KR101629195B1

KR101629195B1 - Apparatus for power supply in offshore plant

Info

Publication number: KR101629195B1
Application number: KR1020140113166A
Authority: KR
Inventors: 정재욱; 정호영
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2014-08-28
Publication date: 2016-06-10
Also published as: KR20160025815A

Abstract

본 발명은 드릴링 장비 및 쓰러스터 모터의 소비 전력이 급변할 때도 이중 연료유 전기 발전기가 가스 모드로 동작할 수 있는 해양 플랜트의 전력 공급 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 해양 플랜트의 전력 공급 장치에 있어서, 가스 모드에서는 가스를 연료로 이용하고 오일 모드에서는 오일을 연료로 이용하는 이중 연료유 전기 발전기; 상기 발전기에서 생산된 교류를 직류로 변환하여 DC 버스로 공급하는 AC/DC 변환기; 상기 DC 버스에 연결된 전력 부하; 상기 DC 버스에 연결되어, 상기 전력 부하의 소비 전력의 단위 시간당 증가량이 제1 임계치 이상이면 상기 전력 부하로 전력을 공급하는 전력저장부를 포함하는 해양 플랜트의 전력 공급 장치가 제공된다. The present invention relates to a power supply of an offshore plant in which a dual fuel electric generator can operate in a gas mode even when power consumption of drilling equipment and thruster motors is rapidly changing. According to an embodiment of the present invention, there is provided a power supply apparatus for an offshore plant, comprising: a dual fuel oil electric generator using gas as fuel in gas mode and oil as fuel in oil mode; An AC / DC converter for converting an alternating current produced by the generator into a direct current and supplying the alternating current to a DC bus; A power load coupled to the DC bus; And a power storage connected to the DC bus, for supplying power to the power load when the increase per unit time of the power consumption of the power load is equal to or greater than a first threshold value.

Description

[0001] APPARATUS FOR POWER SUPPLY IN OFFSHORE PLANT [0002]

본 발명은 해양 플랜트의 전력 공급 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 드릴링 장비 및 쓰러스터 모터의 소비 전력이 급변할 때도 이중 연료유 전기 발전기가 가스 모드로 동작할 수 있는 해양 플랜트의 전력 공급 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply apparatus for an offshore plant, and more particularly, to a power supply apparatus for an offshore plant capable of operating in a gas mode even when power consumption of drilling equipment and a thruster motor is rapidly changed. .

국제적인 급격한 산업화 현상과 공업이 발전함에 따라 석유와 같은 자원의 사용량은 점차 증가하고 있으며, 이에 따라 오일의 안정적인 생산과 공급이 전 지구적인 차원에서 대단히 중요한 문제로 떠오르고 있다.As the international phenomenon of industrialization and industry develops, the use of resources such as petroleum is gradually increasing, and thus the stable production and supply of oil is becoming a very important issue on a global scale.

이러한 이유로 최근에는 지금까지 경제성이 없어 무시되어 왔던 군소의 한계 유전(marginal field)이나 심해 유전의 개발이 경제성을 가지게 되었다. 따라서, 해저 채굴 기술의 발달과 더불어 이러한 유전의 개발에 적합한 시추설비를 구비한 해양 플랜트의 개발이 활발히 진행되고 있다. For this reason, the development of the marginal field or deep-sea oil field, which had been neglected due to economic difficulties, has become economic in recent years. Therefore, along with the development of submarine mining technology, the development of offshore plants equipped with drilling facilities suitable for the development of such oilfields is actively under way.

해양 플랜트에는 해저의 지하에 존재하는 석유나 가스 등을 시추할 수 있도록 데릭 시스템, 드로워크스(draw works), 탑드라이브, 머드펌프, 시멘트 펌프, 라이저, 드릴 파이프 등의 각종 시추 관련 장비들이 구비되어 있다. The offshore plant is equipped with various drilling equipments such as derrick system, draw works, top drive, mud pump, cement pump, riser, drill pipe, etc. to drill oil and gas existing under the sea floor .

드로워크스는 드릴 파이프의 승강, 케이싱의 삽입 등을 수행하는 장비로서, 드럼 및 모터를 포함한다. 드럼은 모터로부터 동력을 전달받아 와이어로프를 감거나 풀어줌으로써 드릴 파이프의 승강을 조절한다. 모터는 속도 조절이 가능하여 드럼의 속도를 조절할 수 있고, 이에 따라 드릴 파이프의 속도가 조절된다. Drawwork is equipment to perform elevation of a drill pipe, insertion of a casing, etc., and includes a drum and a motor. The drum receives the power from the motor and controls the lifting and lowering of the drill pipe by winding or loosening the wire rope. The motor is adjustable in speed so that the speed of the drums can be adjusted, thus controlling the speed of the drill pipe.

탑드라이브는 시추 작업에서 시추 및 파이프 체결을 위한 동력을 제공하는 장비이다. The Top Drive is a device that provides power for drilling and pipe joining in drilling operations.

