KR101818526B1 - 선박용 엔진의 연료 공급 방법 및 시스템 - Google Patents

선박용 엔진의 연료 공급 방법 및 시스템 Download PDF

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장재형
손수정
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Abstract

선박용 엔진의 연료 공급 방법이 개시된다.
상기 선박용 엔진의 연료 공급 방법은, 저장탱크로부터 배출된 증발가스를 압축부에 의해 압축시킨 후 고압엔진으로 공급하는 HiCOM; 및 상기 저장탱크로부터 배출된 후 상기 압축부에 의해 압축된 증발가스가, 열교환기 및 팽창밸브를 통과하며 재액화된 후 기액분리기에 의해 액화가스와 기체상태의 증발가스가 분리되는 PRS; 중 하나 이상을 사용할 수 없는 경우에 배관 내 잔존하는 유체를 배출시키고, 상기 압축부는 제1 압축기, 제2 압축기, 제3 압축기, 제4 압축기, 및 제5 압축기로 구성되는 5단 압축기이고, 상기 HiCOM은, 상기 제1 압축기와 상기 제2 압축기 사이에서 분기되어, 상기 제1 압축기 전단으로 합류되는 제1 우회라인; 상기 제3 압축기와 상기 제4 압축기 사이에서 분기되어, 상기 제1 압축기와 상기 제2 압축기 사이로 합류되는 제2 우회라인; 상기 제5 압축기 후단에서 분기되어, 상기 제3 압축기와 상기 제4 압축기 사이로 합류되는 제3 우회라인; 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스가 상기 열교환기로 공급되는 라인 상에 설치되는 제1 밸브; 상기 저장탱크로부터 배출된 후 상기 열교환기에서 냉매로 사용된 증발가스가 상기 압축부로 공급되는 라인 상에 설치되어, 유체의 유량 및 개폐를 조절하는 제2 밸브; 상기 제1 우회라인 상에 설치되는 제3 밸브; 상기 제2 우회라인 상에 설치되는 제4 밸브; 상기 제3 우회라인 상에 설치되는 제5 밸브; 상기 압축부(200)에 의해 압축된 증발가스를 상기 고압엔진으로 공급하는 라인 상에 설치되는 제6 밸브; 상기 제3 압축기 후단에 설치되어, 상기 제1 압축기, 상기 제2 압축기, 및 상기 제3 압축기에 의해 압축된 증발가스의 압력을 측정하는 제2 압력측정기; 및 상기 제5 압축기 후단에 설치되어, 상기 제1 압축기, 상기 제2 압축기, 상기 제3 압축기, 상기 제4 압축기, 및 상기 제5 압축기에 의해 압축된 증발가스의 압력을 측정하는 제3 압력측정기;를 포함하고, 상기 PRS는, 상기 압축부에 의해 압축된 증발가스를 상기 열교환기로 공급하는 재액화라인 상에 설치되는 제7 밸브; 상기 기액분리기에 의해 분리된 기체 상태의 증발가스가 배출되는 라인 상에 설치되는 제8 밸브; 및 상기 기액분리기에 의해 분리된 액화가스가 배출되는 라인 상에 설치되는 제9 밸브;를 포함한다.

Description

선박용 엔진의 연료 공급 방법 및 시스템{Fuel Supply Method and System of Engine for Vessel}
본 발명은, 연료를 엔진이 요구하는 압력으로 압축시키는 압축기가 정지하는 경우에, 연료 공급 시스템 내부의 압력을 제어하는 방법에 관한 것이다.
근래, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG) 등의 액화가스의 소비량이 전 세계적으로 급증하고 있는 추세이다. 가스를 저온에서 액화시킨 액화가스는 가스에 비해 부피가 매우 작아지므로 저장 및 이송 효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 또한, 액화천연가스를 비롯한 액화가스는 액화공정 중에 대기오염 물질을 제거하거나 줄일 수 있어, 연소시 대기오염 물질 배출이 적은 친환경 연료로도 볼 수 있다.
액화천연가스는 메탄(methane)을 주성분으로 하는 천연가스를 약 -163℃로 냉각해서 액화시킴으로써 얻을 수 있는 무색투명한 액체로서, 천연가스와 비교해 약 1/600 정도의 부피를 가진다. 따라서, 천연가스를 액화시켜 이송할 경우 매우 효율적으로 이송할 수 있게 된다.
그러나 천연가스의 액화 온도는 상압 -163 ℃의 극저온이므로, 액화천연가스는 온도변화에 민감하여 쉽게 증발된다. 이로 인해 액화천연가스를 저장하는 저장탱크에는 단열처리를 하지만, 외부의 열이 저장탱크에 지속적으로 전달되므로 액화천연가스 수송과정에서 저장탱크 내에서는 지속적으로 액화천연가스가 자연 기화되면서 증발가스(Boil-Off Gas, BOG)가 발생한다. 이는 에탄 등 다른 저온 액화가스의 경우에도 마찬가지이다.
증발가스는 일종의 손실로서 수송효율에 있어서 중요한 문제이다. 또한, 저장탱크 내에 증발가스가 축적되면 탱크 내압이 과도하게 상승할 수 있어, 심하면 탱크가 파손될 위험도 있다. 따라서, 저장탱크 내에서 발생하는 증발가스를 처리하기 위한 다양한 방법이 연구되는데, 최근에는 증발가스의 처리를 위해, 증발가스를 재액화하여 저장탱크로 복귀시키는 방법, 증발가스를 선박의 엔진 등 연료소비처의 에너지원으로 사용하는 방법 등이 사용되고 있다.
증발가스를 재액화하기 위한 방법으로는 별도의 냉매를 이용한 냉동 사이클을 구비하여 증발가스를 냉매와 열교환하여 재액화하는 방법, 및 별도의 냉매가 없이 증발가스 자체를 냉매로 하여 재액화하는 방법 등이 있다. 특히, 후자의 방법을 채용한 시스템을 부분 재액화 시스템(Partial Re-liquefaction System, PRS)이라고 한다.
한편, 일반적으로 선박에 사용되는 엔진 중 천연가스를 연료로 사용할 수 있는 엔진으로 DFDE, ME-GI 엔진, X-DF 엔진 등의 가스연료엔진이 있다.
DFDE은, 발전용으로 사용되며, 4행정으로 구성된다. 비교적 저압인 6.5 bar 정도의 압력을 가지는 천연가스를 연소공기 입구에 주입하여, 피스톤이 올라가면서 압축을 시키는 오토 사이클(Otto Cycle)을 채택하고 있다.
ME-GI 엔진은, 추진용으로 사용되며, 2행정으로 구성된다. 300 bar 부근의 고압 천연가스를 피스톤의 상사점 부근에서 연소실에 직접 분사하는 디젤 사이클(Diesel Cycle)을 채택하고 있다.
X-DF 엔진은, 추진용으로 사용되며, 2행정으로 구성된다. 16 bar 정도의 중압 천연가스를 연료로 사용하며, 오토 사이클을 채택하고 있다.
증발가스를 고압엔진이 요구하는 압력으로 압축시키는 압축기가 정지하는 경우에, 압축기 내부의 고압의 증발가스를 외부로 배출시켜 배관 내 압력을 안정화 시켜야 하는데, 종래에는 배출라인을 사용하여 배관 내 증발가스를 배출시켰다.
배출라인에 의해 증발가스를 배출시키는 경우, 역압(Back Pressure)으로 인하여 오일 필터로부터 오일이 배출라인으로 역류될 수 있어, 고장의 위험이 있고 오일이 대기로 방출되므로 환경적으로도 좋지 않다. 또한, 오일 필터로부터 배출라인으로 역류된 오일을 처리하기 위해서는 추가적인 장비를 설치하거나 고가의 장비를 이용해야 한다는 문제가 있었다.
