NO134813B

NO134813B -

Info

Publication number: NO134813B
Application number: NO3825/73A
Authority: NO
Inventors: Y Lev
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1972-10-04
Filing date: 1973-10-02
Publication date: 1976-09-06
Also published as: US3914688A; DE2415326C2; SE392520B; GB1450047A; USB402555I5; FR2202595A5; JPS4974088A; DE2415326A1; NL7403715A; NO134813C

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte ved detektering av feil i et kuldeisolasjonssystem, og en anordning for fremgangs-måtens utforelse.

For å holde et legeme på en onsket temperatur under romtemperatur samtidig som graden av utvendig anvendt nedkjoling holdes minst mulig, er det vanlig å omgi legemet med et isolasjonssystem. En ekstra fordel ved dette system er at da kulden fra legemet skjermes effektivt av isolasjonen, kan utvendige beholdere og tilhorende utstyr fremstilles av materiale som er mindre utsatt for virkningene av kulden enn dersom legemet ikke var skjermet på denne måte.

For eksempel kan en tank for opptagelse av en kryogen væske omfatte en indre beholder som er fremstilt av en membran av et forholdsvis kostbart materiale som er i stand til å inne-holde den kryogene væske uten lekkasje, men som i seg selv ikke vil være sterk nok til å motstå trykket av væskens vekt. Denne

■ indre membrantank kan være omgitt av et passende isolasjonssystem, så som polyurethanskum eller blokker av balsatre, og dette kan på sin side være omgitt en en ytre tank som er fremstilt av et materiale som er mye billigere og som ville være altfor skjort ved kryogene temperaturer, men som ved romtemperatur er tilstrek-kelig sterkt til å motstå vekten av beholderens innhold.

Man vil forstå at dersom det utviklet seg en feil, såsom en sprekk, i det i solasjonssystem som-omgir membrantanken, ville selve væsken fortsatt bli værende i beholderen, men kulden fra denne ville lekke gjennom feilstedet til den ytre tank som ville bli avkjolt slik at denne ble skjor i det område som var i kontakt med feilstedet. Et slikt område kasses .et kuldested.

Et skjorbietsområde som dannes på denne måte- på et kuldested, kunne fore til katastrofale feil på tanken som helhet og til farlig lekkasje.

De normale metoder som benyttes for å detektere kulde-steder, omfatter enten visuell inspeksjon av den ytre beholder for å oppdage isdannelse, eller tilkopling av temperaturmålean-ordninger, såsom termoelementer, til overflaten av den ytre beholder eller i isolasjonslegemet, og bestemmelse av detekterte temperaturendringer. Den førstnevnte metode er tidkrevende og kan være både vanskelig og ubehagelig, mens den sistnevnte er kostbar å installere og gjennomføre. Ulempene ved ovennevnte metoder okes sterkt når de utvides til tanker av den type som benyttes på de eksisterende store tankskip for flytendegjort gass, og vil okes ytterligere når prosjekterte konstruksjoner av enda storre tankskip bringes til fullførelse.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte ved detektering av feil i et kuldeisolasjonssystem, hvilken fremgangsmåte er kjennetegnet ved at en elektrisk ikke-ledende rorledning holdes i kuldeoverforende kontakt med isolasjonssystemet, hvor rorledningen inneholder et ioneledende materiale som vil storkne under innvirkningen av kulde som lekker gjennom isolasjons.systemet, og som har forskjellig ledningsevne når det er i fast form, og at ledningsevnen for det ioneledende materiale overvåkes.

Oppfinnelsen tilveiebringer også en anordning for detektering av feil i et kuldeisolasjonssystem i overensstemmelse med den angitte fremgangsmåte, hvilken anordning er kjennetegnet ved at den omfatter en elektrisk ikke-ledende rorledning som inneholder et ioneledende materiale som vil storkne under innvirkning av indusert kulde og som har forskjellig ledningsevne når det er i fast form, idet rorledningen ved alternerende ender og i kontakt med det ioneledende materiale har to elektroder som utvendig er sammenkoplet på en slik måte at det letter måling av ioneledningsevnen for det ioneledende materiale, og en anordning for overvåkning av det ioneledende"materiale, hvilken overvåknings-anordning er tilpasset til å plasseres i elektrisk forbindelse med de nevnte elektroder.

Fra US patent nr. 3.510.762 er det tidligere kjent å benytte tilstandsendringen for et dielektrikum under innvirkning av en temperaturendring for å bestemme posisjonen for et fjerntliggende, overopphetet område i en isolasjon.

