用于检测密封热绝缘罐的泄漏的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于检测液态气体的罐中的泄漏的方法，所述罐包括围绕液态气体的膜，该膜由将膜与壁分开的绝缘空间所围绕，该绝缘空间填充有惰性气体，该惰性气体经由至少一个管被注入和抽取。该检测方法包括以下步骤：‑通过测量经由管添加的和移除的气体，确定921在两个时刻之间惰性气体的质量的第一变化ΔM1，‑计算922惰性气体的质量的第二变化ΔM2，该第二变化对应于在绝缘空间中测量的惰性气体的两个质量之间的差，以及‑比较931第一变化和第二变化，并且如果惰性气体的质量的第一变化和第二变化之间的偏差E1大于第一阈值S1，则触发警报。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测密封热绝缘罐的泄漏的方法
本专利技术涉及用于储存处于低温的液态气体的密封绝热罐的领域，并且更特别地涉及一种用于检测液态气体的密封绝热罐的泄漏的方法。这种类型的罐可以用于储存或运输不同的气体，例如甲烷、丁烷、乙烯等。
技术介绍
具有膜的密封热绝缘罐特别地用于储存液化天然气(LNG)，该液化天然气处于约-163℃在大气压力下被储存。这些罐可以安装在浮动式或非浮动式的结构上(例如陆地上的罐或常规上由混凝土制成的储存结构，已知为GBS)，并被设计用于运输液化天然气或接收液化天然气，该液化天然气作为用于推进浮动式或非浮动式结构的燃料。在现有技术中，密封热绝缘罐用于储存液态气体，并被结合在支撑结构诸如被设计用于运输液化天然气的船舶的双壳体中。一般地，这种类型的罐包括多层结构，在厚度方向上，从罐的外部到内部，依次具有：第二级热绝缘屏障，其被保留在支撑结构上；第二级密封膜，其被支撑抵靠第二级热绝缘屏；第一级热绝缘屏障，其被支撑抵靠第二级密封膜；以及第一级密封膜，其被支撑抵靠第一级热绝缘屏障，并被设计成与罐中所容纳的液化天然气接触。为了检测泄漏，根据US4,404,843，在容纳第一级热绝缘屏障和第二级热绝缘屏障的空间里填充有惰性气体。根据不同的密闭系统，第一级和第二级空间被调节到不同的压力，但总是大于大气压力。为了补偿由空间内部中温度变化引起的任何压力变化，或补偿大气压力的变化，每个空间的压力通过调节系统来调节并维持处于恒定的相对压力范围，该调节系统使得能够注入惰性气体，或将部分惰性气体排放到大气中。申请US2017/0138536指出，低温罐可以具有热点或冷点，并且因此用于检测进入和离开绝缘空间的气体流的系统可能有缺陷，并触发伪警报。为了补救这个问题，本文件提出对不同的绝缘空间使用不同的惰性气体。通过检测不应该出现在相关空间的气体来检测泄漏。这个检测方法使得有必要具有多种类型的惰性气体，并且因此具有多个分配电路，这在气体运输船上实施起来较为复杂。
技术实现思路
本专利技术所基于的构思由仅使用单一惰性气体来构成，同时消除现有技术的问题。为了这个目的，温度传感器被放置在容纳有液态气体的罐的全部周围的多个位置处，以确定位于罐的周围并填充有惰性气体的绝缘空间的热图。通过这个热图，提出精确计算在两个给定时刻时存在于绝缘空间中的惰性气体的质量(方法2)，并将在这两个时刻之间计算出的气体变化与关于这两个时刻之间的气体进入和离开所测量的气体数量进行比较(方法1)。质量守恒定律意味着由两种方法确定的质量变化是相同的。任何朝向罐外部的气体泄漏都会导致这两种结果之间的不平衡。根据一个实施方式，本专利技术提供了一种用于检测液态气体的密封热绝缘罐的泄漏的方法。所述罐包括围绕液态气体的密封膜，该密封膜被绝缘空间所围绕，该绝缘空间将密封膜与自身是密封的支撑壁分开，该绝缘空间填充有固态热绝缘材料和惰性气体，该绝缘空间设置有至少一个注入管道和至少一个抽取管道，以便注入和抽取惰性气体。该检测方法包括以下步骤：-确定在第一时刻和第二时刻之间惰性气体的质量的第一变化，该第一变化对应于在第一时刻和第二时刻之间由注入管道添加的和由抽取管道移除的惰性气体的总质量的合量；通过测量绝缘空间的自由容积中的压力和温度，确定第一时刻时绝缘空间中惰性气体的第一质量和第二时刻时绝缘空间中惰性气体的第二质量；-计算在第一时刻和第二时刻之间惰性气体的质量的第二变化，该第二变化对应于惰性气体的第二质量和第一质量之间的差；以及-比较惰性气体的质量的第一变化和惰性气体的质量的第二变化，并且如果惰性气体的质量的第一变化和第二变化之间的差大于第一阈值，则触发警报。“惰性气体”是指存在于绝缘空间中的气体，即常规地是一种非反应性的中性气体的类型诸如分子氮(N2)，它是最初存在于绝缘空间中的气体，并且是在所述绝缘空间的使用寿命期间被注入的气体。然而，根据本专利技术的方法在这些绝缘空间存在气体污染时仍然有效，典型地是碳氢化合物诸如例如甲烷(CH4)被不期望地引入这些空间中时，特别是在(第一级)密封膜发生泄漏时。在这最后的假设中，表述“惰性气体”包括这种或这些不期望的气体诸如甲烷。根据本专利技术的方法和系统可以有利地包括一个或更多个传感器，这些传感器可以分析存在于绝缘空间中的或从所述空间离开的气体的性质，以便根据这些气体即分子氮(N2)或例如甲烷(CH4)的性质来完善质量的计算。这些传感器可以有利地连接到用于气体分析的系统，这些气体常规地存在于用于液态气体的运输装置(船舶)或储存单元(在陆地或海上)中。可以理解的是，本申请中使用的与本专利技术有关联的术语“船舶”并不限于在两个港口或地理区域之间航行的运输装置，它也可以涉及静态船只诸如驳船或FSRU(“浮式储存及再气化装置”)，或者还涉及位于陆地上的存储和/或处理结构。本专利技术也可以被表达如下。本专利技术提供了一种用于检测液态气体的密封热绝缘罐的热绝缘空间的泄漏的方法。所述罐包括围绕液态气体的密封膜，该密封膜被绝缘空间所围绕，该绝缘空间将密封膜与自身是密封的支撑壁分开，该绝缘空间填充有固态(以及可选地多孔的)热绝缘材料和惰性气体，该绝缘空间设置有至少一个注入管道和至少一个抽取管道，以便注入和抽取惰性气体。该检测方法包括以下步骤：-方法1：通过对注入和抽取的流基于时间进行积分，然后对积分后的流进行区分，确定在第一时刻和第二时刻之间惰性气体的质量的第一变化；-方法2：通过测量绝缘空间的自由容积中的压力和温度，确定第一时刻t1时绝缘空间中惰性气体的第一质量以及第二时刻t2时绝缘空间中惰性气体的第二质量；-计算在第一时刻t1和第二时刻t2之间惰性气体的质量的第二变化，该第二变化对应于惰性气体的第二质量和第一质量之间的差；以及-比较惰性气体的质量的第一变化和惰性气体的质量的第二变化，并且如果惰性气体的质量的第一变化和第二变化之间的差大于第一阈值，则提醒操作员。由于采用了这种方法，可以检测来自低温罐的绝缘空间的泄漏。因此，本专利技术可以用于被用来储存主要由丁烷构成的液化石油气(LPG)的罐。低温罐的运输或储存可以大气压力下以-44℃进行，并且可以需要仅具有简单绝缘空间的罐。在主要由甲烷构成的液化天然气(LNG)的情况下，储存温度为-162℃，并且需要双绝缘空间。根据一个实施方式，用于检测泄漏的方法的主题可以用于单个绝缘空间中，或用于两者中。为了这个目的，根据第一实施方式，密封膜是第二级密封膜，绝缘空间是第二级绝缘空间，并且罐包括位于第二级密封膜和液态气体之间的第一级密封膜，第二级密封膜和第一级密封膜由填充有固态(可选地多孔的)热绝缘材料和惰性气体的第一级绝缘空间分开。为了这个目的，根据第二实施方式，密封膜是第一级密封膜，绝缘空间是第一级绝缘空间，差是第一级差，以及罐包括位于第一级密封膜和外壁之间的第二级密封膜，第一级密封膜和第二级密封膜由第一级绝缘空间分开，第二级密封膜和支撑壁由填充有固态(可选地多孔的)热绝缘材料和惰性气体的第二级绝缘空间分开。...

