KR101270683B1 - 메인 보일러의 연료 점도 제어시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

중유를 연료로 추진하는 선박에서 메인 보일러에 공급되는 연료 점도를 최적으로 제어하기 위한 메인 보일러의 연료 점도 제어시스템 및 그 방법이 개시된다.
개시된 메인 보일러의 연료 점도 제어시스템은, 메인 보일러의 전단 연료 공급 라인에 구비되어 연료의 점도를 검출하는 점도 센서; 상기 연료의 온도를 일정 레벨로 상승시키는 연료 히터의 전단 및 후단에 구비되어, 유입 연료 및 연료 히터를 통과한 연료의 온도를 검출하는 제1 및 제2 온도 센서; 상기 유입 연료의 유량을 검출하는 유량 센서와; 상기 점도 센서와 유량 센서에서 출력되는 점도 값 및 유량 값에 따라 상기 연료 히터에 공급되는 스팀 량을 조절하는 스팀 제어 밸브를 제어하는 점도 제어기; 상기 제1 및 제2 온도 센서와 유량 센서에서 출력되는 온도 값 및 유량 값에 따라 상기 연료 히터에 공급되는 스팀 량을 조절하는 스팀 제어 밸브를 제어하는 온도 제어기를 구비한다.

Description

메인 보일러의 연료 점도 제어시스템 및 그 방법{System for controlling fuel viscosity of main boiler and method thereof}

본 발명은 메인 보일러의 연료 점도 제어시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 중유를 연료로 추진하는 선박에서 메인 보일러에 공급되는 연료 점도를 최적으로 제어하기 위한 메인 보일러의 연료 점도 제어시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 선박은 추진력을 얻기 위해 다양한 연료를 이용하는 데, 그 중 하나가 중유를 연료로 하여 메인 엔진을 동작시켜 추진력을 얻는 것이다. 통상적으로 중유(HFO)는 메인 엔진 및 디젤 엔진의 연료, 그리고 스팀 터빈에 요구되는 메인 보일러의 연료로 이용된다. 메인 보일러는 스팀 터빈의 구동을 위한 고온 고압의 증기를 만들어낸다.

중유는 점도가 매우 높아 상온에서는 배관을 통한 이송이 거의 불가능함에 따라 중유를 벙커 탱크에서 기관실로 이송하기 위해서는 일정 수준 이상으로 온도를 높여 점도를 낮게 해주어야 한다. 즉, 중유는 상온에서 점도가 높아 이송하기 어려우므로, 중유의 온도를 이송가능한 온도까지 상승시켜야만 한다. 이를 위해 일반적으로 연료 탱크 내의 바닥면 위에 열교환 코일을 설치하고, 스팀 보일러에서 스팀을 생산하고, 이렇게 생산된 스팀을 스팀 공급 라인을 통해 연료 탱크 내에 설치된 열교환 코일에 공급하여 연료 탱크 내의 중유를 이송가능한 온도까지 상승시킨다.

중유를 이송가능한 온도까지 상승시키는 연료 가열 장치가 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 10-2010-0108099호(2010.10.06. 공개)(발명의 명칭: 선박용 연료 탱크의 연료 가열 장치 및 방법)(이하, "종래기술 1"이라 약칭함)에 개시되어 있다.

개시된 종래기술 1은 선박의 연료 탱크 내에 저장된 연료를 이송가능한 온도로 가열하기 위한 장치로서, 일단이 연료 탱크의 일측에 연결되고 타단이 연료 탱크의 타측에 연결된 연료 순환 라인과, 연료 순환 라인의 도중에 설치되어 상기 연료 탱크 내의 연료를 빼내어서 상기 연료 순환 라인으로 펌핑함으로써 상기 연료 탱크 내의 연료를 연료 순환 라인을 통해 다시 상기 연료 탱크로 순환시키는 순환용 펌프와, 상기 순환용 펌프의 후단의 연료 순환 라인에 설치되어 순환용 펌프에 의해 순환되는 연료를 가열시키는 전기 히터를 구비한다.

그러나 이러한 종래 기술 1은 선박용 연료 탱크의 연료 가열은 어느 정도 가능하나, 단순히 연료를 순환시키고 전기 히터를 이용하여 연료를 가열하는 방식이므로 연료(중유)의 점도를 최적으로 유지하기에는 정확성이 결여되었다.

