KR101253439B1 - System for measuring the shied effect of radiant from floating production storage and offloading and the method for measuring the radiannt heat from floating production storage and offloading - Google Patents

System for measuring the shied effect of radiant from floating production storage and offloading and the method for measuring the radiannt heat from floating production storage and offloading Download PDF

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김봉주
서정관
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허태욱
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세보테크 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A radiation shielding device of a FPSO(Floating Production Storage and Offloading) and a radiation shielding measuring method of the FPSO is provided to generate base research data about equipment sensitive to a heat flux through a simulation of radiation generated in a flare system of the FPSO. CONSTITUTION: A radiation shielding device of a FPSO comprises a heat source unit(100), a shielding unit(200), a moving unit(300), a sensor(400), and a measuring unit(500). The heat source unit includes a virtual heat source of a flare system for testing radiation radiated by a heat source generated in the flare system. The shielding unit is arranged in the front surface of the heat source unit and shields the radiation radiated by the heat source unit. The moving unit is arranged in the front surface of the shielding unit to be movable. The sensor is installed in the moving unit and senses temperature and a heat flux according to a distance to the heat source unit. The measuring unit controls the radiant temperature of the heat source unit and receives the radiant temperature and the heat flux sensed by the sensor, thereby measuring the reduced amount of the heat according to the distance to the heat source unit and controlling the same.

Description

부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 장치 및 이를 이용한 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 방법{System for measuring the shied effect of radiant from Floating Production Storage and Offloading and the method for measuring the radiannt heat from Floating Production Storage and Offloading}System for measuring the shied effect of radiant from Floating Production Storage and Offloading and the method for measuring the radiannt heat from Floating Production Storage and Offloading}

본 발명은 복사열 차폐 측정 장치 및 이를 이용한 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부유식 원유 생산저장설비(FPSO)에 구비된 탑 사이드(topside) 장비의 전자기기가 플레어 시스템에서 발생하는 고온의 복사열에 의해 파손되는 것을 방지하기 위해 가상의 열원을 이용하여 실험적으로 복사 온도와 열 유량(Heat Flux)에 대한 차폐판의 성능을 실험하기 위한 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 장치 및 이를 이용한 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus for measuring radiant heat shielding and a method using the same, and more particularly, an electronic device of a topside device provided in a floating crude oil production and storage facility (FPSO) to high temperature radiant heat generated from a flare system. Radiation heat shield measuring device of floating crude oil production storage facility and experiment using floating heat source experimentally to simulate the performance of shield plate against radiant temperature and heat flux using virtual heat source to prevent damage by The present invention relates to a method for measuring radiant heat shielding of a crude oil production storage facility.

최근 들어, 공업화와 산업화가 가속화함에 따라 천연자원(석유, 천연가스 등)의 사용량이 점차 증가되고 있으며, 매장량이 한정된 천연자원의 안정적인 생산과 공급이 대단히 중요한 문제로 떠오르고 있다.Recently, as industrialization and industrialization accelerate, the use of natural resources (petroleum, natural gas, etc.) is gradually increasing, and stable production and supply of natural resources with limited reserves has emerged as a very important problem.

해양 플랜트는 유전 또는 가스 채굴지점에 설치된 이후 약 3년에서 많게는 30년까지 운용되므로 이에 따른 설계상의 고려조건도 상당히 까다로운 편이며 바람이나 파도 등의 기후적 영향과 해상의 특수한 환경적 상황은 물론 석유제품의 생산으로 화재 및 폭발에 대한 안정성 확보와 관련된 다양하고 난이도 높은 기술이 요구된다.Offshore plants operate from about three to as many as thirty years after they are installed at oil or gas mining sites, so design considerations are quite demanding, as well as climatic effects such as wind and waves, and special environmental conditions at sea, as well as oil. The production of products requires a variety of high-tech skills related to securing stability against fire and explosion.

또한, 최근 1,000m 이상의 심해에서의 석유자원 개발에 대한 수요증가로 인해 기술의 확보 및 개발이 다양하게 진행되고 있으며, 특히 기존의 단일 기능의 단순 목적용에서 시추, 생산, 저장 등이 동시에 가능한 다 목적용 해양플랜트를 개발하는 추세이다. 이에 따라 세계적으로 에너지와 자원의 수요증가와 가격급등이 최근에 더욱 뚜렷이 진행되고 있는 가운데 해양플랜트의 수요와 가격도 동반 상승하고 있으며 향후 5년 이후에도 지금과 같은 추세가 계속 될 것으로 전망되고 있다.In addition, due to the recent increase in demand for oil resource development in the deep sea of more than 1,000m, various technologies are being secured and developed. In particular, drilling, production, and storage are possible at the same time for the simple purpose of the existing single function. The trend is to develop a marine offshore plant. As a result, the increase in demand and price of energy and resources has been more pronounced in the world, and the demand and price of offshore plants are also rising. It is expected that the trend will continue even after five years.

특히, 중력식(Gravity Based Structure) 및 고정식(Fixed Platform)구조물, 부유식 구조물(Floating Structure), 반잠수식 구조물(Semisubmersible Structure)에 이르기까지 해양시추설비는 향후 수년간은 발주가 꾸준히 지속될 전망이며 실제로 최근 발주량이 급증하고 있다.In particular, offshore drilling facilities such as Gravity Based Structure, Fixed Platform Structure, Floating Structure, and Semisubmersible Structure are expected to continue to be ordered for many years. Orders are skyrocketing.

부유식 원유 생산, 저장, 및 육상 정제시설로 운송하기 위한 하역 기능을 할 수 있도록 고안된 해양플랜트인 FPSO(Floating Production Storage and Offloading)는 심해에서도 작업이 가능하도록 만든 설비이므로 고정식 구조물 등의 해양 구조물보다는 움직임이 자유롭고 활용성이 높아 심해자원 개발에 발맞춰 FPSO 건조가 증가 되고 있다.Floating Production Storage and Offloading (FPSO), an offshore plant designed to serve floating crude oil production, storage, and transport to land refining facilities, is designed to work in the deep sea, rather than offshore structures such as fixed structures. Due to its free movement and utilization, FPSO construction is increasing in line with the development of deep sea resources.

FPSO는 현재 유전에서 원유 또는 천연가스를 생산하기 위해 사용되고 있으며, 일 예로 LNG FPSO는 근래 들어 유전의 고갈 및 청정연료에 대한 수요의 증가로 인해 그 개발이 활발히 이루어지고 있다. 심해저 유전 개발에 있어서 Oil FPSO나 LNG FPSO는 해상에 부유한 상태에서 원유나 천연 가스를 정제, 저장 및 운반할 수 있는 부유식 해상 정유 공장이라고 할 수 있다. FPSOs are currently used to produce crude oil or natural gas in oil fields. For example, LNG FPSOs are being actively developed due to depletion of oil fields and increasing demand for clean fuel. In deep-sea oilfield development, Oil FPSO or LNG FPSO is a floating offshore refinery that can refine, store and transport crude oil and natural gas while floating at sea.

FPSO 탑사이드에는 설비 안의 석유공장으로 폐 가스를 소각하는 장치인 플레어(Flare) 시스템에서 발생하는 열로부터 전자장비 및 기계장비를 보호하고 아울러 작업자의 생명을 보호하기 위하여 차폐판을 설치한다.FPSO topsides are equipped with shielding plates to protect electronic and mechanical equipment from the heat generated by the flare system, a device that incinerates waste gas to the petroleum plant in the facility and to protect the lives of workers.

현재까지 FPSO에 탑재된 탑 사이드 장비 또는 다른 전자장비에 전달되는 복사열에 대한 기준이 명확하게 확립된 상태는 아니며 이를 검증 할 수 있는 실험적 연구 및 방법은 많이 부족한 실정이다.To date, the standards for radiant heat transmitted to top-side equipment or other electronic equipment mounted on FPSO have not been clearly established, and there are not enough experimental studies and methods to verify this.

차폐판은 플레어 시스템에서 전달되는 열원으로부터 오는 열을 차단해줌으로써 장비에 직접적인 열이 가해지는 것을 방지할 수 있으며, 전자장비처럼 자체 발열량 감소를 위해 내부 공기 순환을 도모하는 역할도 담당하고 있는 중요한 장치이다.The shield prevents direct heat from being applied to the equipment by blocking heat from the heat source delivered from the flare system, and is an important device that also plays a role in promoting internal air circulation to reduce self-heating, like electronic equipment. to be.

