KR101654586B1 - 엔진 정지 방법 - Google Patents

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KR101654586B1
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Abstract

엔진 정지 시스템이 개시된다.
상기 엔진 정지 시스템은, 전력을 공급받아 엔진의 작동을 제어하는 엔진 제어판; 정전시 비상 전력을 상기 엔진 제어판에 공급하는 UPS; 연료를 차단하여 상기 엔진을 정지시키는 실린더; 연소용 공기를 차단하여 상기 엔진을 정지시키는 플랩; 및 상기 실린더 및 상기 플랩을 작동시키기 위한 공기를 저장하는 공기 저장 장치;를 포함하고, 상기 공기 저장 장치는 공기를 저장하고 있다가 상기 엔진 제어판에 전력이 공급되지 않을 때 저장된 공기를 상기 실린더 및 상기 플랩에 공급하여 기계적인 방법으로 상기 엔진을 정지시킨다.

Description

엔진 정지 방법{Method of Shutting Down Engine}
본 발명은 엔진 정지 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 정전 상태 등의 비상시에 시추선의 엔진을 정지시키는 방법에 관한 것이다.
선박의 장비 중에는 운행에 직접적으로 관련이 있는 전원과 같이 중요도가 높아 비상시에도 반드시 전력이 공급되어야 하는 전원과, 식당이나 휴게실에 공급되는 전원과 같이 전력이 공급되지 아니하더라도 선박의 운행에는 큰 무리가 없는 전원이 있다.
따라서, 선박의 전원 관리 시스템(PMS; Power Management System)은 상황에 따라 전력의 공급을 조절할 수 있도록 설계되어야 한다. 일반적으로 중요도가 높은 전원은 비상시에도 전력을 공급받을 수 있도록 하고, 중요도가 낮은 전원은 평상시에만 정상적으로 전력을 공급하고 비상시에는 전력을 차단한다.
그 중 엔진은 중요도가 매우 높은 장비로서, 정전시 가장 먼저 비상 전력이 공급되어야 하는 장비 중 하나이다.
한편, 정전 상태란, 기계적 결함이나 과부하 등으로 인하여 선박에 전력이 공급되지 않지만, 아직 비상 발전기(Emergency Generator)를 구동시키기 위한 압축공기(Compressed Air)와 배터리(Battery)에 저장된 전력이 남아있는 상태를 의미한다. 따라서, 선박의 정전시에는 비상 발전기에 의해 전원이 복구될 수 있다.
비상 발전기는, 국제해사기구(IMO; International Maritime Organization)의 2009 이동식 해양 시추선(MODU; Mobile Offshore Drilling Unit) 코드(Code)에 의하면, 가장 위험한 흘수선과 떨어진 곳에 위치하여야(be located above the worst damage waterline) 하지만, 주발전기가 일정한 요건을 만족시키는 경우에는 비상 발전기를 설치하지 않을 수도 있다.
한편, 기존에는 비상 발전기를 작동하기 위해서 걸리는 1분 가량의 시간 동안 정전이 되는 문제점이 있었는데, 최근에는 비상 발전기가 작동되기까지의 시간 동안에도 전력을 공급할 수 있도록 무정전 전원장치(UPS: Uninterruptible Power Supply)를 함께 설치한다.
무정전 전원장치(Uninterruptible Power Supply, 이하, UPS라고 한다.)란, 평상시에는 상용 교류전원을 정류기를 통하여 직류전력으로 변환하고, 변환한 직류전력을 충전기를 통하여 배터리에 저장하거나 인버터를 통하여 부하에 교류전력을 공급하며, 상용 교류전원에 정전, 순간정전, 전압 변동과 같은 이상 현상이 발생될 경우에는 배터리에 저장된 전력을 인버터를 통하여 부하에 교류전력을 공급하는 장치이다. 따라서, UPS는 선박과 같이 높은 안정성과 신뢰성이 요구되는 전원에 많이 사용된다.
도 1은 종래의 엔진 정지 시스템의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 엔진 정지 시스템은, 전력을 공급받아 엔진의 작동을 제어하는 엔진 제어판(100, Engine Control Panel); 정전시 비상 전력을 엔진 제어판(100)에 공급하는 UPS(200); 연료를 차단하여 엔진을 정지시키는 실린더(400); 연소용 공기를 차단하여 엔진을 정지시키는 플랩(500); 및 엔진에 공급되는 연료의 양을 조절하는 작동기(300, Actuator);를 포함한다.
