CN113227744A - 用于检查用于储存流体的防漏且绝热的贮罐的防漏性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于检查用于储存低温的液化气体的防漏贮罐的防漏性的方法,所述贮罐包括内壳(2)和次级密封膜(7)、布置在所述内壳(2)和所述次级密封膜(7)之间的次级空间(6)、初级密封膜(9)以及布置在所述初级密封膜(9)和所述次级密封膜(7)之间的初级空间。所述方法包括以下主要步骤:借助于抽吸装置(80)在所述次级空间(6)中产生低于所述初级空间(8)的压力的压力;测量所述内壳(2)的外表面的温度;检测所述内壳(2)的外表面上的呈冷点形式的所述次级密封膜(7)的泄露的位置。
Description
技术领域
本发明涉及具有薄膜的密封且绝热的贮罐的领域。具体地,本发明涉及用于储存和/或运输处于低温的液体的密封且绝热的贮罐的领域,诸如用于运输具有例如在-50℃与0℃之间的温度的液化石油气(也称为LPG)、或用于运输在大气压力下处于约-162℃的液化天然气(LNG)的贮罐。这些贮罐可以安装在岸上或安装在浮式结构上。在浮式结构的情况下,贮罐可以意图用于运输处于低温的液化气体或接收用作用于推动浮式结构的燃料的处于低温的液化气体。更具体地,本发明涉及用于检测这种贮罐的次级膜中的泄漏的装置和方法。
背景技术
用于运输液化天然气的船的贮罐通常包括提供机械刚性的载体结构、旨在与包含在贮罐中的产品接触的初级密封膜以及布置在初级密封膜和载体结构之间的次级密封膜。次级密封膜旨在在初级密封膜发生泄漏时保持产品。初级密封膜和次级膜之间的空间被称为初级空间,并且次级密封膜和载体结构之间的空间被称为次级空间。
在贮罐已经生产后,次级密封膜是不可见且不可接近的。因此不可能直接观察该膜的任何缺陷,诸如划痕、膜的局部错位或构成膜的两个部件之间的空气通道。
因此,已经建立了几种方法来诊断次级膜的密封。
文件FR2946428描述了用于测试贮罐的密封性的方法,特别是用于定位次级膜的泄漏的方法,其中初级空间包含无法冷凝或冷凝温度低于初级膜的平均温度的第一气体。该方法包括注入冷凝温度高于次级空间中初级膜的平均温度的第二气体的步骤;将次级空间置于相对于初级空间的超压下的步骤;以及检测对应于与初级膜接触而冷凝的第二气体的沉积物的初级膜的一个或多个热点的步骤。由于这些特征,在次级膜的不一致的情况下,第二气体逸入初级空间并接近泄漏而与初级膜接触。由于其冷凝温度高于初级膜的平均温度,第二气体冷凝将能量以热的形式传递给初级膜,所述能量对应于其状态变化潜热。因此在初级膜上产生热点。贮罐内的该热点的检测能够定位次级膜的不一致的位置。然而,该方法仅适用于贮罐为空的情况。对于安全问题,重要的是还能够检测在贮罐装满时产生的泄漏。
可替代地,文件FR2294439描述了用于测试贮罐的次级膜的密封的方法,所述方法首先涉及在次级空间和初级空间之间产生使用适当加热装置获得的温差,并在这两个空间之间产生使用任何适当的设备获得的压差。以这种方式,通过次级密封膜的泄漏电流被放大,并且因此在贮罐的外表面上的温度梯度也被放大。贮罐的外表面上的温度梯度的检测是使用热像照相机进行的。尽管如此,这种方法对于产生和维持两个空间之间的温差来说是能量密集型的。
文献GB888247A描述了用于检查用于在极低温度下储存液体的装置的密封性的方法。所述方法涉及使用气泵、流量计数器和/或压力指示器监测装置的初级空间和次级空间内的压力以检测压力的变化。该方法在特别包括自支撑金属贮存器的装置上进行。
发明内容
本发明所基于的构思是提供用于检测密封且绝热的贮罐中的泄漏的装置和方法,所述贮罐填充有低温的液体,所述低温的液体不具有这些缺点。以这种方式,本发明的目的是即使当泄漏率非常高时也能够定位次级密封膜的异常孔隙率。
为此,本发明涉及用于检查用于储存低温的液化气体的密封且绝热的贮罐的密封性的方法,所述贮罐处于低温,所述贮罐包括:载体结构,所述载体结构具有内壳和外壳,在所述内壳和所述外壳之间的受限空间,旨在与包含在所述贮罐中的所述低温的液化气体接触的初级密封膜,以及布置在所述初级密封膜与所述内壳之间的次级密封膜,在所述初级密封膜和所述次级密封膜之间的初级空间,以及在所述次级密封膜和所述内壳之间的次级空间,所述初级空间包括初级气体入口和初级气体出口,所述次级空间包括次级气体入口和次级气体出口。所述方法包括主要步骤,所述主要步骤涉及:使用连接到次级气体出口的抽吸装置在所述次级空间中产生低于所述初级空间的压力的压力;从位于所述内壳周围的所述受限空间测量所述内壳的外表面的温度;检测所述内壳的所述外表面上的呈冷点形式的所述次级密封膜的密封缺陷的位置。
