KR20210103542A - 밀봉 단열 탱크로부터의 누설의 검출 방법 - Google Patents

밀봉 단열 탱크로부터의 누설의 검출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액화 가스를 위한 탱크에서의 누설을 검출하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 탱크는 액화 가스를 둘러싸는 멤브레인을 포함하고, 상기 밀봉 멤브레인은 벽으로부터 밀봉 멤브레인을 분리시키는 단열 공간에 의해 둘러싸이며, 상기 단열 공간은 적어도 하나의 파이프를 통해 주입 및 추출되는 불활성 가스로 채워진다. 상기 검출 방법은: - 상기 파이프를 통해 추가 및 제거된 가스를 측정함으로써, 두 시점들 사이의 불활성 가스의 질량의 제1 변화(ΔM1)를 결정하는 단계(921), - 상기 단열 공간 내의 불활성 가스의 측정된 두 질량들 사이의 차이에 대응되는 불활성 가스의 질량의 제2 변화(ΔM2)를 계산하는 단계(922), 및 제1 변화를 제2 변화와 비교하고(931), 불활성 가스의 질량의 제1 변화와 제2 변화 사이의 차이(E1)가 제1 임계값(S1)보다 더 큰 경우에 경보를 발동시키는 단계를 포함한다.

Description

밀봉 단열 탱크로부터의 누설의 검출 방법
본 발명은 저온에서 액화 가스의 저장을 위한 밀봉 단열 탱크(sealed, thermally insulating tank)의 분야에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 액화 가스를 위한 밀봉 단열 탱크로부터의 누설의 검출 방법에 관한 것이다. 이러한 유형의 탱크들은 다양한 가스들, 예를 들어 메탄, 부탄, 에틸렌 등의 저장 또는 수송을 위해 사용될 수 있다.
멤브레인들을 가진 밀봉 단열 탱크는 특히 대기압에서 대략 -163℃로 저장되는 액화천연가스(LNG)의 저장을 위해 사용된다. 이러한 탱크들은 부유식이거나 부유식이 아닌 구조물(예를 들어 육상의 탱크 또는 종래에, GBS로 알려진, 콘크리트로 만들어진 저장 구조물) 상에 설치될 수 있으며, 액화천연가스의 수송을 위해 또는 부유식이거나 부유식이 아닌 구조물의 추진을 위한 연료로서 사용되는 액화천연가스를 수용하기 위해 설계된다.
종래 기술에서, 밀봉 단열 탱크는 액화 가스의 저장을 위해 사용되며, 지지 구조물, 예컨대, 액화천연가스의 수송을 위해 설계된 선박의 이중 선체 내에 통합된다. 일반적으로, 이 유형의 탱크들은, 탱크의 외부로부터 내부까지 두께 방향으로, 지지 구조물 상에 유지되는 이차 단열 장벽, 이차 단열 장벽에 대하여 지지되는 이차 밀봉 멤브레인, 이차 밀봉 멤브레인에 대하여 지지되는 일차 단열 장벽, 및 일차 단열 장벽에 대하여 지지되며 탱크 내에 담겨 있는 액화천연가스와 접촉하도록 설계된 일차 밀봉 멤브레인을 연속하여 가지는 다층 구조를 포함한다.
누설(leakage)을 검출하기 위해, US 4,404,843호에 따르면, 일차 단열 장벽과 이차 단열 장벽을 포함하는 공간들을 불활성 가스로 채운다. 한정(confinement) 시스템에 따라, 일차 및 이차 공간들은 상이한 압력들로 조절되지만, 항상 대기압보다는 더 높다. 공간들 내부에서의 온도의 변화에 의해 초래된 압력의 임의의 변화를 보상하기 위해, 또는 대기압의 변화를 보상하기 위해, 각각의 공간의 압력은, 불활성 가스를 주입 가능하게 하거나 또는 불활성 가스의 부분을 대기로 배출 가능하게 하는 조절 시스템에 의해 일정한 상대 압력 범위 내로 조절되고 유지된다.
출원 US2017/0138536호는 극저온 탱크는 열점들(hot spots) 또는 냉점들(cold spots)을 가질 수 있으며, 이에 따라 단열 공간들 내부로 들어가고 단열 공간들로부터 빠져나오는 가스의 유동을 검출하는 시스템에 결함이 있을 수 있고, 허위 경보(false alarm)를 발동할 수 있다는 것을 지적하고 있다. 이 문제점을 해결하기 위해, 이 문헌은 상이한 단열 공간들을 위해 상이한 불활성 가스들의 사용을 제안한다. 누설은 당해 공간 내에 없어야 하는 가스의 검출에 의해 검출된다. 이러한 검출 방법은 다수의 유형의 불활성 가스와, 이에 따른 다수의 분배 회로들을 가질 것을 필요로 하며, 이는 가스 수송 선박에 구현하기가 더 복잡하다.
본 발명이 기초하는 사상은 종래 기술의 문제점들을 제거하면서 오직 단일의 불활성 가스를 사용하는 것으로 이루어진다.
이 목적을 위해, 탱크 둘레에 위치하며 불활성 가스로 채워진 단열 공간의 열적 카토그래피(thermal cartography)를 결정하기 위해, 온도 센서들이 액화 가스를 담고 있는 탱크 전반에 걸쳐 다수의 위치들에 배치된다. 이러한 열적 카토그래피에 의해, 두 개의 주어진 시점들에서 단열 공간 내에 존재하는 불활성 가스의 질량을 정확하게 계산하고(방법 2), 두 개의 시점들 사이에서 계산된 가스의 변화를 이 두 개의 시점들 사이에서 가스의 유입 및 배출 유량에 대해 측정된 가스의 양과 비교하는 것(방법 1)이 제안된다. 질량 보존의 법칙은 두 방법들에 의해 결정된 질량의 변화는 동일하다는 것을 의미한다. 탱크 외부를 향한 가스의 임의의 누설은 두 결과들 사이의 불균형을 초래한다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 액화 가스를 위한 밀봉 단열 탱크로부터의 누설의 검출 방법을 제공한다. 상기 탱크는 액화 가스를 둘러싸는 밀봉 멤브레인을 포함하고, 상기 밀봉 멤브레인은 그 자체가 밀봉된 지지 벽으로부터 상기 밀봉 멤브레인을 분리시키는 단열 공간에 의해 둘러싸이며, 상기 단열 공간은 고체, 단열 재료 및 불활성 가스로 채워지고, 상기 단열 공간은 불활성 가스를 주입 및 추출하기 위해 적어도 하나의 주입 덕트와 적어도 하나의 추출 덕트를 구비한다.
상기 검출 방법은, 제1 시점과 제2 시점 사이의 불활성 가스의 질량의 제1 변화를 결정하는 단계로서, 상기 제1 변화는, 상기 제1 시점과 제2 시점 사이에서, 상기 주입 덕트에 의해 추가되고 상기 추출 덕트에 의해 제거된 불활성 가스의 전체 질량들의 합산에 대응되는, 질량의 제1 변화를 결정하는 단계;
상기 단열 공간의 자유 부피 내의 압력과 온도의 측정들에 의해, 상기 제1 시점에서 상기 단열 공간 내의 불활성 가스의 제1 질량과 상기 제2 시점에서 상기 단열 공간 내의 불활성 가스의 제2 질량을 결정하는 단계;
불활성 가스의 상기 제2 질량과 제1 질량 사이의 차이에 대응되는, 상기 제1 시점과 제2 시점 사이의 불활성 가스의 질량의 제2 변화를 계산하는 단계; 및
불활성 가스의 질량의 제1 변화를 불활성 가스의 질량의 제2 변화와 비교하고, 불활성 가스의 질량의 제1 변화와 제2 변화 사이의 차이가 제1 임계값보다 더 큰 경우에 경보를 발동시키는 단계;를 포함한다.
"불활성 가스"라는 표현은 단열 공간 내에 존재하는 가스(들)를, 즉, 종래의 이질소(N2)와 같은 유형의 비-반응성의 중성 가스를 의미하며, 이는 단열 공간들 내에 초기에 존재하는 가스이고, 상기 단열 공간들의 수명 동안 주입되는 가스이다. 그러나, 본 발명에 따른 방법은, 일반적으로 단열 공간들 내부로 탄화수소(들), 예를 들어, 메탄(CH4)의 원하지 않는 도입에 의해, 특히, (일차) 밀봉 멤브레인으로부터의 누설이 있는 때에, 이 단열 공간들 내에 가스의 오염이 있을 때에도 적용된다. 마지막 가설에서, "불활성 가스"라는 표현은 메탄과 같은 원하지 않는 가스(들)를 포함한다.
본 발명에 따른 방법과 시스템은, 예컨대, 가스들, 즉 이질소(N2) 또는 예를 들어 메탄(CH4)의 특성에 따라 질량의 계산을 개선하기 위해, 유리하게는 단열 공간들 내에 존재하거나 또는 상기 공간들로부터 빠져나가는 가스들의 특성을 분석할 수 있는 하나 또는 다수의 센서들을 포함할 수 있다. 이 센서들은 유리하게는 액화 가스를 위한 수송체(선박) 또는 저장 유닛(육상 또는 해상) 내에 존재하는 가스들의 분석을 위한 시스템에 연결된다.
본 발명과 관련하여 본 출원 내에서 사용된 "선박"이라는 용어는 두 개의 항구들 또는 지리학적 영역들 사이에서 운행하는 수송체(transporter)에 제한되지 않으며, 바지선 또는 FSRU("부유식 저장 및 재기화 유닛")와 같은 정지된 선박, 또는 육상에 위치한 저장 및/또는 처리 구조물도 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 다음과 같이 표현될 수 있다.
본 발명은 액화 가스를 위한 밀봉 단열 탱크의 단열 공간으로부터의 누설의 검출 방법을 제공한다. 상기 탱크는 액화 가스를 둘러싸는 밀봉 멤브레인을 포함하고, 상기 밀봉 멤브레인은 그 자체가 밀봉된 지지 벽으로부터 상기 밀봉 멤브레인을 분리시키는 단열 공간에 의해 둘러싸이며, 상기 단열 공간은 고체, (선택적으로 다공성의) 단열 재료 및 불활성 가스로 채워지고, 상기 단열 공간은 불활성 가스를 주입 및 추출하기 위해 적어도 하나의 주입 덕트와 적어도 하나의 추출 덕트를 구비한다. 상기 검출 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
- 방법 1: 주입 및 추출 유량들의 시간 베이스 적분에 의해, 제1 시점과 제2 시점 사이의 불활성 가스의 질량의 제1 변화를 결정하는 단계;
- 방법 2: 상기 단열 공간의 자유 부피 내의 압력과 온도의 측정들에 의해, 상기 제1 시점에서 상기 단열 공간 내의 불활성 가스의 제1 질량과 상기 제2 시점에서 상기 단열 공간 내의 불활성 가스의 제2 질량을 결정하는 단계;
- 불활성 가스의 상기 제2 질량과 제1 질량 사이의 차이에 대응되는, 상기 제1 시점과 제2 시점 사이의 불활성 가스의 질량의 제2 변화를 계산하는 단계; 및
- 불활성 가스의 질량의 제1 변화를 불활성 가스의 질량의 제2 변화와 비교하고, 불활성 가스의 질량의 제1 변화와 제2 변화 사이의 차이가 제1 임계값보다 더 큰 경우에 오퍼레이터에게 경보를 발동시키는 단계.
이러한 유형의 방법 덕분에, 극저온 탱크의 단열 공간으로부터의 누설을 검출하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명은 주로 부탄으로 이루어진 액화석유가스(LPG)를 저장하기 위해 사용되는 탱크들을 위해 사용될 수 있다. 극저온 탱크 내에 수송 또는 저장은 대기압에서 -44℃에서 수행될 수 있으며, 오직 간단한 단열 공간을 가진 탱크를 요구할 수 있다.
대부분 메탄으로 이루어진 액화천연가스(LNG)의 경우에, 저장 온도는 -162℃이며, 이중 단열 공간을 요구한다. 일 실시예에 따르면, 누설 검출 방법의 주제는 단일 단열 공간 또는 이중 단열 공간에 사용될 수 있다.
이 목적을 위해, 제1 실시예에 따르면, 상기 밀봉 멤브레인은 이차 밀봉 멤브레인이고, 상기 단열 공간은 이차 단열 공간이며, 상기 탱크는 상기 이차 밀봉 멤브레인과 액화 가스 사이에 위치하는 일차 밀봉 멤브레인을 포함하고, 상기 이차 밀봉 멤브레인과 상기 일차 밀봉 멤브레인은 고체, (선택적으로 다공성의) 단열 재료 및 불활성 가스로 채워진 일차 단열 공간에 의해 분리된다.