상기 차폐판과 관련된 종래 기술은 1994년 대한기계학회논문집 제 18 권 제 10 호, pp. 2738~2750에서 박경우, 이주형, 박희용이 발표한‘차폐막이 있는 밀폐공간 내에서의 난류 자연대류 복사열전달에 관한 연구’를 통해 차폐막이 있는 밀폐공간 내에서 순수자연대류와 자연대류와 복사가 연계하여 발생하는 열 및 유동특성을 서로 비교함으로써 복사열 전달현상이 자연대류 유동장에 미치는 영향을 수치적으로 규명하였고, Zitzmann T, Pfrommer P, Cook M.J는 두 개의 벽면 사이에 온도, 복사, 대류의 값을 주어 Monte Carlo(MC) 모델법과 Discrete Transfer(DT) 모델법의 기법을 이용한 동적 열 부하 건물 분석(Dynamic Thermal Building Analysis)을 실시하였다(Zitzmann T., Pfrommer P., Cook M.J., 2007.『Dynamic Thermal building analysis with CFD modeling radiation』 University of Applies Sciences Coburg, Germany).The prior art related to the shield plate is published in 1994, pp. 18, 10, pp. In the case of Park, at 2738 ~ 2750, through the study on the turbulent natural convection radiant heat transfer in a closed space with shielding, published by Lee Joo-Hyung and Park Hee-yong, By comparing the generated heat and flow characteristics with each other, the effects of radiative heat transfer on the natural convective flow field were numerically identified. Zitzmann T, Pfrommer P, and Cook MJ gave values of temperature, radiation, and convection between two walls. Dynamic Thermal Building Analysis was performed using Monte Carlo (MC) model and Discrete Transfer (DT) model method (Zitzmann T., Pfrommer P., Cook MJ, 2007. analysis with CFD modeling radiation 』University of Applies Sciences Coburg, Germany).

그러나 차폐판에 대한 열 차단 효과를 측정하여 상기 탑 사이드 장비 또는 전자기기에 전달되는 복사 온도 및 열 유량(Heat Flux)의 감소율을 규명할 수 있는 측정 장치측정 장치지 개발되지 않고 있는 실정이다.
However, there is no development of a measuring device measuring device that can measure the heat shielding effect on the shield plate to determine the reduction rate of radiant temperature and heat flux transmitted to the top side equipment or electronic device.

본 발명의 실시예들은 FPSO 탑사이드에 탑재된 플레어 시스템에서 복사되는 고온의 복사열에 의해 탑 사이드 장비에 설치된 각종 전자 장비를 보호하기 위해 상기 복사열을 차폐하는 차폐판(Heat Shield)의 차폐성능을 규명하고자 실험적 연구를 통한 검증을 위해 거리별로 차폐성능의 실험적 방법 기법 확립과 전산유체역학기법을 적용한 수치해석 및 실험 데이터를 비교 분석하고, 차폐성능에 대한 실험 데이터를 기반으로 실험식을 도출하여 표준화된 차폐판의 설계기법을 확립하고자 한다.
Embodiments of the present invention identify the shielding performance of the heat shield (Heat Shield) to shield the radiant heat to protect various electronic equipment installed in the top-side equipment by the high-temperature radiant heat radiated from the flare system mounted on the FPSO top side In order to verify through experimental studies, we established an experimental method of shielding performance by distance, compare and analyze numerical analysis and experimental data applying computational fluid dynamics, and derive an empirical formula based on experimental data on shielding performance and standardize shielding. The design technique of plate is to be established.

본 발명의 일 측면에 따르면, 부유식 원유 생산저장설비(Floating Production Storage and Offloading)(FPSO)에 구비된 플레어 시스템(Flare System)에서 발생하는 열원에서 복사되는 복사열에 대한 실험을 위해 상기 플레어 시스템의 열원을 가상한 열원이 구비된 열원부; 상기 열원부의 전면에 구비되고, 상기 열원부에서 복사되는 열을 차폐하는 차폐부; 상기 차폐부의 전면에 이동 가능하게 구비된 이동부; 상기 이동부에 설치되고 상기 열원부와의 이격 거리에 따른 온도 및 열 유량(Heat Flux)을 감지하는 감지센서; 및 상기 열원부의 복사 온도를 제어하고, 상기 감지센서에서 감지된 온도 및 열 유량(Heat Flux)을 입력받아 상기 열원부와의 이격 거리에 따른 열 감소량을 측정 및 제어하는 제어부가 구비된 측정부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, the flare system for the experiment of the radiant heat radiated from the heat source generated in the Flare System (Flare System) provided in Floating Production Storage and Offloading (FPSO) A heat source unit provided with a heat source simulating a heat source; A shielding portion provided on the front surface of the heat source portion and shielding heat radiated from the heat source portion; A moving part provided on the front surface of the shielding part to be movable; A detection sensor installed in the moving part and detecting a temperature and a heat flux according to a distance from the heat source part; And a measuring unit including a control unit for controlling the radiation temperature of the heat source unit, and measuring and controlling a heat reduction amount according to a distance from the heat source unit by receiving a temperature and heat flux detected by the detection sensor. do.

상기 이동부는 상기 차폐부와 마주보며 설치되고 상기 감지센서가 장착되는 설치판을 포함한다.The moving part includes an installation plate facing the shield and installed with the detection sensor.

상기 감지센서는 열유량 센서(Heat Flux Sensor)와 열전대 센서(Thermal Couple Sensor)를 포함하고, 상기 설치판의 중앙 위치에 설치되는 것을 특징으로 한다.The sensor includes a heat flux sensor and a thermocouple sensor, and is installed at a central position of the mounting plate.

상기 설치판은 소정의 간격이 유지되는 메쉬 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.The installation plate is characterized in that it is made of a mesh form that maintains a predetermined interval.

상기 감지센서는 고온의 복사열에 의한 파손을 방지하기 위해 상기 감지센서의 내측으로 냉각수를 공급하는 쿨러와 연결된다.The sensor is connected to a cooler that supplies coolant to the inside of the sensor in order to prevent damage due to high temperature radiant heat.

상기 차폐부는 소정의 크기로 이루어지고 판 형상으로 이루어진 제1 차폐판; 소정의 깊이로 돌출된 홈과 돌기가 반복 형성된 제2 차폐판; 소정의 크기로 이루어지고 다수개의 홀이 형성된 제3 차폐판; 소정의 크기로 이루어지고 메쉬(Mesh) 형태로 형성된 제4 차폐판이 순서대로 번갈아 가며 설치되고 그에 따른 온도 및 열 유량이 측정되는 것을 특징으로 한다.
The shielding portion is made of a predetermined size and made of a plate-shaped first shielding plate; A second shielding plate in which grooves and protrusions protruding to a predetermined depth are repeatedly formed; A third shielding plate having a predetermined size and having a plurality of holes formed therein; The fourth shielding plate is formed in a predetermined size and formed in a mesh shape, and the fourth shielding plate is alternately installed, and the temperature and heat flow rate are measured accordingly.

본 발명의 다른 실시예에 의한 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 방법은 (a) 열원부의 전원이 오프된 상태에서 차폐판이 설치되는 단계; (b) 상기 열원부에서 복사되는 온도 및 열 유량(Heat Flux)을 감지하는 감지센서를 설치하는 단계; (c) 상기 감지센서에 대한 쿨링을 실시하는 단계; (d) 상기 열원부에 전원이 인가된 후에 상기 열원부로부터 서로 다른 이격 거리를 두고 상기 감지센서에 전달되는 온도 및 열 유량을 측정하는 단계; (e) 상기 열원부에 설치된 차폐판을 제거한 상태에서 상기 열원부에서 복사되는 온도 및 열 유량을 측정하는 단계; 및 (f) 상기 열원부에 차폐판이 구비된 상태에서 측정된 데이터와 상기 차폐판이 제거된 상태에서 측정된 데이터를 비교 검토하고, 상기 차폐판의 종류에 따른 열 유량과 거리에 대한 관계식을 도출하는 단계를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, a method for measuring radiant heat shielding of a floating crude oil production and storage facility includes: (a) installing a shield plate in a state in which a power source of a heat source unit is turned off; (b) installing a detection sensor for detecting a temperature and heat flux radiated from the heat source unit; (c) performing cooling on the detection sensor; (d) measuring a temperature and a heat flow rate transmitted to the sensing sensor at different distances from the heat source unit after power is applied to the heat source unit; (e) measuring a temperature and a heat flow rate radiated from the heat source unit in a state where the shield plate installed in the heat source unit is removed; And (f) comparing and comparing the data measured while the shielding plate is provided with the heat source unit with the data measured while the shielding plate is removed, and deriving a relational expression for the heat flow rate and distance according to the type of the shielding plate. Steps.

