专利名称：在气体存储系统周围的气体泄漏危险区内检测气体的方法
技术领域：
本发明涉及在气体运输船(carrier)的危险区内，对所释放的气体进行 的可燃气体检测，并且尤其涉及在气体运输船的危险区内，检测和排出 (ventilate)所泄漏的可燃气体的装置和方法。该装置和方法可以在气体运 输船或者陆上或海上设施(其中，蒸发气体(BOG)被压縮作为燃料、或者 被再次液化)的密封空间内、或者存在潜在的气体泄漏的危险区的任何其他 地方内，迅速检测到可燃气体泄漏，以消除气体爆炸的可能性。
背景技术：
一般而言，在气体运输船内，大气中可能存在爆炸气体的地方被分类为 危险区。根据IGC规则(国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则)中所 定的规程，传统的气体检测系统对危险区的货仓和密封空间周围的多个采样 头处的气体进行采样。利用气体分析器对采样气体进行分析，所述气体分析 器根据预定次序位于安全区(住宿侧)。
具体而言，LNG (液化天然气)运输船、LPG (液化石油气)运输船或 者使用由大气热源生成的蒸发气体的陆上和海上设施具有例如货用压縮机 或再次液化系统的辅助装置，从而蒸发气体能够被压縮，以作为推进或发电 的燃料，或者被再次液化，以作为货物进行存储。
货用压縮机或者再次液化系统被安装于单独的密封空间内，以对其进行 保护和分离。对所述密封空间内的气体进行周期性采样，并对其分析，以测 量其中所含的可燃气体的浓度，从而消除爆炸的可能性。也就是说，在诸如 货用压缩机室、阀室和泵室的密封空间内，对气体进行周期性采样，并测量 其内所含的可燃气体的浓度。
发明内容
传统的气体检测系统由可燃气体分析器和采样电路(sampling scheme) 构成，且其不断进行采样，并对来自气体运输船的危险区和密封空间内的多 个采样端的采样气体进行分析。为了分析所有采样头位置，完成整个过程需 要花费大约30分钟(包含响应时间)，这意味着，如果刚好在上一轮采样之 后气体开始释放，则气体释放可以持续30分钟，并在下一轮采样之时被检 测到(IGC规则中约定，除了对通风罩和空气管道的气体采样是连续的之外， 气体检测设备对每个采样头位置依次进行采样和分析的时间间隔应该能够 不超过30分钟)。
此外，危险区中从分析器至采样头位置的用于进行气体采样的管线的最 大长度大于260m，因此，采样气体达到分析器需要多达140秒。这意味着， 如果可燃气体刚好在第一次采样过程之后泄漏，则非常有可能由于第二次采 样过程之前的至少140秒期间所释放的气体的气云而导致发生爆炸。图4示 出了传统的气体采样管线的安装布局。
进一步地，就作为密封空间的货用压縮机室而言，两个气体采样管被安 装于其内，且经由管道而被连接至气体检测设备。在这点上，由于气体检测 设备安装于住宿区域，该住宿区域与货用压缩机室相隔50-100m，以作为独 立的密封空间，因此，采样气体通过气体采样管到达气体检测设备需要大约 30-60秒。
就传统货用压縮机所压縮的气压小于2barg (公斤压力)的气体运输船 而言，检测气体泄漏所需的时间不会产生任何问题，因为泄漏气体会通过机 械通风而被排出。然而，就配备有中速双燃料柴油机、再次液化系统、双燃 料燃气涡轮机或低速双燃料柴油机等的LNG运输船而言，蒸发气体会被分 别压縮至高达6barg、 8barg、 40 barg以及250 barg。利用传统技术来检测泄 漏气体需要大约30-60秒，如果在此期间有可燃气体在这些系统中泄露，则会有大量的可燃气体散布和累积于密封空间内。因此，可能会出现极其危险 的状况。
此外，在传统的气体采样方法中，由于仅对采样头位置附近的气体进行 采样，因此，很难对整个密封空间进行恰当的分析。另外，由于很难知晓通 过利用分析器对采样气体进行分析而获得的分析结果是否包含错误，因此， 必须由操作员进行频繁的校正。在进行校正工作时，不能对危险区内的泄漏 气体进行检测。
因此，本发明的目的在于提供一种在气体运输船的危险区内检测泄漏气 体的方法，其中直接感测式检测器被安装在气体运输船的密封空间和危险区 内，从而能够实时检测泄漏气体。
本发明的另一目的在于提供一种在气体运输船的危险区内检测泄漏气
