SE459371B - System foer detektering av laeckor i en sekundaerspaerr mellan primaer- och sekundaerutrymmen i en kryogen lagertank - Google Patents

Description

459 10 15 20 25 30 35 371» 2 väntade värdet på trycket. Om en läcka föreligger, har man ett ökat tryck i primärisoleringsutrymmet.

US 3 659 543 beskriver ett fartyg för transport av kryogent material, vilket fartyg har en lasttank som är omgiven av ett primärisoleringsutrymme, vilket är omgivet av fartygets innerskrov. Runt detta finns ett skottutrymme. Inertgas cirkuleras i såväl primär- isoleringsutrymmet som skottutrymmet medelst två sepa- rata cirkulationssystem med olika inertgaser. Läckor i antingen primärspärren eller innerskrovet resulterar i en läckning av antingen lastgas eller inertgas, vilket kan detekteras med hjälp av en gassensor eller en tryck- ökning.

US 3 908 468 beskriver en läckdetektor för en lager- tank som gör bruk av tvâ elektriskt ledande skikt, som skapar en förutbestämd kapacitans, så att varje läck- ning av lagrat fluidum ändrar kapacitansen mellan skik- ten och därigenom indikerar läckningen.

US 3 919 855 beskriver lagring av en inertgas i primärisoleringsutrymmet vid ett tryck, som är tillräck- ligt högre än atmosfärstryck, så att läckning genom primärspärren eller innerskalet kan endast ske med gas från kammaren till tanken, men icke tvärtom.

US_4 104 906 avser ett sprickdetekteringsarrangemang, som gör bruk av en töjningsavkännare.

US 4 135 386 avser också ett system för övervakning av tidig sprickbildning i permeabla eller lösa material.

Den kända tekniken har sålunda två huvudinrikt- ningar på läckningsdetektering. Enligt den första, såsom visas i US 3 347 402, används en gasmonitor eller -detektor i ett isoleringsutrymme, som är fyllt med en inertgas, för detektering av närvaro av den gas som är lagrad i den kryogena tanken. Om inga läckor föreligger, kan ingen lastgas föreligga i isoleringsutrymmet. Enligt den andra kan en tryckskillnadsmätning utföras enligt US 3 413 840, varvid trycket av inertgasen i isolerings- utrymmet mätes och hålles något lägre än lastgastrycket 10 15 20 25 30 35 - - 459 371 3 i tanken. Om läckning inträffar i primärspärren, ökar trycket i primärisoleringsutrymmet och detta tryck, korrelerat med temperaturen, indikerar en läckning.

För kryogena lagertankar med primär- och sekundär- isoleringsutrymmen finns det för närvarande ingen känd teknik för detektering av en läckning i sekundärspärren där båda isoleringsutrymmena har samma inertgas. En gasmonitor placerad i sekundärisoleringsutrymet skulle exempelvis endast detektera lastgasen i det högst otro- liga fallet, att en läckning sker i såväl primärspär- ren som i sekundärspärren. En sådan monitor skulle icke detektera en läckning i sekundärspärren, om ingen läck- ning förelåg i primärspärren. Användningen av tvâ olika inertgaser US 3 659 543 är kostnadskrävande, i det att den erfordrar två källor för inertgas.

För närvarande är den enda praktiska proceduren för detektering av läckor i sekundärspärren är att töma lagringstanken, genom avlägsnande av den förvätskade naturgasen, uppvärma lagringstanken och applicera ett sug på sekundärisoleringsutrymmet_ För ett kon- ventionellt tankfartyg med sex lasttankar innebär denna verifiering av läckningsförekomster och reparation av dessa läckor 7-10 arbetsdagar med åtföljande höga kostnader. Sådana torrdocksinspektioner innebär vidare risk för läckskador i primär- och sekundärspärrarna.

Slutligen avslöjar den kända tekniken icke någon ansats till bestämning av läckans ungefärliga storlek.

Kortfattad beskrivning av uppfinningen Problemet som man möter vid detektering av läckor i sekundärspärren mellan primär- och sekundärisolerings- utrymena i kryogena lagertankar är att utforma ett så- dant system som kan detektera läckor, och läckornas ungefärliga storlek, som uppträder i sekundärspärren, medan förvätskad naturgas är lagrad i lagertanken eller, i fallet med ett lastfartyg, medan fartyget är på väg till sin destination, och detta utan behov av torrdock- ning. 459 371 10 15 20 25 30 35 4 Det kryogena läckdetekteringssystemet enligt upp- finningen utgör en lösning på detta problem och innefat- tar användningen av samma typ av inert gas i primär- och sekundärisoleringsutrymmet; varvid gasen tillföres och hålles vid ett förvalt tryckvärde i båda utrymmena med hjälp av separata tillförsel- och bortförselsystem, och där trycket i sekundärisoleringssystemet upprätt- hâlles vid ett annat tryck än trycket i primärisole- ringsutrymmet. En läcka som inträffar i sekundär- spärren möjliggör~då strömning av inertgas från isole- ringsutrymmet med högt tryck till isoleringsutrymmet med.lågt tryck. Genom övervakning av flödet av inert gas till och från varje isoleringsutrymme under en förutbestämd lång tid, kan närvaron av eventuell läck- ning detekteras genom flödesförändringar, och den unge- färliga storleken av läckningen kan bestämmas med hj av den beräknade skillnaden i flödet. älp Beskrivning av ritningarna Fig l är en illustration, i tvärsektion, av ett tankfartyg med sex lasttankar med förvätskad naturgas.