이 목적을 위해, 제2 실시예에 따르면, 상기 밀봉 멤브레인은 일차 밀봉 멤브레인이고, 상기 단열 공간은 일차 단열 공간이며, 상기 차이는 제1 차이이고, 상기 탱크는 상기 일차 밀봉 멤브레인과 외부 벽 사이에 위치하는 이차 밀봉 멤브레인을 포함하며, 상기 일차 밀봉 멤브레인과 상기 이차 밀봉 멤브레인은 상기 일차 단열 공간에 의해 분리되고, 상기 이차 밀봉 멤브레인과 지지 벽은 고체, (선택적으로 다공성의) 단열 재료 및 불활성 가스로 채워진 이차 단열 공간에 의해 분리된다.
이중-멤브레인 탱크의 바람직한 모드에 따르면, 상기 누설의 검출 방법은 두 개의 단열 공간들에 대해 수행된다. 따라서, 상기 제2 실시예는 다음과 같이 수정된다. 상기 이차 단열 공간은 불활성 가스를 주입 및 추출하기 위해 적어도 하나의 주입 덕트와 적어도 하나의 추출 덕트를 구비하며, 상기 검출 방법은 다음의 단계들을 더 포함한다.
- 상기 제1 시점과 제2 시점 사이의, 상기 이차 단열 공간 내의 불활성 가스의 질량의 제3 변화를 결정하는 단계로서, 상기 제3 변화는, 상기 제1 시점과 제2 시점 사이에서, 상기 주입 덕트에 의해 추가되고 상기 추출 덕트에 의해 제거된 불활성 가스의 전체 질량들의 합산에 대응되는, 질량의 제3 변화를 결정하는 단계;
- 상기 이차 단열 공간의 자유 부피 내의 압력과 온도의 측정들에 의해, 상기 제1 시점에서 상기 이차 단열 공간 내의 불활성 가스의 제3 질량과 상기 제2 시점에서 상기 이차 단열 공간 내의 불활성 가스의 제4 질량을 결정하는 단계;
- 불활성 가스의 상기 제4 질량과 제3 질량 사이의 차이에 대응되는, 상기 제1 시점과 제2 시점 사이의, 상기 이차 단열 공간 내의 불활성 가스의 질량의 제4 변화를 계산하는 단계; 및
불활성 가스의 질량의 제3 변화를 불활성 가스의 질량의 제4 변화와 비교하고, 불활성 가스의 질량의 제3 변화와 제4 변화 사이의 제2 차이가 제2 임계값보다 더 큰 경우에 경보를 발동시키는 단계.
(두 개의 단열 공간들에서 누설을 검출하는) 이중-멤브레인 탱크의 바람직한 모드의 다른 표현에 따르면, 이 제2 실시예는 다음과 같이 수정된다. 상기 이차 단열 공간은 불활성 가스를 주입 및 추출하기 위해 적어도 하나의 주입 덕트와 적어도 하나의 추출 덕트를 구비하며, 검출 과정은 다음의 단계들을 더 포함한다.
- 주입 및 추출 유량들의 시간 베이스 적분과 그 다음 적분된 유량의 미분에 의해, 상기 제1 시점(t1)과 제2 시점(t2) 사이의, 상기 이차 단열 공간 내의 불활성 가스의 질량의 제3 변화를 결정하는 단계로서, 상기 제3 변화는, 상기 제1 시점과 제2 시점 사이에서, 상기 주입 덕트에 의해 추가되고 상기 추출 덕트에 의해 제거된 불활성 가스의 전체 질량들의 합산에 대응되는, 질량의 제3 변화를 결정하는 단계;
- 상기 이차 단열 공간의 자유 부피 내의 압력과 온도의 측정들에 의해, 상기 제1 시점(t1)에서 상기 이차 단열 공간 내의 불활성 가스의 제3 질량과 상기 제2 시점(t2)에서 상기 이차 단열 공간 내의 불활성 가스의 제4 질량을 결정하는 단계;
- 불활성 가스의 상기 제4 질량과 제3 질량 사이의 차이에 대응되는, 상기 제1 시점(t1)과 제2 시점(t2) 사이의, 상기 이차 단열 공간 내의 불활성 가스의 질량의 제4 변화를 계산하는 단계; 및
불활성 가스의 질량의 제3 변화를 불활성 가스의 질량의 제4 변화와 비교하고, 불활성 가스의 질량의 제3 변화와 제4 변화 사이의 제2 차이가 제2 임계값보다 더 큰 경우에 경보를 발동시키는 단계.
두 개의 단열 공간들 내에서 측정함으로써, 차이들 사이의 임의의 연관성을 연구함으로써, 잘못된 검출의 위험성을 감소시키는 것이 가능하다. 따라서, 상기 제1 차이가 제1 임계값보다 더 큰 경우 및/또는 상기 제2 차이가 제2 임계값보다 더 큰 경우, 및 상기 제1 차이와 제2 차이의 대수합(algebraic sum)이 제3 임계값보다 더 작은 경우에, 상기 이차 밀봉 멤브레인에 누설의 존재가 결정되는 것이 가능하다.
추가적으로, 차이들이 서로 보상되는 경우에, 이는 이차 밀봉 멤브레인에 누설이 있다는 것을 의미할 수 있다. 상기 제1 차이가 제1 임계값보다 더 큰 경우 및/또는 상기 제2 차이가 제2 임계값보다 더 큰 경우, 및 상기 제1 차이와 제2 차이 사이의 산술차(algebraic difference)가 제4 임계값보다 더 큰 경우에, 상기 일차 및 이차 단열 공간들 중 적어도 하나에 누설의 존재가 결정되는 것이 가능하다. 반대로, 제1 차이와 제2 차이 사이의 이러한 차이가 작은 경우에, 이는 가능한 시스템 오류 상황을 나타낸다.
사용되는 임계값들은 계산 체인에서 누적 측정의 불확실성에 따라 결정된다. 비용을 감소시키기 위해, 모든 단열 공간 부피들의 열적 이미지를 잘 맵핑할 수 있도록 하면서, 온도 센서들의 수는 최소의 수로 감소된다. 그러나, 단열 공간들은 비교적 낮은 열전도율을 가지며, 이는 그들의 일차 기능, 즉, 탱크를 단열시키는 기능과 연관된다. 그러나, 외부 온도 또는 탱크의 내부 온도의 변화 중에, 느린 동역학에 의해 열 전파가 일어나며, 이는 일시적인 단계와 연관된 추가적인 측정 위험을 일으킨다.
가능한 일시적인 오류에 의해 영향받지 않도록 하기 위해, 확인 시간(confirmation time)에 의해 증가된 제1 시점에 대응되는 제3 시점과 확인 시간에 의해 증가된 제2 시점에 대응되는 제4 시점 사이에서 전기한 단계들이 반복될 수 있으며, 상기 확인 시간이 흐른 후에 상기 경보가 다시 발동된 경우에 누설의 존재가 결정될 수 있다.
상기 탱크의 충전 중에 온도의 현저한 변화를 고려하기 위해, 상기 방법은 상기 탱크의 충전 후 미리 결정된 안정화 시간보다 더 긴 시간 후에 수행된다.
다른 실시예들에 따르면, 상기 압력과 온도의 측정들은 대략, 예를 들어 제1 시점 후와 대략, 예를 들어 제2 시점 전의 측정 시간 동안 수행될 수 있으며, 상기 제1 질량과 제2 질량은 상기 측정 시간 동안의 평균 질량들이다. 상기 측정 시간은, 상기 측정 시간 동안 추가되거나 또는 추출되는 불활성 가스가 상기 단열 공간 내에 존재하는 불활성 가스의 전체 질량에 비해 무시해도 될 정도로, 충분히 짧을 수 있다. 바람직하게는, 불활성 가스는 상기 측정 시간 동안 상기 단열 공간에 추가되거나 상기 단열 공간으로부터 추출되지 않는다. 상기 측정 시간은 상기 제1 시점과 제2 시점 사이의 시간보다 짧을 수 있다. 예를 들어, 제1 측정 및 제2 측정은 시간에 걸쳐 슬라이딩 방식으로 계산된다.
일 실시예에 따르면, 상기 온도 측정들은, 상기 지지 벽과 상기 이차 밀봉 멤브레인 상의 다수의 위치들에 배치된 온도 센서들에 의해 수행되는 측정들을 포함할 수 있다. 또는, 상기 온도 측정들은 액상 또는 기상으로 상기 탱크 내에 담겨 있는 유체의 온도에 근거하여 계산되는 추정들을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 불활성 가스의 질량의 제1 변화는 상기 주입 덕트의 주입 밸브와 상기 추출 덕트의 추출 밸브에서의 불활성 가스의 질량 유량(mass flow)에 따라 측정된다.
상기 주입 밸브 및/또는 추출 밸브에서의 질량 유량은 몇몇 방식으로, 예를 들어 상기 주입 밸브 및/또는 추출 밸브의 개방의 정도에 따라 결정될 수 있다. 상기 주입 밸브 및/또는 추출 밸브에서의 가스의 질량 유량은 상기 밸브로부터 상류와 하류의 불활성 가스의 압력과 온도에 따라서 결정될 수 있다. 변형예로서, 상기 주입 밸브 및/또는 추출 밸브에서의 가스의 질량 유량은 상기 밸브에서의 가스의 질량을 측정하는 유량계에 의해 측정될 수 있다.
정밀도를 향상시키기 위해, 상기 단열 공간 내의 불활성 가스의 제1 질량 또는 제2 질량을 결정하기 위한 상기 압력과 온도 측정들은 상기 단열 공간의 다수의 영역들에서 수행되며, 상기 영역들 모두는 상기 단열 공간의 자유 부피를 형성한다.
다른 실시예에 따르면, 본 발명은 밀봉 단열 탱크를 포함하는 액화 가스의 저장을 위한 설비를 제공하며, 상기 탱크는 액화 가스를 둘러싸는 밀봉 멤브레인을 포함하고, 상기 밀봉 멤브레인은 그 자체가 밀봉된 지지 벽으로부터 상기 밀봉 멤브레인을 분리시키는 단열 공간에 의해 둘러싸이며, 상기 단열 공간은 고체, (선택적으로 다공성의) 단열 재료 및 불활성 가스로 채워지고, 상기 단열 공간은 불활성 가스를 주입 및 추출하기 위해 적어도 하나의 주입 덕트와 적어도 하나의 추출 덕트를 구비한다. 상기 탱크는 상기 단열 공간의 자유 부피 내에 에워싸인 불활성 가스의 압력과 온도를 결정하도록 구성된 적어도 하나의 압력 센서와 다수의 온도 센서들을 포함한다. 상기 설비는 상기 주입 덕트와 상기 추출 덕트 내의 불활성 가스의 유량을 측정하기 위한 유량 측정 장치들, 및 적어도 하나의 누설 검출 장치를 포함한다.
상기 적어도 하나의 누설 검출 장치는:
- 상기 유량 측정 장치들과 함께 제1 시점(t1)과 제2 시점(t2) 사이의 불활성 가스의 질량의 제1 변화를 결정하고;
- 상기 단열 공간의 자유 부피 내에서 상기 적어도 하나의 압력 센서와 상기 다수의 온도 센서들에 의해 수행되는 압력과 온도 측정들에 의해, 상기 제1 시점(t1)에서 상기 단열 공간 내의 불활성 가스의 제1 질량과 상기 제2 시점(t2)에서 상기 단열 공간 내의 불활성 가스의 제2 질량을 결정하며;
- 불활성 가스의 상기 제2 질량과 제1 질량 사이의 차이에 대응되는, 상기 제1 시점(t1)과 제2 시점(t2) 사이의 불활성 가스의 질량의 제2 변화를 계산하고;
불활성 가스의 질량의 제1 변화를 불활성 가스의 질량의 제2 변화와 비교하고, 불활성 가스의 질량의 제1 변화와 제2 변화 사이의 차이가 제1 임계값보다 더 큰 경우에 (예를 들어 조작자에게 경보를 알림으로써) 경보를 발동시키도록 구성되며,
상기 제1 변화는, 상기 제1 시점과 제2 시점 사이에서, 상기 주입 덕트에 의해 추가되고 상기 추출 덕트에 의해 제거된 불활성 가스의 전체 질량들의 합산에 대응된다.
이중-멤브레인 탱크 설비에서, 상기 밀봉 멤브레인은 이차 밀봉 멤브레인일 수 있고, 상기 단열 공간은 이차 단열 공간일 수 있으며, 상기 탱크는 상기 이차 밀봉 멤브레인과 액화 가스 사이에 위치하는 일차 밀봉 멤브레인을 포함할 수 있고, 상기 이차 밀봉 멤브레인과 상기 일차 밀봉 멤브레인은 고체, (선택적으로 다공성의) 단열 재료 및 불활성 가스로 채워진 일차 단열 공간에 의해 분리된다.