엔진 제어판(100)은 평상시에는 주 전력(Main Power)을 공급받고 정전이 발생하는 등의 비상시에는 UPS(200)로부터 비상 전력(Emergency Power)을 공급받아 작동될 수 있는데, UPS(200)의 오작동 등으로 인하여 정전시 엔진 제어판(100)이 비상 전력을 공급받지 못하는 경우가 생길 수 있다.
종래의 엔진 정지 시스템의 실린더(400) 및 플랩(500)은, 전력을 공급받은 엔진 제어판(100)에 의하여 작동 여부가 제어되며, 전력이 공급이 되지 않는 경우에는 실린더(400) 및 플랩(500)을 제어할 수 없었다. 따라서, 엔진 제어판(100)이 비상 전력조차 공급받지 못해 실린더(400) 및 플랩(500)을 제어할 수 없게 되면, 실린더(400) 및 플랩(500)이 엔진의 속도를 감소시킬 수가 없게 되고, 엔진이 허용치 이상의 속도로 돌게 되어 엔진이 손상될 수 있었다.
기존의 엔진 정지 시스템에 의하면, 엔진 손상은 시추선 등의 선박 전체에 치명적인 피해를 줄 수 있음에도 불구하고 UPS(200)가 비상 전력을 공급하지 못하는 경우 엔진을 정지시킬 수 있는 방법이 없다는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 공기 저장 장치 및 솔레노이드 밸브를 포함하여 전력 공급 없이도 기계적인 방법으로 엔진을 정지시킬 수 있는 엔진 정지 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 전력을 공급받아 엔진의 작동을 제어하는 엔진 제어판; 정전시 비상 전력을 상기 엔진 제어판에 공급하는 UPS; 연료를 차단하여 상기 엔진을 정지시키는 실린더; 연소용 공기를 차단하여 상기 엔진을 정지시키는 플랩; 및 상기 실린더 및 상기 플랩을 작동시키기 위한 공기를 저장하는 공기 저장 장치;를 포함하고, 상기 공기 저장 장치는 공기를 저장하고 있다가 상기 엔진 제어판에 전력이 공급되지 않을 때 저장된 공기를 상기 실린더 및 상기 플랩에 공급하여 기계적인 방법으로 상기 엔진을 정지시키는, 엔진 정지 시스템이 제공된다.
상기 실린더는 상기 엔진 제어판에 의해 제어되어 연료를 차단하거나 상기 공기 저장 장치로부터 공기를 공급받아 연료를 차단하도록 작동될 수 있다.
상기 플랩은 상기 엔진 제어판에 의해 제어되어 연소용 공기를 차단하거나 상기 공기 저장 장치로부터 공기를 공급받아 연소용 공기를 차단하도록 작동될 수 있다.
상기 엔진 정지 시스템은, 상기 공기 저장 장치와 상기 실린더 사이에 설치되는 제 1 솔레노이드 밸브; 및 상기 공기 저장 장치와 상기 플랩 사이에 설치되는 제 2 솔레노이드 밸브;를 더 포함할 수 있고, 상기 제 1 솔레노이드 밸브는 상기 엔진 제어판에 전력이 공급되지 않을 때에는 닫혀있다가 상기 엔진 제어판에 전력이 공급되지 않을 때 열려 상기 공기 저장 장치에 저장된 공기를 상기 실린더로 통과시킬 수 있고, 상기 제 2 솔레노이드 밸브는 상기 엔진 제어판에 전력이 공급되지 않을 때에는 닫혀있다가 상기 엔진 제어판에 전력이 공급되지 않을 때 열려 상기 공기 저장 장치에 저장된 공기를 상기 플랩으로 통과시킬 수 있다.
상기 엔진 제어판은, 상기 엔진 제어판에 전력이 공급되고 있을 때 전력을 저장하였다가 상기 엔진 제어판에 전력이 공급되지 않으면 상기 제 1 솔레노이드 및 상기 제 2 솔레노이드에 전력을 공급하는 캐패시터; 및 상기 엔진 제어판에 전력이 공급되고 있을 때에는 열리고 상기 엔진 제어판에 전력이 공급되지 않으면 닫히는 스위치;를 더 포함할 수 있고, 상기 캐패시터는 상기 스위치를 통해 상기 제 1 솔레노이드 밸브 및 상기 제 2 솔레노이드 밸브와 연결될 수 있다.
상기 엔진 정지 시스템은, 상기 엔진 제어판에 의해 제어되어 상기 엔진에 공급되는 연료의 양을 조절하는 작동기를 더 포함할 수 있다.
상기 공기 저장 장치는 수동으로 작동되는 밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 정전시 시추선에 설치된 엔진을 정지시키는 방법에 있어서, 공기를 엔진 정지 장치에 공급하여 기계적인 방법으로 엔진을 정지시키는, 엔진 정지 방법이 제공된다.