상기 (a) 단계는 동일 크기의 서로 다른 형상으로 이루어진 다수개의 차폐판이 순차적으로 교체되는 것을 특징으로 한다.Step (a) is characterized in that a plurality of shield plates made of different shapes of the same size are replaced sequentially.

상기 (d) 단계는 상기 온도 및 열 유량을 측정하기 이전에 상기 열원부를 t시간 동안 우선 작동시켜 목표로 하는 열 유량을 유지시키는 것을 특징으로 한다.In step (d), the heat source unit is first operated for t hours before measuring the temperature and the heat flow rate to maintain a target heat flow rate.

상기 (f) 단계는 관계식이 q(x) = q * eax로 도출되는 것을 특징으로 한다.Step (f) is characterized in that the relation is derived by q (x) = q * e ax .

여기서, q(x)는 열 유량 방정식(Equation of Heat Flux (kW/m2))이고, q는 각각의 차폐판에 대한 열유량(Heat Flux)이며, a는 모든 실험 결과에 대해 Curve Fitting 을 했을 때 산출된 상수 값(-0.002)이고, x는 열원부와 감지센서 사이의 이격 거리(mm)를 나타낸다.Where q (x) is the Equation of Heat Flux (kW / m2), q is the Heat Flux for each shield, and a is Curve Fitting for all experimental results. Is a constant value calculated at the time (-0.002), and x represents a distance (mm) between the heat source and the sensor.

상기 (f) 단계는 서로 다른 이격 거리에 따라 측정된 열 유량에 대한 실제값과 설계값에 대한 비교 및 오차값에 대한 산출을 통해 측정된 열 유량에 대한 분석을 실시하는 것을 특징으로 한다.
Step (f) is characterized in that the analysis of the measured heat flow rate through the calculation of the actual value and the design value and the error value for the heat flow rate measured according to the different separation distance.

본 발명의 실시예들은 FPSO의 플레어 시스템에서 발생하는 복사열에 대한 모의 실험을 통해 열 유량에 민감한 장비에 대한 차폐판에 대한 기초 연구자료를 제공할 수 있다.Embodiments of the present invention can provide basic research data for shield plates for equipment sensitive to heat flow through simulation of radiant heat generated in the flare system of FPSO.

본 발명의 실시예들은 FPSO의 플레어 시스템에서 발생하는 복사열의 거동특성을 검증하고 이를 통해 차폐판에 대한 성능 연구를 위한 실험 장비로 활용할 수 있다.Embodiments of the present invention can verify the behavior characteristics of the radiant heat generated in the flare system of the FPSO and can be used as an experimental equipment for the performance study of the shield plate.

본 발명의 일 측면에 따르면 차폐판의 종류에 따른 특성을 파악하고 차폐성능에 대한 실험 데이터를 기반으로 표준화된 차폐판의 설계기법을 확립하고자 한다.
According to an aspect of the present invention to determine the characteristics according to the type of the shield plate and to establish a standard design method of the shield plate based on the experimental data on the shielding performance.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 장치를 도시한 측면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 장치에 구비된 제1 차폐판이 설치된 상태를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 장치에 구비된 제2 차폐판이 설치된 상태를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 장치에 구비된 제3 차폐판이 설치된 상태를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 장치에 구비된 제4 차폐판이 설치된 상태를 도시한 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 감지센서가 설치판에 설치된 상태를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 감지센서를 도시한 사시도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 장치에 구비된 쿨러를 도시한 사시도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 방법을 도시한 순서도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 장치의 사용상태도.1 is a side view showing the radiation shielding apparatus of the floating crude oil production storage facility according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view showing a state in which the first shield plate provided in the radiant heat shield measurement apparatus of the floating crude oil production storage facility according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a perspective view showing a state in which the second shield plate provided in the radiant heat shield measurement apparatus of the floating crude oil production storage facility according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view illustrating a state in which a third shielding plate installed in the radiation shielding apparatus of the floating crude oil production storage facility according to an embodiment of the present invention is installed.
5 is a perspective view illustrating a state in which a fourth shielding plate installed in the radiation shielding apparatus of the floating crude oil production storage facility according to an embodiment of the present invention is installed.
6 is a perspective view showing a state in which a detection sensor is installed on the mounting plate according to an embodiment of the present invention.
7 is a perspective view showing a detection sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view illustrating a cooler provided in an apparatus for measuring radiant heat shielding of a floating crude oil production and storage facility according to an embodiment of the present invention. FIG.
9 is a flowchart illustrating a method for measuring radiant heat shielding of a floating crude oil production storage facility according to an embodiment of the present invention.
10 is a state diagram used in the radiation heat shield measurement apparatus of the floating crude oil production storage facility according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 장치의 구성에 대해 도면을 참조하여 설명한다.With reference to the drawings will be described with respect to the configuration of the radiation heat shield measurement apparatus of the floating crude oil production storage facility according to an embodiment of the present invention.

첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 장치(1)는 열원부(100)와, 차폐부(200)와, 이동부(300)와, 감지센서(400)와, 제어부(502)가 구비된 측정부(500)를 포함한다.Referring to FIG. 1, an apparatus for measuring radiant heat shielding of a floating crude oil production and storage facility according to an embodiment of the present invention 1 includes a heat source part 100, a shield part 200, and a moving part 300. And a measuring unit 500 provided with a detection sensor 400 and a control unit 502.

열원부(100)는 부유식 원유 생산저장설비(Floating Production Storage and Offloading)(FPSO)에 구비된 플레어 시스템(Flare System)에서 발생하는 열원에서 복사되는 복사열에 대한 실험을 위해 상기 플레어 시스템의 열원이 아닌 가상 열원에 해당 되며, 일 예로 할로겐 히터가 사용될 수 있으나 이와 유사한 특성을 가지는 다른 히터가 사용되는 것도 가능함을 밝혀둔다.The heat source unit 100 is a heat source of the flare system for the experiment on the radiant heat radiated from the heat source (flare system) provided in the Floating Production Storage and Offloading (FPSO) Non-virtual heat sources, for example, a halogen heater may be used, but it is noted that other heaters having similar characteristics may be used.

열원부(100)는 방열면적이 가로 1m, 세로 1m의 크기로 이루어진 직사각형 형상으로 이루어지고, 상기 열원부(100)를 지지하는 지지 프레임(110)을 포함한다.The heat source part 100 has a rectangular shape having a heat dissipation area of 1 m in width and 1 m in length, and includes a support frame 110 for supporting the heat source part 100.

지지 프레임(110)은 열원부(100)의 안정적인 설치를 위해 구비되고, 물리적 강성이 요구되는 스틸 앵글이 사용되며 상기 열원부(100)가 안착되도록 수직 방향에 구비된 제1 지지 프레임과, 상기 제1 지지 프레임에 대해 수평 방향으로 연장 배치되고 하단에 다수개의 바퀴(102)가 구비된 제2 지지 프레임을 포함한다.The support frame 110 is provided for the stable installation of the heat source unit 100, the first angle of the first support frame is provided in a vertical direction so that the steel angle required for physical rigidity is used and the heat source unit 100 is seated, and The second support frame extends in a horizontal direction with respect to the first support frame and includes a plurality of wheels 102 at the bottom thereof.

제2 지지 프레임은 측면에서 바라볼 때 삼각형태로 이루어짐으로써 상기 열원부의 하중에 따른 지지를 안정적으로 도모할 수 있으며, 바퀴(102)는 열원부(100)의 용이한 이동을 위해 구비된다.The second support frame has a triangular shape when viewed from the side to stably support the load according to the load of the heat source part, and the wheels 102 are provided for easy movement of the heat source part 100.

열원부(100)는 바닥면에서 소정의 높이 만큼 이격된 위치에 위치되며, 후술할 차폐부(200)의 위치도 상기 열원부(100)의 위치와 동일한 위치에 위치된다.The heat source unit 100 is positioned at a position spaced apart from the bottom by a predetermined height, and the position of the shield 200 to be described later is also located at the same position as the position of the heat source unit 100.

이동부(300)는 차폐부(200)의 전면에 배치되고 후술할 감지센서(400)의 설치를 위해 열원부(100)와 마주보며 설치되며 상기 열원부(100)에서 설정된 거리 만큼 이동된다. 이를 위해 이동부(300)는 측면에서 바라볼 때 삼각형태로 이루어진 지지 프레임(310)이 구비되고 하단에 다수개의 바퀴(302)가 구비되어 있어서 상기 열원부(100)와 상대적인 이격 거리를 용이하게 변경시킬 수 있다. The moving part 300 is disposed in front of the shielding part 200 and is installed to face the heat source part 100 for the installation of the sensor 400 to be described later, and is moved by a distance set by the heat source part 100. To this end, the moving part 300 is provided with a support frame 310 made of a triangular shape when viewed from the side, and a plurality of wheels 302 are provided at the bottom thereof to facilitate a relative separation distance from the heat source part 100. You can change it.

