WO2011151564A1 - Test of leaktightness of a tank with respect to a gas exhibiting an infrared signature - Google Patents

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WO2011151564A1
WO2011151564A1 PCT/FR2011/051169 FR2011051169W WO2011151564A1 WO 2011151564 A1 WO2011151564 A1 WO 2011151564A1 FR 2011051169 W FR2011051169 W FR 2011051169W WO 2011151564 A1 WO2011151564 A1 WO 2011151564A1
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WO
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gas
tank
infrared
metal membrane
space
Prior art date
Application number
PCT/FR2011/051169
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Inventor
Julien Glory
Ronan Le Bihan
Amaury Mange
Original Assignee
Gaztransport Et Technigaz
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/38—Investigating fluid-tightness of structures by using light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/20—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material
    • G01M3/22—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators
    • G01M3/226—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material for pipes, cables or tubes; for pipe joints or seals; for valves; for welds; for containers, e.g. radiators for containers, e.g. radiators

Definitions

  • the invention relates to the field of processes and systems for testing the sealing of a tank, in particular for tanks for storing liquefied natural gas or other hydrocarbons.
  • Gaseous hydrocarbons in particular methane, which is the major constituent of natural gas, have absorption lines in the infrared spectrum. This property has been used to detect leaks in natural gas tanks or pipelines.
  • systems using an infrared camera and an image processing device are known for detecting the presence of such an escaped gas from an industrial installation in the environment by means of the infrared signature of this gas.
  • the location of a cloud of gas in the environment can detect the existence of a leak in the facility, it is not necessarily sufficient to identify the origin of the leak sufficiently precisely to be able to intervene on its cause.
  • the helium leak detection technique To verify the sealing of the welds of a metal membrane, the helium leak detection technique is known. To locate leaks with this detection method, a helium detector is moved along all the welds while a helium charged gas is introduced on an opposite side of the sealing membrane. In the case of large tanks, it is often necessary to perform scaffolding to gain access to the membrane.
  • FR-A-2515347 discloses a method for detecting leaks of the secondary membrane of a tank of liquefied gas, in which two detonation gases are injected on each side of the secondary membrane to cause a non-explosive exothermic reaction at the microcracks of the secondary membrane.
  • An infrared detector is used to detect on the inner surface of the primary membrane a thermal task due to the exothermic reaction occurring in the primary space between the outer surface of the primary membrane and the inner surface of the secondary membrane.
  • the primary membrane which is interposed between the reactive gas and the infrared sensor is a metal membrane completely opaque to infrared radiation. The images obtained serve to visualize a thermal task, that is to say a local elevation of temperature of the primary membrane, and not the possible presence or absence of a gas in the field of view of the infrared sensor.
  • the invention provides a method for testing the sealing of a tank with respect to a gas having an infrared signature, the tank comprising a metal membrane having an inner surface, the inner surface defining an interior space of the tank, the method comprising the steps of:
  • the infrared radiation in a monitoring zone comprising a zone of the inner surface of the metal membrane, the infrared radiation comprising a wavelength or a range of wavelengths that can be absorbed by the gas,
  • the infrared sensor being disposed in the interior of the reservoir so as to receive a infrared radiation reflected by the inner surface of the metal membrane
  • Such a method can be used in particular for a tank in which the metal membrane constitutes a primary sealing barrier of the tank, the tank further comprising a secondary sealing barrier disposed between the primary sealing barrier and a bearing structure of the reservoir, the gas having an infrared signature being introduced and the overpressure being produced in a primary space located between the primary and secondary sealing barriers.
  • Such double-barrier tanks are used in particular for the storage of liquefied natural gas (LNG), in which case the tank comprises an insulating material disposed in the primary space and / or in the secondary space.
  • LNG liquefied natural gas
  • the tank can be installed in the hull of a floating structure, for example a LNG tanker or a floating structure for an off-shore operating platform.
  • the reservoir may be terrestrial and fixed.
  • the metal membrane may comprise sheet metal plates having corrugations arranged in a repeating structure or invar strakes with raised edges, whose raised edges are welded to elongated solder supports to form elastic bellows .
  • Such structures confer on the membrane a elasticity that is necessary to absorb the effects of thermal expansion and contraction inherent to the use of a cold product such as LNG (-160 ° C).
  • this method may have one or more of the following features:
  • the method further comprises the step of replacing all or part of a gas present in the primary space by the gas having an infrared signature. For this, it is possible to evacuate the gas present in the primary space before introducing the gas having an infared signature or to scan the primary space with the gas having an infrared signature while simultaneously allowing the gas to escape. present initially.
  • the method further comprises the step of circulating the gas having an infrared signature in the primary space in closed circuit during the acquisition of the images.
  • the method further comprises the step of maintaining in a secondary space located between the secondary sealing barrier and the supporting structure a pressure close to the overpressure produced in the primary space.
  • this measure may be superfluous if the secondary barrier has a high mechanical strength.
  • the gas having an infrared signature is selected from the group comprising hydrocarbons (in particular methane, propane, butane), fluorinated compounds (in particular NF3, CF4 or SF6) and volatile organic compounds (in particular ammonia).
  • hydrocarbons in particular methane, propane, butane
  • fluorinated compounds in particular NF3, CF4 or SF6
  • volatile organic compounds in particular ammonia
  • the monitoring zone comprises a side wall of the metal membrane, the infrared radiation being emitted from the bottom of the side wall, the infrared sensor being disposed on a bottom wall of the tank.
  • the pressure in the interior of the tank is substantially equal to the atmospheric pressure.
  • the acquisition of the images in a zone of the spectrum for which the gas to be detected has one or more absorption lines makes it possible to visualize the presence of the gas, for example because of the attenuation of intensity that it causes and / or dynamic evolutions that the movements or currents of the gas make visible in the successive images. It is also possible to use image differentiation techniques in different areas of the spectrum in order to neutralize other radiative effects, for example due to the background.
  • the acquisition of the images of the surveillance zone by the infrared sensor comprises an acquisition of reference images through a reference filter able to block the absorbable wavelength and an acquisition of measurement images through a measurement filter adapted to transmit the absorbable wavelength.
  • the processing of an image comprises determining a luminous intensity contrast in the image.
  • This contrast can be used for example to calculate a contrast ratio between a measurement image and a reference image to determine the amount of gas present in the optical path between the bottom of the monitoring area and the sensor.
  • the invention also provides a system for testing the tightness of a tank with respect to a gas having an infrared signature, suitable for a tank having a metal membrane having an interior surface, the inner surface defining an interior space of the tank, the system comprising:
  • a gas injection device for example a pressurized gas cylinder, capable of introducing the gas having an infrared signature into an outer space of the metal membrane and producing an overpressure in the outer space of the metal membrane relative to to the interior of the tank to cause a migration of the gas having an infrared signature towards the interior of the tank at the level of the sealing defects of the metal membrane,
  • a source of infrared radiation disposed in the interior of the tank and capable of emitting infrared radiation in a monitoring zone comprising a zone of the inner surface of the metal membrane, the infrared radiation comprising a wavelength absorbable by the gas ,
  • an infrared sensor disposed in the interior space of the reservoir and able to acquire images of the surveillance zone, the infrared sensor being sensitive to the absorbable wavelength
  • an image processing device adapted to process the images to detect the presence or absence of the gas in the surveillance zone.
  • the gas injection device is able to introduce the gas having an infrared signature and to produce the overpressure in a primary space located between the primary and secondary sealing barriers.
  • the system may have one or more of the following characteristics:
  • an evacuation device capable of evacuating all or part of a gas present in the primary space.
  • a circulation pump adapted to circulate the gas having an infrared signature in the primary space.
  • a pressurizing device capable of maintaining in a secondary space located between the secondary sealing barrier and the supporting structure a gas pressure close to the overpressure produced in the primary space, an infrared sensor equipped with a reference filter suitable for blocking the absorbable wavelength and a measurement filter capable of transmitting the absorbable wavelength, the filters being arranged to selectively allow acquisition of reference images through the reference filter and acquisition of measurement images through the measurement filter.
  • an image processing device adapted to determine a light intensity contrast in an image.
  • An idea underlying the invention is to use a gas imaging technique having an infrared signature to locate leaks on the inner surface of a metal membrane tank.
  • certain aspects of the invention start from the idea of causing the migration of the hydrocarbon gas, or another gas having an infrared signature, in the opposite direction of the leaks that can occur during the operation of the reservoir. in order to be able to detect the gas from inside the tank.
  • Another idea underlying the invention is to illuminate the metal membrane with infrared radiation from inside the tank.
  • the contrast of the images that can be obtained in infrared imaging from inside the tank is satisfactory, since the inner surface of a metal waterproofing membrane constitutes an excellent infrared reflector. quality for a radiation source located in the reservoir.