用于检测次级膜中的泄漏的方法在低温的贮罐中实施。特别是使用诸如氮气的惰性气体对初级空间进行加压,并且使用抽吸装置将次级空间保持在与初级空间相比较低的压力下。在次级膜中出现局部密封缺陷的情况下,气流从初级空间局部迁移到次级空间。由于初级空间与初级密封膜接触并且其本身与低温的液化气体接触,因此源自初级空间的气体是冷的。局部到达次级空间的气流可以在船的内壳上以冷点的形式被检测。每个冷点都突出显示为膜的可能泄漏区域。该方法即使在例如由于非常高的泄漏率而难以使初级空间中的压力升高时也能够检测次级膜中的泄漏。
术语“低温的液化气体”旨在被理解为在常压常温条件下呈汽态并通过降低其温度而处于液态的任何主体。
术语“受限空间”旨在被理解为压载物、箱形龙骨、防撞舱壁、通道和贮罐的封闭桥,也称为“凸起甲板”。
低温的贮罐旨在被理解为其中低温的液化气体占贮罐的体积的至少20%,优选70%的贮罐,或不包含许多液化气体的贮罐,或体积小于贮罐的体积的20%的贮罐,但在这种情况下,贮罐借助于喷射或发射低温的液化气体(诸如像液氮或LNG)来冷却。
根据一个实施例,初级密封膜直接靠在包含在初级空间中的绝缘材料上,并且次级密封膜直接靠在包含在次级空间中的绝缘材料上。
根据一个实施例,在填充有低温的液化气体的贮罐中的液相以上的气体压力比大气压高至少5000Pa。
根据一个实施例,所述方法还包括涉及将惰性气体从初级气体入口注入初级空间的步骤。
根据一个实施例,惰性气体的注入通过压缩机进行。
根据一个实施例,惰性气体的注入在3bar和8bar之间的压力下进行。
根据一个实施例,初级气体出口在主要步骤期间处于关闭位置。
根据一个实施例,初级空间具有附加的气体入口,并且惰性气体的注入经由附加的气体入口进一步进行。
根据一个实施例,次级气体入口处于关闭位置。
根据一个实施例,除了次级气体出口之外,次级空间还具有第二次级气体出口,第二次级气体出口处于打开位置。
根据一个实施例,所述初级空间和所述次级空间之间的压差在2100Pa和2900Pa之间,与所述次级空间相比,所述初级空间由于所述压差而处于超压之下。
初级空间和次级空间之间的压差范围能够产生足以能够检测泄漏而没有撕裂或损坏初级膜的风险的气流。
根据一个实施例,所述方法还包括中间步骤,所述中间步骤涉及当初级空间和次级空间之间的压差在800Pa和1200Pa之间时从受限空间测量内壳的外表面的温度,与次级空间相比,初级空间由于压差而处于超压之下。这使得在主要步骤之前能够测试内壳的完整性。
根据一个实施例,涉及在所述主要温度测量步骤和所述中间温度测量步骤期间测量所述内壳的外表面的温度的步骤期间,将所述初级空间和的压力所述次级空间的压力保持稳定。
根据一个实施例,所述方法还包括预备步骤,所述预备步骤涉及在所述贮罐的正常操作条件下,从所述受限空间测量所述内壳的外表面的温度。该步骤能够确保在贮罐的正常操作条件下不存在任何冷点。
术语“贮罐的正常操作条件”旨在用于指代贮罐正常使用的条件。初级空间的压力可以低于次级空间例如几毫巴(毫巴),例如2至7毫巴,或者初级空间的压力可以大于次级空间的压力,例如0至4毫巴。
预备步骤在主要步骤之前进行。
根据一个实施例,中间步骤在主要步骤之前和预备步骤之后进行。
根据一个实施例,所述方法还包括在主要温度测量步骤之后的后续步骤,所述后续步骤涉及在所述贮罐的正常操作条件下,从所述受限空间测量所述内壳的外表面的温度。这使得能够在主要步骤之后确定贮罐是否可以在正常操作条件下使用。
后续步骤在主要步骤之后进行。
根据一个实施例,从受限空间对内壳的外表面的温度测量借助于光电探测器进行。
根据一个实施例,针对内壳的外表面测量的温度值被校正以考虑内壳的外表面的发射率。
根据一个实施例,每个温度测量步骤的持续时间最多为5小时,优选最多为3小时。该持续时间通常被提供以防止内壳被过度显著冷却至低于构成内壳的材料所容许的温度。
根据本发明的方法还可以包括:稳定初级空间和次级空间中的压力的步骤、测量注入初级空间的惰性气体的流量的步骤、测量离开次级空间的惰性气体的流量的步骤、以及将注入初级空间的惰性气体的流量与离开次级空间的惰性气体的流量进行比较以识别和量化通过膜的惰性气体的流量、并且因此确定次级膜的任何潜在孔隙率的步骤。