体的方法，其中LOS (视线)式红外线气体检测器作为直接感测式检测器而 被安装，从而能够在很大区域内迅速检测气体泄漏。
本发明的另一目的在于提供一种在气体运输船的危险区内检测泄漏气 体的方法，其中至少两个直接感测式检测器被安装于同一区域，从而能够对 检测器的故障进行监控。
本发明的再一目的在于提供一种在气体运输船的危险区内检测泄漏气 体的方法，该方法能够迅速检测密封空间(例如，其内安装有蒸汽涡轮机、 中速双燃料柴油机、再次液化系统、双燃料燃气涡轮机或低速双燃料柴油机 等且工作在高工作压力下的LNG运输船或者陆上或海上设施的货用压縮机 室、阀室以及泵室)内的泄漏气体，并强制排出该泄漏气体。
本发明的再一目的在于提供一种在气体运输船的危险区内检测泄漏气 体的方法，其中至少一个排气风扇在密封空间内检测到泄漏气体时运行，以 对密封空间进行强制通风，从而可以对可燃气体进行驱散，并且防止发生爆 炸。为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种在气体运输船的危险区内 检测泄漏气体的方法，其中至少两个直接感测式气体检测器被安装于气体运 输船或者使用蒸发气体的陆上或海上设施的危险区或密封空间内，从而能够 在危险区或密封空间内迅速检测泄漏气体，并根据所检测的泄漏气体的量， 发出警报或者启动紧急停止系统。
因此，在本发明中，通过将至少一个直接感测式气体检测器安装于气体 运输船的危险区和密封空间内，能够迅速检测和确认泄漏气体。
此外，在本发明中，通过安装LOS (视线)式红外线气体检测器，能够 在很大区域内迅速检测和确认气体泄漏。
进一步地，在本发明中，通过与气体检测系统协同运行至少一个排气风 扇，能够迅速和强制对危险区和密封空间进行通风。
此外，在本发明中，通过迅速对密封空间(例如货用压縮机室、阀室或 者电机室)进行通风，能够降低由可燃气体泄漏所导致的爆炸的可能性。
而且，通过将本发明应用于配备有用于进行电推进的中速双燃料柴油 机、用于进行电推进的双燃料燃气涡轮机、再次液化系统或者直驱式低速双 燃料柴油机等且工作在6-250 barg的高工作压力下的LNG运输船，可以防 止由于高工作压力而导致泄漏气体的量到达爆炸阈值。
另外，在本发明中，就诸如货用压縮机室、阀室或电机室的密封空间而 言，能够通过直接感测式气体检测器来迅速检测和确认泄漏气体，并通过运 行与气体检测系统相关联的两个排气风扇，能够迅速且强制对所述密封空间 进行通风，从而能够防止由于可燃气体泄漏而导致的爆炸可能性。
图1是根据本发明的在气体运输船的危险区内检测泄漏气体的方法的流 程图；图2是本发明的应用示例的示意图3是根据本发明的LOS (视线)式气体检测器的安装状态示意图4是传统气体检测系统的气体采样管的配置的示意图5是根据本发明的用于在密封空间内检测泄漏气体的过程的流程图;
以及
图6是根据本发明的气体检测器在密封空间内的安装状态的示意图。
附图中主要部件的附图标记说明20:强制排气风扇40:空气出口
50:空气入口
100:接收器 110:发送器
120:红外线气体感测线
130:LOS (视距)式气体检测器
140:点式气体检测器(热绝缘次空间)
150:点式气体检测器(热绝缘主空间)
210:通道 220:热绝缘层
230:LNG罐
300:安全区域(住宿侧)
310:隔离壁
320:危险区 330:电机室
340:货用压缩机室
350:密封空间
360:LNG罐内的空隙(隔离舱)
400:气体检测和控制系统
具体实施例方式
图1是根据本发明的在气体运输船的危险区内检测泄漏气体的方法的流
程图，图2是本发明的应用示例的示意图，以及图3是根据本发明的LOS (视线)式气体检测器的安装状态的示意图。在本发明中，在气体运输船以 及使用蒸发气体的陆上和海上设施内，至少两个直接感测式气体检测器130， 140和150被安装于密封空间(例如，货用压縮机室、阀室以及泵室)内， 该密封空间被限定为实现以下功能保护和隔离用于处理由于来自外部的热 传递而生成的液化天然气和液化石油气的压縮后的蒸发气体(BOG)从而将 压縮后的蒸发气体用作推进发动机或者发电设备的燃料的设备、或者保护和 隔离用于将蒸发气体再次液化的设备，以及被安装在包括这些设备的危险区 内，从而能够迅速检测是否有气体漏入危险区。
