KR101937221B1

KR101937221B1 - 터보 압축기

Info

Publication number: KR101937221B1
Application number: KR1020170107305A
Authority: KR
Inventors: 오규일
Original assignee: (주)테크니컬코리아
Priority date: 2017-08-24
Filing date: 2017-08-24
Publication date: 2019-01-11

Abstract

터보 압축기가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 터보 압축기는, 제1임펠러와 제1인터쿨러를 포함하는 제1압축부와, 제2임펠러와 제2인터쿨러를 포함하는 제2압축부와, 제3임펠러와 제3인터쿨러를 포함하며 에어 토출관부에 의해 저장 탱크와 연결되는 제3압축부를 포함하는 다단 압축수단; 주 회전축과 구동 회전축 및 복수 개의 기어를 포함하며, 상기 다단 압축수단과 결합되는 기어박스; 상기 주 회전축과 결합되는 모터 샤프트를 포함하는 주 전동기; 상기 모터 샤프트에 결합되는 에어 모터축 및 공기를 선택적으로 공급시키는 밸브를 포함하며, 공기가 공급되어 상기 모터 샤프트를 회전시키는 에어 모터; 상기 다단 압축수단이 정상부하운전될 때까지 상기 다단 압축수단에 윤활유를 공급하는 보조 오일 펌프; 상기 보조 오일 펌프를 구동시키는 보조 모터; 상기 보조 모터 상에 상기 보조 오일 펌프와 동축으로 연결되며, 상기 보조 오일 펌프와 동시에 구동되어 계장 에어를 공급하는 계장 에어 압축기; 및 상기 다단 압축수단이 정상부하운전시 상기 다단 압축수단에 윤활유를 공급하는 주 오일펌프;를 포함한다.

Description

터보 압축기{TURBO COMPRESSOR}

본 발명은 터보 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 장시간 정지된 터보 압축기를 구동할 때 발생하는 고장을 방지하기 위해 시험 구동을 할 수 있는 터보 압축기에 관한 것이다.

압축기는 기계적 에너지를 이용하여 유체를 가압하여 유체의 압축에너지로 변환 시키는 것으로, 그 종류는 일반적으로 왕복동식, 베인식, 원심식, 스크롤식으로 구분된다. 이 중, 원심식 압축기는 임펠러의 회전력을 이용하여 유체를 축 방향으로 흡입하여 원심방향으로 고속 토출 시키면서 유체를 압축하는 압축기로서, 통상적으로 터보 압축기로 호칭 된다. 터보 압축기는 일반적으로 복수의 임펠러를 각각의 단으로 구성하여 대용량의 기체를 압송하는 다단 터보 압축기가 사용된다.

장시간 정지된 터보 압축기를 구동하는 경우 고장이 자주 발생한다. 터보 압축기는 가동시 흡입 필터를 통해 공기가 공급되는데 이때, 유입된 공기에 이물질이 일부 혼재하게 되며, 이 이물질은 장시간 정지시 기어박스 내부나 임펠리 등에서 고착되는 경우가 빈번하다. 또한, 터보 압축기는 가동시 오일이 공급되는데, 이 오일 찌꺼기도 장시간 정지시 기어박스 내부나 임펠리 등에서 고착되는 경우가 빈번하다. 장시간 정지된 상태에서 터보 압축기를 구동하는 경우 이러한 이물질에 의해 고장이 발생하게 된다. 특히, 임펠러가 파손되는 경우에는 압축 효율이 굉장히 떨어지게 되므로 터보 압축기 전체를 교체해야 하는 문제점도 발생한다.

이에 따라, 장시간 정지된 터보 압축기를 구동할 때 발생하는 고장을 최소화하기 위해, 사용자가 터보 압축기의 커플링 커버를 열고 커플링을 손으로 돌려 문제가 없다고 판단되면 터보 압축기를 구동하는 실정이다.

