KR101300712B1 - 연료유 공급장치 및 그 스위칭방법 - Google Patents

연료유 공급장치 및 그 스위칭방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박용 발전기엔진 측으로 연료를 공급하기 위한 연료유 공급장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료량 및 전력사용량을 대폭 줄일 수 있는 연료유 공급장치 및 그 스위칭방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 연료유 공급장치는 연료를 저장한 다수의 연료탱크; 및 상기 연료탱크로부터 다수의 발전기엔진 측으로 연료유를 공급하는 다수의 연료유펌프;를 포함하고, 상기 다수의 발전기엔진은 스탠바이용 발전기엔진과 듀티용 발전기엔진으로 이루어지며, 상기 다수의 연료탱크로부터 상기 다수의 발전기엔진 측으로 연료공급라인이 연결되고, 상기 다수의 연료유 펌프는 하나 이상의 정격용량 연료유펌프 및 상기 정격용량 연료유펌프 보다 낮은 용량을 가진 저부하운항용 연료유펌프로 이루어지며, 상기 저부하운항용 연료유펌프는 선박의 저부하운항 시에만 가동하는 것을 특징으로 한다.

Description

연료유 공급장치 및 그 스위칭방법{FUEL OIL SYSTEM AND METHOD FOR SWITCHING THE SAME}
본 발명은 선박용 발전기엔진 측으로 연료를 공급하기 위한 연료유 공급장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료량 및 전력사용량을 대폭 줄일 수 있는 에너지 절약형 연료유 공급장치 및 그 스위칭방법에 관한 것이다.
일반적으로 선박에는 각 운항 조건별 안정적이고 효율적인 전력공급을 위해 통상항해용 및 스탠바이용(Stand-by)을 포함한 다수의(대략 3~4대) 발전기엔진(Diesel Generator Engine, GE)이 설치되고, 또한 이 엔진들의 연료 공급을 위해 하나의 공용 연료유공급장치(One common fuel oil system)가 설치된다.
이러한 연료유 공급장치의 구성요소 중에서 연료유 펌프는 일반적으로 2 단계 즉, 연료유 공급펌프(fuel oil supply pump)와 연료유 순환펌프(fuel oil circulation pump)로 나누어진다.
이러한 연료유 펌프의 상세사양은 원활한 연료 공급을 위해 엔진업체에 추천하는 용량(Q) x 압력(H)으로 정하고, 다수(N)의 발전기엔진이 설치될 경우 연료유 펌프의 용량은 설치된 전체 발전기엔진의 수량을 고려하여 Q x N으로 결정한다.
이러한 경우 대부분 선박의 통상운항(Normal Seagoing, NSG) 등과 같은 저부하운항 시에는 전력소모가 크지 않아 다수의 발전기엔진 중에서 1대만 운전하는 경우가 많고, 실제로 필요한 연료량에 비해 과도하게 연료가 공급될 뿐만 아니라 연료유 펌프의 전력사용량이 높은 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 발전기엔진의 가동 조건에 따라 연료유 펌프의 전력사용량을 줄임으로써 연료량을 대폭 절감할 수 있는 연료유 공급장치 및 그 스위칭방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은 선박용 발전기엔진측으로 연료유를 공급하는 연료유 공급장치로서,
연료를 저장한 다수의 연료탱크; 및 상기 연료탱크로부터 다수의 발전기엔진 측으로 연료유를 공급하는 다수의 연료유펌프;를 포함하고, 상기 다수의 발전기엔진은 스탠바이용 발전기엔진과 듀티용 발전기엔진으로 이루어지며, 상기 다수의 연료탱크로부터 상기 다수의 발전기엔진 측으로 연료공급라인이 연결되고, 상기 다수의 연료유 펌프는 하나 이상의 정격용량 연료유펌프 및 상기 정격용량 연료유펌프 보다 낮은 용량을 가진 저부하운항용 연료유펌프로 이루어지며, 상기 저부하운항용 연료유펌프는 선박의 저부하운항 시에만 가동하는 것을 특징으로 한다.