根据本发明的在气体运输船的危险区内检测泄漏气体的方法包括步骤
使用直接感测式气体检测器感测泄漏气体的量(S100);将由气体检测器所
检测的泄漏气体的量与警报发布限值进行比较，并当至少一个气体检测器所 检测的泄漏气体的量超出了警报发布限值时，发出警报并运行强制排气风扇
(S200);以及，当由至少两个检测器所检测的泄漏气体的量超出紧急停止
限值时，启动紧急停止系统(S300)。
所述方法还包括步骤在通过使用强制排气风扇进行强制通风的危险区 内，利用气体检测器再次感测泄漏气体的量(S400);以及随后，当所再次
检测的泄漏气体的量没有超出参考值时，停止发出警报和停止运行所述强制
排气风扇(S500)。
在感测步骤S100中，由安装于危险区和密封空间350 (例如，货用压 縮机室330、阀室、泵室以及电机室340)内的气体检测器130、 140和150 来检测泄漏气体的量。此时，安装至少两个电子气体检测器140和150 (具 有基于IEC (国际电工技术委员会)的Ex-D规格)、或者LOS (视线)式检测器130，该气体检测器130、 140和150是符合IGC规则(国际散装运输 液化气体船舶构造和设备规则)且防爆的直接感测式检测器。
参考图3，所述LOS (视线)式检测器130包括能够发送红外信号的发 送部分110，以及能够接收从所述发送部分110发送的红外信号的接收部分 100。如果可燃气体到达了发送部分110和接收部分100之间的红外线气体 感测线120，则会检测到接收部分100的红外线灵敏度的变化，从而检测到 气体泄漏。
在警报发出步骤S200中，将气体检测器130、 140和150所检测的泄漏 气体的量与预设参考值(即，警报发布限值)进行比较，所述预设参考值被 设置为对应于可燃气体的爆炸下限的大约30%，从而消除爆炸的可能性。当 气体检测器130、 140和150中的至少一者所检测的泄漏气体的量超出了参 考值时，发出警报。
由于警报发布限值对应于可燃气体的爆炸下限的大约30%，因此，当将
该警报发布限值转换为大气中的可燃气体的浓度时，警报发布限值对应于体 积比为1.5%的甲烷，在该浓度下实际上不会发生爆炸。然而，当作为LNG 运输船的货物的主要成分的甲垸在气体中的含量为大约体积比5-15%时，则 可能发生爆炸。因此，考虑到本发明所应用的LNG运输船工作于6-250 barg 的高压之下，如果发生气体泄漏，可燃气体会迅速超出爆炸下限并达到很容 易发生爆炸的浓度。因此，为了防止此情况的发生，优选地，针对警报发布 的参考值被设置为对应于泄漏气体的爆炸下限的大约30%。
在紧急停止步骤S300中，将紧急停止限值(该限值对应于泄漏气体的 爆炸下限的大约60%)与泄漏气体的量进行比较。当泄漏气体的量超出紧急 停止限值时，轮船停止航行。也就是说，当检测到泄漏气体的量超出了可燃 气体的爆炸下限的大约60%时，启动紧急停止系统，停止轮船航行，从而防 止泄露气体的量达到爆炸阈值。这样，在本发明中，当所检测的泄漏气体的量超出警报发布限值时，发 出警报，以警告对应的情况，并且同时运行通风系统，例如强制排气风扇等。 此外，当所检测的泄漏气体的量超出紧急停止限值时，启动紧急停止系统， 从而使轮船停止航行。
由于所述通风系统(例如，强制排气风扇等)为安装于气体运输船的危 险区和密封空间的传统装置，故在此不对其进行详细说明。
就运行上述通风系统而言，随着危险区和密封空间的通风，所述危险区 和密封空间内的泄漏气体的量会快速降低至低于可燃气体的爆炸下限的
30%。
进一步地，当强制排气风扇被用作通风系统时，该强制排气风扇具有能 够每小时排出空气体积相当于密封空间容积的30倍的风量，且该强制排气 风扇被配置为，使得所排出的气体不会被再次导入所述密封空间。所述强制 排气风扇的风量符合IGC规则中规定的风扇风量。
如上所述，在本发明中，为了检测危险区或密封空间内的气体泄漏，至 少两个电子气体检测器140和150 (具有基于正C的Ex-D设计)，以及至少 两个LOS (视线)式检测器130在同一区域中被一起安装或者被独立安装， 所述气体检测器130、 140和150是直接感测式检测器且是防爆的。因此， 如果一个气体检测器检测到气体泄漏，则根据所检测的泄漏气体的量发出警 报；只有当至少两个气体检测器同时检测到泄漏气体超出紧急停止限值(该 紧急停止限值对应于可燃气体的爆炸下限的60%)时，才启动紧急停止系统。