Ioneledningsevnen i væsker og oppløsninger er viskosi-tetsavhengig og varierer derfor kraftig med temperaturen. Jo lavere temperatur jo hoyere er viskositeten og jo lavere er dermed ledningsevnen. Frysing vil forårsake et meget skarpt fall i ledningsevnen. Da transport av ioner gjennom et fast gitter krever hoyere energi enn den som er tilgjengelig, er bevegelse av ioner under disse forhold begrenset til fylling av ledige gitterplasser. Fallet i ledningsevne på grunn av frysing kan lett detekteres og kan benyttes om onsket til å trigge en vars-ling sanordning.

Dersom således en elektrisk ikke-ledende rorledning som inneholder et ioneledende materiale som vil storkne under innvirkning av indusert kulde, anbringes i kuldeoverforende kontakt med et isolasjonssystem som forventes å utvikle en lekkasje eller lekkasjer, f. eks. ved at den festes til overflate-n av en omgivende beholder eller innstopes mellom lag av isolasjonssystemet, og dersom videre to elektroder festes en ved hver ende slik at de er i kontakt med elektrolytten, og det sbrges for anordninger for overvåkning av den strom som flyter og dermed ioneledningsevnen i systemet, vil det ioneledende materiale holdes på en temperatur ved eller nær romtemperatur og en lett detekterbar strom vil flyte så lenge isolasjonssystemet fungerer riktig. Dersom det imidlertid opptrer en feil i isolasjonssystemet, vil kulde som lekker gjennom isolasjonssystemet, forårsake at det ioneledende materiale i rorledningen vil storkne i det område som er i kontakt med lekkasjen, strommen gjennom elektrolytten i ledningen vil avta i vesentlig grad og ioneledningsevnen for systemet vil bli registrert som i hovedsaken lik null. Et eventuelt varslingssystem som er knyttet til anordningen som overvåker ioneledningsevnen, kan trigges ved hjelp.av denne lett

detekterbare forandring.

Når det isolasjonsområde som skal overvåkes, er meget stort, som f.eks. når det gjelder tanker i fartoyer for flytendegjort gass, er det fordelaktig å benytte et stort antall lednin-ger som er permanent anordnet slik som angitt, og å utsporre eller undersøke disse individuelt eller i serie i rekkefolge fra en sentral kontrollanordning. På grunn av de mulige begrensnin-ger i denne situasjon med benyttelse av tilforte strommer, kan det også være fordelaktig å benytte elektroder av passende forskjellige metaller og generere en strom på stedet mellom disse.

Passende rørledninger kan anvendes i serie anbrakt slik

at de danner et gitter eller en rekke gitre, dvs. slik at en rekke er anordnet i rett vinkel til en annen i samme plan. På denne måte vil kulde som Lekker gjennom isolasjonen, forårsake at det flyter strom i minst en rorledning som er anbrakt i hver retning.

Ifolge en foretrukket utforelse av oppfinnelsen er et antall ikke-ledende rørledninger anordnet side om side i kuldeoverforende kontakt med et isolasjonssystem, idet hver av rør-ledningene inneholder et forskjellig ioneledende materiale, og de ioneledende materialer er valgt slik at de har forskjellige frysepunkter og ledningsevne/temperatur-forbindelser. En gruppe ledningsevne/temperatur-kurver vil eksistere for varierende lengder av hvert av de -ioneledende materialer i sin respektive rorledning. Ved sammenlikning av de stromer som detekteres i hver rorledning, og anbringelse over hverandre av de relevante kurver, kan man bestemme lengden av hver rorledning som påvirkes av et spesielt kuldested, og den temperatur som det ioneledende materiale i denne utsettes for. Alternativt kan en matematisk losning formuleres når man forst har uttrykt matematisk ledningsevne/temperatur-f or bind el sene .

Anbringelse av sådanne mengder av ikke-ledende rørlednin-ger slik at det dannes et gitter eller en rekke gitre som foran omtalt, vil lette bestemmelsen; av formen på kuldestedet. For be-kvemmelighets skyld kan antallet ikke-ledende rørledninger dannes som separate side-ved-side-kanaler i en sammensatt rorledning.

Denne sammensatte rorledning kan også være dannet slik at det tilveiebringes kuldeoverfbrende kontakt på den ene side mellom de individuelle kanaler og det i solasjonssystem som skal overvåkes, og slik at den inneholder en hel luftisolasjonskanal på den andre side.

Man vil innse av det foregående at ved benyttelse av den foreliggende metode og anordning kan selv små feil i. isolasjons-systemer detekteres og lokaliseres raskt og noyaktig.