해양 플랜트에는 근해의 일 지점에 정박하여 시추 작업을 하는 고정식 플랫폼과 3,000m 이상의 심해에서 시추 작업이 가능한 부유식 해양 플랜트가 있다. The offshore plant has a fixed platform for drilling at one point in the offshore area and a floating offshore plant capable of drilling at depths of over 3,000 meters.

부유식 해양 플랜트에는 주 추진장치 또는 컴퓨터에 의한 동적 위치 제어(Dynamic Positioning)를 위한 추진 장치로서 복수 개의 쓰러스터(thruster)가 설치된다. 쓰러스터는 프로펠러의 작용 방향을 바꿀 수 있도록 선저에 설치된 추진기로 보통 항해 또는 예인선 없이 자력으로 운하를 운항하거나 입출항하기 위해 사용된다. 쓰러스터는 쓰러스터에 연결된 쓰러스터 모터로부터 동력을 공급받는다. Floating offshore plants are equipped with a plurality of thruster as a propulsion unit for dynamic positioning by a main propulsion unit or a computer. A thruster is a propeller installed on the bottom of the ship so as to change the direction of operation of the propeller. The thruster is powered by a thruster motor connected to the thruster.

도 1은 종래 기술에 따른 전력 공급 시스템을 나타낸 도면이다. 1 is a diagram illustrating a power supply system according to the prior art.

도 1에 도시된 바와 같이, 발전기(110)에서 발생된 교류 전력은 A.C 버스로 공급되고, A.C 버스에는 제1 AC/DC 변환기(121), 제2 AC/DC 변환기(122) 및 제3 AC/DC 변환기(123)가 연결되어 있다. 1, the AC power generated in the generator 110 is supplied to an AC bus, and the AC bus includes a first AC / DC converter 121, a second AC / DC converter 122, and a third AC / DC converter 123 are connected.

제1 AC/DC 변환기(121)는 A.C 버스로부터 공급받은 교류를 직류로 변환하여 제1 DC 버스(131)로 공급하고, DC/AC 변환기(141)는 제1 DC 버스(131)로부터 공급받은 직류를 교류로 변환하여 제1 쓰러스터 모터(151)로 공급한다.The first AC / DC converter 121 converts the AC supplied from the AC bus to DC and supplies the DC to the first DC bus 131. The DC / AC converter 141 converts the alternating current supplied from the first DC bus 131 Converts the direct current into alternating current and supplies it to the first thruster motor 151.

제2 AC/DC 변환기(122)는 A.C 버스로부터 공급받은 교류를 직류로 변환하여 제2 DC 버스(132)로 공급하고, DC/AC 변환기(142)는 제2 DC 버스(132)로부터 공급받은 직류를 교류로 변환하여 제2 쓰러스터 모터(152)로 공급한다.The second AC / DC converter 122 converts AC supplied from the AC bus to DC and supplies it to the second DC bus 132. The DC / AC converter 142 converts the AC supplied from the AC bus to DC Converts the direct current into alternating current and supplies it to the second thruster motor 152.

그리고, 제3 AC/DC 변환기(123)는 A.C 버스로부터 공급받은 교류를 직류로 변환하여 제3 DC 버스(133)로 공급하고, 제3 DC 버스(133)에는 복수의 DC/AC 변환기들(143 내지 148)이 연결되어 있다. 복수의 DC/AC 변환기들(143 내지 148) 각각은 제3 DC 버스(133)으로부터 공급받은 직류를 교류로 변환하여 복수의 드로워크스 모터들(153, 154, 155, 158, 159) 및 복수의 탑드라이브들(156, 157) 중 자신에게 연결된 모터로 공급한다. The third AC / DC converter 123 converts AC supplied from the AC bus to DC and supplies it to the third DC bus 133, and the third DC bus 133 is connected to a plurality of DC / AC converters 143 to 148 are connected. Each of the plurality of DC / AC converters 143 to 148 converts a DC supplied from the third DC bus 133 into an AC to generate a plurality of draw work motors 153, 154, 155, 158, 159 and a plurality Of the top drives 156 and 157 to the motor connected thereto.

드로워크스의 모터들(153, 154, 155, 158, 159) 및 탑드라이브의 모터들(156, 157)은 드릴 파이프 등의 시추 장비를 올리고 내리는 동작을 반복해야 하므로, 정격으로 회전하다가 회전을 갑자기 멈추거나 반대방향으로 회전하는 등 제동이 자주 발생하는 운전 특징이 있고, 쓰러스터 모터들(151, 152)도 동적 위치 제어를 위해 정격으로 회전하다가 회전을 갑자기 멈추거나 반대방향으로 회전하는 등 제동이 자주 발생하는 운전 특징이 있다. 그런데, 모터에서 제동이 발생하는 경우에는 회생 전력이 발생한다. 또한, 쓰러스터가 외란에 의해 회전되는 경우도 쓰러스터 모터에서 회생 전력이 발생한다. Since the motors 153, 154, 155, 158 and 159 of the drawways and the motors 156 and 157 of the top drive have to repeat the operation of raising and lowering drilling equipment such as a drill pipe, The thruster motors 151 and 152 are rotated at a rated speed for dynamic position control and then suddenly stopped rotating or rotating in the opposite direction, There are frequent driving characteristics. However, when braking occurs in the motor, regenerative power is generated. Also, when the thruster is rotated by disturbance, a regenerative electric power is generated in the thruster motor.

