KR101719193B1 - Fpso 터렛 환기시스템의 팬구동 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일면에 의하면, FPSO 터렛 환기시스템의 급배기용 팬을 구동하는 장치에 있어서: 환상으로 공기 흐름의 경로를 형성하는 환상대(10); 상기 환상대(10)의 일측에 댐퍼를 개재하여 연결되고, 독립적으로 구동되는 메인급기팬(21)과 서브급기팬(22)을 구비하는 급기수단(20); 상기 환상대(10)의 타측에 댐퍼를 개재하여 연결되고, 독립적으로 구동되는 메인배기팬(31)과 서브배기팬(32)을 구비하는 배기수단(30); 및 상기 환상대(10)의 경로로 유동하는 급배기량을 설정된 조건으로 변동하는 제어수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, FPSO 터렛 환상대 구역의 흡기 또는 내부 가스감지 여부로 제2의 배기팬과 댐퍼의 작동을 결정하여, 덕트 사이즈 및 팬 용량의 감소에 의한 환기시스템 최적화를 도모하는 효과가 있다.

Description

FPSO 터렛 환기시스템의 팬구동 장치 및 방법{Fan drive apparatus and method for FPSO turret ventilation system}

본 발명은 FPSO 터렛 환기시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 FPSO 터렛 Annulus 구역에서 가스 감지에 따라 2개의 공급팬과 배기팬을 운용하는 FPSO 터렛 환기시스템의 팬구동 장치 및 방법에 관한 것이다.

FPSO에 구비된 터렛 환상대 구역(Turret Annulus Area)에 설정 용량의 공기를 공급을 위하여 해당 용량에 대응되는 팬을 설치한 덕트라인으로 환기시스템을 구성한다. 통상 이러한 환기시스템은 하나의 급기라인과 하나의 배기라인으로 구성되며, 유해가스 감지시에 100%의 용량을 지닌 급기팬과 배기팬을 작동하여 신속하게 배출시킨다. 100%의 용량의 급기팬과 배기팬은 상대적으로 대용량의 규격을 의미한다.

이와 관련하여 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서, 한국 등록특허공보 제0519303호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제1403291호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.

선행문헌 1은 현재의 CO2 농도를 검출하여 환기가 필요한지를 판단하는 단계; CO2 농도 변화량이 기준값(K) 이상이면 급기 팬과 배기 팬을 가장 강한 세기로 구동하는 단계; 농도 변화량이 기준값(K) 이하인 경우에는 해당 농도 레벨에 따라 풍량을 제어하고, 해당 농도가 기준 시간 동안 유지되는 경우에는 급기 팬과 배기 팬의 세기를 현재보다 상승시키는 단계를 포함한다. 이에 따라, 급격한 실내 공기의 오염에 효율적으로 대응하는 장점을 기대한다.

선행문헌 2는 크루즈 선이나 LNG FPSO, Oil FPSO, 해양플랫폼 등의 고부가가치 선박의 주방 후드에 소화, 모니터링 기능을 구현함에 소화기컨트롤러와 연결된 화재감지센서, 장비들의 상태를 표시하는 표시창 갖는 컨트롤박스, 배기팬의 풍량을 가변속 제어하는 환기부 등을 구비하는 방식으로 관리의 용이성 및 안전성을 높이고, 부하에 따른 환기 풍량의 가변 제어로 배기 효율을 기존 대비 30% 이상 낮추는 효과를 기대한다.

그러나, 상기한 선행문헌 1은 일반적인 건축물에 적용되고 선행문헌 2는 FPSO 등의 주방에 적용되므로 FPSO에 구비된 터렛 환상대 구역에 대한 환기를 최적화하는 설계로 한계성을 보인다.