따라서 이러한 종래기술 1에서 발생하는 단점을 해결하기 위해서 종래에 제안된 것이 연료를 가열하는 히터로 들어가는 스팀(Steam) 양을 조절하는 방식이다(이하, "종래 기술 2"라 약칭함).

이러한 종래 기술 2는 히터 후단(보일러 전단)의 점도 및 히터 전단의 온도 값을 이용하여 히터로 들어가는 스팀 량을 조절하는 스팀 밸브(Steam valve)를 제어하는 방식이다. 여기서 연료 히터의 스팀 량이 증가하면 중유의 온도가 올라가게 되고, 중유의 온도가 일정 온도 이상 올라가게 되면 스팀 량을 줄여 중유의 온도를 일정 온도로 맞추어, 점도를 일정하게 유지하게 된다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 초기에 히터 후단의 점도 값을 이용하여 스팀 밸브를 제어하면서 PID(비례 적분 미분) 세팅 포인트(목표값)와 프로세스 값(Process value)(실제값)의 차이가 5분 이상 4CST(centistokes) 이상의 값을 가지게 될 경우 점도 제어 방식에서 온도 제어 방식으로 자동 전환 혹은 수동 전환하여 목표한 온도가 될 때까지 스팀 제어 밸브를 조절하게 된다. 즉, 초기에 점도 제어를 수행하고 점도 제어가 실패한 경우에 온도 제어 방식으로 전환하여 제어를 하게 되는 것이다.

여기서 자동 전환은 스위치 로직을 통해 모드 전환 스위치를 자동으로 제어하여 모드(점도 제어 모드, 온도 제어 모드)를 자동으로 전환하는 방식이며, 수동 전환은 스위치를 운영자가 직접 수동으로 조작하여 모드를 전환하는 방식을 의미한다.

1. 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 10-2010-0108099호(2010.10.06. 공개)(발명의 명칭: 선박용 연료 탱크의 연료 가열 장치 및 방법)

그러나 상기와 같은 점도/온도 제어 방식을 병행하는 종래 기술 2는 급격한 보일러 부하 변화시(급정지, 후진, 기타 등등) 온도 센서 및 점도 센서의 실제 값의 반응속도에 대한 PID 세팅 포인트가 급격히 요동하여 연료 히터에 공급되는 스팀 제어 밸브의 안정적인 제어가 불가능한 단점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술들에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 중유를 연료로 추진하는 선박에서 메인 보일러에 공급되는 연료 점도를 최적으로 제어하기 위한 메인 보일러의 연료 점도 제어시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 점도/온도 제어에 보일러 연료 유량 값을 부가하여 비례 적분 미분 제어를 수행하도록 함으로써 급격한 보일러 부하 변경 시에도 연료의 점도를 일정 점도로 유지할 수 있도록 한 메인 보일러의 연료 점도 제어시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 메인 보일러의 급격한 부하 변화시 운영자의 레버 조작 없이도 자동으로 메인 보일러에 공급되는 연료의 점도를 조절할 수 있도록 한 메인 보일러의 연료 점도 제어시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 과제들을 해결하기 위한 본 발명에 따른 "메인 보일러의 연료 점도 제어시스템"은,

메인 보일러의 전단에 구비되어 연료의 점도를 검출하는 점도 센서;

상기 연료의 온도를 일정 레벨로 상승시키는 연료 히터의 전단 및 후단에 구비되어, 유입 연료 및 연료 히터를 통과한 연료의 온도를 검출하는 제1 및 제2 온도 센서;

상기 유입 연료의 유량을 검출하는 유량 센서;

상기 점도 센서와 유량 센서에서 출력되는 점도 값 및 유량 값에 따라 상기 연료 히터에 공급되는 스팀 량을 조절하는 스팀 제어 밸브를 제어하는 점도 제어기;

상기 제1 및 제2 온도 센서와 유량 센서에서 출력되는 온도 값 및 유량 값에 따라 상기 연료 히터에 공급되는 스팀 량을 조절하는 스팀 제어 밸브를 제어하는 온도 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "메인 보일러의 연료 점도 제어시스템"은,

상기 점도 제어기와 연동하여 목표 값과 실제 값과의 차이를 비교하여, 점도 제어 모드와 온도 제어 모드를 결정하고, 상기 결정에 따라 모드 전환 스위칭 신호를 발생하는 모드 제어기;