본 발명은, 증발가스를 고압엔진이 요구하는 압력으로 압축시키는 압축기가 정지하는 경우에, 오일필터가 적용된 재액화라인을 사용하여 가스를 배출하는 방법을 제시하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 저장탱크로부터 배출된 증발가스를 압축부에 의해 압축시킨 후 고압엔진으로 공급하는 HiCOM; 및 상기 저장탱크로부터 배출된 후 상기 압축부에 의해 압축된 증발가스가, 열교환기 및 팽창밸브를 통과하며 재액화된 후 기액분리기에 의해 액화가스와 기체상태의 증발가스가 분리되는 PRS; 중 하나 이상을 사용할 수 없는 경우에 배관 내 잔존하는 유체를 배출시키고, 상기 압축부는 제1 압축기, 제2 압축기, 제3 압축기, 제4 압축기, 및 제5 압축기로 구성되는 5단 압축기이고, 상기 HiCOM은, 상기 제1 압축기와 상기 제2 압축기 사이에서 분기되어, 상기 제1 압축기 전단으로 합류되는 제1 우회라인; 상기 제3 압축기와 상기 제4 압축기 사이에서 분기되어, 상기 제1 압축기와 상기 제2 압축기 사이로 합류되는 제2 우회라인; 상기 제5 압축기 후단에서 분기되어, 상기 제3 압축기와 상기 제4 압축기 사이로 합류되는 제3 우회라인; 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스가 상기 열교환기로 공급되는 라인 상에 설치되는 제1 밸브; 상기 저장탱크로부터 배출된 후 상기 열교환기에서 냉매로 사용된 증발가스가 상기 압축부로 공급되는 라인 상에 설치되어, 유체의 유량 및 개폐를 조절하는 제2 밸브; 상기 제1 우회라인 상에 설치되는 제3 밸브; 상기 제2 우회라인 상에 설치되는 제4 밸브; 상기 제3 우회라인 상에 설치되는 제5 밸브; 상기 압축부(200)에 의해 압축된 증발가스를 상기 고압엔진으로 공급하는 라인 상에 설치되는 제6 밸브; 상기 제3 압축기 후단에 설치되어, 상기 제1 압축기, 상기 제2 압축기, 및 상기 제3 압축기에 의해 압축된 증발가스의 압력을 측정하는 제2 압력측정기; 및 상기 제5 압축기 후단에 설치되어, 상기 제1 압축기, 상기 제2 압축기, 상기 제3 압축기, 상기 제4 압축기, 및 상기 제5 압축기에 의해 압축된 증발가스의 압력을 측정하는 제3 압력측정기;를 포함하고, 상기 PRS는, 상기 압축부에 의해 압축된 증발가스를 상기 열교환기로 공급하는 재액화라인 상에 설치되는 제7 밸브; 상기 기액분리기에 의해 분리된 기체 상태의 증발가스가 배출되는 라인 상에 설치되는 제8 밸브; 및 상기 기액분리기에 의해 분리된 액화가스가 배출되는 라인 상에 설치되는 제9 밸브;를 포함하는, 선박용 엔진의 연료 공급 방법이 제공된다.
상기 선박용 엔진의 연료 공급 방법은, 상기 제1 압축기, 상기 제2 압축기, 및 상기 제3 압축기 중 하나 이상을 사용할 수 없고, 상기 PRS는 정상적으로 작동하는 경우, 1) 상기 제3 밸브와 상기 제4 밸브를 닫은 후 상기 제1 우회라인 및 상기 제2 우회라인 내부의 증발가스를 배출시키는 단계; 2) 상기 제3 밸브 및 상기 제4 밸브를 "일정한 속도"로 서서히 개방하여, 상기 제1 우회라인 및 상기 제2 우회라인의 내부 압력이 다른 배관들과 같아지도록 하는 단계; 3) 상기 제2 압력측정기가 측정한 압력값이 제1 설정값 미만이 되면, 상기 제2 밸브를 닫아 증발가스가 상기 압축부로 공급되지 않도록 하는 단계; 및 4) 상기 제2 압력측정기가 측정한 압력값이 제1 설정값 미만이 되고, 상기 제3 압력측정기가 측정한 압력값이 제2 설정값 미만이 되면, 상기 제1 밸브를 닫아 증발가스가 상기 열교환기로 공급되지 않도록 하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 선박용 엔진의 연료 공급 방법은, 상기 제1 압축기, 상기 제2 압축기, 및 상기 제3 압축기 중 하나 이상을 사용할 수 없고, 상기 PRS도 사용할 수 없는 경우, 1) 상기 제3 밸브 및 상기 제4 밸브를 닫은 후 상기 제1 우회라인 및 상기 제2 우회라인 내부의 증발가스를 배출시키는 단계; 2) 상기 제3 밸브 및 상기 제4 밸브를 "일정한 속도"로 서서히 개방하여, 상기 제1 우회라인 및 상기 제2 우회라인의 내부 압력이 다른 배관들과 같아지도록 하는 단계; 및 3) 상기 제2 압력측정기가 측정한 압력값이 제1 설정값 미만이 되면, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 닫아 증발가스가 상기 열교환기 및 상기 압축부로 공급되지 않도록 하는 단계;를 포함할 수 있다.
청구항 2의 1)단계 내지 4)단계 중 어느 한 단계를 실시하던 중, 상기 PRS가 정상적으로 작동하지 않거나 상기 PRS의 유지보수가 필요한 경우, 상기 3) 상기 제2 압력측정기가 측정한 압력값이 제1 설정값 미만이 되면, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 닫아 증발가스가 상기 열교환기 및 상기 압축부로 공급되지 않도록 하는 단계를 실시할 수 있다.
상기 선박용 엔진의 연료 공급 방법은, 상기 제4 압축기 및 상기 제5 압축기 중 하나 이상을 사용할 수 없고, 상기 PRS는 정상적으로 작동하는 경우, 1) 상기 제5 밸브를 닫은 후 상기 제3 우회라인 내부의 증발가스를 배출시키는 단계; 2) 상기 제6 밸브를 닫아 상기 압축부 내부의 증발가스가 배출되지 않도록 하는 단계; 3) 상기 제8 밸브 및 상기 제9 밸브를 개방하는 단계; 4) 상기 제7 밸브 및 상기 팽창밸브를 열어, 배관 내에 잔존하는 증발가스를 기액분리기로 공급하는 단계; 5) 상기 제3 압력측정기가 측정한 압력값이 제3 설정값 미만이 되면, 상기 제5 밸브를 "일정한 속도"로 서서히 개방하여, 상기 제3 우회라인 내부 압력이 다른 배관들과 같아지도록 하는 단계; 6) 상기 제3 압력측정기가 측정한 압력값이 제2 설정값 미만이 되면, 상기 제7 밸브 및 상기 팽창밸브를 폐쇄하는 단계; 및 7) 상기 제3 압력측정기가 측정한 압력값이 제2 설정값 미만이 되고, 상기 제2 압력측정기(720)가 측정한 압력값이 제1 설정값 미만이 되면, 상기 제1 밸브를 닫아 증발가스가 상기 열교환기로 공급되지 않도록 하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 선박용 엔진의 연료 공급 방법은, 8) 상기 제8 밸브 및 상기 제9 밸브의 컨트롤러를 추적 모드에서 자동 모드로 전환하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 선박용 엔진의 연료 공급 방법은, 상기 제4 압축기 및 상기 제5 압축기 중 하나 이상을 사용할 수 없고, 상기 PRS도 사용할 수 없는 경우, 1) 상기 제5 밸브를 닫은 후 상기 제3 우회라인 내부의 증발가스를 배출시키는 단계; 2) 상기 제6 밸브 및 상기 제7 밸브를 닫아 상기 압축부 내부의 증발가스가 배출되지 않도록 하는 단계; 3) 상기 제5 압축기 후단에서 분기되는 배출라인 상에 설치된 제10 밸브를 열어, 배관 내에 잔존하는 증발가스를 상기 배출라인을 따라 외부로 배출시키는 단계; 4) 상기 제5 밸브를 "일정한 속도"로 서서히 개방하여, 상기 제3 우회라인 내부 압력이 다른 배관들과 같아지도록 하는 단계; 및 5) 상기 제3 압력측정기가 측정한 압력값이 제2 설정값 미만이 되면, 상기 제10 밸브를 폐쇄하는 단계;를 포함할 수 있다.