본 발명의 엔진 정지 시스템에 의하면, 기계적인 방법으로 엔진을 정지시킬 수 있으므로, 주 전력 뿐만 아니라 비상 전력조차도 엔진 제어판에 공급되지 않는 경우에도 엔진을 정지시킬 수 있어, 엔진의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 엔진 정지 시스템에 의하면, 비상 상황에서 엔진의 손상을 막을 수 있는 방법을 한 단계 더 마련해 놓을 수 있으므로, 선박 전체의 관점에서 선박 운항의 안정성이 증가 된다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 엔진 정지 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예의 엔진 정지 시스템의 개략도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예의 엔진 정지 시스템의 개략도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 엔진 정지 시스템은, 전력을 공급받아 엔진의 작동을 제어하는 엔진 제어판(100); 정전시 비상 전력을 엔진 제어판(100)에 공급하는 UPS(200); 연료를 차단하여 엔진을 정지시키는 실린더(400); 연소용 공기를 차단하여 엔진을 정지시키는 플랩(500); 엔진에 공급되는 연료의 양을 조절하는 작동기(300); 실린더(400) 및 플랩(500)을 작동시키기 위한 공기를 저장하는 공기 저장 장치(600); 공기 저장 장치(600)와 실린더(400) 사이에 설치되는 제 1 솔레노이드 밸브(710); 및 공기 저장 장치(600)와 플랩(500) 사이에 설치되는 제 2 솔레노이드 밸브(720);를 포함한다.
엔진 제어판(100)은 엔진을 시동시키고 엔진의 속도를 조절하고 엔진을 멈추는 등 엔진의 작동을 포괄적으로 제어하는 역할을 한다. 엔진 제어판(100)은 작동기(300)를 제어하여 엔진에 공급되는 연료의 양을 조절하고, 실린더(400)와 플랩(500)을 제어하여 엔진의 속도를 감소시키거나 엔진을 정지시킨다.
엔진 제어판(100)은 엔진의 작동을 제어하기 위하여 전력을 공급받아야 하는데, 평상시에는 주 전력을 공급받으나 정전이 일어난 경우에는 UPS(200)로부터 비상 전력을 공급받는다.
본 실시예의 엔진 제어판(100)은, 캐패시터(110) 및 스위치(120)를 포함한다.
캐패시터(110)는 엔진 제어판(100)에 주 전력 또는 비상 전력이 공급되고 있을 때 전력을 저장하여 엔진 제어판(100)에 전력이 공급되지 않을 때 제 1 솔레노이드 밸브(710) 및 제 2 솔레노이드 밸브(720)에 전력을 공급한다.
스위치(120)는, 엔진 제어판(100)에 주 전력 또는 비상 전력이 공급되고 있을 때에는 열리고, 엔진 제어판(100)에 전력이 공급되고 있지 않을 때에는 닫힌다. 스위치(120)가 열리면 캐패시터(110)가 제 1 솔레노이드 밸브(710) 및 제 2 솔레노이드 밸브(720)와 연결되지 않고, 스위치(120)가 닫히면 캐패시터(110)가 제 1 솔레노이드 밸브(710) 및 제 2 솔레노이드 밸브(720)와 연결된다.
엔진 제어판(100)에 주 전력 또는 비상 전력이 공급되고 있지 않을 때에 스위치(120)가 닫히므로, 엔진 제어판(100)에 전력이 공급되고 있지 않을 때에 캐패시터(110)가 제 1 솔레노이드 밸브(710)및 제 2 솔레노이드 밸브(720)에 전력을 공급할 수 있다.
UPS(200)는 주 전력을 엔진 제어판(100) 등에 공급할 수 없는 경우에 비상 전력을 엔진 제어판(100) 등에 공급하는 역할을 한다.
실린더(400)는 엔진에 공급되는 연료를 차단하여 엔진의 속도를 감소시키거나 엔진을 정지시키는 역할을 한다. 엔진 제어판(100)에 의해 실린더(400)를 제어하여 실린더(400)가 연료를 차단하도록 할 수도 있고, 실린더(400)에 공기를 공급하여 기계적으로 실린더(400)가 연료를 차단하도록 할 수도 있다.
본 실시예의 실린더(400)는 제 1 솔레노이드 밸브(710)를 통해 공기 저장 장치(600)와 연결되어, 비상 전력조차 공급되지 않는 상황에서도 공기 저장 장치(600)가 공급하는 공기를 이용하여 엔진을 정지시킬 수 있다.