드로워크스의 모터, 탑드라이브의 모터, 또는 쓰러스터 모터에서 회생 전력이 발생하게 되면, 드로워크스의 모터, 탑드라이브의 모터, 또는 쓰러스터 모터가 연결되어 있는 DC 버스의 전압이 상승하게 되고, DC 버스가 수용할 수 있는 한도를 넘어서 전압이 상승하면, DC 버스가 트립(trip)된다.When a regenerative electric power is generated in the drawrows motor, the top drive motor, or the thruster motor, the voltages of the drawrows motor, the top drive motor, or the DC bus to which the thruster motor is connected rise , The DC bus will trip if the voltage rises beyond the limit that the DC bus can accommodate.

따라서, 종래 기술에 따르면, 저항(resistor)(161 내지 166)을 설치하여 회생 전력을 열로써 소모시켜 DC 버스의 트립 현상을 방지한다.Therefore, according to the related art, resistors 161 to 166 are provided to consume regenerative power as heat to prevent tripping of the DC bus.

도 2는 종래 기술에 따른 전력 공급 시스템에서 각각의 구성요소에서 소비되는 전력을 나타낸 그래프들이다. 2 is a graph showing the power consumed in each component in the power supply system according to the prior art.

도 2에서, 발전기에서 생산된 전력이 배전반을 통해 제1 부하(220) 및 AC/DC 변환기(260)로 공급한다. AC/DC 변환기(260)는 교류를 직류로 변환하여 제2 부하(240)로 공급하고, DC/AC 변환기를 통해 드로워크스(230)로 공급한다. 제1 부하(220) 및 제2 부하(240)는 일정한 전력을 소비하는 부하이다. 반면, 드로워크스(230)는 소비하는 전력의 양이 계속적으로 변화하고, 도 2에서 전력이 음수인 경우는 회생 전력이 발생한 것을 나타낸다. 드로워크스(230)에서 발생된 회생 전력은 제2 부하(240) 또는 저항(250)에서 소비된다. In Fig. 2, the electric power generated by the generator is supplied to the first load 220 and the AC / DC converter 260 through the switchboard. The AC / DC converter 260 converts the alternating current into direct current, supplies the alternating current to the second load 240, and supplies the alternating current to the drawrows 230 through the DC / AC converter. The first load 220 and the second load 240 are loads that consume a certain amount of power. On the other hand, the draw work 230 continuously changes the amount of electric power consumed, and when the electric power is negative in FIG. 2, it indicates that regenerative electric power is generated. The regenerative power generated in the draw work 230 is consumed in the second load 240 or the resistor 250. [

드로워크스(230)의 소비 전력이 급격히 변화함에 따라 발전기(210)의 전력 출력도 급격히 변화됨을 알 수 있다. 그런데, 디젤 발전기는 전력 출력이 일정한 경우보다 전력 출력이 급변하는 경우에 더 많은 연료를 사용하고, 많은 연료를 사용함에 따라 더 많은 배기가스를 배출한다. As the power consumption of the draw work 230 rapidly changes, the power output of the generator 210 also changes drastically. However, diesel generators use more fuel when power output is suddenly changed, and more exhaust gas when more fuel is used than when power output is constant.

그리고, 드로워크스의 모터, 탑드라이브의 모터, 쓰러스터 모터의 급변하는 전력 소비에 따라 전력을 적절히 공급하기 위해서는 발전기가 출력 전력을 빠르게 변경할 수 있어야 한다. 그러나, 발전기는 반응 속도가 느려서, 드로워크스의 모터, 탑드라이브의 모터, 쓰러스터 모터의 급변하는 전력 소비에 따라 적절히 전력을 공급하지 못하는 문제점이 있다. 드로워크스의 모터, 탑드라이브의 모터, 쓰러스터 모터에 적절히 전력 공급이 이루어지지 못할 경우 시추 작업의 특성상 위험한 상황이 초래될 수 있다는 문제점이 있다. 그리고, 정전이 발생하는 경우 드로워크스의 모터 또는 탑드라이브의 모터로의 전력 공급이 갑자기 끊기는 경우에도 위험한 상황이 초래될 수 있다. In order to appropriately supply electric power according to the rapidly varying power consumption of the drawrows motor, the top drive motor, and the thruster motor, the generator must be able to quickly change the output power. However, the generator has a slow reaction speed, and accordingly, there is a problem in that power can not be supplied appropriately in accordance with rapidly changing power consumption of the drawrows motor, the top drive motor, and the thruster motor. There is a problem that if the electric power is not appropriately supplied to the drawrows motor, the top drive motor, and the thruster motor, a dangerous situation may be caused due to the nature of the drilling operation. In the case where a power failure occurs, even when the power supply to the motor of the draw work or the motor of the top drive is suddenly cut off, a dangerous situation may occur.

