(8) 안으로 주입하기 위하여 주입 장치(45)가 작동되고, 이로써 1차 공간(8) 내의 압력 값이 2차 공간(6)의 압력보다 8 내지 12 mbar 사이 만큼 높은 값에 도달한다. 1차 가스 유입부(18)만이 개방 위치에 놓여지고, 1차 공간(8)의 다른 모든 가스 유입부들 및 가스 유출부들은 폐쇄된다. 적용가능한 경우에는, 그 다음에 압력의 안정화를 기다린다. 이것에는 30 내지 60 분 사이의 시간이 소요될 수 있다. 1차 공간 및 2차 공간의 압력들은 1차 공간 및 2차 공간의 안전 밸브(미도시)에 의하여 허용가능한 압력 범위 내로 제어된다. 그 다음에는 써모그래피에 의하여 제한 공간(4)으로부터 내측 선체(2)의 외측 표면에 대한 온도 측정이 수행될 수 있다. 측정이 수행된 다음에는, 상기 공간들의 압력들이 제한 공간(4)의 가열과 정상 작동 조건의 값으로 복귀된다.
이로써 상기 중간 단계에 따라 얻어진 온도기록도가 현저한 냉점부들을 갖고 있지 않다면, 탱크는 상기 방법의 메인 단계(main step)들을 견딜 수 있을 것이다.
액체 돔(15) 및 가스 돔(21)의 기하형태로 인하여, 전술된 방법이 실패할 수 있다. 이것은 이 타워들의 근처에서의 외부 기후 조건과 온도 범위가, 써모그래피 카메라에 의한 온도 측정을 왜곡할 수 있고, 그리고/또는 온도 측정의 후처리에서 이들은 감안하기에는 매우 복잡할 수 있기 때문이다. 따라서 상기 방법은 2차 시일링 멤브레인(7)의 잠재적 누설을 통과하는 질소의 유동을 측정함으로써 보완될 수 있다. 바람직하게는, 상기 유동이 1차 공간으로부터 2차 공간으로 향한다.
이 측정은 질소를 소비하기 때문에 이전 단계들, 특히 메인 단계들과 병렬적으로 수행될 수 있다. 그러나, 이것은 메인 단계들 또는 후속 단계들 이후에 수행될 수도 있다.
질소의 소비를 측정하기 위하여 유량계가 설치된다. 도 9 를 참조하면, 제1 유량계(31)가 액체 돔(15)에 설치된다. 제1 유량계(31)는 질소 공급원(16)과 1차 가스 유입부(18)를 연결하는 파이프라인에 설치된다. 다른 1차 유입부들은 폐쇄 위치에 놓여진다. 1차 유출부들도 폐쇄 위치에 있다. 이로써, 질소 유동의 유일하게 가능한 경로는, 2차 시일링 멤브레인(7)이 비정상 구멍을 가진 경우에 2차 공간으로 향하는 것 뿐이다. 따라서이 유량계는 1차 공간으로 진입하는 질소의 유동이 측정됨을 가능하게 한다.
제1 유량계(31)의 조립 및 분해를 용이하게 하기 위하여, 도 9 에 도시된 바와 같이 일련의 밸브들에 장착된 파이프들의 회로를 제공하는 것이 가능한데, 제1 분기부에는 올바른 유량 측정을 얻기 위하여 폐쇄되는 하나의 밸브가 있고, 제2 분기부에는 밸브와 제1 유량계(31)가 있다.
도 10 을 참조하면, 제2 유량계(32)가 설치되어 있는바, 이것은 가스 돔(21)에 위치한 2차 공간(6)의 2차 가스 유출부(19)의 레벨에 위치되어 있다. 2차 유입부들 및 다른 2차 유출부들은 폐쇄 위치에 있다. 이로써, 상기 유량계는 2차 시일링 멤브레인(7)의 비정상 구멍을 거쳐서 1차 공간(8)으로부터 2차 공간(6)으로 통과하는 질소의 유동을 올바르게 측정한다.
