KR20230087502A - 유체를 저장하는 실링된 단열 탱크의 누설 시험 방법 - Google Patents

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막심 샹파냑
피에르 졸리베
마엘 블레오멜렌
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가즈트랑스포르 에 떼끄니가즈
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Abstract

본 발명은 저온에서 액화 가스를 저장하는 실링된 단열 탱크의 실링을 검사하는 방법에 관련하며, 상기 탱크는 1 차 공간(8)과 2 차 공간(6)을 포함하며, 상기 검사를 수행하기 위하여, 상기 2 개의 공간(6 및 8) 사이에 압력 차이가 형성되고, 1 차 공간(8)으로 주입된 불활성 가스의 적어도 일부는 적어도 하나의 2 차 출구(19, 20 또는 23)를 통해 회수되어 상기 1 차 공간(8)으로 재주입된다.

Description

유체를 저장하는 실링된 단열 탱크의 누설 시험 방법
본 발명은 멤브레인을 구비하는 실링된 단열 탱크(sealed and themally insulating tank)의 분야에 관련된다. 특히, 본 발명은 저온에서 액체의 저장 및/또는 운반을 위한 실링된 단열 탱크 분야에 관련하며, 이러한 탱크는, 예를 들어 -50 ℃ 내지 0 ℃ 의 온도를 유지하는 액화 석유 가스 (LPG), 또는 대기압에서 대략 -162 ℃ 로 액화 천연 가스(LNG)를 저장한다. 이러한 탱크들은 해안의 육상 (onshore) 또는 부유식 설비(floating structure) 상에 설치될 수 있다. 부유식 설비의 경우에서, 상기 탱크는 저온에서 액화 가스를 수송하거나, 또는 상기 부유식 설비를 추진하기 위한 연료로 사용되는 액화 가스를 저온에서 공급 받기 위한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 이러한 탱크의 2 차 멤브레인에서의 누설들을 검출 또는 시험하기 위한 장치들 및 방법들에 관한 것이다.
액화 천연 가스를 수송하기 위한 선박(vessel)들의 탱크는 일반적으로 기계적 강성을 제공하는 캐리어 구조물, 탱크 내에 수용된 제품과 접촉하도록 된 1 차 실링 멤브레인 및 1 차 실링 멤브레인과 캐리어 구조물 사이에 배치된 2 차 실링 멤브레인을 포함한다. 상기 2 차 실링 멤브레인은 1 차 실링 멤브레인에서 누출이 발생했을 경우, 누출된 제품이 유출되지 않게 가두어 두기 위한 것이다. 상기 1 차 실링 멤브레인과 2 차 멤브레인 사이의 공간을 1 차 공간이라 하고, 상기 2 차 실링 멤브레인과 상기 캐리어 구조물 사이의 공간을 2 차 공간이라 한다.
상기 2 차 실링 멤브레인은, 상기 탱크가 제작된 후에는 보이지 않고 접근 불가능하다. 따라서, 스크래치, 멤브레인 (membrane)의 국부적인 잘못 놓임(local dislocation) 또는 멤브레인을 구성하는 2 개의 구성요소들 사이의 공기 채널(air channel)과 같은 멤브레인의 어떤 결함들을 직접적으로 관찰할 수 없다.
상기 2 차 멤브레인의 실링을 진단하기 위하여, 알려진 문헌은, 특히, 2차 멤브레인의 실링을 검사하는 밥법을 기술하는, 본출원인의 명의로 출원된 문헌 WO2020128370이다. 그 방법에서, 2차 실링 멤브레인의 누설의 존재는, 특히 상기 2 차 절연 공간에 비교해 높은 불활성 압력을 상기 1 차 절연 공간에 인가함으로써 검출된다.
이러한 방법에서 사용되는 불활성 가스는 통상적으로 아산화 질소 이다. 그러나, 이러한 가스는 제한된 양으로 선박 상에 저장되고, 불활성 가스가 순환될 필요가 있을 때마다, 선박 상에 다양하게 응용된다.
그러나, 본 출원인은, 2 차 실링 멤브레인에서 누설이 상당한 경우, 선박으로부터 불활성 가스의 전체 재고를 완전히 배기할 때까지, 탱크의 실링을 체크하는 동안에 누설 검출 작업에 필요한 불활성 가스의 양이 매우 많다는 것을 발견하였다. 이는, 불활성 가스가 일단 검사 작업에 사용되면, 주변 공기로 방출되기 때문이다.
현재로서는, 불활성 가스의 사용량을 줄이거나, 불활성 가스에 대한 중성 밸런스 시트(neutral balance sheet)로 실링을 체크하는 2 차 실링 멤브레인의 실링을 검사하는 방법이 없다.
본 발명이 기초하는 개념은 이러한 단점들을 갖지 않고 저온에서 액체가 채워진 실링된 단열 탱크에서의 누설들을 검출하기 위한 장치들과 방법들을 제공하는 것이다. 이러한 방식에서, 본 발명의 목적은 누설율이 매우 높을 때에도, 2 차 실링 멤브레인의 비정상적인 다공성(률)을 찾을 수 있도록 하는 것이다.
본 발명은 따라서 저온에서 액화 가스를 저장하기 위한 실링된 단열 탱크의 실링을 체크하기 위한 방법에 관한 것으로,
상기 탱크는 저온을 유지하며,
상기 탱크는:
내부 쉘 및 외부 쉘 상기 내부 쉘 및 상기 외부 쉘 의 사이에 제한된 공간, 상기 탱크내에 저장된 저온 액화 가스와 접촉하도록 된 1 차 실링 멤브레인, 그리고 상기 1 차 실링 멤브레인과 상기 내부 셀 사이에 마련되는 2차 실링 멤브레인을 갖춘 수송 구조체;
상기 1 차 실링 멤브레인과 내부 쉘 사이의 1차 공간; 그리고
상기 2 차 실링 멤브레인과 상기 내부 쉘 사이의 2차 공간;을 구비하며,
상기 1차 공간과 2차 공간은 절연 물질을 포함하며,
상기 1차 공간은 적어도 하나의 1차 가스 입구를 구비하고, 그리고
상기 2차 공간은 적어도 하나의 2차 가스 출구를 가지며, 그리고 상기 1차 실링 멤브레인은 상기 1차 공간에 포함된 상기 절연막 위에 직접 놓이고, 그리고 상기 2차 실링 멤브레인은 상기 2차 공간에 포함된 상기 절연막 위에 직접 놓이고,
상기 방법은 2 차 실링 멤브레인의 실링 결함(sealing defect)의 위치를 내부 쉘의 외부 표면 상의 냉점(cold spot)의 형태로 검출하기 위하여 다음의 단계:
- 메인 단계로 지칭되는 단계로서, 상기 1 차 가스 입구를 통해 1 차 공간 내로 불활성 가스를 주입하여 가스가 2 차 공간의 2 차 가스 출구를 통해 배출되거나 인출되게 하고, 그 후 내부 쉘 주위에 위치된 제한된 공간으로부터 상기 내부 쉘의 외부 표면의 온도를 측정함으로써, 상기 2 차 공간을 상기 1 차 공간에 비해 압력을 압력차(P1)으로 낮추는 단계; 그리고
- 후속 단계로 지칭되는 단계로서, 상기 탱크가 정상 작동하는 조건 하에서, 상기 내부 쉘의 외부 표면의 온도를 상기 제한된 공간으로부터 측정하는 단계;들을 포함한다.
본 발명은, 상기 1 차 공간 내로 주입된 불활성 가스의 적어도 일부가 상기 2 차 공간의 적어도 하나의 2 차 출구를 통해 의해 회수되고 상기 1 차 공간으로 재주입되도록 하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 출원인은 불활성 가스의 손실 없이 또는 감소된 양을 손실하면서, 액화 가스를 위한 탱크의 2 차 멤브레인에 대한 누설 검사를 수행하기 위한 간단하고 효과적이고 저렴한 시스템을 제안하고, 이에 따라 상기 검사 방법은 2 차 실링 멤브레인의 실링 조건이 무엇이든 간에 항상 수행될 수 있다.
구체적으로, 몇 번의 시험 후에, 본 출원인은 본 발명에 따른 방법의 구현 동안 사용되는 불활성 가스를 재순환시키기 위해 간단하고, 견고하고 효율적인 구조체를 모색하였다.
"저온에서의 액화 가스"라는 용어는 정상 압력 및 온도 조건 하에서 증기 상태에 있고 온도가 낮추어 졌을 때 액체 상태로 있는 것을 의미함을 이해되어야 한다.
"한정된 공간(confined space)"이라는 용어는, 밸러스트 (ballast), 덕트 길(keels), 코퍼댐(cofferdam), 통로(passageway), 그리고 일명 "트렁크 데크 (trunk deck)"라고도 불리는 클로저 브릿지(closure bridge)를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
"저온의 탱크"라는 표현은, 저온의 액화가스가 탱크의 용적의 적어도 20%, 바람직하게는 70%, 또는 액화가스가 적재되지 않은 탱크인 것으로 이해되거나, 또는 탱크의 용적의 20% 미만의 용적을 차지하는 탱크인 것으로 이해되어야 하며, 이 경우에, 상기 탱크는 예를 들어 액체 질소 또는 LNG와 같은 저온의 액화 가스의 분무 또는 분사에 의해 냉각된다.