Ved et eksempel ifblge oppfinnelsen ble det benyttet et plastror med en lengde på 136,5 meter, hvor roret hadde et hull med en diameter på 7 mm og en veggtykkelse på 1,5 mm. Dette ror ble fylt med saltopplbsning (60 g NaCl pr. liter vann), en kobberanode og en zinkkatode ble nedsenket i saltopplosningen ved hver sin ende av roret og ga en strom på 0,5 juA ved 0,7 volt. Roret ble anbrakt i kontakt med en metallplate hvor en del av platen ble avkjblt til -30°C, saltopplosningen i roret fros i lopet av 5 minutter, og strbmmen sank til null.

Liknende eksperimenter ble utfort idet det ble benyttet gelatin innkapslet i plastfilm og natriumsilikat i stedet for saltopplbsning i plastrbret ifblge det foran omtalte eksempel. En positiv deteksjon ble registrert i hvert tilfelle.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det fblgende ved hjelp av et antall utfbrelseseksempler under henvisning til teg-ningene, der fig. 1 viser den grunnleggende utrustning ifblge oppfinnelsen, fig. 2 viser en fbrste utfbrelse av oppfinnelsen og fig."3 viser" i enderiss en sammensatt rorledning som er egnet for benyttelse sammen med en andre utfbrelse av oppfinnelsen.

Den på fig. 1 viste utrustning omfatter en metallplate . 1 som er understøttet av et isolasjonssystem 2 og som i kulde-overf brende kontakt med sin frontflate 3 har en elektrisk ikke-ledende rorledning h som er fylt av et ioneledende materiale 5 og som har en metallanode 6 og en metallkatode 7 nedsenket i det ioneledende materiale. De to elektroder 6 og 7 er ved hjelp av ledere 8 forbundet med en ioneledningsevne-overvåkningsanord-ning 10.

Dersom det i isolasjonssystemet 2 oppstår en feil, lekker kulde gjennom dette og gjennom området 11 av overflaten av metall-platen som er i kontakt med isolasjonssystemet, til det ioneledende materiale 5 i rorledningen h. Under innvirkning av den induserte kulde stbrkner det ioneledende materiale ved punktet 12 nærmest isolasjonsfeilen, og dets ioneledningsevne som overvåkes på overvåkningsanordningen 10, synker til i.det vesentlige lik null.

Idet det nå henvises -til fig. 2, har en metallplate 21 (f.eks. en del av veggen av den ytre tank eller ytre kappe av en beholder for kryogen væske) som er understøttet av et isolasjonssystem 22, i kuldeoverfbrende kontakt med sinfrontflate 23 en rekke elektrisk ikke-ledende rørledninger 2<>>+, 25, 26, 27, 28

og 29 som er fylt av et ioneledende materiale 30, og som har metallanoder 31, 32, 33, 3<*>+, 35 og 36 og metallkatoder 37, 38,'

39, ^0, ^l og h2 nedsenket i det ioneledende materiale. De elektrisk ikke-ledende rørledninger er anordnet på overflaten av platen 21 slik at de danner et nettverk som tilnærmet dekker - overflateområdet av den nevnte plate. Elektrodene 31, 32, 33, 3^, 35, 36 , 37, 38, 39, ^0, hl og hl er ved hjelp av ikke viste anordninger koplet til en undersøkelses- eller utspbrringsanord-ning (heller ikke vist) som overvåker eller kontrollerer hver rorledning i rekkefolge og- detekterer nærvær av eventuelt tap åv ioneledningsevne.

I det tilfelle at det oppstår en feil i isolasjonssystemet 22, lekker kulde gjennom dette og det område ^-3 av platens over-flate som er i kontakt med dette, til det ioneledende' materiale" 30 i rørledningene 2h, 25, 26, 27, 28 og 29 nær dette.

Under innvirkning av den induserte kulde stbrkner det ioneledende materiale ved punktet hh nærmest isolasjonsfeilen. Ioneledningsevnen i de to rørledninger 26 og 29 faller til i hovedsaken null, mens den forblir uendret i de. andre rørledninger i nettverket, slik at man får en kryssreferanse til posisjonen for feilen, og de.ssuten en indikasjon på feilens eksistens.

I utførelsen på fig. 3 er vist en sammensatt rorledning som er egnet for bruk sammen nied en foretrukket utfbrelse av oppfinnelsen, hvor rorledningen har et halvsirkelformet tverr-snitt og er fremstilt av ikke-ledende materiale. Ledningen omfatter to individuelle eller separate kanaler 1 og 2 som er anordnet side om side og deler en felles lateral skillevegg 3, idet hver kanal har en andre vegg k- og 5 i rett vinkel med den nevnte skillevegg og tilpasset til å bringes i kuldeoverforings-kontakt med det i solasjonssystem som skal overvåkes. Bortsett fra de nevnte andre vegger h og 5, er kombinasjonen av de to kanaler omgitt av en ytterligere kanal 6 som under drift inneholder luft eller et annen egnet isolasjonsmateriale 7. De to kanaler 1 og 2 inneholder under drift to forskjellige ioneledende materialer 8 og 9.