상기 정격용량 연료유펌프와 상기 저부하운항용 연료유펌프는 상기 연료유 공급라인 상에서 병렬 접속되는 것을 특징으로 한다.
상기 다수의 연료유펌프는 상기 연료공급라인 상에서 단계적으로 연결된 다수의 연료유공급펌프 및 다수의 연료유순환펌프로 이루어지고, 상기 다수의 연료유 공급펌프는 하나 이상의 정격용량 연료유공급펌프 및 상기 정격용량 연료유공급펌프 보다 낮은 용량을 가진 저부하운항용 연료유공급펌프로 이루어지며, 상기 다수의 연료유순환펌프는 하나 이상의 정격용량 연료유순환펌프 및 상기 정격용량 연료유순환펌프 보다 낮은 용량을 가진 저부하운항용 연료유순환펌프로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 정격용량 연료유공급펌프와 상기 저부하운항용 연료유공급펌프는 상기 연료유 공급라인 상에서 병렬 접속되고, 상기 정격용량 연료유순환펌프와 상기 저부하운항용 연료유순환펌프는 상기 연료유 공급라인 상에서 병렬 접속되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면은 상술한 연료유 공급장치의 스위칭방법으로, 정격용량 연료유펌프와 함께 2 이상의 발전기엔진이 가동하는 상태에서 전력감소신호(power reduction signal)가 발생하는 경우에 필요 전력이 듀티용 발전기엔진의 운전가능한 용량 보다 작으면 다수의 발전기엔진 중에서 듀티용 발전기엔진만을 가동한 후에 저부하운항용 연료유펌프를 시동시키는 제1스위칭단계와,
저부하운항용 연료유펌프와 함께 듀티용 발전기엔진만이 가동하는 상태에서 추가전력 요청신호(additional power request signal)가 발생하는 경우에 필요전력이 듀티용 발전기엔진의 운전가능한 용량 보다 크면 정격용량 연료유펌프를 시동하여 저부하운항용 연료유펌프를 정지한 후에 2 이상의 발전기엔진을 병렬 가동(parallel running)시키는 제2스위칭단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 제1스위칭단계에서, 상기 저부하운항용 연료유펌프의 시동 후에 상기 저부하운항용 연료유펌프에서 차압이 감지되는지 여부를 판단하고, 차압이 감지되면 상기 정격용량 연료유펌프를 정지하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2스위칭단계에서, 상기 정격용량 연료유펌프의 시동 후에 상기 정격용량 연료유펌프에서 차압이 감지되는지 여부를 판단하여, 차압이 감지되면 상기 저부하운항용 연료유 펌프를 정지한 후에 2 이상의 발전기엔진을 병렬 가동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 정격용량 연료유펌프 측에 선박의 저부하운항 시에만 가동하는 소용량의 저부하운항용 연료유펌프를 병렬로 연결하고, 선박의 저부하운항 시에는 소용량의 저부하운하용 연료유펌프와 함께 듀티용 발전기엔진만을 가동함으로써 연료유펌프의 전력사용량을 줄임과 더불어 연료소비량을 대폭 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 선박의 저부하운항 또는 고부하운항에 대응하여 정격용량 연료유펌프 및 저부하운항용 연료유펌프의 스위칭작동을 신속하고 효율적으로 진행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료유 공급장치를 도시한 구성도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료유 공급장치의 스위칭방법 중에서 제1스위치단계를 도시한 순서도
도 3은 본 본 발명의 일 실시예에 따른 연료유 공급장치의 스위칭방법 중에서 제2스위치단계를 도시한 순서도
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료유 공급장치를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 연료유 공급장치는 연료를 저장한 다수의 연료탱크(1, 2, 3, 4) 및 연료탱크(1, 2, 3, 4)로부터 다수의 발전기엔진(11, 12, 13) 측으로 연료유를 공급하는 다수의 연료유펌프(21, 22)를 포함한다.