상기 모드 제어기에서 발생하는 모드 전환 스위칭 신호에 따라 상기 점도 제어기 또는 온도 제어기의 제어신호를 상기 스팀 제어 밸브에 전달하는 모드 전환 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 "메인 보일러의 연료 점도 제어방법"은,

점도 센서를 통해 메인 보일러 전단의 연료 점도를 검출하는 제1단계;

제1 및 제2 온도 센서 및 유량 센서를 통해 연료 히터에 유입되는 연료의 온도와 연료 히터를 통과한 연료의 온도 및 유량을 검출하는 제2단계;

상기 검출한 점도 및 유량에 따라 스팀 제어 밸브를 제어하여 유입 연료의 온도 조절로 메인 보일러에 공급되는 연료의 점도를 조절하는 제3단계;

상기 제3단계의 연료의 점도를 조절하는 도중에 점도 제어 목표 값과 실제 값을 비교하여 상기 점도 제어 목표 값과 실제 값이 미리 설정된 일정시간 이상 상이할 경우 제어 모드를 전환하는 제4단계;

상기 제어 모드 전환 후 상기 검출한 온도 및 유량에 따라 스팀 제어 밸브를 제어하여 메인 보일러에 공급되는 연료의 점도를 조절하는 제5단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 제4단계의 제어 모드 전환은, 점도 제어 모드에서 상기 점도 제어 목표 값과 실제 값의 차이가 5분 이상 4CST 이상의 값을 가질 경우 점도 제어 모드에서 온도 제어 모드로 모드를 전환하는 것을 특징으로 한다.

상기 제3단계 또는 제5단계는,

연료의 점도가 레드우드 150 ~ 레드우드 50 사이로 유지되도록 스팀 제어 밸브를 제어하여 연료의 점도를 조절하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 중유를 연료로 추진하는 선박에서 메인 보일러에 공급되는 연료 점도를 최적으로 제어할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면 점도/온도 제어에 보일러 연료 유량 값을 부가하여 비례 적분 미분 제어를 수행하도록 함으로써 급격한 보일러 부하 변경 시에도 연료의 점도를 일정 점도로 유지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면 메인 보일러의 급격한 부하 변화시 운영자의 레버 조작 없이도 자동으로 메인 보일러에 공급되는 연료의 점도를 조절할 수 있으므로, 사용상에 매우 편리함을 도모해주는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 메인 보일러의 연료 점도 제어시스템의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 메인 보일러의 연료 점도 제어방법을 보인 흐름도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

스팀 터빈의 구동을 위한 고온 고압의 증기를 만드는 메인 보일러에 공급되는 연료(중유)의 점도를 조절하는 데 있어서, 종래와 같이 점도/온도 제어 방식으로만 연료 점도를 제어할 경우 선박의 갑작스러운 정지나 후진에 의해 발생하는 급격한 보일러 부하 변화시 온도 센서나 점도 센서의 실제 값의 반응속도에 대한 제어 목표 값(PID 세팅포인트)이 급격히 요동하여 연료 히터에 공급되는 스팀 량의 안정적인 제어가 불가능해진다.

이러한 문제점을 개선하기 위해서 본 발명에서는 급격한 보일러 부하 변화를 판단하기 위해 유량 센서를 이용하여 연료의 유량을 검출하고, 이렇게 검출한 보일러 유량 값을 온도 및 점도 제어 값에 추가하여 급격한 보일러 부하 변경 시에도 연료의 점도를 안정적으로 유지시키게 된다.

이러한 본 발명의 연료 점도 제어과정을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 메인 보일러의 연료 점도 제어시스템의 구성도로서, 제1 온도 센서(101), 점도 센서(102), 제2 온도 센서(103), 유량 센서(104), 스팀 제어 밸브(105), 점도 제어기(106), 온도 제어기(107), 모드 전환 스위치(108), 모드 제어기(109), 연료 히터(110)(111)로 구성된다.

제 1온도 센서(101)는 메인 보일러 전단의 연료 공급 라인에 설치되어 메인 보일러에 공급되는 연료의 온도를 검출하여 상기 온도 제어기(107)에 전달한다.

점도 센서(102)는 상기 메인 보일러의 전단의 연료 공급 라인에 구비되어 연료의 점도를 검출하여 상기 점도 제어기(106)에 전달한다.