그러나, 커플링 커버를 손으로 연 뒤 커플링을 손으로 돌리고 다시 커플링 커버를 닫아 터보 압축기를 구동하는 과정이 매우 번거로우며, 또한, 사용자가 커플링을 손으로 회전시켜 터보 압축기의 구동여부를 판단하는 것이 정확하지 않은 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1537061호

본 발명의 일 실시예에 따른 터보 압축기는, 장시간 정지된 터보 압축기를 구동할 때 발생하는 고장을 방지하기 위해 시험 구동을 할 수 있는 터보 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 터보 압축기는, 공기의 공급만으로 장시간 정지된 터보 압축기의 구동여부를 판단할 수 있는 터보 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 터보 압축기는, 터보 압축기가 정상부하운전이 될 때까지 구동되는 보조 오일 펌프와 계장 에어 압축기가 동일한 모터를 통하여 함께 구동됨으로써, 별도의 계장 에어 설비가 불필요하며 운전에 따른 원가 절감 및 에너지 절감을 할 수 있는 터보 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 터보 압축기는, 제1임펠러와 제1인터쿨러를 포함하는 제1압축부와, 제2임펠러와 제2인터쿨러를 포함하는 제2압축부와, 제3임펠러와 제3인터쿨러를 포함하며 에어 토출관부에 의해 저장 탱크와 연결되는 제3압축부를 포함하는 다단 압축수단; 주 회전축과 구동 회전축 및 복수 개의 기어를 포함하며, 상기 다단 압축수단과 결합되는 기어박스; 상기 주 회전축과 결합되는 모터 샤프트를 포함하는 주 전동기; 상기 모터 샤프트에 결합되는 에어 모터축 및 공기를 선택적으로 공급시키는 밸브를 포함하며, 공기가 공급되어 상기 모터 샤프트를 회전시키는 에어 모터; 상기 다단 압축수단이 정상부하운전될 때까지 상기 다단 압축수단에 윤활유를 공급하는 보조 오일 펌프; 상기 보조 오일 펌프를 구동시키는 보조 모터; 상기 보조 모터 상에 상기 보조 오일 펌프와 동축으로 연결되며, 상기 보조 오일 펌프와 동시에 구동되어 계장 에어를 공급하는 계장 에어 압축기; 및 상기 다단 압축수단이 정상부하운전시 상기 다단 압축수단에 윤활유를 공급하는 주 오일펌프;를 포함한다.

또한, 상기 모터 샤프트는 상기 주 전동기의 전면과 후면을 관통하도록 설치되며, 상기 에어 모터축은 상기 모터 샤프트의 후면에 결합될 수 있다.

또한, 상기 모터 샤프트의 후면에는 돌출되도록 형성되는 돌출부가 형성되며, 상기 에어 모터에는 상기 돌출부에 대응되는 함몰부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 에어 모터 전면에는 돌출되도록 형성되는 돌출부가 형성되며, 상기 모터 샤프트에는 상기 돌출부에 대응되는 함몰부가 형성될 수 있다.

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또한, 상기 계장 에어 압축기로부터 공급되는 계장 에어의 압력을 센싱하는 센서; 및 상기 주 오일펌프가 구동시 상기 보조 모터의 구동을 정지시키되, 상기 계장 에어의 압력이 설정압력 미만일 때 상기 보조 모터를 지속 구동시키는 제어부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 장시간 정지된 터보 압축기를 구동할 때 발생하는 고장을 방지하기 위해 시험 구동을 할 수 있는 터보 압축기가 제공된다.

또한, 공기의 공급만으로 장시간 정지된 터보 압축기의 구동여부를 판단할 수 있는 터보 압축기가 제공된다.

또한, 터보 압축기의 구동에 영향을 전혀 미치지 않으면서 장시간 정지된 터보 압축기의 구동여부를 판단할 수 있다.

또한, 터보 압축기에 쉽게 장착 및 분리 가능하며, 장시간 정지된 여러 대의 터보 압축기의 구동여부를 쉽게 파악할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 터보 압축기가 정상부하운전이 될 때까지 구동되는 보조 오일 펌프와 계장 에어 압축기가 동일한 모터를 통하여 함께 구동됨으로써, 별도의 계장 에어 설비가 불필요하며 운전에 따른 원가 절감 및 에너지 절감을 할 수 있는 터보 압축기가 제공된다.

또한, 계장 에어 압축기로부터 공급되는 계장 에어의 압력을 측정하는 센서 및 제어부를 구비함으로써, 계장 에어의 압력이 설정 압력에 미달되는 경우에 제어부가 보조 모터를 추가적으로 구동시켜 계장 에어를 설정 압력까지 도달시킬 수 있다.

