KR101895786B1 - 해양구조물의 소방수 시스템 - Google Patents

해양구조물의 소방수 시스템 Download PDF

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Abstract

해양구조물의 소방수 시스템이 개시된다. 본 발명의 해양구조물의 소방수 시스템은, 해양구조물의 갑판(deck)으로부터 미리 설정된 높이로 이격 마련되어 화재 시 소방수(firewater)를 분사하는 소화전(Hydrant); 및 상기 소화전의 업스트림(upstream) 라인에 마련되며, 상기 소화전에 유입된 상기 소방수가 역방향으로 흐르는 것을 막아 상기 소화전에서 서지(surge) 현상이 일어나는 것을 방지하는 체크밸브를 포함한다.

Description

해양구조물의 소방수 시스템{FIREWATER SYSTEM FOR MARINE STRUCTURE}
본 발명은, 소방수 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 해양구조물에 마련되어 화재 또는 화재 모의 테스트시 화재 지역으로 소방수를 분사하여 화재를 진압할 수 있는 해양구조물의 소방수 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 해양구조물은 LNG와 같이 극저온 상태로 적재되는 액체 화물을 저장하는 저장탱크를 가지면서 유동이 발생하는 해상에서 부유된 채 사용되는 구조물과 선박을 모두 포함하는 개념으로, 예를 들어, CLOV FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading), LNG FPSO나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 해상 구조물 뿐만 아니라 LNG 수송선이나 LNG RV(LNG Regasification Vessel)와 같은 선박을 모두 포함한다.
CLOV FPSO는 길이 305 미터, 폭 61 미터에 자체 무게만 11만t으로 하루 16만 배럴의 원유와 650만㎥의 천연가스를 생산할 수 있다. 또한 최대 180만 배럴에 달하는 원유를 저장할 수 있다.
LNG FPSO는, 해저를 시추하여 천연가스를 생산하고, 생산된 천연가스를 해상에서 직접 액화시켜 LNG 저장탱크 내에 저장하고, 필요시 LNG 저장탱크 내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨 싣기 위해 사용되는 부유식해상 구조물이다.
또한, LNG FSRU는 육상으로부터 멀리 떨어진 해상에서 LNG 수송선으로부터 하역되는 LNG를 LNG 저장탱크에 저장한 후 필요에 따라 LNG를 기화시켜 육상 수요처에 공급하는 부유식 해상 구조물이다.
한편 부유식 해상구조물에는 갑판에서 화재 발생 시 화재를 진압하기 위해 소방수 시스템이 마련된다.
도 1은 종래 기술의 일 실시예에 따른 해양구조물의 소방수 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
종래 기술의 일 실시예에 따른 해양구조물의 소방수 시스템에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 소방수(firewater)가 흐르는 링메인(RM, ringmain)이 마련되고, 링메인과 배관으로 연결되며 갑판(deck)으로부터 상측 방향으로 특정 레벨 이상 떨어진 높은 위치에는 소방수를 화재 지역 또는 테스트 지역으로 분사하는 복수의 소화전(H, hydrant)이 마련된다.
종래 기술의 소방수 시스템에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 특정 시간대(17.35sec)에 25.97 bar g의 높은 서지 압(high surge pressure)이 발생된다.
따라서 소방수 시스템의 모델링 이후에 가압된 링메인을 통한 높은 위치에 배치된 소화전(점선원으로 표시)에 서지가 발생될 염려로 서지 분석 과정이 필요하고, 이로 인해 공수(man hour)가 소모되는 문제점이 있다.
한편 정기적인 테스트를 포함한 화재 진압 시 소방수의 사용으로 링메인의 압력이 감소되고, 이로 인해 높은 위치에 있는 소화전의 경우 압력 및 수위의 감소로 인해 진공과 증기가 발생된다.
이렇게 발생된 진공과 증기는 소화전과 연결된 라인에 형성되고, 소화전의 공급 시 전술한 진공과 증기로 인한 공간의 발생으로 서지 현상이 일어난다.
종래의 경우 소화전의 라인에 에어 밸브를 설치하여 진공과 서지의 발생을 완화하려 하였으나, 시뮬레이션(simulation)이 소방수 시스템의 실질적인 이소메트릭 드로잉(isometric drawing)이 확정된 이후에 가능하고, 그 결과에 따라 기 설계된 배관 도면의 변경, 장비의 구매, 현장 추가 작업이 요구되어지는 등의 많은 인력과 시간이 소모되는 문제점이 있다.
전술한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래 기술을 의미하는 것은 아니다.