"탱크의 정상 동작 조건"이라는 표현은 탱크가 정상적으로 사용되는 조건을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이 상태에서, 상기 1 차 공간의 압력은 통상적으로 상기 2 차 공간의 압력 보다, 예를 들어, 수 mbar, 즉 2 내지 7 mbar 정도 약간 낮거나, 또는 드문 경우들에서는, 상기 1 차 공간의 압력은 상기 2 차 공간의 압력 보다, 예를 들어, 0 내지 4 mbar 정도 더 클 수 있다.
이하, 본 발명은, 본 실시예에 의해 제한됨이 없이, 액화가스를 저장하기 위한 4 개의 실링된 단열 탱크를 통상적으로 포함하는 LNGC (Liquefied Gas Natural Gas Carrier) 타입의 액화가스의 저장 및 운반을 위한 선박을 예시한다.
본 발명의 추가적인 유리한 특징은 아래에서 간결하게 설정된다:
한 실시예에 따르면, 상기 1 차 공간으로 주입된 불활성 가스의 전부가, 상기 2 차 공간의 2 차 출구에 연결된 적어도 하나의 흡입수단에 의해 회수된 후 상기 공간에 재주입된다.
다른 실시예에 따르면, 상기 1 차 공간에 주입된 불활성 가스 중 단지 일부, 유리하게 나타내면 상기 1 차 공간 내로 주입된 불활성 가스의 20% 내지 80% 가, 상기 2 차 공간의 2 차 출구에 연결된 적어도 하나의 흡입수단에 의해 회수된 후에 상기 1 차 공간 내로 재주입된다.
유리하게는, 본 발명에 따른 방법은, 상기 탱크의 정상 동작 조건 하에서, 상기 내부 쉘의 외부 표면의 온도가 상기 제한된 공간으로부터 측정되는 예비 단계라 불리우는 단계를 포함한다.
유리하게, 상기 압력차 P1 은,
500 Pa 내지 1500 Pa, 바람직하게는 800 Pa 내지 1200 Pa 사이에서 적어도 10 시간, 바람직하게는 적어도 12 시간 동안, 또는
1800 pa 와 3200 pa 사이에 포함되고, 바람직하게는 2100 pa 와 2900 pa 사이에 포함된다.
유리하게, 상기 메인 단계에 앞서서, 중간 단계가 수행되며, 이 중간 단계에서는, 상기 2 차 공간이 상기 1 차 가스 입구를 통해 상기 1 차 공간 내로 불활성 가스를 주입하고, 가스가 상기 2 차 공간의 상기 2 차 가스 출구로부터 배출 또는 인출되게 하고, 그 후 상기 내부 쉘 주위에 위치된 상기 제한된 공간으로부터 상기 내부 쉘의 외부 표면의 온도를 측정했더니, 상기 2 차 공간이 상기 1 차 공간의 압력보다 500 pa 내지 1500 Pa, 바람직하기로는 800 Pa 내지 1200 Pa 사이의 기압차로 낮은 압력으로 낮추어졌다.
바람직하게, 상기 불활성 가스는 아산화질소로 구성된다.
유리하게, 각각의 온도 측정의 지속기간은 최대 5 시간, 바람직하게는 최대 3 시간이다. 이러한 지속기간은, 통상적으로 내부 쉘이 구성되는 재료에 의해 용인되는 온도 아래에서 내부 쉘을 과도하게 냉각하는 것을 방지하도록 부여된다.
바람직하게, 상기 압력차(P1)는 중간 단계로 불려지는 단계에서 온도가 측정되는 동안 안정적으로 유지된다. 따라서, 압력차 P1과 상기 중간 단계의 값은, 그들 각각의 정의된 압력 범위의 +/- 5% 이내의 값으로 이상적으로 유지된다.
본 발명에 따른 방법:은, 상기 1 차 공간 및 2 차 공간 내의 압력을 안정화하는 단계; 상기 1 차 공간에 주입된 불활성 가스의 유량을 측정하는 단계; 상기 2 차 공간을 떠나는 불활성 가스의 유량을 측정하는 단계; 및 상기 1 차 공간에 주입된 불활성 가스의 유량과 상기 2 차 공간을 떠나는 불활성 가스의 유량을 비교하여 상기 2 차 멤브레인을 통과하는 불활성 가스의 유량을 식별 및 정량화하여 상기 2 차 멤브레인의 임의의 잠재적인 다공도를 결정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
선박에서, 예를 들어 그 상부 벽 상의 탱크는 증기 돔(vapor dome) 및 액체 돔(liquid dome)으로 지칭되는 구조체를 갖는다. 이들은 탱크 내에 수용된 저온에서 액화된 가스의 액상(liquid phase) 및 기상(vapor phase)을 취급하기 위한 화물 취급 장비의 통과를 허용하도록 의도된 2 개의 타워의 형태일 수 있다. 이러한 기하학적 구조의 결과로서, 비정상적으로 뜨거운 또는 비정상적으로 차가운 구역들의 관찰에 기초하여 누설을 검출하기 위한 방법들이 실패할 수 있는데, 이는 특히 외부 기후 조건들의 영향의 결과로서, 이들 타워들의 안팍의 온도 범위들이 매우 복잡할 수 있기 때문이다. 상기 1 차 공간 입구 및 2 차 가스 출구의 영역 내에 유량계를 부가하여 상기 1 차 공간으로 진입하는 불활성 가스와 상기 상기 상기 2 차 공간을 떠나는 불활성 가스의 유량을 모니터링하고 이들 유량들을 비교함으로써, 상기 탱크 내에 누설이 있는지 여부를 효과적으로 검출할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 상기 선행 단계들은 상기 메인 단계들 이후에 수행될 수 있다. 이것은, 상기 온도 측정에 의해 다른 곳에서 누출이 감지되지 않았을 때, 상기 가스 돔과 액체 돔의 임의의 잠재적 누설 장소를 파악할 수 있게 한다.
한 실시예에 따르면, 상기 유량 측정 단계는, 필요한 경우 상기 중단 단계를 포함하여, 상기 메인 단계와 동시에 수행된다. 이는 누설 검출 방법의 총 소요 시간을 단축시키고, 상기 방법의 전체 기간 동안 불활성 가스의 소비를 줄일 수 있게 한다.
한 실시예에 따르면, 상기 1 차 공간으로 주입된 불활성 가스의 유량의 측정은 유량계에 의해 상기 1 차 가스 입구에서 수행된다.
한 실시예에 따르면, 상기 2 차 공간을 떠나는 불활성 가스의 유량의 측정은 유량계에 의해 상기 2 차 가스 출구에서 수행된다.
한 실시예에 따르면, 상기 1 차 가스 입구와 2 차 가스 출구 만이 개방되며, 다른 가스 입구들 및 출구들은 폐쇄된다.
한 실시예에 따르면, 상기 1 차 가스 입구는 상기 액체 돔 상에 위치한다.
한 실시예에 따르면, 상기 2 차 가스 출구는 상기 가스 돔 상에 위치한다.
이를 통해, 상기 돔에도 있는 불활성 라인들이 상기 1 차 및 2 차 공간을 불활성화하기 위하여 누설을 검출하는 이들 방법에 사용될수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 불활성 가스는, 헬륨, 아르곤 및 이들의 혼합물 중에서 선택되며, 상기 혼합물에는 아산화질소가 함유되거나 함유되지 않는다.
한 실시예에 따르면, 저온 액화 가스는 액화 천연 가스, 액화 석유 가스, 액체 에탄, 액체 프로판, 액체 질소, 액체 다이옥시겐, 액체 아르곤, 액체 크세논, 액체 네온 및 액체 수소 중에서 선택된다.
이러한 방법은 연안수(coastal water) 또는 심해수(in deep water) 탱커, 특히 액체 천연 가스 탱커, FSRU(floating storage and regasification unit), 플로팅 생산, FPOSO(floating production, storage and offloading unit)등의 부유식 설비에 사용될 수 있다. 이러한 저장 구조체는 모든 유형의 선박에서 연료 저장소 역할을 할 수 있다.