또한, 계장 에어의 압력이 설정 압력에 미달되어 제어부가 보조 모터를 추가적으로 구동시키는 경우에도 보조 오일 펌프로부터의 추가적인 오일 공급은 터보 압축기의 구동에 전혀 영향이 없어 안정적인 구동이 가능하다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 터보 압축기의 장치도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 터보 압축기의 요부 확대도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 터보 압축기의 주 전동기와 에어 모터의 결합구조의 예시이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 터보 압축기의 장치도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 도면에 예시하고 이에 대해 상세한 설명에 상세하게 설명 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

설명에 앞서 상세한 설명에 기재된 용어에 대해 설명한다. 이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 도면 부호를 부여하고 이에 대해 중복되는 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 터보 압축기의 장치도이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 터보 압축기(1000)는, 장시간 정지된 터보 압축기를 구동할 때 발생하는 고장을 방지하기 위해 시험 구동을 할 수 있는 것으로서, 다단 압축수단(100)과, 기어박스(200)와, 주 전동기(300)와, 에어 모터(400)와, 주 오일 펌프(500)와, 보조 오일 펌프(600)를 포함한다.

다단 압축수단(100)은 다단으로 마련된 임펠러의 회전시 그 원심력으로 기체를 압축하는 것으로서, 유입 안내 베인(110)과 인접하게 배치되는 제1임펠러(121)와 제1인터쿨러(122)를 포함하는 제1압축부(120)와, 제2임펠러(131)와 제2인터쿨러(132)를 포함하는 제2압축부(130) 및 제3임펠러(141)와 애프터 쿨러(142)를 가지는 제3압축부(140)를 포함한다.

제1임펠러(121)와 제2임펠러(131) 및 제3임펠러(141)는 주 전동기(300)에 의해 구동된다. 그리고, 제1임펠러(121)와 제1인터쿨러(122)는 제1토출관부(123)에 연결되며, 제2임펠러(131)와 제2인터쿨러(132)는 제2토출관부(133)에 연결되고, 제3임펠러(141) 및 애프터쿨러(142)는 제3토출관부(143)에 의해 서로 연결된다. 애프터쿨러(142)에는 에어 토출관부(144)가 연결된다. 에어 토출관부(144)는 다단 압축수단인 제1압축부(120)와, 제2압축부(130)와, 제3압축부(140)를 거친 압축공기를 저장 탱크(R)로 안내하며, 체크밸브(144a) 등의 구성이 설치된다.

다단 압축수단(100)은 주 전동기(300)의 모터 샤프트(310)에 연결된 기어박스(200)에 동력이 전달되고, 기어박스(200)에 연결되는 임펠러의 회전운동으로 유체를 강제 압송하여 고압의 유체를 생성하게 되는데, 1개의 임펠러에서 생성가능한 압력은 한계가 있기에 상기 다수개의 피니언축에 각각의 임펠러를 조입하여 다단으로 운전한다. 이를 작동순서로 살펴보면, 먼저 유입 공기량 및 공기류를 조절하기 위하여 제1임펠러(121) 전단에 설치되는 유입 안내 베인(IGV : Inlet Guide Vane)(110)이 흡입 필터(Inlet Filter)(110a)를 통과하여 흡입되는 흡입 공기를 제1임펠러(121) 측으로 유도하여 압축 효율을 배가시키고 압축 실속이 일어나는 것을 방지한다. 제1임펠러(121)에서 일반유체를 압축하여 제1인터쿨러(122)로 압송하고 제1인터쿨러(122)에 압송된 압축 유체는 제2임펠러(131)에서 제1임펠러(121)의 압력보다 고압으로 압축되어 제2인터쿨러(132)에 압송된다. 제2인터쿨러(132)에 압송된 고압의 유체는 다시 제3임펠러(141)에서 제2임펠러(131)의 압력보다 고압으로 압축되어 토출되는 사이클을 가지고 동작하게 된다. 인터쿨러(122, 132, 142)는 압력비가 큰 다단 압축수단의 중간단에 설치되어 기체의 압축에 수반하는 열을 제거시켜 비체적을 줄임으로써, 동일 압력비에 대해서 축동력을 경감할 수 있으며 다단 압축수단(100)의 직경 혹은 회전수를 작게한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 터보 압축기의 요부 확대도이다.