플랩(500)은 엔진에 공급되는 연소용 공기를 차단하여 엔진의 속도를 감소시키거나 엔진을 정지시키는 역할을 한다. 엔진 제어판(100)에 의해 플랩(500)을 제어하여 플랩(500)이 연소용 공기를 차단하도록 할 수도 있고, 플랩(500)에 공기를 공급하여 기계적으로 실린더(400)가 연소용 공기를 차단하도록 할 수도 있다.
본 실시예의 플랩(500)은 제 2 솔레노이드 밸브(720)를 통해 공기 저장 장치(600)와 연결되어, 비상 전력조차 공급되지 않는 상황에서도 공기 저장 장치(600)가 공급하는 공기를 이용하여 엔진을 정지시킬 수 있다.
작동기(300)는 엔진 제어판(100)에 의해 제어되어 엔진에 공급되는 연료의 양을 조절하는 역할을 한다. 작동기(300)는, 엔진이 빠르게 작동되고 있을 때에는 엔진에 많은 연료를 공급하고 엔진이 느리게 작동되고 있을 때에는 엔진에 적은 연료를 공급하도록 제어된다.
공기 저장 장치(600)는, 평상시에 공기를 저장하고 있다가, 엔진 제어판(100)에 주 전력 또는 비상 전력이 공급되지 않는 경우 저장하고 있던 공기를 실린더(400) 및 플랩(500)에 공급하여 실린더(400) 및 플랩(500)을 작동시킨다.
공기 저장 장치(600)와 실린더(400) 사이에는 제 1 솔레노이드 밸브(710)가 연결되고, 공기 저장 장치(600)와 플랩(500) 사이에는 제 2 솔레노이드 밸브(720)가 연결되는데, 엔진 제어판(100)에 주 전력 및 비상 전력이 공급되지 않는 경우에 캐패시터(110)로부터 제 1 솔레노이드 밸브(710) 및 제 2 솔레노이드 밸브(720)에 전력이 공급되고, 전력이 공급되어야 솔레노이드 밸브(710, 720)가 열려 공기를 통과시키므로, 공기 저장 장치(600)에 저장되어 있던 공기는 엔진 제어판(100)에 전력이 공급되지 않는 경우에 실린더(400) 및 플랩(500)에 공급된다.
공기 저장 장치(600)는 밸브(610)를 포함할 수 있는데, 밸브(610)는 수동으로 작동되어, 공기가 공기 저장 장치(600)로 역류되는 것을 방지하고, 공기 저장 장치(600)를 잘 작동되는지 확인하는 등의 유지 및 보수 작업을 위해 사용될 수 있다.
제 1 솔레노이드 밸브(710)는, 공기 저장 장치(600)와 실린더(400) 사이에 설치된다. 제 1 솔레노이드 밸브(710)는 스위치(120)를 통해 캐패시터(110)와 연결되고, 엔진 제어판(100)에 전력이 공급될 때에는 스위치(120)가 열려 캐패시터(110)와 제 1 솔레노이드 밸브(710)를 차단시키고, 엔진 제어판(100)에 전력이 공급되지 않을 때에는 스위치(120)가 닫혀 캐패시터(110)와 제 1 솔레노이드 밸브(710)를 연결시킨다.
제 1 솔레노이드 밸브(710)가 캐패시터(110)와 차단되면 캐패시터(110)에 저장된 전력이 제 1 솔레노이드 밸브(710)에 공급되지 않고, 제 1 솔레노이드 밸브(710)가 캐패시터(110)와 연결되면 캐패시터(110)에 저장된 전력이 제 1 솔레노이드 밸브(710)에 공급된다.
제 1 솔레노이드 밸브(710)에 전력이 공급되지 않을 때에는 제 1 솔레노이드 밸브(710)가 닫힌 상태를 유지하여 공기 저장 장치(600)에 저장되어 있는 공기를 실린더(400)로부터 차단하고, 제 1 솔레노이드 밸브(710)에 전력이 공급되면 제 1 솔레노이드 밸브(710)가 열려 공기 저장 장치(600)에 저장되어 있는 공기를 실린더(400)로 통과시킨다.
따라서, 제 1 솔레노이드 밸브(710)는, 엔진 제어판(100)에 전력이 공급될 때에는 공기 저장 탱크(600)에 저장된 공기가 실린더(400)로 공급되지 않도록 하고, 엔진 제어판(100)에 비상 전력조차 공급되지 않는 경우에 공기 저장 탱크(600)에 저장된 공기를 실린더(400)로 통과시킨다.
