液化气用真空隔热配管单元以及液化气用真空隔热配管的破损检测方法与流程

液化气用真空隔热配管单元以及液化气用真空隔热配管的破损检测方法
1.关联申请
2.本技术主张2020年12月24日申请的日本特愿2020-215771的优先权，以参照的方式引用其整体作为构成本技术的一部分的内容。
技术领域
3.本发明涉及液化气用真空隔热配管单元以及液化气用真空隔热配管的破损检测方法。


背景技术：

4.以往，作为用于在例如液化气运输船与陆地上的罐之间移送液化天然气或液化氢等液化气的配管，提出有使用双重构造的真空隔热管的配管(例如，参照专利文献1)。该隔热管具有外管隔着真空层而覆盖内管的构造，因此能够得到高隔热性，有效地抑制在内管内流动的低温液化气的温度上升。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2015-004382号公报


技术实现要素：

8.发明要解决的课题
9.对于液化气移送用的配管，在发生了会产生气体泄漏那样的破损的情况下，尽早发现该破损是重要的。但是，在上述的双重构造的配管的情况下，很难通过目视来检查内管有无破损。并且，虽然考虑了通过在外管处设置真空计等测量设备来检测内管破损的发生，但这会导致配管构造的复杂化、重量增加，因此并不优选。
10.为了解决上述课题，本发明的目的在于，针对液化气用真空隔热配管，以简单的构造适时且可靠地检测配管的破损。
11.用于解决课题的手段
12.为了达成上述目的，本发明的液化气用真空隔热配管单元用于移送液化气，其中，该液化气用真空隔热配管单元具有：真空隔热配管，其具有供所述液化气通过的内管和隔着真空层而覆盖所述内管的外管；内管压力测量装置，其测量所述内管内的压力；外管压力释放装置，其设置于所述外管；以及气体检测设备，其检测从所述外管压力释放装置放出的气体的种类。
13.另外，本发明的液化气贮存罐单元具有：罐，其贮存液化气；以及上述液化气用真空隔热配管单元，其安装于所述罐，是在所述罐与该罐的外部之间移送所述液化气的配管单元。
14.本发明的液化气用真空隔热配管的破损检测方法对真空隔热配管发生破损进行
检测，该真空隔热配管用于移送液化气，具有供所述液化气通过的内管和覆盖该内管的外管，在所述内管与所述外管之间形成有真空层，其中，该液化气用真空隔热配管的破损检测方法包含以下步骤：通过测量所述内管内的压力的内管压力测量装置来监视内管内的压力；在检测到所述内管压力测量装置的测定值的特异变化的情况下，监视在规定的时间范围内设置于所述外管的外管压力释放装置有无动作；在所述外管压力释放装置进行了动作的情况下，通过气体检测设备来检测检测对象气体的放出；以及根据所述内管压力测量装置的测定值以及所述气体检测设备所检测的有无所述检测对象气体的放出来判定所述内管发生了破损或所述外管发生了破损。
15.根据这些结构，在具有真空双重构造的配管中，通过测定内管内的压力，能够在外管压力释放阀实际动作之前检测到处于外管压力释放阀动作的可能性高的状态，在此基础上，进一步组合从外管压力释放阀放出的气体的种类的检测，因此能够以简单的构造适时且可靠地检测配管的破损。
16.权利要求书和/或说明书和/或附图中所公开的至少2个结构的任意组合也包含于本发明中。特别是，权利要求书的各权利要求的2个以上的任意组合也包含于本发明中。
附图说明
17.根据参考了附图的以下优选的实施方式的说明，能够更清楚地理解本发明。然而，实施方式和附图仅用于图示和说明，并非用于限定本发明的范围。本发明的范围由所附的权利要求书来确定。在附图中，多个附图中的相同的标号表示相同或相当的部分。
