Lng船用储罐保温层冷检试验装置及方法
阅读说明：本技术 Lng船用储罐保温层冷检试验装置及方法 (Cold inspection test device and method for heat insulation layer of LNG (liquefied Natural gas) marine storage tank ) 是由 张�林 孟昌顺 朱月坤 于 2018-06-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及LNG储罐技术领域,具体涉及一种LNG船用储罐保温层冷检试验装置及方法。该LNG船用储罐保温层冷检试验装置,包括：低温介质容器,用于存储低温介质,低温介质的沸点≤-163℃；第一支路,其进口端与低温介质容器连通,其出口端用于与LNG储罐连通；第一支路上设置有气化器和第一调节阀；气化器用于将液相低温介质气化为气相低温介质；第一调节阀与气化器的输出端连通,用于控制流通于第一支路中的气相低温介质的传输；第二支路,其进口端与低温介质容器连通,其出口端用于与LNG储罐连通,以向LNG储罐传输液相低温介质；第二支路上设置有第二调节阀,用于控制流通于第二支路中的液相低温介质的传输。利于技术人员对LNG储罐的保温层进行有效地检测。(The invention relates to the technical field of LNG storage tanks, in particular to a cold inspection test device and method for an insulation layer of a storage tank for an LNG ship. This marine storage tank heat preservation cold check test device of LNG includes: the low-temperature medium container is used for storing a low-temperature medium, and the boiling point of the low-temperature medium is less than or equal to-163 ℃; the inlet end of the first branch is communicated with the low-temperature medium container, and the outlet end of the first branch is communicated with the LNG storage tank; the first branch is provided with a gasifier and a first regulating valve; the gasifier is used for gasifying the liquid-phase low-temperature medium into a gas-phase low-temperature medium; the first regulating valve is communicated with the output end of the gasifier and is used for controlling the transmission of the gas-phase low-temperature medium flowing in the first branch; the inlet end of the second branch is communicated with the cryogenic medium container, and the outlet end of the second branch is communicated with the LNG storage tank so as to transmit liquid-phase cryogenic medium to the LNG storage tank; and a second regulating valve is arranged on the second branch and used for controlling the transmission of the liquid-phase low-temperature medium flowing in the second branch. The heat-insulating layer of the LNG storage tank can be effectively detected by technicians.)