제2 온도 센서(103)는 상기 연료의 온도를 일정 레벨로 상승시키는 연료 히터(110)(111)의 전단에 구비되어, 유입 연료의 온도를 검출하여 상기 온도 제어기(107)에 전달하게 된다.

유량 센서(104)는 상기 연료 히터(110)(111)로 유입되는 연료의 유량을 검출하여 상기 점도 제어기(106) 및 온도 제어기(107)에 전달하는 역할을 한다.

점도 제어기(106)는 상기 점도 센서(102)와 유량 센서(104)에서 출력되는 점도 값 및 유량 값에 따라 상기 연료 히터(110)(111)에 공급되는 스팀 량을 조절하는 스팀 제어 밸브(105)를 제어하는 역할을 한다.

온도 제어기(107)는 상기 제1 및 제2 온도 센서(101)(103)와 유량 센서(104)에서 출력되는 온도 값 및 유량 값에 따라 상기 연료 히터(110)(111)에 공급되는 스팀 량을 조절하는 스팀 제어 밸브(105)를 제어하는 역할을 한다.

모드 제어기(109)는 상기 점도 제어기(106)와 연동하여 목표 값과 실제 값과의 차이를 비교하여, 점도 제어 모드와 온도 제어 모드를 결정하고, 상기 결정에 따라 모드 전환 스위칭 신호를 발생하여 상기 모드 전환 스위치(108)를 제어하는 역할을 한다.

모드 전환 스위치(108)는 상기 모드 제어기(109)에서 발생하는 모드 전환 스위칭 신호에 따라 상기 점도 제어기(106) 또는 온도 제어기(107)의 제어신호를 상기 스팀 제어 밸브(105)에 전달하는 역할을 한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 메인 보일러의 연료 점도 제어시스템은, 초기에 모드 전환 스위치(108)가 점도 제어기(106)와 연결된 상태에서, 메인 보일러에 공급하기 위한 연료(HFO)가 유입되면 제2 온도 센서(103)는 상기 유입 연료의 온도를 검출하여 온도 제어기(107)에 전달하고, 유량 센서(104)는 상기 유입 연료의 유량을 검출하여 점도 제어기(106) 및 온도 제어기(107)에 각각 전달한다. 여기서 제2 온도 센서(103)는 열전 쌍, 온도측정 저항체, 서미스터(NTC), 금속식 온도계, 서미스터(NTC, PTC, CTR) 감온 페라이트, 금속식 온도계, NQR(핵4중극공명), 초음파, 광섬유를 사용한 온도 센서 중 어느 하나로 구현하는 것이 바람직하다. 또한, 유량 센서(104)는 터빈유량계, 오리피스유량계, 밴츄리관 유량계, 전자식 유량계, MFC 유량계 중 어느 하나로 구현하는 것이 바람직하다.

아울러 유입 연료는 연료히터(110)(111)를 통해 가열되어 일정한 점도를 가지고 연료 공급 라인을 통해 메인 보일러에 공급되는 데, 이때 연료히터(110)(111)는 스팀 제어 밸브(105)를 통해 공급되는 스팀을 이용하여 유입 연료를 가열하게 된다. 여기서 스팀 제어 밸브(105)는 초기에 미리 정해진 제어 값에 따라 밸브가 조절된다.

한편, 점도 센서(102)는 상기 메인 보일러의 전단에 구비된 연료 공급 라인에 설치되어 메인 보일러로 연료가 공급되면 그 공급 연료의 점도를 검출하여 점도 제어기(106)에 전달한다. 여기서 점도 센서(102)는 진동식 점도 센서(vibrating viscosity sensor), 자기 탄성체 점도 센서 중 어느 하나로 구현하는 것이 바람직하다.

점도 제어기(106)는 검출되는 점도 값과 유량 값에 따라 점도 제어신호를 발생하여, 스팀 제어 밸브(105)의 제어를 통해 연료히터(110)(111)에 공급되는 스팀 량을 조절하게 된다. 여기서 점도 제어기(106)에서 출력되는 점도 제어신호는 모드 전환 스위치(108)를 통해 스팀 제어 밸브(105)에 전달된다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면 점도 제어기(106)는 메인 보일러에 공급되는 연료의 점도를 레드우드(REdwood) 150 ~ 레드우드 50 사이로 유지시키기 위한 목표 값(PID 세팅 포인트: PID Setting point)을 설정하고(실험에 의해 설정함), 상기 검출되는 점도 값 및 유량 값을 실제 값으로 하여 상기 목표 값 대비 실제 값을 비교하여 비례 적분 미분 제어(PID제어)를 하게 된다. 여기서 비례 적분 미분 제어 방법은 일반적인 PID 제어 방식에서 사용하는 방식과 동일한 방법으로 이루어진다. 상기 레드우드는 기름의 동점도를 나타내는 실용 단위이다. Redwood × 0.2469 = 1CST이다.