청구항 5의 1)단계 내지 7)단계 중 어느 한 단계를 실시하던 중, 상기 PRS가 정상적으로 작동하지 않거나 상기 PRS의 유지보수가 필요한 경우, 2) 상기 제6 밸브 및 상기 제7 밸브를 닫아 상기 압축부 내부의 증발가스가 배출되지 않도록 하는 단계를 실시할 수 있다.
상기 선박용 엔진의 연료 공급 방법은, 1-1) 상기 제8 밸브 및 상기 제9 밸브의 컨트롤러를 추적 모드에서 자동 모드로 전환하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 1-1)단계는 PRS가 정상적으로 작동하지 않거나 PRS의 유지보수가 필요한 경우, 상기 2) 상기 제6 밸브 및 상기 제7 밸브를 닫아 상기 압축부 내부의 증발가스가 배출되지 않도록 하는 단계 전에 실시될 수 있다.
상기 "일정한 속도"는 초당 1%의 속도일 수 있다.
제1 설정값은 50KPa이고, 제2 설정값은 500KPa이고, 제3 설정값은 100 bar일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 저장탱크로부터 배출된 증발가스를 다단계로 압축시키며, 직렬로 연결되는 제1 압축기, 제2 압축기, 제3 압축기, 제4 압축기, 및 제5 압축기를 포함하는 압축부; 상기 압축부에 의해 압축된 증발가스의 일부 또는 전부를 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스와 열교환시켜 냉각시키는 열교환기; 상기 열교환기에 의해 냉각된 유체를 팽창시키는 팽창밸브; 상기 제1 압축기와 상기 제2 압축기 사이에서 분기되어, 상기 제1 압축기 전단으로 합류되는 제1 우회라인; 상기 제3 압축기와 상기 제4 압축기 사이에서 분기되어, 상기 제1 압축기와 상기 제2 압축기 사이로 합류되는 제2 우회라인; 상기 제5 압축기 후단에서 분기되어 상기 제3 압축기와 상기 제4 압축기 사이로 합류되는 제3 우회라인; 및 상기 압축부에 의해 압축된 증발가스를 외부로 배출시키는 배출라인;을 포함하는, 선박용 엔진의 연료 공급 시스템이 제공된다.
상기 선박용 엔진의 연료 공급 시스템은, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스가 상기 열교환기로 공급되는 라인 상에 설치되어, 유체의 유량 및 개폐를 조절하는 제1 밸브; 및 상기 저장탱크로부터 배출된 후 상기 열교환기에서 냉매로 사용된 증발가스가 상기 압축부로 공급되는 라인 상에 설치되어, 유체의 유량 및 개폐를 조절하는 제2 밸브;중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 선박용 엔진의 연료 공급 시스템은, 상기 제1 압축기와 상기 제2 압축기 사이에 설치되어 증발가스의 압력을 측정하는 제1 압력측정기; 상기 제3 압축기와 상기 제4 압축기 사이에 설치되어 증발가스의 압력을 측정하는 제2 압력측정기; 및 상기 제5 압축기 후단에 설치되어 증발가스의 압력을 측정하는 제3 압력측정기; 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 선박용 엔진의 연료 공급 시스템은, 상기 팽창밸브 후단에 설치되어, 재액화된 액화가스와 기체 상태로 남아있는 증발가스를 분리하는 기액분리기를 더 포함할 수 있고, 상기 기액분리기에 의해 분리된 액체 상태의 액화가스는 상기 저장탱크로 복귀될 수 있다.
상기 기액분리기에 의해 분리된 기체 상태의 증발가스는, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스와 합류되어 상기 열교환기에서 냉매로 사용될 수 있다.
상기 선박용 엔진의 연료 공급 시스템은, 상기 압축부 후단에 설치되어, 상기 압축부에 의해 압축된 증발가스에 혼합된 액체 상태의 오일을 분리하는 오일분리기; 및 상기 압축부에 의해 압축된 증발가스를 상기 열교환기로 공급하는 재액화라인 상에 설치되어, 증발가스에 혼합된 안개(mist) 상태의 오일 및 기체 상태의 오일을 분리하는 오일필터;중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 제2 우회라인은 상기 제1 우회라인이 분기되는 지점의 전단으로 합류될 수 있다.
상기 압축부의 모든 단계를 거쳐 압축된 증발가스의 일부 또는 전부는 고압엔진으로 공급될 수 있고, 상기 압축부의 중간 단계에서 분기한 증발가스는 저압엔진으로 공급될 수 있다.
상기 배출라인은, 상기 압축부에 의해 압축된 증발가스가 상기 열교환기로 보내지거나 상기 고압엔진으로 보내지도록 분기되는 지점 전단에서 분기될 수 있다.
본 발명에 의하면, 오일 필터가 설치되어 있는 재액화 라인을 사용하여 배관 내부에 잔존하는 유체를 배출시키므로, 배관 라인이 오일에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 시스템의 상황에 따라 배출라인과 재액화라인을 모두 사용하여 배관 내부에 잔존하는 유체를 배출시킬 수 있으므로, 배출라인만 사용하는 경우에 비해 보다 안정적인 압력 제어가 가능하다.
그 밖에도, 본 발명에 의하면, 별도의 구성을 추가하지 않고 시스템에 이미 적용되어 있는 장치 및 배관들을 사용하여 압력을 제어하므로, 추가적인 비용이 요구되지 않고 경제적이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 엔진의 연료 공급 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 선박용 엔진의 연료 공급 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 선박용 엔진의 연료 공급 방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 선박용 엔진의 연료 공급 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 선박용 엔진의 연료 공급 방법의 순서도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 선박용 엔진의 연료 공급 방법 및 시스템은, 천연가스를 연료로 사용하는 엔진을 탑재한 선박 및 액화가스 저장탱크를 포함하는 선박 등에 다양하게 응용되어 적용될 수 있다. 또한, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 엔진의 연료 공급 시스템의 개략도이다. 도 1에 도시된 각 라인에서의 유체는, 시스템의 운용 조건에 따라, 액체 상태, 기액 혼합 상태, 기체 상태, 초임계유체 상태 중 어느 하나의 상태일 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 선박용 엔진의 연료 공급 시스템은, 제1 밸브(V1), 열교환기(100), 제2 밸브(V2), 압축부(200), 제2 압력측정기(720), 제3 압력측정기(730), 제3 밸브(V3), 제4 밸브(V4), 제5 밸브(V5), 제6 밸브(V6), 오일필터(400), 제7 밸브(V7), 팽창밸브(500), 기액분리기(600), 제8 밸브(V8), 제9 밸브(V9), 및 제10 밸브(V10)를 포함한다.
저장탱크(T)는 액화천연가스 등의 액화가스를 극저온 상태로 저장할 수 있도록 밀봉 및 단열 방벽을 갖추고 있지만, 외부로부터 전달되는 열을 완벽하게 차단할 수는 없고, 저장탱크(T) 내에서는 액화가스의 증발이 지속적으로 이루어지며 내압이 상승할 수 있는데, 이러한 증발가스에 의한 압력의 과도한 상승을 막고, 적정한 수준의 내압을 유지하기 위해 저장탱크(T) 내부의 증발가스를 배출시킨다.
본 실시예의 제1 밸브(V1)는, 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스가 열교환기(100)로 공급되는 라인 상에 설치되어, 유체의 유량 및 개폐를 조절한다.
본 실시예의 열교환기(100)는, 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스를 냉매로 사용하여, 압축부(200)에 의해 압축된 증발가스의 일부 또는 전부를 열교환시켜 냉각시킨다.
본 실시예의 제2 밸브(V2)는, 저장탱크(T)로부터 배출된 후 열교환기(100)에서 냉매로 사용된 증발가스가 압축부(200)로 공급되는 라인 상에 설치되어, 유체의 유량 및 개폐를 조절한다.
