KR100530418B1 - 카고오일 펌프용 자동 하역방법 및 자동 하역장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카고오일 펌프용 자동 하역방법 및 자동 하역장치에 관한 것으로, 그 목적은 모터의 개폐빈도를 제거하여 모터의 부하를 적게하고, 이에 따른 소용량의 모터 사용으로 경제적 부담을 해소하며, PLC(Programmable Logic Controller)를 통해 전체공정을 제어하여 하역공정을 자동화함과 동시에, 장치의 추가 및 변경을 용이하게 할 수 있는 카고오일 펌프용 자동 하역방법 및 자동 하역장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 카고오일탱크내의 카고오일이 세퍼레이터 탱크로 이송되는 단계, 상기 세퍼레이터 탱크로 이송된 카고오일을 비중차에 의해 오일과 가스로 분리하는 단계, 상기 세퍼레이터 탱크의 레벨을 레벨전송기에 의해 측정하여 PLC 로 전송하는 단계, 상기 레벨전송기의 전송된 값에 따라 PLC에 의해 토출밸브의 열림정도가 제어되는 단계, 상기 레벨전송기의 전송된 값에 관계없이 진공펌프가 작동되는 단계, 상기 레벨전송기의 전송된 값에 의해 세퍼레이터 탱크내의 레벨이 50% 이하로 떨어질 때 PLC에 의해 진공펌프부의 바이패스 가동기가 닫히고 가스 추기밸브가 오픈되는 단계, 상기 가스 추기밸브를 통해 진공펌프부에 의해 세퍼레이터 탱크내의 가스를 슬랍탱크로 흡입·이송하는 단계, 상기 진공펌프부의 가스 흡입·이송에 의해 세퍼레이터 탱크내의 레벨이 70% 이상이 될 때, PLC 에 의해 가스 추기밸브가 닫히고 진공펌프부의 바이패스 가동기가 열리어 진공펌프부내에서 진공이 자체 순환되는 단계를 통해 카고오일을 자동으로 하역할 수 있는 카고오일 펌프용 자동 하역방법 및 장치를 제공함에 있다.

Description

카고오일 펌프용 자동 하역방법 및 자동 하역장치 {Automatic stripping system and method for Cargo oil pump}

본 발명은 카고오일 펌프용 자동 하역방법 및 자동 하역장치에 관한 것으로, 디지털 제어기로 동작되는 세퍼레이터 탱크 레벨에 따라 연동되는 진공펌프부에 바이스패 가동기를 설치하고, 상기 하역장치를 PLC(Programmable Logic Controller) 에 의해 제어하여 카고오일을 유조선이나 VLCC 선에서 해안(SHORE)으로 자동 하역할 수 있는 카고오일 펌프용 자동 하역방법 및 자동 하역장치에 관한 것이다.