18.图1是示出本发明的一个实施方式的液化气用真空隔热管以及具有该液化气用真空隔热管的液化气贮存罐单元的概略结构的侧视图。
19.图2是放大示出图1的液化气用真空隔热管的剖视图。
20.图3是示意性地示出在图2的配管中内管发生了破损的情况下的状态的剖视图。
21.图4是示意性地示出在图2的配管中外管发生了破损的情况下的状态的剖视图。
22.图5是示出本发明的一个实施方式的配管的破损检测方法的流程图。
具体实施方式
23.以下，参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。在图1中示出了本发明的一个实施方式的液化气用真空隔热配管单元(以下，简称为“配管单元”)1以及具有该配管单元1的液化气贮存罐单元(以下，简称为“罐单元”)3。配管单元1用于液化气的移送。配管单元1具有真空隔热配管(以下，简称为“配管”)5，该真空隔热配管5具有双重管构造。即，如图2所示，配管5具有供液化气通过的内管7和覆盖内管7的外管9。在内管7与外管9之间的径向的间隙中形成有真空层11。配管单元1还具有：内管压力测量装置13，其测量内管7内的压力；外管压力释放装置15，其设置于外管9；以及气体检测设备17，其检测从外管压力释放装置15放出的气体的种类。
24.如图1所示，罐单元3具有贮存液化气的罐19和安装于罐19的上述配管单元1。通过配管单元1的配管5而在罐19与其外部、例如陆地上的液化气贮存基地21之间移送液化气。罐单元3例如设置于液化气运输船那样的船舶23。不过，罐单元3也可以设置在陆地上。
25.贮存于罐19并通过配管5来移送的液化气例如是液化石油气(lpg，约-45℃)、液化
乙烯气体(leg，约-100℃)、液化天然气(lng，约-160℃)、液化氢(lh2，约-250℃)、液化氦(lhe，约-270℃)。在本实施方式中，在罐19中贮存有液化氢，该液化氢经由配管5来移送。
26.在本实施方式中，罐19构成为具有内槽和外槽的双重壳罐。例如，在内槽与外槽之间形成有真空隔热层。不过，罐19的结构不限于该例子。例如，罐19也可以在真空隔热层中填充有作为粒状的隔热材料的珍珠岩等粉末隔热材料。并且，罐19也可以是由隔热材料覆盖的单壳罐。该情况下的隔热材料例如可以由多个真空隔热板构成，也可以由多个发泡板构成。
27.具体而言，在本实施方式中，罐19具有：主体部19a，其是收纳液化气的部分；以及圆顶部19b，其从主体部19a向上方突出。在圆顶部19b安装有配管单元1的配管5。另外，在该图中，为了简化，仅示出了1个配管单元1，但也可以在1个罐19中设置多个配管单元1。配管5从主体部19a的内部贯穿圆顶部19b而向罐19的外部延伸设置。另外，在本实施方式中，配管5中的延伸设置于圆顶部19b的外部的部分构成为以下具体说明的真空双重管。
28.在本实施方式中，如图2所示，配管5通过将多个分割管体5a在长度方向上连接而形成。具体而言，如图2所示，各分割管体5a在其两端分别设置有将外管9与内管7之间的真空层11封闭的分隔壁25。并且，在各分割管体5a的内管7的两端部附近分别设置有闸阀27。通过组合具有这样的构造的分割管体5a而构成配管5，由此配管5的设置作业变得容易，并且容易维持和管理真空层11的真空度。
29.作为外管压力释放装置15，在本实施方式中使用了外管压力释放阀，更具体而言，密封关闭阀(seal-off valve)。作为外管压力释放装置15的密封关闭阀具有：圆筒状的阀主体31，其突出设置于外管9的外周面；以及未图示的圆盘状的阀芯，其嵌入于阀主体31的内周部。在上述阀芯的外周面安装有o形环。在该例子中，对每个分割管体5a设置有外管压力释放装置15。