점도 제어기(106)에 의해 점도 제어 모드로 스팀 제어 밸브(105)를 제어하여 스팀 량의 조절이 시작되면, 모드 제어기(109)에서는 상기 목표 값과 실제 값을 비교하여 그 차이가 설정 시간 이상(5분 이상 4CST 이상의 값)이 되는지를 확인한다. 예컨대, 상기 차이가 4CST 이상인지를 확인하여, 차이가 4CST 이상일 경우에는 타이머를 이용하여 상기 차이가 5분 이상 유지되는지를 확인하는 방법을 이용한다. 그 결과 차이가 4CST 이상이고 5분 이상 유지될 경우에는 점도 제어 모드에서 온도 제어 모드로 전환하기 위해서 모드 전환 스위칭 신호를 발생하여 모드 전환 스위치(108)를 제어한다.

즉, 모드 전환 스위칭 신호를 이용하여 모드 전환 스위치(108)를 조작하여, 온도 제어기(107)와 스팀 제어 밸브(105)가 연결되도록 한다. 여기서 모드 전환 스위치(108)는 자동/수동 전환 스위치를 이용함으로써 운영자의 수동 조작에 의해서도 모드의 전환이 가능하다. 즉, 운영자가 수동으로 모드 전환 스위치(108)를 조작하여 제어 모드를 점도 제어 모드 또는 온도 제어 모드로 설정할 수 있게 되는 것이다.

온도 제어 모드로 전환된 상태에서, 온도 제어기(107)는 제2 온도 센서(103)에 의해 검출한 유입 연료의 온도 값, 제1 온도 센서(101)에 의해 검출한 메인 보일러에 공급되는 연료의 온도 값, 그리고 유량 센서(104)에 의해 검출한 유입 연료의 유량 값을 실제 값으로 하고, 이미 설정된 목표 값(초기 후단 130℃)과 상기 실제 값을 비례 적분 미분 제어를 하여 스팀 량을 조절하기 위한 스팀 밸브 제어신호를 발생하게 된다. 여기서 비례 적분 미분 제어 방법은 점도 제어기(106)에서 수행하는 비례 적분 미분 제어 방식과 동일하게 이루어진다.

온도 제어기(107)로부터 발생한 스팀 밸브 제어신호는 모드 전환 스위치(108)를 통해 스팀 제어 밸브(105)에 전달되어, 밸브 개폐량이 제어되며 이로 인해 연료 히터(110)(111)에 유입되는 스팀 량이 조절된다.

스팀 량의 조절은 연료의 온도 조절을 의미하며, 연료의 온도 조절은 연료의 점도 조절과 같은 의미가 되어, 결론적으로 연료의 점도를 목표한 점도(레드우드 150 ~ 레드우드 50)가 유지되도록 제어하게 된다.

이상과 같이 유량 센서를 이용한 유량 값을 점도/온도 제어에 부가하여 스팀 제어 밸브를 제어함으로써, 선박의 정지나 후진 등에 의해 급격한 보일러 부하 변화가 발생한 경우에도 연료의 점도를 일정 레벨로 유지시킬 수 있게 된다. 예컨대, 급격한 보일러 부하 변화시에는 유량이 급격하게 변하게 되며, 이러한 유량 변화를 기반으로 PID 제어를 위한 목표 값을 신속하게 변경하게 되면, 급격한 보일러 부하 변화시에도 스팀 밸브 제어에 최적화가 가능해져, 항상 최적으로 연료 점도를 일정하게 유지할 수 있게 되는 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 메인 보일러의 연료 점도 제어방법을 보인 흐름도로서, 점도 센서를 통해 메인 보일러 전단의 연료 점도를 검출하는 제1단계(S11); 제1 및 제2 온도 센서 및 유량 센서를 통해 연료 히터에 유입되는 연료의 온도와 연료 히터를 통과한 연료의 온도 및 유량을 검출하는 제2단계(S12); 상기 검출한 점도 및 유량에 따라 스팀 제어 밸브를 제어하여 유입 연료의 온도 조절로 메인 보일러에 공급되는 연료의 점도를 조절하는 제3단계(S13); 상기 제3단계의 연료의 점도를 조절하는 과정에서 점도 제어 목표 값과 실제 값을 비교하여 상기 점도 제어 목표 값과 실제 값이 미리 설정된 일정시간 이상 상이할 경우 제어 모드를 전환하는 제4단계(S14 ~ S16); 상기 제어 모드 전환 후 상기 검출한 온도 및 유량에 따라 스팀 제어 밸브를 제어하여 메인 보일러에 공급되는 연료의 점도를 조절하는 제5단계(S17)로 이루어진다.