  • a metal membrane having raised structures, for example pleated structures in an LNG tank further enhances the contrast of the images due to its reflectivity. anisotropic with bright areas and dark areas like a mirror ball
  • FIG. 1 is a functional schematic cross-sectional representation of a LNG ship hull equipped with a system according to one embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a detailed view of the injection and pressurization devices of the system of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating the influence of the metal membrane on the infrared radiation in the system of FIG. 1.
  • a sealed and thermally insulated tank of a LNG tank is shown in section.
  • the double hull 1 of the ship which has a polyhedral shape serves as a support structure for the walls of the vessel.
  • the wall of the tank comprises successively from the outside to the inside of the tank: a secondary sealing membrane 2, a primary sealing membrane 3, a secondary space 4 filled with a thermal insulation material and a primary space 5 also filled with a thermal insulation material.
  • a tank can be made of different materials, according to the known technique.
  • the primary waterproofing membrane 3 is a relatively flexible metal membrane. It may in particular consist of thin pleated metal plates, as described for example in FR-A-2781557 and / or invar strakes with raised edge, as described for example in FR-A-2724623.
  • this method consists in injecting a gas having a signature. infrared in the primary space 5 and to put the primary space 5 overpressure with respect to the pressure in the tank, so that the gas escapes through the leakage of the primary waterproofing membrane 3.
  • FIG. a cloud of gas 7 thus passed into the tank through a leak 6 of the primary waterproofing membrane 3.
  • an infrared imaging device 8 capable of locating the gas cloud 7, it is then possible to locate the leak 6.
  • This method makes it possible to search for leaks from a distance and over large areas.
  • Gases having a strong spectral signature in the infrared are, for example, hydrocarbons (CH4, C2H6, etc.), fluorinated compounds (SF6, NF3, CF4, etc.) and other volatile organic compounds (NH3 for example).
  • the detection zone is defined by the field of view 9 of the infrared imaging device 8. Depending on the desired location accuracy, it is possible to use a more or less wide field of view.
  • an injection, evacuation and pressurization device 10 is provided which is shown in detail in FIG. 2.
  • the device 10 makes it possible in particular to empty the primary space 5 and the secondary space 4 of the gas it contains to inject the gas to be detected until the primary space 5 is slightly overpressured relative to the inside of the tank.
  • This device comprises a pressure sensor 11 for measuring the pressure in the primary space 5 and a pressure sensor 12 for measuring the pressure in the secondary space 4.
  • a suction pump 15 connected to the secondary space via a pipe 32 provided with a pumping valve. 19, and a pipe 35 connecting the spaces 4 and 5 and provided with a communication valve 16.
  • a gas reservoir 13 connected to the primary space 5 by a pipe 30 provided with an injection valve 17.
  • a gas reservoir 14 for example nitrogen, connected to the space secondary 4 by a pipe 31 provided with an injection valve 18.
  • the pipe 32 for evacuation here branched on the pipe 31, but other arrangements are possible.
  • the device 10 can be used as follows:
  • the empty vessel of any cargo is put at a pressure P vessel substantially equal to the atmospheric pressure, for example by communication with the atmosphere.
  • the pressure in the spaces 4 and 5 is reduced to, for example, -80 kPa relative to the atmospheric pressure, taking care to respect the pressure instructions to prevent damage to the membranes. For this, it is possible to connect the spaces 4 and 5 by opening the valve 16 and to pump into the secondary space 4 by the pump 15.
  • the infrared signature tracer gas is injected into the primary space 5 and, simultaneously, nitrogen or another gas is injected into the secondary space 4, also taking care to respect the pressure instructions. 4.
  • the pressure is maintained with the tracer gas in the primary space between 0 and +2 kPa for the time necessary to acquire the images on all or part of the inner surface of the tank.
  • a circulation pump is provided for circulating the infrared signature gas in a closed circuit through the primary space 5.
  • a pump can be connected between the injection line 30 and an exhaust pipe also connected to the primary space 5.
  • a step of homogenizing the gas can be performed before or during the detection by means of such circulation of the gas.
  • the infrared imaging device 8 is placed inside the tank, for example on a wall. This imaging device is based on the infrared signature of the tracer gas and makes it possible to map the tracer gas concentration in the image.
  • the infrared imaging device 8 includes an image acquisition module, for example an infrared camera, and an image processing module. Several image processing methods are known to detect the presence of a cloud of absorbing gas.
  • An image processing module can be realized in different forms, unitarily or distributed, by means of hardware and / or software components.
  • Useful hardware components are ASIC specific integrated circuits, FPGA programmable logic networks or microprocessors.
  • Software components can be written in different programming languages.
  • the image processing module can be integrated in the device 8 disposed in the tank or be placed at a distance from the tank, for example in a control room, by being connected to the infrared sensor by a data link.
  • the image processing module may include output devices, for example screen or printer, to communicate the results of the detection to a staff in charge of the leak test.
  • the background of the image that is to say the primary membrane 3 of the tank, must have strong infrared contrasts.
  • the primary diaphragm membranes of stainless steel or invar membrane LNG tanks have a strong infrared reflectivity and behave as mirrors in the infrared radiation range.
  • a simple and very effective method for creating a contrast on the primary membrane of a tank of LNG tanker is to position sources of infrared radiation in the tank, so that their radiation is reflected towards the infrared imaging device 8 by the primary membrane 3.
  • the infrared sources installed in the tank comprise, for example, heating elements such as electric blankets, halogen lamps or other light sources, directive or not.
  • the presence of the gas cloud is detected by a contrast ratio measuring technique, as described, for example, in EP-A-544962 or WO-A-200344499 by the company Bertin Technologies.
  • a contrast ratio measuring technique as described, for example, in EP-A-544962 or WO-A-200344499 by the company Bertin Technologies.
  • These techniques are based on the complexity of the background contrast and on the attenuation of infrared background contrasts due to the passage of the tracer gas cloud between the imaging system and the background.
  • These imaging techniques benefit particularly from the strong contrasts of the images, that is to say the presence of areas where there is a strong infrared emission and other areas where the infrared emission is very low.
  • One of the placement possibilities is to place a heating plate or heating blanket radiating element at the bottom of a side wall 40 of the tank located in the field of view 9 of the camera. .
  • the heating element By positioning the heating element in this way the infrared radiation of the heating element is reflected on the primary membrane 3.
  • This reflection is returned to the imaging device 8 according to the geometry of the membrane, so that the primary membrane will appear in the image as having areas that reflect the infrared source and other that do not reflect it.
  • This effect is amplified by the possible reliefs of the metal membrane.
  • a textured background is obtained, that is to say a background that has areas that reflect a lot of infrared and areas that do little review, which is favorable to the detection of a contrast variation caused by a Absorbing gas cloud in an area of the image.
  • FIG. 3 This operation is illustrated in FIG. 3, in which the radiating element 20 emitting thermal infrared radiation 23 is shown from the bottom of a side wall 40 of the primary membrane 3. Part 21 of this thermal radiation strikes the wall 40 and causes the emission by the membrane 3 of reflected radiation 22.
  • the radiating element 20 emitting thermal infrared radiation 23 is shown from the bottom of a side wall 40 of the primary membrane 3. Part 21 of this thermal radiation strikes the wall 40 and causes the emission by the membrane 3 of reflected radiation 22.
  • the imaging device 8 and the geometry of the membrane 3 certain areas of the membrane emit this reflected radiation 22 to the infrared sensor, so that they appear as bright areas 27 in the images obtained by the infrared imaging device 8.
  • other areas of the membrane emit this reflected radiation 22 to the infrared sensor, so that they appear as darker areas 26 in the images 25.
  • This heterogeneity of the reflected radiation 22 is all the more important that e the metal membrane 3 has reliefs 24, for example rounded corrugations or raised edges.
  • the example described relative to a side wall 40 of the tank is not limiting.
  • the imaging technique described is applicable to the monitoring of all the walls of the tank, including a bottom wall 35 and a ceiling wall 36. In all cases, the skilled person can search by tests of other placements infrared sources to obtain a satisfactory contrast.
  • the pressure difference between the primary space 5 and the inside of the tank during the acquisition of the images also has a beneficial effect on the contrast of the images. Indeed, the membrane tends to swell inwardly of the tank under the effect of the pressure difference, which produces local convexity zones conducive to obtaining a textured background.
  • the described imaging technique is applicable to metal membrane tanks of any geometry or shape, including terrestrial LNG tanks, for example cylindrical or spherical. It is also applicable to metal membrane tanks intended to contain other hydrocarbons or other liquid or gaseous products.
  • the primary space 5 is brought to atmospheric pressure while a vacuum is created inside the tank to produce the migration of the gas into the tank.
  • Another technique that can be used to detect the presence of the gas cloud is based on dynamic evolutions that the movements or currents of the gas make visible in the successive images.
  • a camera suitable for this type of detection is for example available from FLIR Systems under the trademark ThermaCAM TM GasFindlR TM LW.