【技术保护点】
1.一种用于检测液态气体的密封热绝缘罐(2)的泄漏的方法，所述罐包括围绕液态气体的密封膜(14、15)，所述密封膜被绝缘空间(16、17)所围绕，所述绝缘空间将所述密封膜与自身是密封的支撑壁(11)分开，所述绝缘空间填充有固态热绝缘材料和惰性气体，所述绝缘空间设置有至少一个注入管道(21、22)和至少一个抽取管道(23、24)，以便注入和抽取惰性气体，所述检测方法包括以下步骤：/n确定(921、923)在第一时刻(t1)和第二时刻(t2)之间惰性气体的质量的第一变化(ΔM1、ΔM3)，所述第一变化对应于在所述第一时刻和所述第二时刻之间由所述注入管道添加的和由所述抽取管道移除的惰性气体的总质量的合量；/n通过测量所述绝缘空间的自由容积中的压力和温度，确定所述第一时刻时所述绝缘空间中惰性气体的第一质量和所述第二时刻时所述绝缘空间中惰性气体的第二质量；/n计算(922、924)在所述第一时刻和所述第二时刻之间惰性气体的质量的第二变化(ΔM2、ΔM4)，所述第二变化对应于惰性气体的所述第二质量和所述第一质量之间的差；以及/n比较(931、932)惰性气体的质量的所述第一变化与惰性气体的质量的所述第二变化，并且如果惰性气体的质量的所述第一变化与所述第二变化之间的差(E1、E2)大于第一阈值(S1)，则触发警报。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181219 FR 18733811.一种用于检测液态气体的密封热绝缘罐(2)的泄漏的方法，所述罐包括围绕液态气体的密封膜(14、15)，所述密封膜被绝缘空间(16、17)所围绕，所述绝缘空间将所述密封膜与自身是密封的支撑壁(11)分开，所述绝缘空间填充有固态热绝缘材料和惰性气体，所述绝缘空间设置有至少一个注入管道(21、22)和至少一个抽取管道(23、24)，以便注入和抽取惰性气体，所述检测方法包括以下步骤：
确定(921、923)在第一时刻(t1)和第二时刻(t2)之间惰性气体的质量的第一变化(ΔM1、ΔM3)，所述第一变化对应于在所述第一时刻和所述第二时刻之间由所述注入管道添加的和由所述抽取管道移除的惰性气体的总质量的合量；
通过测量所述绝缘空间的自由容积中的压力和温度，确定所述第一时刻时所述绝缘空间中惰性气体的第一质量和所述第二时刻时所述绝缘空间中惰性气体的第二质量；
计算(922、924)在所述第一时刻和所述第二时刻之间惰性气体的质量的第二变化(ΔM2、ΔM4)，所述第二变化对应于惰性气体的所述第二质量和所述第一质量之间的差；以及
比较(931、932)惰性气体的质量的所述第一变化与惰性气体的质量的所述第二变化，并且如果惰性气体的质量的所述第一变化与所述第二变化之间的差(E1、E2)大于第一阈值(S1)，则触发警报。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述密封膜是第二级密封膜(14)，其中，所述绝缘空间是第二级绝缘空间(17)，并且其中，所述罐包括位于所述第二级密封膜和液态气体之间的第一级密封膜，所述第二级密封膜和所述第一级密封膜由填充有固态热绝缘材料和惰性气体的第一级绝缘空间分开。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述密封膜是第一级密封膜(15)，所述绝缘空间是第一级绝缘空间(16)，所述差是第一级差(E1)，并且其中，所述罐包括位于所述第一级密封膜(15)和所述支撑壁(11)之间的第二级密封膜(14)，所述第一级密封膜和所述第二级密封膜由所述第一级绝缘空间(16)分开，所述第二级密封膜和外壁由填充有固态热绝缘材料和惰性气体的第二级绝缘空间(17)分开。