또는, 발전기(210)가 이중 연료유 전기 발전기일 수 있다. 이중 연료유 전기 발전기는 중유, 경유, 천연가스 3가지 연료 중 1개의 연료유를 사용하여 다수 개의 엔진을 구동하고 그 구동축에 연결된 발전기를 통해 전력을 생산한다. Alternatively, the generator 210 may be a dual fuel oil electric generator. A dual-fuel oil electric generator uses a fuel oil of three types of heavy oil, light oil, and natural gas to drive a plurality of engines and generate electric power through a generator connected to the drive shaft.

가스가 일반 중유, 경유와 비교하여 동일 동력 생산 시 단가가 낮으므로, 이중 연료유 전기 발전기는 최대한 가스모드에서 동작하는 것이 연료를 절약할 수 있다. Since the gas cost is lower for the same power production than for the heavy fuel oil and light oil, dual fuel electric generators can save fuel by operating in the gas mode as much as possible.

그리고, 이중 연료유 전기 발전기는 가스를 연료로 사용할 경우에는 배출되는 배기가스에 포함된 유해물질(NOx, SOx, etc.)의 양이 저감되며, IMO에서 규정하는 배기가스 내 NOx의 배출량 규정인 NOx 티어-쓰리 요구사항(Tier-III requirement)을 만족할 수 있다. 또한, 일반 디젤 엔진의 경우, 선택적 촉매 환원(SCR, Selective Catalytic Reduction) 시스템을 이용하여 NOx를 저감시킴으로써 NOx 티어-쓰리 요구사항을 만족시키는데, 이중 연료유 전기 발전기의 경우, SCR 장치가 필요하지 않으므로, 선박의 배치설계 시 상당한 이점이 있다. SCR은 연료 케이징(funnel casing)에 보통 설치가 되며, 가스 파이프의 2.5배 이상 지름이 크기 때문에 배치에 어려운 점이 많다.When using gas as a fuel, the amount of harmful substances (NOx, SOx, etc.) contained in exhaust gas discharged from the dual fuel electric generator is reduced and the amount of NOx emission in the exhaust gas specified by IMO NOx Tier-III requirements (Tier-III requirement). In the case of a general diesel engine, NOx tier-three requirements are satisfied by reducing NOx by using a selective catalytic reduction (SCR) system. In the case of a dual-fuel oil electric generator, an SCR device is not required , There are significant advantages in the layout design of the ship. SCRs are usually installed in funnel casings and are difficult to deploy because they are more than 2.5 times the diameter of gas pipes.

그런데, 이중 연료유 발전기는 가스 모드에서 동작할 때는 오일 모드에서 동작할 때보다 부하 변경 시간이 오래 걸린다. 도 3은 발전기의 최대 로드 증가율을 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 발전기가 가스 모드에서 동작할 때는 발전기 부하를 동일한 양만큼 변경하는데 오일 모드에서 동작할 때보다 훨씬 많은 시간이 걸린다. However, when operating in the gas mode, the dual fuel oil generator takes longer to change the load than when operating in the oil mode. 3 is a graph showing the maximum load increase rate of the generator. As shown in FIG. 3, when the generator operates in the gas mode, it takes much more time to change the generator load by the same amount than when operating in the oil mode.

드로워크스는 슬랙(slack)/히빙(heaving) 모션이 빠른 경우, 2~5초 내에 많은 부하가 요구되는데, 가스모드는 드로우워크에서 요구하는 많은 부하를 해당 시간에 공급을 할 수 없으므로, 무리하게 가스모드로 운전할 경우, 엔진의 손상 및 주 전력의 주파수 불안정으로 정전이 발생할 수 있으며, 드릴링 중 정전의 발생은 웰(Well)의 폭파를 발생시킬 수도 있다.If the slack / heaving motion is fast, the draw work requires a large load within 2 to 5 seconds. Since the gas mode can not supply a large amount of load required by the draw work at that time, When operating in the gas mode, power failure may occur due to damage to the engine and frequency instability of the main power, and occurrence of a power failure during drilling may cause explosion of the well.