본 발명은 또한, 앞서 간략히 설명된 바와 같이 실링된 단열 탱크의 실링을 검사하는 방법을 구현하기 위해 저온 액화 가스를 위한 부유식 또는 해안의 육상 저장 설비에 관한 것으로,
- 저온에서의 탱크:로서,
내부 쉘과 외부 쉘, 내부 쉘과 외부 쉘 사이의 제한된 공간이라 불리는 공간, 그 내부에 저장된 저온 액화 가스와 접촉하도록 된 1 차 실링 멤브레인. 그리고 상기 1차 실링 멤브레인과 내부 쉘 사이에 배치되는 2차 실링 멤브레인을 가지는 캐리어 구조체;
상기 1 차 실링 멤브레인과 2 차 멤브레인 사이의 1 차 공간이라 불리는 공간; 그리고
상기 2 차 실링 멤브레인과 내부 쉘 사이의 2 차 공간이라 불리는 공간;을 포함하고,
상기 1 차 공간과 2 차 공간들은 절연재들을 포함하고, 상기 1 차 공간은 적어도 하나의 1차 가스 입구를 포함하고, 상기 2 차 공간은 적어도 하나의 2 차 가스 출구를 포함하고, 상기 1 차 실링 멤브레인은 상기 1 차 공간에 포함된 상기 절연재 위에 직접 놓이고, 그리고 상기 2 차 실링 멤브레인은 상기 2 차 공간에 포함된 절연재 위에 직접 놓여 있는, 탱크,
- 상기 1 차 가스 입구를 통해 상기 1 차 공간 내로 불활성 가스를 주입하기 위해 배열된 불활성 가스 저장소,
- 상기 1 차 가스 입구를 통해 불활성 가스 저장기의 불활성 가스를 주입하여 상기 2 차 공간에 비해 상대적으로 상기 1 차 공간의 압력을 낮추는 주입 장치,
- 상기 1 차 공간 내의 압력보다 2 차 공간에서 더 낮은 압력을 생성하기 위해 2 차 가스 출구에 연결되는 흡입부,
- 상기 내부 쉘의 외측 표면의 온도를 측정하는 장치, 그리고
- 상기 내부 쉘의 외측 표면 상의 한 냉점의 형태로 상기 2 차 실링 멤브레인의 실링 결함의 위치를 찾기 위하여 온도 측정 결과들을 표시하는 장치를 포함한다.
상기 본 발명은, 상기 흡입 장치는 하나의 펌프로 구성된 적어도 하나의 흡입 수단을 포함하며, 상기 흡입 수단은 바람직하게는 전술한 주입 장치를 사용하여 상기 불활성 가스의 적어도 일부를 상기 2 차 공간으로부터 인출하고, 바람직하게는 상기 주입 장치를 통하여, 상기 1 차 공간 내로 재주입하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 흡입 수단은 상기 2 차 공간에서 회수된 모든 불활성 가스가 상기 1 차 공간 내로 재주입되도록 상기 흡입 장치의 유일한 흡입 수단을 형성한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 흡입 장치는 또한 불활성 가스를 회수하고 이를 주 공간 내로 재유입하지 않는 적어도 하나의 흡입 시스템을 포함한다.
매우 유리하게는, 상기 흡입 시스템은, 가압 가스 소스로 연결 가능한 입구와 상기 탱크의 바깥측을 향하는 출구를 포함하는 메인 파이프와 그리고, 상기 메인 파이프의 가스 흐름이 흡입 파이프의 압력을 감소시키도록 상기 2 차 공간의 출구 포트에 연결 가능한 상류 측과 상기 메인 파이프의 수렴/발산 부분에 횡적으로 개방되는 하류측을 포함하는 흡입 파이브;를 구비한다.
물론, 상기 흡입 시스템은 종래의 펌프로 동일하게 구성될 수 있거나, 또는 다른 말로, 전력 공급에 의해 작동하는 벤츄리 효과 펌프가 아닌 통상의 펌프로 구성될 수 있다. 상기 흡입 시스템에 대하여 하나 또는 그 이상의 소위 재래식 펌프 또는, 하나 또는 그 이상의 벤투리 효과 펌프를 포함하도록 동일하게 제공될 수 있으며, 이들 다양한 펌프들은 함께 작동하거나, 또는 그렇지 않으면 환경 조건 및/또는 다른 요인에 관하여 동작을 수행하는 조작자의 선택에 따라 작동될 수 있다.
유리하게, 상기 가압 가스 소스는 압축 공기 회로이다. 이러한 소스는 통상적으로 탄화수소 또는, 더 일반적으로 가연성 또는 폭발성 물질을 운반하는 선박에 존재한다.
바람직하게, 상기 주입 장치는 상기 불활성 가스 저장소로 부터의 불활성 가스를 3 내지 8 bar의 압력으로 주입할 수 있는 압축기를 포함한다.
한 실시예에 따르면, 상기 1 차 실링 멤브레인의 두께는 2 .5mm 이하이며, 예를 들어, 1 .5mm 이하이다.
한 실시예에 따르면, 상기 2 차 실링 멤브레인의 두께는 1 .5mm 이하이고, 예를 들어, 1 .2mm 이하이다
한 실시 예에 따르면, 상기 흡입 장치는, 벤츄리 효과 흡입 시스템을 갖추는데, 이는, 가압 가스 소스에 연결 가능한 입구와 상기 탱크의 바깥측을 향하는 출구를 포함하는 메인 파이프, 그리고 상기 2 차 공간의 출구 포트에 연결 가능한 상류 측과, 상기 메인 파이프의 수렴/발산 부분에 횡적으로 개방되는 하류 측을 포함하는 흡입 파이브를 포함하며, 이로써 메인 파이프에서의 가스 흐름이 흡입 파이프에서 감소된 압력을 형성한다.
일 실시예에 따르면, 흡입 장치는 복수의 벤츄리 효과 흡입 시스템을 포함하고, 이들 시스템은 바람직하게는 흡입 용량을 증가시키기 위해 직렬로 배열된다.
한 실시예에 따르면, 상기 벤츄리 효과 흡입 시스템들은 계층적으로 배열된다.
한 실시 예에 따르면, 상기 온도 측정 장치는 광 검출기이다.
한 실시예에 따르면, 광 검출기는 적외선 센서를 갖는 카메라이다.
한 실시예에 따르면, 적외선 센서는 극저온 (cryogeny) 기술, 특히 펠티에 효과 (peltier effect) 기술을 적용하여 냉각된다. 그러나, 예를 들어, 상기 센서가, 챔버 또는 이중벽 구조의 "Dewar" 플라스크에 내에 둘러싸여지거나, 또는 스털링 효과 장치(stirling effect device)를 이용하여 냉각되는 다른 기술들도 고려할 수 있다. 이러한 센서의 온도의 이러한 감소는 열 잡음이 감소될 수 있게 한다.
한 실시예에 따르면, 본 발명은 전술한 부유식 저장 설비를 포함하는, 저온에서 액화 가스를 운반하기 위한 선박을 제공한다.
한 실시예에 따르면, 본 발명은 또한 그러한 용기를 상적(loading) 또는 하적(unloading)하기 위한 방법을 제공하며, 여기서, 저온에서 액화된 가스는 절연된 파이프 라인들을 통해, 또는 선박의 탱크를 향해 또는 그 탱크로부터 부유식 또는 해안의 육상 저장 설비를 향해 이송된다.
한 실시예에 따르면, 또한, 본 발명은 저온 액화 가스를 위한 이송 시스템을 제공하는데, 이 시스템은 상기 선박, 이 선박의 쉘에 설치된 탱크가 부유식 또는 해안 육상 저장 설비에 연결되도록 배설된 절연 파이프라인, 그리고 해양 또는 육상 저장 설비로 부터 상기 선박의 저장 설비를 향해, 또는 그 반대 방향으로 상기 저온 액화 가스의 유동을 일으키기 위한 펌프를 포함한다.
본 발명은, 첨부된 도면들을 참조하여 단지 비제한적인 예로서 주어진, 본 발명의 다수의 특정 실시예들에 대한 다음의 설명으로부터 더 잘 이해되고 다른 목적들, 세부사항들, 특징들 및 이점들은 보다 명확하게 이해될 것이다.
도 1 은 선박용 탱크의 개략적 단면도이다.
도 2 는 선박의 종축을 따라 단면도로 도시된 선박탱크의 기능적 다이어그램이다.
도 3 은 본 발명의 방법의 개략도이다.
도 4 는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 저장 장치의 아산화질소 유동 회로의 개략도이다.
도 5 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 저장 장치의 아산화질소 유동 회로의 개략도이다.
도 6 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 저장 장치의 아산화질소 유동 회로의 개략도이다.
도 7 은 2 차 공간에 대한 벤츄리 효과 흡입 시스템의 배치의 개략도이다.
도 8은 도 7의 "IV" 부분의 확대 단면도이다.
도 9는 저장 설비의 탱크에 저온 액화 가스를 저온에서 상적/하적하기 위한 액화 천연 가스 탱커 및 터미널용 저온 액화 가스 저장 설비의 개략적 절제도이다.
도 1 을 참조하면, 멤브레인 탱크의 기술에 따라 제조된 액체 천연 가스 탱커의 탱크 (1)의 단면이 개략적으로 도시되어 있다. 따라서, 선박은 하나 또는 그 이상의 유사한 탱크를 포함할 수 있다. 이 탱크는 저온에서 액화 가스(30)를 이송하기 위한 것이다. 저온 액화가스는 정상 압력 및 온도 조건 하에서 증기 상태에 있고, 특히 그의 이송을 위해 그 온도를 낮춤으로써 액체 상태로 바뀐다. 이러한 저온 액화 가스는 액화 천연 가스, 액화 석유 가스, 액체 에탄, 액체 프로판, 액체 질소, 액체 이산소, 액체 아르곤, 액체 제논, 액체 네온 또는 액체 수소일 수 있다.
