KR101463285B1 - 선박엔진의 연료공급 시스템 - Google Patents

선박엔진의 연료공급 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박엔진의 연료공급 시스템에 있어서, MGO 연료가 저장되는 MGO 연료탱크; HFO 연료가 저장되는 HFO 연료탱크; 상기 MGO 연료탱크 및 HFO 연료탱크와 연결되고 선박 엔진의 입구에 연결되어 선박엔진에 MGO 연료 또는 HFO 연료를 선택적으로 공급하는 메인밸브; 상기 메인밸브와 MGO 연료탱크를 연결하여 MGO 연료가 메인밸브로 공급되도록 하는 MGO 공급관; 상기 메인밸브와 HFO 연료탱크를 연결하여 HFO 연료가 메인밸브로 공급되도록 하는 HFO 공급관; 상기 메인밸브와 MGO 연료탱크를 연결하여 상기 메인밸브측으로 공급되는 MGO 연료 중 남는 연료가 다시 상기 MGO 연료탱크로 회수되는 MGO 회수관; 상기 메인밸브와 HFO 연료탱크를 연결하여 상기 메인밸브측으로 공급되는 HFO 연료 중 남는 연료가 다시 상기 HFO 연료탱크로 회수되는 HFO 회수관; 상기 MGO회수관과 HFO회수관에 연결되어 상기 MGO회수관과 HFO회수관 중 어느 하나의 회수관측으로 밸브를 개폐하는 제1개폐밸브와; 상기 MGO 회수관과 MGO 연료탱크와 연결되는 제2개폐밸브; 및 상기 메일 밸브, 상기 제1개폐밸브 및 상기 제2개폐밸브를 제어하여 상기 MGO 연료탱크에 저장된 MGO연료 또는 상기 HFO 연료탱크에 저장된 HFO 연료를 상기 선박 엔진에 공급하되, 상기 메인밸브가 연결된 엔진입구의 온도를 감지하여, 감지된 온도에 따라 상기 메인밸브를 정방향 또는 역방향으로 제어하는 연료공급제어부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 밸브의 자동 개폐에 의해 연료 전환작업이 용이하게 이루어디므로, 작업자가 상주하지 않더라도 온도 변화에 따라 연료 전환이 가능하여 연료전환에 따른 작업효율성이 크게 향상될 수 있다. 또한, 온도변화에 따라 연료가 전환되기 때문에 연료의 적절한 점도가 유지될 수 있다.

Description

선박엔진의 연료공급 시스템{FUEL SUPPLY SYSTEM OF SHIP ENGINE}
본 발명은 선박엔진의 연료공급 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진의 연료인 MGO(고급연료)와 HFO(저급연료)를 겸용으로 사용도록 함에 있어서, 작업자의 수작업에 의한 연료 전환이 아니라, 엔진 입구의 온도를 감지하고 감지된 엔진온도의 감지값에 의해 자동으로 밸브가 개폐되어 MGO 또는 HFO가 공급되도록 하여 연료 전환에 따른 불편함을 해결할 수 있도록 한 선박엔진의 연료공급 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 컨테이너 운반선과 같은 상선에는 HFO(Heavy Fuel Oil)와 같은 연료를 사용하는 엔진이 주로 사용된다.
한편, 선박 엔진에 사용되는 연료로는 고급연료인 MGO와 저급연료인 HFO를 겸용하여 사용하고 있으며, 국가에 따라 황이 포함된 HFO의 사용을 규제하는 경우에는 MGO를 사용하여 해상 또는 항구에서 엔진을 구동시키고 있다.
이와 같이 MGO와 HFO의 연료를 겸용으로 사용함에 따라, 이들 이종의 연료를 각각 엔진측으로 공급시켜 주는 시스템이 구비되어 있으나, 종래 HFO의 연료를 사용하다가 MGO 연료로 전환하는 시스템이 작업자가 직접 연료의 점도를 측정하면서 수작업으로 밸브를 개폐하는 시스템으로 이루어져 있기 때문에 밸브의 개폐가 수작업으로 진행함에 따라 야기되는 불편함이 있다.