기어박스(200)는 주 회전축(210)과 구동 회전축(221, 222) 및 복수 개의 기어를 포함하며, 다단 압축수단(100)과 결합된다. 주 회전축(210)은 중앙부에 대기어(230)가 형성되며, 구동 회전축은 대기어(230)에 맞물리는 소기어(240)가 각각 형성된 제1구동 회전축(221)과 제2구동 회전축(222)을 포함한다. 제1구동 회전축(221)은 소기어(240) 양측을 베어링으로 지지하며, 양단에는 제1임펠러(121)와 제2임펠러(131)가 각각 설치된다. 또한, 제2구동 회전축(222)은 소기어(240) 양측을 베어링으로 지지하며, 일단에는 제3임펠러(131)가 설치된다. 기어박스(200) 내부에는 주 오일 펌프(500)에 의해 오일 탱크(T)로부터 오일이 흡상되어 공급된다.

주 전동기(300)는 다단압축수단(100)을 구동하기 위한 구성이다. 주 전동기(300)는 모터 샤프트(310)를 포함한다. 모터 샤프트(310)는 주 전동기(300)의 출력축으로서 기어박스(200)의 주 회전축(210)과 커플링에 의해 연결된다. 주 전동기(300)에 전원이 공급되면 모터 샤프트(310)와 주 회전축(210)이 회전하며, 구동 회전축(221,222)의 회전에 의해 제1압축부(120) 내지 제3압축부(140)가 구동된다.

에어 모터(400)는 장시간 정지된 터보 압축기(1000)를 구동할 때 발생하는 고장을 방지하기 위한 구성이다. 에어 모터(400)는 에어 모터축(410)과 밸브(420)를 포함한다. 에어 모터축(410)은 모터 샤프트(310)에 결합되며, 에어 모터(400) 내부에 공기가 공급되는 경우 에어 모터축(410)이 회전하여 모터 샤프트(310)가 회전한다. 에어 모터(400)는 약 1~2마력으로 마련되어 터보 압축기(100)가 장시간 정지된 상태에서 모터 샤프트(310)를 회전시키는 경우에도 터보 압축기(1000)에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 장시간 정지된 터보 압축기(1000)의 에어 모터(400) 내부에 공기만 공급하면 모터 샤프트(310)의 회전 여부에 따라 터보 압축기(1000)의 구동 여부를 결정할 수 있다. 에어 모터(400)는 블레이드를 포함하며, 유입된 공기가 블레이드를 회전시킴으로써 에어 모터축(410)을 회전시킬 수 있다.

에어 모터(400)에는 공기가 유입되는 공기 유입부(미도시)와, 유입된 공기가 배출되는 공기 배출부(미도시)가 형성된다. 공기 유입부와 공기 배출부에는 각각 호스가 연결될 수도 있다. 공기 유입부 측에는 밸브(420)가 설치된다. 밸브(420)의 구동에 의해 공기가 에어 모터(400) 내부로 선택적으로 공급된다. 에어 모터(400)는 장시간 정지된 터보 압축기(1000)를 구동할 때 발생하는 고장을 방지하기 위해 터보 압축기(1000)가 구동 가능한지 판단하기 위한 것이므로, 장시간 정지된 터보 압축기(1000)의 구동 전에만 공급되면 된다. 따라서, 터보 압축기(1000)가 구동 중일 때에는 밸브(420)를 잠궈 에어 모터(400) 내부로 공기가 공급되지 않도록 하며, 장시간 정지된 터보 압축기(1000)의 구동이 필요한 경우 구동 전에 해당 터보 압축기(1000)의 구동이 가능한지 판단할 때에만 밸브(420)를 열어 공기가 공급되도록 한다. 따라서, 터보 압축기(1000)의 구동에는 전혀 영향을 미치지 않으면서도 터보 압축기(1000)의 구동 가능여부를 판단할 수 있다. 산업 현장에서 공기는 항상 존재하는 것이므로, 에어 모터(400) 구동을 쉽게 할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 터보 압축기의 주 전동기와 에어 모터의 결합구조의 예시이다.