Fig 2 är en illustration, i tvärsektion, av ett last- fartyg med kväve som tillföres primär- och sekundärisole- ringsutrymmena, som är förknippade med läckdetekterings- systemet enligt uppfinningen, som visas i ett blockdia- gram. Fig 3 är en fragmentarisk representation av en sidovägg av lasttanken med primär- och sekundärisolerings- utrymmen. Fig 4 illustrerar detektering av en läcka i fartygets skrov som insläpper syre i sekundärisolerings- utrymmet, Fig 5 illustrerar detektering av en läcka i primärspärren som insläpper förvätskad naturgas i pri- märisoleringsutrymet. Fig 6 illustrerar en läcka i sekundärspärren mellan primär- och sekundärisolerings- utrymena som insläpper trycksatt kvävgas från primär- isoleringsutrymet till sekundärisoleringsutrymmet. Fig 7 är ett schema som i detalj visar det oberoende kväveöver- vakningssystemet för tillförande av kvävgas till primär- isoleringsutrymmet. Fig 8 är ett schema över det oberoen- 10 15 20 25 30 35 - - 459 571 5 de kvävetillförselsystemet till sekundärisoleringsut- rymmet. Fig 9 är ett schema, som i detalj visar mät- ningen av metan- och syreinnehållet i primär- och sekun- därisoleringsutrymmena. Fig 10 är ett schema över tryck- övervakningen av de olika ventilerna och alarmen i över- vakningssystemet enligt uppfinningen. Fig ll är ett schematiskt blockdiagram, illustrerande detaljer i över- vakningssystemet i uppfinningen.

Qgpfinningens bästa utföringsform l. Generell beskrivning I fig l visas, i tvärsektion, sex lasttankar 10 i ett transportfartyg 20 för förvätskad naturgas. Varje tank 10 kan innehålla förvätskad naturgas, såsom metan (CH4) i kvantiteter på ca 10 000 m3. Metanen transpor- teras vid kryogena temperaturer.

I fig 2 och 3 illustreras detaljer av en indi- viduell lasttank 10, som innefattar ett ytterskrov 100, ett innerskrov 110, ett sekundärisoleringsutrymme 120, en sekundärspärr 130, ett primärisoleringsutrymme 140 och en primärspärr 150. Primär- och sekundärisolerings- utrymmena 140 och l20 är båda fyllda med isoleringe- material. Primär- och sekundärspärrarna 150 och 130 är båda framställda av ett material, som går under det komersiella namnet INVAR, som är en legering med ca 63% Fe, 36% Ni, 0,4% C, 0,25% Si, 0,05% S.

Såsom nämnts är primär- och sekundärisoleringsut- rymmena 120 och 140 fyllda, på konventionellt sätt, med en inertgas såsom kväve (N2). I konventionella installa- tioner tillföres kvävgasen till såväl primär- som se- kundärisoleringsutrymet 140 och 120 kontinuerligt.

I sådana installationer fylles isoleringsutrymmena 140 och 120 med kvävgas, som strömmar härtill från kvävgas~ källan.

Läckdetekteringssystemet enligt uppfinningen har enligt fig 2 en kvävekälla 200 och en matarledning 204, som tillför kvävgas till en primärinloppsövervakningsan- ordning 210 och en sekundärinloppsövervakningsanordning 459 371- l0 15 20 25 30 35 6 220. Kvävgasen matas från primärövervakningsanordningen 210 till primärisoleringsutrymmet 140 via matarledningen 214. Kvävgasen tillföres från sekundärövervakningsanord- ningen 220 till sekundärisoleringsutrymmet 120 via ma- tarledningen 224. Kvävgasen utges från primärisolerings- utrymmet 140 via ledningen 218 till en primärutlopps- övervakningsanordning 240 och sedan via en ledning 234 till en ventilationsanordning V, för Vidarebefordran till atmosfären. Kvävgasen i sekundärisoleringsutrymet l20 utges via ledningen 228 till en sekundär utlopps- övervakningsanordning 240, som i sin tur utventilerar gasen genom en ledning 244 och ventilationen V till atmosfären.

Såsom kommer att diskuteras i detalj, gör före- liggande uppfinning bruk av helt separata matar- Och utloppssystem för primär- och sekundärisoleringsutrymme- na l40 och l20. Enligt uppfinningen är icke endast de två matarsystemen skilda från varandra utan är OCkSâ kvävetrycken i varje isoleringsutrymme väsentligt olika inbördes . ' - I kvävekällan 200, primärövervakningsanordningen 210, sekundärövervakningsanordningen 220, den primära utloppsövervakningsanordningen 230 och den sekundära utloppsövervakningsanordningen 240 finns sensorer och övervakningsventiler, som kommunicerar med en central övervakningsanordning 250 via ledningar 252, 254, 256, 258 och 260, såsom visas i fig 2. Centralövervaknings- anordningen 250 mäter temperaturen och trycket på käl- lan 200 såväl som temperaturerna och trycken på kväv- gasen vid de primära och sekundära utloppen 230 och 240.