1. 한국 등록특허공보 제0519303호 "환기 시스템의 풍량 제어 방법" (공개일자 : 2004. 12. 8.) 2. 한국 등록특허공보 제1403291호 "USPHS와 NORSOK 표준 규정을 적용한 F.A.V.E.S 조합 시스템을 가진 주방후드" (공개일자 : 2014. 6. 30.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, FPSO의 터렛 환상대 구역을 환기하는 시스템에서 팬과 덕트의 용량을 감소시키고 가변적인 구동을 부가하여 환기의 최적화를 도모하는 FPSO 터렛 환기시스템의 팬구동 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일면에 의하면, FPSO 터렛 환기시스템의 급배기용 팬을 구동하는 장치에 있어서: 환상으로 공기 흐름의 경로를 형성하는 환상대; 상기 환상대의 일측에 댐퍼를 개재하여 연결되고, 독립적으로 구동되는 메인급기팬과 서브급기팬을 구비하는 급기수단; 상기 환상대의 타측에 댐퍼를 개재하여 연결되고, 독립적으로 구동되는 메인배기팬과 서브배기팬을 구비하는 배기수단; 및 상기 환상대의 경로로 유동하는 급배기량을 설정된 조건으로 변동하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 급기수단은 상시 연결되는 메인급기팬의 관로 상에 서브급기댐퍼를 개재하여 서브급기팬을 연결하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 배기수단은 메인배기팬과 서브배기팬을 독립적 관로로 연결하고, 상호 중간댐퍼를 개재하여 연통하는 관로를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단은 급기구의 유해 가스를 검출하는 제1가스감지기, 환상대의 유해 가스를 검출하는 제2가스감지기, 가스 검출 조건에 대응하여 급기수단과 배기수단에 대한 출력을 변동하는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일면에 의하면, 청구항 1의 장치를 기반으로 FPSO 터렛 환기시스템의 급배기용 팬을 구동하는 방법에 있어서: (a) 메인급기팬과 메인배기팬을 부분환기 모드로 가동하는 단계; (b) 급기구 가스 감지와 환상대 가스 감지를 판단하는 단계; 및 (c) 가스가 감지되지 않는 경우 부분환기 모드를 유지하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (a)에서 메인급기팬은 50%의 급기량을 유지하는 동시에 메인배기팬은 환상대에 연결된 2개소의 챔버에 대하여 각각 25%의 배기량을 유지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (b)에서 급기구의 가스가 감지된 경우 급기수단과 배기수단을 모두 정지하고 모든 관로를 폐쇄하여 0%의 급배기량을 유지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (b)에서 환상대의 가스가 감지된 경우 서브급기팬과 서브배기팬을 가동하고 해당 관로를 개방하여 100%의 급배기량을 유지하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, FPSO 터렛 환상대 구역의 흡기 또는 내부 가스감지 여부로 제2의 배기팬과 댐퍼의 작동을 결정하여, 덕트 사이즈 및 팬 용량의 감소에 의한 환기시스템 최적화를 도모하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 부분환기 모드를 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 장치의 전체환기 모드를 나타내는 모식도
도 3은 본 발명에 따른 장치의 전체정지 모드를 나타내는 모식도
도 4는 본 발명에 따른 방법의 주요 단계를 나타내는 플로우차트

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일면에 의하면, FPSO 터렛 환기시스템의 급배기용 팬을 구동하는 장치에 관하여 제안한다. 통상적으로 FPSO의 터렛은 선체를 관통하여 해저에 연결되는 부분으로서 선체의 회전운동을 허용하도록 지지한다. FPSO는 터렛을 이용한 환기시스템으로 급배기를 수행하여 공정에서 발생하는 유해 가스를 배출한다.

본 발명에 따르면 환상대(10)가 환상으로 공기 흐름의 경로를 형성하는 구조이다. 도 1에서 환상대(10)는 안전지역(Safe Area)에 형성된 1개의 급기구에서 공기를 유입하고 연통된 2개의 챔버(15)를 통하여 또 다른 안전지역으로 공기를 배출하는 것으로 예시된다. 이와 같이 환상대(10)에 2개의 배기용 챔버(15)를 형성함이 적절하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.