본 실시예의 압축부(200)는, 저장탱크(T)로부터 배출된 후 열교환기(100)에서 냉매로 사용된 증발가스를 다단계로 압축시키며, 제1 내지 제5 압축기(210, 220, 230, 240, 250)을 포함한다. 본 실시예의 압축부(200)는, 제1 내지 제5 압축기(210, 220, 230, 240, 250) 후단에 각각, 제1 내지 제5 압축기(210, 220, 230, 240, 250)와 교대로 설치되어 증발가스를 냉각시키는 다수개의 중간냉각기(미도시)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 제2 압력측정기(720)는, 제3 압축기(230)와 제4 압축기(240) 사이에 설치되어, 제1 압축기(210), 제2 압축기(220), 및 제3 압축기(230)에 의해 압축된 증발가스의 압력을 측정한다.
본 실시예의 제3 압력측정기(730)는, 제5 압축기(250) 후단에 설치되어, 제1 압축기(210), 제2 압축기(220), 제3 압축기(230), 제4 압축기(240), 및 제5 압축기(250)에 의해 압축된 증발가스의 압력을 측정한다.
본 실시예의 제3 밸브(V3)는, 제1 우회라인(L1) 상에 설치되어 유체의 유량 및 개폐를 조절한다. 본 실시예의 제1 우회라인(L1)은, 제1 압축기(210)와 제2 압축기(220) 사이에서 분기되어 제2 밸브(V2)와 제1 압축기(210) 사이로 합류된다.
본 실시예의 제4 밸브(V4)는, 제2 우회라인(L2) 상에 설치되어 유체의 유량 및 개폐를 조절한다. 본 실시예의 제2 우회라인(L2)은, 제3 압축기(230)와 제4 압축기(240) 사이에서 분기되어 제1 압축기(210)와 제2 압축기(220) 사이로 합류된다. 본 실시예의 제2 우회라인(L2)은, 제1 우회라인(L1)이 분기되는 지점의 전단으로 합류될 수 있다.
본 실시예의 제5 밸브(V5)는, 제3 우회라인(L3) 상에 설치되어 유체의 유량 및 개폐를 조절한다. 본 실시예의 제3 우회라인(L3)은, 제5 압축기(250) 후단에서 분기되어 제3 압축기(230)와 제4 압축기(240) 사이로 합류된다.
본 실시예의 제6 밸브(V6)는, 압축부(200)의 모든 단계를 거쳐 압축된 증발가스를 고압엔진으로 공급하는 라인 상에 설치되어, 유체의 유량 및 개폐를 조절한다. 본 실시예의 고압엔진은 ME-GI 엔진일 수 있다.
본 실시예의 압축부(200)에 포함된 일부 압축기만에 의해 압축된 증발가스는, 압축부(200) 중간에서 분기하여 저압엔진으로 공급될 수 있으며, 바람직하게는 제3 압축기(230)와 제4 압축기(240) 사이에서 분기되어 저압엔진으로 공급될 수 있다. 또한, 압축부(200) 중간에서 분기하여 저압엔진으로 공급되는 증발가스는, 제2 우회라인(L2)이 분기되는 지점과 제3 우회라인(L3)이 합류되는 지점 사이로부터 분기될 수 있다. 본 실시예의 저압엔진은 DF 엔진일 수 있다.
본 실시예의 오일필터(400)는, 압축부(200)의 모든 단계를 거쳐 압축된 증발가스를 열교환기(100)로 공급하는 재액화라인(L4) 상에 설치되어, 증발가스에 혼합된 오일 성분을 분리한다. 본 실시예의 오일필터(400)는 안개(mist) 상태의 오일 및 기체 상태의 오일을 분리할 수 있다.
압축부(200)는 하나 이상의 급유 윤활(oil lubricated) 방식의 압축기를 포함하며, 급유 윤활 방식의 압축기에 의해 압축된 증발가스에는 소량의 윤활유가 섞이게 된다. 따라서, 본 실시예의 의하면 압축부(200)에 의해 압축된 증발가스에 혼합된 오일 성분을 오일필터(400)에 의해 분리한다.
본 실시예의 제7 밸브(V7)는, 압축부(200)의 모든 단계를 거쳐 압축된 증발가스를 열교환기(100)로 공급하는 재액화라인(L4) 상에 설치되어, 유체의 유량 및 개폐를 조절한다. 제7 밸브(V7)는 오일필터(400) 후단에 설치되는 것이 바람직하다.
본 실시예의 팽창밸브(500)는, 압축부(200)에 의해 압축된 후 열교환기(100)에 의해 냉각된 유체를 팽창시킨다. 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스는, 압축부(200)에 의한 압축 과정과, 열교환기(100)에 의한 냉각 과정과, 팽창밸브(500)에 의한 팽창 과정을 거쳐 일부 또는 전부가 재액화된다.
본 실시예의 기액분리기(600)는, 팽창밸브(500) 후단에 설치되어, 재액화된 액화가스와 기체 상태로 남아있는 증발가스를 분리한다.
본 실시예의 제8 밸브(V8)는, 기액분리기(600)에 의해 분리된 기체 상태의 증발가스를 배출시키는 라인 상에 설치되어, 유체의 유량 및 개폐를 조절한다. 기액분리기(600)에 의해 분리된 기체 상태의 증발가스는, 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스와 합류되어 열교환기(100)에서 냉매로 사용될 수 있다.
본 실시예의 제9 밸브(V9)는, 기액분리기(600)에 의해 분리된 액체 상태의 액화가스를 배출시키는 라인 상에 설치되어, 유체의 유량 및 개폐를 조절한다. 기액분리기(600)에 의해 분리된 액체 상태의 액화가스는, 저장탱크(T)로 복귀될 수 있다.
본 실시예의 제10 밸브(V10)는, 압축부(200)에 의해 압축된 증발가스를 외부로 배출시키는 배출라인(L5) 상에 설치되어, 유체의 유량 및 개폐를 조절한다. 본 실시예의 배출라인(L5)은, 압축부(200)에 의해 압축된 증발가스가, 재액화라인(L4)을 따라 열교환기(100)로 보내지거나 고압엔진으로 보내지도록 분기되는 지점(도 1의 A 지점) 전단에서 분기되는 것이 바람직하다.
본 실시예의 선박용 엔진의 연료 공급 시스템은, 압축부(200) 후단에 설치되어, 압축부(200)에 의해 압축된 증발가스에 혼합된 오일 성분을 분리하는 오일분리기(300)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예의 오일분리기(300)는, 액체 상태의 오일을 분리할 수 있다.
본 실시예의 오일분리기(300)는, 배출라인(L5)이 분기하는 지점, 및 압축부(200)에 의해 압축된 증발가스가 재액화라인(L4)을 따라 열교환기(100)로 보내지거나 고압엔진으로 보내지도록 분기되는 지점(도 1의 A 지점) 전단에 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 본 실시예의 선박용 엔진의 연료 공급 시스템이 오일분리기(300)를 포함하는 경우, 압축부(200)에 의해 압축된 증발가스는 오일분리기(300)에 의해 1차로 오일이 분리된 후, A 지점에서 두 흐름으로 분기되어, 일부는 고압엔진으로 보내지고, 나머지는 재액화라인(L4)을 따라 2차로 오일필터(400)에 의해 오일이 분리된 후 열교환기(100)로 공급되며, 오일분리기(300)와 A 지점 사이에서 배출라인(L5)이 분기되는 것이 바람직하다.
본 실시예의 선박용 엔진의 연료 공급 시스템은, 제1 압축기(210)와 제2 압축기(220) 사이에 설치되어, 제1 압축기(210)에 의해 압축된 증발가스의 압력을 측정하는 제1 압력측정기(710)를 더 포함할 수 있다.
이하, 저장탱크(T)로부터 배출된 증발가스를 압축부(200)에 의해 압축시킨 후 고압엔진으로 공급하는 시스템을 HiCOM이라고 하고, 저장탱크(T)로부터 배출된 후 압축부(200)에 의해 압축된 증발가스가, 열교환기(100), 팽창밸브(500)를 통과하며 재액화된 후 기액분리기(600)에 의해 액화가스와 기체상태의 증발가스가 분리되는 시스템을 PRS라고 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 선박용 엔진의 연료 공급 방법의 순서도이다. 도 2는, HiCOM이 고장 등으로 인하여 정지하거나 정상적으로 작동하지 않는 경우 중, 특히 압축부에 포함된 제1 압축기(210), 제2 압축기(220), 및 제3 압축기(230) 중 하나 이상이 정상적으로 작동하지 않는 경우에, PRS를 이용하여 배관 내에 잔존하는 유체를 배출시키는 방법을 개략적으로 나타낸 것이다. 즉, 도 2에 도시된 제1 실시예는, 제1 압축기(210), 제2 압축기(220), 및 제3 압축기(230) 중 하나 이상이 정상적으로 작동하지 않고, PRS는 정상적으로 작동하는 경우에 적용된다.