종래에는 카고오일을 하역시키기 위하여 세퍼레이터 탱크에 따라 아날로그 형태인 릴레이로 제어해 왔으며, 세퍼레이터 탱크 레벨에 따라 릴레이가 작동되고, 릴레이의 작동에 의해 진공펌프부가 작동되어 세퍼레이터 탱크내에서 분리된 가스를 흡입하여 슬랍탱크로 배출시키도록 되어 있었다. 그러나, 상기 진공펌프부는 릴레이의 작동에 따라 온/오프 되도록 되어 있어, 세퍼레이터 탱크의 레벨에 따라 진공펌프의 개폐빈도가 자주 일어나므로, 이러한 현상을 견딜 수 있는 대용량의 모터를 사용해야 하였다. 또한, 아날로그 형태의 릴레이를 사용하므로써, 발생되는 시스템의 내용 변경이 어렵고 접촉 불량과 수명의 제약이 따르며 장치의 확장에 어려움이 있는 등 여러 가지 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 모터의 개폐빈도를 제거하여 모터의 부하를 적게하고, 이에 따른 소용량의 모터 사용으로 경제적 부담을 해소하며, PLC(Programmable Logic Controller)를 통해 전체공정을 제어하여 하역공정을 자동화함과 동시에, 장치의 추가 및 변경을 용이하게 할 수 있는 카고오일 펌프용 자동 하역방법 및 자동 하역장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 카고오일탱크내의 카고오일이 세퍼레이터 탱크로 이송되는 제 1 단계, 상기 세퍼레이터 탱크로 이송된 카고오일을 비중차에 의해 오일과 가스로 분리하는 제 2 단계, 상기 세퍼레이터 탱크의 레벨을 레벨전송기에 의해 측정되어 PLC 로 전송하는 제 3 단계, 상기 레벨전송기의 전송된 값에 따라 PLC에 의해 토출밸브의 열림정도가 제어되는 제 4 단계, 상기 레벨전송기의 전송된 값에 관계없이 진공펌프가 작동되는 제 5 단계, 상기 레벨전송기의 전송된 값에 의해 세퍼레이터 탱크내의 레벨이 50% 이하로 떨어질 때 PLC에 의해 진공펌프부의 바이패스 가동기가 닫히고 가스 추기밸브가 오픈되는 제 6 단계, 상기 가스 추기밸브를 통해 진공펌프부에 의해 세퍼레이터 탱크내의 가스를 슬랍탱크로 흡입·이송하는 제 7 단계, 상기 진공펌프부의 가스 흡입·이송에 의해 세퍼레이터 탱크내의 레벨이 70% 이상이 될 때, PLC 에 의해 가스 추기밸브가 닫히고 진공펌프부의 바이패스 가동기가 열리어 진공펌프부내에서 진공이 자체 순환되는 제 8 단계를 통해 카고오일을 자동으로 하역할 수 있는 카고오일 펌프용 자동 하역방법 및 장치를 제공함에 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 제어시스템을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따라 하역시스템의 제어구성을 보인 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 카고오일탱크(10)내 카고오일을 세퍼레이터 탱크(20)를 통해 카고오일과 가스로 분리되고, 분리된 가스는 가스 추기밸브(80)를 경유 진공펌프부(30)에 의해 슬랍탱크(40)로 배출되며, 카고오일은 카고오일 펌프부(50)에 의해 이송관(60) 및 토출밸브(70)를 경유 해안으로 하역되도록 되어 있다.

상기 세퍼레이터 탱크(20)는 카고오일탱크(10)의 흡입구를 통해 흡입된 오일과 일부 가스가 비중차이로 분리되며, 분리된 가스는 가스 추기밸브(80)를 경유 진공펌프부(30)에 의해 슬랍탱크로 배출되도록 되어 있다.

이때, 상기 세퍼레이터 탱크(20)에는 레벨전송기가 설치되어 있으며, 레벨전송기에 의해 세퍼레이터 탱크(20)의 레벨이 측정되고, 상기 측정된 값은 PLC(90)로 전송되도록 되어 있다.

상기 가스 추기밸브(80)는 솔레노이드 밸브에 의해 개폐되는 피스톤 동작 공압밸브로, 세퍼레이터 탱크(20)의 레벨전송기의 값에 따라 PLC(90)에 의해 제어되며, 초기 언로딩시 카고오일이 진공펌프부(30)로 오버플로우되는 것을 방지하기 위해 정상적으로 닫혀 있다.

상기 진공펌프부(30)는 진공펌프, 모터, 현장기동반, 실링 물탱크, 바이패스 동작기로 구성되어 있으며, 세퍼레이터 탱크(20)내에서 분리된 가스를 슬랍탱크(40)로 배출시킨다. 상기 진공펌프부(30)는 언로딩 시작시점에서 수동으로 기동되어 스트리핑 완료시점에 자동 정지된다.

상기 바이패스 동작기(도시없음)는 진공펌프부(30)의 흡입측에 설치되고, PLC(90)에 의해 제어되며, 세퍼레이터 탱크(20)의 레벨에 따라 PLC(90)에 의해 가스 추기밸브(80)가 닫힐 시 오픈되고, 가스 추기밸브(80)가 오픈될 시 닫히도록 되어 있다.