技术领域
本发明涉及LNG储罐技术领域，具体涉及一种LNG船用储罐保温层冷检试验装置及方法。
背景技术
液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)的主要成分是甲烷。通过低温制冷技术，在常压下降天然气冷却至<-164℃,使其液化。由于LNG的临界温度远低于环境温度，所以只能采用全冷冻的条件下运输和储存，即在常压沸点(-164℃)温度下运输。LNG储罐是低温储存罐，用于储存液化天然气。
现有技术中的LNG储罐的保温层一般是在储罐制造厂进行施工、常温检验并提供5年的担保；而储罐制造厂制造LNG储罐的施工周期较长，有时多达一个月，并且容易受到如降温、降水等环境因素的影响，并且施工队伍对LNG储罐的质量把控大多是从厚度及外观进行检查，而难以对LNG储罐的保温层进行冷检试验。
储罐制造厂在LNG储罐装船进行LNG装载试验时，再一边对LNG储罐加注液态天然气，一边进行保冷层的冷检试验。此时，LNG储罐的保温层一旦出现问题，LNG储罐的保温层的修复难度比在储罐制造厂时加大许多，并且留给储罐制造厂的修复时间很短，很可能会影响船舶的正常交付，造成经济损失。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的即在于提供一种LNG船用储罐保温层冷检试验装置及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
根据本发明的一个方面，本发明提供一种LNG船用储罐保温层冷检试验装置，包括：
低温介质容器，用于存储低温介质，低温介质的沸点≤-163℃；
第一支路，其进口端与所述低温介质容器相连通，其出口端用于与LNG储罐相连通；所述第一支路上设置有气化器和第一调节阀；所述气化器用于将液相低温介质气化为气相低温介质；所述第一调节阀与所述气化器的输出端相连通，用于控制流通于所述第一支路中的气相低温介质的传输；
第二支路，其进口端与所述低温介质容器相连通，其出口端用于与LNG储罐相连通，以向LNG储罐传输液相低温介质；所述第二支路上设置有第二调节阀，用于控制流通于所述第二支路中的液相低温介质的传输。
优选地，所述液相低温介质为液氮。
优选地，所述低温介质容器上设置有增压系统。
优选地，所述第一支路上设置有冷检温度测量仪表，所述冷检温度测量仪表与所述气化器的输入端相连通；所述第一支路上还设置有冷检压力测量仪表，所述冷检压力测量仪表与所述气化器的输出端相连通；所述第一支路上还设置有冷检安全阀，所述冷检安全阀与所述气化器的输出端相连通。
优选地，所述第一支路上设置有一与所述气化器的输出端相连通的冷检排气管，所述冷检排气管上设置有冷检排空阀。
根据本发明的另一个方面，本发明提供一种LNG船用储罐保温层冷检试验方法，包括步骤：
从低温介质容器中导出低温介质，将低温介质气化后输入LNG储罐内，对LNG储罐内的空气进行置换；其中，该低温介质的沸点不高于-163℃；
从低温介质容器中将液相低温介质输入LNG储罐内，使LNG储罐内的温度降低到设定温度，检查LNG储罐的保温层的凝水状态；最低的设定温度不高于-163℃。
优选地，在将液相低温介质输入至LNG储罐内时，控制LNG储罐逐步降低至若干个设定温度，检查LNG储罐达到各个设定温度时保温层的凝水状态。
优选地，当设定温度达到-40℃后，低温介质容器停止向LNG储罐输送液相低温介质，检查储罐的保温层的凝水状态；
如果LNG储罐的保温层没有凝水，低温介质容器继续向LNG储罐输送液相低温介质，当设定温度达到-120℃后，低温介质容器停止向LNG储罐输送液相低温介质，检查LNG储罐的保温层的凝水状态；
如果LNG储罐的保温层没有凝水，低温介质容器继续向LNG储罐输送液相低温介质，当设定温度达到-163℃后，低温介质容器停止向LNG储罐输送液相低温介质，检查LNG储罐的保温层的凝水状态。
优选地，在向LNG储罐内输入液相低温介质的过程中，使LNG储罐的降温速度不大于10℃/h。
优选地，在向LNG储罐中输入液相低温介质前，使低温介质容器与LNG储罐之间的压力差大于3barg。
优选地，当LNG储罐中的露点≤-40℃，停止向LNG储罐内输入气相低温介质。
