KR101662673B1 - Control system for separator position - Google Patents
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Abstract
세퍼레이터 위치 제어 시스템이 개시된다. 세퍼레이터 위치 제어 시스템은 원유에서 비중차에 의해 물과 기름을 분리하는 세퍼레이터(separator); 상기 세퍼레이터를 수직 상방 또는 하방으로 이동시키는 승강부; 및 현재 중량물에 따른 해상 부유체의 경심(metacenter)을 결정하고, 상기 결정된 경심에 중심축이 위치하는 높이로 상기 세퍼레이터가 이동되도록 상기 승강부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.A separator position control system is disclosed. The separator position control system comprises a separator for separating water and oil from the crude oil by specific gravity difference; An elevating portion for vertically moving the separator upward or downward; And a control unit for determining the metacenter of the floating fluid according to the current weight and controlling the operation of the elevating unit so that the separator is moved to a height at which the center axis is located at the determined center.
Description
본 발명은 세퍼레이터 위치 제어 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a separator position control system.
선박은 전세계 물자수송의 절반 이상을 차지하는 운송수단으로서, 일반적으로 화물의 선적 및 하역에 의해 선박의 흘수 또는 무게중심이 변동되는 것을 최소화하기 위하여 발라스트(ballast) 탱크를 설치하고 있다. Ships are a means of transportation that accounts for more than half of the world's goods transport, and generally has ballast tanks to minimize ship's draft or gravity center shifts due to cargo loading and unloading.
이는, 화물이 충분하지 않을 경우 해수 속에서 추진기 및 방향타의 효율적인 작동이나 균형 유지 및 안정성을 보장하기 어려워 인명 및 선박의 안전에 위험을 초래할 수 있기 때문이다.This is because if the cargo is insufficient, it is difficult to ensure the efficient operation, balance and stability of the propeller and rudder in the seawater, which may pose a risk to life and ship safety.
발라스트 탱크 내에 적재되는 물을 통상 발라스트수라 부르는데, 이러한 발라스트수는 선박의 흘수(吃水)와 트림(Trim: 배의 앞뒤 경사)을 조정하기 위하여 적재하는 중량물의 일종으로써 선박의 균형 유지와 안정성을 높이는 기능을 하게 되며, 발라스트수로는 통상 해수가 이용되고 있다.The water in the ballast tank is usually called ballast water. This ballast water is a kind of heavy material that is loaded to adjust the draft and trim of the ship. And ballast water is usually used for seawater.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이 선박 등의 해상 부유체(110)에는 경심(metacenter)(M)과 무게중심(G) 간의 거리를 메타센트릭하이트(metacentric height)라고 하여 복원성에 매우 중요한 인자로 보는데, 이때 경심(M)과 무게중심(G) 간의 거리가 클수록 선박의 복원성이 향상된다. 여기서, 경심(M)이란 배가 기울어졌을 때, 수면 아래의 새로운 부심을 지나는 연직선과 선체의 중심선이 만나는 점으로서, 항상 무게중심(G)보다는 높이 위치하고 있다. 1, a distance between a metacenter M and a center of gravity G is defined as a metacentric height in a
선박의 무게 중심을 낮춰 경심(M)과 무게중심(G) 간의 거리를 늘려 선박의 복원성을 향상시키기 위한 선행기술이 한국공개특허 제2013-0099553 등과 같이 다수 출원되어 있다.Prior arts for improving the stability of a ship by increasing the distance between the center of gravity (M) and the center of gravity (G) by lowering the center of gravity of the ship have been filed many times as disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0099553.
그러나 종래기술은 메타센트릭하이트의 크기를 증가시켜 선박의 복원성을 향상시키기 위한 인자로서 경심의 높이가 고려되었을 뿐, 선박의 중량물 증감에 따라 변경되는 경심의 위치를 선체에 구비된 장치의 안정적 구동 목적으로 활용하지 못하던 한계가 있었다. However, in the prior art, the height of the center of gravity is considered as a factor for improving the stability of the ship by increasing the size of the metacentric hight, and the position of the center of gravity, There was a limitation that could not be utilized for the purpose.