모터 샤프트(310)는 주 전동기(300)의 전면과 후면을 관통하도록 설치된다. 모터 샤프트(310)의 전단은 주 회전축(210)과 커플링에 의해 연결되며 후단에는 에어 모터(400)가 결합된다. 일 예시로 모터 샤프트(310)의 후면에는 돌출되도록 형성되는 돌출부(311)가 형성되며 에어 모터(400)에는 돌출부(311)에 대응되는 함몰부(411)가 형성되어 모터 샤프트(310)와 에어 모터(400)가 결합될 수 있다. 다른 예시로 에어 모터(400)의 전면에 돌출되도록 형성되는 돌출부(311)가 형성되며 모터 샤프트(310)에는 돌출부(311)에 대응되는 함몰부(411)가 형성되어 모터 샤프트(310)와 에어 모터(400)가 결합될 수 있다. 돌출부(311)와 함몰부(411)에는 각각 나사산이 형성될 수 있다. 이러한 결합구조로 인해, 에어 모터(400)를 모터 샤프트(310)에 쉽게 장착할 수 있으며 또한 쉽게 분리할 수 있다. 분리하여 여러 대의 터보 압축기(1000)에 결합하여 구동 가능여부를 판단할 수도 있다.

에어 모터(400)는 주 전동기(300)의 모터 샤프트(310)의 후면에 결합되며, 소형(1~2마력)으로 마련되므로, 모터 샤프트(310)에 결합되어 있어도 터보 압축기(1000)의 운전에도 영향을 받지 않는다. 따라서, 비교적 간단한 구성으로 장시간 정지된 터보 압축기(1000)의 구동 가능여부를 판단할 수 있으면서도, 터보 압축기(1000)가 구동되어도 영향을 미치지 않는다.

오일 탱크(T)는 다단 압축수단인 제1압축부(120)와 제2압축부(130) 및 제3압축부(140)에 공급하기 위한 윤활유를 저장한다. 오일 탱크(T) 내부의 오일은 주 오일펌프(500)에 의해 흡상되어 오일 쿨러(S) 및 오일 필터(F)를 경유한 뒤 기어박스(200) 내에 공급한다.

보조 오일 펌프(600)는 터보 압축기(1000)의 초기 구동시 즉, 주 전동기(300)가 대기 상태에 있어 임펠러(111, 121, 131) 및 주 오일펌프(M)가 정지하고 있는 상태에서 기어박스(200) 내부에 윤활유를 공급하기 위한 구성이다. 주 전동기(300)가 대기 상태인 경우 주 오일펌프(500)가 정지 중이므로 기어박스(200) 내부에 오일이 공급되지 않는다. 따라서, 이러한 경우 주 전동기(300)가 구동되면 기어박스(200) 내 오일이 부족한 상태가 되어 장치에 영향을 미치므로, 보조 오일 펌프(600)는 미리 기어박스(200) 내에 오일을 공급하며, 주 전동기(300)가 구동되어 주 오일펌프(500)에 의해 기어박스(200) 내부에 오일이 충분히 공급이 되면 즉, 다단 압축수단(100)의 정상부하운전시 보조 오일 펌프(600)는 정지된다.

다음으로 본 발명의 제2실시예에 따른 터보 압축기에 대해 설명한다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 터보 압축기의 장치도이다.

본 발명의 제2실시예에 따른 터보 압축기(2000)는 장시간 정지된 터보 압축기를 구동할 때 발생하는 고장을 방지하기 위해 시험 구동을 할 수 있으며, 터보 압축기가 정상부하운전이 될 때까지 구동되는 보조 오일 펌프와 계장 에어 압축기를 동일한 모터를 통하여 함께 구동함으로써, 별도의 계장 에어 공급 설비를 없애고 운전에 따른 원가 절감 및 에너지 절감을 할 수 있는 것으로서, 다단 압축수단(110)과, 기어박스(200)와, 주 전동기(300)와, 에어 모터(400)와, 주 오일 펌프(500)와, 보조 오일 펌프(600)와, 계장 에어 압축기(700)와, 보조 모터(800)와, 센서(900) 및 제어부(910)를 포함한다. 다단 압축수단(110)과, 기어박스(200)와, 주 전동기(300)와, 에어 모터(400)와, 주 오일 펌프(500)는 제1실시예와 동일하므로 중복 설명은 생략한다.

