KR102065810B1 - 엔진을 위한 셧다운 시스템 및 셧다운 시스템을 모니터링하기 위한 방법 - Google Patents

엔진을 위한 셧다운 시스템 및 셧다운 시스템을 모니터링하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

피스톤 엔진을 위한 셧다운 시스템은 압력 매체 소스 (1), 상기 엔진의 각각의 연료 주입 펌프 (2) 를 위한 공압식 정지 실린더 (3), 상기 정지 실린더들 (3) 을 상기 압력 매체 소스 (1) 에 연결하기 위한 압력 매체 파이프 (4), 및 상기 압력 매체 소스 (1) 와 상기 정지 실린더들 (3) 사이에 배열되어 작동되면 상기 압력 매체 소스 (1) 로부터 상기 정지 실린더들 (3) 에 압력 매체 유동을 허용하는 정지 밸브 (5) 를 포함한다. 상기 압력 매체 파이프 (4) 는 외부 파이프 (6) 에 의해 둘러싸이고, 상기 셧다운 시스템에는 상기 압력 매체 파이프 (4) 와 상기 외부 파이프 (6) 사이의 공간 (7) 에 압력 매체를 도입하기 위한 수단 (9) 및 상기 압력 매체 파이프 (4) 와 상기 외부 파이프 (6) 사이의 공간 (7) 으로부터 누출을 검출하기 위한 수단 (8, 11) 이 제공된다.

Description

엔진을 위한 셧다운 시스템 및 셧다운 시스템을 모니터링하기 위한 방법 {SHUT-DOWN SYSTEM FOR ENGINE AND METHOD FOR MONITORING SHUT-DOWN SYSTEM}
본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 피스톤 엔진을 위한 셧다운 시스템에 관한 것이다. 본원은 또한 다른 독립항의 전제부에 규정된 바와 같이, 누출 (leakages) 을 검출하기 위한 피스톤 엔진의 공압식 셧다운 시스템을 모니터링하기 위한 방법에 관한 것이다.
엔진의 각각의 실린더를 위한 고압 연료 주입 펌프가 제공된 선박 또는 발전소 엔진들과 같은 대형 내연기관들에는 통상적으로 공압식 셧다운 시스템이 제공된다. 각각의 연료 주입 펌프와 연계하여 공압식 정지 실린더 (stopping cylinder) 가 배열되고, 이 정지 실린더들은 제어 공기 탱크에 연결된다. 엔진의 비상 셧다운의 경우에, 정지 밸브는 가압된 공기가 제어 공기 탱크로부터 공압식 정지 실린더들로 유동하도록 하며, 실린더들의 피스톤들은 연료 주입 펌프들의 양 조절 랙들 (quantity adjustment racks) 을, 엔진의 실린더들로의 연료 주입을 종료하는 위치로 민다. 공압식 셧다운 시스템들의 문제점은, 엔진의 정상 작동 동안에는 이 시스템들이 사용되지 않는다는 것이다. 특히, 발전소 엔진들은 정지하지 않고 매우 장기간동안 작동될 수 있다. 따라서, 공압식 셧다운 시스템의 고장은 검출하기 어렵다. 공압식 정지 실린더들을 제어 공기 탱크에 연결하는 공기 파이프는 통상적으로 가압되지 않는다. 따라서, 별도의 시험 없이, 공기 파이프가 누출되면 검출할 수 없다. 공기 파이프는 엔진의 진동들로 인해 공압식 실린더들 중 하나 또는 여러 개로부터 분리되는 것이 가능하다. 심지어 공압식 시스템을 설치하는 정비공 (mechanic) 의 실수로 인해 공기 파이프가 연결되지 않을 가능성이 있다. 하지만, 셧다운 시스템의 기능은 비상 상황에서는 매우 중요하다.
본원의 목적은 피스톤 엔진을 위한 개선된 셧다운 시스템을 제공하는 것이다. 본원에 따른 시스템의 특징적 구성들은 청구항 1 의 특징부에 주어진다. 본원의 다른 목적은 누출을 검출하기 위한 피스톤 엔진의 공압식 셧다운 시스템을 모니터링하기 위한 방법을 제공하는 것이다. 본 방법의 특징적 구성들은 다른 독립항의 특징부에 주어진다.