在船中,贮罐,例如,在其上壁上,具有被称为蒸气圆顶和液体圆顶的结构。它们可以呈两个塔架的形式,其旨在允许用于处理容纳在贮罐中的低温的液化气体的液相和气相的货物处理设备通过。由于这种几何形状,用于基于对异常热区或异常冷区的观察来检测泄漏的方法可能失效,特别是由于外部气候条件的影响,并且因为这些塔架中和附近的温度范围可能非常复杂。通过在初级气体入口和次级气体出口的区域中增加流量计来监测进入初级空间和离开次级空间的惰性气体的流量并且比较这些流量的值,因此可以检测贮罐中是否存在有效泄漏。
根据一个实施例,前述步骤可以在主要步骤之后进行。当通过温度测量结果在其他任何地方没有检测到泄漏时,这使得能够定位气体圆顶和液体圆顶的任何潜在泄漏。
根据一个实施例,流量测量步骤与主要步骤同时进行。这使得泄漏检测方法的总持续时间能够被缩短、并且在方法的整个持续时间内能够减少惰性气体的消耗量。
根据一个实施例,借助于流量计在初级气体入口处进行注入初级空间的惰性气体的流量的测量。
根据一个实施例,借助于流量计在次级气体出口处进行离开次级空间的惰性气体的流量的测量。
根据一个实施例,只有初级气体入口和次级气体出口打开,其他气体入口和其他气体出口关闭。
根据一个实施例,初级气体入口位于液体圆顶上。
根据一个实施例,次级气体出口位于气体圆顶上。
这使得同样存在于圆顶中的惰化管线能够用于检测泄漏的这些方法,以使初级空间和次级空间惰化。
根据一个实施例,惰性气体选自一氧化二氮、氦气、氩气及其混合物。
根据一个实施例,低温的液化气体选自液化天然气、液化石油气、液态乙烷、液态丙烷、液态氮、液态双氧、液态氩、液态氙、液态氖和液态氢。
这种方法可用于沿海或深水中的浮式结构,特别是液化天然气运输船、浮式储存和再气化单元(FSRU)、浮式生产、储存和卸货单元(FPSO)等。这种储存装置也可以用作任何类型的船中的燃料储器。
根据一个实施例,本发明提供用于低温的液化气体的浮式或陆上储存装置,其包括低温的贮罐,所述贮罐包括:载体结构,所述载体结构具有内壳和外壳,在所述内壳和所述外壳之间被称为压载空间的空间,旨在与包含在所述贮罐中的所述低温的液化气体接触的初级密封膜,以及布置在所述初级密封膜和所述内壳之间的次级密封膜,在所述初级密封膜和所述次级密封膜之间被称为初级空间的空间,并且在所述次级密封膜和所述内壳之间被称为次级空间的空间,所述初级空间包括初级气体入口和初级气体出口,所述次级空间包括次级气体入口和次级气体出口。该装置还包括被布置成将惰性气体注入初级空间的惰性气体贮存器、能够经由所述初级气体入口注入所述惰性气体贮存器的所述惰性气体并且因此将所述初级空间置于相对于所述次级空间的压力下的注入装置、连接到所述次级气体出口以在所述次级空间中产生低于大气压力的压力的抽吸装置、用于测量所述内壳的外表面的温度的测温装置、以及用于显示所述温度测量结果的显示***,用以在所述内壳的外表面上定位呈冷点形式的所述次级密封膜的密封缺陷。
根据一个实施例,初级密封膜的厚度小于或等于1.5mm(毫米),例如,厚度小于或等于1.2mm。
根据一个实施例,次级密封膜的厚度小于或等于1.5mm(毫米),例如,厚度小于或等于1.2mm。
根据一个实施例,所述抽吸装置包括文丘里效应抽吸***,其包括:主管道,具有能够连接到加压气体源的入口和朝向所述贮罐的所述外侧的出口;抽吸管道,所述抽吸管道具有能够连接到所述次级空间的所述出口的上游侧和在所述主管道的会聚/发散部分中横向打开的下游侧,使得所述主管道中的气流在所述抽吸管道中产生减压。
根据一个实施例,抽吸装置包括多个文丘里效应抽吸***,这些***优选地串联布置以增加抽吸能力。
根据一个实施例,文丘里效应抽吸***分层布置。
根据一个实施例,抽吸管道连接到次级气体出口。
根据一个实施例,加压气体源是压缩空气回路。
根据一个实施例,所述注入装置是能够注入压力在3bar和8bar之间的所述惰性气体的压缩机。
根据一个实施例,温度测量装置是光电探测器。
根据一个实施例,光电探测器是具有红外传感器的照相机。
根据一个实施例,使用低温技术冷却红外传感器,例如,将传感器封闭在腔室中或封闭在杜瓦瓶中,或使用斯特林效应装置冷却。传感器的温度的这种降低能够降低热噪声。
根据一个实施例,本发明提供用于运输低温的液化气体的船,其包括上述浮式储存装置。
根据一个实施例,本发明还提供用于装载或卸载这种船的方法,其中通过绝缘管路将低温的液化气体从浮式或岸上储存装置运送到所述船的所述贮罐或从所述贮罐运送到所述储存装置。
根据一个实施例,本发明还提供用于低温的液化气体的运输***,所述***包括:上述船;绝缘管路,所述绝缘管路被布置来将安装在所述船的船体中的贮罐连接到浮式或岸上储存装置;以及泵,所述泵用于通过所述绝缘管路将低温的液化气体流从所述近海或岸上储存装置夹带到所述船的所述储存装置或从所述船的所述储存装置夹带到所述近海或岸上储存装置。