Abstract

A method for testing the leaktightness of a tank with respect to a gas exhibiting an infrared signature comprises the steps consisting in: introducing the gas into an exterior space (5) of the metallic membrane (3), producing an overpressure in the exterior space of the metallic membrane with respect to the interior space of the tank, emitting an infrared radiation (21) into a monitoring zone (9) comprising a zone of the interior surface of the metallic membrane, the infrared radiation comprising a wavelength range absorbable by the gas, acquiring images (25) of the monitoring zone with the aid of an infrared sensor (8) sensitive to the absorbable wavelength range, the infrared sensor being disposed in the interior space of the tank in such a way as to receive an infrared radiation (22) reflected by the interior surface of the metallic membrane, processing the images (25) to detect the presence of the gas (7) in the monitoring zone.

Description

EPREUVE D ' ET ANCHEITE D'UN RESERVOIR PAR RAPPORT A UN GAZ PRESENTANT UNE SIGNATURE INFRAROUGE  TEST AND RELEASE OF A RESERVOIR IN RELATION TO A GAS HAVING AN INFRARED SIGNATURE
L'invention se rapporte au domaine des procédés et systèmes permettant d'éprouver Pétanchéité d'un réservoir, en particulier pour les réservoirs pour le stockage du gaz naturel liquéfié ou d'autres hydrocarbures.  The invention relates to the field of processes and systems for testing the sealing of a tank, in particular for tanks for storing liquefied natural gas or other hydrocarbons.
Les hydrocarbures gazeux, notamment le méthane qui est le constituant majoritaire du gaz naturel, présentent des raies d'absorption dans le spectre infrarouge. Cette propriété a été utilisée pour détecter des fuites dans des réservoirs ou des canalisations de gaz naturel. On connaît notamment des systèmes utilisant une caméra infrarouge et un dispositif de traitement d'image pour détecter la présence d'un tel gaz échappé d'une installation industrielle dans l'environnement à l'aide de la signature infrarouge de ce gaz. Toutefois, si la localisation d'un nuage de gaz dans l'environnement permet de détecter l'existence d'une fuite dans l'installation, elle ne suffit pas nécessairement à identifier l'origine de la fuite suffisamment précisément pour pouvoir intervenir sur sa cause.  Gaseous hydrocarbons, in particular methane, which is the major constituent of natural gas, have absorption lines in the infrared spectrum. This property has been used to detect leaks in natural gas tanks or pipelines. In particular, systems using an infrared camera and an image processing device are known for detecting the presence of such an escaped gas from an industrial installation in the environment by means of the infrared signature of this gas. However, if the location of a cloud of gas in the environment can detect the existence of a leak in the facility, it is not necessarily sufficient to identify the origin of the leak sufficiently precisely to be able to intervene on its cause.
Pour vérifier Pétanchéité des soudures d'une membrane métallique, on connaît la technique de détection de fuite par hélium. Pour localiser les défauts d'étanchéité avec cette méthode de détection, un détecteur d'hélium est déplacé le long de toutes les soudures pendant qu'un gaz chargé en hélium est introduit sur un côté opposé de la membrane d'étanchéité. Dans le cas de réservoirs de grandes dimensions, il est souvent nécessaire de réaliser un échafaudage pour avoir accès à la membrane.  To verify the sealing of the welds of a metal membrane, the helium leak detection technique is known. To locate leaks with this detection method, a helium detector is moved along all the welds while a helium charged gas is introduced on an opposite side of the sealing membrane. In the case of large tanks, it is often necessary to perform scaffolding to gain access to the membrane.
FR-A-2515347 décrit un procédé de détection des fuites de la membrane secondaire d'une cuve de gaz liquéfié, dans lequel on injecte deux gaz détoniques de part et d'autre de la membrane secondaire pour provoquer une réaction exothermique non explosive au niveau des microfissures de la membrane secondaire. On utilise un détecteur infrarouge pour détecter sur la surface intérieure de la membrane primaire une tâche thermique due à la réaction exothermique se produisant dans l'espace primaire, entre la surface extérieure de la membrane primaire et la surface intérieure de la membrane secondaire. La membrane primaire qui se trouve interposée entre le gaz réactif et le capteur infrarouge est une membrane métallique entièrement opaque au rayonnement infrarouge. Les images obtenues servent à visualiser une tâche thermique, c'est-à-dire une élévation locale de température de la membrane primaire, et non l'éventuelle présence ou absence d'un gaz dans le champ d'observation du capteur infrarouge.  FR-A-2515347 discloses a method for detecting leaks of the secondary membrane of a tank of liquefied gas, in which two detonation gases are injected on each side of the secondary membrane to cause a non-explosive exothermic reaction at the microcracks of the secondary membrane. An infrared detector is used to detect on the inner surface of the primary membrane a thermal task due to the exothermic reaction occurring in the primary space between the outer surface of the primary membrane and the inner surface of the secondary membrane. The primary membrane which is interposed between the reactive gas and the infrared sensor is a metal membrane completely opaque to infrared radiation. The images obtained serve to visualize a thermal task, that is to say a local elevation of temperature of the primary membrane, and not the possible presence or absence of a gas in the field of view of the infrared sensor.
Selon un mode de réalisation, l'invention fournit un procédé pour éprouver Pétanchéité d'un réservoir par rapport à un gaz présentant une signature infrarouge, le réservoir comportant une membrane métallique présentant une surface intérieure, la surface intérieure délimitant un espace intérieur du réservoir, le procédé comportant les étapes consistant à : According to one embodiment, the invention provides a method for testing the sealing of a tank with respect to a gas having an infrared signature, the tank comprising a metal membrane having an inner surface, the inner surface defining an interior space of the tank, the method comprising the steps of:
introduire le gaz présentant une signature infrarouge dans un espace extérieur de la membrane métallique, introducing the gas having an infrared signature into an outer space of the metal membrane,
produire une surpression dans l'espace extérieur de la membrane métallique par rapport à l'espace intérieur du réservoir pour provoquer une migration du gaz présentant une signature infrarouge vers l'espace intérieur du réservoir au niveau des défauts d'étanchéité de la membrane métallique, producing an overpressure in the outer space of the metal membrane relative to the interior of the tank to cause a migration of the infrared-signature gas towards the interior of the tank at the level of the leaks of the metal membrane,
émettre un rayonnement infrarouge dans une zone de surveillance comprenant une zone de la surface intérieure de la membrane métallique, le rayonnement infrarouge comportant une longueur d'onde ou une gamme de longueurs d'onde absorbable par le gaz, emitting infrared radiation in a monitoring zone comprising a zone of the inner surface of the metal membrane, the infrared radiation comprising a wavelength or a range of wavelengths that can be absorbed by the gas,
acquérir des images de la zone de surveillance à l'aide d'un capteur infrarouge sensible à la longueur d'onde ou gamme de longueurs d'onde absorbable, le capteur infrarouge étant disposé dans l'espace intérieur du réservoir de manière à recevoir un rayonnement infrarouge réfléchi par la surface intérieure de la membrane métallique, et acquiring images of the surveillance zone using an infrared sensor sensitive to the wavelength or absorbable wavelength range, the infrared sensor being disposed in the interior of the reservoir so as to receive a infrared radiation reflected by the inner surface of the metal membrane, and
traiter les images pour détecter la présence ou l'absence du gaz dans la zone de surveillance. process the images to detect the presence or absence of gas in the surveillance zone.
Un tel procédé peut être utilisé en particulier pour un réservoir dans lequel la membrane métallique constitue une barrière d'étanchéité primaire du réservoir, le réservoir comportant en outre une barrière d'étanchéité secondaire disposée entre la barrière d'étanchéité primaire et une structure porteuse du réservoir, le gaz présentant une signature infrarouge étant introduit et la surpression étant produite dans un espace primaire situé entre les barrières d'étanchéité primaire et secondaire.  Such a method can be used in particular for a tank in which the metal membrane constitutes a primary sealing barrier of the tank, the tank further comprising a secondary sealing barrier disposed between the primary sealing barrier and a bearing structure of the reservoir, the gas having an infrared signature being introduced and the overpressure being produced in a primary space located between the primary and secondary sealing barriers.
De tels réservoirs à double barrière d'étanchéité sont notamment utilisés pour le stockage du gaz naturel liquéfié (GNL), auquel cas le réservoir comporte un matériau isolant disposé dans l'espace primaire et/ou dans l'espace secondaire.  Such double-barrier tanks are used in particular for the storage of liquefied natural gas (LNG), in which case the tank comprises an insulating material disposed in the primary space and / or in the secondary space.
Le réservoir peut être installé dans la coque d'une structure flottante, par exemple un navire méthanier ou un structure flottante pour une plateforme d'exploitation off-shore. The tank can be installed in the hull of a floating structure, for example a LNG tanker or a floating structure for an off-shore operating platform.
Dans un autre mode de réalisation, le réservoir peut être terrestre et fixe. In another embodiment, the reservoir may be terrestrial and fixed.