在气体再次感测步骤S400中，在发出警报和启动紧急停止系统的危险 区和密封空间内，再次检测泄漏气体的量。在此步骤中，在正通过运行通风 系统进行通风的危险区320和密封空间350内，利用至少两个直接感测式气 体检测器130、 140和150，快速再次检测泄漏气体的量。
在风扇停止步骤S500中，将再次检测的泄漏气体的量与参考值进行比较。当再次检测的量小于参考值时，停止启动紧急停止系统或者停止发出警 报。
气体检测器所检测的泄漏气体的量作为电信号而被发送至控制系统
400。而且，通过控制系统400的内部操作，所发送的这些泄漏气体的量被 转换成发出警报或者启动紧急停止系统的命令。
如上所述，在危险区和密封空间内，通过感测步骤、警报发出步骤、紧 急停止步骤、气体再次感测步骤以及风扇停止步骤，能够检测泄漏气体，并 且通过运行通风系统，能够消除爆炸的可能性。
就密封空间350 (例如，货用压縮机室330、阀室、泵室以及电机室340) 而言，由于泄漏气体的量能够快速增大，从而因密封空间350的特性而导致 爆炸的可能性也会增大，因此，优选地，被安装作为通风系统的强制排气风 扇被实施为，能够在气体检测器检测到气体泄漏时通过该强制风扇快速排出 泄漏气体，这与危险区是不同的。
换句话说，至少两个直接感测式检测器被安装在气体运输船或者类似的 装配有双燃料柴油机、燃气涡轮发动机、再次液化设备等的陆上或海上设施 的密封空间内，并且至少两个与所述检测器协同运行的强制排气风扇也被安 装以实现通风。
下面将参考附图，更加详细地描述在密封空间内检测气体泄漏和实现通 风的方法。
图5是根据本发明的用于在密封空间内独立检测泄漏气体的方法的流程 图，以及图6是根据本发明的气体检测器在密封空间内的安装状态的示意图。 至少两个电子气体检测器140或150 (该气体检测器具有基于IEC的Ex-D 设计，且是防爆的)被安装于密封空间内。此外，两个与所述直接感测式气 体检测器140或150协同运行的强制排气风扇20被安装于所述密封空间350 的一侧，以与空气出口 40相连通。利用该配置，通过直接感测方法检测泄漏气体，并且在此之后，运行两个强制排气风扇20以迅速实现密封空间350
的通风。
在本发明中，所述方法包括以下步骤利用气体检测器，感测漏入密封
空间的可燃气体(S100a);将气体检测器所检测的可燃气体的量与预设参考 值进行比较(S200a);当所检测的泄漏气体的量超出参考值时，发出警报， 并同时运行安装于密封空间内的两个强制排气风扇，以强制进行通风 (S300a);在通过两个强制排气风扇进行强制通风的同时，利用气体检测器， 再次感测密封空间内的气体(S400a);以及，当再次检测的泄漏气体的量没 有超出参考值时，停止发出警报，并停止运行强制排气风扇(S500a)，从而 能够迅速检测密封空间内的泄漏气体，并对该密封空间迸行强制通风。
在感测步骤S100a中，利用安装于密封空间(例如，货用压縮机室、阀 室以及泵室)内的直接感测式气体检测器来检测泄漏气体的量。此时，至少 两个具有基于IEC的Ex-D设计的气体检测器被安装，该气体检测器为符合 IGC规则(国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则)的直接感测式检测
器o
在比较步骤S200a中，将气体检测器所检测的泄漏气体的量与预设参考 值进行比较。该参考值被预设作为危险区内的警报发布限值，即，对应于可 燃气体的爆炸下限的大约30%的限值。
在强制隔离步骤S300a中，当气体检测器所检测的泄漏气体的量与预设 参考值相等或者超出该预设参考值时，爆炸可能性增加的设备被紧急停止。 也就是，当所检测的泄漏气体的量超出警报发布限值时，发出警报以警告紧 急情况，于此同时，运行安装于密封空间内的两个强制排气风扇。如果运行 了两个强制排气风扇，由于能够迅速对密封空间进行通风，因此密封空间内 泄漏气体的量可以快速下降至警报发布限值以下。就所述两个强制排气风扇 而言， 一个强制排气风扇总在运行，而当所检测的泄漏气体的量超出预设参考值时，剩下的那个强制排气风扇被强制运行，以迅速对密封空间进行通风。 所述强制排气风扇具有能够每小时排出空气体积相当于密封空间容积