다수의 연료탱크(1, 2, 3, 4)는 종류별로 다양한 연료를 개별적으로 저장하고, 다수의 연료탱크(1, 2, 3, 4)로부터 다수의 발전기엔진(11, 12, 13) 측으로 연료유 공급라인(10)이 연결되며, 연료유 공급라인(10)은 소정의 배관구조로 구성된다.
다수의 발전기엔진(11, 12, 13)은 듀티용 발전기엔진(11) 및 1대 이상의 스탠바이용 발전기엔진(12, 13)로 이루어진다.
선박의 통상운항(Normal Seagoing, NSG) 등과 같은 저부하운항 시에는 듀티용 발전기엔진(11)만이 단독으로 가동하고, 그외 스탠바이용 발전기엔진(12, 13)은 정지된다.
다수의 연료유펌프(21, 22, 23, 24)는 하나 이상의 정격용량 연료유펌프(21, 22) 및 정격용량 연료유펌프(21, 22) 보다 낮은 용량을 가진 저부하운항용 연료유펌프(23, 24)로 이루어지고, 저부하운항용 연료유펌프(23, 24)는 선박의 저부하운항 시에만 가동한다.
한편, 정격용량 연료유펌프(21, 22)가 복수개로 구성될 경우, 복수의 정격용량 연료유펌프(21, 22)는 하나 이상의 스탠바이용을 포함할 수 있다.
예컨대, 적어도 하나의 정격용량 연료유펌프(21, 22) 중에서 적어도 하나의 정격용량 연료유펌프는 스탠바이용으로 이용될 수도 있다.
바람직하게는, 정격용량 연료유펌프(21, 22)와 저부하운항용 연료유펌프(23, 24) 각각은 연료유 공급라인(10) 상에서 병렬 접속된다.
다수의 연료유펌프(21, 22, 23, 24)는 연료공급라인(10) 상에서 단계적으로 연결된 다수의 연료유공급펌프(21a, 21b, 23) 및 다수의 연료유순환펌프(22a, 22b, 24)로 구분된다.
다수의 연료유공급펌프(21a, 21b, 23)는 하나 이상의 정격용량 연료유공급펌프(21a, 21b) 및 정격용량 연료유공급펌프(21a, 21b) 보다 낮은 용량을 가진 저부하운항용 연료유공급펌프(23)로 이루어진다.
한편, 정격용량 연료유공급펌프(21a, 21b)가 복수개로 구성될 경우, 복수의 정격용량 연료유공급펌프(21a, 21b)는 하나 이상의 스탠바이용을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 정격용량 연료유공급펌프(21a, 21b)는 도 1에 도시된 바와 같이 제1정격용량 연료유공급펌프(21a)와 제2정격용량(스탠바이용) 연료유공급펀프(21b)로 구성됨으로써 다양한 상황에 용이하게 대응할 수 있다.
또한, 다수의 연료유순환펌프(22a, 22b, 24)는 하나 이상의 정격용량 연료유순환펌프(22a, 22b) 및 정격용량 연료유순환펌프(22a, 22b) 보다 낮은 용량을 가진 저부하운항용 연료유순환펌프(24)로 이루어진다.
한편, 정격용량 연료유순환펌프(22a, 22b)가 복수개로 구성될 경우, 복수의 정격용량 연료유순환펌프(22a, 22b)는 하나 이상의 스탠바이용을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 정격용량 연료유순환펌프(22a, 22b)는 도 1에 도시된 바와 같이 제1정격용량 연료유순환펌프(22a) 및 제2정격용량(스탠바이용) 연료유순환펌프(22b)로 구성됨으로써 다양한 상황에 효과적으로 대응할 수 있다.