한국특허공개공보 제2008-0106927호(에커 엔지니어링 앤드 테크놀로지 에이에스) 2008. 12. 09.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 서지의 발생이 예상되는 소화전의 업스트림 라인에 체크 밸브를 설치하여 서지의 발생을 방지할 수 있는 해양구조물의 소방수 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 해양구조물의 갑판(deck)으로부터 미리 설정된 높이로 이격 마련되어 화재 시 소방수(firewater)를 분사하는 소화전(Hydrant); 및 상기 소화전의 업스트림(upstream) 라인에 마련되며, 상기 소화전에 유입된 상기 소방수가 역방향으로 흐르는 것을 막아 상기 소화전에서 서지(surge) 현상이 일어나는 것을 방지하는 체크밸브를 포함하는 해양구조물의 소방수 시스템이 제공될 수 있다.
상기 체크밸브는 스프링 타입 스윙 체크밸브를 포함할 수 있다.
상기 업스트림 라인은 상기 소방수가 흐르는 링메인(ringmain)과 상기 소화전을 연결하는 라인이고, 상기 체크밸브는 상기 링메인과 근접되는 상기 업스트림 라인에 마련될 수 있다.
상기 소화전은 상기 데크로부터 42m 이상의 높이에 배치될 수 있다.
상기 갑판에 마련되며 화재 또는 테스트에 따른 소방수의 사용으로 상기 소방수가 흐르는 링메인(ringmain)의 감소된 압력을 보상하는 압력보상펌프를 더 포함할 수 있다.
상기 압력보상펌프는 상기 소방수가 흐르는 링메인의 압력 감소가 작을 시에 압력을 보상하는 소방수 자키(jokey) 펌프를 포함할 수 있다.
상기 해양구조물은 LNG FPSO, LNG FSRU 또는 FPSO를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 해양구조물의 소방수 시스템에 있어서, 서지(surge)가 일어날 수 있는 소화전(hydrant)의 업스트림(upstream) 라인에 체크밸브를 마련하여 상기 소화전에서 서지가 일어나는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 소방수 시스템이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 서지의 발생이 예상되는 소화전의 업스트림 라인에 체크 밸브를 설치하여 서지의 발생을 방지할 수 있고, 서지 분석에 소모되는 공수를 감소시켜 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술의 일 실시예에 소방수 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 소방수 시스템에서 서지가 일어난 실험 데이터이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양구조물의 소방수 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 "A" 영역을 확대 도시한 도면이다.
도 5는 본 실시 예에서 서지가 완화된 상태를 나타낸 실험 테이터이다.
도 6은 도 3에 도시된 해양구조물의 소방수 시스템에 채용된 스프링 타입 스윙체크밸브를 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양구조물의 소방수 시스템을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 "A" 영역을 확대 도시한 도면이고, 도 5는 본 실시 예에서 서지가 완화된 상태를 나타낸 실험 테이터이고, 도 6은 도 3에 도시된 해양구조물의 소방수 시스템에 채용된 스프링 타입 스윙체크밸브를 개략적으로 도시한 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 해양구조물의 소방수 시스템(1)은, 해양구조물의 갑판(deck)으로부터 미리 설정된 높이로 이격 마련되어 화재 시 소방수(firewater)를 분사하는 소화전(100, Hydrant)과, 소화전(100)의 업스트림(upstream) 라인(UL)에 마련되며 소화전(100)에 유입된 소방수가 역방향으로 흐르는 것을 막아 소화전(100)에서 서지(surge) 현상이 일어나는 것을 방지하는 체크밸브(200)와, 갑판에 마련되며 화재 또는 테스트에 따른 소방수의 사용으로 소방수가 흐르는 링메인(RM, ringmain, 환상배관)의 감소된 압력을 보상하는 압력보상펌프(300)를 구비한다.
소화전(100)은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 링메인(RM)과 연결되는 업스트림 라인(UL)의 상단부에 마련되어 화재 또는 화재 모의 테스트시 화재 지역으로 소방수를 분사한다.
본 실시 예에서 소화전(100)은 해양구조물의 갑판으로부터 42m 이상의 높이에 위치되며, 전술한 높이에 마련되는 복수의 소화전(100) 중 가장 높은 레벨에 위치하는 소화전(100)일 수 있다.