30.在本实施方式的构成为密封关闭阀的外管压力释放装置15中，通常时，借助真空层11的真空压力而将阀芯按压于阀主体31。在由于配管5破损等而导致外管9内为正压的状态下，阀芯向阀主体31的固定仅通过阀主体31的内周面与o形环之间的摩擦力来维持。即，在外管压力释放装置15中，在真空层11内的压力不到规定的设定动作值的状态下，阀主体31的气体放出口37被阀芯封闭。另一方面，在真空层11内的压力超过了设定动作值的情况下，由于该压力，阀芯成为脱离了阀主体31的内周部的状态，从气体放出口37放出配管5内的气体。外管压力释放装置15的设定动作值为充分小于外管9的耐压设计值的值(例如外管9的耐压设计值的1/100～1/10左右)。另外，在设置配管5时，将真空泵与气体放出口37连接，经由气体放出口37进行外管9内的抽真空。
31.另外，外管压力释放装置15只要是具有按照规定的设定动作值放出气体的功能的装置即可，不限于上述说明的密封关闭阀，可以使用任何装置。不过，通过内部形成有真空层11的外管9使用密封关闭阀那样的外管压力释放阀，能够简化配管单元1的构造。
32.并且，如图2所示，在内管7设置有内管压力释放装置(在本例子中为内管压力释放阀)39。在图示的例子中，设置有从内管7分支出的压力释放通路41，在该压力释放通路41上设置有内管压力释放装置39。作为内管压力释放装置39，例如使用弹簧式的安全阀。
33.在本实施方式中，作为气体检测设备17，使用了会在与检测对象气体(在本实施方式中为氢气)接触时变色的气体检测带。气体检测带安装于外管压力释放装置15的气体放
出口37。
34.接下来，针对这样构成的图2所示的配管单元1，对检测配管5发生破损的方法进行说明。
35.首先，对配管5的破损发生检测方法的前提、即在内管7或外管9发生了破损的情况下产生的现象进行说明。在以下的说明中，作为一例，以从液化气的罐19经由配管5进行的装卸作业结束、罐19与配管5之间的开闭阀关闭的状态(即，液化气不在配管5内流动，液化气贮存于配管5内的状态)作为前提。并且，在以下的说明中，有时将在该破损检测方法中作为气体泄漏检测的对象的、贮存于罐19中并通过配管5来移送的气体称为“检测对象气体”。检测对象气体可以是液相、气相或它们的混相。
36.首先，在内管7和外管9都没有破损的通常状态下，存在从外部对配管5的热输入，由此内管7内的温度逐渐上升，内管7内的压力持续且缓慢地上升。不过，如上所述，配管5构成为真空隔热配管5，因此通常状态下的内管7内的压力上升以极低的速度进行。
37.当从该通常状态像图3所示的那样内管7发生了比较大的破损时，从破损部位产生检测对象气体g向外管9内部的真空层11的泄漏，由于内管7内与真空层11的压力差，内管7内的压力急速降低。
38.当检测对象气体g泄漏到真空层11时，真空层11的隔热性能降低，因此由于来自外部的热输入而引起检测对象气体g的温度上升和气化。由此，暂时降低的内管7内的压力上升。伴随着该内管7内的压力上升，检测对象气体g进一步向外管9内泄漏，外管9内的压力也上升。
39.另一方面，在内管7发生了微小破损的情况下，在破损发生之初，检测对象气体g从内管7泄漏，从而内管7内的压力缓慢地降低。之后，由于真空层11的隔热性能降低而导致内管7的内压缓慢上升。而且，由于内管7的温度因真空层11的隔热性能降低而上升，从而漏出到真空层11的检测对象气体g膨胀，外管9内的压力上升。
40.当外管9内的压力达到外管压力释放装置15的设定动作值时，外管压力释放装置15进行动作，放出检测对象气体g。此时，安装于外管压力释放装置15的气体放出口37的气体检测设备(气体检测带)17与检测对象气体g发生反应而变色，成为能够检测到放出了检测对象气体g的状态。
