ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[001] Настоящее изобретение относится к способу управления техническим обслуживанием судна, включающего в себя один или более резервуаров. Настоящее изобретение, в частности, относится к осмотру и техническому обслуживанию герметичных и теплоизоляционных резервуаров для транспортировки сжиженного газа. В настоящем документе выражение «судно» означает средство транспортировки сжиженного газа между двумя точками земного шара или плавучую установку для обработки и/или хранения одного или более видов сжиженного газа.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[002] Герметичные и теплоизоляционные резервуары обычно используются для хранения и/или транспортировки сжиженного газа при низкой температуре, например, резервуары для транспортировки сжиженного углеводородного газа (СУГ) при температуре, например, от –50°C до 0°C включительно, или для транспортировки сжиженного природного газа (СПГ) при температуре приблизительно –162°C и атмосферном давлении. Резервуары могут быть предназначены для транспортировки сжиженного газа и/или для приема сжиженного газа, служащего в качестве топлива для приведения в движение плавучей конструкции. Следовательно, подразумевается множество видов сжиженного газа, в частности, метан, этан, пропан, бутан или этилен.
[003] Резервуары судна могут представлять собой резервуары с одинарной или двойной мембраной и позволяют осуществлять транспортировку при атмосферном давлении. Уплотнительные мембраны, как правило, выполнены из тонколистовой нержавеющей стали или инвара. Мембрана, как правило, непосредственно контактирует со сжиженным газом.
[004] Во время транспортировки жидкость, содержащаяся в резервуаре, подвергается различным перемещениям. В частности, перемещения судна в море, например, под воздействием климатических условий, например, состояния моря или ветра, вызывают колебание жидкости в резервуаре. Колебание жидкости, в целом называемое «плесканием», создает напряжения в стенках резервуара, что может нарушить целостность резервуара.
[005] Плескание происходит на судах, транспортирующих природный газ, далее называемый СПГ, или на танкерах-метановозах, а также на поставленных на якорь судах для хранения, известных как FPSO (плавучие установки для добычи, хранения и отгрузки нефти), например, на платформе для добычи и установке для сжижения газа, обычно называемых FLNG (плавучими установками для сжижения природного газа) или на плавучей установке для регазификации и хранения газа (FSRU), то есть, в более общем смысле, на плавучей установке для производства, хранения и транспортировки. Плескание происходит как в суровых морских условиях, так и в спокойном море, после того, как сжиженный газ вступает в резонанс с возбуждением, создаваемым волнами, воздействующими на судно даже с низкой амплитудой. В случае резонанса плескание может становиться очень сильным, в частности, при ударах о вертикальные стенки или углы, что может привести к повреждению системы удержания сжиженного газа или системы изоляции, расположенной сразу после упомянутой системы удержания.
[006] Однако, целостность резервуара крайне важна в случае резервуара для хранения сжиженного газа, например, резервуара для хранения СПГ, из-за легковоспламеняемости или взрывоопасности транспортируемой жидкости и риска образования холодных пятен на стальном корпусе плавучей конструкции в случае утечки.
[007] В патенте США 8,643,509 описан способ снижения рисков, связанных с плесканием сжиженного газа. В соответствии с этим документом оценивают резонансную частоту жидкости в резервуаре в зависимости от резервуара и уровня заполнения. Во время транспортировки оценивают частоту перемещений судна в зависимости от климатических и морских условий и скорости судна. Также оценивают прогнозируемую частоту перемещений по курсу следования судна. Если частота перемещений приближается к резонансной частоте жидкости в резервуаре, подается сигнал предупреждения для изменения курса и/или изменения скорости судна для предотвращения опасной ситуации.
[008] Несмотря на принятие мер по уменьшению плескания, плескание жидкости в резервуарах, в частности, из-за резонансных явлений, может привести к случайным рискам деформации основной уплотнительной мембраны, повреждению нижележащих конструкций, расположенных в основных и/или вспомогательных пространствах, на которые опирается основная уплотнительная мембрана, падению предметов, в частности, статического оборудования, что может повредить основную уплотнительную мембрану в краткосрочной или среднесрочной перспективе, или, в более общем смысле, деформации основной уплотнительной мембраны, превышающей конструктивные допуски. Осмотры резервуара предусмотрены в рамках профилактического технического обслуживания судов для проверки исправного состояния резервуара. Однако для осмотра резервуара требуется полностью опорожнить резервуар, для этого судно останавливают или выводят резервуары для хранения плавучей установки из эксплуатации на определенный период времени. Обычно на судне, имеющем более одного резервуара, проверяют большую часть или даже все резервуары, и такой простой является очень дорогостоящим. Однако в большинстве случаев осмотр может не выявить никаких дефектов или неисправностей, требующих ремонта, это означает, что осмотр был излишним, и судно зря вывели из эксплуатации. Фактически, затраты на вывод резервуара из эксплуатации, например, из-за осмотра, отрицательно сказывается на стоимостной эффективности судна; другими словами, осмотр резервуара связан с существенным выводом из эксплуатации.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[009] Идея, лежащая в основе изобретения, заключается в определении потенциального уровня риска повреждения резервуара судна в зависимости от того, чему подверглось судна в течение срока эксплуатации, причем уровень потенциального риска повреждения резервуара сопоставим с «показателем износа», отражающим фактическое старение резервуара. В связи с этим, показатель плескания жидкости определяют в зависимости от перемещений судна при навигации судна между двумя точками или при нахождении в неподвижном состоянии. Показатель плескания жидкости сохраняют и интегрируют со временем для получения показателя износа резервуара. Затем показатель износа используют для инициирования осмотра резервуара и/или определения потенциально наиболее поврежденного резервуара среди всех резервуаров судна.