이동부(300)는 후술할 감지센서(400)가 설치되는 설치판(302)을 포함하고, 상기 설치판(302)은 소정의 간격이 유지되는 메쉬 형태로 이루어진다. 설치판(302)이 메쉬 형태로 이루어지는 이유는 상기 감지센서(400)를 설치판(302)에 설치할 때 격자 형태의 메쉬로 이루어진 설치판(302)의 구조적 특징에 의해 상기 감지센서(400)의 용이한 설치를 위해서이다. 상기 설치판(302)은 직사각형 형상의 메쉬 구조에 의해 감지센서를 용이하게 삽입 설치할 수 있다.
The moving unit 300 includes an installation plate 302 on which the sensor 400 to be described later is installed, and the installation plate 302 has a mesh shape in which a predetermined interval is maintained. The reason why the mounting plate 302 is formed in the mesh form is that when the sensor 400 is installed in the mounting plate 302, the mounting plate 302 is formed by a structural feature of the mesh of the mounting plate 302. For easy installation. The mounting plate 302 may be easily inserted into the detection sensor by a rectangular mesh structure.

본 발명의 일 실시예에 의한 차폐부에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예에 의한 차폐부는 FPSO에서 사용되는 서로 다른 형상의 차폐판이 구비될 수 있으며 각각의 형상에 따른 특징을 살펴본다. 참고로 도 2는 본 발명의 일 실시예에의한 제1 차폐판을 도시한 도면이고, 도 3은 제2 차폐판을 도시한 도면이며, 도 4는 제3 차폐판을 도시한 도면이고, 도 5는 제4 차폐판을 도시한 도면이다.A shielding unit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The shielding unit according to the present embodiment may be provided with shielding plates of different shapes used in the FPSO, and looks at the characteristics according to each shape. For reference, Figure 2 is a view showing a first shield plate according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a view showing a second shield plate, Figure 4 is a view showing a third shield plate, 5 is a view illustrating a fourth shielding plate.

첨부된 도 2 내지 도 5를 참조하면, 차폐부(200)는 열원부(100)의 전면에 구비되고, 상기 열원부(100)에서 복사되는 열을 차폐하는 역할을 한다. 차폐부(200)는 FPSO에 구비된 차폐판에 해당되며 상기 차폐판을 통해 열원부(100)에서 전달되는 복사열과 열 유량을 차폐할 수 있으며 본 실시예에서는 서로 다른 형상으로 이루어진 다수개의 차폐판이 구비된다.2 to 5, the shielding part 200 is provided on the front surface of the heat source part 100 and serves to shield heat radiated from the heat source part 100. The shielding unit 200 corresponds to a shielding plate provided in the FPSO, and may shield radiant heat and heat flow transmitted from the heat source unit 100 through the shielding plate. In the present embodiment, a plurality of shielding plates having different shapes may be provided. It is provided.

예를 들면, 소정의 크기로 이루어지고 판 형상으로 이루어진 제1 차폐판(210)과, 소정의 깊이로 돌출된 홈과 돌기가 반복 형성된 제2 차폐판(220)과, 소정의 크기로 이루어지고 다수개의 홀이 형성된 제3 차폐판(230)과, 소정의 크기로 이루어지고 메쉬(mesh) 형태로 형성된 제4 차폐판(240)이 구비될 수 있다.For example, the first shielding plate 210 made of a predetermined size and formed in a plate shape, the second shielding plate 220 repeatedly formed with grooves and protrusions protruding to a predetermined depth, and made of a predetermined size A third shielding plate 230 having a plurality of holes formed therein and a fourth shielding plate 240 having a predetermined size and formed in a mesh shape may be provided.

제1 내지 제4 차폐판(210,220,230,240)은 모두 상기 열원부(100)의 크기 보다는 상대적으로 큰 1.1m * 1.1m의 직사각형 형상으로 이루어지고, 상기 열원부(100)의 전면에 탈착 가능하게 설치된다.
All of the first to fourth shield plates 210, 220, 230, and 240 have a rectangular shape of 1.1 m * 1.1 m, which is relatively larger than the size of the heat source part 100, and is detachably installed on the front surface of the heat source part 100. .

제1 차폐판(210)은 외주면이 평평하게 형성된 판 형상의 직사각형으로 2mm의 두께의 스테인리스가 사용되고, 제2 차폐판(220)은 소정의 깊이로 돌출된 홈과 돌기가 반복 형성된 골판지 타입으로 3mm의 두께의 스테인리스가 사용된다.The first shielding plate 210 is a plate-shaped rectangle formed with a flat outer circumference, and a stainless steel having a thickness of 2 mm is used. Of stainless steel is used.

제3 차폐판(230)은 17mm 간격의 피치(Pitch)로 이격되고, 4mm의 직경으로 개구된 다수개의 홀이 개구된 형태로 이루어지고, 제4 차폐판(240)은 ø1.6 x 8 mesh 형태로 이루어진다.The third shielding plate 230 is spaced apart by a pitch of 17 mm intervals, and a plurality of holes opened at a diameter of 4 mm are opened, and the fourth shielding plate 240 has a ø1.6 x 8 mesh. In the form of

본 실시예에 의해 제1 내지 제4 차폐판(210,220,230,240)은 실험을 위해 순차적으로 열원부(100)의 전면에 설치되고, 설치된 후에 감지센서(400)를 통해 복사 온도와 열 유량이 측정된다.
According to the present embodiment, the first to fourth shield plates 210, 220, 230, and 240 are sequentially installed on the front surface of the heat source unit 100 for the experiment, and after the radiation, the radiation temperature and the heat flow rate are measured through the sensor 400.

본 발명의 일 실시예에 의한 감지센서에 대해 도면을 참조하여 설명한다.A detection sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

첨부된 도 6 내지 도 8을 참조하면, 감지센서(400)는 열유량 센서(402)와 열전대 센서(404)를 포함하고, 전술한 설치판(302)의 전면 중앙 위치에 설치된다. 상기 감지센서(400)는 후술할 측정부(500)와 케이블을 통해 연결되고 상기 감지센서(400)에서 감지된 온도와 열 유량이 측정부(500)에 전달된다.6 to 8, the sensor 400 includes a heat flow sensor 402 and a thermocouple sensor 404, and is installed at a front center position of the mounting plate 302 described above. The sensor 400 is connected to the measuring unit 500 to be described later through a cable and the temperature and heat flow rate detected by the sensor 400 is transmitted to the measuring unit 500.

감지센서(400)는 케이스(400a)의 내측 정면에 설치되고, 상기 케이스(400a)의 외측에서 내측으로 냉각수관(400b)이 삽입 설치된다. 또한 상기 감지센서(400)는 케이블(400c)이 후방으로 연장 형성된다.The detection sensor 400 is installed at the inner front side of the case 400a, and the coolant pipe 400b is inserted into the outer side of the case 400a. In addition, the sensor 400 is a cable 400c is formed to extend rearward.

감지센서(400)는 열원부(100)에서 복사되는 고온에 의한 케이블(400c)의 손상을 방지하기 위해 상기 케이블(400c)의 외주면에 단열부재가 설치된다. 또한 감지센서(400)는 고온의 복사열에 의한 파손이 방지되도록 상기 감지센서(400)의 내측으로 냉각수를 공급하는 쿨러(10)와 연결된다.
The sensor 400 is provided with a heat insulating member on the outer circumferential surface of the cable 400c in order to prevent damage to the cable 400c due to the high temperature radiated from the heat source part 100. In addition, the detection sensor 400 is connected to the cooler 10 for supplying coolant to the inside of the detection sensor 400 to prevent damage due to high temperature radiant heat.