본원에 따른 셧다운 시스템은 압력 매체 소스, 엔진의 각각의 연료 주입 펌프를 위한 공압식 정지 실린더, 정지 실린더들을 압력 매체 소스에 연결하기 위한 압력 매체 파이프, 및 압력 매체 소스와 정지 실린더들 사이에 배열되어 작동되면 압력 매체 소스로부터 정지 실린더들에 압력 매체 유동을 허용하는 정지 밸브를 포함한다. 압력 매체 파이프는 외부 파이프에 의해 둘러싸이고, 시스템에는 압력 매체 파이프와 외부 파이프 사이의 공간에 압력 매체를 도입하기 위한 수단 및 압력 매체 파이프와 외부 파이프 사이의 공간으로부터 누출을 검출하기 위한 수단이 제공된다.
본원에 따른 방법에 있어서, 압력 매체는 엔진의 공압식 정지 실린더들과 압력 매체 소스 사이의 압력 매체 파이프 주변에 배열된 외부 파이프에 도입되고, 압력 매체 파이프와 외부 파이프 사이의 공간으로부터의 유출을 모니터링한다.
본원에 따른 셧다운 시스템에서 그리고 본원에 따른 방법에 의하여, 시스템의 누출은 용이하게 검출될 수 있다. 이는 공압식 셧다운 시스템들을 사용하는 엔진들의 안전을 개선시킨다.
본원의 일 실시형태에 따라서, 압력 매체 파이프와 외부 파이프 사이의 공간으로부터 누출을 검출하기 위한 수단은 압력 센서를 포함하고, 이 압력 센서는 압력 매체 파이프와 외부 파이프 사이의 공간에서의 압력을 측정하도록 배열된다. 압력 센서는 누출을 검출하기 위한 간단한 디바이스이다. 본원의 다른 실시형태에 따라서, 압력 매체 파이프와 외부 파이프 사이의 공간으로부터 누출을 검출하기 위한 수단은 유량계를 포함하고, 이 유량계는 압력 매체 파이프와 외부 파이프 사이의 공간으로의 압력 매체 유동을 측정하도록 배열된다.
본원의 일 실시형태에 따라서, 이러한 측정은 엔진의 시동 이전에 자동적으로 실시된다. 시동 이전의 자동 측정은, 셧다운 시스템이 적절하게 작동하지 않는 경우에, 엔진의 시동을 방지하는데 사용될 수 있다. 엔진의 작동 동안, 이러한 측정은 미리 정해진 간격들로 실시될 수 있거나 모니터링은 계속될 수 있다.
본원의 실시형태들은 첨부된 도면을 참조하여 보다 자세히 이하 설명된다.
도 1 은 피스톤 엔진의 셧다운 시스템을 간소화하여 개략적으로 도시한다.
도 2 는 셧다운 시스템에서 누출을 검출하기 위한 배열체를 도시한다.
도 1 에서는 피스톤 엔진의 셧다운 시스템을 간소화하여 도시한다. 엔진은 전기를 생성하기 위한 발전소에 사용되는 엔진 또는 선박의 메인 또는 보조 엔진과 같은 대형 내연기관이다. 엔진은 복수의 실린더들을 포함하고, 상기 엔진의 각각의 실린더에는 중질 연료유 또는 경질 연료유와 같은 액체 연료를 실린더안으로 주입하기 위한 고압 연료 주입 펌프 (2) 가 제공된다. 각각의 연료 주입 펌프 (2) 에는 양 조절 랙 (2a) 이 제공된다. 양 조절 랙 (2a) 을 이동시킴으로써, 연료를 가압하는 플런저 및/또는 별도의 양 조절 플런저는 연료 주입 펌프 (2) 내측에서 회전되고, 엔진의 실린더안으로 주입되는 연료의 양이 변경된다.