Dans des modes de réalisation, la membrane métallique peut comporter des plaques de tôle présentant des ondulations disposées selon une structure répétée ou des virures d'invar à bords relevés, dont les bords relevés sont soudés à des supports de soudure allongés pour former des soufflets élastiques. De telles structures confèrent à la membrane une élasticité qui est nécessaire pour absorber les effets de dilatation et de contraction thermique inhérent à l'usage d'un produit froid comme le GNL (-160°C). In embodiments, the metal membrane may comprise sheet metal plates having corrugations arranged in a repeating structure or invar strakes with raised edges, whose raised edges are welded to elongated solder supports to form elastic bellows . Such structures confer on the membrane a elasticity that is necessary to absorb the effects of thermal expansion and contraction inherent to the use of a cold product such as LNG (-160 ° C).
Selon des modes de réalisation, ce procédé peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :  According to embodiments, this method may have one or more of the following features:
- Le procédé comporte en outre l'étape de remplacer tout ou partie d'un gaz présent dans l'espace primaire par le gaz présentant une signature infrarouge. Pour cela, il est possible d'évacuer le gaz présent dans l'espace primaire avant d'introduire le gaz présentant une signature inf arouge ou de balayer l'espace primaire avec le gaz présentant une signature infrarouge en laissant simultanément s'évacuer le gaz présent initialement. - The method further comprises the step of replacing all or part of a gas present in the primary space by the gas having an infrared signature. For this, it is possible to evacuate the gas present in the primary space before introducing the gas having an infared signature or to scan the primary space with the gas having an infrared signature while simultaneously allowing the gas to escape. present initially.
Le procédé comporte en outre l'étape de faire circuler le gaz présentant une signature infrarouge dans l'espace primaire en circuit fermé pendant l'acquisition des images. The method further comprises the step of circulating the gas having an infrared signature in the primary space in closed circuit during the acquisition of the images.
Le procédé comporte en outre l'étape de maintenir dans un espace secondaire situé entre la barrière d'étanchéité secondaire et la structure porteuse une pression voisine de la surpression produite dans l'espace primaire. Toutefois, cette mesure peut être superflue si la barrière secondaire présente une résistance mécanique élevée.  The method further comprises the step of maintaining in a secondary space located between the secondary sealing barrier and the supporting structure a pressure close to the overpressure produced in the primary space. However, this measure may be superfluous if the secondary barrier has a high mechanical strength.
le gaz présentant une signature infrarouge est sélectionné dans le groupe comportant les hydrocarbures (notamment méthane, propane, butane), les composés fluorés (notamment NF3, CF4 ou SF6) et les composés organiques volatiles (notamment l'ammoniac).  the gas having an infrared signature is selected from the group comprising hydrocarbons (in particular methane, propane, butane), fluorinated compounds (in particular NF3, CF4 or SF6) and volatile organic compounds (in particular ammonia).
la zone de surveillance comporte une paroi latérale de la membrane métallique, le rayonnement infrarouge étant émis depuis le bas de la paroi latérale, le capteur infrarouge étant disposé sur une paroi de fond du réservoir.  the monitoring zone comprises a side wall of the metal membrane, the infrared radiation being emitted from the bottom of the side wall, the infrared sensor being disposed on a bottom wall of the tank.
la pression dans l'espace intérieur du réservoir est sensiblement égale à la pression atmosphérique.  the pressure in the interior of the tank is substantially equal to the atmospheric pressure.
L'acquisition des images dans une zone du spectre pour laquelle le gaz à détecter présente une ou plusieurs raies d'absorption permet de visualiser la présence du gaz, par exemple du fait de l'atténuation d'intensité qu'il provoque et/ou des évolutions dynamiques que les mouvements ou courants du gaz rendent visibles dans les images successives. Il est aussi possible d'utiliser des techniques de différentiation d'images dans différentes zones du spectre afin de neutraliser d'autres effets radiatifs, dus par exemple à F arrière-plan. Dans un mode de réalisation correspondant, l'acquisition des images de la zone de surveillance par le capteur infrarouge comporte une acquisition d'images de référence à travers un filtre de référence apte à bloquer la longueur d'onde absorbable et une acquisition d'images de mesure à travers un filtre de mesure apte à transmettre la longueur d'onde absorbable. The acquisition of the images in a zone of the spectrum for which the gas to be detected has one or more absorption lines makes it possible to visualize the presence of the gas, for example because of the attenuation of intensity that it causes and / or dynamic evolutions that the movements or currents of the gas make visible in the successive images. It is also possible to use image differentiation techniques in different areas of the spectrum in order to neutralize other radiative effects, for example due to the background. In one corresponding embodiment, the acquisition of the images of the surveillance zone by the infrared sensor comprises an acquisition of reference images through a reference filter able to block the absorbable wavelength and an acquisition of measurement images through a measurement filter adapted to transmit the absorbable wavelength.
De nombreuses techniques de traitement d'image sont possibles pour détecter la présence du gaz, et éventuellement sa concentration, dans la scène filmée. Dans un mode de réalisation, le traitement d'une image comporte la détermination d'un contraste d'intensité lumineuse dans l'image. Ce contraste peut être par exemple utilisé pour calculer un rapport de contraste entre une image de mesure et une image de référence afin de déterminer la quantité de gaz présente sur le trajet optique entre le fond de la zone de surveillance et le capteur.  Numerous image processing techniques are possible to detect the presence of the gas, and possibly its concentration, in the filmed scene. In one embodiment, the processing of an image comprises determining a luminous intensity contrast in the image. This contrast can be used for example to calculate a contrast ratio between a measurement image and a reference image to determine the amount of gas present in the optical path between the bottom of the monitoring area and the sensor.
L'invention fournit également un système pour éprouver l'étanchéité d'un réservoir par rapport à un gaz présentant une signature infrarouge, convenant pour un réservoir comportant une membrane métallique présentant une surface intérieure, la surface intérieure délimitant un espace intérieur du réservoir, le système comportant :  The invention also provides a system for testing the tightness of a tank with respect to a gas having an infrared signature, suitable for a tank having a metal membrane having an interior surface, the inner surface defining an interior space of the tank, the system comprising:
un dispositif d'injection de gaz, par exemple une bouteille de gaz sous pression, apte à introduire le gaz présentant une signature infrarouge dans un espace extérieur de la membrane métallique et à produire une surpression dans l'espace extérieur de la membrane métallique par rapport à l'espace intérieur du réservoir pour provoquer une migration du gaz présentant une signature infrarouge vers l'espace intérieur du réservoir au niveau des défauts d'étanchéité de la membrane métallique, a gas injection device, for example a pressurized gas cylinder, capable of introducing the gas having an infrared signature into an outer space of the metal membrane and producing an overpressure in the outer space of the metal membrane relative to to the interior of the tank to cause a migration of the gas having an infrared signature towards the interior of the tank at the level of the sealing defects of the metal membrane,
une source de rayonnement infrarouge disposée dans l'espace intérieur du réservoir et apte à émettre un rayonnement infrarouge dans une zone de surveillance comprenant une zone de la surface intérieure de la membrane métallique, le rayonnement infrarouge comportant une longueur d'onde absorbable par le gaz, a source of infrared radiation disposed in the interior of the tank and capable of emitting infrared radiation in a monitoring zone comprising a zone of the inner surface of the metal membrane, the infrared radiation comprising a wavelength absorbable by the gas ,
un capteur infrarouge disposé dans l'espace intérieur du réservoir et apte à acquérir des images de la zone de surveillance, le capteur infrarouge étant sensible à la longueur d'onde absorbable, et an infrared sensor disposed in the interior space of the reservoir and able to acquire images of the surveillance zone, the infrared sensor being sensitive to the absorbable wavelength, and
un dispositif de traitement d'image apte à traiter les images pour détecter la présence ou l'absence du gaz dans la zone de surveillance. an image processing device adapted to process the images to detect the presence or absence of the gas in the surveillance zone.
Selon un mode de réalisation préféré, convenant pour un réservoir dans lequel la membrane métallique constitue une barrière d'étanchéité primaire du réservoir, le réservoir comportant en outre une barrière d'étanchéité secondaire disposée entre la barrière d'étanchéité primaire et une structure porteuse du réservoir, le dispositif d'injection de gaz est apte à introduire le gaz présentant une signature infrarouge et à produire la surpression dans un espace primaire situé entre les barrières d'étanchéité primaire et secondaire. According to a preferred embodiment, suitable for a tank in which the metal membrane constitutes a primary sealing barrier of the tank, the tank further comprising a secondary sealing barrier disposed between the primary sealing barrier and a bearing structure of the tank, the gas injection device is able to introduce the gas having an infrared signature and to produce the overpressure in a primary space located between the primary and secondary sealing barriers.