전술한 높이에서는 소방수의 배출로 인한 소화전(100)의 수위 감소로 인한 진공 및 증기의 발생으로 높은 서지압의 발생을 예상할 수 있다.
서지의 발생 이유를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 데크의 화재 또는 화재 모의 테스트 시 많은 유량의 소방수의 배출로 인해 전술한 높이에 위치한 소화전(100)의 경우 수위 감소에 의해 빈 공간(void space)이 발생된다.
이렇게 형성된 빈 공간으로 인해 소방수의 부분 압력이 감소된다. 감소된 소방수의 부분 압력으로 소방수의 증발(vaporization)이 일어난다. 즉 빈 공간에 다소의 진공이 걸리고, 그와 함께 빈 공간이 소방수의 증기로 채워진다.
감소된 소방수는 소방수 펌프(FP)의 작동으로 인해 보충되는 데, 소방수 펌프(FP)의 작동으로 압력 보상이 이루어지면서 압력이 가해진다. 가해진 압력으로 인하여 빈 공간의 진공이 깨지면서, 즉 소방수 증기가 다시 액화되면서 서지 현상이 발생된다.
체크밸브(200)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 업스트림 라인(UL)에 마련되어 소화전(100)에 잔류되어 있는 소방수가 업스트림 라인(UL)을 통해 링메인(RM)으로 역류되는 것을 막는다.
그 결과 소화전(100) 및 업스트림 라인(UL)에 소방수를 일정 수위로 유지시켜 진공 및 증기의 발생을 미리 차단하여, 도 5에 도시된 바와 같이, 서지의 발생을 방지할 수 있다.
그리고 본 실시 예에서 체크밸브(200)는 소방수가 흐르는 링메인(RM)과 소화전(100)을 연결하는 라인에 마련되되 효율적인 서지의 방지를 위해, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 링메인(RM)과 근접되는 업스트림 라인(UL)에 마련될 수 있다.
본 실시 예에서 체크밸브(200)는 스프링 타입의 스윙 체크밸브(200)일 수 있고, 스프링 타입의 스윙 체크밸브(200)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 양측단에 유입구(211)와 배출구(212)가 마련되며 내부에 회동축(213)이 마련된 밸브 바디(210)와, 회동축(213)에 회동 가능하게 결합되며 소방수의 유입 시 유입구(211)의 반대 방향으로 회동되고 소화수가 유입구(211) 방향으로 역류 시 유입구(211) 방향으로 회동되는 회동암(220)과, 회동암(220)의 일측부에 마련되어 회동암(220)의 회동에 따라 유입구(211)를 개폐하는 디스크(230)와, 회동축(213)에 결합되며 일측부는 밸브 바디(210)의 내벽에 마련된 지지플레이트(214)에 걸림 지지되고 타측부는 디스크(230)의 일측부에 지지되는 탄성체(240)와, 디스크(230)의 일측부에 마련되되 일측부가 유입구(211)에 마련된 단턱(211a)에 삽입되는 실링부재(250)와, 밸브 바디(210)의 상측부에 탈착 가능하게 볼트 결합되는 커버(260)를 포함한다.
압력보상펌프(300)는, 갑판에 마련되며 화재 또는 테스트에 따른 소방수의 사용으로 소방수가 흐르는 링메인(RM)의 감소된 압력을 보상하는 역할을 한다.
즉 압력보상펌프(300)는 소화전(100)에서 배출되는 소방수의 양이 적어 링메인(RM)의 압력 감소가 적은 경우 소방수 펌프(FP)와는 별도로 링메인(RM)에 소방소를 공급하여 감소된 압력을 보상한다.
본 실시 예에서 압력보상펌프(300)는 소방수 자키(jokey) 펌프를 포함한다.
이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시예는 소화전에서 소방수가 배출되어 링메인에 압력이 감소되더라도 체크밸브에 의해 소화전 및 업스트림 라인에 있는 소방수가 링메인으로 역류되는 것을 막아 진공 및 증기의 발생으로 서지가 발생되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 실시 예는 서지가 예상되는 지역에 체크 밸브를 설치하면 되므로 종래와 같이 서지 분석을 위해 소요되는 공수의 소모를 막아 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
나아가 소방수 시스템의 실질적인 이소메트릭 드로잉(isometric drawing)이 확정된 이후에 가능한 시뮬레이션(simulation)을 할 필요가 없으므로, 그 결과에 따라 요구되는 기 설계된 배관 도면의 변경, 장비의 구매, 현장 추가 작업 등을 할 필요가 없어 많은 인력과 시간의 소모를 줄일 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1 : 해양구조물의 소방수 시스템 100 : 소화전
200 : 체크밸브 210 : 밸브 바디
220 : 회동암 230 : 디스크
240 : 탄성체 250 : 실링부재
300 : 압력보상펌프 FP : 소방수 펌프
RM : 링메인 UL : 업스트림 라인