附图说明
根据参考附图纯粹通过非限制性示例的方式给出的本发明的多个具体实施例的以下描述,将更好地理解本发明,并且本发明的其他目标、细节、特征和优点将变得更清楚地显而易见,其中:
图1是船贮罐的示意剖视图。
图2是沿船的纵向轴线以截面观察的船贮罐的功能图。
图3是本发明的方法的示意图。
图4是存储装置中的一氧化二氮流动回路的示意图。
图5是由于密封膜的异常孔隙率导致一氧化二氮从初级空间流向次级空间的示意图。
图6是文丘里效应抽吸***相对于次级空间的布置的示意图。
图7是图6的IV区的放大截面图。
图8是根据本发明的方法获得的温谱图的图。
图9是流量计在初级空间的初级气体入口处的布置的图。
图10是流量计在次级空间的次级气体出口处的布置的图。
图11是液化天然气运输船的低温液化气的储存装置以及用于装载/卸载低温液化气的储存装置的贮罐的码头的示意剖视图。
具体实施方式
参考图1,示意性地示出了根据膜罐技术生产的液化天然气运输船的贮罐1的横截面。因此,船可以包括一个或多个类似的贮罐。该贮罐旨在用于运输低温30的液化气体。低温的液化气体在常压常温条件下呈汽态,并且特别是对于其运输,通过降低其温度而处于液态。这种低温的液化气体可以是液化天然气、液化石油气、液态乙烷、液态丙烷、液态氮、液态双氧、液态氩、液态氙、液态氖或液态氢。
贮罐1包括提供机械刚性的载体结构。载体结构为双壁,其包括内壳2和外壳3。内壳2和外壳3界定受限空间4,所述受限空间的尺寸足以使人能够在其中移动。
受限空间4结合压载物、箱形龙骨、防撞舱壁、通道和贮罐1的封闭桥,也称为“凸起甲板”。
贮罐1还包括旨在与贮罐中包含的产品接触的初级密封膜9,以及布置在初级密封膜9和内壳2之间的次级密封膜7。次级密封膜7旨在在初级密封膜9发生泄漏时保持产品。初级密封膜9和次级密封膜7之间的空间被称为初级空间8,并且次级密封膜7和内壳2之间的空间被称为次级空间6。
初级空间8和次级空间6包括呈并置的绝热材料面板形式的绝热材料。这些面板可以是膨胀的或多孔的合成树脂或另一种天然或合成的绝热材料。此外,这些空间6、8包括填充材料,诸如玻璃棉或矿棉。这种填充材料可能旨在***并置的面板之间。
初级密封膜9直接位于初级空间8的绝缘材料上,并且次级密封膜7直接位于次级空间6的绝缘材料上。
参考图2,贮罐包括上壁14,其在两个位置处被塔架或烟囱形式的两个突出结构中断。它们旨在允许用于处理低温的液化气体的液相和气相的货物处理设备通过,以便将其储存在贮罐中。第一塔架是液体圆顶15,其用作各种处理设备(也就是说,在所示示例中,填充管线10、紧急泵送管线11、连接至卸载泵12的卸载管线、喷射管线(未示出)和连接到喷射泵13的供应管线)的引入位置。第二塔架是蒸气圆顶21,其用作蒸气收集管的引入位置。该设备的操作进一步是所知的。
初级空间8包括初级气体入口18和初级气体出口26。它还可以包括第二初级气体入口22。次级空间6包括次级气体入口25和次级气体出口19。次级空间6还可以包括第二次级气体出口20和第三次级气体出口23。
在初级空间8和次级空间6中出现过压的情况下,贮罐还可以包括安全阀24。
在贮罐已经生产后,次级密封膜7是不可见且不可接近的。根据本发明的用于检查贮罐的密封的方法能够检测和定位次级密封膜7的缺陷并且适用于大多数贮罐技术。
参考图3,方法基于使用在装有低温30的液化气体的贮罐1的初级空间8和次级空间6之间产生的热梯度以便借助于热成像或热敏成像检测通过次级密封膜7的惰性气体对内壳2的影响。贮罐装有至少到其总容量的20%的低温的液化气体或通过喷洒低温液体进行冷却。
还参考图4,为了实施方法的主要步骤,注入装置45安装在初级气体入口18处并附接到惰性气体贮存器16。惰性气体例如是一氧化二氮。该注入装置45将能够将惰性气体注入初级空间8中。抽吸装置80也安装在辅助气体出口19的区域中。这将使得初级空间8和次级空间6之间的压差的产生更容易,即使次级密封膜7的孔隙率非常显著。
抽吸装置例如可以是文丘里型***。它将因此连接到船的压缩空气***71。参考图6和图7,将描述文丘里***的操作。当阀72和75打开时,压缩空气流被引入会聚/发散部分的入口侧中,如箭头84所示,并且由于文丘里效应而导致文丘里效应抽吸***80的横向管道81中的压力降低,所述横向管道连接到采样管道70,所述采样管道连接到次级空间6的次级气体出口19。包含在次级空间6中的一定量的惰性气体随后被吸入,如箭头82所示。吸入的惰性气体流和压缩空气流在会聚/发散部分的出口侧中混合,如箭头85所示,并流入在贮罐的外侧处打开的管道76中。