즉, 연료의 점도를 작업자가 수시로 체크해야 하고, 체크된 연료 점도에 따라 밸브의 개폐동작을 수작업으로 진행해야 하기 때문에, 작업자가 항상 상주하고 있어야 하는 문제점이 있으며, 작업자의 부주의로 인해 HFO와 MGO 전환시 HFO 연료가 MGO 연료탱크로 유입되는 문제점이 발생될 뿐만 아니라, 이러한 것을 방지하기 위해서는 3개의 밸브를 수작업으로 제어해야 함으로써 밸브의 제어작업에 따른 작업성 저하를 가져오는 문제점이 있다.
본 발명은 HFO와 MGO의 연료 전환시 발생되는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 3개의 밸브가 각각 엔진의 온도를 감지하는 제어부에 의해 자동으로 개폐되도록 함으로써 HFO 연료에서 MGO 연료의 전환작업이 자동으로 이루어짐에 따른 작업효율성 및 연료 전환의 용이성을 향상시킬 뿐만 아니라, 엔진온도를 제어부가 감지하여 연료의 전환이 이루어지기 때문에 연료의 점도에 따른 밸브의 개폐가 자동으로 이루어져 연료의 전환성이 크게 향상되며, 온도차가 설정값 이상으로 급격하게 변할 경우 제어부에서 밸브를 역방향으로 전환하여 온도가 급격하게 변하는 것을 방지하여 연료의 적절한 점도가 유지되도록 한 선박엔진의 연료공급 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로 본 발명인 선박엔진의 연료공급 시스템은, MGO 연료가 저장되는 MGO 연료탱크; HFO 연료가 저장되는 HFO 연료탱크; 상기 MGO 연료탱크 및 HFO 연료탱크와 연결되고 선박 엔진의 입구에 연결되어 선박엔진에 MGO 연료 또는 HFO 연료를 선택적으로 공급하는 메인밸브; 상기 메인밸브와 MGO 연료탱크를 연결하여 MGO 연료가 메인밸브로 공급되도록 하는 MGO 공급관; 상기 메인밸브와 HFO 연료탱크를 연결하여 HFO 연료가 메인밸브로 공급되도록 하는 HFO 공급관; 상기 메인밸브와 MGO 연료탱크를 연결하여 상기 메인밸브측으로 공급되는 MGO 연료 중 남는 연료가 다시 상기 MGO 연료탱크로 회수되는 MGO 회수관; 상기 메인밸브와 HFO 연료탱크를 연결하여 상기 메인밸브측으로 공급되는 HFO 연료 중 남는 연료가 다시 상기 HFO 연료탱크로 회수되는 HFO 회수관; 및 상기 메인밸브가 연결되는 엔진입구의 온도를 감지하여 상기 MGO 연료탱크에 저장된 MGO연료 또는 상기 HFO 연료탱크에 저장된 HFO 연료 중 어느 하나를 선택적으로 상기 메인밸브측으로 공급하는 연료공급제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 선박엔진에 고급연료인 MGO 연료와 저급연료인 HFO 연료를 겸용으로 공급함에 있어서, 엔진 입구의 온도변화에 따라 개폐되는 밸브들에 의해 자동으로 MGO 연료 또는 HFO 연료 중 어느 하나의 연료가 메인밸브측으로 공급되어 엔진 동력으로 사용됨으로써 밸브의 자동 개폐에 의해 연료 전환작업이 용이하게 이루어질 수 있으며, 작업자가 상주하지 않더라도 온도 변화에 따라 연료 전환이 가능하여 연료전환에 따른 작업효율성이 크게 향상될 수 있다. 또한, 온도변화에 따라 연료가 전환되기 때문에 연료의 적절한 점도가 유지될 수 있다.
도 1은 본 발명인 선박엔진의 연료공급 시스템의 전체 흐름을 나타낸 흐름도.
도 2는 본 발명인 선박엔진의 연료공급 시스템의 구성요부의 흐름을 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명인 선박엔진의 연료공급 시스템에 의해 HFO 연료가 공급되는 상태의 흐름도.