Selon d'autres modes de réalisation avantageux, le système peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :  According to other advantageous embodiments, the system may have one or more of the following characteristics:
un dispositif d'évacuation apte à évacuer tout ou partie d'un gaz présent dans l'espace primaire.  an evacuation device capable of evacuating all or part of a gas present in the primary space.
une pompe de circulation apte à faire circuler le gaz présentant une signature infrarouge dans l'espace primaire.  a circulation pump adapted to circulate the gas having an infrared signature in the primary space.
un dispositif de pressurisation apte à maintenir dans un espace secondaire situé entre la barrière d'étanchéité secondaire et la structure porteuse une pression de gaz voisine de la surpression produite dans l'espace primaire, un capteur infrarouge équipé d'un filtre de référence apte à bloquer la longueur d'onde absorbable et d'un filtre de mesure apte à transmettre la longueur d'onde absorbable, les filtres étant agencés de manière à permettre sélectivement une acquisition d'images de référence à travers le filtre de référence et une acquisition d'images de mesure à travers le filtre de mesure.  a pressurizing device capable of maintaining in a secondary space located between the secondary sealing barrier and the supporting structure a gas pressure close to the overpressure produced in the primary space, an infrared sensor equipped with a reference filter suitable for blocking the absorbable wavelength and a measurement filter capable of transmitting the absorbable wavelength, the filters being arranged to selectively allow acquisition of reference images through the reference filter and acquisition of measurement images through the measurement filter.
un dispositif de traitement d'image apte à déterminer un contraste d'intensité lumineuse dans une image.  an image processing device adapted to determine a light intensity contrast in an image.
Une idée à la base de l'invention est d'utiliser une technique d'imagerie d'un gaz présentant une signature infrarouge pour localiser des défauts d'étanchéité sur la surface intérieure d'un réservoir à membrane métallique. Pour cela, certains aspects de l'invention partent de l'idée de provoquer la migration du gaz hydrocarbure, ou d'un autre gaz présentant une signature infrarouge, dans le sens inverse des fuites pouvant se manifester au cours de l'exploitation du réservoir, afin de pouvoir réaliser une détection du gaz depuis l'intérieur du réservoir.  An idea underlying the invention is to use a gas imaging technique having an infrared signature to locate leaks on the inner surface of a metal membrane tank. For this, certain aspects of the invention start from the idea of causing the migration of the hydrocarbon gas, or another gas having an infrared signature, in the opposite direction of the leaks that can occur during the operation of the reservoir. in order to be able to detect the gas from inside the tank.
Une autre idée à la base de l'invention est d'éclairer la membrane métallique avec un rayonnement infrarouge depuis l'intérieur du réservoir. De manière inattendue, il s'est avéré que le contraste des images pouvant être obtenues en imagerie infrarouge depuis l'intérieur du réservoir est satisfaisant, du fait que la surface intérieure d'une membrane d'étanchéité métallique constitue un réflecteur infrarouge d'excellente qualité pour une source de rayonnement située dans le réservoir. Plus particulièrement, il s'est avéré qu'une membrane métallique présentant des structures en relief, par exemple des structures plissées dans une cuve pour GNL, renforce encore le contraste des images, du fait de sa réflectivité anisotrope présentant des secteurs brillants et des secteurs sombres à la manière d'une boule à facette Another idea underlying the invention is to illuminate the metal membrane with infrared radiation from inside the tank. Unexpectedly, it has been found that the contrast of the images that can be obtained in infrared imaging from inside the tank is satisfactory, since the inner surface of a metal waterproofing membrane constitutes an excellent infrared reflector. quality for a radiation source located in the reservoir. More particularly, it has been found that a metal membrane having raised structures, for example pleated structures in an LNG tank, further enhances the contrast of the images due to its reflectivity. anisotropic with bright areas and dark areas like a mirror ball
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. Sur ces dessins :  The invention will be better understood, and other objects, details, characteristics and advantages thereof will appear more clearly in the course of the following description of several particular embodiments of the invention, given solely for illustrative and non-limiting purposes. with reference to the accompanying drawings. On these drawings:
La figure 1 est une représentation schématique fonctionnelle en coupe transversale d'une coque de navire méthanier équipée d'un système selon un mode de réalisation de l'invention,  FIG. 1 is a functional schematic cross-sectional representation of a LNG ship hull equipped with a system according to one embodiment of the invention,
La figure 2 est une vue de détail des dispositifs d'injection et de pressurisation du système de la figure 1 ,  FIG. 2 is a detailed view of the injection and pressurization devices of the system of FIG. 1,
La figure 3 est un schéma de principe illustrant l'influence de la membrane métallique sur le rayonnement infrarouge dans le système de la figure 1.  FIG. 3 is a block diagram illustrating the influence of the metal membrane on the infrared radiation in the system of FIG. 1.
En référence à la figure 1, une cuve étanche et thermiquement isolée d'un navire méthanier est représentée en coupe. La double coque 1 du navire qui présente une forme polyédrique sert de structure de support pour les parois de la cuve. La paroi de la cuve comporte successivement de l'extérieur vers l'intérieur de la cuve : une membrane d'étanchéité secondaire 2, une membrane d'étanchéité primaire 3, un espace secondaire 4 rempli d'un matériau d'isolation thermique et un espace primaire 5 également rempli d'un matériau d'isolation thermique. Une telle cuve peut être réalisée en différents matériaux, selon la technique connue. La membrane d'étanchéité primaire 3 est une membrane métallique relativement flexible. Elle peut notamment être constituée de plaques métalliques minces plissées, comme décrit par exemple dans FR-A-2781557 et/ou de virures d'invar à bord relevé, comme décrit par exemple dans FR-A-2724623.  With reference to FIG. 1, a sealed and thermally insulated tank of a LNG tank is shown in section. The double hull 1 of the ship which has a polyhedral shape serves as a support structure for the walls of the vessel. The wall of the tank comprises successively from the outside to the inside of the tank: a secondary sealing membrane 2, a primary sealing membrane 3, a secondary space 4 filled with a thermal insulation material and a primary space 5 also filled with a thermal insulation material. Such a tank can be made of different materials, according to the known technique. The primary waterproofing membrane 3 is a relatively flexible metal membrane. It may in particular consist of thin pleated metal plates, as described for example in FR-A-2781557 and / or invar strakes with raised edge, as described for example in FR-A-2724623.
Dans cette cuve vide de toute cargaison, on a installé un système de localisation des fuites qui permet de mettre en œuvre une méthode de localisation de fuites de la membrane d'étanchéité primaire 3. Schématiquement, cette méthode consiste à injecter un gaz présentant une signature infrarouge dans l'espace primaire 5 et à mettre l'espace primaire 5 en surpression par rapport à la pression dans la cuve, de sorte que le gaz s'échappe par les fuites de la membrane d'étanchéité primaire 3. La figure 1 illustre un nuage de gaz 7 passé ainsi dans la cuve à travers une fuite 6 de la membrane d'étanchéité primaire 3. Grâce à un dispositif d'imagerie infrarouge 8 capable de localiser le nuage de gaz 7, il est alors possible de localiser la fuite 6. Cette méthode permet de faire des recherches de fuites à distance et sur de grandes surfaces. Des gaz ayant une forte signature spectrale dans l'infrarouge sont par exemple les hydrocarbures (CH4, C2H6...), les composés fluorés (SF6, NF3, CF4...) et d'autres composés organiques volatiles (NH3 par exemple). In this vessel empty of any cargo, a leak locating system has been installed which makes it possible to implement a method of locating leaks of the primary waterproofing membrane 3. In a nutshell, this method consists in injecting a gas having a signature. infrared in the primary space 5 and to put the primary space 5 overpressure with respect to the pressure in the tank, so that the gas escapes through the leakage of the primary waterproofing membrane 3. FIG. a cloud of gas 7 thus passed into the tank through a leak 6 of the primary waterproofing membrane 3. Thanks to an infrared imaging device 8 capable of locating the gas cloud 7, it is then possible to locate the leak 6. This method makes it possible to search for leaks from a distance and over large areas. Gases having a strong spectral signature in the infrared are, for example, hydrocarbons (CH4, C2H6, etc.), fluorinated compounds (SF6, NF3, CF4, etc.) and other volatile organic compounds (NH3 for example).
La zone de détection est définie par le champ de vision 9 du dispositif d'imagerie infrarouge 8. Selon la précision de localisation souhaitée, il est possible d'utiliser un champ de vision plus ou moins large.  The detection zone is defined by the field of view 9 of the infrared imaging device 8. Depending on the desired location accuracy, it is possible to use a more or less wide field of view.
Pour gérer les flux de gaz utiles à la mise en œuvre de la détection, il est prévu un dispositif d'injection, d'évacuation et de pressurisation 10 qui est représenté en détail sur la figure 2. Le dispositif 10 permet notamment de vider l'espace primaire 5 et l'espace secondaire 4 du gaz qu'il contient pour y injecter le gaz à détecter jusqu'à mettre l'espace primaire 5 en légère surpression par rapport à l'intérieur de la cuve. Ce dispositif comporte un capteur de pression 11 pour mesurer la pression dans l'espace primaire 5 et un capteur de pression 12 pour mesurer la pression dans l'espace secondaire 4.  In order to manage the gas flows that are useful for the implementation of the detection, an injection, evacuation and pressurization device 10 is provided which is shown in detail in FIG. 2. The device 10 makes it possible in particular to empty the primary space 5 and the secondary space 4 of the gas it contains to inject the gas to be detected until the primary space 5 is slightly overpressured relative to the inside of the tank. This device comprises a pressure sensor 11 for measuring the pressure in the primary space 5 and a pressure sensor 12 for measuring the pressure in the secondary space 4.