상기 탱크(1)는 기계적 강성을 제공하는 캐리어 구조물을 포함한다. 상기 캐리어 구조물은 내부 쉘(2) 및 외부 쉘(3)을 포함하는 이중 벽이다. 상기 내부 쉘(2) 및 외부 쉘(3)은 인간이 그 내부에서 이동할 수 있는 충분한 치수들을 갖는 제한된 공간(4)을 형성한다.
상기 제한된 공간(4)은 밸러스트(ballast), 덕트 킬(duct keel), 코퍼댐(cofferdam), 통로(passageway) 그리고 트렁크 데크(trunk deck)라 불리우는 탱크 (1)의 클로저 브릿지(closure bridge)를 합체한다.
상기 탱크 (1)는 탱크 내에 저장된 제품과 접촉하도록 의도된 1 차 실링 멤브레인 (9), 및 1 차 실링 멤브레인(9)과 내부 쉘(2) 사이에 배치되는 2 차 실링 멤브레인(7)을 더 포함한다. 상기 2 차 실링 멤브레인(7)은 1 차 실링 멤브레인(9) 내에서 누설이 발생한 경우에 제품이 유출되지 않도록 가두어 둔다. 상기 1 차 실링 멤브레인(9)과 2 차 실링 멤브레인(7) 사이의 공간은 1 차 공간 (8)으로 지칭되고, 상기 2 차 실링 멤브레인 (7)과 내부 쉘(2) 사이의 공간은 2 차 공간(6)으로 지칭된다.
상기 1 차 공간(8) 및 2 차 공간(6)은 단열 물질이 나란히 놓인 패널 형태를 가지는 절연재들을 포함한다. 이들 패널은 확장된 또는 세포질 합성 수지(expanded or cellular synthetic resin) 또는 다른 천연 또는 합성 단열 물질일 수 있다. 또한, 이들 공간 (6, 8) 은 유리 섬유(glass wool) 또는 광물 섬유(mineral wool) 과 같은 충전 재료를 포함한다. 이러한 충전 재료는 나란히 놓인 상기 패널들 사이에 삽입될 수 있다.
상기 1 차 실링 멤브레인(9)은 상기 1 차 공간 (8)의 절연재 상에 직접 놓이고, 2 차 실링 멤브레인(7)은 상기 2 차 공간(6)의 절연재 상에 직접 놓인다.
도 2 및 도 3 을 참조하면, 상기 탱크는 타워 또는 굴뚝의 형태로 2 개의 돌출 구조물에 의해 2 개의 위치에서 중간 단절되는 상부 벽(14)을 포함한다. 이들은 액화 가스의 액체 상(liquid phase)과 기체 상(vapor phase)를 저온에서 취급하기 위한 화물 취급 장비의 통로를, 상기 탱크 내의 그 저장부에 대한 조망과 함께 허용한다. 상기 제 1 타워는 취급 장비의 다양한 항목 즉, 도시된 예에서 충전 라인 (10), 비상 펌핑 라인 (11), 하적 펌프 (12) 에 연결되는 하적 라인, 분사 라인 (미도시) 및 분사 펌프 (13) 에 연결되는 공급 라인에 대한 도입 위치로서 작용하는 액체 돔 (15) 이다. 상기 제 2 타워는 증기 수집 파이프에 대한 도입 위치로 작용하는 증기 돔 (21) 이다. 이 장비의 동작은 또한 공지되어 있다.
상기 1 차 공간 (8) 은 1 차 가스 입구 (18) 및 1 차 가스 출구 (26) 를 포함한다. 그것은 제 2 의 1차 가스 입구 (22) 를 더 포함할 수 있다. 상기 2 차 공간(6)은 상기 2 차 가스 입구(25) 및 상기 2 차 가스 출구(19) 를 포함한다. 상기 2 차 공간(6)은 제 2 의 2 차 가스 출구(20) 및 제 3 의 2 차 가스 출구(23)를 더 포함할 수 있다.
상기 탱크는 1 차 공간(8) 및 2 차 공간(6) 내의 초과 압력이 발생할 때를 대비하는 안전 밸브 (24) 를 더 포함할 수 있다.
상기 2 차 실링 멤브레인(7)은, 상기 탱크가 제작된 후에 보이지 않고 접근 불가능하다. 본 발명에 따른 탱크의 실링을 체크하는 방법은 상기 2 차 실링 멤브레인(7)의 결함을 검출하고 그 위치를 파악할 수 있게 하며 그리고 대부분의 탱크 기술들에 적합하다.
도 1 또는 도 3 을 참조하면, 상기 방법은, 상기 2 차 실링 멤브레인(7)을 통과하는 불활성 가스의 내부 쉘(2)에 대한 충격을 열 이미징 또는 서모그래피 (thermography)에 의해 검출하기 위하여, 상기 저온 액화 가스(30)가 적재된 탱크(1)의 1 차 공간(8)과 2 차 공간(6) 사이에서 발생되는 열적 구배(thermal gradient)의 사용을 기반으로 한다. 탱크는 그 전체 용량의 적어도 20%의 저온 액체 가스를 적재하거나 또는 극저온 액체의 분사에 의해 냉각된다.
도 3 은 본 발명에 따른 체킹 방법의 주요 양태들 중 하나, 즉, 흡입 수단 (80), 본 실시예에서는 통상의 펌프에 의해, 상기 1 차 공간 (8) 내로 도입되는 불활성 가스의 적어도 일부의 재주입을 도시하는데, 상기 흡입 수단 (80) 은, 2 차 공간 (6) 의 2 차 출구 (19, 20 또는 23) 에서, 상기 도입되는 불활성 가스의 일부 또는 전체를 회수하여, 이를 파이프를 통해 수송함으로써 이것이 1 차 입구(18 또는 22)를 통해 상기 1 차 공간(8)으로 다시 순환되게 한다. 도 3 내지 도 6 에서, 밸브(40)들은 해당 파이프에서의 유량을 조절하거나 차단하도록 파이프들 상에 배치된다.
도 4 내지 도 6 은 불활성 가스의 이러한 재순환을 달성하기 위한 구성을 도시하며, 이들 실시예는 또한 조합될 수 있는 비제한적인 예시들이다.
따라서, 도 4 에서, 주입 장치(45)는 1 차 가스 입구(18)에 설치되고 그리고 불활성 가스 저장소(16)에 부착된다. 상기 불활성 가스는, 예를 들어, 아산화질소(nitrous oxide) 이다. 이 주입 장치(45)는 불활성 가스가 1 차 공간(8) 내로 주입될 수 있게 할 것이다. 흡입 장치(80)는 2 차 가스 출구(19)의 영역에 또한 설치된다.
이 흡입 수단(80)은 2 개의 주요 기능을 갖는데, 먼저 상기 2 차 실링 멤브레인(7)의 다공도가 매우 주목할 만한 경우에도, 상기 1 차 공간(8)과 상기 2 차 공간(6) 사이의 압력 차이의 발생을 더 쉽게 할 수 있게 하고, 그리고 상기 1 차 공간(8) 내로 주입된 아산화질소의 전부 또는 일부가 재순환될 수 있게 한다. 물론, 상기 흡입 수단(80)에 의해 회수된 불활성 가스는 어떤 다른 가스 또는 구성요소와 혼합되지 않아야 한다. 이러한 재순환된 불활성 가스가 임의의 보조 또는 원치 않는 가스가 포함되지 않도록 하기 위하여, 상기 재순환 회로 내에 입자 필터가 제공될 수 있다.
도 5 및 도 6 은 상기 2 차 공간(6)으로부터 불활성 가스를 인출하는 유일한 기능을 가지나, 이러한 불활성 가스를 1 차 공간(8) 으로 재주입하는 능력 또는 기능을 갖지 않는 흡입 시스템(80 ')을 도시한다. 따라서, 자체적으로 충분할 수 있는 도 4 에 도시된 구조에, 상기 흡입 시스템(80 ')이 2 차 출구(19, 20 또는 23) 를 통해 가스 돔(21)으로부터 불활성 가스를 그 안으로 흡인하는 도 5 에 도시된 구조를 갖는 모듈이 추가될 수 있다.
보다 구체적으로, 도 4 의 구조에서, 불활성 가스는 액체 돔 (15)에서 1 차 공간 (8) 내로 주입되고, 마찬가지로 불활성 가스의 회수는 2 차 출구(19, 20 또는 23)를 통해 액체 돔(15)에서 수행된다. 밸브(40)는 흡입 수단 (80) 에 의해 유입되는 흐름의 조절을 가능하게 한다. 상기 흡입 수단 (80)는 상기 저장소 (16)로부터 주입 장치 (45)의 하류 (도 4에 도시된 바와 같이) 또는 상류에서, 바람직하게는 주입 장치 (45)의 상류에서 불활성 가스를 운반하는 회로에 연결되어 주입 장치 (45) 의 흡입력을 사용한다.