본 발명은 해상 부유체가 해수면 위에 떠있는 상태에서의 회전 중심인 경심(metacenter)의 위치 변화에 추종하여 세퍼레이터를 위치 이동시킴으로써, 레저부아(reservoir)에서 채취한 원유를 가스, 물 및 기름으로 각각 분리하는 세퍼레이터가 최적의 분리 성능을 유지할 수 있도록 하는 세퍼레이터 위치 제어 시스템을 제공하기 위한 것이다.The present invention separates the crude oil collected from a reservoir by gas, water and oil by following the positional change of the metacenter, which is the center of rotation when the floating body floats on the sea surface, The separator position control system being capable of maintaining an optimum separating performance.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention will become readily apparent from the following description.
본 발명의 일 측면에 따르면, 원유에서 비중차에 의해 물과 기름을 분리하기 위해 해상 부유체에 탑재되는 세퍼레이터(separator)를 상방 또는 하방으로 이동시키는 승강부; 및 상기 해상 부유체에 현재 저장되거나 탑재된 중량물에 의해 결정되는 상기 해상 부유체의 경심(metacenter)의 위치를 인식하고, 상기 인식된 경심의 위치에 상기 세퍼레이터의 중심축이 위치하도록 상기 승강부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 세퍼레이터 위치 제어 시스템이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an elevating apparatus comprising: a lift unit for moving a separator mounted on a floating body fluid upward or downward to separate water and oil from each other by a specific gravity difference in crude oil; And a controller for recognizing a position of a metacenter of the marine fluid determined by a weight currently stored or mounted on the marine vessel fluid, and for detecting the operation of the elevating section so that the center axis of the separator is positioned at the recognized marine location And a controller for controlling the separator position control system.
상기 승강부는, 상기 세퍼레이터를 고정 지지하는 서포터; 및 상기 제어부의 제어에 의해 상기 서포터를 수직 방향으로 이동시키기 위한 액츄에이터를 포함할 수 있다.The elevator includes: a supporter for fixing and supporting the separator; And an actuator for moving the supporter in the vertical direction under the control of the control unit.
상기 액츄에이터는 전기, 유압 및 공기압 중 하나 이상에 의해 구동될 수 있다.The actuator may be driven by one or more of electric, hydraulic and pneumatic.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features, and advantages will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.
본 발명의 실시예에 따르면, 해상 부유체가 해수면 위에 떠있는 상태에서의 회전 중심인 경심(metacenter)의 위치 변화에 추종하여 세퍼레이터를 위치 이동시킴으로써 레저부아(reservoir)에서 채취한 원유를 가스, 물 및 기름으로 각각 분리하는 세퍼레이터가 최적의 분리 성능을 유지할 수 있도록 하는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, the crude oil collected in the reservoir can be separated into gas, water, and water by moving the separator following the change in the position of the metacenter, which is the rotation center in the state where the floating float is floating on the sea surface. The separator separating the oil from the oil separator can maintain the optimum separation performance.
도 1은 종래기술에 따른 해상 부유체의 길이 방향에 따른 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 부유체의 길이 방향에 따른 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세퍼레이터 위치 제어 시스템의 동작 과정을 설명하기 위한 도면.Brief Description of the Drawings Fig. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a marine vessel according to the prior art; Fig.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a marine vessel fluid according to an embodiment of the present invention; FIG.
3 is a view for explaining an operation process of a separator position control system according to an embodiment of the present invention;
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.It is to be understood that the components of the embodiments described with reference to the drawings are not limited to the embodiments and may be embodied in other embodiments without departing from the spirit of the invention. It is to be understood that although the description is omitted, multiple embodiments may be implemented again in one integrated embodiment.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 부유체의 길이 방향에 따른 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세퍼레이터 위치 제어 시스템의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a marine vessel fluid according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a view for explaining an operation process of the separator position control system according to an embodiment of the present invention.