상기 토출밸브(70)는 복동식 공압실린더에 의해 구동되는 나비형 밸브로, 이송관에 설치되고, 자동운전시 PLC(90) 에 의해 제어되며, 카고오일 펌프부(50)의 토출량을 조절한다. 이때, 상기 토출밸브(70)의 개도는 세퍼레이터 탱크(20)에 설치되어 있는 레벨전송기(21)의 입력신호에 따라 연동 조절된다.

상기 PLC(90)는 기존에 사용하던 제어반(Control panel)내의 릴레이, 타이머, 카운터 등의 기능을 IC, 트랜지스터 등의 반도체 소자로 대체시켜 기본적인 시퀸스 제어 기능에 연산기능을 추가하여 프램그램 제어가 가능하도록 한 범용 제어장치로써, 마이크로 프로세서 및 메모리를 중심으로 구성되어 인간의 두뇌 역할을 하는 중앙처리장치(CPU), 외부 기기와의 신호를 연결시켜 주는 입·출력부, 각 부에 전원을 공급하는 전원부, PLC내의 메모리에 프로그램을 기록하는 주변기기등으로 구성되어 있으며, 세퍼레이터 탱크(20)의 레벨전송기(21)에서 전송한 신호에 따라 가스 추기밸브(80), 바이패스 동작기(도시없음), 토출밸브(70), 진공펌프부(30) 등을 제어하고, 토출밸브 스위치(도시없음), 진공펌프 스위치(도시없음), 자동종료 스위치(도시없음), 가tm 추기밸브 스위치(도시없음), 스트립후 스위치(도시없음)등이 설치되어 있다.

상기 토출밸브스위치는 토출밸브(70)의 오토(auto)/메뉴얼(manual)을 선택하는 스위치로, 토출밸브 스위치를 오토(AUTO)로 셋팅했을 경우, 레벨전송기(21)의 공압신호는 포지셔너(positioner)로써 전달되고, 토출밸브 스위치는 자동 제어된다. 또한, 토출밸브 스위치를 매뉴얼(MANUAL)로 셋팅했을 경우, 매뉴얼 로더(MANUAL LOADER)의 손잡이가 시계방향으로 돌때, 레벨전송기(21)의 공압신호는 상승하고, 토출밸브(70)의 개도 정도는 증가한다. 반대방향으로 돌릴 때, 공압신호는 감소하고 토출밸브(70)도 내려간다. 상기 토출밸브(70)의 오프닝(opening) 정도와 매뉴얼 로더의 출력공합 신호 사이의 관계는 도 3 에 도시된 바와 같다.

상기 진공펌프 스위치는 진공펌프의 오토(auto) 또는 닫침(close)을 선택하는 스위치로, 스위치를 오토로 세팅할시, 레벨전송기(21)로부터의 공압신호에 의해 자동적으로 바이패스 동작기가 스타트(start)/스톱(stop)되고, 진공펌프부는 런(run) 상태에 있게 된다. 가스 추기밸브(80) 스위치가 닫힘(close)으로 셋팅되었을 때, 진공펌프부(30)는 자동적으로 정지된다. 또한, 스위치가 시작(start)으로 세팅되었을 때, 진공펌프부는 작동(start)되고, 정지(stop)일 때, 진공펌프부는 멈춘다.

상기 자동종료 스위치는 자동적 스트리핑이 끝난 후에 오토매틱 피니쉬(automatic finish) 신호를 제어하는 것으로, 스위치가 온(on)일때, 이 신호는 자동적 스트리핑의 완료시에 전달되어지고, 스위치가 오프(off)일때, 이 신호는 자동적 스트리핑의 완료시에 전달되어지지 않는다.

상기 가스 추기밸브 스위치는 가스 추기밸브(80)를 온/오프 시키는 것으로, 스위치가 노말(normal)일 때, 바이패스 동작기와 가스 추기밸브(80)는 레벨 전송기(21)에서 오는 공압신호에 따라 PLC(90)에 의해 자동적으로 제어되고, 스위치가 닫힘(close)일때, 바이패스 동작기와 가스 추기밸브(80)는 자동적으로 제어되지 않는다. 즉, 가스 추기밸브(80)는 풀 오프닝(full opening)에서 완전히 닫히게 되고, 자동적인 동작에서 바이패스 동작기는 오픈된다.