즉, 종래 기술에 따르면, 드릴링 장비의 소비 전력이 급변하는 경우 이중 연료유 발전기가 가스 모드로 운전할 수 없다는 점, 회생 전력을 저항에서 소모시킴으로써 에너지를 낭비하는 문제점, 발전기의 전력 출력이 급변함에 따른 연료 소비 및 배기가스 증가, 발전기가 드로워크스의 모터, 탑드라이브의 모터, 쓰러스터 모터에 적절히 전력 공급을 하지 못하는 문제점 및 갑작스런 정전 시 위험 상황 발생 가능성이 있다는 문제점이 있다. That is, according to the related art, when the power consumption of the drilling equipment changes suddenly, the dual fuel oil generator can not operate in the gas mode, the energy is wasted by consuming the regenerative power in the resistor, There is a problem in that the generator can not properly supply electric power to the motor of the Draw Works, the motor of the top drive, the thruster motor, and the risk of a sudden power outage.

선행기술 : 일본 공개 번호 2006-117179호(2006.05.11 공개)Prior Art: Japanese Publication No. 2006-117179 (Published May 5, 2006)

본 발명의 목적은 드릴링 장비의 소비 전력이 급변하는 경우에도 이중 연료유 발전기가 가스 모드로 동작할 수 있고, 회생 전력을 효율적으로 사용할 수 있는 해양 플랜트의 전력 공급 장치 및 상기 전력 공급 장치를 포함하는 해양 플랜트를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a power supply apparatus of an offshore plant capable of operating in a gas mode even when the power consumption of the drilling equipment changes rapidly and efficiently using regenerative power, To provide an offshore plant.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 해양 플랜트의 전력 공급 장치에 있어서, 가스 모드에서는 가스를 연료로 이용하고 오일 모드에서는 오일을 연료로 이용하는 이중 연료유 전기 발전기; 상기 발전기에서 생산된 교류를 직류로 변환하여 DC 버스로 공급하는 AC/DC 변환기; 상기 DC 버스에 연결된 전력 부하; 상기 DC 버스에 연결되어, 상기 전력 부하의 소비 전력의 단위 시간당 증가량이 제1 임계치 이상이면 상기 전력 부하로 전력을 공급하는 전력저장부를 포함하는 해양 플랜트의 전력 공급 장치가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a power supply apparatus for an offshore plant, comprising: a dual fuel oil electric generator using gas as fuel in a gas mode and oil as a fuel in an oil mode; An AC / DC converter for converting an alternating current produced by the generator into a direct current and supplying the alternating current to a DC bus; A power load coupled to the DC bus; And a power storage connected to the DC bus, for supplying power to the power load when the increase per unit time of the power consumption of the power load is equal to or greater than a first threshold value.

특히, 상기 전력 부하의 소비 전력의 단위 시간당 증가량이 상기 제1 임계치 이상일 때 상기 이중 연료유 전기 발전기는 가스 모드에서 동작할 수 있다. Particularly, when the increase per unit time of the power consumption of the power load is equal to or greater than the first threshold value, the dual fuel electric generator can operate in the gas mode.

또한, 상기 제1 임계치는 상기 이중 연료유 전기 발전기가 가스 모드로 동작할 때 상기 이중 연료유 전기 발전기의 부하 변경 허용치에 따라 결정될 수 있다. In addition, the first threshold may be determined according to the load change tolerance of the dual fuel electric generator when the dual fuel electric generator is operating in the gas mode.

또한, 상기 전력 저장부는 상기 이중 연료유 전기 발전기에서 생산된 전력이 남을 때 남는 전력을 저장할 수 있다. Also, the power storage unit may store power remaining when the power generated by the dual fuel electric generator is left.

또한, 상기 전력 공급 장치는 상기 이중 연료유 전기 발전기에서 생산된 전력이 남는 상황에서 상기 전력저장부의 용량이 다 찬 경우 남는 전력을 소모시키는 저항부를 더 포함할 수 있다. Further, the power supply apparatus may further include a resistance unit that consumes power remaining when the capacity of the power storage unit is exhausted in a state where the power generated by the dual-fuel oil electric power generator is left.

또한, 상기 전력 부하는 회생 전력을 발생시킬 수 있다. Further, the power load can generate regenerative power.

또한, 상기 전력 저장부는 상기 회생 전력을 저장할 수 있다. The power storage unit may store the regenerative power.

또한, 상기 전력 공급 장치는 상기 전력 저장부가 다 찬 경우에 상기 회생 전력을 소모시키는 저항부를 더 포함할 수 있다. The power supply apparatus may further include a resistance unit that consumes the regenerative power when the power storage unit is full.

또한, 상기 전력 부하는 드릴링 장비일 수 있다. The power load may also be a drilling rig.

또한, 상기 전력 부하는 쓰러스터일 수 있다. Also, the power load may be a thruster.