Den centrala övervakningsanordningen mäter också flödes- hastigheterna på kvävgasen, som strömmar till och från primär- och sekundärisoleringsutrymmena. Slutligen mäter den centrala övervakningsanordningen 250 ângtrycket av metanet i varje lasttank 10 med hjälp av en sensor 270, via en ledning 272 och mäter vidare atmosfärstrycket med sensorn 280, via ledningen 282. 10 15 20 25 30 35 _ . a: 459 571 7 Läckdetekteringssystemet enligt uppfinningen har ett antal funktioner för detektering av läckor. Var och en av dessa kommer att diskuteras närmare under hänvis- ning till fig 4 - 6. 4 Enligt fig 4 tillföres ett prov av kvävgas som före- ligger i sekundärisoleringsutrymet 120 till en syre (02) detektor 410, via en ledning 228. Om en läcka före- ligger i skrovet 110 läcker syre från atmosfären, Po, genom läckningsområdet 420 till sekundärisoleringsutrym- met 120, såsom visas med pilen 430. Närvarande syre upptäckes av syredetektorn 410, som på så sätt anger att en läckning 420 föreligger.

Enligt fig 5 tillföres ett prov av kvävgas, före- liggande i primärisoleringsutrymmet 140, till ledningen 218 och till en metan (CH4) detektor 5l0. Närvaro av metan i primärisoleringsutrymmet 140 kan endast ha sin anledning i en läcka i området 520, som möjliggör metan- gasströmning, såsom illustreras med pilen 530. Metan- detektorn 510 avslöjar närvaron av metangas och därigenom närvaron av en läcka.

Testerna på läckorna i fig 4 och 5 är lämpade för detektering av närvaron av läckor i skrovet ll0 och primärspärren 150, men icke på läckor som sker i sekun- därspärren 130.

Enligt uppfinningen och såsom visas i fig 6-är trycket av kvävgas, P i primärisoleringsutrymet 140 högre än trycket av kïävgas Ps i sekundärisolerings- utrymmet 120. Om inga läckor föreligger i sekundärspärren 130, är de två trycksatta utrymena l20 och 140 vid sina respektive tryck, och flödeshastigheten av kvävgas till respektive isoleringsutrymme bör vara lika med flödes- hastigheten av gasen ut genom detta utrymme. Om en läcka 600 uppstår i sekundärspärren 130, strömmar kvävgas PP från primärisoleringsutrymmet 140 till se- kundärisoleringsutrymmet 120, såsom indikeras med pilen 610. När detta inträffar, uppstår ett ytterligare kvävgas- flöde till sekundärisoleringsutrymmet 120, och detta 459 10 15 20 25 30 35 371* 8 extra gasflöde kan mätas vid utströmningen genom sekun- därutloppet 240. På samma sätt resulterar gasutströmning från primärisoleringsutrymmet i mindre kvävgasflöde från detta utrymme, som kan detekteras enligt uppfin- ningen. Sâlunda kan, vid kännedom om flödeshastigheter- na till och från varje isoleringsutrymme och korrigering av flödeshastigheterna vad avser tryck- och temperatur- förändringar, närvaron av läckor korrekt detekteras.

Enligt uppfinningen kan en så liten läcka som lfi2 mm i ett sekundärmembran detekteras. För att sätta detta i perspektiv, är primär- och sekundärspärrarna 130 och 150 typiskt l/2 mm tjocka. Isoleringsutrymmena 120 och 140 är ca 20 cm tjocka. Såsom nämnts, är en typisk volym av en lasttank ca 10 000 m3 2. Detaljerad beskrivning I fig 7 visas föreliggande uppfinning med avseende på den del som härrör från kvävgastillförseln till primärisoleringsutrymmet 140. Kväve tillföres på kon- ventionellt sätt till ledningen 204 , som matar primär- övervakningsanordningen 210. I denna finns två ventiler 700 och 710, vilka är pneumatiskt aktiverade över led- ningar 702 resp 712, så att elektricitet undvikes i närheten av metanplasten. Den pneumatiska styrningen aktiveras i sin tur medelst elektriska kontroller 704 resp 714. Dessa står i sin tur under inflytandet av övervakningsenheten 250 via ledningar 254.

Ventilerna 700 och 710 arbetar på följande sätt.

Antag att det initiala kvävetrycket i ledningen 214 är noll. Båda ventilerna 700 och 710 är då helt öppna.