4.根据权利要求3所述的方法，所述第二级绝缘空间(17)设置有至少一个注入管道(22)和至少一个抽取管道(24)，以便注入和抽取惰性气体，其中，所述检测方法还包括以下步骤：
确定(923)所述第一时刻(t1)和所述第二时刻(t2)之间在所述第二级绝缘空间中的惰性气体的质量的第三变化(ΔM3)，所述第三变化对应于在所述第一时刻和所述第二时刻之间由所述注入管道添加的和由所述抽取管道移除的惰性气体的总质量的合量；
通过测量所述第二级绝缘空间的自由容积中的压力和温度，确定所述第一时刻时所述第二级绝缘空间中惰性气体的第三质量和所述第二时刻时所述第二级绝缘空间中惰性气体的第四质量；
计算(924)所述第一时刻和所述第二时刻之间在所述第二级绝缘空间中惰性气体的质量的第四变化(ΔM4)，所述第四变化对应于惰性气体的第四质量和第三质量之间的差；以及
比较(932)惰性气体的质量的所述第三变化(ΔM3)和惰性气体的质量的所述第四变化(ΔM4)，如果惰性气体的质量的所述第三变化和所述第四变化之间的第二级差(E2)大于第二阈值(S2)，则触发警报。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，如果所述第一级差(E1)大于所述第一阈值(S1)以及/或者如果所述第二级差(E2)大于所述第二阈值(S2)，并且如果所述第一级差(E1)和所述第二级差(E2)的代数和小于第三阈值(S3)，则确定所述第二级密封膜(14)中存在泄漏。