이 장치에 의하면, 질소의 유동이 유량예들을 거쳐 지나가고 정보의 손실은 방지됨이 보장된다. 상기 유량계들의 위치는 각각의 선박에 따라 상이할 수 있다는 점에 유의해야 할 것이다.
제2 유량계(32)의 조립 및 분해를 용이하게 하기 위하여 도 10 에 도시된 바와 같은 밸브들과 병렬적으로 장착되는 파이프들의 회로를 제공하는 것이 가능한데, 제1 분기부에 하나의 밸브가 구비되고 제2 분기부에는 제2 유량계(32)와 하나의 밸브와 올바른 유량 측정을 얻기 위하여 폐쇄되는 밸브가 구비된다.
상기 유량계들의 설치 이전에는, 1차 공간 및 2차 공간 내의 압력들이 정상, 즉 정상 작동 조건 하에서의 압력들일 것이 보장된다. 상기 탱크가 저온의 액화 가스로 채워져 있다면, 상기 탱크 내의 증기 압력은 50 mbarg 초과, 바람직하게는 100 mbarg 초과로 유지되어야 한다. 그리고 질수 유동의 측정에 영향을 줄 수 있는 1차 및 2차 유입부들 및 1차 및 2차 유출부들은 폐쇄 위치로 놓여진다. 그 다음에 상기 유량계들이 설치되는바, 제1 유량계(31)는 1차 가스 유입부(18)에 위치되고 제2 유량계(32)는 2차 가스 유출부(19) 도는 제2의 2차 가스 유출부(20)에 위치된다. 유량계들(31, 32)이 조립된 이후에는 1차 공간(8)에 질소가 공급되는 한편, 그 공급은 밸브를 이용하여 최대 12 m3/h(cubic meters per hour) 까지 제어된다. 그 다음에 상기 유량계들을 이용하여 1차 공간에 진입하는 유량과 2차 공간을 이탈하는 유량의 측정이 시작된다. 1차 가스 유입부(18) 및 2차 가스 유출부(19)에서의 유량의 측정 및 제어는 최대 5시간, 바람직하게는 3시간 동안 지속된다.
상기 측정의 끝에서는 1차 가스 유입부(18) 및 2차 가스 유출부(19)에서의 유량들이 비교된다. 만일 측정치들이 유사하다면 2차 시일링 멤브레인(7)은, 특히 액체 돔 및/또는 가스 돔의 영역에 비정상 구멍을 가진 것이다. 그러나, 만일 유량들이 현저히 상이하거나 또는 2차 가스 유출부에서의 유량이 없다면, 2차 시일링 멤브레인(7)은 아무곳에도 비정상 구멍을 갖고 있지 않은 것이다.
위에서 설명되고 위에서 설명된 방법을 이용하는 시설은, 예를 들어 액체 천연 가스 탱커 등과 같은 부유식 구조물 또는 해상 시설일 수 있다.
도 11 을 참조하면, 액체 천연 가스 탱커(운반선)(100)의 절개도가 도시되어 있는바, 여기에는 선박의 이중 선체(101) 내에 장착된 전체적으로 프리즘 형상을 가지고 시일링 및 단열된 탱크(1)를 포함하는, 저온 액화 가스를 저장하기 위한 시설이 도시되어 있다. 탱크(1)는 예를 들어 LNG인 탱크 내에 담겨지는 저온 액화 가스와 접촉하는 1차 시일링 멤브레인, 1차 시일링 멤브레인과 선박의 이중 선체(101) 사이에 배치되는 2차 시일링 멤브레인, 및 1차 시일링 멤브레인과 2차 시일링 멤브레인 사이 그리고 2차 시일링 멤브레인과 이중 선체(101) 사이 각각에 배치되는 두 개의 단열 배리어(insulating barrier)를 포함한다.