또, 본 발명에 따르면 독립적으로 구동되는 메인급기팬(21)과 서브급기팬(22)을 구비하는 급기수단(20)이 상기 환상대(10)의 일측에 댐퍼를 개재하여 연결되는 구조이다. 메인급기팬(21)과 서브급기팬(22)은 환상대(10)에 소요되는 최대 100%의 급기량을 각각 50%씩 분담하는 용량으로 설치된다. 메인급기팬(21)와 서브급기팬(22)의 급기구는 어느 정도 이격되어도 무방하다. 댐퍼는 관로를 개폐하는 밸브의 역할을 지니며 전기 엑츄에이터 구동식이 선호된다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 급기수단(20)은 상시 연결되는 메인급기팬(21)의 관로 상에 서브급기댐퍼(26)를 개재하여 서브급기팬(22)을 연결하는 것을 특징으로 한다. 메인급기팬(21)은 환상대(10)에 상시 연결되는 것이 보편적이나 관로 상에 메인급기댐퍼(25)를 구비할 수도 있다. 서브급기댐퍼(26)의 관로는 서브급기댐퍼(26)를 개재하여 메인급기팬(21)의 관로에 연결된다. 연결지점은 메인급기댐퍼(25)의 하류측 또는 상류측으로 설정할 수 있다. 이와 같이 하여 서브급기팬(22)이 메인급기팬(21)에 대한 보조적 기능을 수행한다.

또, 본 발명에 따르면 독립적으로 구동되는 메인배기팬(31)과 서브배기팬(32)을 구비하는 배기수단(30)이 상기 환상대(10)의 타측에 댐퍼를 개재하여 연결되는 구조이다. 메인배기팬(31)과 서브배기팬(32)은 환상대(10)에 소요되는 최대 100%의 배기량을 각각 50%씩 분담하는 용량으로 설치된다. 메인배기팬(31)과 서브배기팬(32)의 배기구는 상당한 거리를 이격시킨다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 배기수단(30)은 메인배기팬(31)과 서브배기팬(32)을 독립적 관로로 연결하고, 상호 중간댐퍼(38)를 개재하여 연통하는 관로를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 메인배기팬(31)의 관로 상에는 메인배기댐퍼(35)가 설치되고, 서브배기팬(32)의 관로 상에는 서브배기댐퍼(36)가 설치된다. 서브배기팬(32)의 관로에서 서브배기댐퍼(36)의 상류측에 또 다른 관로를 분기하여 메인배기팬(31)으로 연결한다. 분기된 관로 상에는 중간댐퍼(38)를 설치한다. 이와 같이 하여 서브배기팬(32)이 메인배기팬(31)에 대한 보조적 기능을 수행한다.

또, 본 발명에 따르면 제어수단(40)이 상기 환상대(10)의 경로로 유동하는 급배기량을 설정된 조건으로 변동하는 구조를 특징으로 한다. 제어수단(40)은 마이크로프로세서, 메모리, 입출력 신호 변환용 I/O인터페이스를 구비하며, 메모리 상에 환상대(10)의 급배기 제어를 위한 소정의 알고리즘을 탑재한다. 제어수단(40)의 알고리즘은 크게 부분환기, 전체환기, 전체정지의 3가지 모드로 예시되나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단(40)은 급기구의 유해 가스를 검출하는 제1가스감지기(41), 환상대(10)의 유해 가스를 검출하는 제2가스감지기(42), 가스 검출 조건에 대응하여 급기수단(20)과 배기수단(30)에 대한 출력을 변동하는 제어기(45)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 제1가스감지기(41)는 메인급기팬(21)의 급기구에 설치되고 유해 가스를 검출하여 신호를 생성한다. 제2가스감지기(42)는 환상대(10) 상에 설치되고 유해 가스를 검출하여 신호를 생성한다. 유해 가스는 FPSO의 공정에 따라 다르게 발생되므로 복수개의 조합으로 검출하도록 설치할 수도 있다. 제어기(45)는 환상대(10)의 급배기를 도 1 내지 도 3의 3가지 모드로 제어하며, 이는 후술하는 도 4에 예시된 플로우차트와 같은 방식으로 구현될 수 있다.