계장 에어 압축기(700)는 다단 압축수단(100)의 초기 구동시 유입 안내 베인(110)과, 블로우 오프 밸브(V1) 및 이젝터(V2)에 계장 에어를 공급하기 위한 구성이다. 유입 안내 베인(110)과, 블로우 오프 밸브(V1) 및 이젝터(V2)는 다단 압축수단(100)의 초기 구동시 계장 에어의 공급이 필요하다. 다단 압축수단(100)의 정상부하운전시 주 전동기(300)는 3600RPM의 회전수를 가진다. 주 전동기(300)가 이러한 RPM을 가질 때까지 약 15 ~ 20초 정도의 시간이 요구되며, 이 구간이 초기 구동상태 또는 정상부하운전이 될 때까지를 의미한다. 즉 계장 에어 압축기(700)는 이 초기 구동상태에 유입 안내 베인(110)과, 블로우 오프 밸브(V1) 및 이젝터(V2)에 계장 에어를 공급한다.

예를 들어, 블로우 오프 밸브(V1)의 경우 다단 압축수단(100)이 일정 압력으로 압축공기를 생성하기 위해 최초 구동 시 블로우 오프 밸브(V1)를 닫아야 하지만 압축공기가 제공되지 않는 초기 구동상태에서는 블로우 오프 밸브(V1)를 닫을 수 없다. 이에 블로우 오프 밸브(V1)를 닫을 수 있도록 별도의 계장 에어의 공급이 필요하다. 이에 계장 에어 압축기(700)는 블로우 오프 밸브(V1)에 계장 에어를 공급하며, 뿐만 아니라, 유입 안내 베인(110)과 이젝터(V2)에도 초기 구동상태에 계장 에어를 공급한다.

계장 에어는 다단 압축수단(100)이 정상부하운전이 되는 경우 압축공기를 이용하므로, 계장 에어 압축기(700)는 다단 압축수단(100)이 정상부하운전이 되는 경우 구동이 중단된다.

계장 에어 압축기(700)와 보조 오일 펌프(600)는 보조 모터(800)에 장착되어 함께 구동된다. 계장 에어 압축기(700)와 보조 오일 펌프(600)는 보조 모터(800)의 동일한 구동축 상에 장착되어, 보조 모터(800)의 구동에 따라 함께 구동 및 정지된다. 본 실시예에서 보조 모터(800)는 양축 모터로 마련될 수 있으며, 일단부에는 보조 오일 펌프(600)가 장착되며 타단부에는 계장 에어 압축기(700)가 장착될 수 있다. 즉, 계장 에어 압축기(700)는 동일한 보조 모터(800)에 의해 보조 오일 펌프(600)와 함께 구동되므로, 계장 에어를 공급하기 위한 별도의 설비가 요구되지 않는다.

센서(900)는 계장 에어 압축기(700)로부터 유입 안내 베인(110)과, 블로우 오프 밸브(V1) 및 이젝터(V2)에 공급되는 계장 에어의 압력 또는 유량을 센싱하는 구성이다. 유입 안내 베인(110)과 블로우 오프 밸브(V1) 및 이젝터(V2)는 동일한 계장 에어 압력 및 유량을 갖도록 마련되는데, 이때, 계장 에어 압축기(700)가 보조 모터(800)에 의해 보조 오일 펌프(600)와 함께 구동됨으로써 계장 에어의 유량 또는 압력이 부족할 수 있다. 이에 따라 센서(900)는 계장 에어 압축기(700)로부터 밸브류에 공급되는 계장 에어의 압력 및 유량을 센싱하여 계장 에어의 유량 및 압력이 설정 압력을 만족하는지 또는 부족한지 여부를 센싱한다.