본 발명의 다른 실시예에 의한 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다.The radiation heat shield measurement method of the floating crude oil production storage facility according to another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

첨부된 도 9를 참조하면, 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 방법은 열원부의 전원이 오프된 상태에서 차폐판이 설치되는 단계(ST100)와; 상기 열원부에서 복사되는 온도 및 열 유량(Heat Flux)을 감지하는 감지센서를 설치하는 단계(ST200)와; 상기 감지센서에 대한 쿨링을 실시하는 단계(ST300)와; 상기 열원부에 전원이 인가된 후에 상기 열원부로부터 서로 다른 이격 거리를 두고 상기 감지센서에 전달되는 온도 및 열 유량을 측정하는 단계(ST400)와; 상기 열원부에 설치된 차폐판을 제거한 상태에서 상기 열원부에서 복사되는 온도 및 열 유량을 측정하는 단계(ST500); 및 상기 열원부에 차폐판이 구비된 상태에서 측정된 데이터와 상기 차폐판이 제거된 상태에서 측정된 데이터를 비교 검토하고, 상기 차폐판의 종류에 따른 열 유량과 거리에 대한 관계식을 도출하는 단계(ST600)를 포함한다.Referring to FIG. 9, the method of measuring radiant heat shielding of a floating crude oil production and storage facility includes: installing a shield plate in a state in which a power source of a heat source unit is turned off (ST100); Installing a detection sensor detecting a temperature and heat flux radiated from the heat source unit (ST200); Performing cooling on the detection sensor (ST300); Measuring temperature and heat flow rate transmitted to the detection sensor at different distances from the heat source unit after power is applied to the heat source unit (ST400); Measuring a temperature and a heat flow rate radiated from the heat source unit in a state where the shielding plate installed in the heat source unit is removed (ST500); And comparing and comparing the data measured while the shielding plate is provided with the heat source unit with the data measured while the shielding plate is removed, and deriving a relational expression for the heat flow rate and distance according to the type of the shielding plate (ST600). ).

상기 차폐판이 설치되는 단계(ST100)는 동일 크기의 서로 다른 형상으로 이루어진 다수개의 차폐판이 순차적으로 교체되는 것을 특징으로 한다.The step of installing the shield plate (ST100) is characterized in that a plurality of shield plates made of different shapes of the same size are replaced sequentially.

상기 온도 및 열 유량을 측정하는 단계(ST400)는 상기 온도 및 열 유량을 측정하기 이전에 상기 열원부를 t시간 동안 우선 작동시켜 목표로 하는 열 유량을 유지시키는 것을 특징으로 한다. 여기서 시간은 30분 또는 1시간으로 설정하며 이는 변경될 수 있다.Measuring the temperature and heat flow rate (ST400) is characterized in that to maintain the target heat flow rate by first operating the heat source unit for t hours before measuring the temperature and heat flow rate. The time here is set to 30 minutes or 1 hour, which can be changed.

상기 차폐판의 종류에 따른 열 유량과 거리에 대한 관계식을 도출하는 단계(ST600)단계는 관계식이 q(x) = q * eax로 도출되는 것을 특징으로 한다.Deriving the relational expression for the heat flow rate and distance according to the type of the shield plate (ST600) is characterized in that the relation is derived by q (x) = q * e ax .

여기서, q(x)는 열 유량 방정식(Equation of Heat Flux (kW/m2))이고, q는 각각의 차폐판에 대한 열유량(Heat Flux)이며, a는 모든 실험 결과에 대해 Curve Fitting 을 했을 때 산출된 상수 값(-0.002)이고, x는 열원부와 감지센서 사이의 이격 거리(mm)를 나타낸다.Where q (x) is the Equation of Heat Flux (kW / m 2 ), q is the Heat Flux for each shield, and a is the Curve Fitting for all experimental results. Is a calculated constant value (-0.002), and x represents the separation distance (mm) between the heat source and the sensor.

상기 차폐판의 종류에 따른 열 유량과 거리에 대한 관계식을 도출하는 단계(ST600)는 서로 다른 이격 거리에 따라 측정된 열 유량에 대한 실제값과 설계값에 대한 비교 및 오차값에 대한 산출을 통해 측정된 열 유량에 대한 분석을 실시하는 것을 특징으로 한다.
Deriving the relational expression for the heat flow rate and the distance according to the type of the shield plate (ST600) is a comparison between the actual value and the design value for the heat flow measured according to the different separation distance and the calculation of the error value It is characterized by performing an analysis on the measured heat flow rate.

이와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 의한 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 장치 및 이를 이용한 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 방법에 대해 설명한다.An apparatus for measuring radiant heat shielding of a floating crude oil production storage facility according to an embodiment of the present invention configured as described above and a method of measuring radiant heat shielding of a floating crude oil production storage facility using the same will be described.

본 실험에 대한 설명에 앞서 열원부를 통해 차폐부에 전달되는 열 중에서 대류에 의한 열 전달은 고려하지 않고 복사에 의한 복사열 전달만을 한정하여 설명함을 밝혀둔다. 이와 같이 대류 열 전달을 고려하지 않는 이유는 상기 차폐부에 구비된 제1 내지 제4 차폐판의 다양한 형상에 따른 차폐 성능만을 평가하는 것만으로도 상기 열원부에서 발생된 복사열에 대한 해석과 성능을 평가하는데 문제가 없기 때문에 FPSO의 플레어 시스템에서 발생하는 고온의 열원에 의한 열 복사의 거동특성에 의한 규명을 실시할 수 있다.Prior to the description of the experiment it will be understood that only the radiant heat transfer by radiation without considering the heat transfer by convection among the heat transferred to the shielding portion through the heat source. The reason for not considering convective heat transfer is to analyze and perform performance on radiant heat generated from the heat source unit only by evaluating shielding performance according to various shapes of the first to fourth shielding plates provided in the shielding unit. Since there is no problem in the evaluation, it is possible to identify the behavior of the thermal radiation caused by the high temperature heat source generated in the flare system of the FPSO.

또한 본 실험에서는 차폐부를 통과하는 온도 및 열 유속을 서로 다른 거리로 바꾸어 온도 및 열 유량을 측정한다.In this experiment, the temperature and heat flow rate are measured by changing the temperature and heat flux through the shield at different distances.

첨부된 도 10을 참조하면, 작업자는 열원부(100)의 전원이 오프 상태인지 확인한 후에 차폐판을 설치한다(ST100). 본 실시예에서는 제1 차폐판(210)을 우선적으로 설치하는 것으로 설명한다. 그리고 열원부의 복사 온도 및 열 유랑을 측정하기 앞서서 우선적으로 감지센서(400)를 설치판(302)의 중앙 위치에 설치한다(ST200). 감지센서(400)는 앞서 도 6에서 설명한 바와 같이 열유량 센서(402)와 열전대 센서(404)로 구성되므로 각각의 센서를 이웃하여 설치하고, 상기 열유량 센서(402)와 열전대 센서(404)의 케이블(400c)은 단열재를 이용하여 고온의 복사열에 의한 손상을 사전에 방지한다.Referring to FIG. 10, the operator installs a shield plate after checking whether the power of the heat source unit 100 is in an off state (ST100). In the present embodiment, it will be described that the first shielding plate 210 is preferentially installed. Then, prior to measuring the radiant temperature and heat flow of the heat source unit, the sensor 400 is first installed at the central position of the mounting plate 302 (ST200). Since the detection sensor 400 includes a heat flow sensor 402 and a thermocouple sensor 404 as described above with reference to FIG. 6, each sensor is installed adjacent to each other, and the heat flow sensor 402 and the thermocouple sensor 404 are installed. The cable 400c is used to prevent the damage caused by high-temperature radiant heat in advance using a heat insulating material.

그리고 열원부(100)에 대한 가동에 앞서 30분 이전에 쿨러(10)를 작동시켜 냉각수관(400b)으로 저온의 냉각수를 공급시켜 상기 감지센서(400)를 저온 상태로 유지시킨다.Then, the cooler 10 is operated 30 minutes before the heat source 100 is operated to supply low-temperature cooling water to the cooling water pipe 400b to maintain the sensor 400 at a low temperature.

제1 차폐판(210)이 열원부(100)의 전면에 설치된 상태에서 상기 열원부(100)에서부터 외측으로 소정의 간격으로 이동부(300)를 이격시켜서 복사열과 열 유량을 각각 측정한다(ST400). 예를 들어 상기 열원부(100)를 기준으로 이동부(300)는 0mm, 5mm, 10mm, 100mm, 250mm, 500mm, 750mm, 1000mm, 1500mm의 위치에서 측정하며 열유량 센서(402)를 이용하여 4.7kW/m2와 10kW/m2의 두 가지 열 유량으로 나누어서 각각 실험을 실시한다. 본 실시예에서는 열 유량이 4.7kW/m2인 경우만 한정하여 설명한다.In the state in which the first shielding plate 210 is installed on the front of the heat source unit 100, the radiating heat and the heat flow rate are respectively measured by separating the moving unit 300 from the heat source unit 100 to the outside at a predetermined interval (ST400). ). For example, the moving part 300 based on the heat source part 100 is measured at positions of 0 mm, 5 mm, 10 mm, 100 mm, 250 mm, 500 mm, 750 mm, 1000 mm, 1500 mm, and 4.7 using the heat flow sensor 402. The experiments are carried out separately for two heat flow rates: kW / m 2 and 10 kW / m 2 . In this embodiment, only the case where the heat flow rate is 4.7 kW / m 2 will be described.