优选地,未示出的阀也设置在采样管道70中,所述采样管道仅在稳定的压缩空气流以合适的速度构建在主管道83中之后才打开。这使得在压缩空气流的开始阶段期间能够防止空气在次级空间6的方向上逆流。可以以相同的方式在中断压缩空气流之前完全或部分关闭该阀或控制流量/吸入流。
在执行主要步骤之前,可以在借助于热敏成像检测之前至少3小时减少受限空间4的加热。这是因为加热可以隐藏内壳2上的潜在冷点43。
然后,如果贮罐1充满低温的液化气体,则确保贮罐1中的气体压力大于50mbarg。然后,使用抽吸装置并且仅将关闭的次级空间6的次级气体出口19、所有其他气体入口和气体出口保持在打开位置中降低次级空间6中的压力的值以达到1mbarg和5mbarg之间的值。次级气体出口19优选地位于液体圆顶15上。然而,可以通过将抽吸装置80连接到处于打开位置的次级空间的第二次级气体出口20来加速该过程。第二次级气体出口20优选地位于液体圆顶15上。如果这还不够,抽吸装置80可以连接到随后也处于打开位置的次级空间的第三次级气体出口23。第三次级气体出口23优选地位于液体圆顶15上。在适用的情况下,可以为次级空间的每个气体出口使用抽吸装置80。
之后,注入装置45被激活以将一氧化二氮从气源71经由初级气体入口18注入初级空间8中,使得初级空间8中的压力的值达到21mbar和29mbar之间的值,高于次级空间6的压力。仅初级气体入口18保持在打开位置中,初级空间8的所有其他气体入口和出口关闭。如果这还不够,则注入装置45还可以连接到初级空间8的第二初级气体入口22。该第二初级气体入口22可以位于气体圆顶的区域中。在适用的情况下,然后等待压力的稳定。这可能需要30到60分钟。
初级空间和次级空间的压力由初级空间和次级空间的安全阀(未示出)控制在可接受的压力范围内。
然后可以借助于来自受限空间4的热敏成像来测量内壳2的外表面上的温度。
在已经进行测量之后,空间的压力恢复到正常操作条件和受限空间4的加热的值。
参考图5,使用该方法,惰性气体通过进入初级空间6而被冷却。然后,如果冷却的惰性气体具有如图7中箭头27、28所示的正常孔隙率,则冷却的惰性气体通过次级密封膜7。冷却的惰性气体然后将在内壳2上产生冷点43。热感摄像机然后用于检测内壳2的外表面上的潜在冷点43。
为了从受限空间4测量内壳2的外表面的温度,由于需要测量温度的程度,可以使用光电探测器,诸如具有红外传感器的热像照相机。它记录了不同的红外线辐射,所述辐射由观察到的表面传输并随温度的变化而变化。例如,可以使用具有冷却红外传感器的热像照相机。这种类型的照相机使用通过低温技术冷却的容器,传感器能够封装在真空室中。可以发现传感器的温度的这种降低或这种控制有利于将热噪声降低到低于所拍摄的场景的信号的水平。
通常,可以使用具有红外传感器的热像照相机,所述传感器能够以在303K±10K的黑体上低于0.05K的灵敏度和在253K到353K的范围内的黑体上低于2K的精度检测7.5μm和13μm之间的波长。
在图8中,示出了使用具有红外传感器的热像照相机获得的内壳2的外表面的一部分的热谱图40。该热谱图40是其中在图像的每个点处分配有由具有红外传感器的热像照相机观察到的温度值的图像。为了便于温度的视觉检测并因此便于在内壳2上定位冷点,可以将代表温度的颜色与温谱图的点相关联。以这种方式,可以在图8中看到几种颜色,第一颜色41代表温度T1,第二颜色42代表温度T2,并且第三颜色43代表温度T3。温度T1大于温度T2,温度T2大于温度T1。在彩色图像中考虑到观察到的颜色43,在这种情况下,是黑色、蓝色,温度T3被认为是冷点。
然而,可能获得不是由密封缺陷引起的冷点。它们可能是发生在次级空间中的其他现象的结果,诸如传导、自然对流、强制对流或辐射。为了消除它们并改进对次级密封膜7中的泄漏的检测,可以对使用热像照相机获得的数据进行后处理。以这种方式,冷点所示的温度梯度必须符合以下两个条件:
|ΔTultérieur|<|ΔTintermédiaire|<|ΔTprincipal|并且|ΔTprincipal|-|ΔTultérieur|≥1K
其中ΔTultérieur指示在后续步骤中测量的图像的点的温度与在后续步骤中测量的内壳的外侧的参考区的平均温度之间的温差,
其中ΔTintermédiaire指示在中间步骤中测量的图像的前一点的温度与在中间步骤中测量的内壳的外侧的参考区的平均温度之间的温差,