또한, 상기 전력 저장부는 울트라 캐패시터일 수 있다. The power storage unit may be an ultracapacitor.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 해양 플랜트에 있어서, 가스 모드에서는 가스를 연료로 이용하고 오일 모드에서는 오일을 연료로 이용하는 이중 연료유 전기 발전기; 상기 발전기에서 생산된 교류를 직류로 변환하여 DC 버스로 공급하는 AC/DC 변환기; 상기 DC 버스에 연결된 전력 부하; 상기 DC 버스에 연결되어, 상기 전력 부하의 소비 전력의 단위 시간당 증가량이 제1 임계치 이상이면 상기 전력 부하로 전력을 공급하는 전력저장부를 포함하는 해양 플랜트가 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided an offshore plant comprising: a dual fuel oil electric generator using gas as a fuel in a gas mode and using oil as a fuel in an oil mode; An AC / DC converter for converting an alternating current produced by the generator into a direct current and supplying the alternating current to a DC bus; A power load coupled to the DC bus; And an electric power storage connected to the DC bus, for supplying electric power to the electric power load when the increase per unit time of electric power consumption of the electric power load is equal to or greater than a first threshold value.

또한, 상기 해양 플랜트는 상기 이중 연료유 전기 발전기에서 생산된 전력이 남는 상황에서 상기 전력저장부의 용량이 다 찬 경우 남는 전력을 소모시키는 저항부를 더 포함할 수 있다. In addition, the offshore plant may further include a resistance unit that consumes power remaining when the capacity of the power storage unit is exhausted in a situation where power generated by the dual-fuel oil electric power generator is left.

또한, 상기 해양 플랜트는 상기 전력 저장부가 다 찬 경우에 상기 회생 전력을 소모시키는 저항부를 더 포함할 수 있다. In addition, the offshore plant may further include a resistance unit that consumes the regenerative power when the power storage unit is full.

또한, 상기 전력 저장부는 울트라 캐패시터일 수 있다.The power storage unit may be an ultracapacitor.

본 발명의 실시예에 따르면, 전력 저장부를 이용하여 드로워크스의 모터, 탑드라이브의 모터, 쓰러스터 모터의 전력 소비가 급격히 증가하는 경우에 전력 저장부에 저장된 전력을 공급함으로써 드릴링 장비의 소비 전력이 급변하는 경우에도 이중 연료유 발전기가 가스 모드로 동작할 수 있다. According to the embodiment of the present invention, when the power consumption of the drone work motor, the top drive motor, and the thruster motor is rapidly increased by using the power storage unit, the power stored in the power storage unit is supplied, The double fuel oil generator can be operated in the gas mode even in the case of rapid change.

그리고, 전력 저장부가 드로워크스의 모터, 탑드라이브의 모터, 쓰러스터 모터에서 발생된 회생 전력을 저장하였다가 드로워크스의 모터, 탑드라이브의 모터, 쓰러스터 모터의 전력 소비가 급격히 증가할 때 공급함으로써 회생 전력을 효율적으로 사용할 수 있다. When the power storage unit stores the regenerative power generated by the motor of the draw work, the motor of the top drive, and the thruster motor, and the power consumption of the draw work motor, the top drive motor, and the thruster motor is rapidly increased The regenerative power can be efficiently used.

도 1은 종래 기술에 따른 전력 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 전력 공급 시스템에서 각각의 구성요소에서 소비되는 전력을 나타낸 그래프들이다.
도 3은 발전기의 최대 로드 증가율을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 해양 플랜트의 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다. 1 is a diagram illustrating a power supply system according to the prior art.
2 is a graph showing the power consumed in each component in the power supply system according to the prior art.
3 is a graph showing the maximum load increase rate of the generator.
4 is a view illustrating a power supply apparatus of an offshore plant according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a 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.

먼저, 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 해양 플랜트의 전력 공급 장치를 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 해양 플랜트의 전력 공급 장치를 나타낸 도면이다. 해양 플랜트는 드릴십, 반잠수식 시추선과 같은 해양 자원 개발과 관련된 플랜트를 의미한다. First, referring to FIG. 4, a power supply system of an offshore plant according to an embodiment of the present invention will be described. 4 is a view illustrating a power supply apparatus of an offshore plant according to an embodiment of the present invention. Offshore plants represent plants involved in the development of marine resources such as drill ships and semi-submersible drilling rigs.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 해양 플랜트의 전력 공급 장치는 이중 연료유 전기 발전기(310), AC/DC 변환기(321), 전력 부하(330), 전력 저장부(340) 및 저항부(350)를 포함한다. 4, the power supply apparatus of the offshore plant according to the embodiment of the present invention includes a dual fuel electric generator 310, an AC / DC converter 321, a power load 330, a power storage unit 340 And a resistive portion 350. [0050]

이중 연료유 전기 발전기(310)는 오일 또는 천연가스를 연료로 사용하여 전력을 생산한다. 이중 연료유 전기 발전기(310)는 오일 모드로 동작하는 경우에는 오일을 이용하여 전력을 생산하고, 가스 모드로 동작하는 경우에는 천연가스를 이용하여 전력을 생산한다. A dual fuel oil electric generator (310) generates electricity using oil or natural gas as fuel. The dual-fuel oil electric power generator 310 generates electric power by using oil when operating in the oil mode, and generates electric power by using natural gas when operating in the gas mode.