우선 제1 차폐판(210)이 설치된 상태에서 감지센서(400)를 통해 복사 온도와 열 유량을 측정하고, 이후에 상기 제1 차폐판(210)이 제거된 상태에서 상기 열원부(100)에서 복사되는 복사 온도와 열 유량을 측정 한다(ST500).First, the radiation temperature and the heat flow rate are measured through the detection sensor 400 in a state where the first shielding plate 210 is installed, and then in the heat source unit 100 in the state where the first shielding plate 210 is removed. Measure the radiant temperature and heat flux to be radiated (ST500).

제1 차폐판(210)이 설치된 상태와 설치되지 않은 상태에서 복사 온도와 열 유량을 각각 측정한 실험 결과는 아래에 첨부된 표1 및 표2와 같다. 참고로 표1은 열원부와 이동부의 거리에 따라 감지센서를 통해 감지되는 복사온도를 그래프로 도시한 것이고, 표2는 열 유량을 도시한 그래프이다.Experimental results of measuring the radiant temperature and the heat flow rate respectively in the installed state and the non-installed state of the first shielding plate 210 are shown in Tables 1 and 2 attached below. For reference, Table 1 is a graph showing the radiant temperature detected by the sensor according to the distance between the heat source and the moving part, Table 2 is a graph showing the heat flow rate.

Figure 112011089089101-pat00001
Figure 112011089089101-pat00001

[표 1]                                [Table 1]

Figure 112011089089101-pat00002
Figure 112011089089101-pat00002

[표 2]                                [Table 2]

이와 같이 측정된 복사 온도와 열 유량에 대해 이격 거리별로 정리한 표 3을 참조하여 설명한다. The radiant temperature and the heat flow rate measured as described above will be described with reference to Table 3, which is arranged by the separation distance.

첨부된 표 3을 참조하면, 표 3에서는 제1 차폐판(210)이 설치된 상태에서 측정된 복사 온도 중 최고 온도는 제1 차폐판(210)과 이동부(300)에 설치된 감지센서(400)와의 거리가 0mm일 경우에도 36.52℃로 측정되는 것을 알 수 있으며, 탑 사이드에 구비된 전자장비의 파손 또는 오작동을 유발하는 50℃ 보다는 상대적으로 낮은 온도가 유지되는 것을 알 수 있다.Referring to Table 3, in Table 3, the highest temperature among the radiant temperatures measured in a state in which the first shielding plate 210 is installed is a detection sensor 400 installed in the first shielding plate 210 and the moving part 300. It can be seen that even when the distance to 0mm is measured at 36.52 ℃, the temperature is maintained relatively lower than 50 ℃ causing damage or malfunction of the electronic equipment provided on the top side.

Figure 112011089089101-pat00003
Figure 112011089089101-pat00003

[표 3][Table 3]

제2 차폐판(220)이 설치된 상태에서 복사 온도와 열 유량을 각각 측정한 실험 결과는 아래에 첨부된 표4 및 표5와 같다.Experimental results of measuring the radiation temperature and the heat flow rate in the state where the second shielding plate 220 is installed are shown in Tables 4 and 5 attached below.

Figure 112011089089101-pat00004
Figure 112011089089101-pat00004

[표 4][Table 4]

Figure 112011089089101-pat00005
Figure 112011089089101-pat00005

[표 5][Table 5]

이와 같이 측정된 복사 온도와 열 유량에 대해 이격 거리별로 정리한 표 6을 참조하여 설명한다.The radiant temperature and the heat flow rate measured as described above will be described with reference to Table 6, which is arranged by the separation distance.

첨부된 표 6을 참조하면, 표 6에서는 제2 차폐판(220)이 설치된 상태에서 측정된 복사 온도 중 최고 온도는 제2 차폐판(220)과 이동부(300)에 설치된 감지센서(400)와의 거리가 0mm일 경우에도 39.55℃로 측정되는 것을 알 수 있으며, 탑 사이드에 구비된 전자장비의 파손 또는 오작동을 유발하는 50℃ 보다는 상대적으로 낮은 온도가 유지되는 것을 알 수 있다.Referring to Table 6, in Table 6, the highest temperature among the radiant temperatures measured when the second shielding plate 220 is installed is the sensing sensor 400 installed in the second shielding plate 220 and the moving part 300. It can be seen that even if the distance to 0mm is measured to 39.55 ℃, the temperature is maintained relatively lower than 50 ℃ causing damage or malfunction of the electronic equipment provided on the top side.

Figure 112011089089101-pat00006
Figure 112011089089101-pat00006

[표 6]TABLE 6

첨부된 표 7은 제3 차폐판이 설치된 상태에서 측정된 복사 온도와 열 유량을 이격거리별로 세분화시켜 도시한 도면이다.The attached table 7 shows the radiation temperature and the heat flow rate measured in the state where the third shielding plate is installed, divided by distance.

첨부된 표 7을 참조하면, 앞서 설명한 표 6과 마찬가지로 제3 차폐판(230)이 설치된 상태에서 측정된 복사 온도 중 최고 온도는 제3 차폐판(230)과 이동부(300)에 설치된 감지센서(400)와의 거리가 0mm일 경우에도 25.67℃로 측정되는 것을 알 수 있으며, 탑 사이드에 구비된 전자장비의 파손 또는 오작동을 유발하는 50℃ 보다는 상대적으로 낮은 온도가 유지되는 것을 알 수 있다.Referring to the attached Table 7, as in Table 6 described above, the highest temperature among the radiant temperatures measured in the state in which the third shielding plate 230 is installed is a detection sensor installed in the third shielding plate 230 and the moving part 300. It can be seen that even when the distance to the 400 is 0mm, it is measured at 25.67 ° C., and a temperature lower than 50 ° C. that causes breakage or malfunction of the electronic equipment provided on the top side is maintained.

Figure 112011089089101-pat00007
Figure 112011089089101-pat00007

[표 7][Table 7]

첨부된 표 8은 제4 차폐판이 설치된 상태에서 측정된 복사 온도와 열 유량을 이격거리별로 세분화시켜 도시한 도면이다.The attached Table 8 shows the radiation temperature and the heat flow rate measured in the state where the fourth shielding plate is installed, divided by distance.

첨부된 표 8을 참조하면, 마지막으로 제4 차폐판(240)이 설치된 상태에서 측정된 복사 온도 중 최고 온도는 제4 차폐판(240)과 이동부(300)에 설치된 감지센서(400)와의 거리가 0mm일 경우에도 33.83℃로 측정되는 것을 알 수 있으며, 탑 사이드에 구비된 전자장비의 파손 또는 오작동을 유발하는 50℃ 보다는 상대적으로 낮은 온도가 유지되는 것을 알 수 있다.Referring to the attached Table 8, the highest temperature among the radiant temperatures measured in the state where the fourth shielding plate 240 is finally installed is determined between the fourth shielding plate 240 and the sensing sensor 400 installed in the moving part 300. Even when the distance is 0mm, it can be seen that it is measured at 33.83 ° C, and it can be seen that a temperature lower than 50 ° C is maintained, which causes damage or malfunction of electronic equipment provided on the top side.

Figure 112011089089101-pat00008
Figure 112011089089101-pat00008

[표 8][Table 8]

이와 같은 실험 결과를 토대로 아래의 표 9에서는 열 유량이 4.7kW/m2인 경우 열 유속과 복사 온도를 측정값과 전산유체역학을 이용한 해석값으로 비교하였다. 첨부된 표 9 내지 표 10을 참조하면, 열 유량에 대한 측정값과 해석값의 오차는 최소 0.005kW/m2에서 최대 0.390kW/m2의 차이를 보이고 있으며, 복사 온도는 최소 0.55℃에서 최대 6.180℃로 나타나는 것을 알 수 있다. 따라서 실제 실험을 통한 측정값과 해석값의 오차는 극히 미미함을 알 수 있다.Based on the experimental results, Table 9 below compares the heat flux and radiant temperature with the measured values and computational fluid dynamics when the heat flow rate is 4.7kW / m 2 . Referring to the attached Tables 9 to 10, the difference between the measured value and the interpreted value for the heat flow shows a difference between a minimum of 0.005 kW / m 2 and a maximum of 0.390 kW / m 2 , and the radiant temperature is maximum at a minimum of 0.55 ° C. It can be seen that it appears at 6.180 ℃. Therefore, it can be seen that the error between the measured value and the interpreted value through the actual experiment is very small.