상기 스트립후 스위치는 자동적 스트리핑의 완료후에 자동적 스토핑(stopping) 또는 계속적인 카고오일 펌프부(50)의 동작을 제어한다. 이 스위치가 COP 스톱(STOP)일때, 카고오일 펌프부(50)는 자동적 스트리핑의 완료후에 자동적으로 멈춘다. 그러나, 스트립후 스위치가 런(run)으로 셋팅되었을 때, 자동적으로 멈추지 않고, 카고오일 펌프부(50)는 자동적 스트리핑의 완료 후에라도 계속적으로 동작한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 전체시스템 동작은 다음과 같다.

상기 자동하역시스템은 카고오일탱크에 액체 레벨이 높을 때에는 작동을 하지 않고, 카고 오일 탱크의 액체 레벨이 낮아짐에 따라 작동되며, 카고 오일 탱크의 액체 레벨이 낮아짐에 따라 세퍼레이터 탱크의 레벨이 70％ 또는 70％ 이상일 때 작동을 하게 된다. 상기 진공 펌프부는 스트리핑(Stripping)되는 원유 자체의 가연성 가스(Gas) 및 증기가 카고오일 펌프부에 유입되는 것을 방지하기 위하여 세퍼레이터 탱크의 레벨에 따른 레벨 전송기의 압력 신호에 따라, 진공 펌프부의 흡입측에 설치된 바이 패스 동작기(By-Pass Actuator)를 자동 운전시켜 진공 펌프부의 흡입 조건을 개선시킴으로서 장치를 보호하고, 언로딩(Unloading) 시간이 단축될 수 있도록 작동된다.

카고오일탱크의 액체 레벨이 낮아짐에 따라 카고오일 펌프부의 흡입 압력은 떨어지고, 이 떨어진 카고오일 펌프부의 흡입(Suction) 압력이 카고오일의 증기 압력에 근접함으로서, 스트리핑되는 원유 자체의 가연성 가스 및 증기가 세퍼레이터 탱크의 상부(Top)에 축적되어, 세퍼레이터 탱크의 레벨은 떨어지기 시작한다. 이때, 상기 세퍼레이터 탱크의 레벨이 50％ 이하로 떨어질 때, 레벨 전송기로부터의 공압 신호에 의해 압력 스위치가 작동되고, 상기 압력스위치의 작동에 따라 PLC에 의해 가스 추기밸브가 열리게 되며, 바이 패스 동작기가 닫히게 됨으로써, 진공 펌프부에 의해 가연성 가스 및 증기를 뽑아낼 수 있게 된다. 또한, 상기 세퍼레이터 탱크의 레벨이 70％ 이상으로 될 때에, 상기 레벨전송기는 이를 측정하여 PLC로 전송하고, PLC에 의해 가스 추기밸브는 닫히게 되며, 바이 패스 동작기는 열리게 된다. 또한, 복동식 공압 실린더의 구동에 의한 나비형 밸브(Butterfly Type Valve)인 토출 제어 밸브도 세퍼레이터 탱크의 레벨에 따른 레벨 전송기의 압력 신호에 따라 열리게 된다.

상기와 같은 작동이 계속 반복 진행되면서 카고오일 탱크의 액체 레벨이 더 떨어질 때, 세퍼레이터 탱크의 레벨도 떨어지게 되면서, 소용돌이가 벨 마우스(Bell-Mouth) 주위에서 발생된다. 상기 소용돌이 함몰의 바닥이 벨 마우스(Bell Mouth) 바닥 표면에 닿을 때, 원유 자체의 가연성 가스 및 증기는 벨 마우스(Bell Mouth)로 흡입되기 시작하며, 상기와 같이 흡입된 가연성 가스) 및 증기는 세퍼레이터 탱크에서 비중차이에 의하여 카고오일(Cargo Oil)과 분리되는데, 세퍼레이터 탱크의 레벨이 낮아질수록, 상기 가연성 가스 및 증기는 세퍼레이터 탱크의 상부(Top)에 축적된다.