제어부(910)는 센서(900)가 센싱한 계장 에어의 압력 및 유량에 따라 보조 모터(800)의 구동여부를 제어한다. 다단 압축수단(100)의 정상부하운전시 보조 오일 펌프(600) 및 계장 에어 압축기(700)는 구동정지되는 것이 일반적이다. 즉, 일반적인 경우, 주 전동기(300)가 구동되어 주 오일 펌프(500)로부터 오일이 공급되며 계장 에어를 압축 공기를 이용하는 경우 보조 오일 펌프(600)와 계장 에어 압축기(700)의 구동이 정지된다. 그러나, 제어부(910)는 센서(900)가 센싱한 계장 에어의 압력 및 유량이 설정 압력 미만인 경우에는, 주 전동기(300)가 구동되는 경우 즉, 다단 압축수단(100)이 정상부하운전 되더라도 추가적으로 계장 에어 공급을 위해 보조 모터(800)를 구동시킨다. 한편, 계장 에어의 압력이 설정 압력 미만이더라도 보조 오일 펌프(600)로부터 기어박스(200) 내에 공급된 오일의 양은 충분할 수 있다. 이에 계장 에어의 추가 공급을 위해 보조 모터(800)를 구동하는 경우, 보조 오일 펌프(600)가 구동되어 기어박스(200) 내부어 오일이 계속 공급되나, 기어박스(200) 내부에 오일이 추가 공급이 된다고 하더라도 터보 압축기(100)의 구동에 아무런 영향이 없으므로 문제되지 않는다. 즉, 제어부(910)는 기어박스(200) 내부로 공급되는 오일의 양과 관계없이, 계장 에어가 설정 압력에 도달할 때까지 보조 모터(800)가 구동되도록 제어한다.

지금부터는 본 발명의 실시예에 따른 터보 압축기의 구동방법에 대해 설명한다.

1. 초기 구동 단계

장시간 정지된 터보 압축기를 구동하는 경우, 구동 가능한지 여부를 판단하기 위해 밸브(420)를 연다. 밸브(420)가 열리면 에어 모터(400) 내부로 공기가 공급되며, 공기는 블레이드를 회전시켜 에어 모터축(410)을 회전시킨다. 에어 모터축(410)에 의해 모터 샤프트(310)가 회전되면 터보 압축기가 구동 가능한 것으로 판단한다.

이 후, 보조 모터(800)를 구동함으로써, 계장 에어 압축기(700) 및 보조 오일 펌프(600)를 함께 구동한다. 보조 모터(800)는 양축 모터로 마련되어 보조 모터(800) 구동축의 일단부에는 보조 오일 펌프(600)가 장착되며 타단부에는 계장 에어 압축기(700)가 장착되어 함께 구동된다. 보조 모터(800)의 구동에 의해 오일 탱크(T) 내부의 오일이 다단 압축수단(100)의 기어박스(200) 내부로 공급된다. 그리고, 계장 에어 압축기(700)로부터 계장 에어가 유입 안내 베인(110)과 블로우 오프 밸브(V1) 및 이젝터(V2)에 공급된다.

제어부(910)는 다단 압축수단(100)이 정상부하운전되는 것을 판단하며, 센서(900)는 계장 에어 압축기(700)로부터 공급되는 계장 에어의 압력을 측정한다. 센서(900)가 측정한 계장 에어의 압력정보는 제어부(910)로 전송된다.

제어부(910)는 다단 압축수단(100)의 정상부하운전 상태인지 여부를 판단하며, 주 전동기(300)가 구동되어 주 오일 펌프(500)로부터 오일이 공급되며 계장 에어를 압축 공기를 이용하는 정상부하운전이 되는 경우 보조 모터(800)의 구동을 정지시킨다.

만일 정상운전상태인 경우에도 센서(900)로 부터 제공받은 계장 에어의 압력정보가 설정 압력 미만인 경우에는 제어부(910)는 주 전동기(300)가 구동됨에도 불구하고 보조 모터(800)를 계속적으로 구동시킨다.

계장 에어의 압력이 설정압력이 될 때까지 보조 모터(800)를 구동시킴으로써 계장 에어 압축기(700)로부터 계장 에어를 추가 공급한다. 이때, 보조 모터(800)에 계장 에어 압축기(700)와 함께 장착된 보조 오일 펌프(600)도 구동된다. 기어 박스 내에 보조 오일 펌프(600)로부터 공급된 오일이 충분하더라도, 오일이 추가 공급되는 것은 터보 압축기(100)에 전혀 문제되지 않으므로, 제어부(910)는 보조 모터(800)를 추가 구동시킨다.