도 4는 본 발명인 선박엔진의 연료공급 시스템에 의해 MGO 연료가 공급되는 상태의 흐름도.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박엔진의 연료공급 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박엔진의 연료공급 시스템은, MGO 연료가 저장되는 MGO 연료탱크(11)와, HFO 연료가 저장되는 HFO 연료탱크(12)와 상기 MGO 연료탱크(11) 및 HFO 연료탱크(12)와 연결되고 선박 엔진의 입구에 연결되어 선박엔진에 MGO 연료 또는 HFO 연료를 선택적으로 공급하는 메인밸브(10)와, 상기 메인밸브(10)와 MGO 연료탱크(11)를 연결하여 MGO 연료가 메인밸브(10)로 공급되도록 하는 MGO 공급관(13)과, 상기 메인밸브(10)와 HFO 연료탱크(12)를 연결하여 HFO 연료가 메인밸브(10)로 공급되도록 하는 HFO 공급관(14)과, 상기 메인밸브(10)와 MGO 연료탱크(11)를 연결하여 상기 메인밸브(10)측으로 공급되는 MGO 연료 중 남는 연료가 다시 상기 MGO 연료탱크(11)로 회수되는 MGO 회수관(15)과, 상기 메인밸브(10)와 HFO 연료탱크(12)를 연결하여 상기 메인밸브(10)측으로 공급되는 HFO 연료 중 남는 연료가 다시 상기 HFO 연료탱크(12)로 회수되는 HFO 회수관(16)과, 상기 MGO회수관(15)과 HFO회수관(16)에 연결되어 상기 MGO회수관(15)과 HFO회수관(16) 중 어느 하나의 회수관측으로 밸브를 개폐하는 제1개폐밸브(40)와, 상기 MGO 회수관(15)과 MGO 연료탱크(11)를 연결하는 제2개폐밸브(50)와, 상기 메인밸브가 연결되는 엔진입구의 온도를 감지하여 상기 MGO 연료탱크에 저장된 MGO연료 또는 상기 HFO 연료탱크에 저장된 HFO 연료 중 어느 하나를 선택적으로 상기 메인밸브측으로 공급하는 연료공급제어부(100)를 포함하도록 구성된다.
상기 연료공급제어부(100)는, 상기 메인밸브(10)에 구성되는 온도센서(20)와, 상기 온도센서(20)와 전기적으로 연결되어 메인밸브(10)가 연결된 엔진입구의 온도를 감지하는 제어부(30)를 포함하도록 구성된다.
상기 메인밸브(10)와 제1개폐밸브(40) 및 제2개폐밸브(50)는 3웨이 밸브로 구성된다.
이에 따라, 메인밸브(10)와 제1개폐밸브(40) 및 제2개폐밸브(50)에 연결된 MGO 공급관(13) 또는 HFO 공급관(14) 및 MGO 회수관(15) 또는 HFO회수관(16)측으로 조건에 의해 각각 개폐되어 MGO 연료탱크(11)에 저장된 MGO 연료가 선박엔진측으로 공급되거나 또는 HFO 연료탱크(12)에 저장된 HFO 연료가 선박엔진측으로 공급되도록 한다.
이때, 제1개폐밸브(40) 및 제2개폐밸브(50)는 3웨이(way) 방식의 체크밸브 또는 솔레노이드밸브로 구성될 수 있음은 물론이며, 상기 메인밸브(10)는 상기 제어부(30)와 전기적으로 연결되어 개폐동작이 상기 제어부(30)로부터 전달되는 전기적인 신호에 의해 이루어진다.
상기와 같이 구성된 본 발명인 선박엔진의 연료공급 시스템은, 메인밸브(10)가 설치되는 선박엔진의 온도가 온도센서(20)에 의해 감지되어 상기 제어부(30)측으로 전달되면, 상기 제어부(30)에 의해 온도센서(20)에 의해 감지된 온도값을 통해 상기 MGO 공급관(13) 또는 HFO 공급관(14) 중 어느 하나의 공급관을 통해 각각의 연료가 선택되어 메인밸브(10)측으로 공급됨으로써 선반엔진에 필요한 동력이 전달된다.
즉, 선박이 해상을 항해하는 도중에 저급연료인 HFO 연료를 사용하다가, 연료유 황함유량 규제구역에서 항해 또는 정박할 경우 고급연료인 MGO 연료로 전환하여 사용하게 되는데, 이때, HFO 연료에서 MGO 연료의 전환작업이 상기 온도센서(20)에 의해 감지된 온도변화에 따른 밸브의 개폐동작에 의해 이루어진다.