Båda ventilerna möjliggör kväveströmning till lasttan- kens primärísoleringsutrymme 140, i vilket trycket då ökar. När trycket i detta utrymme 140 sakta stiger, börjar ventilen 700 att stänga. Vid ett tryck på ca 2,5 g/m2 i den föredragna utföringsformen är ventilen 700 fullständigt stängd. Ventilen 710 förblir dock öppen till dess att trycket stiger till ca 5,0 g/cmz, i den föredragna utföringsformen. vid detta tryck stänger ven- l0 l5 20 25 30 35 - « 459 571 9 tilen 710 och förblir stängd tills trycket på nytt mins- kar till 3 g/cmz eller lägre. Ventilen 710 är så utfor- mad, att den i öppet tillstånd förorsakar tryckökning i primärisoleringsutrymmet 140 med en hastighet på l g/cmz per 10 min.

I det föredragna utförandet, är ventilen 700 före- trädesvis en Honeywell entumsventil med en CV på 2,92, en nominell tryckskillnad på 4,92 kp/cm2, och en flödes- neeelgnet 1 fullt öppet tillstånd på 275 m3/h. ventilen 7l0 är företrädesvis en Jordan-magnetventil med en öppning på en l/2 tum, en CV på 0,4, en nominell tryck- skillnad pâ 3,3 g/cmz, och en flödeshastighet i fullt öppet tillstånd på 30,6 m3/h.

Syftet med att använda två ventiler är att snabbt fylla primärisoleringsutrymmet 140, initialt med en större hastighet och sedan, med ventilen 700 stängd, för fullständigande av primärisoleringsutrymmets 140 fyll- ning med en mycket lägre hastighet.

Kvävgasen utges från primärisoleringsutrymmet via ledningen 218, som leder till den primära utloppsöver- vakningsanordningen 230. Ledningen 2l8a leder till en ventil 720 som är pneumatiskt styrd över ledningen 722, via en elektrisk kontroll 724. Denna mottar sina styr- signaler från övervakningsenheten 250 via en buss 258. ventilen 720 är företrädesvis tillverkad av Masoneilen och är en tretumsventil med en CV på 135, en tryck- Skillnad på s g/emz och en flöaeeheetignet i fullt öppet tillstånd på 200 m3/h. Om trycket i primärisole- ringsutrymmet 140 överskrider 7,5 g/cmz, börjar venti- len 720 att öppna och är 100% öppen när trycket är 10 g/cmz. När ventilen 720 når 81% av sin fullständiga öppning, aktiveras en ej visad högtrycksalarm av över- vakningsenheten 250. Ledningen 2l8a är också kopplad till sensorn PP för mätning av trycket i utloppsled- ningen och för avgivning av en signal, via bussen 258, till övervakningsenheten 250. 459 10 15 20 25 30 35 371- 10 Kvävet i ledningen 2l8a är också förbunden med in- gången till en temperatursensor TP, som övervakar tem- peraturen på kvävet från primärisoleringsutrymmet 140.

Denna sensor är ett konventionellt termokors, som alstrar en elektrosignal till bussen 258, vilken signal är representativ för temperaturen på kvävgasen i ut- rymmet 140. Såsom framgår i fig 7 övervakas temperaturen i varje primärisoleringsutrymme 140 separat.

Kvävet i utloppsledningen 2l8a påverkar också en ventil 730, som är pneumatiskt styrd över ledningen 732 medelst en elektrisk övervakningsanordning 734, som får sina styrsignaler från övervakningsenheten 250 via bussen 258. Det finns en separat ventil 730 för vart och ett av de primära isoleringsutrymmena 140.

Alla ventilerna 730 är företrädesvis Jordan entumsven- tiler med en CV på 2,5, en tryckskillnad på 5 g/cmz och en flödeshastighet i fullt öppet tillstånd på _4,5 m3/h.

I drift och som illustreras i fig 10, sker följan- de. Om trycket i primärisoleringsutrymmet 140 stiger över 7 g/cmz, öppnas alla ventilerna 730 och tömmês primärisoleringsutrymena 140, tills trycket minskat till 5 g/cmz. På detta sätt reglerar ventilerna 730 trycket i primärisoleringsutrymmet 140, medan ventilen 720 utgör ett nödfallsutlopp, när tryck byggs upp.

Pâ detta sätt inregleras trycket i primärisole- ringsutrymet 140 till ett tryck på 5 g/cmz É 2 g/cmz, förutsatt att lasttankens ångtryck är över 15 g/cmz.

Om ângtrycket är lägre än 15 g/cmz kommer primärisole- ringsutrymmena 140 att inregleras på ett tryck på 10 g/cmz under lasttankens ângtryck, tills atmosfärs- trycket uppnåtts. En alarm aktiveras alltid, när primär- isoleringsutrymmets tryck är under 1,5 g/cmz. Detta âstadkommes med hjälp av trycksensorn PP och temperatur- sensorn TPI-TPN i primärledningen 204. De medelst dessa sensorer alstrade elektriska signalerna sändes till övervakningsenheten 270 via bussen 252. Slutligen akti- 10 15 20 25 30 35 459 371 ll veras en alarm för högt kväveflöde, om ventilen 700 när 81% av sin fulla öppning.