정격용량 연료유공급펌프(21a, 21b)와 저부하운항용 연료유공급펌프(23)는 연료유 공급라인(10)의 일측에서 병렬 접속되고, 정격용량 연료유순환펌프(22a, 22b)와 저부하운항용 연료유순환펌프(24)는 연료유 공급라인(10)의 타측에서 병렬 접속된다.
이러한 구성에 의해, 선박의 저부하운항 시에는 듀티용 발전기엔진(11)과 함께 저부하운항용 연료유펌프(23, 24)가 가동하고, 저부하운항용 연료유펌프(23, 24)는 정격용량 연료유펌프(21, 22)에 비해 소요량이므로 그 전력사용량이 감소될 수 있고, 이로 인해 듀티용 발전기엔진(11) 측에 소비되는 연료량이 대폭 절감되는 장점이 있다.
그외에, 연료유 공급라인(10) 상에는 연료유의 유량을 측정하는 플로우미터(14), 발전기엔진의 가동에 적합한 점도로 연료유를 가열하여 온도를 올려주는 히터(15), 연료유 내의 불순물을 걸러주는 자동필터(16), 연료유의 점도를 발전기엔진의 가동에 적합하게 조절하는 점도 컨트롤러(17), 발전기엔진으로부터 재순환되는 연료유의 공기제거, 예열, 완충, 정압유지 등을 수행하는 리턴파이프(18) 등이 설치된다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 선박용 발전기엔진의 연료유 공급장치를 이용한 연료유 공급방법을 도 2 및 도 3을 참조하여 아래와 같이 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 연료유 공급장치의 스위칭방법은 선박의 저부하운항 또는 고부하운항에 따라 정격용량 연료유펌프(21, 22)와 저부하운항용 연료유펌프(23, 24)이 서로 스위칭하도록 이루어진다.
즉, 본 발명의 스위칭방법은 고부하운항에서 저부하운항으로 스위칭하는 제1스위칭단계(S, 도 2 참조)와 저부하운항에서 고부하운항으로 스위칭하는 제2스위칭단계(T, 도 3 참조)로 이루어진다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1스위칭단계(S)는 선박이 고부하운항 상태에서 저부하운항 상태로 전환되는 경우, 정격용량 연료유펌프(21, 22) 및 저부하운항용 연료유펌프(23, 24)이 스위칭하는 공정이다.
제1스위치단계(S)를 보다 구체적으로 살펴보면, 정격용량 연료유펌프(21, 22)와 함께 2 이상의 발전기엔진(11, 12, 13)이 가동하는 상태(S1)에서 전력감소신호(power reduction signal)가 발생하면(S2), 필요전력이 듀티용 발전기엔진(11)의 운전가능한 용량 보다 작은지를 판단한다(S3).
S3단계에서 필요전력이 듀티용 발전기엔지(11)의 운전가능한 용량 보다 작으면 다수의 발전기엔진(11, 12, 13) 중에서 스탠바이용 발전기엔진(12, 13)의 정지신호를 발생하여(S4), 스탠바이용 발전기엔진(12, 13)을 정지시키고, 듀티용 발전기엔진(11)만을 가동시킨다(S5).
그리고, 저부하운항용 연료유펌프(23, 24)를 시동시킨(S6) 후에, 저부하운하용 연료유펌프(23, 24)에서 차압이 감지되는지 여부를 판단하고(S7), 차압이 감지되면 정격용량 연료유펌프(21, 22)를 정지시키고(S8), 발전기엔진의 정지신호를 취소한다(S9).
한편, 저부하운항용 연료유펌프(23, 24)에서 차압이 감지되지 않으면 오작동 경고신호를 발생한다(S10).
도 3에 도시된 바와 같이, 제2스위칭단계(T)는 선박이 저부하운항 상태에서 고부하운항 상태로 전환되는 경우, 정격용량 연료유펌프(21, 22) 및 저부하운항용 연료유펌프(23, 24)가 스위칭하는 공정이다.