Pour initialement évacuer les gaz présents dans l'espace primaire 5 et l'espace secondaire 4, il est prévu une pompe d'aspiration 15 reliée à l'espace secondaire par l'intermédiaire d'une conduite 32 munie d'une vanne de pompage 19, et une conduite 35 reliant les espaces 4 et 5 et munie d'une vanne de communication 16.  To initially evacuate the gases present in the primary space 5 and the secondary space 4, there is provided a suction pump 15 connected to the secondary space via a pipe 32 provided with a pumping valve. 19, and a pipe 35 connecting the spaces 4 and 5 and provided with a communication valve 16.
Pour ensuite injecter le gaz traceur à signature infrarouge dans l'espace primaire 5, il est prévu un réservoir du gaz 13 relié à l'espace primaire 5 par une conduite 30 munie d'une vanne d'injection 17.  To then inject the infrared signature tracer gas in the primary space 5, there is provided a gas reservoir 13 connected to the primary space 5 by a pipe 30 provided with an injection valve 17.
Pour maintenir une pression suffisante dans l'espace secondaire 4, de manière à éviter une rupture de la membrane d'étanchéité secondaire 2 pendant la détection, il est prévu un réservoir de gaz 14, par exemple d'azote, relié à l'espace secondaire 4 par une conduite 31 munie d'une vanne d'injection 18. La conduite 32 pour l'évacuation s'embranche ici sur la conduite 31, mais d'autres agencements sont possibles.  To maintain a sufficient pressure in the secondary space 4, so as to prevent rupture of the secondary sealing membrane 2 during the detection, there is provided a gas reservoir 14, for example nitrogen, connected to the space secondary 4 by a pipe 31 provided with an injection valve 18. The pipe 32 for evacuation here branched on the pipe 31, but other arrangements are possible.
Le dispositif 10 peut être utilisé de la manière suivante :  The device 10 can be used as follows:
1. la cuve vide de toute cargaison est mise à une pression Pcuve sensiblement égale à la pression atmosphérique, par exemple par mise en communication avec l'atmosphère.1. the empty vessel of any cargo is put at a pressure P vessel substantially equal to the atmospheric pressure, for example by communication with the atmosphere.
2. On diminue la pression dans les espaces 4 et 5 jusqu'à par exemple -80 kPa par rapport à la pression atmosphérique, en veillant à respecter les consignes de pression pour éviter tout endommagement des membranes. Pour cela, il est possible de relier les espaces 4 et 5 en ouvrant la vanne 16 et de pomper dans l'espace secondaire 4 par la pompe 15.2. The pressure in the spaces 4 and 5 is reduced to, for example, -80 kPa relative to the atmospheric pressure, taking care to respect the pressure instructions to prevent damage to the membranes. For this, it is possible to connect the spaces 4 and 5 by opening the valve 16 and to pump into the secondary space 4 by the pump 15.
3. On injecte le gaz traceur à signature infrarouge dans l'espace primaire 5 et, simultanément, on injecte de l'azote ou un autre gaz dans l'espace secondaire 4 en veillant également à respecter les consignes de pressions. 4. On maintient la pression avec le gaz traceur dans l'espace primaire entre 0 et +2 kPa pour la durée nécessaire à l'acquisition des images sur toute ou partie de la surface intérieure de la cuve. 3. The infrared signature tracer gas is injected into the primary space 5 and, simultaneously, nitrogen or another gas is injected into the secondary space 4, also taking care to respect the pressure instructions. 4. The pressure is maintained with the tracer gas in the primary space between 0 and +2 kPa for the time necessary to acquire the images on all or part of the inner surface of the tank.
Dans un mode de réalisation non représenté, une pompe de circulation est prévue pour faire circuler en circuit fermé le gaz à signature infrarouge à travers l'espace primaire 5. Par exemple, une telle pompe peut être branchée entre la conduite d'injection 30 et une conduite d'échappement également reliée à l'espace primaire 5. Avantageusement, une étape d'homogénéisation du gaz peut être effectuée avant ou pendant la détection grâce à une telle mise en circulation du gaz.  In a not shown embodiment, a circulation pump is provided for circulating the infrared signature gas in a closed circuit through the primary space 5. For example, such a pump can be connected between the injection line 30 and an exhaust pipe also connected to the primary space 5. Advantageously, a step of homogenizing the gas can be performed before or during the detection by means of such circulation of the gas.
On décrit maintenant la détection du gaz ayant migré à l'intérieur de la cuve par les défauts d'étanchéité de la membrane primaire 3. Le dispositif d'imagerie infrarouge 8 est disposé à l'intérieur de la cuve, par exemple sur une paroi de fond 35. Ce dispositif d'imagerie repose sur la signature infrarouge du gaz traceur et permet de réaliser une cartographie de la concentration en gaz traceur sur l'image. Pour cela, le dispositif d'imagerie infrarouge 8 inclut un module d'acquisition d'image, par exemple une caméra infrarouge, et un module de traitement d'image. Plusieurs méthodes de traitement d'image sont connues pour détecter la présence d'un nuage de gaz absorbant.  The detection of the gas having migrated inside the tank by the leakage defects of the primary membrane 3 is now described. The infrared imaging device 8 is placed inside the tank, for example on a wall. This imaging device is based on the infrared signature of the tracer gas and makes it possible to map the tracer gas concentration in the image. For this, the infrared imaging device 8 includes an image acquisition module, for example an infrared camera, and an image processing module. Several image processing methods are known to detect the presence of a cloud of absorbing gas.
Un module de traitement d'image peut être réalisé sous différentes formes, de manière unitaire ou distribuée, au moyen de composants matériels et/ou logiciels. Des composants matériels utilisables sont les circuits intégrés spécifiques ASIC, les réseaux logiques programmables FPGA ou les microprocesseurs. Des composants logiciels peuvent être écrits dans différents langages de programmation. Le module de traitement d'image peut être intégré au dispositif 8 disposé dans la cuve ou être disposé à distance de la cuve, par exemple dans un local de contrôle, en étant relié au capteur infrarouge par une liaison de données. Le module de traitement d'image peut comporter des périphériques de sortie, par exemple écran ou imprimante, pour communiquer les résultats de la détection à un personnel en charge du test d'étanchéité.  An image processing module can be realized in different forms, unitarily or distributed, by means of hardware and / or software components. Useful hardware components are ASIC specific integrated circuits, FPGA programmable logic networks or microprocessors. Software components can be written in different programming languages. The image processing module can be integrated in the device 8 disposed in the tank or be placed at a distance from the tank, for example in a control room, by being connected to the infrared sensor by a data link. The image processing module may include output devices, for example screen or printer, to communicate the results of the detection to a staff in charge of the leak test.
Pour des performances optimales du dispositif d'imagerie infrarouge 8, le fond de l'image, c'est-à-dire la membrane primaire 3 de la cuve, doit présenter de forts contrastes infrarouges. Or les membranes primaires de cuve de GNL à membrane en inox ou en invar ont une réflectivité infrarouge forte et se comportent comme des miroirs dans la gamme de rayonnement infrarouge. Une méthode simple et très efficace pour créer un contraste sur la membrane primaire d'une cuve de méthanier consiste à positionner des sources de rayonnement infrarouge dans la cuve, de sorte que leur rayonnement soit réfléchi vers le dispositif d'imagerie infrarouge 8 par la membrane primaire 3. Les sources infrarouges installées dans la cuve comportent par exemple des éléments chauffants comme des couvertures électriques chauffantes, des lampes halogènes ou autres sources lumineuses directives ou non. For optimal performance of the infrared imaging device 8, the background of the image, that is to say the primary membrane 3 of the tank, must have strong infrared contrasts. However, the primary diaphragm membranes of stainless steel or invar membrane LNG tanks have a strong infrared reflectivity and behave as mirrors in the infrared radiation range. A simple and very effective method for creating a contrast on the primary membrane of a tank of LNG tanker is to position sources of infrared radiation in the tank, so that their radiation is reflected towards the infrared imaging device 8 by the primary membrane 3. The infrared sources installed in the tank comprise, for example, heating elements such as electric blankets, halogen lamps or other light sources, directive or not.