I fig 8 illustreras detaljerna i kvävetillförsel- systemet för vidmakthâllande av sekundärisoleringsut- rymet 120 vid ett förvalt tryck. Kvâvetillmataren 204 är också förbunden med sekundärövervakningsanordningen 220 och närmare bestämt med ventiler 800 och 810. Ven- tilen 800 är pneumatiskt styrd över ledningen 802 me- delst en elektrisk styranordning 804, som i sin tur mottar styrsignaler fràn'övervakningsenheten 250 via bussen 256. Pâ liknande sätt är ventilen 810 pneumatiskt styrd över ledningen 812 medelst en elektrisk styranord- ning 814, som också mottar styrsignaler från övervak- ningsenheten 250 via bussen 256. ventilerna 800 och 810 fungerar på samma sätt som ventilerna 700 och 710 i fig 7, i det att och med hänvisning till fig LO, båda ventilerna är initialt pâ, tills ventilen 800 när ett tryck på ca -52 g/cmz, där den fullständigt stänger.

Ventilen 810 fortsätter att vara på tills inställninga- värdet på -50 g/cmz uppnåtts. Ventilen 800 är företrä- desvis en Honeywell entumsventil med en CV på 127, en nominell tryckskillnad på 4,92 g/cmz och en flÖäeS~ hastighet i fullt öppet tillstånd på 176 m3/h. Ventilen 810 är företrädesvis en l/2 tum Jordan-ventil med en cv på 0,42, en tryeksklllned på 3,3 kg/emz och en flö- aeenaetighet i fullt öppet tillstånd på 30,6 m3/h.

Kvävet strömmar från ventilerna 800 och 810 genom ledningen 224 till sekundärisoleringsutrymmena 120.

Kvävet utges från dessa utrymen 120 via utloppsöver- vakningsanordningarna 228, som har en inkopnlad tryck- sensor PS 850 och en temperatursensor TS 860, vilka avger signaler proportionella mot trycket och tempera- turen i ledningen 228 till övervakningsenheten 250, via bussen 260. Ledningen 228 påverkar också ventiler 830 och en vakuumpump 840. Ventilen 830 är ett nödut- lopp eller ventilationsventil, som öppnar, när kväve- trycket i sekundärisoleringsutrymmena överskrider atmos- 459 3-71- 10 15 20 25 30 35 12 färstrycket, såsom visas i fig 10. Vakuumpupen 840 är anordnad att åstadkomma ett vakuum i sekundärisole- ringsutrymena 120 så att det förinställda värdet i sekundärisoleringsutrymmet 120 på -50 g/cmz kan hållas.

Om trycket i sekundärisoleringsutrymmet l20 stiger över inställningsvärdet, aktiveras driftspumpen 840 för till- bakaförande av trycket till inställningsvärdet. Över- skottskvävgasen utges över ledningen 244 till en venti- lation V. Vakuumpumpen 840 är elektriskt styrd via en elektrisk styranordning 844, som mottar sina styrsigna- ler, via bussen 260, från övervakningsenheten 250.

Sammanfattningsvis och med hänvisning till fig 10, åstadkommer vakuumpumpen 840 ett vakuum i sekundäriso- leringsutrymmet 120, tills ett inställningsvärde har nåtts. Förändringar i trycket åvägabringar aktivering av ventilerna 800 eller 810 eller av vakuumpumpen 840, så att inställningsvärdet på trycket vidmakthâlles.

Det skall uttryckligen framhållas, att inställ- ningsvärdet kan vara något annat lämpligt värde än -50 g/cmz. Exempelvis kan trycket i sekundärisolerings- utrymmet i stället för ett vakuum vara ett övertryck på exempelvis 30 g/cmz. I detta fall används ingen vakuum- pump 840, utan denna ersättes med en lämplig ventil av det slag som visas i fig 7 för primärisoleringsut- rymmena. Det väsentliga i sammanhanget är att åstad- komma en tryckskillnad mellan primär- leringsutrymmena. och sekundäriso- Det föredrages att trycket i primärutrymmet ligger under trycket på gasen i lasttanken men är högre än trycket av kvävgasen i sekundärisoleringsutrymmet. Pâ detta sätt kommer gas i lasttanken vid förekomst av en läcka i primärspärren att strömma till primärisolerings- utrymmet och kan denna gas detekteras av metandetektorn häri, och om trycket i sekundärutrymet är lägre än atmosfärstrycket, âstadkomer en läcka i innerskrovet strömning av syre från atmosfären till sekundärisole- ringsutrymmet, vilket syre detekteras av en syredetek- 10 15 20 25 30 35 - - ' 459 371 13 torn. Sålunda detekteras läckor i primärspären 150, se- kundärspärren 130 och innerskrovet ll0 med hjälp av övervakningsenheten 250 i uppfinningen.