상기와 같은 작동에 의하여 카고오일탱크의 액체 레벨이 더욱 떨어질 때, 벨 마우스(Bell-Mouth) 주위의 액체 표면은 격렬하게 물결을 치고, 많은 양의 가연성 가스 및 증기가 벨 마우스(Bell-Mouth)의 바닥 표면으로부터 직접 흡입된다.

상기와 같은 조건 하에서는 진공 펌프부가 작동할 지라도 세퍼레이터 탱크의 레벨은 큰 폭으로 떨어지게 되며 또한, 토출 제어 밸브의 개도(Opening) 폭도 크게 감소된다. 즉 카고오일 펌프부의 토출 흐름(Discharge Flow)도 상당히 감소한다. 상기와 같이 카고오일 펌프부의 토출 흐름(Discharge Flow)이 감소하면, 벨 마우스(Bell-Mouth)안의 카고오일(Cargo Oil)의 흐름 속도도 감소되고, 상기 벨 마우스(Bell-Mouth) 주위에 있는 액체 표면의 파동 형태는 작아짐으로서, 벨 마우스(Bell-Mouth) 안으로 흡입되는 가스 및 증기의 양은 감소되는데, 상기 벨 마우스(Bell-Mouth) 안으로 흡입되는 가스 및 증기의 양이 진공 펌프부의 작동에 의한 추기(Extraction) 양보다 작을 때, 세퍼레이터 탱크의 레벨은 상승되기 시작하고, 토출 제어 밸브는 점차적으로 열리고 또한, 카고오일 펌프부의 토출 흐름(Discharge Flow)의 양도 서서히 증가하기 시작한다. 상기와 같은 작동의 반복으로 벨 마우스(Bell-Mouth) 안으로 흡입되는 가스 및 증기의 양은 다시 증가하기 시작한다. 상기에서와 같이 가스 및 증기의 양이 다시 증가하기 시작하면, 세퍼레이터 탱크의 레벨은 떨어지게 되고, 토출 제어 밸브는 거의 닫히게 된다.

상기 조건에 따른 작동이 반복됨에 따라 카고오일탱크의 액체 레벨은 더욱 낮아지고, 상기 카고오일탱크의 액체 레벨이 낮아짐에 따라 세퍼레이터 탱크의 레벨은 벨 마우스(Bell-Mouth) 안으로 흡입되는 가스 및 증기의 초과된 양 때문에 급격히 떨어지고 또한, 토출 제어 밸브도 완전히 닫혀지게 된다. 연속적인 작동이 진행됨에 따라, 세퍼레이터 탱크의 레벨은 조금 상승하고, 이에 따라 토출 제어 밸브는 열리게 됨에 따라 벨 마우스(Bell-Mouth) 안으로 흡입되는 작은 양의 가스 및 증기는 다시 점점 증가되고 또한, 토출 제어 밸브는 완전히 다시 닫히게 된다.

상기와 같이 반복되는 작동에 의하여 세퍼레이터 탱크의 레벨이 5％ 이하로 떨어질 때, 레벨 램프(Low Separator Level Light Lamp)는 언로딩(Unloading) 작업이 카고오일탱크의 스트리핑 단계로 진입하였다는 것을 보여주는데, 카고오일탱크의 스트리핑이 진척됨에 따라, 진공 펌프부가 계속적으로 작동되어도 세퍼레이터 탱크의 레벨은 상승되지 않고 또한, 토출 제어 밸브는 거의 닫혀지게 된다.

상기와 같이 세퍼레이터 탱크의 레벨은 상승되지 않고, 토출 제어 밸브가 닫혀지게 되는 조건의 지속은 언로딩(Unloading)되는 남아있는 액체가 없다는 것을 의미하며, 어떤 일정한 시간동안 레벨 램프(Low Separator Tank Level Light Lamp)가 온(On)될 때, 스트리핑 종료(Finish Of Stripping)가 깜박이면서, 경적이 울리는데, 이때 본 발명의 연속적 동작흐름 진행에 따른 작동이 마무리됨을 보여 준다.