的30倍的风量，且该强制排气风扇被配置为使得所排出的气体不会被再次 导入所述密封空间。所述强制排气风扇的风量符合IGC规则中规定的风扇风
此外，在所述密封空间350中，除了所述两个强制排气风扇20之外， 还可以安装一独立的排气风扇，以作为辅助风扇。
在气体再次感测步骤S400a中，在进行强制通风的同时，再次检测密封 空间350内的泄漏气体的量。也就是说，在正通过同时运行两个强制排气风 扇进行通风的密封空间内，由直接感测式气体检测器迅速再次检测泄漏气体 的量。
在风扇停止步骤S500a中，将再次检测的泄漏气体的量与参考值进行比 较。当再次检测的泄漏气体的量小于参考值时，停止运行强制排气风扇。
就上述密封空间而言，优选地，在密封空间内的泄漏气体的量到达紧急 停止限值之前，所述直接感测式气体检测器和两个强制排气风扇相互协同运 行以感测泄漏气体，并强制排出该泄漏气体，从而消除爆炸的可能。
虽然已经出于示例性的目的，对本发明的优选实施方式进行了描述，但 对本领域技术人员而言可以理解的是，可以在不脱离所附权利要求所公开的 本发明的范围和实质的情况下，进行各种修改、添加以及替换。
权利要求
1、一种在气体运输船的危险区内检测泄漏气体的方法，其中，至少两个直接感测式气体检测器被安装于气体运输船或者使用蒸发气体的陆上或海上设施的危险区或密封空间内，从而能够迅速在该危险区或密封空间内检测泄漏气体，并且根据所释放的可燃气体的浓度发出警报或启动紧急停运系统。
2、 根据权利要求1所述的方法，该方法包括步骤-利用所述直接感测式气体检测器来测量所释放的可燃气体的浓度； 将由所述气体检测器所检测的可燃气体的浓度与警报发布限值进行比较，并且如果至少一个气体检测器所检测的可燃气体的浓度超出了所述警报 发布限值，则发出警报并运行排气风扇；以及当由至少两个检测器所检测的可燃气体的浓度超出了紧急停运限值时， 启动紧急停运系统。
3、 根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述气体检测器包括电子 气体检测器或LOS式红外线气体检测器，该气体检测器是直接感测式的， 且是防爆的(Ex-D规格)。
4、 根据权利要求3所述的方法，其中，每个所述LOS式红外线气体检 测器包括能够发送红外信号的发送部分，以及能够接收从所述发送部分发送 的红外信号的接收部分，从而当可燃气体到达所述发送部分和所述接收部分 之间的区域时，感测所述接收部分的红外线灵敏度的变化，从而检测气体泄漏。
5、 根据权利要求1所述的方法，该方法还包括步骤利用所述气体检测器再次测量通过排气风扇进行强制通风的危险区内的可燃气体的浓度；以及随后，如果再次测量的可燃气体的浓度没有超出警 报被发出的限值，则停止发出警报，并停止运行所述排气风扇。
6、根据权利要求1所述的方法，该方法包括步骤-利用气体检测器来感测被释放进入密封空间的可燃气体； 将所述气体检测器所检测的可燃气体的浓度与预设参考值进行比较； 当所测量的被释放的可燃气体的浓度超出了所述预设参考值时，发出警报，并同时运行安装于密封空间内的两个排气风扇，以强制进行通风；在使用所述两个强制排气风扇进行强制通风时，利用所述气体检测器再次测量所述密封空间内的气体；以及当再次测量的可燃气体的浓度没有超出参考值时，停止发出警报，并停止运行所述两个排气风扇。
全文摘要
公开了一种在气体运输船的危险区内检测泄漏气体的方法。至少两个直接感测式气体检测器被安装于气体运输船或者使用蒸发气体的陆上或海上设施的密封空间、危险区内，从而能够迅速在该危险区或密封空间内检测泄漏气体，并且根据所检测的泄漏气体的量，发出警报或者启动紧急停运系统。
文档编号G08B21/16GK101622651SQ200880005484
公开日2010年1月6日 申请日期2008年3月5日 优先权日2007年3月9日
发明者宋锡龙, 文基浩, 河钟必, 郑三宪 申请人:现代重工业株式会社