I fig 9 visas detaljer av metan (CH2)- och syre- (02) övervakningssystemet. En tillförselledning 218 från primärisoleringsutrymmet Pl och en tillförselled- ning 228 från sekundärisoleringsutrymmet S1 är för- bundna med ett par magnetventiler 900, som styres av styrsignaler på en buss 910 från övervakningsenheten 250. I fig 9 visas flera ledningar 218 och 228 som är förbundna med var sitt primär- och sekundärisole- ringsutrymme vid varje lasttank 10. Tillförselled- ningarna är förbundna inbördes medelst ett rör 922, som är förbundet med en vakuumpump 920, vilken via röret 924 tillför gaserna i röret 922 till metananalysatorn 930 och syreanalysatorn 940. Dessa analysatorer övervakas i sin tur av övervakningsenheten 250 via ledningarna 932 och 942. Ventilerna 900 bildar en del av ett sekvens- system 950.

I drift aktiverar övervakningsenheten 250 en ventil 900 åt gången. Exempelvis aktiveras ventilen 900 i ledningen 218 selektivt, och under en period, exempelvis 3 min, pumpas gasen i primärisoleringsut- rymmet genom ledningen 218 till ledningen 922 medelst pumpen 920, och gaserna analyseras på metan- och syre- innehållet. Om sådant detekteras, avges signaler och aktiveras följande ventil. I ett fall med sex tankar föreligger totalt tolv styrventiler 900, och den totala sekvenstiden är 36 min. Sålunda provtages ett isole- ringsutrymme på gas för metan- eller syreinnehållet en gång var 36 min.

I fig ll illustreras detaljer av övervakningsenheten 250, som sålunda innefattar en central behandlingsen- het ll00, som komunicerar med en printer lll0 via en buss lll2, med en display 120 via en buss ll22, med en manuell ingångskrets ll30 via en buss ll32, en upp- sättning alarmanordningar ll35 via en buss ll37, en 459 37-1 - “ 10 15 20 25 30 35 14 analog ingångskrets 1140 via en buss 1142 och med en kontrollutkrets 1150 via en buss 1152. övervaknings- enheten 250 är konventionellt programmerad och kon- struerad och kan innefatta ett antal olika konfigura- tioner. övervakningsenheten 250 är selektivt kretsan- passad till ett antal perifera enheter såsom tidigare förklarats. Analog-in-kretsen 1140 mottar insignaler, såsom exempelvis signaler på bussen 282, representativa för atmosfärstrycket från atmosfärstryckssensorn 280. övervakningsutenheten 1150 löser uppgifter för perifera enheter såsom exempelvis styr sekvenseraren 950 via bussen 910 för selektivt utförande av syre- prov. och metan- 3. Operation Med den i fig 6 visade testproceduren kan förekomst av potentiella läckor i sekundärspärren 130 och, också läckans ungefärliga storlek, detekteras med hjälp av systemet enligt uppfinningen, varvid mätes antalet standardkubikmetrar av kväve som strömmar in i och ut ur primär- och sekundärisoleringsutrymmena. Såsom fram- går i fig 10 föreligger en tryckskillnad på ca 55 g/cm2 över sekundärspärren 130, jämför fig 6. Flödesmätningar- na utföres genom mätning av tryckskillnaden över öpp- ningarna med kalibrerad intervall i ventilen 810, som bildar inloppet för kvävet i sekundärövervakningsanord- ningen 220, ventilen 710, som bildar inloppet för kvävet i primärövervakningsanordningen 210, ventilerna 730, som är utloppsventilerna i den primära utloppsövervak- ningsanordningen 230, och vakuumpumpen 840, tillordnad den sekundära utloppsövervakningsanordningen 240. Dessa öppningar ger noggranna bestämningar av kväveflödena, baserat på operationen av ventilerna och vakuumpumpen.

Det hänvisas nu till återigen till fig 6. Genom mätning under en tidsperiod av kväveflödet till både primärisoleringsutrymmet 140 och sekundärisoleringsut- rymmet 120 och genom mätning av utflödet från dessa utrymmen under samma tidsperiod kan det lätt bestämmas, 10 15 20 25 30 35 _ _ 459 371 15 huruvida flödet till primärisoleringsutrymmet är lika med utflödet från detta utrymme. Om inga läckor före- ligger, skall flödena vara lika stora. Om däremot en läcka 600 föreligger, kommer utflödet från primäriso- leringsutrymet 140 att vara mindre än inflödet. Pâ samma sätt, om inga läckor existerar, skall kväveflödet till sekundärisoleringsutrymmet 120 vara lika med ut- flödet från sekundärisoleringsutrymmet. I det fall att en läcka 600 föreligger, kommer utflödet att vara större än inflödet. Denna teknik låter läckflödet ackumulera under en tidsperiod, under vilken trycken vidmakthâlles i isoleringsutrymmena.

Temperaturkorrektioner utföres på flödesmätningar- na genom temperaturmätningar, som utföres medelst termo- element TPl-TPN (i den primära utloppsövervakningsanord- ningen 230 enligt fig 7) och TS (i den sekundära ut- loppsövervakningsanordningen 240 enligt fig 7).

Tryckkorrektíoner utföres med hjälp av kännedom om atmosfärstrycket från sensorn 280 (fig 2), kväve- källans tryck från sensorn PN (fig 7), primärisole- ringsutrymmets tryck P (fig 7) och sekundärisolerings- utrymmets tryck PS (fiâ 8).