[010] В соответствии с первым вариантом осуществления изобретение обеспечивает способ управления техническим обслуживанием судна, включающего в себя, по меньшей мере, один герметичный и теплоизоляционный резервуар для транспортировки сжиженного газа, причем резервуар имеет определенную геометрию и положение на судне. Способ содержит этапы, на которых:
определяют текущий уровень заполнения резервуара,
определяют текущее состояние перемещения судна,
определяют текущий показатель плескания на основе текущего уровня заполнения резервуара и текущего состояния перемещения судна с учетом положения и геометрии резервуара,
интегрируют определенный текущий показатель плескания в показатель износа, который учитывает историю показателей плескания,
сравнивают показатель износа с первым пороговым значением для указания, необходимо ли провести осмотр резервуара, в зависимости от результата сравнения.
[011] Благодаря использованию первого порогового значения можно принять решение о необходимости проведения осмотра резервуара на основе объективного критерия, представляющего потенциальный износ резервуара. Первое пороговое значение может быть установлено различным образом. В соответствии с одним вариантом осуществления первое пороговое значение может быть установлено абсолютным образом, указывая уровень износа, выше которого необходимо провести осмотр резервуара. В соответствии с другим вариантом осуществления первое пороговое значение представляет собой относительное значение, указывающее потенциально больший износ одного резервуара по сравнению с другим резервуаром.
[012] История показателей плескания относится, например, к записи текущих показателей плескания жидкостей с момента ввода судна в эксплуатацию или с момента последнего частичного или полного ремонта резервуара. Таким образом, текущий показатель плескания жидкости увеличивает показатель износа, доступный в любое время, который определяется на основе ранее измеренных/записанных текущих показателей плескания.
[013] В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления судно включает в себя множество резервуаров, показатель износа определяют для каждого резервуара, и первое пороговое значение соответствует показателю износа другого резервуара для указания, что необходимо провести осмотр резервуара, имеющего максимальный показатель износа.
[014] В соответствии с различными вариантами осуществления такой способ может иметь один или более следующих признаков.
[015] После указания резервуара как резервуара, превысившего первое пороговое значение, может быть проведен осмотр упомянутого резервуара.
[016] После осмотра резервуара, соответствующего максимальному показателю износа, и, если осмотренный резервуар поврежден, определяют следующий резервуар, который необходимо проверить, как резервуар, имеющий максимальный показатель износа из оставшихся резервуаров. Таким образом, осмотр резервуаров проводят в порядке уменьшения показателей износа до тех пор, пока в результате осмотра резервуара не выявится отсутствие повреждений, требующих частичного или полного ремонта.
[017] Согласно такому способу, после осмотра резервуара, и, если резервуар не поврежден, осмотр резервуаров может быть прекращен.
[018] Сравнение показателя износа с пороговым значением выполняют во время операции технического обслуживания судна.
[019] В соответствии с альтернативным вариантом осуществления определение текущего состояния перемещения судна включает в себя определение, по меньшей мере, одного из следующих параметров: высота волн, период волн, угол падения волн относительно ориентации судна, скорость судна, вибрации судна, измеренные перемещения судна.
[020] Под измеренными перемещениями судна понимается измерение одного или более фактических перемещений судна. В соответствии с этим альтернативным вариантом осуществления определение измеренных перемещений судна может включать в себя измерение ускорения при перемещении и при повороте вокруг трех взаимно перпендикулярных осей.
[021] В соответствии с другим альтернативным вариантом осуществления при определении текущего показателя плескания учитывают, по меньшей мере, один из следующих дополнительных параметров состояния конструкции: количество тепловых циклов, которым подвергся резервуар, удлинение судна, уровень жесткости корпуса, природа сжиженного газа, уровень заполнения балластных резервуаров.
[022] Определение текущего показателя плескания предпочтительно заключается в определении вероятности повреждения резервуара в текущем состоянии перемещения судна.
[023] В соответствии с одним конкретным вариантом осуществления текущий показатель плескания может быть получен путем считывания значения из таблицы соответствия с множеством записей, причем запись соответствует заполнению резервуара, по меньшей мере, одна запись соответствует текущему состоянию перемещения судна, а считываемое значение представляет вероятность повреждения резервуара.
[024] В соответствии с другим вариантом осуществления интегрирование текущего показателя плескания соответствует суммированию текущих показателей плескания, причем показатели последовательно вычисляют в течение последовательных периодов измерений.