도 6 은 그 용도가 불활성 가스가 예를 들어 1 차 입구 (18) 를 통해 1 차 공간 (8) 으로 재순환되게 하는 흡입 수단 (80) 과 그리고 회수된 불활성 가스를 종래의 방식으로 주변 공기로 배출하는 흡입 시스템 (80') 으로 이루어진 구조를 도시한다. 물론, 도 6 의 구조는 1 차 공간(8) 내로의 불활성 가스의 주입을 개시하기 위해 예를 들어 주입 장치(45)와 결합될 필요가 있다.
비제한적인 예의 대신으로, 흡입 수단(80) 및 흡입 시스템(80')을 채책하는 이러한 구조에 대해, 100 m3/h (시간당 입방 미터) 로 주입되는 주입 장치(45), 50 m3/h의 유량을 각각 갖는 펌프(80, 80')를 가질 수 있다. 이 경우에, 상기 펌프(80) 에 의해 주입되는 유량은 50 m3/h 이므로, 주입 장치(45)의 용량은 일정한 주입 속도를 달성하기 위해 50 m3/h 으로 조절되거나 낮추어질 수 있다. 물론, 불활성 가스의 재순환 또는 재주입의 50% 비율은 더 크거나 더 작은 힘의 펌프(80)들 의 선택을 통해 그리고/또는 회로 밸브(40)들을 사용하는 유동 조절을 통해 상이한 값을 갖도록 선택될 수 있다.
상기 흡입 수단 (80)이 단독으로 흡입을 수행하고, 따라서 1 차 공간 (8) 내로의 불활성 가스의 재주입이 수행되는 경우, 상기 주입 장치(45)는, 흡입 수단 (80) 만이 불활성 가스를 순환시키고, 점검 동작들이 수행되는 기간 동안 이 가스를 지속적으로 재순환하도록, 몇 분 후에 차단 또는 정지될 수 있다. 물론, 이러한 해결책에서, 흡입 수단(80)은 불활성 기체를 주입하고 이를 재순환시키는 기능을 단독으로 처리할 수 있을 만큼 강력한 하나의 펌프 또는 일련의 펌프들로 구성될 필요가 있다.
상기 흡입 시스템(80 ')은 예를 들어 벤츄리 유형의 시스템일 수 있다. 상기 흡입 시스템(80')은 따라서 선박의 압축 공기 시스템 (71)에 연결될 것이다. 도 7 및 도 8 을 참조하여, 벤투리 시스템의 동작이 설명된다. 상기 밸브(72, 75)들이 개방될 때, 화살표(84)로 표시된 바와 같이, 압축 공기의 유동이 수렴/발산 섹션의 입구 측으로 도입되어, 벤츄리 효과의 결과로서, 상기 2 차 공간(6)의 2 차 가스 출구(19)에 연결된 샘플링 파이프라인(70)이 연결된 벤투리 효과 흡입 시스템(80')의 측방향 파이프 라인(81) 내의 압력 감소를 가져온다. 이어서, 화살표(82)로 나타낸 바와 같이, 상기 2 차 공간(6)에 있던 일정량의 불활성 가스가 흡인된다. 화살표(85)로 표시된 바와 같이, 흡입된 불활성 가스의 유동과 압축 공기의 유동이 수렴/발산 섹션의 출구 측에서 합쳐지며, 이것은 탱크의 외부 측에서 개방되는 파이프라인(76)으로 유동한다.
바람직하게, 상기 메인 파이프(83)에서 적절한 속도로 압축 공기의 안정적인 유동이 형성된 후에만 개방되는 상기 샘플링 파이프라인(70)에도 밸브(40)가 역시 마련된다. 이는 압축 공기의 유동의 시작 단계 동안 2 차 공간(6)의 방향으로 공기의 환류 (reflux)를 방지할 수 있게 한다. 상기 압축 공기의 유동을 방해하기 전에, 같은 방식으로 이 밸브를 완전히 또는 부분적으로 폐쇄하거나 유량/흡입 유동을 제어하는 것이 가능하다.
상기 메인 단계들, 즉, 압력 차이 P1 의 생성 (메인 단계로서 지칭됨) 및 중간 단계로 지칭되는 단계를 수행하기 전에, 서모그래피에 의한 검출 전에 적어도 3 시간 전에 한정된 공간 (4)의 가열을 낮추는 것이 가능하다. 이는, 가열이 내부 쉘(2) 상의 잠재적인 냉점을 감출 수 있기 때문이다.
이어서, 상기 탱크(1) 내의 가스 압력이 낮은 온도에서 액화된 가스로 채워지는 경우, 50 mbarG 보다 큰 것이 보장된다. 그 다음, 2 차 공간(6) 내의 압력의 값은, 흡입 장치를 사용하지 않고 1 mbarG 내지 5 mbarG 사이의 값에 도달하게 감소하고, 이때에 2 차 가스 출구(19) 만이 개방 위치에 남겨지고 상기 2 차 공간(6)의 다른 모든 가스 입구 및 가스 출구는 폐쇄된다. 상기 2 차 가스 출구(19)는 바람직하게는 액체 돔 (15) 상에 위치된다. 그러나, 개방 위치에 있는 2 차 공간의 제 2 의 2 차 가스 출구 (20)에 흡입 장치 (80, 80') 를 연결함으로써 프로세스를 가속할 수 있다. 상기 제 2 의 2 차 가스 출구 (20)는 바람직하게는 액체 돔 (15) 상에 위치된다. 이러한 것이 충분하지 않다면, 상기 흡입 장치(80, 80')는 2 차 공간의 제 3 의 2 차 가스 출구(23)에 연결될 수 있으며 이것은 그 후 또한 개방 위치에 있게 된다. 제 3 의 2 차 가스 출구(23)는 바람직하게는 액체 돔(15) 상에 위치된다. 적용 가능한 경우, 2 차 공간의 각각의 가스 출구에 대해 흡입 장치(80)를 사용하는 것이 가능하다.
그런 후, 또는 위에서 설명된 단계와 병행하여, 상기 1 차 공간 (8) 내의 압력의 값이 상기 2 차 공간 (6)의 압력을 넘어 21 내지 29 mbar 에 도달하도록, 상기 가스 소스(압축 공기 시스템, 71)으로부터 1 차 가스 입구(18) 를 통해 1 차 공간(8) 내로 아산화질소를 주입하기 위해 주입 장치(45)가 활성화된다. 1 차 가스 입구(18) 만이 개방 위치에 남아 있고, 1 차 공간 (8)의 모든 다른 가스 입구들 및 출구들은 폐쇄된다. 이것이 충분하지 않다면, 주입 장치45)는 또한 상기 1 차 공간 (8)의 제 2 의 1 차 가스 입구(22)에 연결될 수 있다. 이러한 제 2 의 1 차 가스 입구(22)는 가스 돔의 영역에 위치될 수 있다. 적용 가능한 경우, 압력의 안정화가 기다려진다. 이것은 30 분 내지 60 분 정도 걸릴 수 있다.
상기 1 차 공간 및 2 차 공간의 압력은 1 차 및 2 차 공간의 안전 밸브(미도시)에 의해 수용 가능한 압력 범위 내에서 제어된다.
그 후 제한된 공간(4)으로부터의 서모그래피에 의해 내부 쉘 (2)의 외부 표면 상의 온도의 측정을 수행하는 것이 가능하게 된다.
상기 측정이 이행된 후, 상기 공간들의 압력들은, 정상 작동 조건들과 상기 제한된 공간 (4) 의 가열을 위한 그들의 값들로 복귀한다.
이 방법을 사용하여, 불활성 가스는 1 차 공간(6) 내로 통과함으로써 냉각된다. 그런 다음, 냉각된 불활성 가스는, 상기 2 차 실링 멤브레인(7)이 비정상적인 다공성을 갖는 경우, 이 멤브레인을 통과한다. 이어서, 냉각된 불활성 가스는 내부 쉘(2) 상에 냉점(cold spot)을 발생시킬 것이다. 열 카메라는, 그러면, 상기 내부 쉘(2)의 외부 표면 상의 잠재적인 냉점을 검출하도록 사용된다.
상기 제한된 공간(4)으로부터 내부 쉘(2)의 외부 표면의 온도를 측정하기 위해, 그 측정 온도의 범위에 따라 적외선 센서를 갖춘 열화상 카메라와 같은 포토 디텍터가 사용될 수 있다. 이는, 관찰된 표면에서 방출되며 온도의 함수로서 변하는 서로 다른 적외선 복사를 기록한다. 이러한 유형의 카메라는 극저온 기술에 의해 냉각되는 컨테이너를 사용하며, 그 센서는 진공 챔버 내에 둘러 싸일 수 있다. 상기 센서의 온도의 감소 또는 조절은, 촬영 대상의 신호의 그것 보다 낮은 수준으로 열 잡음을 감소시키기에 유리하다는 점을 발견할 수 있다.