이중 연료유 전기 발전기(310)에서 생산된 전력은 변압기에서 전력 부하들에서 사용하기 적절한 전압으로 변경된 후, AC/DC 변환기(321)로 공급될 수도 있다. The electric power produced by the dual fuel electric generator 310 may be supplied to the AC / DC converter 321 after the electric power in the transformer is changed to a voltage suitable for use in the power loads.

AC/DC 변환기(321)는 이중 연료유 발전기(310)에서 생산된 교류 전력을 직류로 변환하여 DC 버스(322)로 공급한다. 도 4에 도시된 바와 같이, DC 버스(322)는 드릴링 DC 버스 또는 쓰러스터 DC 버스일 수 있고, 드릴링 DC 버스에는 드릴링 장비 관련 전력부하들이 연결되고, 쓰러스터 DC 버스에는 쓰러스터 모터가 연결될 수 있다. The AC / DC converter 321 converts the AC power produced by the dual fuel oil power generator 310 into DC power and supplies the DC power to the DC bus 322. 4, the DC bus 322 may be a drilling DC bus or a thruster DC bus, the drilling DC bus may be connected to a power load associated with the drilling equipment, and the thruster DC bus may be connected to a thruster motor have.

전력 부하(330)는 DC 버스(322)에 연결되어 DC 버스(322)로부터 전력을 공급받는다. 전력 부하(330)는 드로워크스 모터, 탑드라이브 모터와 같은 드릴링 장비 또는 쓰러스터 모터일 수 있다. 드로워크스 모터, 탑드라이브 모터 및 쓰러스터 모터는 운전 특성상 소비 전력이 급격히 변하고 회생전력이 발생된다. The power load 330 is connected to the DC bus 322 to receive power from the DC bus 322. The power load 330 may be a drilling machine such as a drawwheel motor, a top drive motor, or a thruster motor. Drawwork motors, top drive motors, and thruster motors are subject to sudden changes in power consumption and regenerative power due to their operating characteristics.

본 발명의 실시예에서는 전력 부하(330)의 소비 전력이 급격히 변할 때도, 이중 연료유 전기 발전기(310)는 가스 모드로 동작하고, 전력 저장부(340)가 전력 부하(330)로 전력을 공급함으로써 이중 연료유 전기 발전기(310)가 전력 부하(330)의 소비 전력을 충족시키지 못하는 부분을 보완한다. 예를 들어, 전력 부하(330)의 소비 전력의 단위 시간당 증가량이 임계치 이상일 때, 이중 연료유 전기 발전기(310)는 가스 모드로 동작하고, 전력 저장부(340)가 전력 부하(330)로 전력을 공급한다. 이때, 임계치는 이중 연료유 전기 발전기(310)가 가스 모드로 동작할 때 이중 연료유 전기 발전기(310)의 부하 변경 허용치에 따라 결정될 수 있다. 즉, 전력 부하(330)의 소비 전력이 갑자기 증가하는 경우에 이중 연료유 전기 발전기(310)는 가스 모드에서 동작하고, 전력 부하(330)의 소비 전력의 증가량이 이중 연료유 전기 발전기(310)의 부하 변경 허용치보다 커서 이중 연료유 전기 발전기(310)가 주 추진 모터(330)의 소비 전력을 충족시키지 못하는 부분을 전력 저장부(340)가 보완한다. In the embodiment of the present invention, even when the power consumption of the power load 330 suddenly changes, the dual fuel electric generator 310 operates in the gas mode, and the power storage unit 340 supplies power to the power load 330 Fuel generator 300 compensates the portion of the power load 330 that does not satisfy the power consumption of the power load 330. [ For example, when the amount of power consumption per unit time of the power load 330 is equal to or greater than the threshold value, the dual fuel oil electric power generator 310 operates in the gas mode and the power storage unit 340 . At this time, the threshold value may be determined according to the load change tolerance of the dual fuel electric generator 310 when the dual fuel electric generator 310 operates in the gas mode. In other words, when the power consumption of the power load 330 suddenly increases, the dual fuel electric generator 310 operates in the gas mode, and an increase in the power consumption of the electric power load 330 is generated in the dual fuel electric generator 310, The electric power storage unit 340 compensates for the portion of the dual fuel electric generator 310 that does not meet the power consumption of the main propulsion motor 330 because it is larger than the allowable load change value of the main propulsion motor 330.