HiCOM이 정지하게 되는 조건으로는, 압축기의 압력이나 온도가 일정 값 이상인 경우, 압축기로부터 배출되는 유체의 압력이 일정 값 이상인 경우 등이 있으며, 조건을 만족하게 되면 HiCOM은 자동으로 정지한다. 또한, HiCOM은 필요에 따라 수동으로도 정지될 수 있다.
본 실시예의 선박용 엔진의 연료 공급 방법은, 제3 밸브 및 제4 밸브를 폐쇄하는 단계(S21); 제3 밸브 및 제4 밸브를 일정 속도로 개방하는 단계(S22); 제2 밸브를 폐쇄하는 단계(S23); 및 제1 밸브를 폐쇄하는 단계(S24);를 포함한다.
본 실시예의 제1 단계인, 제3 밸브 및 제4 밸브를 폐쇄하는 단계(S21)에서는, 제1 우회라인(L1) 상에 설치된 제3 밸브(V3)와, 제2 우회라인(L2) 상에 설치된 제4 밸브(V4)를 닫은 후, 제1 우회라인(L1) 및 제2 우회라인(L2) 내부의 증발가스를 배출시킨다.
본 실시예의 제2 단계인, 제3 밸브 및 제4 밸브를 일정 속도로 개방하는 단계(S22)에서는, 제1 단계에서 폐쇄된 제3 밸브(V3) 및 제4 밸브(V4)를 일정한 속도로 서서히 열어, 제1 우회라인(L1) 및 제2 우회라인(L2) 내부의 압력이 다른 배관들과 같아지도록 한다. 제3 밸브(V3) 및 제4 밸브(V4)는 초당 1%의 속도로 열리는 것이 바람직하다.
본 실시예의 제3 단계인, 제2 밸브를 폐쇄하는 단계(S23)에서는, 제3 압축기(230) 후단의 압력, 즉, 제2 압력측정기(720)가 측정한 압력값이 제1 설정값 미만이 되면, 제2 밸브(V2)를 닫아 증발가스가 압축부(200)로 공급되지 않도록 한다. 제3 압축기(230) 후단의 압력이 제1 설정값 미만이 되면 증발가스의 배출이 완료되어 배관 내 압력이 안정된 것으로 판단한다. 제1 설정값은 50KPa인 것이 바람직하다.
본 실시예의 제4 단계인, 제1 밸브를 폐쇄하는 단계(S24)에서는, 제3 압축기(230) 후단의 압력, 즉, 제2 압력측정기(720)가 측정한 압력값이 제1 설정값 미만이 되고, 제5 압축기(250) 후단의 압력, 즉, 제3 압력측정기(730)가 측정한 압력값이 제2 설정값 미만이 되면, 제1 밸브(V1)를 닫아 증발가스가 열교환기(100)로 공급되지 않도록 한다. 제2 설정값은 500KPa인 것이 바람직하다.
만약, 본 실시예의 제3 단계 및 제4 단계가 제한 시간 내에 완료되지 못하는 경우, PRS가 정상적으로 작동되지 않는다고 판단하고, 도 3에 도시된 제2 실시예의 선박용 엔진의 연료 공급 방법 중, 제3 단계를 실시하게 된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 선박용 엔진의 연료 공급 방법의 순서도이다. 도 3은, HiCOM이 고장 등으로 인하여 정지하거나 정상적으로 작동하지 않는 경우 중, 특히 압축부에 포함된 제1 압축기(210), 제2 압축기(220), 및 제3 압축기(230) 중 하나 이상이 정상적으로 작동하지 않는 경우에, 배관 내에 잔존하는 유체를 배출시키는 방법을 개략적으로 나타낸 것이다. 도 3에 도시된 제2 실시예는, 제1 압축기(210), 제2 압축기(220), 및 제3 압축기(230) 중 하나 이상이 정상적으로 작동하지 않고, PRS도 정상적으로 작동하지 않거나 PRS를 유지보수 등의 이유로 사용할 수 없는 경우에 적용된다.
HiCOM이 정지하게 되는 조건으로는, 압축기의 압력이나 온도가 일정 값 이상인 경우, 압축기로부터 배출되는 유체의 압력이 일정 값 이상인 경우 등이 있으며, 조건을 만족하게 되면 HiCOM은 자동으로 정지한다. 또한, HiCOM은 필요에 따라 수동으로도 정지될 수 있다.
본 실시예의 선박용 엔진의 연료 공급 방법은, 제3 밸브 및 제4 밸브를 폐쇄하는 단계(S31); 제3 밸브 및 제4 밸브를 일정 속도로 개방하는 단계(S32); 및 제1 밸브 및 제2 밸브를 폐쇄하는 단계(S33);를 포함한다.
본 실시예의 제1 단계인, 제3 밸브 및 제4 밸브를 폐쇄하는 단계(S31)에서는, 제1 우회라인(L1) 상에 설치된 제3 밸브(V3)와, 제2 우회라인(L2) 상에 설치된 제4 밸브(V4)를 닫은 후, 제1 우회라인(L1) 및 제2 우회라인(L2) 내부의 증발가스를 배출시킨다.
본 실시예의 제2 단계인, 제3 밸브 및 제4 밸브를 일정 속도로 개방하는 단계(S32)에서는, 제1 단계에서 폐쇄된 제3 밸브(V3) 및 제4 밸브(V4)를 일정한 속도로 서서히 열어, 제1 우회라인(L1) 및 제2 우회라인(L2) 내부의 압력이 다른 배관들과 같아지도록 한다. 제3 밸브(V3) 및 제4 밸브(V4)는 초당 1%의 속도로 열리는 것이 바람직하다.
본 실시예의 제3 단계인, 제1 밸브 및 제2 밸브를 폐쇄하는 단계(S33)에서는, 제3 압축기(230) 후단의 압력, 즉, 제2 압력측정기(720)가 측정한 압력값이 제1 설정값 미만이 되면, 제1 밸브(V1) 및 제2 밸브(V2)를 닫아 증발가스가 압축부(200)로 공급되지 않도록 한다. 제3 압축기(230) 후단의 압력이 제1 설정값 미만이 되면 증발가스의 배출이 완료되어 배관 내 압력이 안정된 것으로 판단한다. 제1 설정값은 50KPa인 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 선박용 엔진의 연료 공급 방법을 실시하던 도중 PRS가 정상적으로 작동하지 않는 경우에는, 본 실시예의 제3 단계를 실시하게 된다. 또한, 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 선박용 엔진의 연료 공급 방법을 실시하던 도중 PRS의 유지보수가 필요하다고 판단되는 경우, 수동으로 본 실시예의 제3 단계를 실시하도록 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 선박용 엔진의 연료 공급 방법의 순서도이다. 도 4는, HiCOM이 고장 등으로 인하여 정지하거나 정상적으로 작동하지 않는 경우 중, 특히 압축부에 포함된 제4 압축기(240) 및 제5 압축기(250) 중 하나 이상이 정상적으로 작동하지 않는 경우에, PRS를 이용하여 배관 내에 잔존하는 유체를 배출시키는 방법을 개략적으로 나타낸 것이다. 즉, 도 4에 도시된 제3 실시예는, 제4 압축기(240) 및 제5 압축기(250) 중 하나 이상이 정상적으로 작동하지 않고, PRS는 정상적으로 작동하는 경우에 적용된다.