Claims (8)

  1. 해양구조물의 갑판(deck)으로부터 미리 설정된 높이로 이격 마련되어 화재 시 소방수(firewater)를 분사하는 소화전(Hydrant); 및
    상기 소화전의 업스트림(upstream) 라인에 마련되며, 상기 소화전에 유입된 상기 소방수가 역방향으로 흐르는 것을 막아 상기 소화전에서 서지(surge) 현상이 일어나는 것을 방지하는 체크밸브;를 포함하며,
    상기 업스트림 라인은 상기 소방수가 흐르는 링메인(ringmain)과 상기 소화전을 연결하는 라인이고,
    상기 체크밸브는 상기 링메인과 근접되는 상기 업스트림 라인에 마련됨으로써,
    상기 소화전 및 업스트림 라인에 소방수를 일정 수위로 유지시켜 수위 감소에 의한 진공 및 증기가 발생하는 것을 차단하는, 해양구조물의 소방수 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 체크밸브는 스프링 타입 스윙 체크밸브를 포함하는 해양구조물의 소방수 시스템.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 소화전은 상기 데크로부터 42m 이상의 높이에 배치되는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 소방수 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 갑판에 마련되며 화재 또는 테스트에 따른 소방수의 사용으로 상기 소방수가 흐르는 링메인(ringmain)의 감소된 압력을 보상하는 압력보상펌프를 더 포함하는 해양구조물의 소방수 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 압력보상펌프는 상기 소방수가 흐르는 링메인의 압력 감소가 작을 시에 압력을 보상하는 소방수 자키(jokey) 펌프를 포함하는 해양구조물의 소방수 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 해양구조물은 LNG FPSO, LNG FSRU 또는 FPSO를 포함하는 해양구조물의 소방수 시스템.
  8. 삭제
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