본 발명의 다른 일면에 의하면, 청구항 1의 장치를 기반으로 FPSO 터렛 환기시스템의 급배기용 팬을 구동하는 방법에 관하여 제안한다. 메인급기팬(21), 서브급기팬(22), 메인배기팬(31), 서브배기팬(32) 및 환상대(10)와 연결된 급배기 관로 상에 설치되는 모든 댐퍼는 동일하게 적용된다. 본 발명의 방법은 도 4를 위주로 하면서 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된다.

본 발명의 단계 (a)는 메인급기팬(21)과 메인배기팬(31)을 부분환기 모드로 가동하는 과정으로 진행된다. 도 1처럼 평상시 부분환기 모드는 메인급기팬(21)과 메인배기팬(31)을 가동하는 단계 S30의 상태로 환기를 수행한다. 메인급기댐퍼(25)가 설치된 경우 이를 개방 상태로 유지한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (a)에서 메인급기팬(21)은 50%의 급기량을 유지하는 동시에 메인배기팬(31)은 환상대(10)에 연결된 2개소의 챔버(15)에 대하여 각각 25%의 배기량을 유지하는 것을 특징으로 한다. 서브급기팬(22)를 오프하고 서브급기댐퍼(26)를 폐쇄하고, 서브배기팬(32)을 오프하고 서브배기댐퍼(36)를 폐쇄하는 반면, 중간댐퍼(38)를 개방하여 메인배기팬(31)로 연통시킨다. 이에 메인급기팬(21)은 50%의 급기량을 유지하고 메인배기팬(31)은 양측 챔버(15)를 통하여 총 50%의 배기량을 유지한다. 이와 같이 부분환기 모드는 환상대(10)에 대한 50%의 급배기량으로 환기를 수행한다.

본 발명의 단계 (b)는 급기구 가스 감지와 환상대 가스 감지를 판단하는 과정을 거친다. 급기구에서 가스가 감지되는지 판단하고(S10) 환상대(10)에서 가스가 감지되는지 판단하여(S20) 모두 NO인 경우 전술한 부분가동에 의한 환기 모드를 수행한다. 단계 S10에서 YES로 판단되면 단계 S40(도 3)으로 진행하고 단계 S20에서 YES로 판단되면 단계 S50(도 2)으로 진행한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (b)에서 급기구의 가스가 감지된 경우 급기수단(20)과 배기수단(30)을 모두 정지하고 모든 관로를 폐쇄하여 0%의 급배기량을 유지하는 것을 특징으로 한다. 도 3에 나타내듯이 메인급기팬(21), 서브급기팬(22), 메인배기팬(31), 서브배기팬(32)을 모두 오프하고 메인급기댐퍼(25), 서브급기댐퍼(26), 메인배기댐퍼(35), 서브배기댐퍼(36)을 모두 폐쇄한다. 이에 일측 안전지역의 오염 상태가 타측 안전지역으로 전이되지 않도록 한다.

한편, 제어기(45)는 단계 S40의 상태가 진행되는 정도에 따라서 경보를 발생할 수 있다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단계 (b)에서 환상대(10)의 가스가 감지된 경우 서브급기팬(22)과 서브배기팬(32)을 가동하고 해당 관로를 개방하여 100%의 급배기량을 유지하는 것을 특징으로 한다. 도 2에 나타내듯이 메인급기팬(21), 서브급기팬(22), 메인배기팬(31), 서브배기팬(32)을 모두 온하고 메인급기댐퍼(25), 서브급기댐퍼(26), 메인배기댐퍼(35), 서브배기댐퍼(36)을 모두 개방한다. 다만 중간댐퍼(38)는 폐쇄하는 것이 좋다. 이에 환상대(10)의 오염 상태가 양측의 챔버(15)를 통하여 신속하게 해소된다.

본 발명의 단계 (c)는 가스가 감지되지 않는 경우 부분환기 모드를 유지하는 과정을 거친다. 도 2의 전체환기 모드 또는 도 3의 전체정지 모드가 해제조건에 도달하면 다시 단계 S30의 부분환기 모드로 진행한다.

이와 같이 급기수단(20)과 배기수단(30)의 팬을 이원화 배치하고 운용함에 따라 팬 용량을 감소하는 동시에 환기시스템의 최적화가 가능하다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 환상대 15: 챔버
20: 급기수단 21: 메인급기팬
22: 서브급기팬 25: 메인급기댐퍼
26: 서브급기댐퍼 30: 배기수단
31: 메인배기팬 32: 서브배기팬
35: 메인배기댐퍼 36: 서브배기댐퍼
38: 중간댐퍼 40: 제어수단
41, 42: 가스감지기 45: 제어기

Claims (8)

1. FPSO 터렛 환기시스템의 급배기용 팬을 구동하는 장치에 있어서:
   환상으로 공기 흐름의 경로를 형성하는 환상대(10);
   상기 환상대(10)의 일측에 댐퍼를 개재하여 연결되고, 독립적으로 구동되는 메인급기팬(21)과 서브급기팬(22)을 구비하는 급기수단(20);
   상기 환상대(10)의 타측에 댐퍼를 개재하여 연결되고, 독립적으로 구동되는 메인배기팬(31)과 서브배기팬(32)을 구비하는 배기수단(30); 및
   상기 환상대(10)의 경로로 유동하는 급배기량을 설정된 조건으로 변동하는 제어수단(40);을 포함하여 이루어지되,
   상기 급기수단(20)은 상시 연결되는 메인급기팬(21)의 관로 상에 서브급기댐퍼(26)를 개재하여 서브급기팬(22)을 연결하고,
   상기 배기수단(30)은 메인배기팬(31)과 서브배기팬(32)을 독립적 관로로 연결하고, 상호 중간댐퍼(38)를 개재하여 연통하는 관로를 더 구비하며,
   상기 제어수단(40)은 급기구의 유해 가스를 검출하는 제1가스감지기(41), 환상대(10)의 유해 가스를 검출하는 제2가스감지기(42), 가스 검출 조건에 대응하여 급기수단(20)과 배기수단(30)에 대한 출력을 변동하는 제어기(45)를 구비하는 것을 특징으로 하는 FPSO 터렛 환기시스템의 팬구동 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1의 장치를 기반으로 FPSO 터렛 환기시스템의 급배기용 팬을 구동하는 방법에 있어서:
   (a) 메인급기팬(21)과 메인배기팬(31)을 부분환기 모드로 가동하는 단계;
   (b) 급기구 가스 감지와 환상대 가스 감지를 판단하는 단계; 및
   (c) 가스가 감지되지 않는 경우 부분환기 모드를 유지하는 단계;를 포함하여 이루어지되,
   상기 단계 (a)에서 메인급기팬(21)은 50%의 급기량을 유지하는 동시에 메인배기팬(31)은 환상대(10)에 연결된 2개소의 챔버(15)에 대하여 각각 25%의 배기량을 유지하는 것을 특징으로 하는 FPSO 터렛 환기시스템의 팬구동 방법.
6. 삭제
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 단계 (b)에서 급기구의 가스가 감지된 경우 급기수단(20)과 배기수단(30)을 모두 정지하고 모든 관로를 폐쇄하여 0%의 급배기량을 유지하는 것을 특징으로 하는 FPSO 터렛 환기시스템의 팬구동 방법.
8. 청구항 5에 있어서,
   상기 단계 (b)에서 환상대(10)의 가스가 감지된 경우 서브급기팬(22)과 서브배기팬(32)을 가동하고 해당 관로를 개방하여 100%의 급배기량을 유지하는 것을 특징으로 하는 FPSO 터렛 환기시스템의 팬구동 방법.

Images