Figure 112011089089101-pat00009
Figure 112011089089101-pat00009

[표 9]TABLE 9

아래의 표 10 내지 표 11에서는 열 유량이 4.7kW/m2인 경우 제1 차폐판(210)을 이용한 열 유속과 복사 온도를 측정값과 전산유체역학을 이용한 해석값으로 비교하였다. 첨부된 표 10 내지 표 11을 참조하면, 열 유량에 대한 측정값과 해석값의 오차는 최소 0.040kW/m2에서 최대 0.220kW/m2의 차이를 보이고 있으며, 복사 온도는 최소 0.03℃에서 최대 5.580℃로 나타나는 것을 알 수 있다.In Tables 10 to 11 below, when the heat flow rate is 4.7 kW / m 2 , the heat flux and radiant temperature using the first shielding plate 210 are compared with the measured value and the analytical value using computational fluid dynamics. Referring to the attached Tables 10 to 11, the difference between the measured value and the interpreted value for the heat flow shows a difference between a minimum of 0.040 kW / m 2 and a maximum of 0.220 kW / m 2 , and a radiant temperature of at least 0.03 ° C. It can be seen that it appears at 5.580 ° C.

Figure 112011089089101-pat00010
Figure 112011089089101-pat00010

[표 10][Table 10]

Figure 112011089089101-pat00011
Figure 112011089089101-pat00011

[표 11]TABLE 11

아래의 표 12 내지 표 13에서는 열 유량이 4.7kW/m2인 경우 제2 차폐판(220)을 이용한 열 유속과 복사 온도를 측정값과 전산유체역학을 이용한 해석값으로 비교하였다. 첨부된 표 12 내지 표 13을 참조하면, 열 유량에 대한 측정값과 해석값의 오차는 최소 0.000kW/m2에서 최대 0.190kW/m2의 차이를 보이고 있으며, 복사 온도는 최소 0.110℃에서 최대 5.870℃로 나타나는 것을 알 수 있다.In Tables 12 to 13 below, when the heat flow rate is 4.7 kW / m 2 , the heat flux and the radiation temperature using the second shielding plate 220 were compared with the measured value and the analytical value using computational fluid dynamics. Referring to the attached Tables 12 to 13, the difference between the measured value and the interpreted value for the heat flow shows a difference between a minimum of 0.000 kW / m 2 and a maximum of 0.190 kW / m 2 , and a radiant temperature of at least 0.110 ° C. It can be seen that it is represented by 5.870 ℃.

Figure 112011089089101-pat00012
Figure 112011089089101-pat00012

[표 12][Table 12]

Figure 112011089089101-pat00013
Figure 112011089089101-pat00013

[표 13][Table 13]

이상에서와 같이 차폐판의 종류에 따른 열 유량과 거리에 대한 열 유량 방정식을 도출(ST600)하면 다음과 같다. As described above, the heat flow rate equation for the heat flow rate and distance according to the type of shielding plate is derived (ST600).

q(x) = q * eax q (x) = q * e ax

여기서, q(x)는 열 유량 방정식(Equation of Heat Flux (kW/m2))이고, q는 각각의 차폐판에 대한 열유량(Heat Flux)이며, a는 모든 실험 결과에 대해 Curve Fitting 을 했을 때 산출된 상수 값(-0.002)이고, x는 열원부와 감지센서 사이의 이격 거리(mm)를 나타낸다.Where q (x) is the Equation of Heat Flux (kW / m 2 ), q is the Heat Flux for each shield, and a is the Curve Fitting for all experimental results. Is a calculated constant value (-0.002), and x represents the separation distance (mm) between the heat source and the sensor.

그리고 서로 다른 형상으로 이루어진 차폐판 별로 Reduction Factor를 구하여 임의의 거리에서 열 유량(Heat Flux) 세기를 구할 수 있으며, 상기 Reduction Factor는 아래에 도시한 표 14와 같다. 참고로 제1 차폐판(210)은 Flat Plate Type Heat Shield로 나타내었고, 제2 차폐판(220)은 Corrugated Plate Type Heat Shield로 나타내었으며, 제3 차폐판(230)은 Perforated Plate Heat Shield로 나타내었고, 제4 차폐판(240)은 Wire Mesh Type Heat Shield로 나타내었다.In addition, the strength of the heat flux can be obtained at any distance by obtaining a reduction factor for each shield plate having different shapes, and the reduction factor is shown in Table 14 below. For reference, the first shielding plate 210 is represented by a flat plate type heat shield, the second shielding plate 220 is represented by a corrugated plate type heat shield, and the third shielding plate 230 is represented by a perforated plate heat shield. The fourth shielding plate 240 is represented by a wire mesh type heat shield.

Figure 112011089089101-pat00014
Figure 112011089089101-pat00014

[표 14][Table 14]

또한 Reduction Factor C는 아래의 수식으로 정의될 수 있다.In addition, Reduction Factor C can be defined by the following equation.

C = q / q0 C = q / q 0

q(x) = q0 * e-0.002x * C q (x) = q 0 * e-0.002x * C

q0 : Reference Heat Flux (kW/ma)q0: Reference Heat Flux (kW / m a )

C : Reduction Factor Taking Into Account Heat Shield Reduction Effect
C: Reduction Factor Taking Into Account Heat Shield Reduction Effect

열 유량이 4.7kW/m2인 경우 a값과 q값 및 Reduction Factor를 정리하면 아래 첨부된 표 15와 같이 정의할 수 있다.If the heat flow rate is 4.7kW / m 2 , a value, q value, and reduction factor can be defined as shown in Table 15 below.

Figure 112011089089101-pat00015
Figure 112011089089101-pat00015

[표 15]TABLE 15

본 발명의 일 실시예에 의한 열 유량 방정식인 q(x)를 그래프로 도시하면 아래와 같다. 참고로 첨부된 표 16은 차폐판이 없는 상태에서의 열 유량 방정식의 그래프를 도시한 것이고, 표 17은 제1 차폐판이 설치된 상태에서 열 유량 방정식의 그래프를 도시한 것이다.A graph of q (x), which is a heat flow equation according to an embodiment of the present invention, is shown as a graph. For reference, Table 16 shows a graph of the heat flow equation without the shield plate, and Table 17 shows a graph of the heat flow equation with the first shield plate installed.

Figure 112011089089101-pat00016
Figure 112011089089101-pat00016

[표 16][Table 16]

Figure 112011089089101-pat00017
Figure 112011089089101-pat00017

[표 17]TABLE 17

첨부된 표 16 내지 표 17을 참조하면, 차단판이 없는 경우와 제1 차폐판(210)이 있는 경우를 비교해 보면 상기 표 17에 도시된 그래프의 열 유량방정식의 곡선이 표 16에 도시된 열 유량 방정식의 곡선에 비해 상대적으로 기울기가 거리에 따라 완만한 궤적을 가지며 나타나는 것을 알 수 있다.Referring to the accompanying Tables 16 to 17, the heat flow equation of the graph shown in Table 17 is compared to the case where there is no blocking plate and the first shielding plate 210, the heat flow rate shown in Table 16 Compared to the curve of the equation, it can be seen that the slope appears with a gentle trajectory with distance.

따라서 본 발명에 의한 부유식 원유 생산저장 설비의 복사열 차폐 측정 방법에 의해 증명된 열 유량방정식에 의해 FPSO의 플래에 시스템에서 발생하는 복사 온도 및 열 유량에 대해 임의의 거리에 대한 열 유속과 복사 온도를 열 유량 방정식을 이용하여 손쉽게 도출할 수 있으며 이를 통해 실제 FPSO의 탑 사이드에 구비된 각종 전자장비에 대한 안정적인 설치를 가능하게 할 수 있다.
Therefore, the heat flux and radiant temperature for any distance with respect to the radiant temperature and heat flux generated in the system of the FPSO by the heat flux equation proved by the radiant heat shield measurement method of the floating crude oil production and storage facility according to the present invention. It can be easily derived by using the heat flow equation, which can enable stable installation of various electronic equipment provided on the top side of the actual FPSO.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention as set forth in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.