41.接下来，对在外管9发生破损、液化气从外管9泄漏的情况下产生的现象进行说明。
42.如图4所示，当外管9发生破损，空气a从外部流入真空层11时，真空层11的隔热性能降低，因此在内管7内，由于来自外部的热输入而引起检测对象气体g的温度上升和气化。由此，内管7内的压力急速上升。
43.在外管9破损的程度小、从外部向真空层11流入的空气a的量少的情况下，流入到真空层11的空气a被低温的内管7冷却，在内管7的表面上冷凝为液化空气a。之后，空气a进一步流入，由此内管7的表面和真空槽内的温度上升，暂时液化的空气a气化。通过这样的来自外部的空气a的流入和液化空气a的气化，真空层11、即外管9内的压力上升。
44.当外管9内的压力达到外管压力释放装置15的设定动作值时，外管压力释放装置15进行动作，放出空气a。此时，安装于外管压力释放装置15的气体放出口37的气体检测设备17(气体检测带)不与空气a发生反应，成为能够检测到没有放出检测对象气体g的状态。
45.另外，在外管9破损的程度大，发生破损时大量的空气a从外部流入到真空层11的
情况下，会产生如下的现象：一方面，由于真空度的大幅降低和内管7的温度上升而导致在内管7内产生急速且大幅的压力上升，另一方面，外管9内的压力没有达到外管压力释放装置15的设定动作值。在该情况下，仅内管压力释放装置39进行动作，外管压力释放装置15不动作。
46.由于在内管7或外管9发生了破损的情况下会产生上述的现象，因此如图5所示，本实施方式的配管5的破损检测方法包含以下步骤：通过内管压力测量装置13来监视内管7内的压力(内管内压监视步骤s1)；在检测到内管压力测量装置13的测定值的特异变化的情况下，监视在规定的时间范围内外管压力释放装置15有无动作(外管压力释放装置动作监视步骤s2)；在外管压力释放装置15进行了动作的情况下，通过气体检测设备17来检测检测对象气体的放出(对象气体放出检测步骤s3)；以及根据内管压力测量装置13的测定值和气体检测设备17检测的放出气体的种类，判定内管7发生破损或外管9发生破损(破损发生判定步骤s4)。
47.在本说明书中，内管压力测量装置13的测定值的“特异变化”是指与上述通常状态下的内管7内压的持续且低速的上升不同的变化举动。具体而言，上述的内管7发生了比较大的破损的情况下的内管7的内压的急速变化(降低)、内管7发生了微小破损的情况下的内管7的内压的缓慢降低、外管9发生了破损的情况下的内管7的内压的急速变化(上升)是与“特异变化”相当的典型例子。
48.具体而言，在通过内管内压监视步骤s1检测到测定值降低(急速降低或缓慢降低)的情况下，之后，在通过外管压力释放装置动作监视步骤s2确认了外管压力释放装置15进行了动作的情况下，经过气体检测设备17(在本例中为安装于外管压力释放装置15的气体放出口37的气体检测带)检测到检测对象气体g(在本例中为氢气)放出的步骤s3，在破损发生判定步骤s4中判定为内管7发生了破损。
49.另一方面，在通过内管内压监视步骤s1检测到测定值急速上升的情况下，之后，在通过外管压力释放装置动作监视步骤s2确认了外管压力释放装置15进行了动作的情况下，通过气体检测设备17确认了没有放出检测对象气体g，从而在破损发生判定步骤s4中判定为外管9发生了破损。
50.在内管内压监视步骤s1中，关于将怎样举动的压力变化检测为“特异”(例如，怎样速度的压力降低、压力上升是“缓慢”、“急速”)，根据检测对象气体g的种类、配管5的尺寸、罐19的尺寸、气体的贮存量等，通过事先的实验和计算来适当设定。在外管压力释放装置动作监视步骤s2中，关于在怎样的时间范围内监视有无阀动作，也同样地通过事先的实验和计算来适当设定。