[025] В соответствии со вторым вариантом осуществления изобретение также предлагает систему управления техническим обслуживанием судна, включающего в себя, по меньшей мере, один герметичный и теплоизоляционный резервуар для транспортировки сжиженного газа. Система включает в себя, по меньшей мере, один датчик уровня заполнения резервуара, устройство для оценки перемещений судна, средство обработки и устройство предупреждения. По меньшей мере, один датчик уровня заполнения резервуара выполнен с возможностью измерения текущего уровня заполнения, по меньшей мере, одного резервуара. Устройство для оценки перемещений судна выполнено с возможностью определения текущего состояния перемещения судна. Средство обработки выполнено с возможностью определения текущего показателя плескания на основе текущего уровня заполнения резервуара и текущего состояния перемещения судна с учетом положения и геометрии резервуара, интегрирования определенного текущего показателя плескания в показатель износа, который учитывает историю показателей плескания, и сравнения показателя износа с первым пороговым значением. Устройство предупреждения указывает, необходимо ли провести осмотр, по меньшей мере, одного резервуара или каждого резервуара, в зависимости от результата сравнения.
[026] В соответствии с одним вариантом осуществления устройство для оценки перемещений судна включает в себя метеостанцию, которая измеряет высоту, частоту и направление волн в окружающей среде судна.
[027] В соответствии с другим вариантом осуществления устройство для оценки перемещений судна включает в себя акселерометры, расположенные на судне.
[028] В предпочтительном примере средство обработки частично расположено на станции мониторинга на суше и осуществляет связь, например, посредством радиосвязи или других средств связи, с судном для приема информации, относящейся к уровню текущего заполнения по меньшей мере одного резервуара и текущему состоянию перемещения судна.
[029] В другом примере судно для транспортировки сжиженного газа включает в себя множество герметичных и теплоизоляционных резервуаров и систему управления для каждого резервуара.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[030] Настоящее изобретение станет более понятным, и другие задачи, детали, признаки и преимущества станут более очевидными из следующего далее описания конкретных вариантов осуществления изобретения, приведенных исключительно в качестве неограничивающего примера со ссылкой на приложенные чертежи.
[031] Фиг. 1 представляет схематическое изображение судна для транспортировки сжиженного газа.
[032] Фиг. 2 иллюстрирует систему управления, встроенную в судно, показанное на фиг.1.
[033] Фиг. 3 иллюстрирует систему управления в соответствии с другим вариантом осуществления.
[034] Фиг. 4 представляет блок-схему, иллюстрирующую способ обновления показателя износа.
[035] Фиг. 5 представляет блок-схему, иллюстрирующую способ управления техническим обслуживанием резервуаров судна.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[036] Варианты осуществления описаны ниже со ссылкой на судно, включающее в себя двойной корпус, образующий несущую конструкцию, в которой расположено множество герметичных и теплоизоляционных резервуаров. Резервуары в несущей конструкции такого типа имеют, например, многогранную геометрию, например, призматическую форму.
[037] Герметичные и теплоизоляционные резервуары предназначены, например, для транспортировки сжиженного газа. Сжиженный газ хранится и транспортируется в резервуарах при низкой температуре, что вызывает необходимость теплоизоляции стенок резервуара для поддержания заданной температуры сжиженного газа. Следовательно, особенно важно сохранить целостность стенок резервуара, включая теплоизоляционные пространства, расположенные под уплотнительной мембраной, с одной стороны, для сохранения герметичности резервуара и предотвращения утечки сжиженного газа из резервуара, а, с другой стороны, для предотвращения ухудшения изоляционных характеристик резервуара для поддержания газа в сжиженной форме.
[038] Герметичные и теплоизоляционные резервуары также включают в себя изолирующий барьер, прикрепленный к двойному корпусу судна и удерживающий, по меньшей мере, одну герметизированную мембрану. В качестве примера резервуары могут быть изготовлены с использованием технологий, представленных на рынке Заявителем под торговыми марками Mark III® и NO96®, или других технологий.
[039] Фиг. 1 иллюстрирует судно 1, включающее в себя четыре герметичных и теплоизоляционных резервуара 2. Четыре резервуара 2 могут иметь одинаковые или разные состояния заполнения. В море судно 1 подвергается воздействию многочисленные перемещений, связанных с навигационными условиями. Перемещения судна 1 передаются жидкости, содержащейся в резервуарах 3, 4, 5, 6, которая, в результате, перемещается в резервуарах 3, 4, 5, 6. Перемещения жидкости в резервуарах 3, 4, 5, 6 приводят к ударам в стенки резервуаров 3, 4, 5, 6, которые могут мгновенно повредить резервуары, если они будут слишком сильными. Кроме того, повторяющиеся удары в стенки резервуаров 3, 4, 5, 6 на высоких, но неразрушающих уровнях, могут приводить к ухудшению характеристик указанных стенок с точки зрения усталостного износа. Таким образом, важно сохранить целостность стенок резервуаров 3, 4, 5, 6, чтобы сохранить герметичность и изоляционные характеристики резервуаров 3, 4, 5, 6.
[040] Известной мерой является исключение критических навигационных условий для предотвращения перемещений жидкости, которые могут немедленно повредить резервуар. Что касается повреждений, связанных с износом материалов, подвергающихся ударам, только регулярные осмотры резервуара позволяют выявить поврежденное состояние. Для осмотра резервуара необходимо полностью опорожнить резервуар для обеспечения возможности попадания в резервуар. Такая операция является относительно продолжительной и приводит к длительному выводу судна из эксплуатации. С целью оптимизации осмотров резервуара настоящее изобретение предлагает определить показатель износа резервуара для принятия решения о целесообразности такого осмотра.