由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：本发明的LNG船用储罐保温层冷检试验装置的低温介质容器中的低温介质通过第一支路送入气化器中，由气化器将低温介质气化成低温气体，再由第一支路将低温气体送入LNG储罐中，原本存在于LNG储罐中的大部分空气被低温气体置换到外部环境；低温介质容器中的低温介质通过第二支路输入LNG储罐中，利用低温介质气化吸热以将LNG储罐内的温度降低至合适的设定温度；由于低温介质的沸点低于LNG的沸点，使得设定温度能低于LNG的沸点；此时如果LNG储罐的保温层出现雾状流动或者有凝水，则代表保温层漏冷，反之，则代表LNG储罐的保温层良好；便于技术人员及时对LNG储罐的保温层进行有效地检测。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作详细描述。
图1为本发明LNG船用储罐保温层冷检试验装置的结构示意图；
图2是本发明LNG船用储罐保温层冷检试验方法的流程图。
标号说明：1、低温介质容器；11、出口阀；2、第一支路；22、第一调节阀；3、气化器；5、LNG储罐；51、储罐排空阀；52、罐体；53、储罐排气管；54、储罐压力测量仪表；55、储罐温度测量仪表；56、储罐安全阀；6、第二支路；61、第二调节阀；71、冷检温度测量仪表；81、冷检压力测量仪表；92、冷检排气管；93、冷检排空阀；94、冷检安全阀。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供一种LNG船用储罐保温层冷检试验装置，用于将LNG储罐5降低至设定温度，以对LNG储罐5的保温层的保温性能进行检测试验。其中，请参阅图1，LNG储罐5包括罐体52、设置于罐体52上的储罐排气管53、设置于储罐排气管53上的储罐排空阀51、设置于罐体52上的储罐压力测量仪表54、设置于罐体52上的储罐温度测量仪表55和设置于罐体52上的储罐安全阀56。
本实施例中，LNG船用储罐保温层冷检试验装置包括存储有低温介质(未图示)的低温介质容器1、相并联的第一支路2和第二支路6，第一支路2和第二支路6的进口端均连通低温介质容器1，第一支路2和第二支路6的出口端均连通待试验的LNG储罐5。低温介质容器1通过第一支路2向LNG储罐5输送气相低温介质，低温介质容器1通过第二支路6向LNG储罐5输送液相低温介质。
低温介质容器1上设置有增压系统(未图示)，以调整低温介质容器1内的压力。低温介质容器1上设置有出口阀11。进一步的，低温介质容器1优选为槽车；低温介质的沸点不高于-163℃，低温介质优选为液氮，液氮的沸点为-196.25℃，是惰性的，无色，无臭，无腐蚀性，不可燃，温度极低，具有良好的安全性和经济性。较优地，该增压系统为自增压系统，包括增压气化器(未图示)，在增压时先将部分的液氮排出低温介质容器1，经增压气化器气化后，再返回至低温介质容器1的气相空间，从而达到低温介质容器1自增压的目的。
第一支路2的进口端与低温介质容器1相连通，出口端用于与待试验的LNG储罐5相连通，第一支路2上设置有气化器3和第一调节阀22，其中气化器3采用空温式气化器，其具有优良的换热效果、抗腐蚀性强、使用寿命长、操作和维修方便等优点。第一调节阀22与气化器的输入端相连通，用于控制流通于第一支路2中的液氮的传输。
第一支路2上还安装有冷检温度测量仪表71、冷检压力测量仪表81、冷检排气管92、冷检排空阀93和冷检安全阀94。
具体的，冷检温度测量仪表71位于出口阀11和气化器3之间，冷检压力测量仪表81位于第一调节阀22和气化器3之间，冷检安全阀94位于第一调节阀22和气化器3之间；冷检温度测量仪表71和冷检压力测量仪表81利于技术人员及时了解气化器3的输入端的温度和输出端的压力情况，与第一冷检安全阀94相配合，确保了LNG船用储罐保温层冷检试验装置的安全性。
冷检排气管92位于第一调节阀22和气化器3之间，冷检排空阀93安装于冷检排气管92上。利用低温氮气对LNG储罐5中的空气进行置换时，可打开冷检排气管92上的冷检排空阀93，利于氮气快速将第一支路2中的空气排出。
第二支路6的进口端与低温介质容器1相连通且出口端用于连通待试验的LNG储罐5；第二支路6上安装有第二调节阀61，用于控制流通于第二支路6中的液氮的传输。
本实施例中，第一支路2和第二支路6的进口端均通过出口阀11与低温介质容器1连接。当然，第一支路2和第二支路6的进口端也可直接与低温介质容器1连通。第一支路2和第二支路6可采用低温软管传输低温介质。
下面对于本发明的LNG船用储罐保温层冷检试验方法进行说明。其中，该方法可以基于上述的LNG船用储罐保温层冷检试验装置来进行。
请参照图2，本发明还提供一种LNG船用储罐保温层冷检试验方法，其中，该方法可以基于上述的LNG船用储罐保温层冷检试验装置来进行。为便于理解，请同时参照图1，以下结合LNG船用储罐保温层冷检试验装置的具体结构进行详细说明，也以液氮作为低温介质为例。
一种LNG船用储罐保温层冷检试验方法，包括步骤：