其中ΔTprincipal指示在主要温度测量步骤中测量的图像的前一点的温度与在主要步骤中测量的内壳的外侧的参考区的平均温度之间的温差,
下面解释了预备、后续和中间步骤。
用于检查贮罐的密封的方法可以包括初步步骤,其目的是确保在贮罐的正常操作条件下在内壳上没有冷点。它还可以能够局部验证内壳的涂色的发射率,以确定温度测量的性能水平。
首先,在检查前至少3小时减少或停止对受限空间的加热。初级空间8和次级空间6的压力根据贮罐的正常操作条件保持,例如次级空间6的压力大于初级空间8的压力。然后,使用热像照相机完成内壳2的检查。这使得能够在贮罐的正常操作条件下获得内壳2的热图像。在检查结束时,受限空间4的***恢复到正常操作条件。
为了确保贮罐没有被主要步骤损坏或其状态没有恶化,执行用于测量内壳2的外表面的温度的后续步骤。关于实施的条件,该后续步骤在所有方面与预备步骤相同。如果已经执行了预备步骤,则可以比较获得的热谱图,以得出关于正常操作条件下贮罐的状态的结论。如果未执行预备步骤,则可以确保温谱图上没有冷点。
最后,方法还可以包括中间步骤,以确定贮罐是否能够承受主要步骤。以这种方式,中间步骤可以在主要步骤之前和预备步骤之后进行。该步骤涉及当初级空间8和次级空间6之间的压差在800Pa和1200Pa之间时从受限空间4测量内壳(2)的外表面的温度,与次级空间6相比,初级空间8由于压差而处于超压之下。
在执行该中间步骤之前,可以在借助于热敏成像检测之前至少3小时减少受限空间4的加热。这是因为,在这种情况下,加热也可以掩盖内壳2上的任何潜在冷点43。然后,如果贮罐1充满低温的液化气体,则确保贮罐1中的气体压力大于50mbarg。然后,使用抽吸装置并且仅将次级气体出口19保持在打开位置中降低次级空间6中的压力的值以达到1mbarg和5mbarg之间的值。之后,注入装置45被激活以将一氧化二氮从气源71通过初级气体入口18注入初级空间8中,使得初级空间18中的压力的值达到8mbar和12mbar之间的值,高于次级空间6的压力。仅初级气体入口18保持在打开位置中,初级空间8的所有其他气体入口和气体出口关闭。在适用的情况下,然后等待压力的稳定。这可能需要30到60分钟。初级空间和次级空间的压力由初级空间和次级空间的安全阀(未示出)控制在可接受的压力范围内。然后可以借助于来自受限空间4的热敏成像来测量内壳2的外表面上的温度。在已经进行测量之后,空间的压力恢复到正常操作条件和受限空间4的加热的值。
以这种方式,如果在该中间步骤之后获得的温谱图没有明显的冷点,则贮罐将能够承受方法的主要步骤。
由于液体圆顶15和气体圆顶21的几何形状,上述方法可能失效。这是因为这些塔架中和附近的外部气候条件和温度范围可能使热像照相机内的温度测量结果失真和/或在温度测量结果的后处理中考虑到非常复杂。因此,方法可以补充有通过次级密封膜7的潜在泄漏的氮气流的测量结果。优选地,流将从初级空间定向到次级空间。
由于该测量消耗氮气,所以它可以与前面的步骤,特别是主要步骤并行进行。然而,它可以在主要步骤或后续步骤之后进行。
为了测量氮气的消耗量,安装了流量计。参考图9,第一流量计31安装在液体圆顶15中。流量计31安装在连接氮源16和初级气体入口18的管道上。其他初级入口位于关闭位置。初级出口本身也处于关闭位置。以这种方式,如果次级密封膜7具有异常孔隙率,则氮气流的唯一可能路径是流向次级空间。因此,该流量计将能够测量进入初级空间的氮气流。
为了便于流量计31的组装和拆卸,可以提供与阀串联安装的管回路,如图9所示,其中阀在第一分支上,该阀关闭以获得正确的流量测量结果,并且阀和流量计31在第二分支上。
参考图10,安装了第二流量计32,其放置在位于气体圆顶21上的次级空间6的次级气体出口19的水平高度处。次级入口和其他次级出口处于关闭位置。以这种方式,流量计经由次级密封膜7的异常孔隙率正确测量从初级空间8流向次级空间6的氮气流。
通过这种布置,确保氮气流通过流量计并防止信息丢失。应该注意的是,流量计的位置在每个船上可能不同。
为了便于流量计32的组装和拆卸,可以提供与阀并行安装的管回路,如图10所示,其中阀在第一分支上,并且阀和流量计32在第二分支上,该阀关闭以获得正确的流量测量结果。