일반적으로 선박 등의 해상 부유체(110)의 갑판 상부에는 다양한 유틸리티 등의 구조물(120)이 설치되고, 해상 부유체(110)의 특정 공간에는 카고 오일(cargo oil), 소모성 자재, 발라스트 수 등이 적재된다. 이들의 양과 분포 및 중량은 경심(M)이 선체 중앙부에서 상호 수직 방향으로 이동되도록 하는 원인이 된다. In general, a
예를 들어 부유식 원유생산저장하역설비(FPSO)의 경우 채굴한 원유를 저장하고 원유 운반선에 이송함에 따라 원유 적재량이 크게 변화하므로 경심의 변화가 소정의 주기(예를 들어 10-20일)에서 일정 범위(예를 들어 10-15m)로 발생될 수 있다.For example, in the case of a floating crude oil production storage and unloading facility (FPSO), crude oil load is greatly changed by storing mined crude oil and transferring it to a crude oil carrier, (For example, 10-15 m).
경심(M)은 바다에 떠있는 해상 부유체(110)가 환경 요인 등으로 인해 임의의 방향으로 기울어진 경우 다시 원위치로 복귀할 때의 회전 중심이다. 이는 해상 부유체(110)의 안정성과 관련 깊은 고려요소일 뿐 아니라, 파도 등에 의해 6자유도 운동(즉, 히브, 서지, 스웨이, 요, 피치, 롤)하는 해상 부유체(110)에서 상대적으로 가장 안정한 위치라 할 수 있다. The diameter M is a center of rotation when the
부유식 원유생산저장하역설비(FPSO)와 같은 해상 부유체(110)는 레저부아(reservoir)에서 채취한 원유를 가스, 오일과 물로 각각 분리하기 위한 세퍼레이터(separator)(210)를 구비하고 있으며, 세퍼레이터(210)는 해상 부유체(110)의 일측에 설치되고 있으며, 일반적으로 경심(M)보다 높은 위치인 프로세스 데크(process deck)에 설치되고 있다.The
세퍼레이터(210)는 원유에 포함된 가스, 오일 및 물을 각각 분리함에 있어 각 물질의 비중차를 이용하고 있으나, 파도 등의 영향에 의해 해상 부유체(110)가 요동하면 전술한 위치에 설치되는 세퍼레이터(210)는 그 가속도의 변동에 의해 물과 기름의 분리 성능이 저하되는 문제점이 있다. The
이에, 본 실시예에 따른 세퍼레이터 위치 제어 시스템은 도 2에 예시된 바와 같이 세퍼레이터(210)가 해상 부유체(110)의 움직임에 의한 가속도 영향이 가장 적은 경심(M)의 위치에 배치되도록 함으로써 세퍼레이터(210)가 최적의 분리 성능을 유지할 수 있도록 하는 특징을 가진다. 2, the
도 2를 참조하면, 세퍼레이터 위치 제어 시스템은 세퍼레이터(210), 승강부(220) 및 제어부(230)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the separator position control system may include a
세퍼레이터(210)는 유입되는 원유로부터 각 성분(즉, 물, 기름 및 가스)을 분리한다. 세퍼레이터(210)의 구성 및 동작 원리는 당업자에게 자명한 사항이므로 이에 대한 설명은 생략한다.The
승강부(220)는 세퍼레이터(210)를 고정 지지하며, 제어부(230)의 제어에 의해 세퍼레이터(210)의 중심축(즉, 가로 방향의 중심 단면과 세로 방향의 중심 단면이 접하여 이루는 직선)이 해상 부유체(110)의 경심(M)에 위치하도록 하기 위해 세퍼레이터(210)의 설치 위치를 수직 방향으로 승강 또는 하강시킨다. The
승강부(220)는 예를 들어 세퍼레이터(210)를 하부나 측면에서 고정 지지하기 위한 서포터와, 서포터의 높이를 승하강시키기 위한 액츄에이터부를 포함할 수 있다. 액츄에이터부는 예를 들어 전기, 유압 또는/및 공기압 등에 의해 구동되는 장치일 수 있으며, 제어부(230)의 제어에 의해 서포터 승하강 조작을 수행할 수 있다.The
제어부(230)는 해상 부유체(110)의 현재 중량물(예를 들어, 발라스트수, 구조물(120), 원유, 카고 오일 등)에 따른 경심(M)의 위치를 결정하고, 경심(M)의 위치로 세퍼레이터(210)의 중심축이 이동되도록 승강부(220)의 동작을 제어한다. 현재 중량물의 무게 및 분포 등을 고려하여 경심(M)의 위치를 산출하는 방법은 당업자에게 자명한 사항이므로 이에 대한 구체적인 설명을 생략한다.The
도 3에는 세퍼레이터 위치 제어 시스템의 동작 과정이 예시되어 있다.3 illustrates the operation of the separator position control system.