전형적으로, 303k ± 10k 에서 흑체(blackbody) 상에 0.05 k 미만의 감도 및 253k 내지 353k 범위의 흑체 상의 2k 미만의 정밀도로 7.5 내지 13 ㎛ 사이의 파장들을 검출할 수 있는 적외선 센서를 갖는 서모그래픽 카메라를 사용하는 것이 가능하다.
이와 같은 카메라 타입으로 획득한 영상을 서모그램 (thermogram) 이라고 하며, 이는 영상의 각 지점에 적외선 센서를 갖는 열화상 카메라에 의해 관찰되는 온도 값이 할당되는 영상으로 구성된다. 온도의 시각적 검출을 용이하게 하고 따라서 내부 쉘(2) 상의 냉점의 위치 파악을 용이하게 하기 위해, 온도를 나타내는 컬러가 서모그램의 포인트들과 연관될 수 있다.
그러나, 실링 불량에 기인하지 않은 냉점도 얻을 수 있다. 이들은 전도(conduction), 자연 대류(natural convection), 강제 대류(forced convection) 또는 복사(radiation)와 같은 상기 2차 공간에서 일어나는 다른 현상의 결과일 수 있다. 이를 제거하기 위하여 그리고 2 차 실링 멤브레인(7)에서 누설의 검출을 개선(개량)하기 위해, 서모그래픽 카메라를 사용하여 획득된 데이터가 후처리(post-process)될 수 있다. 이러한 방식으로, 냉점에 의해 도시된 온도 구배는 다음의 2 가지 조건들을 따라야 한다.
|△Tsub| < |△Tinter| < |△Tmain| and |△Tmain| - |△Tsub| ≥ 1 K
온도(T)와 연관된 아래 첨자 "sub", "inter" 및 "main" 이라는 용어는 각각 후속(subsequent), 중간(intermediate) 및 메인(main) 단계로 일컬어지는 단계를 따르는 온도 측정(치)을 의미한다.
△Tsub 는 상기 후속 단계에서 측정된 영상의 한 포인트의 온도와, 후속 단계에서 측정된 내부 쉘의 기준 구역의 평균 온도 사이의 온도 차이를 나타내며,
△Tinter 는 상기 중간 단계에서 측정된 영상의 한 선행 포인트의 온도와 중간 단계에서 측정된 내부 쉘의 기준 구역의 평균 온도 사이의 온도 차이를 나타내고,
△Tmain 은 상기 주요 단계에서 측정된 영상의 한 선행 지점의 온도와 메인 단계에서 측정된 내부 쉘의 기준 구역의 평균 온도 사이의 온도 차이를 나타낸다.
전체 절차에서, 본 발명에 따른 검사 방법은 4 개의 연속적인 단계들을 포함한다. 즉:
1. 탱크(1) 의 정상 동작 조건 하에서 온도 측정을 갖는 예비 단계
2. 1차 공간(8)과 2차 공간(6) 사이의 압력 차이가, 1차 공간(8)에 유리하게, 500 Pa와 1500 Pa 사이, 바람직하게 800 Pa와 1200 Pa 사이에서 이루어지는 온도 측정을 갖는 중간 단계,
3. 1 차 공간(8) 과 2 차 공간(6) 사이의 압력 차이가 P1 과 동일한 때에 온도 측정을 갖는 메인 단계, 그리고
4. 탱크(1)의 정상 동작 조건 하에서 온도 측정을 갖는 후속 단계.
상기 단계 3 과 4 만이 필수적이거나, 즉 본 발명에 따른 제어 방법이 적어도 이러한 2 개의 단계들을 연속적으로 수행할 필요가 있다는 점을 주목하는 것이 중요하다.
따라서, 탱크의 실링을 체크하는 방법은, 탱크의 정상 동작 조건 하에서 내부 쉘 상에 냉점이 존재하지 않는 것을 보장하는 목적을 갖는 예비 단계를 포함할 수 있다. 또한, 온도 측정의 성능 레벨들을 결정하기 위해 내부 쉘의 페인팅의 방사율이 국부적으로 검증되게 하는 것을 가능하게 할 수 있다.
첫째로, 제한된 공간의 가열은 검사 전에 적어도 3 시간 동안 감소 또는 정지된다. 1 차 공간(8) 및 2 차 공간(6)의 압력은 탱크의 정상 작동 조건에 따라 유지되며, 예를 들어 2 차 공간(6) 의 압력은 1 차 공간(8)의 압력보다 크다. 그 후, 내부 쉘(2)은 열 카메라를 이용해 검사된다. 이는 내부 쉘(2)이 탱크의 정상 동작 조건 하에서 열적으로 검사될 수 있게 한다. 검사 종료 시에는, 상기 제한된 공간(4)의 시스템은 정상 동작 조건으로 복귀된다.
특히, 상기 메인 단계들에 의해 상기 탱크(1)가 손상되거나 그 상태가 악화되지 않았는지 확인하기 위하여, 상기 내부 쉘(2)의 외부 표면의 온도를 측정하는 후속 단계가 수행된다. 이 후속 단계는 구현 조건에 관한 모든 측면에서 상기 예비 단계와 동일하다. 예비 단계가 수행된 경우, 정상 동작 조건 하에서 상기 탱크의 상태에 관한 결론을 도출하기 위해 얻어진 서모그램, 즉 열화상들을 비교할 수 있다. 상기 예비 단계가 수행되지 않은 경우, 서모그램 상에 냉점이 없는지 확인할 수 있다.
마지막으로, 상기 방법은 또한 탱크가 메인 단계들을 견딜 수 있는지 여부를 판단하기 위한 중간 단계를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 중간 단계는 메인 단계들 전에 그리고 예비 단계 후에 수행될 수 있다. 이 단계는 1 차 공간(8) 과 2 차 공간(6) 사이의 압력 차이가 800 pa 내지 1200 pa 인 경우, 상기 1차 공간(8)이 상기 2 차 공간(6)에 비하여 압력 차이에 의해 과압된 상태에서, 상기 제한된 공간(4)으로부터 내부 쉘(2)의 외부 표면의 온도를 측정하는 단계를 포함한다.
이러한 중간 단계를 수행하기 전에, 서모그래피에 의한 검출 전에 적어도 3 시간 전에 제한된 공간(4)의 가열을 낮추는 것이 가능하다. 이는 이 경우에 또한 가열이 내부 쉘(2) 상의 임의의 잠재적인 냉점을 가릴 수 있기 있기 때문이다. 이어서, 탱크(1)에 낮은 온도에서 액화된 가스가 채워지는 경우 그 내부의 가스 압력이 50 mbarG 보다 큰 것이 보장 된다. 그 후, 상기 2차 공간 (6)의 압력 값을 상기 흡입 장치를 이용해 낮추어 1 mbarG 내지 5 mbarG 사이의 값을 달성하도록 하고 그리고 상기 2 차 가스 출구(19)만은 개방된 채로 남겨 둔다. 그 후, 1 차 공간 (8) 내의 압력 값이 2 차 공간 (6)의 압력을 넘어 8 내지 12 mbar의 값에 도달하도록 하기 위하여, 상기 가스 소스(71)로부터 상기 1 차 가스 입구(18)를 통해 1 차 공간 (8) 내로 아산화질소를 주입하기 위해 주입 장치(45)가 활성화된다. 상기 1 차 가스 입구(18) 만이 개방 위치에 남아 있고, 상기 1 차 공간 (8)의 다른 모든 가스 입구들 및 가스 출구들은 폐쇄된다. 적용 가능한 경우, 압력의 안정화는 기다려진다. 이것은 30 분 내지 60 분 정도 걸린다. 상기 1 차 공간 및 2 차 공간의 압력은 1 차 및 2 차 공간의 안전 밸브(미도시)에 의해 수용 가능한 압력 범위에서 제어된다. 그 후 제한된 공간(4)으로부터의 서모그래피에 의해 내부 쉘(2)의 외부 표면의 열 검사를 수행하는 것이 가능하다. 상기 측정이 이행된 후, 상기 공간들의 압력들은, 정상적 작동과 제한된 공간 (4)의 가열을 위한 그들의 값으로 복귀한다.
이러한 방식으로, 이러한 중간 단계 후에 수행된 서모그래픽 검사에서 유의미한 냉점들이 발견되지 않으면, 상기 탱크는 방법의 상기 메인 단계들을 견딜 수 있을 것이다.
액체 돔(15) 및 가스 돔(21)의 기하학적 구조의 결과로서, 위에서 설명된 방법은 실패할 가능성이 있다. 이는 외부 기후 조건들 및 이들 타워 안에와 그 부근의 온도 범위가 서모그래픽 카메라에 의한 온도 측정들을 왜곡할 수 있고, 그리고/또는 상기 온도 측정들의 후처리에서 고려해야 할 처리 과정이 매우 복잡하기 때문이다. 따라서, 상기 방법은 2 차 실링 멤브레인(7)의 잠재적 누설들을 통과하는 질소의 흐름의 측정으로 보완될 수 있다. 바람직하게는, 상기 흐름은 상기 1 차 공간으로부터 상기 2 차 공간으로 배향될 것이다.