이중-멤브레인 탱크의 변형 설비에 따르면, 상기 밀봉 멤브레인은 일차 밀봉 멤브레인일 수 있고, 상기 단열 공간은 일차 단열 공간일 수 있으며, 상기 차이는 제1 차이일 수 있고, 상기 탱크는 상기 일차 밀봉 멤브레인과 상기 지지 벽 사이에 위치하는 이차 밀봉 멤브레인을 포함할 수 있으며, 상기 일차 밀봉 멤브레인과 상기 이차 밀봉 멤브레인은 상기 일차 단열 공간에 의해 분리되고, 상기 이차 밀봉 멤브레인과 상기 지지 벽은 고체, (선택적으로 다공성의) 단열 재료 및 불활성 가스로 채워진 이차 단열 공간에 의해 분리된다.
다른 실시예에 따르면, 상기 이차 단열 공간은 불활성 가스를 주입 및 추출하기 위해 적어도 하나의 주입 덕트와 적어도 하나의 추출 덕트를 구비한다. 상기 탱크는 적어도 하나의 압력 센서를 포함한다. 상기 다수의 온도 센서들 중 센서들도 상기 이차 단열 공간 내에 에워싸인 불활성 가스의 온도를 결정하도록 구성된다. 상기 설비는 상기 주입 덕트와 추출 덕트 내의 불활성 가스의 유량을 측정하기 위해 유량 측정 장치들을 포함한다. 상기 누설 검출 장치는 상기 방법을 실행하도록 구성된다.
바람직한 실시예에 따르면, 액화 가스 저장 설비는 액화 가스 수송 선박에 탑재되고, 상기 수송 선박은 액화 가스 저장 설비를 하나 또는 다수로 포함할 수 있다.
첨부된 도면들을 참조하여, 순전히 비제한적인 도시에 의해 제공된 본 발명의 다수의 특정 실시예들에 대한 아래의 설명으로부터 본 발명은 더 잘 이해될 것이고, 본 발명의 다른 목적들, 상세 사항들, 특징들 및 이점들도 더욱 명확하게 될 것이다.
도 1은 탱크들을 포함하고 누설 검출 장치를 구비한 선박의 예를 나타낸다.
도 2는 도 1의 선박의 탱크를 개략적인 횡방향 단면으로 나타낸다.
도 3은 도 1의 선박의 탱크를 개략적인 길이방향 단면으로 나타낸다.
도 4는 액화 가스를 위한 밀봉 단열 탱크의 벽의 예를 도시한다.
도 5는 가스 유량 계산(방법 1)의 제1 실시예를 도시한다.
도 6은 가스 유량 계산(방법 1)의 제2 실시예를 도시한다.
도 7은 감소된 수의 온도 센서들에 의해 일차 밀봉 멤브레인에서의 온도의 계산을 위한 모드를 도시한다.
도 8은 누설 검출 장치의 기능도이다.
도 9는 도 8의 장치의 작동 흐름도를 나타낸다.
본 발명은 주된 실시예에 의해 설명될 것이며, 그 주위에서 상이한 변형예들이 언급되거나 설명된다. 이 목적을 위해, 모든 도면들과 설명에서 동일한 요소를 설명하기 위해 단일의 참조번호가 사용된다.
도 1은 대기압에 가까운 압력에서 액화 가스를 수용하도록 설계된 다수의 탱크들(2)을 가진 메탄 수송선(1)을 나타낸다. 상기 탱크들(2) 각각은 수송되는 유체를 그 액화 온도로 유지하기 위해 밀봉 단열 탱크이고, 액화 온도는 가스 분위기의 압력에 의존하며, 즉, 천연가스에서 대략 -162℃의 온도이다. 이러한 유형의 탱크들은 다양한 기술들, 예를 들어 상표명 Mark Ⅲ®로 판매되는 기술 또는 상표명 NO96®로 판매되는 기술을 사용하여 제조될 수 있으며, 이 기술들은 둘 다 본 출원인에게 속한다.
상기 탱크들(2) 중 하나가 도 2와 3에 의해 설명된다. 도 2는 상기 선박(1)의 횡방향 단면을 보여주며, 이 선박은 바다와 접촉하는 외측 벽(10)과 이중-멤브레인 탱크(2)를 위한 지지 벽으로서 작용하는 내측 벽(11)에 의해 구성된 이중 선체를 포함한다. 도 2에 도시된 비-제한적 실시예에서, 상기 이중 선체는 탱크(2)를 둘러싸며, 보통 액체 돔(liquid dome)(12)과 가스 돔(13)으로 알려진 두 개의 돌출부들을 가지며, 이들은 알려진 기술에 따라 탱크와 적재 또는 하역 터미널 사이의 액체와 가스 유체의 교환을 보장할 수 있게 하고, 탱크를 점검할 수 있게 하며, 파이프들이 관통할 수 있게 한다. 상기 내측 벽(11)은 액체 돔과 가스 돔을 포함하여 밀봉되어야 한다.
상기 내측 벽(11)은 단열 블록들로 덮이며, 단열 블록들은 첫째로 단열을 보장하기 위해, 둘째로 이차 밀봉 멤브레인(14)을 위한 지지체로서 작용하기 위해 이 내측 벽에 고정된다. 다른 단열 블록들은 첫째로 단열을 보장하기 위해, 둘째로 일차 밀봉 멤브레인(15)을 위한 지지체로서 작용하기 위해 상기 이차 밀봉 멤브레인(14) 상에 배치된다. 상기 일차 밀봉 멤브레인(15)은 액화 가스 및 가스 천장(gaseous ceiling)과 접촉하며, 상기 탱크의 유효 부피를 정의한다. 상기 이차 밀봉 멤브레인(14)은 일차 밀봉 멤브레인으로부터 누설의 경우에 안전 장치로서 작용한다. 추가적으로, 일차 밀봉 멤브레인(15)과 이차 밀봉 멤브레인(14) 사이의 공간은 일차 단열 공간(16)을 구성하며, 이차 밀봉 멤브레인과 내측 벽(11) 사이의 공간은 이차 단열 공간(17)을 구성한다.
상기 탱크(2)는 또한 액화 가스의 제어를 위한 배관을 지지하는 금속 구조물(30), 탱크로부터 액화 가스를 비우기 위한 적어도 하나의 펌프(31), 탱크를 낮은 부분 및/또는 높은 부분으로부터 채울 수 있게 하는 파이프를 포함한다. 상기 탱크는 또한 액화 가스의 자발적인 증발에 기인하여 탱크 내에 위치하는 가스를 위한 증기 수집기(32)를 포함한다. 상기 탱크는 도시되지 않은 많은 다른 요소들, 예를 들어, 증기상의 온도를 낮추는데 사용되는 분무기를 포함할 수 있다.
도 4는 상표명 NO96® 기술에 따른 탱크 벽의 실시예를 보여준다. 단열 블록들(41)은 중합될 수 있는 수지 스트립들(resin strips) 상의 이차 단열 공간(17) 내에 배치되며, 고정 장치들(43)에 의해 고정된다. 중합될 수 있는 수지 스트립들(42)은 내측 벽(11)을 위해 제공된 이론적인 표면과 제조 공차에 기인한 불완전한 표면 사이의 차이를 보상하는 역할을 하며 내측 벽(11) 상에 단열 블록들(41)의 힘들을 비교적 균일한 방식으로 분배하는 역할을 한다. 특정 시스템에서, 중합될 수 있는 수지로 만들어진 이 스트립들은 이중 선체에 대하여 단열 패널의 유지를 보장한다. 상기 고정 장치(43)는 내측 벽(11) 상에 단열 블록들(41)의 고정을 보장한다. 그 다음에, 상기 이차 밀봉 멤브레인(14)이 단열 블록들(41) 상에 배치된다. 도시된 예에서, 상기 이차 밀봉 멤브레인(14)은 인바(Invar)로 만들어진다. 상기 이차 밀봉 멤브레인(14)은 긴 스트립들로 배치되며, 이들은 서로 나란히 배치되며 융기된 에지들에서 서로 용접된다. 그 다음에, 단열 블록들(44)이 상기 이차 밀봉 멤브레인(14) 상에 배치되고 고정 수단(43)에 의해 이차 단열 공간의 단열 블록들(41) 상의 이차 밀봉 멤브레인을 관통하여 고정된다. 그 다음에, 단열 블록들(44) 상에 일차 밀봉 멤브레인(15)이 배치되어 고정된다. 예로서, 상기 일차 밀봉 멤브레인(15)도 인바 스트립들(Invar strips)로 만들어질 수 있으며, 이들은 융기된 에지들에서 서로 용접된다.
매우 많은 변형예들이 이중-멤브레인 탱크를 제조할 수 있게 한다. 상기 멤브레인들(14, 15)은 트리플렉스(Triplex) 또는 스테인리스 강으로 만들어질 수 있다. 상기 단열 블록들(41, 44)은 동일하거나 상이할 수 있다. 이들은 고단열 재료, 예컨대 목재, 폴리머 발포체, 글라스 울, 등으로 만들어진다. 고정 시스템의 다수의 변형예들이 알려져 있다. 추가적으로, 고정 시스템(43)에서 열전도를 감소시키기 위해, 단열 블록들 사이의 갭들을 글라스 울 또는 다른 유형의 단열 재료로 채우는 것이 가능하다.
상기 일차 및 이차 단열 공간들(16, 17)이 단열 재료로 채워진다 하더라도, 가스의 존재를 허용하는 어떤 자유 부피가 남아 있다. 안전의 이유로, 상기 단열 공간들(16, 17) 내부의 공기는 불활성 가스, 예컨대 질소로 교체된다. 질소에 의한 패시베이션은 제1 단열 공간과 제2 단열 공간 내에 천연가스의 누설의 경우에 인화성인 혼합의 발생을 방지할 수 있도록 한다. 이를 위해, 상기 일차 및 이차 단열 공간들(16, 17)은 불활성 가스의 주입 덕트들(21,22)과 불활성 가스의 추출을 위한 덕트들(23, 24)을 구비한다. 상기 주입 덕트들(21, 22)은 예를 들어 액체 돔의 수준에서 배치되며, 주입 밸브들(25, 26)에 의해 압력하에 질소 저장고에 연결된다. 상기 추출 덕트들(23, 24)은 예를 들어 가스 돔의 수준에서 배치되며, 대기에 연결되거나 또는 추출 밸브들(27, 28)에 의해 배출된 가스들을 연소시킬 수 있게 하는 장치에 연결된다.
질소로 채워진 단열 공간들에 의해, 단열 공간들도 누설의 검출에 참여한다. 상기 일차 및 이차 공간들(16, 17) 내에서 질소에 대해 대기압에 비해 약간의 가압이 수행된다. 일차 단열 공간(16)과 이차 단열 공간(17) 사이에도 압력 차이가 존재할 수 있다. 단열 공간들 사이의 가압의 차이는 수십 밀리바이며, 누설의 방향 및/또는 멤브레인들의 선행하중(preloading)과 같은 다양한 이유를 위해 설정된다. 압력 조절은 두 개의 단열 공간들(16, 17) 각각의 압력을 할당된 압력 범위 내에 유지하기 위해 두 개의 단열 공간들(16, 17)에 대해 수행된다.
선체의 내측 벽(11), 일차 밀봉 멤브레인(15) 또는 이차 밀봉 멤브레인(14)이 파열된 때, 누설이 가능하다. 누설의 유형에 따라, 다양한 경우들이 일어날 수 있다. 불활성 가스는 하나의 공간으로부터 다른 공간으로 또는 외부로 또는 탱크로 이동될 수 있다. 액화천연가스 또는 물은 일차 또는 이차 단열 공간 공간들(16, 17) 중 하나의 내부로 침투할 수 있다. 이중-멤브레인 탱크는, 그 구성의 결과로서, 단순한 누설은 위험하지 않다는 이점을 가진다. 실제로, 반드시 피하기를 원하는 누설은 천연가스가 선체로 누설되는 것이다. 일차 밀봉 멤브레인의 파열의 경우에, 이차 밀봉 멤브레인이 안전 장치로서 작용한다. 이러한 안전을 보장하기 위해, 이차 밀봉 멤브레인과 내측 벽(11)의 무손상(intactness)을 보장하는 것이 필수적이며, 결과적으로 밀봉되고 이에 따라 무손상이라는 것을 주기적으로 또는 계속적으로 보장하는 것이 필수적이다.
무손상을 확인하기 위해, 상기 공간들(16, 17) 각각의 내부에 존재하는 불활성 가스의 양이 각각의 공간으로 실제로 들어간 불활성 가스의 양에 대응되는 지를 확인함으로써 일차 및 이차 공간들(16, 17) 내에 누설의 검출을 수행하는 것이 제안된다.
유량에 의한 질량의 변화의 측정(방법 1)
단열 공간 내부로 주입된 불활성 가스의 양과 단열 공간으로부터 추출된 불활성 가스의 양의 측정에 의해, 두 시점들 사이에서 추가되고 제거된 양을 결정하는 것이 가능하다. 변화의 제1 측정은 두 시점들(t1 및 t2) 사이에서 단열 공간들(16 및 17) 내부로 추가된 및/또는 단열 공간들(16 및 17)로부터 제거된 불활성 가스의 양의 변화를 얻기 위해 수행된다.