도 11 을 참조하면, 액체 천연 가스 탱커(운반선)(100)의 절개도가 도시되어 있는바, 여기에는 선박의 이중 선체(101) 내에 장착된 전체적으로 프리즘 형상을 가지고 시일링 및 단열된 탱크(1)를 포함하는, 저온 액화 가스를 저장하기 위한 시설이 도시되어 있다. 탱크(1)는 예를 들어 LNG인 탱크 내에 담겨지는 저온 액화 가스와 접촉하는 1차 시일링 멤브레인, 1차 시일링 멤브레인과 선박의 이중 선체(101) 사이에 배치되는 2차 시일링 멤브레인, 및 1차 시일링 멤브레인과 2차 시일링 멤브레인 사이 그리고 2차 시일링 멤브레인과 이중 선체(101) 사이 각각에 배치되는 두 개의 단열 배리어(insulating barrier)를 포함한다.
도 11 에는 로딩 및 언로딩 스테이션(103), 수중 파이프(104), 및 육상 시설(105)을 포함하는 바다 터미널(sea terminal)의 일 예가 도시되어 있다. 로딩 및 언로딩 스테이션(103)은 고정된 해상 시설로서, 가동성 아암(106) 및 상기 가동성 아암(106)을 지지하는 타워(107)를 포함한다. 상기 가동성 아암(106)은 로딩/언로딩 채널(109)들에 연결될 수 있는 유연성 단열 파이프(108)들의 집합을 지지한다. 방위가 조정될 수 있는 가동성 아암(106)은 모든 크기의 액체 천연 가스 탱커들에 적합하다. 타워(107) 내부에는 도시되지 않은 연결 파이프가 연장된다. 상기 로딩 및 언로딩 스테이션(103)은 선박이 육상 기반의 시설(105)로부터 그리고 육상 기반의 시설(105)로의 로딩 및 언로딩을 수행함을 가능하게 한다. 그것은 저온 액화 가스용 저장 탱크(110)들 및 수중 파이프(104)를 거쳐서 로딩 및 언로딩 스테이션(103)에 연결되는 연결 파이프(111)들을 포함한다. 상기 수중 파이프(104)는, 예를 들어 5km 인 먼 거리를 사이에 두고 있는 육상 기반의 시설(105)과 로딩 및 언로딩 스테이션(103) 사이에서 저온 액화 가스가 전달됨을 가능하게 하는바, 상기 거리로 인하여 선박(100)은 로딩 및 언로딩 작업 동안에 해안으로부터 먼 거리를 유지할 수 있게 된다.
저온의 액화 가스의 전달에 필요한 압력을 유발하기 위하여, 선박(100)에 있는 펌프 및/또는 육상 기반 시설(105)에 구비된 펌프가 제공되고, 로딩 및 언로딩 스테이션(103)에 구비된 펌프가 사용된다.
몇가지 실시예들과 관련하여 본 발명이 설명되었으나, 본 발명이 이에 국한되지는 않으며 본 발명의 범위 내에 포함되는 한 여기에서 설명된 수단과 동등한 모든 기술적 균등물과 그 조합은 본 발명에 속한다는 것이 명백하다.
"구비"와 "포함", 그리고 이를 포함하는 단어의 사용은 청구항에 기재된 구성요소가 아닌 다른 구성요소 또는 단계의 존재를 배제하는 것이 아니다.