종료 후 선택(After Finish Selector)이 카고오일 펌프 스톱(Cargo Oil Pump Stop)에 고정되어져 있을 때, 카고오일 펌프부는 작동적으로 멈추게 되고 또한, 종료 후 선택(After Finish Selector)이 카고오일 펌프부 런(Cargo Oil Pump Run)에 고정되어져 있을 때, 카고오일 펌프부는 계속적으로 동작된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 진공펌프부에 바이패스 동작기를 설치하여 진공펌프부의 연속 기동으로 인한 모터의 부하를 줄여 수명을 연장시켰으며, 아날로그 형태의 릴레이에 의한 제어를 PLC 에 의해 자동제어하여 신뢰성 및 보수성을 향상시키는 등 많은 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 제어시스템을 보인 예시도

도 2 는 본 발명에 따라 하역시스템의 제어구성을 보인 예시도

도 3 은 카고오일 펌프용 매뉴얼 로더와 토출밸브 개도의 관계를 보인 예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(10) : 카고오일탱크(Cargo Oil tank)

(20) : 세퍼레이터 탱크(separator)

(21) : 레벨전송기 (30) : 진공펌프부

(40) : 슬랍탱크(slop tank) (50) : 카고오일 펌프부

(60) : 이송관 (70) : 토출밸브

(80) : 가스 추기밸브(Gas extraction valve)

(90) : PLC(Programmable Logic Controller)

Claims (3)

1. 카고오일탱크내의 카고오일이 세퍼레이터 탱크로 이송되는 단계;

   상기 세퍼레이터 탱크로 이송된 카고오일을 비중차에 의해 오일과 가스로 분리하는 단계;

   상기 세퍼레이터 탱크의 레벨을 레벨전송기에 의해 측정하여 PLC 로 전송하는 단계;

   상기 레벨전송기의 전송된 값에 따라 PLC에 의해 토출밸브의 열림정도가 제어되는 단계;

   상기 레벨전송기의 전송된 값에 관계없이 진공펌프가 작동되는 단계;

   상기 레벨전송기의 전송된 값에 의해 세퍼레이터 탱크내의 레벨이 50% 이하로 떨어질 때 PLC에 의해 진공펌프부의 바이패스 가동기가 닫히고 가스 추기밸브가 오픈되는 단계;

   상기 가스 추기밸브를 통해 진공펌프부에 의해 세퍼레이터 탱크내의 가스를 슬랍탱크로 흡입·이송하는 단계;

   상기 진공펌프부의 가스 흡입·이송에 의해 세퍼레이터 탱크내의 레벨이 70% 이상이 될 때, PLC 에 의해 가스 추기밸브가 닫히고 진공펌프부의 바이패스 가동기가 열리어 진공펌프부내에서 진공이 자체 순환되는 단계를 통해 카고오일을 자동 하역하는 것을 특징으로 하는 카고오일 펌프용 자동 하역방법.
2. 카고오일탱크와 연결·설치되어 오일과 가스를 분리하는 세퍼레이터 탱크와,

   상기 세퍼레이터 탱크에 설치되어 세퍼레이터 탱크내의 액체레벨을 측정하는 레벨전송기와,

   상기 세퍼레이터 탱크와 연결·설치되어 세퍼레이터 탱크내의 오일을 이송관을 따라 해안으로 이송시키는 카고오일 펌프부와,

   상기 이송관에 설치되는 토출밸브와,

   상기 세퍼레이터 탱크와 연결·설치되어 세퍼레이터 탱크내의 가스를 슬랍탱크로 배출시키는 진공펌프부와,

   상기 세퍼레이터 탱크와 진공펌프부 사이에 설치되는 가스 추기밸브와,

   상기 레벨전송기, 카고오일 펌프부, 토출밸브, 진공펌프부 및 가스 추기밸브와 연결되어 레벨전송기의 전송값에 따라 카고오일 펌프부, 토출밸브, 진공펌프부 및 가스 추기밸브를 제어하는 PLC를 포함하는 것을 특징으로 하는 카고오일 펌프용 자동 하역장치.
3. 제 2 항에 있어서;

   상기 진공펌프부의 흡입측에는 펌프내의 진공을 자체 순환시키는 바이패스 가동기가 더 설치된 것을 특징으로 하는 카고오일 펌프용 자동 하역장치.