HiCOM이 정지하게 되는 조건으로는, 압축기의 압력이나 온도가 일정 값 이상인 경우, 압축기로부터 배출되는 유체의 압력이 일정 값 이상인 경우 등이 있으며, 조건을 만족하게 되면 HiCOM은 자동으로 정지한다. 또한, HiCOM은 필요에 따라 수동으로도 정지될 수 있다.
본 실시예의 선박용 엔진의 연료 공급 방법은, 제5 밸브를 폐쇄하는 단계(S41); 제6 밸브를 폐쇄하는 단계(S42); 제8 밸브 및 제9 밸브를 개방하는 단계(S43); 제7 밸브 및 팽창밸브를 개방하는 단계(S44); 제5 밸브를 일정 속도로 개방하는 단계(S45); 제7 밸브 및 팽창밸브를 폐쇄하는 단계(S46); 및 제1 밸브를 폐쇄하는 단계(S47);를 포함한다.
본 실시예의 제1 단계인, 제5 밸브를 폐쇄하는 단계(S41)에서는, 제3 우회라인(L3) 상에 설치된 제5 밸브(V5)를 닫은 후, 제3 우회라인(L3) 내부의 증발가스를 배출시킨다.
본 실시예의 제2 단계인, 제6 밸브를 폐쇄하는 단계(S42)에서는, 압축부(200)에 의해 압축된 증발가스를 고압엔진으로 공급하는 라인 상에 설치되는 제6 밸브(V6)를 닫아, 압축부(200) 내부의 증발가스가 배출되지 않도록 한다.
본 실시예의 제3 단계인, 제8 밸브 및 제9 밸브를 개방하는 단계(S43)에서는, 기액분리기(600)에 의해 분리된 증발가스를 배출시키는 라인 상에 설치된 제8 밸브(V8)와, 기액분리기(600)에 의해 분리된 액화천연가스를 배출시키는 라인 상에 설치된 제9 밸브(V9)를 개방하여, 후술할 제4 단계에서 압축기(200) 내부의 증발가스가 기액분리기(600)로 공급되어도 기액분리기(600) 내부의 압력이 높아지지 않도록 한다.
본 실시예의 제4 단계인, 제7 밸브 및 팽창밸브를 개방하는 단계(S44)에서는, 재액화라인(L4) 상에 설치된 제7 밸브(V7) 및 팽창밸브(500)를 열어, 배관 내에 잔존하는 증발가스가 재액화라인(L4)을 따라 기액분리기(600)로 공급되도록 한다. 팽창밸브(500)는 한계값까지 열리는 것이 바람직하며, 팽창밸브(500)의 한계값은 30%일수 있다.
본 실시예의 제5 단계인, 제5 밸브를 일정 속도로 개방하는 단계(S45)에서는, 제5 압축기(250) 후단의 압력, 즉, 제3 압력측정기(730)가 측정한 압력값이 제3 설정값 미만이 되면, 제3 우회라인(L3) 상에 설치된 제5 밸브(V5)를 일정한 속도로 서서히 열어, 제3 우회라인(L3) 내부의 압력이 다른 배관들과 같아지도록 한다. 제3 설정값은 100 bar인 것이 바람직하고, 제5 밸브(V5)는 초당 1%의 속도로 열리는 것이 바람직하다.
본 실시예의 제6 단계인, 제7 밸브 및 팽창밸브를 폐쇄하는 단계(S46)에서는, 제5 압축기(250) 후단의 압력, 즉, 제3 압력측정기(730)가 측정한 압력값이 제2 설정값 미만이 되면, 재액화라인(L4) 상에 설치된 제7 밸브(V7) 및 팽창밸브(500)를 닫아, 증발가스가 기액분리기(600)로 공급되지 않도록 한다. 제5 압축기(250) 후단의 압력이 제2 설정값 미만이 되면 증발가스의 배출이 완료되어 배관 내 압력이 안정된 것으로 판단한다. 제2 설정값은 500KPa인 것이 바람직하다.
본 실시예의 제7 단계인, 제1 밸브를 폐쇄하는 단계(S47)에서는, 제5 압축기(250) 후단의 압력, 즉, 제3 압력측정기(730)가 측정한 압력값이 제2 설정값 미만이 되고, 제3 압축기(230) 후단의 압력, 즉, 제2 압력측정기(720)가 측정한 압력값이 제1 설정값 미만이 되면, 제1 밸브(V1)를 닫아 증발가스가 열교환기(100)로 공급되지 않도록 한다. 제2 설정값은 500KPa인 것이 바람직하고, 제1 설정값은 50KPa인 것이 바람직하다.
본 실시예의 선박용 엔진의 연료 공급 방법은, 제8 밸브(V8) 및 제9 밸브(V9)의 컨트롤러를 추적 모드(Tracking Mode)에서 자동 모드(Auto Mode)로 전환하는 단계인 제8 단계(S48)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 각 단계에서 PRS가 정상적으로 작동되지 않는 경우, 도 5에 도시된 제4 실시예의 선박용 엔진의 연료 공급 방법 중, 제2 단계를 실시하게 된다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 선박용 엔진의 연료 공급 방법의 순서도이다. 도 5는, HiCOM이 고장 등으로 인하여 정지하거나 정상적으로 작동하지 않는 경우 중, 특히 압축부에 포함된 제4 압축기(240) 및 제5 압축기(250) 중 하나 이상이 정상적으로 작동하지 않는 경우에, 배관 내에 잔존하는 유체를 배출시키는 방법을 개략적으로 나타낸 것이다. 도 5에 도시된 제4 실시예는, 제4 압축기(240) 및 제5 압축기(250) 중 하나 이상이 정상적으로 작동하지 않고, PRS도 정상적으로 작동하지 않거나 PRS를 유지보수 등의 이유로 사용할 수 없는 경우에 적용된다.
HiCOM이 정지하게 되는 조건으로는, 압축기의 압력이나 온도가 일정 값 이상인 경우, 압축기로부터 배출되는 유체의 압력이 일정 값 이상인 경우 등이 있으며, 조건을 만족하게 되면 HiCOM은 자동으로 정지한다. 또한, HiCOM은 필요에 따라 수동으로도 정지될 수 있다.
본 실시예의 선박용 엔진의 연료 공급 방법은, 제5 밸브를 폐쇄하는 단계(S51); 제6 밸브 및 제7 밸브를 폐쇄하는 단계(S52); 제10 밸브를 개방하는 단계(S53); 제5 밸브를 일정 속도로 개방하는 단계(S54); 및 제10 밸브를 폐쇄하는 단계(S55);를 포함한다.
본 실시예의 제1 단계인, 제5 밸브를 폐쇄하는 단계(S51)에서는, 제3 우회라인(L3) 상에 설치된 제5 밸브(V5)를 닫은 후, 제3 우회라인(L3) 내부의 증발가스를 배출시킨다.
본 실시예의 제2 단계인, 제6 밸브 및 제7 밸브를 폐쇄하는 단계(S52)에서는, 압축부(200)에 의해 압축된 증발가스를 고압엔진으로 공급하는 라인 상에 설치되는 제6 밸브(V6) 및 재액화라인(L4) 상에 설치된 제7 밸브(V7)를 닫아, 압축부(200) 내부의 증발가스가 배출되지 않도록 한다.
본 실시예의 제3 단계인, 제10 밸브를 개방하는 단계(S53)에서는, 배출라인(L5) 상에 설치된 제10 밸브(V10)을 열어, 배관 내에 잔존하는 증발가스가 배출라인(L5)을 따라 외부로 배출되도록 한다.
본 실시예의 제4 단계인, 제5 밸브를 일정 속도로 개방하는 단계(S54)에서는, 제3 우회라인(L3) 상에 설치된 제5 밸브(V5)를 일정한 속도로 서서히 열어, 제3 우회라인(L3) 내부의 압력이 다른 배관들과 같아지도록 한다. 제5 밸브(V5)는 초당 1%의 속도로 열리는 것이 바람직하다.