[041] Показатель износа резервуара судна должен отражать риск повреждения резервуара в зависимости от ударов, связанных с плесканием сжиженного газа. Риск повреждения криогенного резервуара судна может быть выражен следующей формулой:
[42] [Математическое выражение 1]
, где
[043] nr(t) – уровень заполнения резервуара в момент времени t,
mvt(t) – перемещение резервуара в момент времени t,
Pres(dS,t) – давление, оказываемое на единицу dS площади поверхности резервуара в момент времени t,
Res(dS) – прочность единицы dS площади поверхности резервуара,
Prob(Pres(dS,t)>Res(dS)|nr(t), mvt(t)) – вероятность того, что давление на единицу площади поверхности будет больше, чем ее прочность, в зависимости от уровня заполнения резервуара и перемещения резервуара,
T – период, в течение которого устанавливается риск повреждения.
[044] Показатель износа резервуара может быть получен путем применения аппроксимации вышеупомянутой формулы к фактическим условиям эксплуатации упомянутого резервуара. Соответственно, в зависимости от того, каким воздействиям фактически подвергся резервуар, показатель износа будем значением, представляющим вероятность повреждения.
[045] Фиг. 2 иллюстрирует пример бортовой системы 100 управления судна 1. Система 100 управления включает в себя центральный блок 110 обработки, подключенный к множеству бортовых датчиков 120, позволяющих получать измерения различных параметров. Таким образом, датчики 120 включают в себя в качестве неограничивающего примера, по меньшей мере, один датчик 121 уровня заполнения для каждого резервуара, различные датчики 122 перемещений судна (тахометр, датчик курса) и датчики 123 морских условий. Система 100 управления также включает в себя интерфейс 130 связи, обеспечивающий связь центрального блока 110 обработки с удаленными устройствами, например, для получения метеорологических данных, данных о положении судна и т.д.
[046] Количество и тип датчиков 122 перемещений и датчиков 123 морских условий зависят от выбора специалиста в данной области техники для определения перемещений, которым подвергается судно, и любых дополнительных измерений. В предпочтительном варианте осуществления датчик морских условий содержит метеостанцию, которая измеряет высоту, частоту и направление волн в окружающей среде судна. В качестве альтернативы морские условия могут не измеряться, а выводится из информации о погоде в зависимости от точного положения судна. Однако предпочтительно иметь некоторую избыточность данных на случай выхода их строя некоторых датчиков.
[047] Система 100 управления дополнительно включает в себя человеко-машинный интерфейс 140. Человеко-машинный интерфейс 140 включает в себя средство 41 отображения. Средство 41 отображения позволяет оператору получать информацию по управлению, вычисленную системой, или измерения, полученные датчиками 120, или даже текущее состояние плескания.
[048] Человеко-машинный интерфейс 140 дополнительно включает в себя средство 42 получения данных, позволяющее оператору вручную передавать количественные данные в центральный блок 110 обработки, обычно для передачи в центральный блок 110 обработки данных, которые не могут быть получены датчиками, поскольку судно не содержит необходимого датчика, или он поврежден. Например, в одном варианте осуществления средство получения данных позволяет оператору ввести информацию о высоте волн на основе визуального наблюдения.
[049] Система 100 управления включает в себя базу 150 данных. База 150 данных позволяет сохранять измерения, сделанные во время навигации. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления база данных включает в себя некоторые количественные данные, полученные в лаборатории или во время бортовых измерений в море.
[050] Фиг. 3 иллюстрирует пример системы 200 управления, расположенной на суше и связывающейся с судном 1. Судно включает в себя центральный блок 110 обработки, датчики 120 и интерфейс 130 связи. Система 200 управления включает в себя центральный блок 210 обработки, интерфейс 230 связи, человеко-машинный интерфейс 240 и базу 250 данных. Работа системы 200 управления аналогична работе системы 100 управления и отличается только отправкой информации, полученной датчиками 120 судна 1, в систему 200 управления, расположенную на суше, посредством интерфейсов 130 и 230 связи. В качестве примера, интерфейсы связи могут использовать наземную или спутниковую радиочастотную передачу данных.
[051] Фиг. 4 иллюстрирует блок-схему примера обновления показателя износа. В соответствии с первым вариантом осуществления обновление полностью выполняется в центральном блоке 110 обработки, образующем единственное средство обработки. В соответствии со вторым вариантом осуществления обновление частично выполняется в центральном блоке 110 обработки и частично в центральном блоке 210 обработки, комбинация которых образует общее средство обработки. На первом этапе 310 датчик 121 уровня заполнения каждого резервуара 3, 4, 5, 6 судна измеряет уровень жидкости в каждом резервуаре для определения текущего уровня заполнения каждого резервуара i. Затем на втором этапе 320 датчики 122 перемещений и датчики 123 морских условий передают информацию в центральный блок 110 обработки для определения текущего состояния перемещения судна.
[052] Для упрощения вычислений предпочтительно проводить измерения за единицу времени, в течение которой измерения считаются стабильными. В качестве примера подойдет единица времени один час. Таким образом, измерения текущего уровня заполнения могут представлять собой средние измерения в течение одного часа, что позволяет не учитывать влияние перемещений жидкости на измерение. Что касается текущего состояния перемещения судна, может рассматриваться либо среднее измерение, либо худшее измерение за единицу времени. Например, если за единицу времени датчики морских условий измерили волны высотой 2 метра и волны высотой 8 метров, сохраненное измерение будет соответствовать волнам высотой 8 метров. С другой стороны, в случае частоты волн может быть предпочтительным среднее измерение.