도 3에 예시된 바와 같이, 제1 시점에서 해상 부유체(110)의 중량물 상태에 따라 산출된 제1 경심(M1)에 세퍼레이터(210)의 중심축이 위치하도록 제어부(230)는 승강부(220)의 승강 높이를 조정한다(도 3의 (a) 참조).3, the
그러나 제2 시점에서 해상 부유체(110)에 저장된 기름을 원유 운반선으로 이송하는 등의 조치에 의해 해상 부유체(110)의 중량물 무게가 감소되면, 중량물 무게 감소에 상응하여 소정의 높이(h1)만큼 해상 부유체(110)의 흘수(吃水)가 낮아지게 되며, 경심(M)의 위치도 변동된다(도 3의 (b) 참조).However, if the weight of the
이때, 제어부(230)는 해상 부유체(110)의 현재 중량물에 따른 제2 경심(M2)의 위치를 결정하고, 제1 경심(M1)과 제2 경심(M2)의 차이에 해당하는 높이(h2)만큼 세퍼레이터(210)가 수직 상승하도록 하기 위해 승강부(220)의 동작을 제어한다. 제어부(230)의 제어에 따른 승강부(220)의 동작에 의해 세퍼레이터(210)의 중심축은 제2 경심(M2)의 위치로 이동된다. At this time, the
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 세퍼레이터 위치 제어 시스템은 원유의 분리를 위해 안정 상태의 유지가 요구되는 세퍼레이터(210)의 중심축이 해상 부유체(110)의 요동에 대해 가장 안정한 위치인 경심(M)에 위치되도록 추종 제어함으로써 해상 부유체(110)의 요동에 관계없이 세퍼레이터(210)가 최적의 분리 성능을 유지할 수 있도록 하는 장점을 가진다.As described above, in the separator position control system according to the present embodiment, the central axis of the
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the following claims And changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.
110 : 해상 부유체 120 : 구조물
210 : 세퍼레이터 220 : 승강부
230 : 제어부110: marine float 120: structure
210: separator 220:
230:
Claims (3)
상기 해상 부유체에 현재 저장되거나 탑재된 중량물에 의해 결정되는 상기 해상 부유체의 경심(metacenter)의 위치를 인식하고, 상기 인식된 경심의 위치에 상기 세퍼레이터의 중심축이 위치하도록 상기 승강부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 세퍼레이터 위치 제어 시스템.An elevating portion for moving the separator mounted on the floating body fluid upward or downward; And
The operation of the elevating portion is performed so that the position of the metacenter of the marine float determined by the weight currently stored or loaded in the marine vessel fluid is recognized and the center axis of the separator is positioned at the recognized marine vessel position And a controller for controlling the separator.
상기 승강부는,
상기 세퍼레이터를 고정 지지하는 서포터; 및
상기 제어부의 제어에 의해 상기 서포터를 수직 방향으로 이동시키기 위한 액츄에이터를 포함하는, 세퍼레이터 위치 제어 시스템.The method according to claim 1,
The elevating unit includes:
A supporter for fixing and supporting the separator; And
And an actuator for moving the supporter in the vertical direction under the control of the control unit.
상기 액츄에이터는 전기, 유압 및 공기압 중 하나 이상에 의해 구동되는, 세퍼레이터 위치 제어 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the actuator is driven by at least one of electric, hydraulic and pneumatic.
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KR100205700B1 (en) * | 1995-10-09 | 1999-07-01 | 김용복 | Apparatus of separating oil from sand |
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- 2014-12-19 KR KR1020140184321A patent/KR101662673B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
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KR100205700B1 (en) * | 1995-10-09 | 1999-07-01 | 김용복 | Apparatus of separating oil from sand |
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