본 실시예의 제5 단계인, 및 제10 밸브를 폐쇄하는 단계(S55)에서는, 제5 압축기(250) 후단의 압력, 즉, 제3 압력측정기(730)가 측정한 압력값이 제2 설정값 미만이 되면, 배출라인(L5) 상에 설치된 제10 밸브(V10)을 닫아, 증발가스가 더 이상 배출라인(L5)을 따라 외부로 배출되지 않도록 한다. 제5 압축기(250) 후단의 압력이 제2 설정값 미만이 되면 증발가스의 배출이 완료되어 배관 내 압력이 안정된 것으로 판단한다. 제2 설정값은 500KPa인 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 선박용 엔진의 연료 공급 방법을 실시하던 도중 PRS가 정상적으로 작동하지 않는 경우에는, 본 실시예의 제2 단계를 실시하게 된다. 또한, 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 선박용 엔진의 연료 공급 방법을 실시하던 도중 PRS의 유지보수가 필요하다고 판단되는 경우, 수동으로 본 실시예의 제2 단계를 실시하도록 제어할 수 있다.
또한, 본 실시예의 선박용 엔진의 연료 공급 방법은, 제8 밸브(V8) 및 제9 밸브(V9)의 컨트롤러를 추적 모드(Tracking Mode)에서 자동 모드(Auto Mode)로 전환하는 단계인 제1-1 단계(S511)를 더 포함할 수 있는데, 본 실시예의 제1-1 단계는, 제3 실시예에 따른 선박용 엔진의 연료 공급 방법을 실시하던 도중 PRS가 정상적으로 작동하지 않거나 PRS의 유지보수가 필요하다고 판단되는 경우에, 제2 단계를 실시하기 전에 실시된다.
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.
T : 저장탱크 V1 ~ V10 : 밸브
100 : 열교환기 200 : 압축부
210, 220, 230, 240, 250 : 압축기 300 : 오일분리기
400 : 오일필터 500 : 팽창밸브
600 : 기액분리기 710, 720, 730 : 압력측정기
L1, L2, L3 : 우회라인 L4 : 재액화라인
L5 : 배출라인

Claims (20)

  1. 저장탱크로부터 배출된 증발가스를 압축부에 의해 압축시킨 후 고압엔진으로 공급하는 HiCOM과, 상기 저장탱크로부터 배출된 후 상기 압축부에 의해 압축된 증발가스가, 열교환기 및 팽창밸브를 통과하며 재액화된 후 기액분리기에 의해 액화가스와 기체상태의 증발가스가 분리되는 PRS 중 하나 이상을 사용할 수 없는 경우에 배관 내 잔존하는 유체를 배출시키는 선박용 엔진의 연료 공급 방법에 있어서,
    상기 압축부는 증발가스를 제1 압축기, 제2 압축기, 제3 압축기, 제4 압축기, 및 제5 압축기에 의해 순차로 압축시키고,
    상기 HiCOM에는,
    상기 제1 압축기와 상기 제2 압축기 사이에서 분기되어, 상기 제1 압축기 전단으로 합류되는 제1 우회라인;
    상기 제3 압축기와 상기 제4 압축기 사이에서 분기되어, 상기 제1 압축기와 상기 제2 압축기 사이로 합류되는 제2 우회라인;
    상기 제5 압축기 후단에서 분기되어, 상기 제3 압축기와 상기 제4 압축기 사이로 합류되는 제3 우회라인;
    상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스가 상기 열교환기로 공급되는 라인 상에 설치되는 제1 밸브;
    상기 저장탱크로부터 배출된 후 상기 열교환기에서 냉매로 사용된 증발가스가 상기 압축부로 공급되는 라인 상에 설치되어, 유체의 유량 및 개폐를 조절하는 제2 밸브;
    상기 제1 우회라인 상에 설치되는 제3 밸브;
    상기 제2 우회라인 상에 설치되는 제4 밸브;
    상기 제3 우회라인 상에 설치되는 제5 밸브;
    상기 압축부에 의해 압축된 증발가스를 상기 고압엔진으로 공급하는 라인 상에 설치되는 제6 밸브;
    상기 제3 압축기 후단에 설치되어, 상기 제1 압축기, 상기 제2 압축기, 및 상기 제3 압축기에 의해 압축된 증발가스의 압력을 측정하는 제2 압력측정기; 및
    상기 제5 압축기 후단에 설치되어, 상기 제1 압축기, 상기 제2 압축기, 상기 제3 압축기, 상기 제4 압축기, 및 상기 제5 압축기에 의해 압축된 증발가스의 압력을 측정하는 제3 압력측정기;가 설치되고,
    상기 PRS에는,
    상기 압축부에 의해 압축된 증발가스를 상기 열교환기로 공급하는 재액화라인 상에 설치되는 제7 밸브;
    상기 기액분리기에 의해 분리된 기체 상태의 증발가스가 배출되는 라인 상에 설치되는 제8 밸브; 및
    상기 기액분리기에 의해 분리된 액화가스가 배출되는 라인 상에 설치되는 제9 밸브;가 설치되며,
    상기 제1 압축기, 상기 제2 압축기, 및 상기 제3 압축기 중 하나 이상을 사용할 수 없고, 상기 PRS는 정상적으로 작동하는 경우,
    1) 상기 제3 밸브와 상기 제4 밸브를 닫은 후 상기 제1 우회라인 및 상기 제2 우회라인 내부의 증발가스를 배출시키는 단계;
    2) 상기 제3 밸브 및 상기 제4 밸브를 "일정한 속도"로 서서히 개방하여, 상기 제1 우회라인 및 상기 제2 우회라인의 내부 압력이 다른 배관들과 같아지도록 하는 단계;
    3) 상기 제2 압력측정기가 측정한 압력값이 제1 설정값 미만이 되면, 상기 제2 밸브를 닫아 증발가스가 상기 압축부로 공급되지 않도록 하는 단계; 및
    4) 상기 제2 압력측정기가 측정한 압력값이 상기 제1 설정값 미만이 되고, 상기 제3 압력측정기가 측정한 압력값이 제2 설정값 미만이 되면, 상기 제1 밸브를 닫아 증발가스가 상기 열교환기로 공급되지 않도록 하는 단계;
    를 포함하는, 선박용 엔진의 연료 공급 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 압축기, 상기 제2 압축기, 및 상기 제3 압축기 중 하나 이상을 사용할 수 없고, 상기 PRS도 사용할 수 없는 경우,
    1) 상기 제3 밸브 및 상기 제4 밸브를 닫은 후 상기 제1 우회라인 및 상기 제2 우회라인 내부의 증발가스를 배출시키는 단계;
    2) 상기 제3 밸브 및 상기 제4 밸브를 상기 "일정한 속도"로 서서히 개방하여, 상기 제1 우회라인 및 상기 제2 우회라인의 내부 압력이 다른 배관들과 같아지도록 하는 단계; 및
    3) 상기 제2 압력측정기가 측정한 압력값이 상기 제1 설정값 미만이 되면, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 닫아 증발가스가 상기 열교환기 및 상기 압축부로 공급되지 않도록 하는 단계;
    를 포함하는, 선박용 엔진의 연료 공급 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    청구항 1의 1)단계 내지 4)단계 중 어느 한 단계를 실시하던 중, 상기 PRS가 정상적으로 작동하지 않거나 상기 PRS의 유지보수가 필요한 경우, 청구항 3의 3)단계를 실시하는, 선박용 엔진의 연료 공급 방법.