제 2 솔레노이드 밸브(720)는, 공기 저장 장치(600)와 플랩(500) 사이에 설치된다. 제 2 솔레노이드 밸브(720)는 스위치(120)를 통해 캐패시터(110)와 연결되고, 엔진 제어판(100)에 전력이 공급될 때에는 스위치(120)가 열려 캐패시터(110)와 제 2 솔레노이드 밸브(720)를 차단시키고, 엔진 제어판(100)에 전력이 공급되지 않을 때에는 스위치(120)가 닫혀 캐패시터(110)와 제 2 솔레노이드 밸브(720)를 연결시킨다.
제 2 솔레노이드 밸브(720)가 캐패시터(110)와 차단되면 캐패시터(110)에 저장된 전력이 제 2 솔레노이드 밸브(720)에 공급되지 않고, 제 2 솔레노이드 밸브(720)가 캐패시터(110)와 연결되면 캐패시터(110)에 저장된 전력이 제 2 솔레노이드 밸브(720)에 공급된다.
제 2 솔레노이드 밸브(720)에 전력이 공급되지 않을 때에는 제 2 솔레노이드 밸브(720)가 닫힌 상태를 유지하여 공기 저장 장치(600)에 저장되어 있는 공기를 플랩(500)으로부터 차단하고, 제 2 솔레노이드 밸브(720)에 전력이 공급되면 제 2 솔레노이드 밸브(720)가 열려 공기 저장 장치(600)에 저장되어 있는 공기를 플랩(500)으로 통과시킨다.
따라서, 제 2 솔레노이드 밸브(720)는, 엔진 제어판(100)에 전력이 공급될 때에는 공기 저장 탱크(600)에 저장된 공기가 플랩(500)으로 공급되지 않도록 하고, 엔진 제어판(100)에 비상 전력조차 공급되지 않는 경우에 공기 저장 탱크(600)에 저장된 공기를 플랩(500)으로 통과시킨다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
100 : 엔진 제어판 110 : 캐패시터
120 : 스위치 200 : UPS
300 : 작동기 400 : 실린더
500 : 플랩 600 : 공기 저장 장치
610 : 밸브 710, 720 : 솔레노이드 밸브

Claims (8)

  1. 평상시에는,
    주 전력을 엔진 제어판에 공급하고,
    상기 엔진 제어판은 상기 주 전력에 의해 실린더와 플랩을 제어하여 엔진을 정지시키고,
    상기 엔진 제어판에 공급되는 상기 주 전력의 일부를 캐패시터에 저장하고,
    정전시에는,
    비상 전력을 UPS를 통해 상기 엔진 제어판에 공급하고,
    상기 엔진 제어판은 상기 비상 전력에 의해 상기 실린더와 상기 플랩을 제어하여 상기 엔진을 정지시키고,
    상기 엔진 제어판에 공급되는 상기 비상 전력의 일부를 상기 캐패시터에 저장하고,
    상기 엔진 제어판에 상기 주 전력 및 상기 비상 전력을 모두 공급할 수 없으면, 상기 캐패시터에 저장된 전력을 제1 솔레노이드 밸브 및 제2 솔레노이드 밸브에 공급하고,
    제1 솔레노이드 밸브는, 공기 저장 장치와 상기 실린더 사이 라인을 개폐하고, 상기 캐패시터로부터 전력을 공급받지 않을 때에는 닫혀 있고, 상기 캐패시터로부터 전력을 공급받으면 열리며,
    제2 솔레노이드 밸브는, 상기 공기 저장 장치와 상기 플랩 사이 라인을 개폐하고, 상기 캐패시터로부터 전력을 공급받지 않을 때에는 닫혀 있고, 상기 캐패시터로부터 전력을 공급받으면 열리고,
    상기 제1 솔레노이드 밸브가 열리면, 상기 실린더는 상기 공기 저장 장치로부터 공기를 공급받아 연료를 차단하여 상기 엔진을 정지시키고,
    상기 제2 솔레노이드 밸브가 열리면, 상기 플랩은 상기 공기 저장 장치로부터 공기를 공급받아 연소용 공기를 차단하여 상기 엔진을 정지시키는, 엔진 정지 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    평상시에는, 상기 엔진 제어판은 상기 주 전력에 의해 작동기를 제어하고,
    비상시에는, 상기 엔진 제어판은 상기 비상 전력에 의해 상기 작동기를 제어하며,
    상기 작동기는 상기 엔진에 공급되는 연료의 양을 조절하는, 엔진 정지 방법.
  7. 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 공기 저장 장치는, 수동으로 작동되는 밸브에 의해 역류가 방지되는, 엔진 정지 방법.
  8. 삭제
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