이 변화의 제1 측정은 다양한 방식들로 수행될 수 있다. 제1 실시예에 따르면, 주입 밸브들(25, 26)과 추출 밸브들(27, 28)의 개방 퍼센트/수준을 알면서, 주입 덕트들(21, 22)과 추출 덕트들(23, 24)에 배치된 압력 센서들(221, 222, 223, 224, 225, 226, 227 및 228)에 의해 압력 차이를 결정하는 것은 충분하다. 변형예는, 전술한 압력 센서들(221, 222, 223, 224, 225, 226, 227 및 228) 대신에, 상기 밸브들로부터 하류와 상류의 상이한 압력들의 분석적 결정으로 구성될 수 있다.
상기 주입 밸브들(25, 26)과 추출 밸브들(27, 28) 각각으로부터 상류와 하류에 배치된 온도 센서들(121 내지 128)의 보완으로서, (상류/하류 압력, 밸브 특성들 또는 "VC", 및 상류 온도에서 가스의 밀도에 따라) 본 기술분야의 기술자에게 알려진 방정식에 근거하여, 이 정보는 밸브들의 개방 수준에 따른 질량 유량(mass flow)을 결정할 수 있게 한다.
주어진 개방 수준이 유지된 시간은 각각의 단열 공간 내부로 추가된 양 또는 각각의 단열 공간으로부터 추출된 양을 결정할 수 있게 한다. 두 시점들(t1, t2) 사이에서 추출된 가스의 총합을 뺀 추가된 가스의 총합은, 개방의 수준에 따라서, 그리고 이에 따라 상기 밸브들(25 내지 28)의 질량 유량에 따라서, 각각의 단열 공간에 대해 이 두 개의 공간들 사이의 가스의 질량의 변화를 결정할 수 있게 하며, 상기 밸브들(25 내지 28)의 주된 역할은 상기 단열 공간의 압력을 작동 압력의 범위 내에 자동적으로 유지하는 것이다. 상기 밸브들(25 내지 28)이 수동으로 조작되는 경우에는, 유량의 측정을 위해 다른 방법을 사용하는 것이 바람직하다.
도 6에 도시된, 제2 예에 따르면, 유량계들(325 내지 328)이 주입 덕트들(21, 22)과 추출 덕트들(23, 24)에, 예를 들어 주입 밸브들(25, 26)로부터 상류에 그리고 추출 밸브들(27, 28)로부터 하류에 배치된다. 상기 유량계들(325 내지 328)은 각각의 단열 공간(16 또는 17) 내부로 주입된 가스의 양 또는 각각의 단열 공간(16 또는 17)으로부터 추출된 가스의 양을 측정 또는 계산할 수 있게 한다. 두 시점들(t1 및 t2) 사이에서 추출된 가스의 총합을 뺀 주입된 가스의 총합은 각각의 단열 공간에 대해 두 시점들(t1 및 t2) 사이에서 가스의 양의 변화를 정확하게 결정할 수 있게 한다.
각각의 단열 공간 내부로 주입되거나 또는 각각의 단열 공간으로부터 추출된 가스의 양의 계산은 제1 및 제2 예의 조합된 적용으로부터, 다시 말해서, 주입 밸브들(25, 26) 또는 추출 밸브들(27, 28)의 개방 퍼센트/수준을 알면서, 주입 덕트들(21, 22) 또는 추출 덕트들(23, 24)에 배치된 압력 센서들(221, 222, 223, 224, 225, 226, 227 및/또는 228)의 사용과 주입 덕트들(21, 22) 또는 추출 덕트들(23, 24)에 배치된 유량계들(325 내지 328) 중에서 하나 또는 다수를 조합함으로써, 도출될 수 있다.
방법 1의 두 개의 전술한 실시예들을 달리, 즉, 더욱 개략적으로, 표현하는 경우에, 아래에 주어진 제시(presentation)가 고려될 수 있다.
상술한 제1 예에서, 적어도:
- (일차 및 이차 공간들(16, 17)의 입력 밸브로부터 하류의 압력 센서는 종래에 이미 있다는 조건하에서) 상기 제1 및 제2 단열 공간들(16, 17) 각각을 위한 입력 밸브로부터 상류의 압력 센서; 및
- (일차 및 이차 입력/출력 밸브들(16, 17)로부터 상류의 압력 센서는 이미 있다는 것을 알면서) 상기 제1 및 제2 단열 공간들(16, 17) 각각을 위한 출력 밸브로부터 하류의 압력 센서; 및
- 상기 제1 및 제2 단열 공간들(16, 17) 각각을 위한 입력 밸브로부터 상류의 온도 센서; 및
- 상기 제1 및 제2 단열 공간들(16, 17) 각각을 위한 출력 밸브로부터 상류의 온도 센서;를 가질 필요가 있다.
상기 온도 센서들과 밸브의 양측에 위치한 한 쌍의 압력 센서들은 일차 및 이차 단열 공간들(16, 17) 각각의 입력 및 출력 유량들을 각각 측정/계산할 수 있게 한다.
상술한 제2 예에서, 적어도:
- 상기 제1 및 제2 단열 공간들(16, 17) 각각을 위한 입력 밸브로부터 상류에(또는 하류에) 설치된 유량계; 및
- 상기 제1 및 제2 단열 공간들(16, 17) 각각을 위한 출력 밸브로부터 상류에(또는 하류에) 설치된 유량계;를 가질 필요가 있다.
상기 탱크 양측의 유량계들은 일차 및 이차 단열 공간들(16, 17) 각각의 입력 및 출력 유량들을 각각 측정할 수 있게 한다.
질량의 평가에 의한 질량의 변화의 측정(방법 2)
변화의 제1 측정값을 확인 하기 위해, 동일한 두 시점들(t1, t2)에서 상기 단열 공간들(16, 17) 내에 실제로 존재하는 불활성 가스의 정확한 양을 측정할 필요가 있다. 각각의 단열 공간(16, 17) 내에 실제로 존재하는 불활성 가스의 양의 측정은 불활성 가스의 부피, 온도 및 압력을 참작하여 수행된다. 그러나, 탱크들의 크기와 단열 공간들(16, 17)의 본성을 고려하여, 단열 공간들 내부에서 온도와 압력은 균질하지 않다는 것을 참작하여야 한다.
이상적으로는, 불활성 가스의 정확한 양을 결정하기 위해, 단열 공간들로부터 포함된 가스의 양을 감소시키기 위해, 단열 공간(16 또는 17) 각각의 단위 부피(elementary volume)에 적용되는 온도와 압력을 결정할 필요할 것이다. 다음으로, 각각의 단위 공간 내에 포함된 가스의 양의 합계는 단열 공간(16 또는 17) 내에 포함된 가스의 전체 양을 결정할 수 있게 할 것이다.
실제로, 각각의 단열 공간을 다수의 부피들로 분할할 수 있으며, 이 부피의 온도와 압력은 제한된 수의 센서들에 의해 비교적 정확하게 결정 또는 추정하는 것이 가능하다. 센서들의 수가 많을수록, 추정은 더욱 정확하게 될 것이라는 점은 이해될 것이다.
상술한 예에서, 센서들의 수를 결정하기 위해, 일차 및 이차 멤브레인들(14, 15)과 내측 벽(11)은, 이들의 작은 두께들과 높은 수준의 열전도율에 비추어, 어느 측면이 해당 위치인지에 관계없이, 균일한 온도라는 사실이 고려된다. 또한, 균질한 환경에 의해 분리된 두 개의 온도 측정 지점들 사이에는, 이 두 개의 측정 지점들 사이에 온도의 선형 구배가 고려된다.
온도 센서들(111)은 내측 벽(11) 상의 상이한 위치들에 배치된다. 일반적으로, 내측 벽(11)을 구성하는 각각의 면에 적어도 하나의 온도 센서(111)가 배치된다. 온도 센서들(114)은 동일한 제2 밀봉 멤브레인(14) 상의 상이한 위치들에 배치된다. 일반적으로, 상기 제1 밀봉 멤브레인(14)을 구성하는 각각의 면에 적어도 하나의 온도 센서(114)가 배치된다. 일차 밀봉 멤브레인에서의 온도는 탱크(2)의 내부의 온도에 의해 결정된다. 몇몇 온도 센서들(130)은 예를 들어 유체의 충전과 배출을 위한 라인들의 유지를 위한 구조물(30)에 고정되어, 액상 및 기상의 유체의 온도를 측정할 수 있게 한다. 또한, 별도의 설비는 탱크의 충전 높이(유체의 기상으로부터 액상을 분리하는 인터페이스(102)의 높이 위치)를 계속적으로 결정할 수 있게 한다.
상기 내측 벽(11)의 임의의 지점에서의 온도는 상기 지점의 부근에 위치한 온도 센서들(111)에 따른 가중평균의 계산을 위한 공식을 적용함으로써 결정될 수 있다. 바람직하게는, 다수의 온도 센서들이 온도의 강한 변화들에 민감한 위치들에 배치된다. 일반적으로, 선박의 중간 갑판의 형태로 제조될 수 있는, 상기 내측 벽(11)의 상면은 다른 면들보다 많은 다수의 온도 센서들(111)을 포함한다. 사실상, 액체 돔(12)과 가스 돔(13)은 상기 탱크(2)의 상부에 있으며, 유지 구조물(30)과, 주입 덕트들(21, 22) 및 추출 덕트들(23, 24)과 증기 수집기(32)의 크로스 멤버들을 지지하고, 이들은 수송되는 가스와 연관된 온도들을 가지며, 따라서 태양열 아래에 있는 동안에도 상당히 저온이지만, 다른 위치들보다는 높은 온도를 가진다.
상기 제2 밀봉 멤브레인(14)의 임의의 지점에서의 온도도 상기 지점의 부근에 위치한 온도 센서들(114)에 따른 가중평균의 계산에 의해 결정된다. 센서들(114)의 수는 해당되는 면 상의 온도의 추정된 균질성에 의존한다.
상기 이차 밀봉 멤브레인(14)과 내측 벽(11) 사이의 이차 단열 공간(17)은 고체의 (선택적으로 다공성의) 단열 재료들로 채워진다. 균질한 고체 재료 내에, 특정 설정 시간 후에, 재료의 두 지점들 사이의 온도 구배가 선형인 평형 상황이 도달된다. 이차 단열 공간(17)의 어느 지점에서의 온도는 내측 벽(11)과 이차 밀봉 멤브레인(14)에 대한 이 지점의 위치에 의존한다. 온도는 내측 벽(11)과 이차 밀봉 멤브레인(14)에 가장 가까운 지점들 사이의 간단한 가중평균에 의해 계산될 수 있다.
상기 일차 밀봉 멤브레인(15)에서의 온도는 액상과 기상의 유체의 온도에 의해 결정된다. 유체는 탱크 내에서 (탱크의 내부 압력에 따라) 액상과 기상 사이의 평형 온도로 유지된다. 실험상의 측정값들이 도시된다. 기상의 가스의 온도는 액화가스의 표면으로부터의 거리에 따라 증가하는 온도층들로 계층화되는 것으로 보여진다.
상기 탱크(2)의 바닥으로부터 탱크의 정상부까지, 일차 밀봉 멤브레인(15)의 온도는 동일한 높이의 화물의 온도이다. 온도 센서들(130)의 위치들에 대응되는 탱크의 높이들에서, 상기 온도는 온도 센서들(130)에 의해 측정된 온도에 대응된다. 다른 높이들에서, 알려진 온도들 사이에서 온도들 사이의 선형 보간법이 수행된다. 도 7은 온도 센서들(130)과 레벨 센서(102)에 의해 생성된, 탱크(2) 내부의 온도의 이 유형의 근사치를 보여준다. 이러한 근사치는 측정 지점의 높이에 따른 일차 밀봉 멤브레인(15)의 온도를 제공한다.
상기 이차 밀봉 멤브레인(14)과 일차 밀봉 멤브레인(15) 사이의 일차 단열 공간(16)은 고체의 (선택적으로 다공성의) 단열 재료들로 채워진다. 상기 일차 단열 공간(16)의 어느 지점에서의 온도는 일차 밀봉 멤브레인(15)과 이차 밀봉 멤브레인(14)에 대한 이 지점의 위치에 의존한다.
상기 주입 덕트들(21, 22)과 추출 덕트들(23, 24)에 배치된 압력 센서들(221, 222, 223 및 224)은 일차 및 이차 단열 공간들(16, 17)의 정상부에서의 압력을 측정할 수 있도록 한다. 따라서, 측정된 상기 압력은 단열 공간들(16, 17)의 임의의 지점에서의 가스의 압력으로서 고려될 수 있다. 일 예에서, 상기 압력은 단열 공간들(16, 17) 내부의 가스의 높이에 따라 수정될 수 있다.