제2스위칭단계(T)를 보다 구체적으로 살펴보면, 저부하운항용 연료유펌프(23, 24)와 함께 듀티용 발전기엔진(11)만이 단독으로 가동하는 상태(T1) 즉, 선박의 저부하운항 상태에서, 추가전력 요청신호(additional power request signal)가 발생하면(T2), 필요전력이 발전기엔진의 운전가능한 용량 보다 큰지를 판단한다(T3).
T3단계에서 필요전력이 발전기엔진의 운전가능한 용량 보다 크면 제1정격용량 연료유펌프(21a, 22a)를 시동하고(T4), 제1정격용량 연료유펌프(21a, 22a) 각각에서 차압이 감지되는지를 판단한(T5) 후에 제1정격용량 연료유펌프(21a, 22a)의 차압이 감지되면 저부하운항용 연료유펌프(23, 24)를 정지하며(T6), 스탠바이용 발전기엔진(11)의 시동 신호를 발생(T7)한 후에 2 이상의 발전기엔진(11, 12, 13)들을 병행 가동하고(T8), 발전기엔진의 시동신호를 취소한다(T9).
한편, T5단계에서, 제1정격용량 연료유펌프(21a, 22a)의 차압이 감지되지 않으면 차압이 감지되지 않는 연료유펌프에 대해 제2정격용량(스탠바이용) 연료유펌프(21b, 22b)를 시동시키고(T10), 제2정격용량(스탠바이용) 연료유펌프(21b, 22b)에서 차압이 감지되는지를 판단한(T11) 후에 차압이 감지되면 T6단계로 진행하고, 차압이 감지되지 않으면 오작동신호를 발생한다(T12).
이상과 같은 본 발명에 의하면, 정격용량 연료유펌프(21a, 21b, 22a, 22b) 측에 선박의 저부하운항 시에만 가동하는 소용량의 저부하운항용 연료유펌프(23, 24)를 병렬로 각각 연결하고, 이에 선박의 저부하운항 시에는 소용량의 저부하운하용 연료유펌프(23, 24)와 함께 듀티용 발전기엔진(10)만을 가동함으로써 연료유펌프의 전력사용량을 줄임과 더불어 연료소비량을 대폭 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 선박의 저부하운항 또는 고부하운항에 대응하여 정격용량 연료유펌프(21, 22)와 저부하운항용 연료유펌프(23, 24)의 스위칭작동을 보다 신속하고 효율적으로 진행할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 발전기엔진의 가동 조건에 따라 연료유 펌프의 전력사용량을 줄임으로써 연료량을 대폭 절감할 수 있는 연료유 공급장치 및 그 스위칭방법을 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.
그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론일 것이다.
1, 2, 3, 4... 연료탱크 10... 연료유 공급라인
11... 듀티용 발전기엔진 12, 13... 스탠바이용 발전기엔진
21, 22... 정격용량 연료유펌프 23, 24... 저부하운항용 연료유펌프

Claims (7)

  1. 선박용 발전기엔진측으로 연료유를 공급하는 연료유 공급장치로서, 연료를 저장한 다수의 연료탱크(1, 2, 3, 4)와, 상기 연료탱크(1, 2, 3, 4)로부터 다수의 발전기엔진(11, 12, 13) 측으로 연료유를 공급하는 다수의 연료유펌프(21, 22, 23, 24)를 포함하고, 상기 다수의 발전기엔진(11, 12, 13)은 스탠바이용 발전기엔진(12, 13)과 듀티용 발전기엔진(11)으로 이루어지며, 상기 다수의 연료탱크(1, 2, 3, 4)로부터 상기 다수의 발전기엔진(11, 12, 13) 측으로 연료유 공급라인(10)이 연결되고, 상기 다수의 연료유펌프(21, 22, 23, 24)는 하나 이상의 정격용량 연료유펌프(21, 22) 및 상기 정격용량 연료유펌프(21, 22) 보다 낮은 용량을 가진 저부하운항용 연료유펌프(23, 24)로 이루어지며, 상기 저부하운항용 연료유펌프(23, 24)는 선박의 저부하운항 시에만 가동하는 것을 특징으로 하는 연료유 공급장치의 스위칭방법으로,