51.另外，即使在内管7发生破损、内管7的内压产生了特异变化(在本例中为急速降低或缓慢降低)的情况下，也有可能出现外管9的内压未充分上升，外管压力释放装置15不动作的情况。例如，在内管7发生的破损微小的情况下，容易产生这样的现象。为了应对这样的状况，也可以是，在内管内压监视步骤s1中检测到内管压力测量装置13的测定值产生了特异变化之后，在预先设定的规定的时间范围内在外管压力释放装置动作监视步骤s2中没有确认到外管压力释放装置15的动作的情况下，追加从外部向内管7内提供检测对象气体g的步骤(检测对象气体供给步骤s5)。在该情况下，在检测对象气体g供给步骤之后，如果经过再次的外管压力释放装置动作监视步骤s2，确认到外管压力释放装置15进行了动作，并通
过气体检测设备17检测到检测对象气体g放出，则判定为内管7发生了破损。
52.另外，也可以是，无论内管7的内压有无特异变化，当在预先设定的规定的时间范围内没有确认到外管压力释放装置15的动作的情况下，都从外部向内管7内提供检测对象气体g。
53.具体而言，检测对象气体g的供给例如能够通过装卸作业时的降温来进行。并且，在大型的液化气运输船的情况下，在搭载有降温用设备的船舶中，也可以在船舶的航行途中也利用降温用设备来进行气体的供给。
54.另一方面，如上所述，在外管9破损的程度大的情况下，会出现以下现象：一方面，在内管7内产生急速且大幅的压力上升，另一方面，外管9内的压力没有达到外管压力释放装置15的设定动作值，外管压力释放装置15不动作。为了应对这样的状况，也可以是，在内管内压监视步骤s1中检测到内管压力测量装置13的测定值急速上升之后，在外管压力释放装置动作监视步骤s2中没有确认到外管压力释放装置15的动作的情况下，追加监视内管压力释放装置39有无动作的步骤(内管压力释放装置动作监视步骤s6)。在该情况下，如果确认到内管压力释放装置39的动作，则判定为外管9发生了破损。
55.另外，对象气体放出检测步骤s3中的检测对象气体g放出的检测也可以通过安装于外管压力释放装置15的气体放出口37的气体检测带以外的气体检测设备17来进行。例如，也可以是，由配管5的管理者将可移动式的气体检测器拿到气体放出口37直接进行测定，从而检测检测对象气体g的放出。
56.另外，当尽管在内管内压监视步骤s1中检测到内压降低，但在对象气体放出检测步骤s3中没有检测到检测对象气体g放出的情况下，可以怀疑是从内管7的闸阀27泄漏那样的其他原因，而不是内管7破损，因此进行与闸阀27等相关的部位的检查。
57.根据以上所说明的本实施方式的液化气用真空隔热配管单元1、贮存罐单元以及破损检测方法，在具有真空双重构造的配管5中，通过内管7内的压力的测定，能够在外管压力释放装置15实际动作之前检测到处于外管压力释放装置15动作的可能性高的状态，在此基础上，进一步组合从外管压力释放装置15放出的气体的种类的检测，因此能够以简单的构造适时且可靠地检测配管5的破损的发生。
58.如上所述，参照附图对本发明的优选的实施方式进行了说明，但在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种追加、变更或删除。因此，这样的情况也包含于本发明的范围内。
59.标号说明
60.1：配管单元；3：液化气贮存罐单元；5：真空隔热配管；7：内管；9：外管；11：真空层；13：内管压力测量装置；15：外管压力释放阀；17：气体检测设备；19：罐。

技术特征：