Vid utförande av flödesberäkningarna omvandlas alla flödena till standardkubikmeter vid 26°C och en atmosfär (1032 g/cmz).

Flödesmätningarna utföres endast under den tids- period, när ventilen 810 i sekundärövervakningsanord- ningen 220, ventilen 7l0 i primärövervakningsanordningen 210, ventilen 730 i den primära utloppsövervaknings- anordningen 230 och vakuumpumpen 840 i den sekundära utloppsövervakningsanordningen 240 kan vidmakthålla de inställda tryckvärdena (É 2g/cmz) i primärisolerings- utrymmet (dvs 5 g/cmz) och sekundärisoleringsutrymmet (dvs -50 g/cmz). I det fall att någon av ventilerna 800 i sekundärövervakningsanordningen 220, 700 i primär- övervakningsanordningen 210, 720 i den primära utlopps- övervakningsanordningen 230 och 830 i den sekundära ut- r--, ! 459 371 16 loppsövervakningsanordningen 240 aktiveras, avslutas flödesmätningarna. Tidsperioden för mätningen hâlles i övervakningsenheten 250 för beräkning av det genom- snittliga nettoflödet av kväve till (eller frân) såväl 5 det primära som det sekundära isoleringsutrymmet.

Vidare utföres inga mätningar med avseende på läckbestämning under den tid, som övervakningsventiler- na är upptagna för arbete, såsom under nedkylning, lastning, eller under en tid, då fartyget passerar genom 10 en'större barometrisk tryckändring. I alla andra fall utföres läckmätningstesterna medan fartyget rör sig mellan destinationsställen. 4. Éypisk beräkning I nu följande avsnitt återges en typisk be- l5 räkning. Antag att primärisoleringsutrymmets volym är lika med volymen av sekundärisoleringsutrymmet eller 425 m3/tank. Med sex lasttankar är totalvolymen av primär- och sekundärisoleringsutrymmena lika med 2550 m3 Följande beräkningar gäller för alla sex tankarna kom- 20 binerade. För dessa beräkningar antages en temperatur på OOC och ett tryck på en atmosfär eller l033,5 g/cmz. 1. = 6,37 m3/°c P 25 Med en konstant metantanktemperatur på -löO°C, mäste 1,062 m3 gas för en tank eller 6,37 m3 för sex tankar friges från primärisoleringsutrymet för varje l°C temperaturökning vid innerskrovet, för att trycket i utrymmet skall bibehållas. 30 2. = 1,4 g/cmzfic ' n Utan läckor skulle l°C förändring vid innerskrovet för- orsaka 1,4 g/cmz tryckökning i primärisoleringsutrymmet, 35 om ingen gas utventilerades. 3. = 4,46 nF/(g/cmz) T 10 15 20 _ _ 459 371 17 Om temperaturgradienten icke ändrades med tiden, skulle 4,46 m3 gas insläppas i primärisoleringsutrymmet för varje l g/cmz tryckökning.

Exempelvis, en läcka i en tank som skulle förorsaka en vakuumförlust på 20 g/cm2 vid ett initialt vakuum på 800 g/cmz är ekvivalent med en vinst på 7,65 m3 N2.

Om denna förlust föreligger över en tio-timmars period, innebär det en hastighet på 0,765 m3/h. Eftersom flödes- hastigheten är en funktion av kvadratroten av tryck- fallet, skulle flödet vid en tryckskillnad på 28 g/cmz vara 0,38 m3/h.

En normal testperiod är 72-96 h. Totalflödet skall integreras över denna tidsperiod. Öppningstiden för genomströmningsöppningen mätes inom en sekund.

Vid bestämning av flödet kan en förstagradsapproxi- mation göras vad avser diametern av läckan på följande hsättz l D (1,536 + (fiöaeshastighet + (pAP)ï)) där D läckans storlek (mm) p gasens densitet g/cnê AP tryckskiiinaa g/cmz Därför, vid p = 0,00l5 g/cm3 ungefärlig håldiameter vara 1,7 mm för 0,38 m3/h l 2 (via 43°c, skulle en (enligt beräkningen ovan).

Claims (10)

1. _',¶ 459 10 15 20 25 30 371 18 PATENTKRAV l- System för detektering av läckor i en sekundär- spärr (130) mellan primär- och sekundärisoleringsutrym- men (140 resp 120) i en kryogen lagertank (10), vilket system har en gaskälla (200) för lagring av en inert gas, k ä n n e t e c k n a t av att det innefattar: _ övervakningsanordningar (210, 220, 230, 240), vil- ka är anslutna till gaskällan (200) för upprätthållan- de av ett första förutbestämt tryck (PNP) på den inerta gasen i primärisoleringsutrymmet (140) och ett andra förutbestämt tryck (PNS) hos den inerta gasen i det sekundära isoleringsutrymmet (120), och en central övervakningsanordning (250) som är an- sluten till övervakningsanordningarna (210, 220, 230, 240) för bestämning av inertgasströmningen in i och ut ur primär- och sekundärisoleringsutrymmena (140 resp 120) under en tidsperiod, vilken centrala övervaknings- anordning (250) kan mäta alla eventuella skillnader i flödena in i och ut ur vart och ett av isolerings- utrymmena, varvid alla skillnader i flödena är en in- dikation på en läcka i den sekundära spärren (130).