  5. 저장탱크로부터 배출된 증발가스를 압축부에 의해 압축시킨 후 고압엔진으로 공급하는 HiCOM과, 상기 저장탱크로부터 배출된 후 상기 압축부에 의해 압축된 증발가스가, 열교환기 및 팽창밸브를 통과하며 재액화된 후 기액분리기에 의해 액화가스와 기체상태의 증발가스가 분리되는 PRS 중 하나 이상을 사용할 수 없는 경우에 배관 내 잔존하는 유체를 배출시키는 선박용 엔진의 연료 공급 방법에 있어서,
    상기 압축부는 증발가스를 제1 압축기, 제2 압축기, 제3 압축기, 제4 압축기, 및 제5 압축기에 의해 순차로 압축시키고,
    상기 HiCOM에는,
    상기 제1 압축기와 상기 제2 압축기 사이에서 분기되어, 상기 제1 압축기 전단으로 합류되는 제1 우회라인;
    상기 제3 압축기와 상기 제4 압축기 사이에서 분기되어, 상기 제1 압축기와 상기 제2 압축기 사이로 합류되는 제2 우회라인;
    상기 제5 압축기 후단에서 분기되어, 상기 제3 압축기와 상기 제4 압축기 사이로 합류되는 제3 우회라인;
    상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스가 상기 열교환기로 공급되는 라인 상에 설치되는 제1 밸브;
    상기 저장탱크로부터 배출된 후 상기 열교환기에서 냉매로 사용된 증발가스가 상기 압축부로 공급되는 라인 상에 설치되어, 유체의 유량 및 개폐를 조절하는 제2 밸브;
    상기 제1 우회라인 상에 설치되는 제3 밸브;
    상기 제2 우회라인 상에 설치되는 제4 밸브;
    상기 제3 우회라인 상에 설치되는 제5 밸브;
    상기 압축부에 의해 압축된 증발가스를 상기 고압엔진으로 공급하는 라인 상에 설치되는 제6 밸브;
    상기 제3 압축기 후단에 설치되어, 상기 제1 압축기, 상기 제2 압축기, 및 상기 제3 압축기에 의해 압축된 증발가스의 압력을 측정하는 제2 압력측정기; 및
    상기 제5 압축기 후단에 설치되어, 상기 제1 압축기, 상기 제2 압축기, 상기 제3 압축기, 상기 제4 압축기, 및 상기 제5 압축기에 의해 압축된 증발가스의 압력을 측정하는 제3 압력측정기;가 설치되고,
    상기 PRS에는,
    상기 압축부에 의해 압축된 증발가스를 상기 열교환기로 공급하는 재액화라인 상에 설치되는 제7 밸브;
    상기 기액분리기에 의해 분리된 기체 상태의 증발가스가 배출되는 라인 상에 설치되는 제8 밸브; 및
    상기 기액분리기에 의해 분리된 액화가스가 배출되는 라인 상에 설치되는 제9 밸브;가 설치되며,
    상기 제4 압축기 및 상기 제5 압축기 중 하나 이상을 사용할 수 없고, 상기 PRS는 정상적으로 작동하는 경우,
    1) 상기 제5 밸브를 닫은 후 상기 제3 우회라인 내부의 증발가스를 배출시키는 단계;
    2) 상기 제6 밸브를 닫아 상기 압축부 내부의 증발가스가 배출되지 않도록 하는 단계;
    3) 상기 제8 밸브 및 상기 제9 밸브를 개방하는 단계;
    4) 상기 제7 밸브 및 상기 팽창밸브를 열어, 배관 내에 잔존하는 증발가스를 기액분리기로 공급하는 단계;
    5) 상기 제3 압력측정기가 측정한 압력값이 제3 설정값 미만이 되면, 상기 제5 밸브를 "일정한 속도"로 서서히 개방하여, 상기 제3 우회라인 내부 압력이 다른 배관들과 같아지도록 하는 단계;
    6) 상기 제3 압력측정기가 측정한 압력값이 제2 설정값 미만이 되면, 상기 제7 밸브 및 상기 팽창밸브를 폐쇄하는 단계; 및
    7) 상기 제3 압력측정기가 측정한 압력값이 상기 제2 설정값 미만이 되고, 상기 제2 압력측정기가 측정한 압력값이 제1 설정값 미만이 되면, 상기 제1 밸브를 닫아 증발가스가 상기 열교환기로 공급되지 않도록 하는 단계;
    를 포함하는, 선박용 엔진의 연료 공급 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    8) 상기 제8 밸브 및 상기 제9 밸브의 컨트롤러를 추적 모드에서 자동 모드로 전환하는 단계를 더 포함하는, 선박용 엔진의 연료 공급 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제4 압축기 및 상기 제5 압축기 중 하나 이상을 사용할 수 없고, 상기 PRS도 사용할 수 없는 경우,
    1) 상기 제5 밸브를 닫은 후 상기 제3 우회라인 내부의 증발가스를 배출시키는 단계;
    2) 상기 제6 밸브 및 상기 제7 밸브를 닫아 상기 압축부 내부의 증발가스가 배출되지 않도록 하는 단계;
    3) 상기 제5 압축기 후단에서 분기되는 배출라인 상에 설치된 제10 밸브를 열어, 배관 내에 잔존하는 증발가스를 상기 배출라인을 따라 외부로 배출시키는 단계;
    4) 상기 제5 밸브를 상기 "일정한 속도"로 서서히 개방하여, 상기 제3 우회라인 내부 압력이 다른 배관들과 같아지도록 하는 단계; 및
    5) 상기 제3 압력측정기가 측정한 압력값이 상기 제2 설정값 미만이 되면, 상기 제10 밸브를 폐쇄하는 단계;
    를 포함하는, 선박용 엔진의 연료 공급 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    청구항 5의 1)단계 내지 7)단계 중 어느 한 단계를 실시하던 중, 상기 PRS가 정상적으로 작동하지 않거나 상기 PRS의 유지보수가 필요한 경우, 청구항 7의 2)단계를 실시하는, 선박용 엔진의 연료 공급 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    1-1) 상기 제8 밸브 및 상기 제9 밸브의 컨트롤러를 추적 모드에서 자동 모드로 전환하는 단계를 더 포함하고,
    상기 1-1)단계는 PRS가 정상적으로 작동하지 않거나 PRS의 유지보수가 필요한 경우 청구항 7의 2)단계 전에 실시되는, 선박용 엔진의 연료 공급 방법.
  10. 청구항 1 및 청구항 3 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 "일정한 속도"는 초당 1%의 속도인, 선박용 엔진의 연료 공급 방법.
  11. 청구항 1 및 청구항 3 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 설정값은 50KPa이고, 상기 제2 설정값은 500KPa인, 선박용 엔진의 연료 공급 방법.
  12. 청구항 5 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 설정값은 100 bar인, 선박용 엔진의 연료 공급 방법.
  13. 청구항 1 및 청구항 3 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 압축기에 의해 압축된 후 상기 제2 압축기로 보내지는 증발가스의 압력을 제1 압력측정기에 의해 측정하는, 선박용 엔진의 연료 공급 방법.
  14. 청구항 1 및 청구항 3 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기액분리기에 의해 분리된 액체 상태의 액화가스는 상기 저장탱크로 복귀되는, 선박용 엔진의 연료 공급 방법.
  15. 청구항 1 및 청구항 3 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기액분리기에 의해 분리된 기체 상태의 증발가스는, 상기 저장탱크로부터 배출된 증발가스와 합류되어 상기 열교환기에서 냉매로 사용되는, 선박용 엔진의 연료 공급 방법.
  16. 청구항 1 및 청구항 3 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축부에 의해 압축된 증발가스에 혼합된 액체 상태의 오일을 오일분리기에 의해 분리하는, 선박용 엔진의 연료 공급 방법.
  17. 청구항 1 및 청구항 3 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축부에 의해 압축된 증발가스에 혼합된 안개(mist) 상태의 오일 및 기체 상태의 오일을 오일필터에 의해 분리하는, 선박용 엔진의 연료 공급 방법.
  18. 청구항 1 및 청구항 3 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 우회라인은 상기 제1 우회라인이 분기되는 지점의 전단으로 합류되는, 선박용 엔진의 연료 공급 방법.
  19. 청구항 1 및 청구항 3 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축부의 모든 단계를 거쳐 압축된 증발가스의 일부 또는 전부는 상기 고압엔진으로 공급되고,
    상기 압축부의 중간 단계에서 분기한 증발가스는 저압엔진으로 공급되는, 선박용 엔진의 연료 공급 방법.
  20. 청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배출라인은, 상기 압축부에 의해 압축된 증발가스가 상기 열교환기로 보내지거나 상기 고압엔진으로 보내지도록 분기되는 지점 전단에서 분기되는, 선박용 엔진의 연료 공급 방법.
KR1020160183490A 2016-12-30 2016-12-30 선박용 엔진의 연료 공급 방법 및 시스템 KR101818526B1 (ko)

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