2. 정상 운전 상태

정상 부하 운전 상태가 되는 경우, 다단 압축수단(100)은 공기 중에 혼재되어 있는 오염공기를 여과시키는 입구필터(110a)를 통해 공기가 흡입되면, 공기량을 조절하는 유입 안내 베인(110)을 통해서 유입된 외부 공기는 제1임펠러(121)와 제1인터쿨러(122)에서 각각 1단 압축 및 냉각되고, 다시 제2임펠러(131)와 제2인터쿨러(132)에서 각각 2단 압축 및 냉각되며, 제3임펠러(141) 및 에프터쿨러(142)와 드라이어를 통과하여 수분이 제거된 후 냉각되어, 저장 탱크(R)에 일시적으로 저장된다.

일반적인 경우, 이때, 보조 모터(800)는 구동이 정지됨으로써 계장 에어 압축기(700)와 보조 오일 펌프(600)는 구동이 정지된다. 또한, 모터 샤프트(310) 후단에 에어 모터(400)가 결합된 경우에도 터보 압축기의 구동에 전혀 영향을 미치지 않는다.

따라서, 본 발명에 의하면, 장시간 정지된 터보 압축기를 구동할 때 발생하는 고장을 방지하기 위해 시험 구동을 할 수 있는 터보 압축기가 제공된다. 또한, 별도의 계장 에어 설비가 불필요하며 운전에 따른 원가 절감 및 에너지 절감을 할 수 있는 터보 압축기가 제공된다.

본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예를 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한 해당 기술 분야의 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터(factor)에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라, 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1000, 2000 : 터보 압축기 100 : 다단 압축수단
200 : 기어박스 300 : 주 전동기
400 : 에어 모터 500 : 주 오일 펌프
600 : 보조 오일 펌프 700 : 계장 에어 압축기
800 : 보조 모터 900 : 센서

Claims

제1임펠러와 제1인터쿨러를 포함하는 제1압축부와, 제2임펠러와 제2인터쿨러를 포함하는 제2압축부와, 제3임펠러와 제3인터쿨러를 포함하며 에어 토출관부에 의해 저장 탱크와 연결되는 제3압축부를 포함하는 다단 압축수단;
주 회전축과 구동 회전축 및 복수 개의 기어를 포함하며, 상기 다단 압축수단과 결합되는 기어박스;
상기 주 회전축과 결합되는 모터 샤프트를 포함하는 주 전동기;
상기 모터 샤프트에 결합되는 에어 모터축 및 공기를 선택적으로 공급시키는 밸브를 포함하며, 공기가 공급되어 상기 모터 샤프트를 회전시키는 에어 모터;
상기 다단 압축수단이 정상부하운전될 때까지 상기 다단 압축수단에 윤활유를 공급하는 보조 오일 펌프;
상기 보조 오일 펌프를 구동시키는 보조 모터;
상기 보조 모터 상에 상기 보조 오일 펌프와 동축으로 연결되며, 상기 보조 오일 펌프와 동시에 구동되어 계장 에어를 공급하는 계장 에어 압축기; 및
상기 다단 압축수단이 정상부하운전시 상기 다단 압축수단에 윤활유를 공급하는 주 오일펌프;
를 포함하는 터보 압축기.
제1항에 있어서,
상기 모터 샤프트는 상기 주 전동기의 전면과 후면을 관통하도록 설치되며, 상기 에어 모터축은 상기 모터 샤프트의 후면에 결합되는 터보 압축기.
제2항에 있어서,
상기 모터 샤프트의 후면에는 돌출되도록 형성되는 돌출부가 형성되며,
상기 에어 모터에는 상기 돌출부에 대응되는 함몰부가 형성되는 터보 압축기.
제2항에 있어서,
상기 에어 모터 전면에는 돌출되도록 형성되는 돌출부가 형성되며,
상기 모터 샤프트에는 상기 돌출부에 대응되는 함몰부가 형성되는 터보 압축기.
삭제
제1항에 있어서,
상기 계장 에어 압축기로부터 공급되는 계장 에어의 압력을 센싱하는 센서; 및
상기 주 오일펌프가 구동시 상기 보조 모터의 구동을 정지시키되, 상기 계장 에어의 압력이 설정압력 미만일 때 상기 보조 모터를 지속 구동시키는 제어부;
를 더 포함하는 터보 압축기.