[053] После проведения измерений на этапе 330 вычисляют текущий показатель IBi плескания для каждого резервуара. Текущий показатель IBi плескания может быть определен различными способами в зависимости от различных проведенных измерений уровня заполнения резервуара и текущего состояния перемещения судна с учетом положения и геометрии резервуара.
[054] В качестве примера, первый упрощенный вариант осуществления учитывает средний уровень заполнения резервуара и максимальную высоту волн за один час. В соответствии с первым вариантом осуществления для определения соответствующего показателя IBi плескания используют таблицу соответствия, хранящуюся в базе 150 или 250 данных, просто считывая таблицу в зависимости от проведенных измерений. Таблица соответствия может быть составлена на основе измерений в резервуаре, имеющем аналогичный геометрический профиль, в котором измерено количество и сила ударов жидкости о стенки резервуара. Результат этих измерений вносят в таблицу соответствия, например, таблицу 1, приведенную ниже:
[55] [Таблица 1]
[056] В зависимости от уровня заполнения и высоты волн значение текущего показателя IB плескания непосредственно считывается с учетом геометрии резервуара. Очевидно, что чем больше таблица, тем точнее текущий показатель IB плескания. Кроме того, таблица должна соответствовать каждому резервуару судна, поскольку плескание жидкости в числе прочего зависит от формы резервуара и его положения на судне.
[057] Использование одного параметра перемещения, например, высоты волн, недостаточно для получения точного определения влияния плескания и предоставляет лишь приблизительную индикацию. Фактически, можно использовать множество других параметров для определения плескания жидкости, например, частоту волн, угол падения волн относительно судна, скорость движения судна. Кроме того, могут быть добавлены вспомогательные параметры, например, сила и направление ветра и течений. Может быть предусмотрено использование таблицы соответствия с большим количеством записей. Кроме того, данные могут быть обработаны перед использованием в таблице. Например, частота волн, угол падения волн и скорость судна могут быть объединены в частоту волн, воздействующих на судно, что, следовательно, позволяет объединить три параметра в один и, следовательно, уменьшить размер таблицы, по-прежнему учитывающей несколько параметров. Другая возможность заключается в составлении множества таблиц, каждая из которых предоставляет частичный показатель плескания, и объединении этих показателей, например, путем перемножения частичных показателей.
[058] Использование таблицы также позволяет учитывать косвенные причины перемещения, например, вибрации судна, баржи или просто резервуара, причем упомянутые вибрации являются результатом работы, например, движительной системы или лопастей гребных винтов судна. Амплитуда и частота вибраций могут быть внесены в таблицу в виде двух записей, полученных экспериментальным путем в резервуаре аналогичного размера.
[059] Другая возможность заключается в выполнении фактических измерений колебания судна без учета состояния моря. Датчики 120 определяют измеренные перемещения судна, например, путем измерения ускорений, которым подвергается судно, по трем перпендикулярным осями при последовательном перемещении и повороте. Для оценки перемещений судна предпочтительно может использоваться инерциальный измерительный блок (IMU), состоящий из одного или более акселерометров и/или одного или более гироскопов, например, механических гироскопов, и/или одного или более магнитометров. Исходя из предположения, что используется множество измерительных блоков (одного типа или двух разных типов), они предпочтительно распределены по судну для записи точного измерения перемещения судна. Следует отметить, что IMU иногда называют MRU (датчиком движения). Также может быть использована таблица соответствия, содержащая запись для каждого измерения.
[060] В качестве альтернативы показатель, представляющий колебание жидкости в резервуаре, также может быть вычислен иным образом. Например, в зависимости от уровня жидкости и геометрии резервуара вычисляют резонансную частоту жидкости в резервуаре. Затем определяют среднюю частоту колебаний судна, например, путем измерения средней частоты и средней амплитуды колебаний судна с использованием акселерометров. Текущий показатель IBi плескания может быть пропорционален амплитуде колебаний судна и обратно пропорционален разнице между резонансной частотой резервуара и частотой колебаний судна.
[061] Для определения мгновенного показателя плескания также можно учитывать дополнительные параметры состояния конструкции, которые могут оказывать влияние на риск повреждения резервуара. Резервуар испытывает большие тепловые изменения, которые приводят к удлинению и сжатию резервуара. Тепловые циклы, которым подвергается резервуар, также влияют на износ, что ослабляет резервуар. Коэффициент умножения мгновенного показателя плескания может учитывать количество тепловых циклов, тем самым отражая повышенный риск повреждения, связанный с плесканием, в зависимости от количества тепловых циклов. Тепловые циклы также могут иметь вес в зависимости от содержания жидкости в резервуаре, температура которой может варьироваться и, следовательно, вызывать изменение амплитуды теплового цикла.