2. System enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att det vidare innefattar: en syreanalysator (940) i sekundärisoleringsutrymmet (120) för avkänning av syrgasnärvaro som ett resultat av en atmosfärisk läcka till det sekundära isoleringe- utrymmet (120).

3. System enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att det innefattar: en i primärisoleringsutrymmet (140) anordnad ana- lysator (930) för lastad gas för avkänning av lastgas- närvaro i utrymmet (140) som ett resultat av en läcka från lasttanken (10).

4. ; System enligt krav l, k ä n n e t e C k n a t av att ._._. ”y- 10 15 20 25 30 35 _ - 459 571- 19 en första av övervakningsanordningarna (210) är en primär övervakningsanordning som är ansluten till gaskällan (200) och till primärisoleringsutrymmet (140) för tillförsel och kvarhàllning av den inerta gasen vid det första förutbestämda trycket (PNP) i primär- isoleringsutrymmet (140), att en andra av övervakningsanordningarna (230) är en primär utloppsövervakníngsanordning som är ansluten till primärisoleringsutrymmet (140) för utgivning av inert gas från primärisoleringsutrymmet (140) för upp- rätthållande av det första förutbestämda trycket (PNP), att en tredje av övervakningsanordningarna (220) är en sekundär övervakningsanordning som är ansluten till gaskällan (200) och till sekundärisoleringsutrym- met (120) för tillförsel och kvarhållning av den inerta gasen vid ett andra förutbestämt tryck (PNS) i sekundär- isoleringsutrymmet (120), " att en fjärde av övervakningsanordningarna (240) är en sekundär utloppsövervakningsanordning som är ansluten till sekundärisoleringsutrymmet (120) för utgivning av den inerta gasen från sekundärisoleringsutrymmet (120) för upprätthållande av sekundärtrycket (PNS), och att den centrala övervakningsanordningen (250) är ansluten till primärövervakningsanordningen (210) och till primärutloppsövervakningsanordningen (230) för beräkning av eventuell primärflödesskillnad om det före- kommer en primärströmningsskillnad mellan de totala massflödena av inert gas in i och ut ur primärisolerings- utrymmet (140) under en tidsperiod, vilken centrala övervakningsanordning (250) vidare är ansluten till sekundärövervakningsanordningen (220) och till sekundär- utloppsövervakningsanordningen (240) för beräkning av eventuell sekundärflödesskillnad mellan de totala mass- flödena av nämnda inertgas in i och ut ur det andra isoleringsutrymmet (120) under nämnda tidsperiod, varvid all primär- och sekundärflödesskillnad är en indikation på att en läcka förekommer i sekundärspärren (130). 459 37-1 10 15 20 25 30 35 20

5. System enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att centralövervakningsanordningen (250) innefattar: en första ventil (710) som är ansluten till pri- märövervakníngsanordningen (210) för mätning av inert- gasflödet in i primärisoleringsutrymmet (140), en andra ventil (730) som är ansluten till pri- märutloppsövervakningsanordningen (230) för mätning av inertgasflödet ut ur primärisoleringsutrymmet (140), en tredje ventil (810) som är ansluten till sekun- därövervakningsanordningen (220) för mätning av inert- gasflödet in i sekundärisoleringsutrymmet (120), en fjärde ventil (830) som är ansluten till sekundär- utloppsövervakningsanordningen (240) för mätning av inert- gasflödet ut ur sekundärisoleringsutrymmet (120), och en centralprocessor (1100) som samverkar med de första, andra, tredje och fjärde ventilerna (710, 730, 810, 830) för beräkning av primär- och sekundärflödes- skillnaderna.

6. System enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att centralövervakningsanordningen (250) vidare inne- fattar: en tryckkännare och en temperaturkännare för mät- ning av trycket (PN) och temperaturen (TN) hos gaskällans (200) inertgas.

7. System enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att centralövervakningsanordningen (250) vidare inne- fattar: en temperaturkännare och en tryckkännare vilka är anslutna till primärutloppsövervakningsanordningen (230) för att däri mäta trycket (PP) och temperaturen (TP) hos inertgasen.

8. System enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att centralövervakningsanordningen (250) vidare inne- fattar: en temperaturkännare och en tryckkännare vilka är anslutna till sekundärutloppsövervakningsanordningen (230) för att däri mäta trycket (PS) och temperaturen (TS) hos inertgasen. 10 21

9. System enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att centralövervakningsanordningen (250) vidare inne- fattar: en atmosfärstryckkännare (280) för mätning av at- mosfärstrycket.

10. System enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att centralövervakningsanordningen (250) kan mäta stor- leken på en eventuell läcka utgående från flödesskill- naden.