예를 들어, HFO 연료만을 사용할 경우에는, 상기 제1개폐밸브(40)는 HFO 회수관(16)측으로만 개방되고 제2개폐밸브(50)는 닫혀지며 상기 메인밸브(10)는, HFO 공급관(14)측으로만 개방되기 때문에, HFO 연료탱크(12)에 저장된 HFO 연료가 상기 HFO 공급관(13)을 통해 메인밸브(10)측으로 전달되어 엔진을 출력시키고, 남은 HFO 연료는 다시 상기 제1개폐밸브(40)에 의해 HFO 회수관(16)측으로 유로되어 상기 HFO 연료탱크(12)측으로 유입된다.
또한, HFO 연료에서 MGO 연료로 전환시에는 메인밸브(10)가 MGO 공급관(13)측으로 소정 시간에 걸쳐 개방되고, 제1개폐밸브(40)는 MGO 회수관(15)측으로 개방되며, 제2개폐밸브(50)는 닫혀진 상태를 유지함으로써, MGO 연료를 메인밸브(10)측으로 공급한다. 이어서, MGO 연료료의 전환이 완료되면, 닫혀진 제2개폐밸브(50)를 개방하여 남은 MGO 연료를 다시 MGO 연료탱크(11)로 유로 순환시킨다.
이때, HFO와 MGO의 연료 전환시 50분 내지 70분 동안 진행될 수 있다. 예를 들어, 총 1시간 동안 진행되도록 셋업 될 수 있으며, 이 경우 메인 밸브(10)는 매 분마다 1/60%씩 오픈 또는 클로즈된다.
또한, 상기 메인밸브(10)와, 제1개폐밸브(40) 및 제2개폐밸브(50)는, 상기 제어부(30)에 의해 역방향(close) 및 정방향(open)이 제어되는 바, 상기 메인밸브가 연결된 엔진입구의 온도 변화율이 1 내지 4℃/min이면 메인밸브(10)가 역방향으로 닫혀지도록 상기 제어부에 의해 제어되고, 상기 메인밸브(10)가 연결된 엔진입구의 온도 변화율이 0.4 내지 0.6℃/min로 감소되면 다시 정방향으로 개방되도록 제어된다.
이에 따라, 엔진입구에서 1분 내에 온도 변화율이 1 내지 4℃/min가 되면, 연료의 점도가 급격하게 변동되기 때문에, 메인밸브(10)의 궤도를 역방향(close)으로 제어하여 온도 변화를 감소시키고, 온도 변화율이 0.4 내지 0.6℃/min로 감소되면 메인밸브(10)를 다시 정방향(open)으로 제어하여, MGO 연료로 전환한다. 이와 같이, 엔진입구에서의 온도변화를 실시간으로 감지하고, 온도가 소정값 이상으로 급격하게 변하면 메인밸브(10)를 역방향으로 제어함으로써, 온도가 급격히 변하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 연료의 적절한 점도를 유지할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 다양하게 변형실시가 가능한 것으로 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 상기 실시예들을 기존의 공지기술과 단순히 조합적용한 실시예와 함께 본 발명의 청구범위와 상세한 설명에서 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 변형하여 이용할 수 있는 기술은 본 발명의 기술범위에 당연히 포함된다고 보아야 할 것이다.
10 : 메인밸브 11 : MGO 연료탱크
12 : HFO 연료탱크 13 : MGO 공급관
14 : HFO 공급관 15 : MGO 회수관
16 : HFO 회수관 20 : 온도센서
30 : 제어부 40 : 제1개폐밸브
50 : 제2개패밸브 100 : 연료공급제어부

Claims (8)

  1. MGO 연료가 저장되는 MGO 연료탱크;
    HFO 연료가 저장되는 HFO 연료탱크;
    상기 MGO 연료탱크 및 HFO 연료탱크와 연결되고 선박 엔진의 입구에 연결되어 선박엔진에 MGO 연료 또는 HFO 연료를 선택적으로 공급하는 메인밸브;
    상기 메인밸브와 MGO 연료탱크를 연결하여 MGO 연료가 메인밸브로 공급되도록 하는 MGO 공급관;
    상기 메인밸브와 HFO 연료탱크를 연결하여 HFO 연료가 메인밸브로 공급되도록 하는 HFO 공급관;
    상기 메인밸브와 MGO 연료탱크를 연결하여 상기 메인밸브측으로 공급되는 MGO 연료 중 남는 연료가 다시 상기 MGO 연료탱크로 회수되는 MGO 회수관;
    상기 메인밸브와 HFO 연료탱크를 연결하여 상기 메인밸브측으로 공급되는 HFO 연료 중 남는 연료가 다시 상기 HFO 연료탱크로 회수되는 HFO 회수관;