[062] Другой дополнительный параметр касается удлинения судна, другими словами, изменения длины плавучей конструкции. Поскольку судно выполнено из металла, изменения длины происходят в зависимости от температуры моря и солнца. Изменения длины не зависят от расширения мембран резервуара, связанного с температурой сжиженного газа. Разница в расширении приводит к дополнительным напряжениям на уровне мембран, которые могут ослаблять мембраны в большей или меньшей степени. Введение коэффициента умножения позволяет учитывать эти явления, например, путем увеличения веса мгновенного показателя плескания на 10%, если напряжения, вызванные удлинением, превышают заданное пороговое значение.
[063] Также могут учитываться уровень жесткости корпуса или гибкость корпуса, в частности, когда резервуар или резервуары установлены на подвижном судне. Когда судно подвергается воздействию волн, оно скручивается в большей или меньшей степени в зависимости от его положения относительно волн. Возникающая деформация приводит к напряжениям в резервуарах, которые необходимо учитывать при определении мгновенного показателя плескания.
[64] На определение мгновенного показателя плескания также может влиять природа транспортируемой криогенной жидкости. Состав сжиженного газа изменяет его плотность и текучесть, тем самым изменяя эффекты, связанные с плесканием, положительным или отрицательным образом, или просто изменяя резонансную частоту жидкости в резервуаре. Если резервуар предназначен для более чем одного типа газа для определения мгновенного показателя плескания необходимо учитывать дополнительный параметр, зависящий от природы транспортируемой криогенной жидкости.
[065] Еще одним дополнительным параметром, который может учитываться при вычислении мгновенного показателя плескания, является высота столба жидкости в балластных резервуарах. На некоторых судах балластные резервуары могут непосредственно контактировать со стенкой, которая поддерживает резервуар. Морская вода в балластных резервуарах также подвержена плесканию. Однако в зависимости от заполнения балластных резервуаров плескание в резервуаре и в балластных резервуарах может усиливаться или уменьшаться. Только конструкция судна позволяет определить конечные эффекты.
[066] После определения текущего показателя IBi плескания для каждого резервуара судна за единицу времени на этапе 340 его необходимо интегрировать в показатель IUi износа резервуара. Поскольку показатель плескания вычисляется в течение заданной единицы времени, простое обновление путем суммирования текущего показателя IBi плескания в предварительно вычисленном показателе IUi износа достаточно для определения показателя IUi износа, который учитывает историю показателей плескания, например, с момента ввода судна в эксплуатацию.
[067] Показатель IBi плескания и показатель IUi износа не имеют единиц измерения, поскольку они отражают вероятность повреждения. Кроме того, величина этих показателей IBi и IUi зависит от точности вычисления, которую необходимо получить. Специалист в данной области техники сможет определить, какую величину использовать с этими показателями. Например, для текущего показателя IBi плескания, определенного за час, который может составлять от 0 до 15, суммарный показатель IUi износа за 30 лет эксплуатации судна составляет от 0 до 4 миллионов включительно.
[068] В соответствии со вторым вариантом осуществления блок-схема, показанная на фиг.4, частично выполняется наземной системой 200 управления, связывающейся с судном. В соответствии со вторым вариантом осуществления судно 1 передает наземной станции всю информацию, поступающую от датчиков 120. В качестве альтернативы показатели IBi плескания вычисляются и сохраняются на судне во время рейса, а показатель IUi износа вычисляется только после прибытия судна в порт после передачи показателей IBi плескания, вычисленных на протяжении всего рейса судна.
[069] Вычисленный показатель IUi износа используется системой управления техническим обслуживанием в соответствии с блок-схемой, показанной на фиг.5, которая используется при прибытии судна в соответствующий порт. Блок-схема включает в себя этапы, выполняемые обслуживающим персоналом, и другие этапы, выполняемые системой 100 или 200 управления. В зависимости от уровня автоматизации технического обслуживания некоторые этапы могут выполняться либо обслуживающим персоналом, либо системой. На этапе 410 получают показатели IUi износа всех резервуаров судна. Первое испытание 420 проводят для определения, необходимо ли предусмотреть осмотр резервуара с учетом текущей даты и количества дней, проведенных судном в море.
[070] Если осмотр не планируется, в ходе испытания 430 сравнивают показатели IUi износа с пороговым значением SV осмотра, соответствующим высокому риску повреждения, который обычно не достигается до даты осмотра. Если один или более показателей IUi достигли порогового значения SV осмотра, требуется указать, что необходимо провести осмотр каждого резервуара, показатель которого достиг порогового значения SV, например, путем активации визуального или звукового сигнала предупреждения на этапе 440. Таким образом, экипаж узнает о том, что по прибытии в порт необходимо провести осмотр упомянутого резервуара или резервуаров. Если пороговое значение SV не превышено, или после выполнения этапа 440, блок-схема завершается.
[071] Если в ходе испытания 420 определено, что планируется осмотр резервуара, то на этапе 450 определяют, какой резервуар имеет максимальный показатель износа. Для этого каждый показатель IUi износа сравнивают с показателями IUi износа всех других резервуаров для определения резервуара, имеющего максимальный показатель Max(IUi) износа.
[072] После определения максимального показателя Max(IUi) износа, система управления помечает соответствующий резервуар на этапе 460, и проводится осмотр только этого резервуара.
[073] После осмотра резервуара проводится новое испытание 470 для определения, необходимо ли осмотреть другой резервуар. Это испытание 470 заключается в проверке, поврежден ли осмотренный резервуар. Если резервуар не поврежден, нет необходимости осмотра других резервуаров, которые согласно показателям IUi износа имеют меньший риск повреждения. С другой стороны, если резервуар поврежден, необходимо выполнить этап 480.