6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，如果所述第一级差(E1)大于所述第一阈值(S1)以及/或者如果所述第二级差(E2)大于所述第二阈值(S2)，并且如果所述第一级差(E1)和所述第二级差(E2)之间的差大于第四阈值(S4)，则确定在第一级绝缘空间(16)和第二级绝缘空间(17)中的至少一者中存在泄漏。


7.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，在第三时刻(t3)和第四时刻(t4)之间重复前述步骤，该第三时刻对应于所述第一时刻(t1)累加一确认时间，该第四时刻对应于所述第二时刻(t2)累加所述确认时间，并且其中，在该确认时间过去后如果所述警报再次被触发，则确定存在泄漏。


8.根据前述权利要求中的一项所述的方法，所述方法是在罐填充之后在比预定的稳定时间长的时间之后进行的。


9.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，在所述第一时刻左右以及在所述第二时刻左右进行压力测量和温度测量达一测量时间，其中，所述第一质量和所述第二质量是针对所述测量时间的平均质量。


10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述测量时间足够短，以使在所述测量时间期间添加的或抽取的惰性气体相对于存在于所述绝缘空间中的惰性气体的总质量而言是能够被忽略的。


11.根据权利要求9所述的方法，其中，在所述测量时间期间没有惰性气体被添加到所述绝缘空间或者从所述绝缘空间中被抽取。


12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述测量时间短于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：伯特兰·比尼古，洛朗·斯皮塔尔，尼古拉·杜邦，让伊夫·勒斯坦，
申请(专利权)人：气体运输技术公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR