KR101549228B1 - Subsea equipment with cathodic protection part - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기방식유닛을 구비한 해저설비에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면 해수면 아래에 위치되고 해수의 온도보다 높은 유체가 통과할 수 있는 본체; 상기 본체에 연결되고, 해수와 상기 유체의 온도 차이를 이용하여 발전을 하는 발전유닛; 및 상기 발전유닛으로부터 공급받은 전력을 이용하여 피방식부를 방식하는 전기방식유닛;을 포함하는 전기방식유닛을 구비한 해저설비를 제공할 수 있다.The present invention relates to an undersea facility having an electromechanical unit.
According to an aspect of the present invention, there is provided a water treatment system comprising: a body positioned below the sea surface and capable of passing a fluid having a temperature higher than the temperature of seawater; A power generation unit connected to the main body and generating power using a temperature difference between the seawater and the fluid; And an electric type unit that uses the electric power supplied from the electric power generation unit to form the to-be-treated portion.
Description
본 발명은 전기방식유닛을 구비한 해저설비에 관한 것이다.The present invention relates to an undersea facility having an electromechanical unit.
일반적으로, 금속 재질의 구조물들이 수중이나 지중에 위치하게 되면, 주로 전해질로서 작용할 수 있는 액체 또는 기체와 같은 부식성 물질과의 화학작용에 의하여 금속 구조물들이 부식되는 현상이 발생된다. 방식(Anticorrosion)은 이러한 금속 구조물이 부식되지 않도록 방지하는 것을 일컬으며, 대표적인 방식 방법으로는 피복 방식과 전기 방식이 있다.Generally, when metal structures are placed in water or in the ground, the metal structures are corroded by chemical action with a corrosive substance such as a liquid or gas which can act mainly as an electrolyte. Anticorrosion is a technique to prevent such metal structures from being corroded, and representative methods include a coating method and an electric method.
피복 방식이란 피방식체인 금속 구조물 표면에 도장 등과 같은 표면 처리를 하여 부식성 물질과의 접촉을 차단하는 것이며, 전기 방식이란 피방식체에 방식전류를 흘림으로써 금속표면의 전위차를 없애 부식전류의 회로 형성을 방지하는 것이다. The coating method is to cut off the contact with corrosive materials by performing a surface treatment such as painting on the surface of a metal structure to be treated, and in the electric type, a method current is flowed to the body to eliminate the potential difference of the metal surface, .
그 중 전기방식은 다시 희생전극법과 외부 전원법으로 나뉠 수 있는데, 희생전극법은 피방식물에 피방식물보다 저 전위의 금속(산화성이 강한 금속)을 전기적으로 접속하여 양자 간의 전위차를 이용하여 방식 전류를 흘리는 방법이다. 그리고 외부 전원법은 직류의 외부전원을 사용하여, 음극을 피방식물에, 양극을 외부전원의 전극에 접속하여 방식 전류를 흘리는 방법이다.Among them, the electric method can be divided into the sacrificial electrode method and the external power method. The sacrificial electrode method is a method in which a metal (metal having a strong oxidizing property) It is a method of flowing current. In the external power supply method, a direct current external power source is used, and a cathode current is connected to the anode, and an anode is connected to an external power source electrode to supply a method current.
해저설비의 경우, 다량의 이온을 포함하여 전해질로써 작용할 수 있는 해수에 항시 노출되어 있으므로 보다 강력한 방식 방법이 요구되는데, 해저설비의 방식을 위해 전술된 방식 방법을 적용하는 경우 여러 가지 문제점이 발생될 수 있다.In the case of subsea facilities, since a large amount of ions are always exposed to seawater which can act as an electrolyte, a stronger method is required. However, when the above method is applied for the method of submarine facilities, various problems arise .
예를 들어, 피복방식을 적용하는 경우에는 해저설비의 모든 표면에 도장 등과 같은 표면처리를 하기 위해 과도한 비용이 발생될 뿐만 아니라, 해저에 설치된 후에 표면처리가 벗겨지는 경우에는 부식을 방지할 수 없으며, 유지보수 또한 어렵다는 문제가 있다.For example, when a coating method is applied, not only is it an excessive cost to perform surface treatment such as painting on all the surfaces of the submarine facilities, but also corrosion can not be prevented when the surface treatment is peeled off after being installed on the seabed , Maintenance is also difficult.
그리고 희생전극법을 적용하는 경우에는 시간이 경과될수록 희생전극의 질량이 계속 감소하게 되므로 희생전극을 지속적으로 교체해 주어야 하며, 외부 전원법을 적용하는 경우에는 외부전원을 공급하기 위해서 해상에서부터 해저설비까지 연결되는 케이블을 제공하는 데 물리적, 경제적 한계가 있다.In case of using the sacrificial electrode method, since the mass of the sacrificial electrode is continuously decreased as the time elapses, the sacrificial electrode must be continuously replaced. In case of applying the external power supply method, the connection from the sea to the submarine equipment There are physical and economic limitations in providing cables.
본 발명의 실시예들은 외부 전원 공급 없이 부식을 방지할 수 있는 전기방식유닛을 구비한 해저설비를 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention provide an undersea facility having an electric unit capable of preventing corrosion without supplying external power.
본 발명의 일 측면에 따르면 해수면 아래에 위치되고 해수의 온도보다 높은 유체가 통과할 수 있는 본체; 상기 본체에 연결되고, 해수와 상기 유체의 온도 차이를 이용하여 발전을 하는 발전유닛; 및 상기 발전유닛으로부터 공급받은 전력을 이용하여 피방식부를 방식하는 전기방식유닛;을 포함하는 전기방식유닛을 구비한 해저설비를 제공할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a water treatment system comprising: a body positioned below the sea surface and capable of passing a fluid having a temperature higher than the temperature of seawater; A power generation unit connected to the main body and generating power using a temperature difference between the seawater and the fluid; And an electric type unit that uses the electric power supplied from the electric power generation unit to form the to-be-treated portion.
상기 전기방식유닛은, 상기 피방식부에 방식전류를 인가할 수 있는 산화전극; 상기 발전유닛으로부터 공급받은 전력을 상기 피방식부 및 상기 산화전극에 인가하는 정류기;를 포함하는 전기방식유닛을 구비한 해저설비를 제공할 수 있다.The electric type unit may include: an oxidation electrode capable of applying a method current to the part to be treated; And a rectifier for applying the electric power supplied from the electric power generating unit to the to-be-treated part and the oxidation electrode.
상기 전기방식유닛은, 상기 피방식부 및 해수와의 전위차를 감지하여 그 전위차를 상기 정류기로 송신하는 기준전극을 더 포함하는 전기방식유닛을 구비한 해저설비를 제공할 수 있다.The electric type unit may further include a reference electrode for sensing a potential difference between the to-be-treated portion and the seawater and transmitting the potential difference to the rectifier.
상기 발전유닛은, 해수와 상기 유체의 온도 차이를 이용하여 발전을 하는 발전부 및 상기 발전부로부터 생산된 전력을 저장할 수 있는 축전부를 포함하는 전기방식유닛을 구비한 해저설비를 제공할 수 있다.The power generation unit may provide a submarine facility having an electric unit including a power generation unit generating power using the temperature difference between seawater and the fluid and a power storage unit capable of storing power generated from the power generation unit.
상기 발전부는 다른 해저설비의 전기방식유닛에 전력을 공급할 수 있는 전기방식유닛을 구비한 해저설비를 제공할 수 있다.The power generating unit may provide a submarine facility having an electric unit capable of supplying electric power to an electric unit of another submarine facility.
본 발명의 실시예들은 외부 전원 공급 없이 부식을 방지할 수 있는 전기방식유닛을 구비한 해저설비를 제공할 수 있다.Embodiments of the present invention can provide an undersea facility having an electric unit capable of preventing corrosion without external power supply.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 전기방식유닛을 구비한 해저설비가 해저에 설치되어 있는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 발전유닛, 전기방식유닛, 피방식부의 전기적인 연결구조를 나타낸 도면이다.1 is a schematic view showing a submarine facility having an electric unit according to an aspect of the present invention installed on a seabed.
Fig. 2 is a view showing an electrical connection structure of the power generation unit, the electric type unit and the to-be-treated part in Fig. 1;
이하에서는 본 발명의 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 전기방식유닛을 구비한 해저설비가 해저에 설치되어 있는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 발전유닛, 전기방식유닛, 피방식부의 전기적인 연결구조를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a schematic view showing a submarine facility having an electric type unit according to an aspect of the present invention installed on a seabed. FIG. 2 is a schematic view of the electric power generating unit, the electric type unit, Fig.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 전기방식유닛을 구비한 해저설비(10)는 해수면 아래에 배치되고 해수의 온도보다 높은 유체가 통과되는 설비로서, 예를 들면 해수면 위에 위치하는 해상설비와 연동하여 시추 등과 같은 해저 작업을 수행하거나 해상설비와는 독립적으로 해저 작업을 수행하는 장비일 수 있다.1 and 2, an
해저설비(10)는 본체(100), 발전유닛(200) 그리고 전기방식유닛(300)을 포함할 수 있다.The
본체(100)는 해수의 온도보다 높은 유체가 통과되는 것으로서, 본체(100)에 설치되는 발전유닛(200)이 해수와 유체의 온도차를 이용하여 전기를 생산할 수 있다. 구체적으로, 본체(100)는 BOP(Blow Out Preventer)나 라이저(Riser) 등과 같이 해저에서 생산되는 오일 또는 가스가 통과되는 장치, 또는 해상설비로부터 제공되는 고온의 유체(예들 들면 시추선의 윤활유)가 통과되는 장치일 수 있다. 따라서, 본체(100)는 본체(100)를 통과하는 고온의 유체로부터 열을 전달받아 해수의 온도보다 고온 상태일 수 있다.The
여기서 BOP는 시추된 시추공으로부터 고압의 원유나 가스등이 갑자기 분출되는 것을 방지하는 것이며, 라이저는 해저설비(10)와 해상설비를 연결하는 일련의 파이프이다. Here, the BOP is to prevent sudden ejection of high pressure raw gas or gas from the drilled borehole, and the riser is a series of pipes connecting the
발전유닛(200)은 본체(100)를 통과하는 유체와 해수와의 온도 차이를 이용하여 전력을 생산하는 기능을 갖는 것으로, 발전부(210) 및 축전부(220)로 이루어질 수 있다. The
구체적으로 발전부(210)는 제벡 효과(Seebeck Effect)를 이용하여 전기를 발생시키는 열전소자를 포함할 수 있으며, 일 예로 일면이 고온의 본체(100)와 접촉될 수 있고, 타면은 저온의 해수와 접촉되도록 본체(100)에 설치될 수 있다. 본체(100)에 설치된 발전부(210)는 본체(100)를 통과하는 유체와 해수의 온도차를 이용하여 전기를 생산할 수 있다. Specifically, the
축전부(220)는 발전부(210)로부터 생산된 전기를 축적하는 기능을 갖는 것으로, 전기방식유닛(300) 또는 다른 해저설비(20)의 전기방식유닛(300')에 전력을 공급할 수 있으며, 본체(100) 또는 별도의 장소에 설치될 수 있다. 그러나 축전부(220)는 전력을 별도로 저장할 필요가 없는 경우에 생략될 수 있으며, 이 경우 발전부(210)로부터 전기방식유닛(300) 또는 다른 해저설비(20)의 전기방식유닛(300')에 전력이 직접적으로 공급될 수 있다.The
전기방식유닛(300)은 해저설비(10)의 부식을 방지하는 기능을 갖는 것으로, 본체(100)에 장착될 수 있으며 산화전극(310), 기준전극(320) 그리고 정류기(330)를 포함할 수 있다.The
산화전극(310)은 본체(100) 또는 다른 해저설비(20)와 같이 부식을 방지하고자 하는 부분(이하 '피방식부'라고 한다)에 방식전류가 공급되게 하는 통로 기능을 갖는 것으로써, 정류기(330)의 (+)극과 연결된다. 이 경우 산화전극(310)은 정류기(330)로부터 공급되는 직류전류, 즉 방식전류를 피방식부로 흘려주기만 할 뿐, 전기분해도 일어나지 않아 반영구적으로 사용될 수 있다. The oxidizing
산화전극(310)의 종류로는 산화성(전자를 잃는 경향)이 큰 아연, 알루미늄, 마그네슘 등이 적용될 수 있다. As the kind of the
기준전극(320)은 피방식부를 방식할 수 있는 방식전위 값을 측정하기 위한 것으로서, 피방식부와 해수와의 전위차를 감지하여 방식전위를 얻을 수 있다. 감지된 방식전위는 정류기(330)에 송신될 수 있다. 기준전극(320)은 환원성(전자를 얻는 경향)이 커서 화학적으로 안정적인 흑연, 자철석, 백금, 티타늄 등이 적용될 수 있다.The
정류기(330)는 산화전극(310)과 피방식부 사이에 직류전압을 인가하여 필요한 방식전류를 공급하기 위한 것으로, (-)극은 피방식체에, (+)극은 산화전극(310)에 연결하여 방식전류가 산화전극(310)으로부터 피방식체를 향해 일 방향으로 흐를 수 있게 한다. 정류기(330)가 인가하는 방식전류의 크기는 기준전극(320)으로부터 받은 전위차를 바탕으로 적정하게 산정될 수 있다. The
전술된 구조를 갖는 해저설비(10)는 본체(100) 및 발전유닛(200)으로 구성되어 별도의 전기방식장치에 전력을 공급할 수도 있다.The
이하에서는 본 발명의 일측면에 따른 전기방식유닛을 갖는 해저설비의 작용 및 효과에 대해서 설명한다.Hereinafter, the operation and effect of the submarine facility having the electric type unit according to one aspect of the present invention will be described.
종래의 심해저에 장착되는 해저설비는 해수면으로부터 멀리 떨어져 있어서 방식 수단으로써 사용되는 장치를 유지관리하기 어려운 문제점이 있다. 이에 반해 본 발명의 일측면에 따른 전기방식유닛(300)은 발전유닛(200)으로부터 전기를 지속적으로 공급받을 수 있어 유지관리가 용이할 수 있다.Conventionally, the subsea equipment mounted on the deep sea floor is distant from the sea surface, and thus there is a problem that it is difficult to maintain a device used as a method. On the contrary, the electricity-generating
구체적으로, 발전유닛(200) 중 발전부(210)는 해저설비(10)를 통과하는 고온의 유체와 저온의 해수의 온도차를 이용하여 전기를 생산할 수 있다. 이렇게 생산된 전력은 축전부(220)로 이송되어 저장되거나 별도의 케이블(C)를 통해 전기방식유닛(300) 또는 다른 해저설비(20)의 전기방식유닛(300')에 제공될 수 있다. Specifically, the
발전유닛(200)으로부터 생산된 전기는 전기방식유닛(300) 중 정류기(330)로 공급될 수 있다. 정류기(330)는 산화전극(310)에 (+)극이 연결되고 피방식부에는 (-)극이 연결되어, 방식전류가 산화전극(310)으로부터 피방식부로 인가될 수 있다.Electricity produced from the
이때, 기준전극(320)은 피방식부와 해수와의 전위차를 감지하여 정류기(330)로 송신하고, 정류기(330)는 송신된 전위차로부터 적정 전류를 산정하여 산화전극(310)에 인가한다. 따라서, 방식전류를 인가받은 피방식부는 해수와의 전위차가 소멸되므로 부식이 방지될 수 있다.At this time, the
따라서 본 발명의 일 측면에 따른 전기방식유닛을 구비한 해저설비는 발전유닛(200)이 자가발전하여 부식을 방지할 수 있으므로, 부식 방지를 위한 유지 보수 등의 작업이 감소될 수 있다.Therefore, the submarine equipment having the electric type unit according to one aspect of the present invention can prevent the corrosion of the
또한, 해상에서부터 해저까지 케이블을 제공할 필요 없으므로 생산 비용 및 유지 비용이 감소될 수 있다.In addition, there is no need to provide cables from sea to seabed so that production and maintenance costs can be reduced.
이상 본 발명의 실시예에 따른 전기방식유닛을 구비한 해저설비의 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.While the present invention has been described with reference to specific embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited thereto and that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the general inventive concept as defined by the appended claims. Should be interpreted as having. Skilled artisans may implement a pattern of features that are not described in a combinatorial and / or permutational manner with the disclosed embodiments, but this is not to depart from the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications may be readily made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
10: 해저설비 100: 본체
200: 발전유닛 210: 발전부
220: 축전부 300: 전기방식유닛
310: 산화전극 320: 기준전극
330: 정류기10: Subsea facility 100: Main body
200: power generation unit 210:
220: power storage unit 300: electric type unit
310: oxidation electrode 320: reference electrode
330: rectifier
Claims (5)
해수면 아래에서 상기 본체에 연결되고, 해수와 상기 유체의 온도 차이를 이용하여 발전을 하는 발전유닛; 및
상기 발전유닛으로부터 공급받은 전력을 이용하여 피방식부를 방식하는 전기방식유닛;을 포함하고,
상기 전기방식유닛은,
상기 피방식부에 방식전류를 인가할 수 있는 산화전극; 및
상기 발전유닛으로부터 공급받은 전력을 상기 피방식부 및 상기 산화전극에 인가하는 정류기를 포함하는 전기방식유닛을 구비한 해저설비.A body positioned below the sea surface and capable of passing a fluid above the temperature of the seawater;
A power generation unit connected to the main body below the sea level and generating electricity using a temperature difference between the seawater and the fluid; And
And an electric type unit that uses an electric power supplied from the electric power generating unit to form a to-be-
The above electrically-
An oxidizing electrode capable of applying a method current to the to-be-treated portion; And
And a rectifier for applying the power supplied from the power generating unit to the to-be-treated portion and the oxidation electrode.
상기 전기방식유닛은,
상기 피방식부 및 해수와의 전위차를 감지하여 그 전위차를 상기 정류기로 송신하는 기준전극을 더 포함하는 전기방식유닛을 구비한 해저설비.The method according to claim 1,
The above electrically-
And a reference electrode for sensing a potential difference between the target part and the seawater and transmitting the potential difference to the rectifier.
상기 발전유닛은,
해수와 상기 유체의 온도 차이를 이용하여 발전을 하는 발전부 및
상기 발전부로부터 생산된 전력을 저장할 수 있는 축전부를 포함하는 전기방식유닛을 구비한 해저설비.The method according to claim 1,
The power generation unit includes:
A power generation section for generating power using the temperature difference between the seawater and the fluid;
And an electric storage unit capable of storing electric power produced from the electric power generating unit.
상기 발전부는 다른 해저설비의 전기방식유닛에 전력을 공급할 수 있는 전기방식유닛을 구비한 해저설비.5. The method of claim 4,
Wherein the power generating unit includes an electric unit capable of supplying electric power to an electric unit of another submarine facility.
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