상기 단열 공간들(16, 17)은 탱크 제조자에 의해 알려진 크기와 형태를 가진다. 또한, 이 공간들을 채우는 고체 재료들은 알려져 있으며, 이들의 공극률과 고체 재료들을 포함하지 않는 자유 공간들도 마찬가지이다. 이러한 지식에 근거하여, 각각의 단열 공간(16 또는 17)의 임의의 단위 공간에 대해, 가스로 채워질 수 있는 자유 부피를 결정하는 것이 가능하다. 이 단위 부피의 단위 질량은 예를 들어 완전 기체의 법칙으로부터 도출된 다음의 공식에 의해 추산될 수 있다.
Figure pct00001
이 경우에, 불활성 가스의 밀도(ρ)는 다음의 공식에 의해 결정될 수 있다.
Figure pct00002
여기서, MN은 질소의 몰 질량이고(이 경우, 이 예에서, 원하지 않는 가스가 존재한다는 가설은 고려되지 않는다), P는 단위 공간 내의 질소 압력이며, R은 완전 기체의 보편 상수이고, T는 단위 공간의 온도이며,
Figure pct00003
는 단위 공간의 환경의 평균 공극률이고, dV는 단위 공간의 부피이다.
모든 단위 질량들의 총합은 각각의 단열 공간(16, 17) 내에 존재하는 불활성 가스의 전체 질량을 결정할 수 있게 한다.
또한, 단열 공간들 각각을 특정 특성들을 가진 다수의 부피들로 분할함으로써 가스의 질량의 결정을 수행하는 것도 가능하며, 이는 계산을 단순화시킬 수 있다. 이는 불활성 가스가 각각의 단열 공간(16, 17) 내에서 순환하도록 허용하는 자유 공간들을 특징화하는 것에 해당한다. 상기 단열 블록들(41, 44)은 폐쇄-기포형 발포체(closed-cell foam)로 만들어지며, 공극률은 대략 1%이다. 예로서, 글라스 울로 채워지는 단열 블록들 사이의 간격들은 대략 85%의 공극률을 가진다. 추가적으로, 멤브레인들의 근처에, 멤브레인의 평면에 직각으로 형성된 용접 조인트들 및/또는 상기 멤브레인들이 스테인리스 강으로 만들어진 때 멤브레인들의 확장 조인트들에 대응되는 자유 공간들이 있다. 이에 따라 형성된 자유 부피들은 알려져 있으며 서로 독립적으로 모델링될 수 있다.
멤브레인들 근처의 자유 공간들의 작은 크기를 고려하면, 이 자유 공간들 내의 모든 불활성 가스는 멤브레인과 동일한 온도이고, 이는, 해당되는 부피를 알고 있기 때문에, 멤브레인의 평균 온도에 따라 가스의 질량을 결정할 수 있게 한다. 단열 공간 내의 온도장(temperature field)은, 온도가 단열 공간의 두께 방향으로 선형으로 분포되는 법칙에 의해 개산될 수 있다. 환경의 공극률을 참작함으로써 자유 공간 내에 포함된 가스의 질량을 결정하는 것이 가능하다. 단열 공간(16 또는 17)의 자유 공간들 내에 포함된 가스의 질량들의 총합은 상기 단열 공간 내에 포함된 가스의 전체 질량을 제공한다.
더 단순화된 변형예에 따르면, 각각의 단열 공간(16 또는 17)의 절반과 멤브레인(14 또는 15) 또는 내측 벽(11) 사이에 위치한 반-공간들(half-spaces) 각각 내에 위치한 불활성 가스의 자유 부피가 결정된다. 그 다음에, 멤브레인들(14 또는 15)과 내측 벽(11)의 평균 온도가 근처의 자유 반-공간에 적용됨으로써 대응되는 가스의 질량을 얻고, 이는 그 다음에 해당되는 단열 공간의 가스의 다른 질량에 더해짐으로써, 각각의 공간 내의 가스의 질량을 얻는다.
사용된 질량 계산 방법에 관계없이, 질량 측정은 시점(t1)에 수행되어야 하고, 질량 측정은 시점(t2)에 수행되어야 하며, 이는 이들로부터 제2 변화 측정을 감소시킬 수 있도록 하기 위한 것이다. 상기 제2 변화 측정은 단열 공간들(16, 17) 내부로 추가된 및/또는 단열 공간들로부터 제거된 불활성 가스의 양에 대응되며, 이는 제1 변화 측정과 비교될 수 있다.
질량 계산의 정확성을 위해, 액화 가스의 레벨, 압력 및 온도의 측정들은 측정 기간들에 걸쳐 평균을 낸다. 사실상, 이 측정값들 중 하나에서의 일시적인 변화는 질량 계산을 변조시킬 수 있으며, 반면에 일시적인 변화에 의해 영향받지 않도록 하기 위해서는 작은 측정 기간에 걸쳐 평균값을 취하는 것으로 충분하다. 예로서, 악화 가스는 파도 형태의 자유 액체 표면을 가진다. 레벨 측정 장치(102)는 이에 의해 영향을 받을 수 있다. 또한, 예로서, 단열 공간들 중 하나의 내부로 질소가 주입되거나 또는 이로부터 질소가 추출된 때, 이는 밸브에서의 온도가 국부적이고 일시적으로 낮아지게 하며, 측정이 이러한 유형의 작동 바로 전 또는 후 또는 작동 중에 수행된 경우에, 잘못된 측정을 발생시킬 수 있다. 유사하게, 탱크의 큰 크기는 단열 공간들 내의 가스의 실제 순환이 즉각적이지 않다는 것을 의미한다. 질소의 추가 또는 추출 후에 압력 평형은 즉시 이루어지지 않고, 수십초 걸릴 수 있다.
따라서, 측정 오류에 의해 영향을 받지 않도록 하기 위해, 예를 들어, 대략 5 내지 15 mn의 측정 기간을 제공하는 것이 가능하다. 측정 기간들은 대략 제1 및 제2 시점들(t1 및 t2)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 기간의 단부들 중 하나는 제1 시점(t1) 후에 시작하고, 상기 기간의 단부들 중 다른 하나는 제2 시점(t2) 전에 끝나며, 제2 시점(t2)은 제1 시점(t1) 후에 일어난다. 바람직하게는, 측정 시점들(t1 및 t2) 사이의 차이는 측정 기간보다 훨씬 더 길다.
가장 정확한 측정값을 얻기 위해, 측정 기간들 중에 불활성 가스를 추가 또는 추출하지 않는 것이 바람직하다. 그러나, 이는 오직 임의의 동작이 측정 기간 중에 금지되는 경우에만 가능하며, 이는 반드시 가능한 것은 아니다. 다른 가능성은 측정을 연속적으로 수행하고 기간에 걸쳐 슬라이딩 방식으로 평균 측정값들을 생성하는 것이다. 슬라이딩 평균들 중에서 측정 기간을 선택하기 위해 사용될 수 있는 기준은 슬라이딩 기간 중에 가스를 추가 또는 추출하지 않았거나, 또는 슬라이딩 기간 중에 가스의 추가 또는 추출이 무시할 수 있도록 충분히 적은 경우로 이루어진다.
누설의 검출
다양한 측정 원리들이 설명되었으며, 이제 누설이 어떻게 검출되는 지에 대한 설명이 제공될 것이다. 도 8은 누설 검출 장치(80)의 기능도를 나타내며, 이는 주로 인간-기계 인터페이스(81), 계산 유닛(calculation unit)(82), 및 입력/출력 인터페이스 회로(83)를 포함한다. 상기 인간-기계 인터페이스(81)는 측정의 결과들과 누설 경보를 표시하기 의해 사용되며, 또한 해당된다면 시스템과의 상호 작용을 허용하도록 구성된다. 상기 계산 유닛(82)은 프로그램들을 구현하기 위해 그리고 정보를 일시적으로 저장할뿐만 아니라 영구적으로 저장하기 위해 마이크로프로세서와 메모리를 포함한다. 상기 입력/출력 인터페이스 회로(83)는 탱크(2)에 배치된 모든 센서들과, 특히 레벨 센서(102), 온도 센서들(111 내지 130) 중 일부 또는 전부, 선택적으로 유량계들(325 내지 328), 및 주입 밸브(25, 26)와 추출 밸브(27, 28) 제어 입력들에 연결된 회로이다.
특정 실시예에 따르면, 상기 누설 검출 장치(80)는 선박(1)의 관제실 내에 배치된 표준 컴퓨터이며, 상기 입력/출력 인터페이스(83)는 센서들과 통신할 수 있도록 하고 밸브들을 제어할 수 있도록 하는 표준 통신 인터페이스 보드이다. 모든 센서들이 예를 들어 표준 USB와 호환될 수 있는 경우에, 이러한 유형의 통신 보드는 예를 들어 표준 USB와 호환될 수 있으며, 또는 센서들이 와이파이 또는 Zigbee 유형의 통신 인터페이스를 구비하는 경우에, 상기 통신 보드는 이러한 유형의 무선 통신 보드일 수 있다.
상기 계산 유닛(82)에 의해 구현되는 프로그램들 중에서, 제1 프로그램은 측정의 실행에 관한 것이다. 계산을 위해 선택된 옵션에 따라, 이 제1 프로그램은 측정이 수행되는 각각의 시간에 실행되거나, 또는 연속적으로 실행되고, 만들어진 측정값들을 정기적으로 저장하며, 이 측정값들은 그 뒤에 사용될 것이다. 중요한 것은 측정 프로그램은 이전에 설명된 방법들 중 하나에 따라 측정을 수행할 수 있게 하며, 이하에서 설명되는 제2 누설 검출 프로그램의 실행을 허용한다는 것이다.
도 9는 상기 누설 검출 장치(80)에 의해 구현되는 누설 검출 방법의 실시예를 도시한다. 도 9에 따른 방법은 각각의 단열 공간(16, 17)에 특유한 두 개의 독립적인 루프들을 포함한다.
제1 루프는 전술한 두 개의 계산 모드들에 따라 일차 단열 공간(16) 내의 불활성 가스의 질량의 변화를 결정할 수 있게 하는 모든 데이터를 검색하도록 설계된 두 개의 데이터 획득 단계들(911 및 912)을 수행한다. 제1 데이터 획득 단계는 주입 및 추출 덕트들(21, 23)에 의해 시점들(t1 및 t2) 사이에서 주입되고 추출된 가스의 유량의 측정들을 검색하는 것으로 구성된다. 실행된 측정 프로그램에 따라, 이 유형의 단계(911)는, 시점(t1)에서 유량 측정 시작을 개시하고 시점(t2)에서 상기 측정의 끝을 나타냄으로써, 또는 두 개의 시점들 사이에서 가스의 주입 및 추출에 대응되는 시점(t1)과 시점(t2) 사이에서 수행된 모든 유량 측정들을 읽고 통합시킴으로써, 수행될 수 있다.
제2 데이터 획득 단계(912)는 시점들(t1 및 t2)에서 일차 단열 공간에 관한 압력 및 온도 측정값들을 검색하는 것으로 구성된다. 실행된 측정 프로그램에 따라, 이 유형의 단계(912)는, 시점(t1)과 시점(t2)에서 압력 측정 및 온도 측정을 개시함으로써, 또는 시점들(t1 및 t2) 주위에서 만들어진 측정값들을 읽고 이들을 적절한 측정 기간에 통합시킴으로써, 수행될 수 있다.
일반적으로, 시점들(t1 및 t2)을 분리하는 기간은 누설을 식별할 수 있도록 충분히 길어야 하며, 반면에 유용한 검출을 허용하기 위해 적정하게 짧아야 한다. 예를 들어, 시점들(t1 및 t2) 사이의 지속 기간은 한 시간 내지 수 시간 사이이다.
상기 제1 및 제2 데이터 획득 단계들(911, 912) 이후에 제1 계산 단계(921)와 제2 계산 단계(922)가 수행된다. 상기 제1 계산 단계(921)는, 불활성 가스의 질량의 제1 변화(ΔM1)를 결정하기 위해, 제1 데이터 획득 단계(11) 중에 주입 및 추출 덕트들(21, 23)에 의해 시점들(t1 및 t2) 사이에서 주입되거나 또는 추출된 가스의 유량의 측정값들을 사용한다. 이 불활성 가스의 질량의 제1 변화(ΔM1)는 제1 시점(t1)과 제2 시점(t2) 사이에서 주입 덕트(21)에 의해 추가되고 추출 덕트(23)에 의해 제거된 불활성 가스의 전체 질량들을 합산한 것이다.
상기 제2 계산 단계(922)는, 불활성 가스의 질량의 제2 변화(ΔM2)를 결정하기 위해, 제2 데이터 획득 단계(912) 중에 검색된, 시점들(t1 및 t2)에서의 일차 단열 공간에 관한 압력 및 온도 측정값들을 사용한다. 이 불활성 가스의 질량의 제2 변화(ΔM2)는, 전술한 계산 방법들 중 하나를 사용하여, 제1 시점(t1)에서 일차 단열 공간(16) 내에 포함된 불활성 가스의 제1 질량을 결정하고, 제2 시점(t2)에서 일차 단열 공간(16) 내에 포함된 불활성 가스의 제2 질량을 결정하며, 그 다음에 가스의 제2 질량과 가스의 제1 질량의 차이를 계산함으로써, 즉 아래의 수학식 3에 의해, 획득된다.
Figure pct00004
제1 비교 단계(931)는 불활성 가스의 질량의 제1 변화(ΔM1)와 불활성 가스의 질량의 제2 변화(ΔM2) 사이의 제1 차이(E1)를 계산하고 이 제1 차이(E1)를 제1 임계값(threshold)(S1)과 비교하기 위해 사용된다. 일반적으로, 상기 제1 차이(E1)는 불활성 가스의 질량의 제1 및 제2 변화들(ΔM1, ΔM2) 사이의 단순한 차이이다. 상기 제1 차이(E1)는 동일한 변화의 두 개의 측정 모드들 사이의 차이를 나타낸다. 상기 일차 단열 공간이 무손상인 경우에, 달리 말해서 누설이 없는 경우에, 제1 차이는 실질적으로 0일 것이다. 그러나, 측정 및 계산 오류는 약간의 차이를 보여줄 수 있다. 또한, 제1 임계값(S1)은 측정 체인에 의존하는 최대 오류에 대응되도록 결정된다. 제1 차이(E1)와 제1 임계값(S1)의 비교는 절대값으로 수행된다. 제1 차이(E1)가 제1 임계값(S1)보다 클 경우에, 이는 누설이 가능하며 제1 경보(alarm) 단계(941)가 수행된다. 다른 한편, 제1 차이(E1)가 제1 임계값(S1)보다 크지 않을 경우에는, 이는 명백히 누설이 없다는 것을 의미하며, 제1 차이(E1)는 과정의 나머지를 위해 저장된다. 확인 기간에 의해 증가된 시점들(t1 및 t2)에 대응되는 제3 및 제4 시점들(t3 및 t4)에서, 중복 측정에 의한 재개를 위해, 상기 제1 루프는 끝난다.
상기 제1 경보 단계(941)는 제1 차이(E1)가 너무 크다는 경고로서 작용하며, 이에 따라 시각적 또는 가청 경보가 이러한 차이 측정에 주의를 끌도록 간헐적으로 작동될 수 있다. 그러나, 제1 차이(e1)가 너무 크더라도, 이 차이가 누설보다는 특정 측정 조건들에 의해 초래될 수 있는 경우들이 있다. 이는 특히 온도가 국부적으로 빠르고 현저하게 변할 수 있는 일시적인 단계 중인 경우이며, 이러한 사실에 비추어 측정 및 계산 조건들은 재료들 내의 온도 평형을 고려한다. 따라서, 즉시 누설이 있다고 결론을 내리지 말아야 하며, 그 뒤에 재사용할 목적으로, 제1 차이(E1) 및 시점들(t1 및 t2)과 함께 경보(A)가 저장된다. 다른 확인들, 특히 후속하여 수행되는 테스트 단계들(950 및 960)이 누설을 특징지울 수 있게 할 것이다. 변형예에 따르면, 시각적 또는 가청 경보를 작동시키기 전에, 너무 큰 제1 차이(E1)에 의해 경보(A)가 이미 한 번 또는 몇 번 저장되었는지를 메모리에서 확인한다.
제2 루프는 제1 루프와 동일하지만, 이차 단열 공간에 대해 수행된다. 제3 데이터 획득 단계(913)는 제1 데이터 획득 단계(911)와 유사하지만, 시점들(t1 및 t2) 사이에서 주입 및 추출 덕트들(22, 24)에 의해 주입되거나 또는 추출된 가스의 유량의 측정을 위한 것이다. 제4 데이터 획득 단계(924)는 제2 데이터 획득 단계(912)와 유사하지만, 시점들(t1 및 t2)에서 제2 단열 공간에 대한 압력 및 온도 측정들을 위한 것이다. 제3 계산 단계(923)는 제1 계산 단계(921)와 유사하며, 제1 시점(t1)과 제2 시점(t2) 사이에서 주입 덕트(22)에 의해 추가되고 추출 덕트(24)에 의해 제거된 불활성 가스의 전체 질량들을 합산한 불활성 가스의 질량의 제3 변화(ΔM3)를 계산한다. 제4 계산 단계(924)는 제2 계산 단계(922)와 유사하지만, 불활성 가스의 질량의 제4 변화(ΔM4)를 계산하기 위한 것이며, 이는 제1 시점(t1)에서 이차 단열 공간(17) 내에 포함된 불활성 가스의 제3 질량을 결정하고, 제2 시점(t2)에서 이차 단열 공간(17) 내에 포함된 불활성 가스의 제4 질량을 결정하며, 그 다음에 가스의 제4 질량과 가스의 제3 질량 사이의 차이를 계산함으로써, 즉 아래의 수학식 4에 의해, 획득된다.
Figure pct00005
제2 비교 단계(932)는 제1 비교 단계(931)와 유사하지만, 불활성 가스의 질량의 제3 변화(ΔM3)와 불활성 가스의 질량의 제4 변화(ΔM4) 사이의 제2 차이(E2)를 계산하고 이 제1 차이(E2)를 제2 임계값(threshold)(S2)과 비교하기 위한 것이다. 일반적으로, 제2 차이(E2)는 불활성 가스의 질량의 제3 및 제4 변화들(ΔM3, ΔM4) 사이의 차이이다. 상기 제2 차이(E2)는 동일한 변화의 두 개의 측정 모드들 사이의 차이를 나타내며, 이차 단열 공간(17)의 무손상을 나타낸다. 상기 제2 임계값(S2)은 최대 측정 오류에 대응되도록 결정된다. 제2 차이(E2)와 제2 임계값(S2)의 비교는 절대값으로 수행된다. 제2 차이(E2)가 제2 임계값(S2)보다 클 경우에, 이는 누설이 가능하다는 것을 의미하며, 제2 경보(alarm) 단계(942)가 수행된다. 제2 차이(E2)가 제2 임계값(S2)보다 크지 않을 경우에는, 이는 명백히 누설이 없다는 것을 의미하며, 제2 차이(E2)는 과정의 계속을 위해 저장된다. 상기 제2 루프는, 확인 시간에 의해 증가된 시점들(t1 및 t2)에 대응되는 제3 및 제4 시점들(t3 및 t4)에서 재개를 위해 끝난다.
상기 제2 경보 단계(942)는 제1 경보 단계(941)와 유사하지만, 제2 차이(E2)와 관련된다. 경보(A)는, 그 뒤에 재사용의 목적으로, 제2 차이(E2) 및 시점들(t1 및 t2)과 함께 저장된다. 그 다음에, 테스트 단계들(950 및 960)이 수행된다. 변형예에 따르면, 시각적 또는 가청 경보를 작동시키기 전에, 너무 큰 제2 차이(E2)에 의해, 경보(A)가 이미 한 번 또는 몇 번 저장되었는지를 메모리에서 확인한다.
제1 테스트 단계(950)는 제1 차이(E1) 또는 제2 차이(E2) 때문에, 또는 제1 및 제2 차이들(E1 및 E2)이 너무 크기 때문에 가능한 누설의 검출의 확인 단계이다. 이 단계 중에, 이 차이들(E1 및 E2)의 변화가 보상받았는지를 확인하기 위해, 제1 차이(E1)와 제2 차이(E2)가 비교된다. 다시 말해서, 차이(E1 또는 E2)가 단열 공간들(16 또는 17) 중 하나에서 가스의 손실을 보여주고, 다른 차이(E2 또는 E1)가 단열 공간들(16 또는 17) 중 다른 하나에서 가스의 증가를 보여주는 경우에는, 두 개의 공간들 사이에 누설이 존재하며 이 누설은 이차 밀봉 멤브레인(14)에 위치할 가능성이 있다. 테스트를 수행하기 위해, 제1 및 제2 차이들(E1 및 E2)의 대수합(algebraic sum)이 수행된다. 이차 멤브레인에서 누설의 경우에, 제1 차이(E1)는 제2 차이(E2)의 반대일 것이고, 이들의 합은 0일 것이다. 절대값으로서 총합과 제3 임계값(S3)의 비교가 수행된다. 총합이 임계값(S3)보다 큰 경우에, 시험들은 적절하지 않은 것으로 고려되었으며, 시점들(t3 및 t4)에서 과정을 재개하기 위해 적어도 확인 시간을 기다리는 것은 가능하다. 이와는 반대로, 총합이 제3 임계값(S3)보다 작은 경우에는, 경보(970)가 수행되어야 한다.
상기 경보 단계(970)는 추가적인 확인의 목적으로 멘션(mention)(F4)으로 경보(A)를 저장한다. 상기 멘션(F4)은 이차 밀봉 멤브레인에 개연성 있는 누설의 확인과 시점들(t1 및 t2)를 포함한다. 추가적으로, 승무원에게 이차 밀봉 멤브레인의 누설을 경고하기 위해 시각적 또는 가청 경보가 발동될 수 있다. 상기 시각적 또는 가청 경보는 오직 멘션(F4)으로 기록된 제2 경보가 있는 경우에만 발동될 수 있다. 이 경보 단계(970)의 끝에서, 시점들(t3 및 t4)에서 과정을 재개하기 위해 적어도 확인 시간을 기다릴 수 있다.
테스트 단계(960)는 제1 차이(E1) 또는 제2 차이(E1) 또는 제1 및 제2 차이들(E1 및 E2)이 너무 크기 때문에, 가능한 누설의 검출을 확인하는 단계이다. 이 단계 중에, 제1 차이(E1)와 제2 차이(E2)가 실질적으로 동일한지 여부를 확인하기 위해, 제1 차이(E1)와 제2 차이(E2)가 비교된다. 이 차이들(E1 및 E2)이 실질적으로 동일한 경우에, 두 개의 구별되는 벽들에서 두 개의 동일한 누설들이 있거나, 시스템 오류를 발생시키는 측정 상황이 있다. 이는 예를 들어 측정들이 그래야 하는 것보다 명백히 더 오류가 많은 일시적인 단계에 대응된다. 다른 한편, 제1 및 제2 차이들(E1 및 E2)이 동일하지 않은 경우에, 이는 누설의 검출 개연성을 증가시킨다. 제1 및 제2 차이들(E1 및 E2) 사이의 산술차(algebraic difference)가 계산된다. 그 다음에, 이 차이는 절대값으로서 제4 임계값(S4)과 비교된다. 차이가 제4 임계값(SE)보다 크기 않은 경우에, 제1 및 제2 차이들(E1, E2)은 실질적으로 동일하며, 시점들(t3, t4)에서 과정을 재개하기 위해 적어도 확인 시간을 기다리는 것이 최선이다. 다른 한편, 차이가 제4 임계값(S4)보다 큰 경우에는, 그 다음에 경로 단계(980)이 수행되어야 한다.
상기 경보 단계(980)는 그 다음의 확인의 목적으로 멘션(F3)으로 경보(A)를 저장한다. 상기 멘션(F3)은 제4 임계값보다 큰 차이(E1, E2)의 확인과, 시점들(t1, t2)을 포함한다. 추가적으로, 승무원에게 잠재적인 누설을 경고하기 위해 시각적 또는 가청 경보가 발동될 수 있다. 상기 시각적 또는 가청 경보는 오직 멘션(F3)으로 기록된 제2 경보가 있는 경우에만 발동될 수 있다. 제3 경보 단계(980)의 끝에서, 시점들(t3 및 t4)에서 과정을 재개하기 위해 적어도 확인 시간을 기다릴 수 있다.
도 9에서, 데이터 획득 단계들(911 내지 914)은 병행 수행되며, 계산 단계들(921 내지 924)이 뒤따른다. 그러나, 이 단계들은, 획들 단계들에서 수행된 측정들이 동일한 시점들(t1, t2)에서 수행되고, 제1 계산 단계(921)는 제1 획득 단계(911) 후에 수행되며, 제2 계산 단계(922)는 제1 획득 단계(912) 후에 수행되고, 제3 계산 단계(923)는 제3 획득 단계(913) 후에 수행되며, 제4 계산 단계(924)는 제4 획득 단계(914) 후에 수행된다면, 임의의 순서로 순차적으로 수행될 수 있다.
또한, 비교 단계들(931 및 932)과 경보 단계들(941 및 942)은 더욱 순차적으로 수행될 수 있다. 중요한 것은, 제1 및 제2 차이들(E1, E2)을 계산하며, 제1 차이(E1)가 제1 임계값(S1)보다 큰 경우에, 제1 차이(E1)의 값으로 경보(A)를 저장하고, 및/또는 제2 차이(E2)가 제2 임계값(S2)보다 큰 경우에, 제2 차이(S2)의 값으로 경보(A)를 저장하는 것이다.
상기 테스트 단계들(950 및 960)과 경보 단계들(970 및 980)은 병행 또는 순차적으로 수행될 수 있다. 특정 경우에, 테스트 단계(950 또는 960)는 생략될 수 있다.
누설의 확인
앞에서 지적된 바와 같이, 상기 과정은 누설의 개연성을 검출하고 경보를 울릴 수 있게 한다. 앞에서 지적된 바와 같이, 잘못된 검출의 원인은 일시적인 온도 상태와 연관될 수 있다. 예시로서, 탱크(2)를 채우는 중에, 일차 밀봉 멤브레인(15)의 온도는 80℃ 만큼 변할 수 있으며, 탱크가 이전에 비워져 있는 경우에는 심지어 160℃ 이상 변할 수 있다. 이러한 유형의 온도 변화는, 각각의 재료 내의 온도의 선형 분포에 대응되는 열적 평형 상태에 도달하기 위해, 일차 단열 공간(16)을 통해 그 다음에 이차 단열 공간(16)을 통해 전파된다. 단열 공간들(16, 17)의 구체적인 특징은 단열로 이루어지며, 이는 높은 수준의 열적 저항에 대응되고, 이에 따라 온도 변화의 늦은 전파에 대응된다. 따라서, 온도의 현저한 변화 중에 또는 후에 수행된 측정들에는 온도 변화의 일시적인 상태와 연관된 오류가 생길 수 있다. 이러한 일시적인 상태와 연관된 오류는 잘못된 경보의 원인이 될 수 있다.
일시적인 상태에 의해 영향을 받는 것을 피하기 위한 수단은 온도 센서들의 수를 상당히 증가시키고 계산에 의한 온도의 결정을 감소시키는 것으로 구성된다. 주요한 단점은, 일시적인 오류에 의해 영향을 받는 것을 완전히 피하기 위해서는, 센서들의 수가 매우 많아야 하며, 이는 장비의 비용을 받아들일 수 없을 것이다. 결과적으로, 이러한 유형의 오류는 다르게 해결되어야 한다.
탱크의 충전과 연관된 온도의 변화는 비교적 크다. 제1 가능성은 경보를 고려하기 전에 안정화 시간 동안, 예를 들어 탱크의 충전 후 2일 동안 기다리는 것이다.
추가적으로, 탱크의 충전 외에, 선박의 두 개의 탱크들 사이에서 액화 가스의 부분적인 이송 또는 수 시간 내에 수십도의 외부 온도의 변화와 같은 상당한 온도 변화를 일으키는 조건들이 있을 수 있다. 이러한 유형의 조건들은 수 시간의 기간 동안의 측정들에 오류를 일으킬 수 있다.
따라서, 확인 시간이 흐른 후에 방법의 중복적인 반복에 의해 경보를 자동적으로 확정하는 것이 바람직하다. 따라서, 과정은 확인 시간에 의해 증가된 시점들(t1, t2)에 대응되는 시점들(t3, t4)에서 반복된다. 확인 시간은 시점들(t1 및 t2) 사이의 기간과 동일하거나 또는 이 기간보다 크다. 추가적으로, 각각의 시간에 경보(A)가 기록되고, 경보 시점들에 대응되는 경보 조건들과 시점들이 기록된다. 따라서, 누설 검출 장치는 스스로 경보가 반복되었는지를 확인하고 상기 경보의 반복이 있는 경우에만 시각적 또는 가청 경보를 발동시킬 수 있다. 시각적 또는 가청 경보를 촉발시키기 전에 경보가 반복된 회수는, 예를 들어 경보의 유형에 따라 시스템 내에 구성될 수 있다. 과도한 차이(E1 또는 E2)와 단순히 연관된 경보들은 제2 기준이 참작되는 경보들(F3 또는 F4)보다 더 많은 반복들을 요구할 수 있다.
시각적 또는 가청 경보의 발동의 경우에, 경보의 사람의 확인이 있어야 함을 인식할 것이다. 특히, 경보를 확인하거나 또는 무효화하기 위해 특정 파라미터들을 변경하는 것이 가능하다. 예시로서, 특정한 회수의 선택은, 확인 시간이 예를 들어 하루인 경우에, 그 자체가 잘못된 경보의 원인일 수 있으며, 시점들(t1 및 t2) 사이의 시간은 강한 열을 가진 그 위도에서의 최대 일조 시간인 9시 00분 - 12시 00분에 대응된다; 이는 일시적 상태에서 수행된 측정에 대응될 것이다. 누설을 확인하기 위해, 승무원은, 측정 조건들의 변화에 의해 누설이 확인되는지를 확인하기 위해, 시점들(t1 및 t2) 사이의 시간과 확인 시간에 대해 작용할 수 있다.
추가적으로, 기록된 경보들의 분석은 누설을 무효화하거나 또는 누설의 위치를 찾아내는 것을 가능하게 한다. 상기 단열 공간들(16, 17)은 대기압에 비해 그리고 탱크의 압력에 비해 약간 초과된 압력 또는 낮은 압력의 상태에 있다. 추가적으로, 두 개의 단열 공간들 사이의 압력이 상이한 경우에, 그리고 누설이 있는 경우에, 이 누설은 필연적으로 가장 높은 압력으로부터 가장 낮은 압력으로 가는 특정 방향으로 지향된다. 상기 제1 및 제2 차이들(E1, E2)은 해당되는 단열 공간 내에서 가스가 빠져나가는지 또는 해당되는 단열 공간 내에 가스가 들어오는지를 나타내며, 이는 또한 누설의 방향에 대응된다. 제1 및 제2 차이들(E1, E2)에 관련된 방향의 결정들이 가스들의 가능한 방향과 양립할 수 없는 경우에는, 경보들은 잘못된 경보들이다. 다른 한편, 제1 및 제2 차이들(E1, E2)에 관련된 결정들이 가스들의 가능한 방향과 일치하는 경우에는, 경보들은 확인될 수 있다.
따라서, 경보들의 다수의 확인들 후에, 누설의 강한 개연성과 누설이 위치한 벽을 결정하는 것이 가능하게 된다. 사실상, 경보(F3)와 경보(F4)가 다수의 방식으로 확인된 경우에는, 누설은 이차 밀봉 멤브레인에서 발생된 것이다. 차이(E1)에 의해 경보(F3)가 확인되고, 경보(F4)는 확인되지 않은 경우에는, 누설은 일차 밀봉 멤브레인에서 발생된 것이다. 경보(F3)가 차이(E2)에 의해 확인되고, 경보(F4)는 확인되지 않은 경우에는, 누설은 이차 밀봉 멤브레인에서 발생된 것이다.
추가적으로, 가스 수송 선박들은 탱크 내에 그리고 각각의 단열 공간 내에 그곳에 없어야 할 가스의 존재를 검출하기 위해 가스 유형의 검출기들을 가질 수 있다. 이차 공간 내에서 산소의 검출 또는 물의 존재는 선체의 내측 벽에 누설이 있다는 것을 나타낸다. 일차 공간 내에서 메탄, 에탄, 부탄 또는 프로판과 같은 유형의 탄화수소의 검출 또는 액화 가스 탱크 내에의 질소의 검출은 일차 밀봉 멤브레인으로부터의 누설을 나타낸다. 이러한 상이한 검출 수단의 사용은 누설의 중복 확인을 가능하게 한다.
다른 변형들
본 발명은 이중-멤브레인 탱크에 관련하여 공간들 각각에 특유한 두 개의 차이들(E1 및 E2)을 얻기 위해 두 개의 상이한 방법들에 따라 가스의 질량의 변화의 계산을 수행하는 것에 대해 설명되었다. 비록 이중-멤브레인 탱크와 함께 이러한 유형의 장치를 사용하는 것이 특히 유리하지만, 특히 이차 밀봉 멤브레인에서의 누설을 검출하기 위해서는, 오직 단일의 단열 공간에서의 누설을 검출하기 위해 단순화된 시스템을 사용하는 것이 가능하다.
이중-멤브레인 탱크에서, 이전에 지적된 바와 같이, 이질 가스의 존재에 의한 누설의 검출은 탱크(2) 내에서 그리고 단열 공간들(16, 17) 내에서 수행된다. 중복 검출을 추가하지 않고, 누설의 검출을 위한 다른 수단과 조합하여 오직 이차 밀봉 멤브레인의 누설만 검출하기를 원하는 경우에는, 단열 공간들 중 단일의 하나의 공간 내에서 변화의 측정의 사용으로 충분할 수 있다. 따라서, 단일의 차이(E1 또는 E2)가 측정될 것이고, 테스트 단계들(950, 960)과 경보 단계들(970, 980)은 수행되지 않는다. 사실상, 차이(E1 또는 E2)의 다중 확인은 측정이 수행되는 단열 공간 내의 누설의 강한 개연성을 결정할 수 있게 한다. 누설의 검출을 위한 다른 수단이 누설을 나타내지 않는 경우에는, 누설은 오직 이차 밀봉 멤브레인에 있을 수 있다. 단일 공간에서 질량의 변화의 이중 검출의 사용은 이차 밀봉 멤브레인에서 누설의 검출을 향상시키는 것을 가능하게 하며, 이는 중복 시스템을 가질 것을 원하지 않는 경우에 충분한 것으로 생각될 수 있다.
다른 변형예에 따르면, 본 발명은 오직 단일의 단열 공간을 가진 탱크, 예를 들어, 액화석유가스(LPG) 탱크에 적용될 수 있다. 이 경우에, 단일의 차이가 계산될 수 있다. 이러한 유형의 시스템은 단독으로 또는 다른 누설 검출 장치와 중복으로 사용될 수 있다.
본 발명은 다수의 탱크들을 가진 수송 선박을 언급한다. 상기 누설 검출 장치(80)는 탱크들의 수에 의해 곱해질 수 있으며, 또는, 요구되는 경우에, 각각의 탱크에 상기 방법을 시행하기 위해 필요한 센서들을 구비한 다수의 탱크들과 함께 단일의 누설 검출 장치가 사용될 수 있다. 이 경우에, 상기 누설 검출 장치는 누설 검출 알고리즘을 탱크들의 수와 같은 회수로 시행할 것이다.
추가적으로, 본 발명은 수송 선박에 한정되지 않는다. 사실상, 본 발명은 하나 또는 다수의 탱크들을 포함하는 임의의 유형의 액화 가스 저장 설비에 적용된다. 설비 탱크들은 하나 또는 두 개의 단열 공간들을 가진 탱크들일 수 있다. 상기 누설 검출 장치는 반드시 선박의 관제실일 필요는 없는 탱크의 모니터링을 위한 위치에서 멀리 배치될 수 있다.
본 발명은 다수의 구체적인 실시예들에 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 결코 이 실시예들에 제한되지 않으며, 본 발명의 범위 내에 있다면 설명된 수단의 모든 기술적 동등물과 이들의 조합을 포함한다는 것을 인식할 것이다.
동사들 "함유하다", "구성하다" 또는 "포함하다"와 이들의 활용형의 사용은 청구항에 기재된 것 이외의 요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 요소 또는 단계를 위해 부정관사 "a" 또는 "an"의 사용은, 달리 진술된 바가 없다면, 다수의 이러한 요소들 또는 단계들의 존재를 배재하지 않는다.
청구항들에서, 괄호 내의 임의의 참조번호들은 청구항의 제한으로서 해석될 수 없다.