[074] Этап 480 заключается в удалении показателя износа, соответствующего поврежденному резервуару, который только что был осмотрен, из показателей износа судна перед повторением этапа 450 для определения следующего резервуара, который необходимо осмотреть, и который представляет собой резервуар, имеющий максимальный показатель износа из оставшихся резервуаров. Если этот резервуар поврежден, то осмотр резервуаров продолжают в порядке уменьшения показателей IUi износа.
[075] Если при осмотре резервуара не обнаружено никаких неисправностей или повреждений, требующих, по меньшей мере, ремонта, то нет необходимости осматривать другие резервуары. Такой способ позволяет значительно сократить количество осматриваемых резервуаров. Количество осматриваемых резервуаров уменьшается до количества поврежденных резервуаров плюс 1, что позволяет исключить необходимость опорожнения всех резервуаров.
[076] Как указано, автоматизация может быть реализована в большей или меньшей степени. В соответствии с вариантом осуществления с относительно низкой автоматизацией системы 100 и 200 управления только сохраняют показатели IUi износа и сравнивает их друг с другом и с пороговым значением SV осмотра. Затем система управления отображает показатели IUi износа в порядке убывания с визуальным (например, красный/зеленый цвет) индикатором, который указывает, превышено ли пороговое значение SV. В этой конфигурации только этапы 410, 430 и 450 выполняются системой 100 или 200 управления, а остальная часть блок-схемы, показанной на фиг.5, выполняется обслуживающим персоналом.
[077] В соответствии с вариантом осуществления с высокой автоматизацией только этапы 440 и 460 осмотра выполняются обслуживающим персоналом, а результат осмотра записывается в систему.
[078] В качестве альтернативы на этапе 460 также может происходить сравнение показателя Max(IUi) износа с минимальным пороговым значением износа, ниже которого нет необходимости проводить осмотр резервуара. Это исключает излишние осмотры резервуара.
[079] В качестве альтернативы испытание 430 и этап 440 могут быть исключены. Фактически, пороговое значение SV осмотра должно быть относительно высоким для исключения осмотров резервуара при каждом рейсе. Если пороговое значение является очень высоким, в этом нет необходимости.
[080] В соответствии с другим альтернативным вариантом осуществления может быть предусмотрено, что нет необходимости учитывать даты осмотра, а, наоборот, следует учитывать только пороговое значение SV осмотра для инициирования осмотров. В этом случае испытание 430 может показать, что несколько резервуаров имеют показатель IUi износа, превышающий пороговое значение SV. Для предотвращения осмотра множества резервуаров этап 440 может быть заменен этапами, соответствующими этапам 450 и 480, так что проверяется только один неповрежденный резервуар.
081] Если пороговое значение SV достигнуто, и ни один резервуар не поврежден, необходимо увеличить пороговое значение SV до нового значения, которое вводится с помощью средства 42 получения данных.
[82] Если в ходе осмотра резервуара выявлено повреждение резервуара, этот резервуар необходимо отремонтировать либо немедленно, либо во время следующей остановки в порту, но резервуар считается выведенным из эксплуатации в ожидании ремонта. Резервуар, выведенный из эксплуатации, может игнорироваться при выполнении блок-схемы, показанной на фиг. 5.
[083] Пока ремонт резервуара не произведен, необходимо сохранять показатель износа, представляющий износ резервуара с момента постройки судна. После ремонта резервуара, этот показатель износа может больше не отражать состояние износа резервуара, и следует изменить показатель. В случае, если ремонт резервуара предусматривает практически полное восстановление резервуара, отремонтированный резервуар можно рассматривать, как новый, и, следовательно, его показатель IUi износа следует установить нулевым с помощью средства 42 получения данных. С другой стороны, если был проведен лишь частичный ремонт резервуара, и некоторые следы износа, считающиеся незначительными, не были устранены, показатель износа может быть уменьшен или может остаться таким же. В частности, если ремонт затронул минимальную область резервуара, показатель остается неизменным.
[084] Хотя изобретение описано со ссылкой на несколько конкретных вариантов осуществления, очевидно, что оно никоим образом не ограничивается ими, и что оно включает в себя все технические эквиваленты и сочетания описанных средств, если они находятся в пределах объема изобретения.
[085] Использование глагола «включать в себя» или «содержать» и производных форм не исключает наличия элементов или этапов, отличных от изложенных в пункте формулы изобретения.
[086] В формуле изобретения ни одна ссылочная позиция в скобках не должна интерпретироваться как ограничение пункта формулы изобретения.
Изобретение относится к способу управления техническим обслуживанием судна, содержащего герметичный и теплоизоляционный резервуар для транспортировки сжиженного газа. Способ включает в себя этапы, на которых определяют (этап 310) текущий уровень заполнения резервуара, определяют (этап 320) текущее состояние перемещения судна, определяют (этап 330) текущий показатель IBi плескания на основе текущего уровня заполнения резервуара и текущего состояния перемещения судна с учетом положения и геометрии резервуара, интегрируют (этап 340) определенный текущий показатель IBi плескания в показатель IUi износа, который учитывает историю показателей плескания. Затем показатель износа сравнивают с пороговым значением для указания, необходимо ли провести осмотр резервуара, в зависимости от результата сравнения. Технический результат - увеличение точности оценки износа и сокращение времени технического обслуживания. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.