1.一种液化气用真空隔热配管单元，其用于移送液化气，其中，该液化气用真空隔热配管单元具有：真空隔热配管，其具有供所述液化气通过的内管和覆盖该内管的外管，在所述内管与所述外管之间形成有真空层；内管压力测量装置，其测量所述内管内的压力；外管压力释放装置，其设置于所述外管；以及气体检测设备，其检测从所述外管压力释放装置放出的气体的种类。2.根据权利要求1所述的液化气用真空隔热配管单元，其中，所述外管压力释放装置是外管压力释放阀，所述气体检测设备是安装于所述外管压力释放阀的气体放出口的气体检测带。3.一种液化气贮存罐单元，其具有：罐，其贮存液化气；以及权利要求1或2所述的液化气用真空隔热配管单元，其安装于所述罐，在所述罐与该罐的外部之间移送所述液化气。4.一种液化气用真空隔热配管的破损检测方法，其对真空隔热配管发生破损进行检测，该真空隔热配管用于移送液化气，具有供所述液化气通过的内管和覆盖该内管的外管，在所述内管与所述外管之间形成有真空层，其中，该液化气用真空隔热配管的破损检测方法包含以下步骤：通过测量所述内管内的压力的内管压力测量装置来监视内管内的压力；在检测到所述内管压力测量装置的测定值的特异变化的情况下，监视在规定的时间范围内设置于所述外管的外管压力释放装置有无动作；在所述外管压力释放装置进行了动作的情况下，通过气体检测设备来检测检测对象气体的放出；以及根据所述内管压力测量装置的测定值以及所述气体检测设备所检测的有无所述检测对象气体的放出来判定所述内管发生了破损或所述外管发生了破损。5.根据权利要求4所述的液化气用真空隔热配管的破损检测方法，其中，所述液化气用真空隔热配管的破损检测方法包含以下步骤：在所述内管内的压力的监视中，检测所述内管压力测量装置的测定值的作为所述特异变化的降低；在检测到所述内管压力测量装置的测定值降低之后，监视在规定的时间范围内所述外管压力释放装置有无动作；以及在所述外管压力释放装置进行了动作的情况下，根据所述气体检测设备检测到所述检测对象气体放出而判定为所述内管发生了破损。6.根据权利要求5所述的液化气用真空隔热配管的破损检测方法，其中，所述液化气用真空隔热配管的破损检测方法包含以下步骤：当在检测到所述内管压力测量装置的测定值降低之后，在规定的时间范围内所述外管压力释放装置没有进行动作的情况下，从外部向所述内管内提供所述检测对象气体；在向所述内管内提供了所述检测对象气体之后，监视在规定的时间范围内所述外管压力释放装置有无动作；以及
在所述外管压力释放装置进行了动作的情况下，根据所述气体检测设备检测到检测对象气体放出而判定为所述内管发生了破损。7.根据权利要求4所述的液化气用真空隔热配管的破损检测方法，其中，所述液化气用真空隔热配管的破损检测方法包含以下步骤：在所述内管内的压力的监视中，检测所述内管压力测量装置的测定值的作为所述特异变化的急速上升；在检测到所述内管压力测量装置的测定值急速上升之后，监视在规定的时间范围内所述外管压力释放装置有无动作；以及在所述外管压力释放装置进行了动作的情况下，根据所述气体检测设备确认了没有放出所述检测对象气体而判定为所述外管发生了破损。

技术总结
在用于移送液化气的配管单元(1)中，具有供所述液化气通过的内管(7)和覆盖该内管的外管(9)并且在所述内管(7)与所述外管之间形成有真空层(11)的真空隔热配管(5)设置有：内管压力测量装置(13)，其测量所述内管(7)内的压力；外管压力释放装置(15)，其设置于所述外管(9)；以及气体检测设备(17)，其检测从所述外管压力释放装置(15)放出的气体的种类。压力释放装置(15)放出的气体的种类。压力释放装置(15)放出的气体的种类。


技术研发人员：浦口良介 下垣贵志 村岸治 后神一藤 谷本圭亮 神户胜启
受保护的技术使用者：川崎重工业株式会社
技术研发日：2021.12.21
技术公布日：2023/8/24