Claims (24)

  1. 액화 가스를 위한 밀봉 단열 탱크(2)로부터의 누설의 검출 방법으로서,
    상기 탱크는 액화 가스를 둘러싸는 밀봉 멤브레인(14, 15)을 포함하고, 상기 밀봉 멤브레인은 그 자체가 밀봉된 지지 벽(11)으로부터 상기 밀봉 멤브레인을 분리시키는 단열 공간(16, 17)에 의해 둘러싸이며, 상기 단열 공간은 고체, 단열 재료 및 불활성 가스로 채워지고, 상기 단열 공간은 불활성 가스를 주입 및 추출하기 위해 적어도 하나의 주입 덕트(21, 22)와 적어도 하나의 추출 덕트(23, 24)를 구비하며,
    상기 검출 방법은:
    제1 시점(t1)과 제2 시점(t2) 사이의 불활성 가스의 질량의 제1 변화(ΔM1, ΔM3)를 결정하는 단계(921, 923)로서, 상기 제1 변화는, 상기 제1 시점과 제2 시점 사이에서, 상기 주입 덕트에 의해 추가되고 상기 추출 덕트에 의해 제거된 불활성 가스의 전체 질량들의 합산에 대응되는, 질량의 제1 변화를 결정하는 단계;
    상기 단열 공간의 자유 부피 내의 압력과 온도의 측정들에 의해, 상기 제1 시점에서 상기 단열 공간 내의 불활성 가스의 제1 질량과 상기 제2 시점에서 상기 단열 공간 내의 불활성 가스의 제2 질량을 결정하는 단계;
    불활성 가스의 상기 제2 질량과 제1 질량 사이의 차이에 대응되는, 상기 제1 시점과 제2 시점 사이의 불활성 가스의 질량의 제2 변화(ΔM2, ΔM4)를 계산하는 단계(922, 924); 및
    불활성 가스의 질량의 제1 변화를 불활성 가스의 질량의 제2 변화와 비교하고(931, 932), 불활성 가스의 질량의 제1 변화와 제2 변화 사이의 차이(E1, E2)가 제1 임계값(S1)보다 더 큰 경우에 경보를 발동시키는 단계;를 포함하는 검출 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉 멤브레인은 이차 밀봉 멤브레인(14)이고, 상기 단열 공간은 이차 단열 공간(17)이며, 상기 탱크는 상기 이차 밀봉 멤브레인과 액화 가스 사이에 위치하는 일차 밀봉 멤브레인을 포함하고, 상기 이차 밀봉 멤브레인과 상기 일차 밀봉 멤브레인은 고체, 단열 재료 및 불활성 가스로 채워진 일차 단열 공간에 의해 분리되는, 검출 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉 멤브레인은 일차 밀봉 멤브레인(15)이고, 상기 단열 공간은 일차 단열 공간(16)이며, 상기 차이는 제1 차이(E1)이고, 상기 탱크는 상기 일차 밀봉 멤브레인(15)과 상기 지지 벽(11) 사이에 위치하는 이차 밀봉 멤브레인(14)을 포함하며, 상기 일차 밀봉 멤브레인과 상기 이차 밀봉 멤브레인은 상기 일차 단열 공간(16)에 의해 분리되고, 상기 이차 밀봉 멤브레인과 외부 벽은 고체, 단열 재료 및 불활성 가스로 채워진 이차 단열 공간(17)에 의해 분리되는, 검출 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이차 단열 공간(17)은 불활성 가스를 주입 및 추출하기 위해 적어도 하나의 주입 덕트(22)와 적어도 하나의 추출 덕트(24)를 구비하며,
    상기 검출 방법은:
    상기 제1 시점(t1)과 제2 시점(t2) 사이의, 상기 이차 단열 공간 내의 불활성 가스의 질량의 제3 변화(ΔM3)를 결정하는 단계(921, 923)로서, 상기 제3 변화는, 상기 제1 시점과 제2 시점 사이에서, 상기 주입 덕트에 의해 추가되고 상기 추출 덕트에 의해 제거된 불활성 가스의 전체 질량들의 합산에 대응되는, 질량의 제3 변화를 결정하는 단계;
    상기 이차 단열 공간의 자유 부피 내의 압력과 온도의 측정들에 의해, 상기 제1 시점에서 상기 이차 단열 공간 내의 불활성 가스의 제3 질량과 상기 제2 시점에서 상기 이차 단열 공간 내의 불활성 가스의 제4 질량을 결정하는 단계;
    불활성 가스의 상기 제4 질량과 제3 질량 사이의 차이에 대응되는, 상기 제1 시점과 제2 시점 사이의, 상기 이차 단열 공간 내의 불활성 가스의 질량의 제4 변화(ΔM4)를 계산하는 단계(924); 및
    불활성 가스의 질량의 제3 변화(ΔM3)를 불활성 가스의 질량의 제4 변화(ΔM4)와 비교하고(932), 불활성 가스의 질량의 제3 변화와 제4 변화 사이의 제2 차이(E2)가 제2 임계값(S2)보다 더 큰 경우에 경보를 발동시키는 단계;를 더 포함하는 검출 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 차이(E1)가 제1 임계값(S1)보다 더 큰 경우 및/또는 상기 제2 차이(E2)가 제2 임계값(S2)보다 더 큰 경우, 및 상기 제1 차이(E1)와 제2 차이(E2)의 대수합(algebraic sum)이 제3 임계값(S3)보다 더 작은 경우에, 상기 이차 밀봉 멤브레인(14)에 누설의 존재가 결정되는, 검출 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제1 차이(E1)가 제1 임계값(S1)보다 더 큰 경우 및/또는 상기 제2 차이(E2)가 제2 임계값(S2)보다 더 큰 경우, 및 상기 제1 차이(E1)와 제2 차이(E2) 사이의 차이가 제4 임계값(S4)보다 더 큰 경우에, 상기 일차 단열 공간(16)과 이차 단열 공간(17) 중 적어도 하나에 누설의 존재가 결정되는, 검출 방법.
  7. 전기한 항들 중 한 항에 있어서,
    확인 시간(confirmation time)에 의해 증가된 제1 시점(t1)에 대응되는 제3 시점(t3)과 확인 시간에 의해 증가된 제2 시점(t2)에 대응되는 제4 시점(t4) 사이에서 전기한 단계들이 반복되며, 상기 확인 시간이 흐른 후에 상기 경보가 다시 발동된 경우에 누설의 존재가 결정되는, 검출 방법.
  8. 전기한 항들 중 한 항에 있어서,
    상기 검출 방법은 상기 탱크의 충전 후 미리 결정된 안정화 시간보다 더 긴 시간 후에 수행되는, 검출 방법.
  9. 전기한 항들 중 한 항에 있어서,
    상기 압력과 온도의 측정들은 대략 제1 시점과 대략 제2 시점의 측정 시간 동안 수행되며, 상기 제1 질량과 제2 질량은 상기 측정 시간 동안의 평균 질량들인, 검출 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 측정 시간은, 상기 측정 시간 동안 추가되거나 또는 추출되는 불활성 가스가 상기 단열 공간 내에 존재하는 불활성 가스의 전체 질량에 비해 무시해도 될 정도로, 충분히 짧은, 검출 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    불활성 가스는 상기 측정 시간 동안 상기 단열 공간에 추가되거나 상기 단열 공간으로부터 추출되지 않는, 검출 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 측정 시간은 상기 제1 시점과 제2 시점 사이의 시간보다 짧은, 검출 방법.
  13. 전기한 항들 중 한 항에 있어서,
    상기 온도 측정들은, 상기 지지 벽(11)과 상기 이차 밀봉 멤브레인(14) 상의 다수의 위치들에 배치된 온도 센서들(111, 114)에 의해 수행되는 측정들을 포함하는, 검출 방법.
  14. 전기한 항들 중 한 항에 있어서,
    상기 온도 측정들은 상기 탱크 내의 액화 가스의 레벨과 액화 가스의 온도에 근거하여 계산되는 추정들을 포함하는, 검출 방법.
  15. 전기한 항들 중 한 항에 있어서,
    상기 불활성 가스의 질량의 제1 변화(ΔM1)는 상기 주입 덕트(21)의 주입 밸브(25)와 상기 추출 덕트(23)의 추출 밸브(27)에서의 불활성 가스의 질량 유량(mass flow)에 따라 측정되는, 검출 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 주입 밸브(25) 및/또는 추출 밸브(27)에서의 질량 유량은 상기 밸브의 개방의 정도에 따라 결정되는, 검출 방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 주입 밸브(25) 및/또는 추출 밸브(27)에서의 가스의 질량 유량은 상기 밸브로부터 상류와 하류의 불활성 가스의 압력과 온도에 따라서 결정되는, 검출 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 주입 밸브(25) 및/또는 추출 밸브(27)에서의 가스의 질량 유량은 상기 밸브에서의 가스의 질량을 측정하는 유량계(325, 327)에 의해 측정되는, 검출 방법.
  19. 전기한 항들 중 한 항에 있어서,
    상기 단열 공간 내의 불활성 가스의 제1 질량 또는 제2 질량을 결정하기 위한 상기 압력과 온도 측정들은 상기 단열 공간의 다수의 영역들에서 수행되며, 상기 영역들 모두는 상기 단열 공간의 자유 부피를 형성하는, 검출 방법.
  20. 밀봉 단열 탱크(2)를 포함하는 액화 가스의 저장을 위한 설비로서,
    상기 탱크는 액화 가스를 둘러싸는 밀봉 멤브레인(14, 15)을 포함하고, 상기 밀봉 멤브레인은 그 자체가 밀봉된 지지 벽(11)으로부터 상기 밀봉 멤브레인을 분리시키는 단열 공간(16, 17)에 의해 둘러싸이며, 상기 단열 공간은 고체, 단열 재료 및 불활성 가스로 채워지고, 상기 단열 공간은 불활성 가스를 주입 및 추출하기 위해 적어도 하나의 주입 덕트(21, 22)와 적어도 하나의 추출 덕트(23, 24)를 구비하며, 상기 탱크는 상기 단열 공간의 자유 부피 내에 에워싸인 불활성 가스의 압력과 온도를 결정하도록 구성된 적어도 하나의 압력 센서(221 내지 224)와 다수의 온도 센서들(111, 114, 130)을 포함하고, 상기 설비는 상기 주입 덕트(21, 22)와 상기 추출 덕트(23, 24) 내의 불활성 가스의 유량을 측정하기 위한 유량 측정 장치들(121 내지 128, 221 내지 228, 325 내지 328), 및 적어도 하나의 누설 검출 장치(80)를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 누설 검출 장치(80)는:
    상기 유량 측정 장치들(121 내지 128, 221 내지 228, 325 내지 328)과 함께 제1 시점(t1)과 제2 시점(t2) 사이의 불활성 가스의 질량의 제1 변화(ΔM1, ΔM3)를 결정하고;
    상기 단열 공간의 자유 부피 내에서 상기 적어도 하나의 압력 센서(221 내지 224)와 상기 다수의 온도 센서들(111, 114, 130)에 의해 수행되는 압력과 온도 측정들에 의해, 상기 제1 시점에서 상기 단열 공간 내의 불활성 가스의 제1 질량과 상기 제2 시점에서 상기 단열 공간 내의 불활성 가스의 제2 질량을 결정하며;
    불활성 가스의 상기 제2 질량과 제1 질량 사이의 차이에 대응되는, 상기 제1 시점과 제2 시점 사이의 불활성 가스의 질량의 제2 변화(ΔM2, ΔM4)를 계산하고;
    불활성 가스의 질량의 제1 변화를 불활성 가스의 질량의 제2 변화와 비교하고, 불활성 가스의 질량의 제1 변화와 제2 변화 사이의 차이(E1, E2)가 제1 임계값(S1)보다 더 큰 경우에 경보를 발동시키도록 구성되며,
    상기 제1 변화는, 상기 제1 시점과 제2 시점 사이에서, 상기 주입 덕트에 의해 추가되고 상기 추출 덕트에 의해 제거된 불활성 가스의 전체 질량들의 합산에 대응되는, 액화 가스 저장 설비.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 밀봉 멤브레인은 이차 밀봉 멤브레인(14)이고, 상기 단열 공간은 이차 단열 공간(17)이며, 상기 탱크는 상기 이차 밀봉 멤브레인(14)과 액화 가스 사이에 위치하는 일차 밀봉 멤브레인(15)을 포함하고, 상기 이차 밀봉 멤브레인(14)과 상기 일차 밀봉 멤브레인(15)은 고체, 단열 재료 및 불활성 가스로 채워진 일차 단열 공간(16)에 의해 분리되는, 액화 가스 저장 설비.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 밀봉 멤브레인은 일차 밀봉 멤브레인(15)이고, 상기 단열 공간은 일차 단열 공간(16)이며, 상기 차이는 제1 차이(E1)이고, 상기 탱크는 상기 일차 밀봉 멤브레인(15)과 상기 지지 벽(11) 사이에 위치하는 이차 밀봉 멤브레인(14)을 포함하며, 상기 일차 밀봉 멤브레인(15)과 상기 이차 밀봉 멤브레인(14)은 상기 일차 단열 공간(16)에 의해 분리되고, 상기 이차 밀봉 멤브레인(14)과 상기 지지 벽(11)은 고체, 단열 재료 및 불활성 가스로 채워진 이차 단열 공간(17)에 의해 분리되는, 액화 가스 저장 설비.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 이차 단열 공간은 불활성 가스를 주입 및 추출하기 위해 적어도 하나의 주입 덕트(22)와 적어도 하나의 추출 덕트(24)를 구비하며, 상기 탱크는 적어도 하나의 압력 센서(222, 224)를 포함하며, 상기 다수의 온도 센서들 중 센서들(111, 114)도 상기 이차 단열 공간(17) 내에 에워싸인 불활성 가스의 온도를 결정하도록 구성되고, 상기 설비는 상기 주입 덕트(22)와 추출 덕트(24) 내의 불활성 가스의 유량을 측정하기 위해 유량 측정 장치들(122, 124, 126, 128, 222, 224, 226, 228, 326, 328)을 포함하며, 상기 누설 검출 장치(80)는 제4항 내지 제19항 중 한 항에 따른 방법을 실행하도록 구성되는, 액화 가스 저장 설비.
  24. 제20항 내지 제23항 중 한 항에 따른 액화 가스 저장 설비를 하나 또는 다수로 포함하는 것을 특징으로 하는 액화 가스 수송 선박.
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