제 1 유량계는 액체 돔(15)에 설치된다. 상기 유량계는 질소 소스(16) 와 1 차 가스 입구(18)를 연결하는 파이프라인에 설치된다. 다른 1 차 입구들은 폐쇄 위치에 배치된다. 1 차 출구들 또한 폐쇄 위치에 있다. 이러한 방식으로, 상기 2 차 실링 멤브레인(7)이 비정상적인 다공성을 갖는다면, 질소 유동의 유일한 가능 경로는 2 차 공간으로 통과하는 것이다. 따라서, 이 유량계는 1 차 공간으로 유입되는 질소의 유동을 측정 가능하게 할 것이다.
제 2 유량계가 설치되는데, 이것은 가스 돔(21) 상에 위치하는 2 차 공간(6)의 2 차 가스 출구(19)의 레벨에 배치된다. 상기 2 차 입구들 및 다른 2 차 출구들은 폐쇄 위치에 있다. 이러한 방식으로, 상기 유량계는 2 차 실링 멤브레인(7)의 비정상적인 다공부를 통해 상기 1 차 공간(8)으로부터 2 차 공간 (6)으로 흐르는 질소의 유동을 올바르게 측정한다.
이러한 배치로, 질소의 유동이 유량계를 통과하고 그리고 정보의 손실이 방지되것이 보장된다. 상기 유량계의 위치는 각각의 선박 상에서 상이할 수 있다는 점에 유의해야 한다.
상기 유량계를 설치하기 전에, 상기 1 차 및 2 차 공간 내의 압력이 정상인 점, 즉 정상 작동 조건 하에서 관찰되는 압력임이 보장된다. 저온에서 액화된 가스로 채워지는 경우, 상기 탱크 내의 증기압은 50 mbarG 이상, 바람직하게는 100 mbarG 이상으로 유지되어야 한다. 이후, 상기 질소 흐름의 측정에 영향을 줄 수 있는 1 차 및 2 차 입구들 및 1 차 및 2 차 출구들은 폐쇄 위치에 배치된다. 이어서, 유량계들이 설치되는데, 제 1 유량계는 1 차 가스 입구 (18)에 배치되고, 제 2 유량계는 2 차 가스 출구(19)에 또는 제 2 의 2 차 가스 출구(20)에 배치된다. 상기 유량계들이 조립된 후에, 상기 1 차 공간(8)에는 밸브에 의해 예를 들어 12 m3/h 까지 유량이 제어되는 질소가 공급된다. 그 다음, 상기 1 차 공간에 진입하고 그리고 2 차 공간을 떠나는 유량들의 측정이 유량계들을 이용하여 시작된다. 상기 1 차 가스 입구(18) 및 2 차 가스 출구(19)에서의 유량의 제어 및 측정은 최대 5 시간, 바람직하게는 3 시간 동안 지속된다.
측정들의 끝에서, 1 차 가스 입구(18) 및 2 차 가스 출구(19)에서의 유량들이 비교된다. 측정치가 유사한 경우에는, 2 차 실링 멤브레인(7), 특히 액체 돔 및/또는 가스 돔의 영역에 비정상적 다공성이 있다. 그러나, 유량들이 상당히 상이하거나 또는 2 차 가스 출구에서의 유량이 0 이면, 2 차 실링 멤브레인(7)은 어디에서도 비정상적인 다공성을 가지지 않는다.
전술한 설치 및 방법은 예를 들어, 육상 설비 또는 액체 천연 가스 탱커 등과 같은 부유식 설비에 사용될 수 있다.
도 9 를 참조하면, 액체 천연 가스 탱커(100)의 절제도는 선박(100)의 이중 쉘(101)에 장착된 대체로 각형인 형상의 실링된 절연 탱크(1)를 구비하는 저온 액화 가스를 저장하기 위한 설비를 도시한다. 탱크 (1) 는 LNG와 같은 탱크에 수용된 저온 LNG에서 액화 가스와 접촉하도록 의도된 1 차 실링 멤브레인, 선박의 1 차 실링 멤브레인과 이중 쉘(101) 사이에 배열된 2 차 실링 멤브레인, 및 1 차 실링 멤브레인과 2 차 실링 멤브레인 사이에 그리고 2 차 실링 멤브레인과 이중 쉘(101) 사이에 각각 배치되는 2 개의 절연 배리어를 포함한다.
도 9는 상하적(loading and unloading) 스테이션(103), 수중 파이프 (105) 및 육상 설비(104)를 포함하는 해상 터미널의 예를 도시한다. 상기 상하적 스테이션(103)은 가동 아암(106) 및 가동 아암 (106)을 지지하는 타워 (107)를 구비하는 고정식 해양 시설이다. 상기 가동 아암(106)은 상하적 채널(109)들에 접속될 수 있는 절연된 가요성 파이프(108)들의 다발(bundle)을 갖고 있다. 방위가 조정될 수 있는 상기 가동 아암(106)은 액체 천연 가스 탱커의 모든 게이지들에 적응한다. 연결 파이프(미도시)가 상기 타워(107) 내부에서 연장된다. 상기 상하적 스테이션(103)은 선박(100)이 지상 기반 시설(104)로, 또는 그로부터 상하적할 수 있게 한다. 이는 저온에서 액화 가스를 위한 저장 탱크(110)들 및 수중 파이프(105)를 통해 상기 상하적 스테이션(103)에 연결되는 연결 파이프(111)들을 포함한다. 상기 수중 파이프(105)는 저온 액화 가스가 상하적 스테이션 (103)과 지상 기반 시설(104) 사이에서 큰 거리, 예를 들어 5 km 를 통해 전달될 수 있게 하며, 이는 선박(100)이 상하적이 이루어지는 동안 해안으로부터 먼 거리에 위치될 수 있는 것을 가능하게 한다.
저온 액화 가스의 이송을 위해 요구되는 압력을 가져오기 위해, 선박(100)의 펌프 및/또는 지상 기반 시설(104) 에 제공되는 펌프 및/또는 상하적 스테이션(103)에 장착된 펌프가 사용된다.
본 발명은 몇몇 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에 포함되는 경우 설명된 수단 및 이들의 조합의 모든 기술적 균등물을 포함한다는 것이 자체적으로 명백하다.
동사 " 갖는다 ", " 이루어진다 ", " 구성된다" 또는 " 포함한다 " 등의 사용은 청구항에서 설명된 것들 이외의 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다.
아래의 청구항들에서, 괄호 내의 임의의 참조 번호는 해당 청구항을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

Claims (16)

  1. 저온에서 액화 가스(30)를 저장하기 위한 실링된 단열 탱크(1) 의 실링을 체크하기 위한 방법으로서,
    상기 탱크(1)는 저온을 유지하며,
    상기 탱크(1)는:
    내부 쉘(2) 및 외부 쉘(3), 상기 내부 쉘(2) 및 상기 외부 쉘(3)의 사이에 제한된 공간(4), 탱크(1)내에 수용된 저온 액화 가스(30)와 접촉하도록 된 1 차 실링 멤브레인(9), 그리고 상기 1 차 실링 멤브레인(9)과 상기 내부 셀(2) 사이에 마련되는 2차 실링 멤브레인(7)을 갖춘 수송 구조체;
    상기 1차 실링 멤브레인(9)과 내부 쉘(2) 사이의 1차 공간(8); 그리고
    상기 2차 실링 멤브레인(7)과 상기 내부 쉘(2) 사이의 2차 공간(6);을 구비하며,
    상기 1차 공간(8)과 2차 공간(6)은 절연 물질을 포함하며,
    상기 1차 공간(8)은 적어도 하나의 1차 가스 입구(18)를 구비하고, 그리고
    상기 2차 공간(6)은 적어도 하나의 2차 가스 출구(19)를 가지며, 그리고 상기 1차 실링 멤브레인은 상기 1차 공간에 포함된 상기 절연막 위에 직접 놓이고, 그리고 상기 2차 실링 멤브레인은 상기 2차 공간에 포함된 상기 절연막 위에 직접 놓이고,
    상기 방법은 2 차 실링 멤브레인(7) 의 실링 결함(sealing defect)의 위치를 내부 쉘(2)의 외부 표면 상의 냉점(cold spot)의 형태로 검출하기 위하여 다음의 단계들:
    - 메인 단계로 지칭되는 단계로서, 상기 1 차 가스 입구 (18)를 통해 1 차 공간(8) 내로 불활성 가스를 주입하여 가스가 2 차 공간의 2 차 가스 출구 (19)를 통해 배출되거나 인출되게 하고, 그 후 내부 쉘(2) 주위에 위치된 제한된 공간(4)으로부터 상기 내부 쉘(2)의 외부 표면의 온도를 측정함으로써, 상기 2 차 공간(6)의 압력을 상기 1 차 공간(8)의 압력에 비해 압력차(P1)으로 압력을 낮추는 단계; 그리고
    - 후속 단계로 지칭되는 단계로서, 상기 탱크(1)가 정상 작동하는 조건 하에서,상기 내부 쉘(2)의 외부 표면의 온도를 상기 제한된 공간(4)으로부터 측정하는 단계;들을 포함하는 실링된 단열 탱크의 누설 시험 방법에 있어서,
    상기 메인 단계 동안, 상기 1 차 공간(8) 내로 주입된 불활성 가스의 적어도 일부가 상기 2 차 공간 (6)의 적어도 하나의 2 차 출구(19, 20 또는 23)를 통해 의해 회수되고 상기 1 차 공간(8) 으로 재주입되도록 하는 것을 특징으로 하는, 실링된 단열 탱크의 누설 시험 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1 차 공간(8)에 주입된 불활성 가스의 전부가, 상기 2 차 공간(6)의 2 차 출구(19, 20 또는 23)에 연결된 적어도 하나의 흡입 수단 (80) 에 의해 회수된 후, 상기 공간 내에 재주입되는 것을 특징으로 하는 실링된 단열 탱크의 누설 시험 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 1 차 공간(8)에 주입된 불활성 가스 중 일부, 바람직하게(유리하게 나타내는) 상기 1 차 공간 (8) 내로 주입된 불활성 가스의 20% 내지 80% 를, 상기 2 차 공간 (6)의 2 차 출구에 연결된 적어도 하나의 흡입 수단 (80) 에 의해 회수된 후에 상기 1 차 공간 (8) 내로 재주입되는 것을 특징으로 하는 실링된 단열 탱크의 누설 시험 방법.