청구범위에서, 괄호 안의 참조부호는 청구항을 제한하는 것으로 해석되지 말아야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 저온(30)의 액화 가스를 저장하기 위한 시일링 및 단열된 탱크(1)의 시일링(sealing)을 체크하기 위한 방법으로서,
    상기 탱크(1)는 저온(30)에 있으며, 또한 상기 탱크(1)는 내측 선체(inner hull)(2) 및 외측 선체(3)를 구비한 캐리어 구조체(carrier structure), 내측 선체(2)와 외측 선체(3) 사이의 제한 공간(confined space)(4), 탱크(1) 내에 담겨지는 저온(30)의 액화 가스와 접촉하도록 의도된 1차 시일링 멤브레인(primary sealing membrane)(9), 및 1차 시일링 멤브레인(9)과 내측 선체(2) 사이에 배치된 2차 시일링 멤브레인(7)을 포함하고, 1차 시일링 멤브레인(9)과 2차 시일링 멤브레인(7) 사이에는 1차 공간(8)이 있으며, 2차 시일링 멤브레인(7)과 내측 선체(2) 사이에는 2차 공간(6)이 있고, 상기 1차 공간(8) 및 2차 공간(6)은 단열재를 포함하며, 1차 공간(8)은 1차 가스 유입부(18) 및 1차 가스 유출부(26)를 포함하고, 2차 공간(6)은 2차 가스 유입부(25) 및 2차 가스 유출부(19)를 포함하며, 상기 1차 시일링 멤브레인(9)은 1차 공간 내에 포함되는 단열재 상에 직접 안착되고, 상기 2차 시일링 멤브레인(7)은 2차 공간 내에 포함되는 단열재 상에 직접 안착되며,
    상기 방법은:
    - 2차 가스 유출부(19)에 연결된 흡입 장치(80)를 이용하여 2차 공간(6) 내에 1차 공간(8)의 압력보다 낮은 압력을 발생시키는 단계;
    - 내측 선체(2) 주위에 위치한 제한 공간(4)으로부터 내측 선체(2)의 외측 표면의 온도를 측정하는 단계; 및
    - 내측 선체(2)의 외측 표면에서 냉점부(cold spot)(43)의 형태를 가진 2차 시일링 멤브레인(7)의 시일링 결함의 위치를 검출하는 단계;와 같은 메인 단계(main step)들을 포함하는, 탱크의 시일링을 체크하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    - 1차 가스 유입부(18)로부터 1차 공간(8) 안으로 불활성 가스를 주입하는 단계;를 더 포함하는, 탱크의 시일링을 체크하기 위한 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 불활성 가스의 주입은 압축기(45)에 의하여 수행되는, 탱크의 시일링을 체크하기 위한 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 불활성 가스의 주입은 3 내지 8 바아(bar) 사이의 압력으로 수행되는, 탱크의 시일링을 체크하기 위한 방법.
  5. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 1차 공간(8)과 2차 공간(6) 사이의 압력 차이는 2100 Pa 내지 2900 Pa 사이이고, 1차 공간(8)은 2차 공간(6)과 비교된 압력 차이만큼의 잉여 압력(excess pressure) 하게 있는, 탱크의 시일링을 체크하기 위한 방법.
  6. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탱크의 시일링을 체크하기 위한 방법은, 탱크의 정상 작동 조건(normal operating conditions) 하에서 제한 공간(4)으로부터 내측 선체(2)의 외측 표면의 온도를 측정함을 포함하는, 선행 단계(preliminary step)를 더 포함하는, 탱크의 시일링을 체크하기 위한 방법.
  7. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탱크의 시일링을 체크하기 위한 방법은, 1차 공간(8)이 2차 공간(6)과 비교된 압력 차이만큼의 잉여 압력 하에 있고 1차 공간(8)과 2차 공간(6) 사이의 압력 차이가 800 Pa 내지 1200 Pa 사이인 때에 제한 공간(4)으로부터 내측 선체(2)의 외측 표면의 온도를 측정함을 포함하는, 중간 단계를 더 포함하는, 탱크의 시일링을 체크하기 위한 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 1차 공간(8)과 2차 공간(6)의 압력들은, 메인 온도 측정 단계 및 중간 온도 측정 단계 동안에, 내측 선체(2)의 외측 표면의 온도를 측정하는 단계 중에 안정적으로 유지되는, 탱크의 시일링을 체크하기 위한 방법.
  9. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탱크의 시일링을 체크하기 위한 방법은, 메인 온도 측정 단계 이후에, 탱크의 정상 작동 조건 하에서 제한 공간(4)으로부터 내측 선체(2)의 외측 표면의 온도를 측정함을 포함하는, 후속 단계를 더 포함하는, 탱크의 시일링을 체크하기 위한 방법.