100 : 열원부
110 : 지지프레임
200 : 차폐부
210 : 제1 차폐판
220 : 제2 차폐판
230 : 제3 차폐판
240 : 제4 차폐판
300 : 이동부
400 : 감지센서
500 : 측정부100: heat source unit
110: Support frame
200: shield
210: first shield plate
220: second shielding plate
230: third shield plate
240: fourth shielding plate
300: moving part
400: detection sensor
500:

Claims (11)

부유식 원유 생산저장설비(Floating Production Storage and Offloading)(FPSO)에 구비된 플레어 시스템(Flare System)에서 발생하는 열원에서 복사되는 복사열에 대한 실험을 위해 상기 플레어 시스템의 열원을 가상한 열원이 구비된 열원부;
상기 열원부의 전면에 구비되고, 상기 열원부에서 복사되는 열을 차폐하는 차폐부;
상기 차폐부의 전면에 이동 가능하게 구비된 이동부;
상기 이동부에 설치되고 상기 열원부와의 이격 거리에 따른 온도 및 열 유량을 감지하는 감지센서; 및
상기 열원부의 복사 온도를 제어하고, 상기 감지센서에서 감지된 온도 및 열 유량을 입력받아 상기 열원부와의 이격 거리에 따른 열 감소량을 측정 및 제어하는 제어부가 구비된 측정부를 포함하며,
상기 이동부는 상기 차폐부와 마주보며 설치되고 상기 감지센서가 장착되는 설치판을 포함하는 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 장치.In order to experiment with the radiant heat radiated from the heat source generated in the Flare System of the Floating Production Storage and Offloading (FPSO), a heat source that simulates the heat source of the flare system is provided. Heat source portion;
A shielding portion provided on the front surface of the heat source portion and shielding heat radiated from the heat source portion;
A moving part provided on the front surface of the shielding part to be movable;
A detection sensor installed in the moving part and sensing a temperature and a heat flow rate according to a distance from the heat source part; And
It includes a measurement unit for controlling the radiant temperature of the heat source unit, and receives a temperature and heat flow rate detected by the sensor to measure and control the amount of heat reduction according to the separation distance from the heat source unit,
The moving unit is installed to face the shield and radiant heat shield measurement apparatus of the floating crude oil production storage facility comprising a mounting plate on which the sensor is mounted. 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 감지센서는,
열유량 센서와 열전대 센서를 포함하고, 상기 설치판의 중앙 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 장치.The method according to claim 1,
The detection sensor includes:
An apparatus for measuring radiant heat shielding of a floating crude oil production and storage facility comprising a heat flow sensor and a thermocouple sensor and installed at a central position of the mounting plate. 제1 항에 있어서,
상기 설치판은,
소정의 간격이 유지되는 메쉬 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 장치.The method according to claim 1,
The mounting plate,
Radiating heat shield measurement apparatus of the floating crude oil production storage facility, characterized in that the predetermined shape is maintained in the form of a mesh. 제1 항에 있어서,
상기 감지센서는,
고온의 복사열에 의한 파손을 방지하기 위해 상기 감지센서의 내측으로 냉각수를 공급하는 쿨러와 연결되는 것을 특징으로 하는 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 장치.The method according to claim 1,
The detection sensor includes:
Radiating heat shield measuring device of the floating crude oil production storage facility, characterized in that connected to the cooler for supplying coolant to the inside of the sensor to prevent damage due to high temperature radiant heat. 제1 항에 있어서,
상기 차폐부는,
소정의 크기로 이루어지고 판 형상으로 이루어진 제1 차폐판;
소정의 깊이로 돌출된 홈과 돌기가 반복 형성된 제2 차폐판;
소정의 크기로 이루어지고 다수개의 홀이 형성된 제3 차폐판;
소정의 크기로 이루어지고 메쉬(Mesh) 형태로 형성된 제4 차폐판이 순서대로 번갈아 가며 설치되고 그에 따른 온도 및 열 유량이 측정되는 것을 특징으로 하는 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 장치.The method according to claim 1,
The shielding portion
A first shielding plate having a predetermined size and formed in a plate shape;
A second shielding plate in which grooves and protrusions protruding to a predetermined depth are repeatedly formed;
A third shielding plate having a predetermined size and having a plurality of holes formed therein;
An apparatus for measuring radiant heat shielding of a floating crude oil production and storage facility, characterized in that the fourth shielding plate having a predetermined size and formed in a mesh form is alternately installed and the temperature and heat flow rate are measured accordingly. 부유식 원유 생산저장설비의 플레어 시스템에서 발생되는 복사열을 가상한 모의 측정 방법에 있어서,
(a) 열원부의 전원이 오프된 상태에서 차폐판이 설치되는 단계;
(b) 상기 열원부에서 복사되는 온도 및 열 유량(Heat Flux)을 감지하는 감지센서를 설치하는 단계;
(c) 상기 감지센서에 대한 쿨링을 실시하는 단계;
(d) 상기 열원부에 전원이 인가된 후에 상기 열원부로부터 서로 다른 이격 거리를 두고 상기 감지센서에 전달되는 온도 및 열 유량을 측정하는 단계;
(e) 상기 열원부에 설치된 차폐판을 제거한 상태에서 상기 열원부에서 복사되는 온도 및 열 유량을 측정하는 단계; 및
(f) 상기 열원부에 차폐판이 구비된 상태에서 측정된 데이터와 상기 차폐판이 제거된 상태에서 측정된 데이터를 비교 검토하고, 상기 차폐판의 종류에 따른 열 유량과 거리에 대한 관계식을 도출하는 단계를 포함하는 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 방법.In the simulation method simulating the radiant heat generated in the flare system of the floating crude oil production storage facility,
(a) installing a shield plate in a state where the power source of the heat source unit is turned off;
(b) installing a detection sensor for detecting a temperature and heat flux radiated from the heat source unit;
(c) performing cooling on the detection sensor;
(d) measuring a temperature and a heat flow rate transmitted to the sensing sensor at different distances from the heat source unit after power is applied to the heat source unit;
(e) measuring a temperature and a heat flow rate radiated from the heat source unit in a state where the shield plate installed in the heat source unit is removed; And
(f) comparing and comparing the data measured when the shielding plate is provided with the heat source unit with the data measured when the shielding plate is removed, and deriving a relational expression for the heat flow rate and distance according to the type of the shielding plate. Radiation heat shield measurement method of the floating crude oil production storage facility comprising a. 제7 항에 있어서,
상기 (a) 단계는,
동일 크기의 서로 다른 형상으로 이루어진 다수개의 차폐판이 순차적으로 교체되는 것을 특징으로 하는 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 방법.The method of claim 7, wherein
The step (a)
Method for measuring the radiant heat shield of the floating crude oil production storage facility, characterized in that the plurality of shield plates made of different shapes of the same size are sequentially replaced. 제7 항에 있어서,
상기 (d) 단계는,
상기 온도 및 열 유량을 측정하기 이전에 상기 열원부를 t시간 동안 우선 작동시켜 목표로 하는 열 유량을 유지시키는 것을 특징으로 하는 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 방법.The method of claim 7, wherein
The step (d)
Method for measuring the radiant heat shielding of the floating crude oil production storage facility, characterized in that to maintain the target heat flow by first operating the heat source for t hours before measuring the temperature and heat flow rate. 제7 항에 있어서,
상기 (f) 단계는,
관계식이 q(x) = q * eax로 도출되는 것을 특징으로 하는 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 방법.
여기서, q(x)는 열 유량 방정식(Equation of Heat Flux (kW/m2))이고, q는 각각의 차폐판에 대한 열유량(Heat Flux)이며, a는 모든 실험 결과에 대해 Curve Fitting 을 했을 때 산출된 상수 값(-0.002)이고, x는 열원부와 감지센서 사이의 이격 거리(mm)를 나타낸다.The method of claim 7, wherein
The step (f)
A method of measuring radiant heat shielding of a floating crude oil production and storage facility, wherein the relationship is derived as q (x) = q * e ax .
Where q (x) is the Equation of Heat Flux (kW / m2), q is the Heat Flux for each shield, and a is Curve Fitting for all experimental results. Is a constant value calculated at the time (-0.002), and x represents a distance (mm) between the heat source and the sensor. 제7 항에 있어서,
상기 (f) 단계는,
서로 다른 이격 거리에 따라 측정된 열 유량에 대한 실제값과 설계값에 대한 비교 및 오차값에 대한 산출을 통해 측정된 열 유량에 대한 분석을 실시하는 것을 특징으로 하는 부유식 원유 생산저장설비의 복사열 차폐 측정 방법.The method of claim 7, wherein
The step (f)
Radiant heat of floating crude oil production and storage facilities, characterized in that the analysis of the measured heat flow rate is carried out by comparing the actual value and the design value of the heat flow rate measured at different separation distances and calculating the error value. Shielding Measurement Method.
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