이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 메인 보일러의 연료 점도 제어방법은, 단계 S11에서 메인 보일러의 전단에 구비된 연료 공급 라인에 설치된 점도 센서를 통해 메인 보일러 전단의 연료 점도를 검출하게 된다.

아울러 단계 S12에서는 연료 히터의 전단에 구비된 연료 유입 라인에 설치된 제2 온도 센서와 연료 히터의 후단에 구비된 연료 공급 라인에 설치된 제1 온도 센서 및 유량 센서를 통해 연료 히터에 유입되는 연료의 온도 및 유량을 검출하게 된다.

이후 단계 S13에서 상기 검출한 점도 및 유량에 따라 스팀 제어 밸브를 제어하여 유입 연료의 온도 조절로 메인 보일러에 공급되는 연료의 점도를 조절하게 된다. 즉, 제어 초기에는 점도 제어기에서 점도 제어 모드를 수행하여 유입 연료의 유량과 메인 보일러의 공급 연료의 점도를 기반으로 스팀 제어 밸브의 개폐량을 제어하여 연료 히터에 공급되는 스팀 량을 조절하여 연료 점도를 레드우드 150 ~ 레드우드 50 사이로 조절하게 된다.

다음으로, 단계 S14 내지 S16에서는 연료의 점도를 조절하는 과정에서 점도 제어 목표 값과 실제 값을 비교하여 상기 점도 제어 목표 값과 실제 값이 미리 설정된 일정 시간 이상 상이(5분 이상 4CST 이상의 값)할 경우에는 모드 전환 스위치를 제어하여 점도 제어 모드를 온도 제어 모드로 전환하게 된다. 즉 점도 제어기와 스팀 제어 밸브의 연결을 차단하고, 온도 제어기와 스팀 제어 밸브를 연결하게 되는 것이다.

이후 단계 S17에서는 상기 제어 모드 전환 후 상기 검출한 온도 및 유량에 따라 스팀 제어 밸브를 제어하여 메인 보일러에 공급되는 연료의 점도를 레드우드 150 ~ 레드우드 50 사이로 조절하게 되는 것이다.

이상과 같이 유량 센서를 이용한 유량 값을 점도/온도 제어에 부가하여 스팀 제어 밸브를 제어함으로써, 선박의 정지나 후진 등에 의해 급격한 보일러 부하 변화가 발생한 경우에도 연료의 점도를 일정 레벨로 유지시킬 수 있게 된다. 예컨대, 급격한 보일러 부하 변화시에는 유량이 급격하게 변하게 되며, 이러한 유량 변화를 기반으로 PID 제어를 위한 목표 값을 신속하게 변경하게 되면, 급격한 보일러 부하 변화시에도 스팀 밸브 제어에 최적화가 가능해져, 항상 최적으로 연료 점도를 일정하게 유지할 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 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 범위 내에 있게 된다.

101, 103… 온도 센서
102… 점도 센서
104… 유량 센서
105… 스팀 제어 밸브
106… 점도 제어기
107… 온도 제어기
108… 모드 전환 스위치
109… 모드 제어기
110, 111… 연료 히터

Claims (7)