  4. 상기 선행 청구항들 중 어느 하나에 있어서, 상기 탱크(1)의 정상 동작 조건 하에서, 상기 내부 쉘(2)의 외부 표면의 온도를 상기 제한된 공간(4)으로부터 측정하는 예비 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 실링된 단열 탱크의 누설 시험 방법.
  5. 상기 선행 청구항들 중 어느 하나에 있어서, 상기 압력차 (P1):는
    - 500 Pa 내지 1500 Pa, 바람직하게는 800 Pa 내지 120 Pa 사이에서 적어도 10 시간, 바람직하게는 적어도 12 시간 동안, 또는
    - 1800 pa 와 3200 pa 사이에 포함되고, 바람직하게는 2100 pa 와 2900 pa 사이에 포함되는 것을 특징으로 하는, 실링된 단열 탱크의 누설 시험 방법.
  6. 선행 청구항들 중 어느 하나에 있어서,
    상기 메인 단계라 불리우는 단계에 앞서서, 중간 단계라 불리는 단계가 수행되며, 상기 중간 단계는, 상기 2 차 공간(6)이 상기 1 차 가스 입구(18)를 통해 상기 1 차 공간 내로 불활성 가스를 주입하고, 가스가 상기 2 차 공간의 상기 2 차 가스 출구(19)로부터 배출 또는 인출되게 하고, 그 후 상기 내부 쉘(2) 주위에 위치된 상기 제한된 공간(4)으로부터 상기 내부 쉘(2)의 외부 표면의 온도를 측정함으로써, 상기 2 차 공간 (6)이 상기 1 차 공간 (8) 의 압력보다 500 Pa 내지 1500 Pa 사이 바람직하기로는 800 Pa와 1200 Pa 사이의 기압차로 낮은 압력으로 되게 하는 것을 특징으로 하는, 실링된 단열 탱크의 누설 시험 방법.
  7. 선행 청구항들 중 어느 하나에 있어서,
    상기 불활성 가스는 질소 산화물로 구성되는 것을 특징으로 하는, 실링된 단열 탱크의 누설 시험 방법.
  8. 선행 청구항들 중 어느 하나에 있어서,
    각각의 온도 측정의 지속기간은 최대 5 시간, 바람직하게는 최대 3 시간인 것을 특징으로 하는, 실링된 단열 탱크의 누설 시험 방법.
  9. 선행 청구항들 중 어느 하나에 있어서,
    상기 압력차(P1)은 유리하게는 상기 중간 단계에서 온도를 측정하는 동안 안정적으로 유지되는 것을 특징으로 하는, 실링된 단열 탱크의 누설 시험 방법.
  10. 선행 청구항들 중 어느 하나에 청구된 방법을 구현하는 것으로 저온에서의 액화 가스를 위한 부유식 또는 해안의 육상 저장 시설에 있어서,
    - 저온에서의 탱크 (1):로서,
    내부 쉘(2)과 외부 쉘(3), 내부 쉘(2)과 외부쉘(3) 사이의 제한된 공간이라 불리는 공간(4), 그 내부에 저장된 저온 액화 가스(30)와 접촉하도록 된 1 차 실링 멤브레인(9). 그리고 상기 1차 실링 멤브레인(9)과 내부 쉘(2) 사이에 배치되는 2차 실링 멤브레인을 가지는 캐리어 구조체;
    상기 1 차 실링 멤브레인(9)과 2 차 멤브레인(7) 사이의 1 차 공간이라 불리는 공간(8); 그리고
    상기 2 차 실링 멤브레인(7)과 내부 쉘(2) 사이의 2 차 공간이라 불리는 공간(6);를 포함하고, 그리고
    상기 1 차 공간 (8) 과 2 차 공간 (6)들은 절연재들을 포함하고, 상기 1 차 공간(8)은 적어도 하나의 1차 가스 입구(18)를 포함하고, 상기 2 차 공간(6)은 적어도 하나의 2 차 가스 출구(19)를 포함하고, 상기 1 차 실링 멤브레인(9)은 상기 1 차 공간에 포함된 상기 절연재 위에 직접 놓이고, 그리고 상기 2 차 실링 멤브레인(7)은 상기 2 차 공간에 포함된 절연재 위에 직접 놓여 있는, 탱크(1),
    - 상기 1 차 가스 입구를 통해 상기 1 차 공간 (8) 내로 불활성 가스를 주입하기 위해 배열된 불활성 가스 저장소 (16),
    - 상기 1 차 가스 입구(18)를 통해 불활성 가스 저장기(16)의 불활성 가스를 주입하여 상기 2 차 공간(6)에 비해 상대적으로 상기 1 차 공간(8)의 압력을 낮추는 주입 장치(45),
    - 상기 1 차 공간 (8) 내의 압력보다 2 차 공간 (6) 에서 더 낮은 압력을 생성하기 위해 2 차 가스 출구 (19) 에 연결되는 흡입부(80, 80'),
    - 상기 내부 쉘(2)의 외측 표면의 온도를 측정하는 장치, 그리고
    - 상기 내부 쉘(2)의 외측 표면 상의 냉점의 형태로 상기 2 차 실링 멤브레인(7)의 실링 결함의 위치를 찾기 위하여 온도 측정 결과들을 표시하는 장치를 포함하는 것에 있어서,
    상기 흡입 장치는 하나의 펌프로 구성된 적어도 하나의 흡입 수단 (80) 을 포함하며, 상기 흡입 수단 (80)은, 상기 불활성 가스의 적어도 일부를 상기 2 차 공간(6)으로부터 인출하고, 바람직하게는 상기 주입 장치를 통하여, 상기 1 차 공간(8) 내로 재주입하는 것을 특징으로 하는, 저장 시설.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 흡입 수단 (80) 은 상기 장치에 단지 하나의 흡입 수단 (80) 만을 형성하여 상기 제 2 공간 (6) 에 회수되었던 불활성 가스 모두가 상기 1 차 공간 (8) 으로 재주입되는 것을 특징으로 하는, 저장 시설.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 흡입 장치는 또한 상기 불활성 가스를 회수하고 상기 1 차 공간으로는 재주입하지 않는 적어도 하나의 흡입 시스템(80')를 포함하는 것을 특징으로 하는, 저장 시설.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 흡입 시스템(80')은, 가압 가스 소스(71)로 연결 가능한 입구와 상기 탱크(1)의 바깥측을 향하는 출구를 포함하는 메인 파이프; 상기 메인 파이프(83)에서의 가스 흐름이 흡입 파이프(81)에서 감소한 압력을 형성하도록 상기 2 차 공간(6)의 출구 포트에 연결 가능한 상류 측과 상기 메인 파이프(83)의 수렴/발산 부분에 횡적으로 개방되는 하류측을 포함하는 흡입 파이브(81)를 구비하는 벤츄리 효과 흡입 시스템인 것을 특징으로 하는, 저장 시설.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 가압 가스 소스(71)는 압축 공기 회로인 것을 특징으로 하는, 저장 시설.
  15. 제10항 내지 제14항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 주입 장치(45)는 상기 불활성 가스 저장소로 부터의 불활성 가스를 3 내지 8 bar의 압력에서 분사할 수 있는 압축기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 저장 시설.
  16. 저온에서 액화 가스(30)를 저장하는 것으로 저온 액화 가스를 수송하는 제10항 내지 제15항에 기재된 설비를 포함하는 선박.
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