Par exemple, on détecte la présence du nuage de gaz par un technique de mesure des rapports de contraste, telle que décrite par exemple dans EP-A-544962 ou WO-A- 200344499 de la société Bertin Technologies. Ces techniques sont basées sur la complexité du contraste du fond et sur l'atténuation des contrastes infrarouges du fond due au passage du nuage de gaz traceur entre le système d'imagerie et le fond. Ces techniques d'imagerie tirent particulièrement bénéfice des forts contrastes des images, c'est-à-dire de la présence de zones où il y a une forte émission d'infrarouge et d'autres zones où l'émission infrarouge est très faible.  For example, the presence of the gas cloud is detected by a contrast ratio measuring technique, as described, for example, in EP-A-544962 or WO-A-200344499 by the company Bertin Technologies. These techniques are based on the complexity of the background contrast and on the attenuation of infrared background contrasts due to the passage of the tracer gas cloud between the imaging system and the background. These imaging techniques benefit particularly from the strong contrasts of the images, that is to say the presence of areas where there is a strong infrared emission and other areas where the infrared emission is very low.
Une des possibilités de placement, telle qu'illustrée sur la figure 1, est de placer un élément rayonnant 20 de type plaque chauffante ou couverture chauffante au bas d'une paroi latérale 40 de la cuve située dans le champ de vision 9 de la caméra. En positionnant l'élément chauffant de cette façon le rayonnement infrarouge de l'élément chauffant est reflété sur la membrane primaire 3. Ce reflet est renvoyé au dispositif d'imagerie 8 selon la géométrie de la membrane, de sorte que la membrane primaire apparaîtra dans l'image comme ayant des zones qui reflètent la source infrarouge et d'autre qui ne la reflètent pas. Cet effet est amplifié par les éventuels reliefs de la membrane métallique. Ainsi un fond texturé est obtenu, c'est-à-dire un fond qui présente des zones qui renvoient beaucoup d'infrarouge et des zones qui en revoient peu, ce qui est favorable à la détection d'une variation de contraste causée par un nuage de gaz absorbant dans une zone de l'image.  One of the placement possibilities, as illustrated in FIG. 1, is to place a heating plate or heating blanket radiating element at the bottom of a side wall 40 of the tank located in the field of view 9 of the camera. . By positioning the heating element in this way the infrared radiation of the heating element is reflected on the primary membrane 3. This reflection is returned to the imaging device 8 according to the geometry of the membrane, so that the primary membrane will appear in the image as having areas that reflect the infrared source and other that do not reflect it. This effect is amplified by the possible reliefs of the metal membrane. Thus a textured background is obtained, that is to say a background that has areas that reflect a lot of infrared and areas that do little review, which is favorable to the detection of a contrast variation caused by a Absorbing gas cloud in an area of the image.
Ce fonctionnement est illustré sur la figure 3, où on a représenté l'élément rayonnant 20 émettant un rayonnement infrarouge thermique 23 depuis le bas d'une paroi latérale 40 de la membrane primaire 3. Une partie 21 de ce rayonnement thermique vient frapper la paroi 40 et provoque l'émission par la membrane 3 d'un rayonnement réfléchi 22. En fonction du placement de l'élément rayonnant 20, du placement du dispositif d'imagerie 8 et de la géométrie de la membrane 3, certaines zones de la membrane émettent ce rayonnement réfléchi 22 vers le capteur infrarouge, de sorte qu'elles apparaissent comme des zones brillantes 27 dans les images 25 obtenues par le dispositif d'imagerie infrarouge 8. A l'inverse, d'autres zones de la membrane n'émettent pas ce rayonnement réfléchi 22 vers le capteur infrarouge, de sorte qu'elles apparaissent comme des zones plus sombres 26 dans les images 25. Cette hétérogénéité du rayonnement réfléchi 22 est d'autant plus importante que la membrane métallique 3 présente des reliefs 24, par exemple des ondulations arrondies ou des bords relevés. This operation is illustrated in FIG. 3, in which the radiating element 20 emitting thermal infrared radiation 23 is shown from the bottom of a side wall 40 of the primary membrane 3. Part 21 of this thermal radiation strikes the wall 40 and causes the emission by the membrane 3 of reflected radiation 22. Depending on the placement of the radiating element 20, the placement of the imaging device 8 and the geometry of the membrane 3, certain areas of the membrane emit this reflected radiation 22 to the infrared sensor, so that they appear as bright areas 27 in the images obtained by the infrared imaging device 8. Conversely, other areas of the membrane emit this reflected radiation 22 to the infrared sensor, so that they appear as darker areas 26 in the images 25. This heterogeneity of the reflected radiation 22 is all the more important that e the metal membrane 3 has reliefs 24, for example rounded corrugations or raised edges.
L'exemple décrit relativement à une paroi latérale 40 de la cuve n'est pas limitatif. La technique d'imagerie décrite est applicable à la surveillance de toutes les parois de la cuve, y compris une paroi de fond 35 et une paroi de plafond 36. Dans tous les cas, l'homme du métier peut chercher par des essais d'autres placements des sources infrarouges permettant d'obtenir un contraste satisfaisant.  The example described relative to a side wall 40 of the tank is not limiting. The imaging technique described is applicable to the monitoring of all the walls of the tank, including a bottom wall 35 and a ceiling wall 36. In all cases, the skilled person can search by tests of other placements infrared sources to obtain a satisfactory contrast.
La différence de pression entre l'espace primaire 5 et l'intérieur de la cuve pendant l'acquisition des images présente aussi un effet bénéfique sur le contraste des images. En effet, la membrane a tendance à se gonfler vers l'intérieur de la cuve sous l'effet de la différence de pression, ce qui produit des zones de convexité locales propices à l'obtention d'un fond d'image texturé.  The pressure difference between the primary space 5 and the inside of the tank during the acquisition of the images also has a beneficial effect on the contrast of the images. Indeed, the membrane tends to swell inwardly of the tank under the effect of the pressure difference, which produces local convexity zones conducive to obtaining a textured background.
La technique d'imagerie décrite est applicable à des réservoirs à membrane métallique de toute géométrie ou forme, y compris des réservoirs de GNL terrestres, par exemple cylindriques ou sphériques. Elle est aussi applicable à des réservoirs à membrane métallique destinés à contenir d'autres hydrocarbures ou d'autres produits liquides ou gazeux.  The described imaging technique is applicable to metal membrane tanks of any geometry or shape, including terrestrial LNG tanks, for example cylindrical or spherical. It is also applicable to metal membrane tanks intended to contain other hydrocarbons or other liquid or gaseous products.
Dans une variante de réalisation, l'espace primaire 5 est mis à la pression atmosphérique tandis que l'on crée une dépression à l'intérieur de la cuve pour produire la migration du gaz vers l'intérieur de la cuve.  In an alternative embodiment, the primary space 5 is brought to atmospheric pressure while a vacuum is created inside the tank to produce the migration of the gas into the tank.
Une autre technique utilisable pour détecter la présence du nuage de gaz se fonde sur des évolutions dynamiques que les mouvements ou courants du gaz rendent visibles dans les images successives. Une caméra convenant pour ce type de détection est par exemple disponible auprès de la société FLIR Systems sous la marque ThermaCAM™ GasFindlR™ LW.  Another technique that can be used to detect the presence of the gas cloud is based on dynamic evolutions that the movements or currents of the gas make visible in the successive images. A camera suitable for this type of detection is for example available from FLIR Systems under the trademark ThermaCAM ™ GasFindlR ™ LW.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.  Although the invention has been described in connection with several particular embodiments, it is obvious that it is not limited thereto and that it comprises all the technical equivalents of the means described and their combinations if they are within the scope of the invention.