S1、从低温介质容器中导出低温介质，将低温介质气化后输入LNG储罐内，对LNG储罐内的空气进行置换；其中，该低温介质的沸点不高于-163℃；
具体地，关闭第二调节阀61，打开出口阀11、第一调节阀22和LNG储罐5上的储罐排空阀51，通过增压系统调节低温介质容器1的压力，使得低温介质容器1中的液氮通过第一支路2送入气化器3中，由气化器3将液氮气化为氮气，再由第二支路6将氮气送入LNG储罐5中，以完成LNG储罐5中的氮气对空气的置换，原本存在于LNG储罐5中的空气通过储罐排气管53上的储罐排空阀51排出到外部环境。当由储罐排气管53排出的氮气的露点≤-40℃，关闭出口阀11和第一调节阀22，停止氮气对空气的置换。露点在-40℃的时候，氮气已经将大部分的空气置换出去，相比常温减少了90％多的水分，防止水汽对储罐造成伤害。
S2、从低温介质容器中将液相低温介质输入LNG储罐内，使LNG储罐内的温度降低到设定温度，检查LNG储罐的保温层的凝水状态；最低的设定温度不高于-163℃。
具体地，通过增压系统提高低温介质容器1的压力，当低温介质容器1与LNG储罐5之间的压力差大于3barg且LNG储罐5内的压力不超过9barg时，打开出口阀11和第二调节阀61，低温介质容器1通过第二支路6向LNG储罐5输送液氮，其中可通过控制出口阀11和第二调节阀61的开度，使得储罐的降温速度不大于10℃/h，优选为10℃/h，防止液氮集中进入罐体52，从而罐体52温度下降不均匀，导致罐体52损坏。储罐压力测量仪表54利于技术人员了解罐体52内的压力情况；储罐温度测量仪表55利于技术人员了解罐体52内的温度情况，从而控制出口阀11和第二调节阀61的开度。
当LNG储罐5的温度达到-40℃后，稳定10分钟，关闭出口阀11或第二调节阀61，初步检查LNG储罐5的保温层的状态。
如果未发现LNG储罐5的保温层出现雾状流动或者有凝水，则重新打开出口阀11或第二调节阀61，继续向LNG储罐5输入液氮，降温速度优选为10℃/h，在罐内温度达到-120℃后，稳定10分钟，关闭出口阀11或第二调节阀61，再次检查保温层的状态。
如果未发现LNG储罐5的保温层出现雾状流动或者有凝水，则打开重新打开出口阀11或第二调节阀61，继续向LNG储罐5喷入液氮使LNG储罐5降温，降温速度优选为10℃/h，直至LNG储罐5的温度为-163℃，并稳定10分钟，关闭出口阀11或第二调节阀61，检查LNG储罐5的保温层的状态，看保温层外表面是否有雾状流动或者有凝水。
在上述的检测步骤中，如果保温层有雾状流动或者有凝水证明保温层漏冷，做好标记及记录，待LNG储罐5升温至常温后再修复，并重复进行冷检试验。反之，则该代表设定温度时的LNG储罐5的保温层良好。
冷检结束后将LNG储罐5上的储罐排空阀51关闭，将第一支路2与LNG储罐5分离，并按照发运状态给LNG储罐5安装外部的保护盲板及压力表。随着罐内的氮气吸热后LNG储罐5的压力会缓慢上升，适时开启LNG储罐5上的储罐排空阀51将氮气排出，维持常温下LNG储罐5内的气体压力在0.5barg左右,将氮气作为LNG储罐5发运的内部保护气体。
本发明至少具有以下优点：
1、本发明的LNG船用储罐保温层冷检试验装置通过先关闭第二调节阀61，打开出口阀11和储罐排空阀51，使得低温介质容器1中的液氮通过第一支路2送入气化器3中，由气化器3将液氮气化成氮气，再由第一支路2将氮气送入LNG储罐5中，以完成氮气对LNG储罐5中的空气的置换，原本存在于LNG储罐5中的空气通过储罐排气管53和储罐排空阀51排出到外部环境；当LNG储罐5中的大部分空气被氮气置换完成后，关闭第一调节阀22，打开第二调节阀61，控制出口阀11和第二调节阀61的开度，以控制LNG储罐5的降温速度在10℃/h内，低温介质容器1中的液氮通过第二支路6输入LNG储罐5中，以将LNG储罐5内的温度降低至设定温度；由于液氮的沸点低于LNG的沸点，使得设定温度能低于LNG的沸点；此时如果LNG储罐5的保温层出现雾状流动或者有凝水，则代表保温层漏冷，反之，则代表LNG储罐5的保温层良好；利于技术人员对LNG储罐5的保温层进行有效地检测；可以对独立C型LNG储罐进行冷检试验。
2、通过氮气的置换及可控的降温速度来保证被试验储罐及设备的安全，还可以同时完成储罐的干燥、惰化及发运保护气的充装，可以节约相应的费用及时间。
3、冷检温度测量仪表71、冷检压力测量仪表81和冷检安全阀94确保了LNG船用储罐保温层冷检试验装置的安全性。利用氮气对LNG储罐5中的空气进行置换时，可打开冷检排气管92上的冷检排空阀93，利于气态的氮气快速将第一支路2中的空气排出。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。