在安装流量计之前,确保初级空间和次级空间中的压力正常,即在正常操作条件下观察到的压力正常。如果贮罐充满低温的液化气体,贮罐中的蒸气压必须保持在50mbarg以上,优选地在100mbarg以上。然后可能影响氮气流的测量的初级入口和次级入口以及初级出口和次级出口位于关闭位置。然后,安装流量计,第一流量计31放置在初级气体入口18处,并且第二流量计32放置在次级气体出口19处或在第二次级气体出口20处。在已经组装流量计31、32之后,初级空间8被供给氮气,同时使用阀控制该供给,例如高达12m3/h(立方米/小时)。然后开始使用流量计测量进入初级空间和离开次级空间的流量。初级气体入口18和次级气体出口19处的流量的控制和测量持续最多5小时,优选3小时。
在测量结束时,比较初级气体入口18和次级气体出口19处的流量。如果测量结果相似,则次级密封膜7具有异常孔隙率,特别是在液体圆顶和/或气体圆顶的区域中。然而,如果流量明显不同或次级气体出口处的流量为零,则次级密封膜7在任何地方都没有异常孔隙率。
上面描述的并且使用上面描述的方法的装置可以用于例如岸上装置中或浮式结构中,诸如液化天然气运输船等中。
参考图11,液化天然气运输船100的剖视图示出了用于储存低温的液化气体的装置,其包括安装在船的双壳101中的大致棱柱形状的密封且绝缘贮罐1。贮罐1包括旨在与容纳在贮罐中的低温的液化气体LNG(诸如LNG)接触的初级密封膜、布置在初级密封膜和船的双壳101之间的次级密封膜、以及分别布置在初级密封膜和次级密封膜之间以及次级密封膜和双壳101之间的两个绝缘屏障。
参考图11,液化天然气运输船100的剖视图示出了用于储存低温的液化气体的装置,其包括安装在船的双壳101中的大致棱柱形状的密封且绝缘贮罐1。贮罐1包括旨在与容纳在贮罐中的低温的液化气体LNG(诸如LNG)接触的初级密封膜、布置在初级密封膜和船的双壳101之间的次级密封膜、以及分别布置在初级密封膜和次级密封膜之间以及次级密封膜和双壳101之间的两个绝缘屏障。
图11示出海上码头的示例,所述海上码头包括装载和卸载站103、水下管104和岸上装置105。装载和卸载站103是包括可移动臂106和支撑可移动臂106的塔架107的固定近海装置。可移动臂106承载可以连接到装载/卸载通道109的一束绝缘柔性管108。可取向的可移动臂106适用于所有规格的液化天然气运输船。未示出的连接管在塔架107内部延伸。装载和卸载站103使得船100能够从地面装置105装载或卸载到所述地面装置。这包括用于低温的液化气体的储存贮罐110和连接管111,所述连接管经由水下管104连接到装载和卸载站103。水下管104能够在较大距离上(例如5km)在装载和卸载站103与地面装置105之间运输低温的液化气体,这在装载和卸载操作期间使得船100能够保持在距海岸的较大距离处。
为了产生运输低温的液化气体所需的压力,使用船100上的泵和/或地面装置105所配备的泵和/或装载和卸载站103所配备的泵。
尽管已经结合若干特定实施例描述了本发明,但是不言而喻的,本发明绝不限于此,并且如果他们包括在本发明的范围内,本发明包括所描述的装置的所有技术等效物及其组合。
使用动词“具有”、“包括”或“包含”及其词形变化形式并不排除权利要求中陈述的元件或步骤之外的元件或步骤的存在。
在权利要求中,括号中的任何参考数字不应被解释为限制权利要求。
Claims (15)
1.一种用于检查用于储存低温(30)的液化气体的密封且绝热的贮罐(1)的密封性的方法,所述贮罐(1)处于低温(30),所述贮罐(1)包括:载体结构,所述载体结构具有内壳(2)和外壳(3),在所述内壳(2)和所述外壳(3)之间的受限空间(4),旨在与包含在所述贮罐(1)中的处于所述低温(30)的液化气体接触的初级密封膜(9),以及布置在所述初级密封膜(9)与所述内壳(2)之间的次级密封膜(7),在所述初级密封膜(9)和所述次级密封膜(7)之间的初级空间(8)、以及在所述次级密封膜(7)和所述内壳(2)之间的次级空间(6),所述初级空间(8)和所述次级空间(6)包括绝缘材料,所述初级空间(8)包括初级气体入口(18)和初级气体出口(26),所述次级空间(6)包括次级气体入口(25)和次级气体出口(19),所述初级密封膜直接靠在包含在所述初级空间中的所述绝缘材料上,并且所述次级密封膜直接靠在包含在所述次级空间中的所述绝缘材料上,所述方法包括以下主要步骤:
-使用连接到所述次级气体出口(19)的抽吸装置(80)在所述次级空间(6)中产生低于所述初级空间(8)的压力的压力,
-从环绕所述内壳(2)定位的所述受限空间(4)测量所述内壳(2)的外表面的温度,
-在所述内壳(2)的所述外表面上检测所述次级密封膜(7)的呈冷点(43)形式的密封缺陷的位置。
2.根据权利要求1所述的方法,还包括:
-将惰性气体从所述初级气体入口(18)注入所述初级空间(8)中。