    정격용량 연료유펌프(21, 22)와 함께 2 이상의 발전기엔진(11, 12, 13)이 가동하는 상태에서, 전력감소신호(power reduction signal)가 발생하는 경우에 필요전력이 듀티용 발전기엔진(11)의 운전가능한 용량보다 작으면 다수의 발전기엔진(11, 12, 13) 중에서 듀티용 발전기엔진(11)만을 가동한 후에 저부하운항용 연료유펌프(23, 24)를 시동시키는 제1스위칭단계(S); 및
    저부하운항용 연료유펌프(23, 24)와 함께 듀티용 발전기엔진(11)만이 가동하는 상태에서, 추가전력 요청신호(additional power request signal)가 발생하는 경우에 필요전력이 듀티용 발전기엔진(11)의 운전가능한 용량보다 크면 정격용량 연료유펌프(21, 22)를 시동하여 저부하운항용 연료유펌프(23, 24)를 정지한 후에 2 이상의 발전기엔진(11, 12, 13)을 병렬 가동(parallel running)시키는 제2스위칭단계(T);로 이루어지며,
    상기 제1스위칭단계(S)에서, 상기 저부하운항용 연료유펌프(23, 24)의 시동 후에 상기 저부하운항용 연료유펌프(23, 24)에서 차압이 감지되는지 여부를 판단하고, 차압이 감지되면 상기 정격용량 연료유펌프(21, 22)를 정지하는 것을 특징으로 하는 연료유 공급장치의 스위칭방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 정격용량 연료유펌프(21, 22)와 상기 저부하운항용 연료유펌프(23, 24)는 상기 연료유 공급라인(10) 상에서 병렬 접속되는 것을 특징으로 하는 연료유 공급장치의 스위칭방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 연료유펌프(21, 22, 23, 24)는 상기 연료유 공급라인(10) 상에서 단계적으로 연결된 다수의 연료유공급펌프(21a, 21b, 23) 및 다수의 연료유순환펌프(22a, 22b, 24)로 이루어지고, 상기 다수의 연료유 공급펌프(21a, 21b, 23)는 하나 이상의 정격용량 연료유공급펌프(21a, 21b) 및 상기 정격용량 연료유공급펌프 (21a, 21b)보다 낮은 용량을 가진 저부하운항용 연료유공급펌프(23)로 이루어지며, 상기 다수의 연료유순환펌프(22a, 22b, 24)는 하나 이상의 정격용량 연료유순환펌프(22a, 22b) 및 상기 정격용량 연료유순환펌프(22a, 22b) 보다 낮은 용량을 가진 저부하운항용 연료유순환펌프(24)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료유 공급장치의 스위칭방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 정격용량 연료유공급펌프(21a, 21b)와 상기 저부하운항용 연료유공급펌프(23)는 상기 연료유 공급라인(10) 상에서 병렬 접속되고, 상기 정격용량 연료유순환펌프(22a, 22b)와 상기 저부하운항용 연료유순환펌프(24)는 상기 연료유 공급라인(10) 상에서 병렬 접속되는 것을 특징으로 하는 연료유 공급장치의 스위칭방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2스위칭단계(T)에서, 상기 정격용량 연료유펌프(21, 22)의 시동 후에 상기 정격용량 연료유펌프(21, 22)에서 차압이 감지되는지 여부를 판단하여, 차압이 감지되면 상기 저부하운항용 연료유 펌프(23, 24)를 정지한 후에 2 이상의 발전기엔진(11, 12, 13)을 병렬 가동하는 것을 특징으로 하는 연료유 공급장치의 스위칭방법.
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