1. Способ управления техническим обслуживанием судна (1), включающего в себя по меньшей мере один герметичный и теплоизоляционный резервуар для транспортировки сжиженного газа, который имеет определенную геометрию и положение на судне, причем способ содержит этапы, на которых:
определяют (310) текущий уровень заполнения резервуара,
определяют (320) текущее состояние перемещения судна,
определяют (330) текущий показатель IBi плескания на основе текущего уровня заполнения резервуара и текущего состояния перемещения судна с учетом положения и геометрии резервуара,
интегрируют (340) определенный текущий показатель IBi плескания в показатель IUi износа, который учитывает историю показателей плескания,
сравнивают (430, 450) показатель износа с первым пороговым значением для указания (440, 460), следует ли провести осмотр резервуара, в зависимости от результата сравнения.
2. Способ по п. 1, в котором судно включает в себя множество резервуаров (3, 4, 5, 6), в котором показатель (IUi) износа определяют для каждого резервуара и в котором первое пороговое значение соответствует показателю (IUi) износа другого резервуара для указания (460), что необходимо провести осмотр резервуара, имеющего максимальный показатель (Max(IUi)) износа.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором проводят осмотр упомянутого резервуара.
4. Способ по пп. 2 и 3, в котором после осмотра резервуара, соответствующего максимальному показателю (Max(IUi)) износа, если осмотренный резервуар поврежден, определяют (480) следующий резервуар, который необходимо проверить как резервуар, имеющий максимальный показатель износа из оставшихся резервуаров.
5. Способ по пп. 2 и 3, в котором после осмотра резервуара, если резервуар не поврежден, осмотр резервуаров прекращают.
6. Способ по любому одному из предыдущих пунктов, в котором сравнение (450) показателя (IUi) износа с пороговым значением выполняют во время операции технического обслуживания судна.
7. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором определение текущего состояния перемещения судна включает в себя определение по меньшей мере одного из следующих параметров:
высота волн,
период волн,
угол падения волн относительно ориентации судна,
скорость судна,
вибрации судна,
измеренные перемещения судна.
8. Способ по любому одному из предыдущих пунктов, в котором при определении текущего показателя (IBi) плескания учитывают по меньшей мере один из следующих дополнительных параметров состояния конструкции:
количество тепловых циклов, которым подвергся резервуар,
удлинение судна,
уровень жесткости корпуса,
природа сжиженного газа,
уровень заполнения балластных резервуаров.
9. Способ по любому одному из предыдущих пунктов, в котором определение текущего показателя (IBi) плескания заключается в определении вероятности повреждения резервуара в текущем состоянии перемещения судна.
10. Способ по любому одному из предыдущих пунктов, в котором текущий показатель (IBi) плескания получают путем считывания значения из таблицы соответствия с множеством записей, причем запись соответствует заполнению резервуара, по меньшей мере одна запись соответствует текущему состоянию перемещения судна, а считываемое значение представляет вероятность повреждения резервуара.
11. Способ по любому одному из предыдущих пунктов, в котором интегрирование текущего показателя (IBi) плескания соответствует суммированию текущих показателей, причем текущие показатели плескания последовательно вычисляют в течение последовательных периодов измерений.
12. Система (100, 200) управления техническим обслуживанием судна, содержащая по меньшей мере один герметичный и теплоизоляционный резервуар для транспортировки сжиженного газа, причем система включает в себя:
по меньшей мере один датчик (121, 230) уровня заполнения резервуара для измерения текущего уровня заполнения по меньшей мере одного резервуара,
устройство (122, 123, 130, 230) для оценки перемещений судна, выполненное с возможностью определения текущего состояния перемещения судна,
средство (110, 210) обработки, выполненное с возможностью:
определения (330) текущего показателя (IBi) плескания на основе текущего уровня заполнения резервуара и текущего состояния перемещения судна с учетом положения и геометрии резервуара,
интегрирования (340) определенного текущего показателя (IBi) плескания в показатель (IUi) износа, который учитывает историю показателей плескания,
сравнения (430, 450) показателя износа с первым пороговым значением,
устройство (41) предупреждения, указывающее (440, 460), необходимо ли провести осмотр по меньшей мере одного резервуара, в зависимости от результата сравнения.
13. Система по п. 12, в которой устройство (123) для оценки перемещений судна включает в себя метеостанцию, которая измеряет высоту, частоту и направление волн в окружающей среде судна.
14. Система по п. 12 или 13, в которой средство обработки частично расположено на станции (200) мониторинга на суше и осуществляет радиосвязь с судном для приема информации, относящейся к текущему уровню заполнения по меньшей мере одного резервуара и текущему состоянию перемещения судна.
15. Судно для транспортировки сжиженного газа, включающее в себя множество герметичных и теплоизоляционных резервуаров, причем судно включает в себя систему (100) управления по любому одному из пп. 12-14 для каждого из резервуаров.
| US 20050107963 A1, 19.05.2005 | |||
| US 20170183062 A1, 29.06.2017 | |||
| US 20160229492 A1, 11.08.2016 | |||
| US 8643509 B1, 04.02.2014. |