3.根据前述权利要求所述的方法,其中惰性气体的所述注入通过压缩机(45)进行。
4.根据权利要求2和3中任一项所述的方法,其中惰性气体的所述注入在3bar和8bar之间的压力下进行。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述初级空间(8)和所述次级空间(6)之间的压差在2100Pa和2900Pa之间,与所述次级空间(6)相比,所述初级空间(8)由于所述压差而处于超压之下。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,还包括预备步骤,其涉及:
-在所述贮罐的正常操作条件下,从所述受限空间(4)测量所述内壳(2)的外表面的温度。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,还包括中间步骤,其涉及:
-当所述初级空间(8)和所述次级空间(6)之间的压差在800Pa和1200Pa之间时,从所述受限空间(4)测量所述内壳(2)的外表面的温度,与所述次级空间(6)相比,所述初级空间(8)由于所述压差而处于超压之下。
8.根据前述权利要求所述的方法,其中在主要温度测量步骤和中间温度测量步骤期间测量所述内壳(2)的外表面的温度的步骤期间,将所述初级空间(8)的压力和所述次级空间(6)的压力保持稳定。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,还包括在主要温度测量步骤之后的后续步骤,其涉及:
-在所述贮罐的正常操作条件下,从所述受限空间(4)测量所述内壳(2)的外表面的温度。
10.一种用于低温(30)的液化气体的浮式或陆上储存装置,包括:
-处于低温(30)的贮罐(1),所述贮罐包括:载体结构,所述载体结构具有内壳(2)和外壳(3),所述内壳(2)和所述外壳(3)之间的被称为受限空间(4)的空间,旨在与包含在所述贮罐中的处于所述低温(30)的液化气体接触的初级密封膜(9),以及布置在所述初级密封膜(9)与所述内壳(2)之间的次级密封膜(7),所述初级密封膜(9)和所述次级密封膜(7)之间的被称为初级空间(8)的空间,所述次级密封膜(7)和所述内壳(2)之间的被称为次级空间(6)的空间,所述初级空间(8)和所述次级空间(6)包括绝缘材料,所述初级空间(8)包括初级气体入口(18)和初级气体出口(26),所述次级空间(6)包括次级气体入口(25)和次级气体出口(19),所述初级密封膜直接靠在包含在所述初级空间中的所述绝缘材料上,并且所述次级密封膜直接靠在包含在所述次级空间中的所述绝缘材料上,
-惰性气体贮存器(16),其被布置成将所述惰性气体注入所述初级空间(8)中,
-注入装置(45),其能够经由所述初级气体入口(18)注入所述惰性气体贮存器(16)的所述惰性气体,并且因此将所述初级空间(8)置于相对于所述次级空间(6)的压力下,
-抽吸装置(80),其连接到所述次级气体出口(19)以在所述次级空间(6)中产生低于大气压力的压力,
-测温装置,用于测量所述内壳(2)的外表面的温度,
-显示***,用于显示温度测量结果,以在所述内壳(2)的所述外表面上定位所述次级密封膜(7)的呈冷点(43)形式的密封缺陷。
11.根据前述权利要求所述的装置,其中所述抽吸装置是文丘里效应抽吸***(80),其包括:主管道(83),所述主管道具有能够连接到加压气体源(71)的入口、和朝向所述贮罐(1)的外侧的出口主管道;抽吸管道(81),所述抽吸管道具有上游侧和下游侧,所述上游侧能够连接到所述次级空间(6)的所述出口,所述下游侧在所述主管道(83)的会聚/发散部分中横向打开的下游侧,使得所述主管道(83)中的气体流在所述抽吸管道(81)中产生减压。
12.根据前述权利要求所述的装置,其中所述抽吸管道(81)连接到所述次级气体出口(19)。
13.根据权利要求11或12所述的装置,其中所述加压气体源(71)是压缩空气回路。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的装置,其中所述注入装置(45)是能够注入压力在3bar和8bar之间的惰性气体的压缩机。
15.一种用于运输低温(30)的液化气体的船(100),所述船包括根据权利要求10至14中任一项所述的用于储存低温(30)的液化气体的装置。
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