L'usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n'exclut pas la présence d'autres éléments ou d'autres étapes que ceux énoncés dans une revendication. L'usage de l'article indéfini « un » ou « une » pour un élément ou une étape n'exclut pas, sauf mention contraire, la présence d'une pluralité de tels éléments ou étapes. Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication. The use of the verb "to include", "to understand" or "to include" and its conjugated forms does not exclude the presence of other elements or steps other than those set out in a claim. The use of the indefinite article "a" or "an" for an element or a step does not exclude, unless otherwise stated, the presence of a plurality of such elements or steps. In the claims, any reference sign in parentheses can not be interpreted as a limitation of the claim.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour éprouver l'étanchéité d'une membrane métallique (3) d'un réservoir par rapport à un gaz présentant une signature infrarouge, la membrane métallique (3) présentant une surface intérieure, la surface intérieure délimitant un espace intérieur du réservoir, le procédé comportant les étapes consistant à :  A method for testing the sealing of a metal membrane (3) of a tank with respect to a gas having an infrared signature, the metal membrane (3) having an inner surface, the inner surface defining an interior space of the tank the method comprising the steps of:
introduire le gaz présentant une signature infrarouge dans un espace extérieur (5) de la membrane métallique, introducing the gas having an infrared signature into an outer space (5) of the metal membrane,
produire une surpression dans l'espace extérieur de la membrane métallique par rapport à l'espace intérieur du réservoir pour provoquer une migration du gaz présentant une signature infrarouge vers l'espace intérieur du réservoir au niveau des défauts d'étanchéité (6) de la membrane métallique, producing an overpressure in the outer space of the metal membrane with respect to the interior of the tank to cause a migration of the infrared-signature gas towards the interior of the tank at the level of the leakage defects (6) of the metal membrane,
émettre un rayonnement infrarouge (21) dans une zone de surveillance (9) comprenant une zone de la surface intérieure de la membrane métallique, le rayonnement infrarouge comportant une longueur d'onde absorbable par le gaz, emitting infrared radiation (21) in a monitoring zone (9) comprising a zone of the inner surface of the metal membrane, the infrared radiation comprising a wavelength absorbable by the gas,
acquérir des images (25) de la zone de surveillance à l'aide d'un capteur infrarouge (8) sensible à la longueur d'onde absorbable, le capteur infrarouge étant disposé dans l'espace intérieur du réservoir de manière à recevoir un rayonnement infrarouge (22) réfléchi par la surface intérieure de la membrane métallique, et acquiring images (25) of the surveillance zone using an infrared sensor (8) responsive to the absorbable wavelength, the infrared sensor being disposed in the interior of the reservoir so as to receive radiation infrared (22) reflected by the inner surface of the metal membrane, and
traiter les images (25) pour détecter la présence ou l'absence du gaz (7) dans la zone de surveillance. processing the images (25) to detect the presence or absence of the gas (7) in the monitoring zone.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel la membrane métallique (3) constitue une barrière d'étanchéité primaire du réservoir, le réservoir comportant en outre une barrière d'étanchéité secondaire (2) disposée entre la barrière d'étanchéité primaire et une structure porteuse du réservoir, le gaz présentant une signature infrarouge étant introduit et la surpression étant produite dans un espace primaire (5) situé entre les barrières d'étanchéité primaire et secondaire.  2. The method of claim 1, wherein the metal membrane (3) constitutes a primary sealing barrier of the tank, the tank further comprising a secondary sealing barrier (2) disposed between the primary sealing barrier and a carrier structure of the tank, the gas having an infrared signature being introduced and the overpressure being produced in a primary space (5) located between the primary and secondary sealing barriers.
3. Procédé selon la revendication 2, comportant en outre l'étape d'évacuer un gaz présent dans l'espace primaire (5) avant d'introduire le gaz présentant une signature infrarouge.  3. The method of claim 2, further comprising the step of discharging a gas present in the primary space (5) before introducing the gas having an infrared signature.
4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, comportant en outre l'étape de faire circuler le gaz présentant une signature infrarouge dans l'espace primaire en circuit fermé pendant l'acquisition des images. 4. The method of claim 2 or 3, further comprising the step of circulating the gas having an infrared signature in the primary space in closed circuit during the acquisition of images.
5. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, comportant en outre l'étape de maintenir dans un espace secondaire (4) situé entre la barrière d'étanchéité secondaire et la structure porteuse une pression voisine de la surpression produite dans l'espace primaire. 5. Method according to one of claims 2 to 4, further comprising the step of maintaining in a secondary space (4) between the secondary sealing barrier and the supporting structure a pressure close to the overpressure produced in the primary space.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la membrane métallique comporte des structures en relief (24).  6. Method according to one of claims 1 to 5, wherein the metal membrane comprises relief structures (24).
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la zone de surveillance (9) comporte une paroi latérale (40) de la membrane métallique, le rayonnement infrarouge étant émis depuis le bas de la paroi latérale, le capteur infrarouge étant disposé sur une paroi de fond (35) du réservoir.  7. Method according to one of claims 1 to 6, wherein the monitoring zone (9) comprises a side wall (40) of the metal membrane, the infrared radiation being emitted from the bottom of the side wall, the infrared sensor being disposed on a bottom wall (35) of the tank.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à7, dans lequel la pression dans l'espace intérieur du réservoir est sensiblement égale à la pression atmosphérique.  8. Method according to one of claims 1 to 7, wherein the pressure in the interior of the tank is substantially equal to atmospheric pressure.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel l'acquisition des images de la zone de surveillance par le capteur infrarouge comporte une acquisition d'images de référence à travers un filtre de référence apte à bloquer la longueur d'onde absorbable et une acquisition d'images de mesure à travers un filtre de mesure apte à transmettre la longueur d'onde absorbable.  9. Method according to one of claims 1 to 8, wherein the acquisition of the images of the surveillance zone by the infrared sensor comprises an acquisition of reference images through a reference filter able to block the length of Absorbable wave and acquisition of measurement images through a measurement filter capable of transmitting the absorbable wavelength.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel le traitement d'une image comporte la détermination d'un contraste d'intensité lumineuse dans l'image.  10. Method according to one of claims 1 to 9, wherein the processing of an image comprises determining a contrast of light intensity in the image.
11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, comprenant l'étape de localiser un défaut d'étanchéité de la membrane métallique en fonction de la position du gaz dans les images.  11. Method according to one of claims 1 to 10, comprising the step of locating a sealing defect of the metal membrane according to the position of the gas in the images.
12. Système pour éprouver l'étanchéité d'une membrane métallique (3) d'un réservoir par rapport à un gaz présentant une signature infrarouge, convenant pour une membrane métallique (3) présentant une surface intérieure délimitant un espace intérieur du réservoir, le système comportant :  12. System for testing the tightness of a metal membrane (3) of a tank with respect to a gas having an infrared signature, suitable for a metal membrane (3) having an inner surface delimiting an interior space of the tank, the system comprising:
un dispositif d'injection de gaz (13, 30) apte à introduire le gaz présentant une signature infrarouge dans un espace extérieur de la membrane métallique et à produire une surpression dans l'espace extérieur de la membrane métallique par rapport à l'espace intérieur du réservoir pour provoquer une migration du gaz présentant une signature infrarouge vers l'espace intérieur du réservoir au niveau des défauts d'étanchéité (6) de la membrane métallique, a gas injection device (13, 30) adapted to introduce the infrared signature gas into an outer space of the metal membrane and to produce an overpressure in the outer space of the metal membrane with respect to the interior space the tank for causing a migration of the infrared-signature gas towards the interior of the tank at the level of the leaks (6) of the metal membrane,
une source de rayonnement infrarouge (20) disposée dans l'espace intérieur du réservoir et apte à émettre un rayonnement infrarouge dans une zone de surveillance comprenant une zone de la surface intérieure de la membrane métallique, le rayonnement infrarouge comportant une longueur d'onde absorbable par le gaz, a source of infrared radiation (20) disposed in the interior of the tank and capable of emitting infrared radiation in a monitoring zone comprising an area of the inner surface of the metal membrane, the infrared radiation having a wavelength absorbable by the gas,
un capteur infrarouge (8) disposé dans l'espace intérieur du réservoir et apte à acquérir des images de la zone de surveillance, le capteur infrarouge étant sensible à la longueur d'onde absorbable, et an infrared sensor (8) disposed in the interior of the tank and able to acquire images of the surveillance zone, the infrared sensor being sensitive to the absorbable wavelength, and
un dispositif de traitement d'image (8) apte à traiter les images pour détecter la présence ou l'absence du gaz dans la zone de surveillance. an image processing device (8) adapted to process the images to detect the presence or absence of the gas in the monitoring zone.
13. Système selon la revendication 12, convenant pour un réservoir dans lequel la membrane métallique (3) constitue une barrière d'étanchéité primaire du réservoir, le réservoir comportant en outre une barrière d'étanchéité secondaire (2) disposée entre la barrière d'étanchéité primaire et une structure porteuse (1) du réservoir, dans lequel le dispositif d'injection de gaz est apte à introduire le gaz présentant une signature infrarouge et à produire la surpression dans un espace primaire (5) situé entre les barrières d'étanchéité primaire et secondaire.  13. System according to claim 12, suitable for a tank in which the metal membrane (3) constitutes a primary sealing barrier of the tank, the tank further comprising a secondary sealing barrier (2) disposed between the barrier of primary seal and a carrier structure (1) of the tank, wherein the gas injection device is adapted to introduce the infrared signature gas and to produce the overpressure in a primary space (5) located between the sealing barriers primary and secondary.
14. Système selon la revendication 13, comportant en outre un dispositif d'évacuation (15, 32) apte à évacuer un gaz présent dans l'espace primaire.  14. System according to claim 13, further comprising an evacuation device (15, 32) able to evacuate a gas present in the primary space.
15. Système selon la revendication 13 ou 14, comportant en outre une pompe de circulation apte à faire circuler le gaz présentant une signature infrarouge dans l'espace primaire (5).  15. The system of claim 13 or 14, further comprising a circulation pump adapted to circulate the gas having an infrared signature in the primary space (5).
16. Système selon l'une des revendications 13 à 15, comportant en outre un dispositif de pressurisation (14, 31, 35) apte à maintenir dans un espace secondaire (4) situé entre la barrière d'étanchéité secondaire et la structure porteuse une pression de gaz voisine de la surpression produite dans l'espace primaire.  16. System according to one of claims 13 to 15, further comprising a pressurizing device (14, 31, 35) adapted to maintain in a secondary space (4) located between the secondary sealing barrier and the carrier structure a gas pressure close to the overpressure produced in the primary space.
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