전력 저장부(340)는 이중 연료유 전기 발전기(310)에서 생산된 전력이 남을 때 남는 전력을 저장할 수 있다. 특히, 전력 저장부(340)는 전력 부하(330)에서 발생된 회생 전력을 저장할 수 있다. 즉, 전력 저장부(340)는 전력 부하(330)에서 회생 전력이 발생할 때 회생 전력을 저장했다가 전력 부하(330)의 소비 전력이 급격히 증가할 때 전력 부하(330)로 전력을 공급할 수 있다. The power storage unit 340 may store the power remaining when the power generated by the dual fuel electric power generator 310 remains. In particular, the power storage unit 340 may store the regenerative power generated in the power load 330. FIG. That is, the power storage unit 340 stores the regenerative power when the regenerative power is generated in the power load 330, and can supply the power to the power load 330 when the power consumption of the power load 330 rapidly increases .

그리고, 전력 부하(330)의 소비 전력이 급격히 감소하는 경우에는 이중 연료유 전기 발전기(310)의 부하 변경 정도가 전력 부하(330)의 소비 전력 감소를 따라가지 못하는 경우가 있을 수 있다. 이런 경우, 이중 연료유 전기 발전기(310)에서 생산된 전력이 남고, 남는 전력은 전력저장부(340)가 저장한다. 그리고, 이중 연료유 전기 발전기(310)에서 생산된 전력이 남을 때 전력저장부(340)의 용량이 다 찬 경우에는 남는 전력을 저항부(350)가 소모시킨다. 그리고, 전력 부하(330)에서 회생 전력이 발생하면 먼저 전력 저장부(340)가 회생 전력을 저장하고 전력 저장부(340)가 다 찬 경우에는 저항부(350)가 회생 전력을 소모시킨다. When the power consumption of the power load 330 rapidly decreases, the degree of load change of the dual-fuel electric power generator 310 may not follow the decrease in the power consumption of the power load 330. In this case, the electric power produced by the dual-fuel electric power generator 310 remains, and the electric power remaining in the electric power storage unit 340 is stored. When the power stored in the power storage unit 340 is exhausted when the power generated by the dual-fuel oil electric power generator 310 remains, the resistance unit 350 consumes remaining power. When the regenerative power is generated in the power load 330, the regenerative power is stored in the power storage unit 340 and the regenerative power is consumed in the resistor unit 350 when the power storage unit 340 is completed.

전력 저장부(340)는 울트라 캐패시터, 캐패시터 및 배터리 중 적어도 하나일 수 있다. 특히, 전력 저장부(340)가 울트라 캐패시터인 경우, 울트라 캐패시터는 반응속도가 이중 연료유 전기 발전기(310)보다 빨라서 전력 부하(330)의 요구 전력이 갑자기 올라갈 때, 전력 부하(330)로 빠르게 전력을 공급할 수 있다. The power storage unit 340 may be at least one of an ultracapacitor, a capacitor, and a battery. Particularly, when the power storage unit 340 is an ultracapacitor, the ultracapacitor has a faster response speed to the power load 330 when the required power of the power load 330 suddenly increases because the reaction speed is faster than that of the dual- Power can be supplied.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

310 : 이중 연료유 전기 발전기
321 : AC/DC 변환기
330 : 전력 부하
340 : 전력 저장부
350 : 저항부310: Dual fuel oil generator
321: AC / DC converter
330: Power load
340: Power storage unit
350:

Claims

In a power supply of an offshore plant,
A dual fuel oil electric generator using gas as fuel in gas mode and oil as fuel in oil mode;
An AC / DC converter for converting an alternating current produced by the generator into a direct current and supplying the alternating current to a DC bus;
A power load coupled to the DC bus; And
And a power storage unit connected to the DC bus and supplying power to the power load when the increase per unit time of the power consumption of the power load is equal to or greater than a first threshold,
Wherein the power load comprises a drilling rig,
Wherein the regenerative power generated by the power load is stored in the power storage unit, and when the power consumption of the power load rapidly increases, the power stored in the power storage unit is supplied to the power load,
Wherein when the dual fuel electric generator is operated in the gas mode, surplus electric power due to a reduction in power consumption of the electric power load whose load changing rate of the dual fuel electric generator fails to follow is stored in the electric power storage unit,
When the power supplied to the power load is insufficient due to an increase in the power consumption of the power load in which the load change rate of the dual fuel electrostatic generator fails to follow when the dual fuel electric generator is operating in the gas mode, And supplies the power stored in the power storage unit to the power load.

The method according to claim 1,
Wherein the dual fuel electrodynamic generator operates in a gas mode when the increase per unit time of power consumption of the power load is equal to or greater than the first threshold value.

The method according to claim 1,
Wherein the first threshold is determined according to a load change tolerance of the dual fuel electric generator when the dual fuel electric generator is operating in the gas mode.

delete

The method according to claim 1,
Further comprising a resistance unit that consumes remaining power when the capacity of the power storage unit is full in a situation where the power produced by the dual fuel electrodynamic generator remains.

delete

The method according to claim 1,
Further comprising: a resistance portion that consumes the regenerative power when the power storage portion is full.

delete

The method according to claim 1,
Wherein the power load comprises a thruster.

The method according to claim 1,
Wherein the power storage is an ultracapacitor.

delete