  10. 저온(30)의 액화 가스용 부유식 부유식 또는 육상의 저장 시설로서,
    - 내측 선체(2), 외측 선체(3), 및 내측 선체(2)와 외측 선체(3) 사이에 제한 공간(4)을 구비한 캐리어 구조체를 포함하는 저온(30)의 탱크(1)로서, 탱크 내에 담겨지는 저온(30)의 액화 가스와 접촉하도록 의도된 1차 시일링 멤브레인(9), 1차 시일링 멤브레인(9)과 내측 선체(2) 사이에 배치되는 2차 시일링 멤브레인(7), 1차 시일링 멤브레인(9)과 2차 시일링 멤브레인(7) 사이의 공간인 1차 공간(8)과 2차 시일링 멤브레인(7)과 내측 선체(2) 사이의 공간인 2차 공간(6)을 포함하고, 상기 1차 공간(8) 및 2차 공간(6)은 단열재를 포함하며, 1차 공간(8)은 1차 가스 유입부(18) 및 1차 가스 유출부(26)를 포함하고, 2차 공간(6)은 2차 가스 유입부(25) 및 2차 가스 유출부(19)를 포함하며, 1차 시일링 멤브레인(9)은 1차 공간 내에 포함되는 단열재 상에 직접 안착되고, 2차 시일링 멤브레인(7)은 2차 공간 내에 포함되는 단열재 상에 직접 안착되는, 탱크(1);
    - 불활성 가스를 1차 공간(8) 안으로 주입하기 위하여 제공되는 불활성 가스 저장부(16);
    - 1차 가스 유입부(18)를 거쳐서 상기 불활성 가스 저장부(16)의 불활성 가스를 주입함으로써 1차 공간(8)을 2차 공간(6)에 비하여 압력 하에 놓이게 할 수 있는, 주입 장치(45);
    - 2차 공간(6) 내에 대기 압력보다 낮은 압력을 발생시키기 위하여 2차 가스 유출부(19)에 연결되는 흡입 장치(80);
    - 내측 선체(2)의 외측 표면의 온도를 측정하기 위한 장치;
    - 내측 선체(2)의 외측 표면 상에서 냉점부(43)의 형태를 가진 2차 시일링 멤브레인(7)의 시일링 결함의 위치를 판별하기 위하여 온도 측정치를 표시하는 시스템;을 포함하는, 액화 가스용 부유식 부유식 또는 육상의 저장 시설.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 흡입 장치는 벤츄리 효과 흡입 시스템(Venturi effect suction system)(80)이고, 상기 벤츄리 효과 흡입 시스템은, 가압 가스 공급원(71)에 연결될 수 있는 유입부와 탱크(1)의 외부를 향하는 유출부를 구비한 메인 파이프(83)와, 2차 공간(6)의 유출 포트에 연결될 수 있는 상류측 및 메인 파이프(83)의 컨버전트/다이버전트 섹션(convergent/divergent section)에 측방향으로 개방되는 하류측을 구비한 흡입 파이프(81)를 포함하며, 상기 메인 파이프(83) 내의 가스 유동으로 인해 흡입 파이프(81) 내에 압력 감소가 발생되는, 액화 가스용 부유식 부유식 또는 육상의 저장 시설.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 흡입 파이프(81)는 2차 가스 유출부(19)에 연결되는, 액화 가스용 부유식 부유식 또는 육상의 저장 시설.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 가압 가스 공급원(71)은 압축 공기 회로인, 액화 가스용 부유식 부유식 또는 육상의 저장 시설.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주입 장치(45)는 3 내지 8 바아(bar) 사이의 압력을 가진 불활성 가스를 주입할 수 있는 압축기인, 액화 가스용 부유식 부유식 또는 육상의 저장 시설.
  15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 저온(30)의 액화 가스를 저장하기 위한 시설을 포함하는, 저온(30)의 액화 가스를 이송하기 위한 선박(100).
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