Claims

1. Fremgangsmåte ved detektering av feil i et kuldeisolasjonssystem, karakterisert ved at en elektrisk ikke-ledende rorledning holdes i kuldeoverforende kontakt med' isolasjonssystemet, hvor rorledningen inneholder et ioneledende materiale som vil storkne under innvirkning av kulde som lekker gjennom isolasjonssystemet, og som har forskjellig ledningsevne når det er i fast form, og at ledningsevnen for det ioneledende materiale overvåkes.

2. Fremgangsmåte ifolge krav 1,karakterisert ved at det benyttes et antall av d-e elektrisk ikkeledende rør-ledninger, hvor hver rorledning inneholder et separat volum av ioneledende materiale.

3. Fremgangsmåte ifolge krav 1 eller 2, karakterisert ved at ioneledningsevnen for det ioneledende materiale overvåkes ved bestemmelse av strømmen mellom to forskjellige metalle-lektroder som er anordnet ved alternerende ender av den ikke-ledende rorledning,, i kontakt med det ioneledende materiale og tilpasset til å generere en strom på stedet mellom disse. h.

Fremgangsmåte ifolge ett av kravene 1-3, karakterisert ved at ioneledningsevnen for det ioneledende materiale i hver ikke-ledende rorledning eller rekke av ikke-ledende rørledninger overvåkes i rekkefolge.

5. Anordning for detektering av feil i et kuldeisolasjonssystem i overensstemmelse med fremgangsmåten ifolge de foregående krav, karakterisert ved at den omfatter en elektrisk ikke-ledende rorledning ( k) som inneholder et ioneledende materiale (5) som vil storkne under innvirkning av indusert kulde og som har forskjellig ledningsevne når det er i fast form, idet rorledningen ( h) ved alternerende ender og i kontakt med det ioneledende materiale (5) har to elektroder (6, 7) som utvendig er sammenkoplet på en slik måte at det letter måling av ioneledningsevnen for det ioneledende materiale, og en anordning (10) .for overvåkning av det ioneledende materiale, hvilken overvåkning sanordning (10) er tilpasset til å plasseres i elektrisk forbindelse med de nevnte elektroder (6, 7).

6. Anordning ifblge krav 5, karakterisert ved at den omfatter et antall ikke-ledende rbrledninger (2<1>+-29) som hver inneholder et separat volum av ikke-ledende materiale (30), og som hver ved alternerende ender har to elektroder (31, 37 etc.) i kontakt med det ioneledende materiale (30).

7. Anordning ifblge krav 6, karakterisert ved at antallet ..ikke-ledende rbrledninger er anordnet i rekke, idet en rekke er anordnet vinkelrett på en annen rekke i samme plan på en slik måte at det dannes et gitter eller en rekke av sådanne gitre.

8. Anordning ifblge ett av kravene 5-7, karakterisert ved at de nevnte to elektroder (6, 7; 31, 37 etc.) er et par elektroder av forskjellig metall som er tilpasset til å generere en strom mellom disse.

9. Anordning ifblge ett av kravene 6-8,karakterisert ved at overvåkningsanordningen (10) er tilpasset til å kontrollere ioneledningsevnen for det ioneledende materiale i hver ikke-ledende rorledning eller rekke av ikke-ledende rbrledninger i rekkefolge.

10. Anordning ifblge ett av kravene 5" 9, karakterisert ved at den eller de ikke-ledende rbrledninger er permanent anordnet på overflaten av eller mellom lagene av det nevnte kuldeisolasjonssystem (2j 22) eller av en beholder som omgir dette.

11. Anordning ifolge krav 6,karakterisert ved at den omfatter et antall ikke-ledende rørledninger som er anordnet side om side i kuldeoverfbrende kontakt med kuldeisolasjons-systemet (22), idet hver av de nevnte rbrledninger inneholder et forskjellig ioneledende materiale, og idet de ioneledende materialer er valgt slik at de har forskjellige frysepunkter og ledningsevne/temperatur f or bind eiser.

12. Anordning ifblge krav 11, karakterisert ved at antallet ikke-ledende rbrledninger er anordnet slik at de danner et gitter eller en rekke gitre.

13. Anordning ifblge krav 11, karakterisert ved at antallet ikke-ledende rbrledninger omfatter kanaler som er anordnet side ved side i en sammensatt ledning.