    상기 MGO 회수관과 HFO 회수관에 연결되어 상기 MGO 회수관과 HFO 회수관 중 어느 하나의 회수관측으로 밸브를 개폐하는 제1개폐밸브;
    상기 MGO 회수관과 MGO 연료탱크와 연결되는 제2개폐밸브;
    상기 제2개폐밸브와 상기 메인밸브를 연결하여 상기 MGO 회수관으로 회수되는 MGO연료가 상기 MGO 연료탱크를 우회하여 상기 메인밸브로 공급되는 MGO 우회관; 및
    상기 메인밸브, 상기 제1개폐밸브 및 상기 제2개폐밸브를 제어하여 상기 MGO 연료탱크에 저장된 MGO연료 또는 상기 HFO 연료탱크에 저장된 HFO 연료를 상기 선박 엔진에 공급하되, 상기 메인밸브가 연결된 엔진입구의 온도를 감지하여, 감지된 온도에 따라 상기 메인밸브를 정방향 또는 역방향으로 제어하는 연료공급제어부
    를 포함하며,
    상기 선박엔진에 공급되는 연료를 상기 HFO 연료에서 상기 MGO 연료로 변경하고자 하는 경우, 상기 메인밸브는 상기 MGO 공급관측으로의 개도를 소정 시간에 걸쳐 변경하고, 상기 제1개폐밸브는 상기 MGO 회수관측으로 개방하고, 상기 제2개폐밸브는 상기 MGO 연료탱크 측으로 닫혀진 상태를 유지하고 상기 MGO 우회관 측으로 개방된 상태를 유지하여 상기 MGO 연료가 상기 MGO 우회관을 따라 상기 MGO 연료탱크를 우회해 순환하도록 하며,
    상기 제2 개폐밸브는, 상기 선박엔진에 공급되는 연료가 상기 MGO 연료로 완전히 변경되면 상기 MGO 연료탱크 측으로 개방하여 잉여 MGO 연료를 상기 MGO 연료탱크로 순환시키는 선박엔진의 연료공급 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연료공급제어부는,
    상기 메인밸브가 연결된 엔진 입구에 설치되어 상기 엔진 입구의 온도를 감지하는 온도센서; 및
    상기 온도센서와 전기적으로 연결되며, 상기 온도센서에 의해 감지된 상기 엔진입구의 온도에 따라 상기 메인 밸브의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는
    선박엔진의 연료공급 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1개폐밸브 및 상기 제2개폐밸브는 3웨이 밸브로 구성되는
    선박엔진의 연료공급 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 선박 엔진에 상기 HFO 연료를 공급하고자 하는 경우, 상기 메인밸브는 HFO 공급관측으로 개방되고, 상기 제1개폐밸브는 HFO 회수관측으로 개방되고 제2개폐밸브는 닫혀지도록 제어하는
    선박엔진의 연료공급 시스템.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 선박엔진에 공급되는 연료를 상기 HFO 연료에서 상기 MGO 연료로 변경하고자 하는 경우, 상기 메인밸브를 상기 MGO 공급관측으로 소정 시간에 걸쳐 변경하고, 상기 제1개폐밸브는 상기 MGO 회수관측으로 개방하고, 상기 제2개폐밸브는 닫혀진 상태를 유지하도록 제어하는
    선박엔진의 연료공급 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 엔진입구의 온도 변화율이 1 ~ 4℃/min이면 상기 메인밸브가 역방향으로 닫혀지도록 제어하고, 상기 메인밸브가 연결된 엔진입구의 온도 변화율이 0.4 ~ 0.6℃/min으로 감소되면 상기 메인밸브가 다시 정방향으로 개방되도록 제어하는
    선박엔진의 연료공급 시스템.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 선박엔진에 공급되는 연료를 상기 HFO 연료에서 상기 MGO 연료로 변경하고자 하는 경우, 풀 클로즈 상태의 상기 메인밸브를 50분 내지 70분 동안 일정한 속도로 오픈시키는
    선박엔진의 연료공급 시스템.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 선박엔진에 공급되는 연료가 상기 MGO 연료로 완전히 변경되면, 닫혀진 상기 제2개폐밸브를 개방하도록 제어하는
    선박엔진의 연료공급 시스템.
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