1. 메인 보일러의 전단 연료 공급 라인에 구비되어 연료의 점도를 검출하는 점도 센서;
   상기 연료의 온도를 일정 레벨로 상승시키는 연료 히터의 전단 및 후단에 구비되어, 유입 연료 및 연료 히터를 통과한 연료의 온도를 검출하는 제1 및 제2 온도 센서;
   상기 유입 연료의 유량을 검출하는 유량 센서;
   상기 점도 센서와 유량 센서에서 출력되는 점도 값 및 유량 값에 따라 상기 연료 히터에 공급되는 스팀 량을 조절하는 스팀 제어 밸브를 제어하는 점도 제어기;
   상기 제1 및 제2 온도 센서와 유량 센서에서 출력되는 온도 값 및 유량 값에 따라 상기 연료 히터에 공급되는 스팀 량을 조절하는 스팀 제어 밸브를 제어하는 온도 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 메인 보일러의 연료 점도 제어시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 점도 제어기는 점도 값 및 유량 값을 실제 값으로 설정하고, 미리 설정된 연료 점도 제어를 위한 목표 값과 상기 실제 값을 비례 적분 미분 제어하는 것을 특징으로 하는 메인 보일러의 연료 점도 제어시스템.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 온도 제어기는 온도 값 및 유량 값을 실제 값으로 설정하고, 미리 설정된 연료 점도 제어를 위한 목표 값과 상기 실제 값을 비례 적분 미분 제어하는 것을 특징으로 하는 메인 보일러의 연료 점도 제어시스템.
   
4. 메인 보일러의 전단 연료 공급 라인에 구비되어 연료의 점도를 검출하는 점도 센서;
   상기 연료의 온도를 일정 레벨로 상승시키는 연료 히터의 전단 및 후단에 구비되어, 유입 연료 및 연료 히터를 통과한 연료의 온도를 검출하는 제1 및 제2 온도 센서;
   상기 유입 연료의 유량을 검출하는 유량 센서;
   상기 점도 센서와 유량 센서에서 출력되는 점도 값 및 유량 값에 따라 상기 연료 히터에 공급되는 스팀 량을 조절하는 스팀 제어 밸브를 제어하는 점도 제어기;
   상기 제1 및 제2 온도 센서와 유량 센서에서 출력되는 온도 값 및 유량 값에 따라 상기 연료 히터에 공급되는 스팀 량을 조절하는 스팀 제어 밸브를 제어하는 온도 제어기;
   상기 점도 제어기와 연동하여 목표 값과 실제 값과의 차이를 비교하여, 점도 제어 모드와 온도 제어 모드를 결정하고, 상기 결정에 따라 모드 전환 스위칭 신호를 발생하는 모드 제어기;
   상기 모드 제어기에서 발생하는 모드 전환 스위칭 신호에 따라 상기 점도 제어기 또는 온도 제어기의 제어신호를 상기 스팀 제어 밸브에 전달하는 모드 전환 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 메인 보일러의 연료 점도 제어시스템.
   
5. 점도 센서를 통해 메인 보일러 전단의 연료 점도를 검출하는 제1단계;
   제1 및 제2 온도 센서 및 유량 센서를 통해 연료 히터에 유입되는 연료의 온도와 연료 히터를 통과한 연료의 온도 및 유량을 검출하는 제2단계;
   상기 검출한 점도 및 유량에 따라 스팀 제어 밸브를 제어하여 유입 연료의 온도 조절로 메인 보일러에 공급되는 연료의 점도를 조절하는 제3단계;
   상기 제3단계의 연료의 점도를 조절하는 도중에 점도 제어 목표 값과 실제 값을 비교하여 상기 점도 제어 목표 값과 실제 값이 미리 설정된 일정시간 이상 상이할 경우 제어 모드를 전환하는 제4단계;
   상기 제어 모드 전환 후 상기 검출한 온도 및 유량에 따라 스팀 제어 밸브를 제어하여 메인 보일러에 공급되는 연료의 점도를 조절하는 제5단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 메인 보일러의 연료 점도 제어방법.
   
6. 청구항 5에 있어서, 상기 제4단계의 제어 모드 전환은,
   점도 제어 모드에서 상기 점도 제어 목표 값과 실제 값의 차이가 5분 이상 4CST 이상의 값을 가질 경우 점도 제어 모드에서 온도 제어 모드로 모드를 전환하는 것을 특징으로 하는 메인 보일러의 연료 점도 제어방법.
   
7. 청구항 5에 있어서, 상기 제3단계 또는 제5단계는,
   연료의 점도가 레드우드 150 ~ 레드우드 50 사이로 유지되도록 스팀 제어 밸브를 제어하여 연료의 점도를 조절하는 것을 특징으로 하는 메인 보일러의 연료 점도 제어방법.

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