엔진의 비상 셧다운을 위해서, 각각의 연료 주입 펌프 (2) 에는 공압식 정지 실린더 (3) 가 제공된다. 공압식 정지 실린더 (3) 는 연료 주입 펌프 (2) 의 양 조절 랙 (2a) 에 연결되는 피스톤 (3a) 을 포함한다. 가압 공기와 같은 압력 매체가 정지 실린더 (3) 에 도입되면, 정지 실린더 (3) 의 피스톤 (3a) 은 연료 주입 펌프 (2) 의 양 조절 랙 (2a) 을, 연료 주입이 종료되고 그리고 엔진의 실린더에 연료를 공급하지 않는 위치로 민다. 엔진의 셧다운 시스템은 압력 매체 소스 (1) 를 포함하고, 압력 매체는 엔진을 셧다운할 필요가 있으면 압력 매체 소스로부터 정지 실린더들 (3) 안으로 안내된다. 압력 매체 소스 (1) 는, 예를 들어 제어 공기 컨테이너일 수 있다. 공기 컨테이너의 가압된 공기는 엔진을 셧다운하기 보다는 다른 목적으로 또한 사용될 수 있다. 압력 매체 소스 (1) 에서의 압력은 통상적으로 10 ~ 30 bar 이다. 정지 실린더들 (3) 은 압력 매체 파이프 (4) 에 의해 압력 매체 소스 (1) 에 연결되고, 이 압력 매체 파이프는 모든 정지 실린더들 (3) 을 압력 매체 소스에 연결하도록 분기된다. 셧다운 시스템에는 정지 밸브 (5) 가 추가로 제공된다. 정지 밸브 (5) 는 압력 매체 소스 (1) 와 정지 실린더들 (3) 사이에 배열된다. 정지 밸브 (5) 는 3/2 밸브이다. 엔진이 운행되면, 정지 밸브 (5) 는 도 1 에 도시된 위치에 있다. 압력 매체 소스 (1) 로부터 정지 실린더들 (3) 로의 압력 매체 유동은 방지되지만, 정지 실린더들 (3) 로부터의 유출이 허용된다. 따라서, 정지 밸브 (5) 로부터의 하류측 압력 매체 파이프 (4) 는 가압되지 않는다. 정지 밸브 (5) 가 셧다운 위치로 전환되면, 압력 매체 소스 (1) 로부터 정지 실린더들 (3) 로의 유동이 허용된다. 정지 밸브 (5) 는 전기적으로 그리고 수동적으로 둘 다로 작동될 수 있다. 셧다운 시스템에는 또한 상이한 위치들로부터 엔진의 셧다운을 허용하기 위한 2 개 이상의 정지 밸브 (5) 가 제공될 수 있다.
정지 밸브 (5) 로부터의 하류측 압력 매체 파이프 (4) 는 통상적으로 가압되지 않기 때문에, 종래의 셧다운 시스템들에서 압력 매체 파이프 (4) 의 누출은 검출하기 매우 어렵다. 셧다운 시스템은 거의 사용되지 않고 그리고 예를 들어 엔진의 진동으로 인해 압력 매체 파이프 (4) 가 정지 실린더들 (3) 로부터 분리되는 것이 가능하다. 모든 정지 실린더들 (3) 은 동일한 압력 매체 파이프 (4) 에 연결되고 그리고 정지 실린더들 (3) 중 하나와 파이프 (4) 사이의 연결부에서 누출되면, 모든 정지 실린더들 (3) 이 고장나는 것이 가능하다. 셧다운 시스템을 조립하는 정비공이 정지 실린더들 (3) 의 일부를 압력 매체 파이프 (4) 에 연결하는 것을 잊어버리는 것이 가능하고 그리고 또한 이러한 경우에 셧다운 시스템의 적절한 기능이 방지된다.
본원에 따른 셧다운 시스템에서, 압력 매체 파이프 (4) 의 누출을 용이하게 검출할 수 있다. 본원에 따라서, 외부 파이프 (6) 는, 도 2 에 도시된 바와 같이, 압력 매체 파이프 (4) 주변에 배열된다. 셧다운 시스템에는 또한 압력 매체 파이프 (4) 와 외부 파이프 (6) 사이에 형성되는 공간 (7) 에 압력 매체를 도입하기 위한 수단 (9) 이 제공된다. 도 2 의 실시형태에서, 압력 매체 파이프 (4) 와 외부 파이프 (6) 사이의 공간 (7) 을 동일한 압력 매체 소스 (1) 에 연결하기 위해 연결 덕트 (9) 가 사용되고, 이 압력 매체 소스는 정지 실린더들 (3) 에 압력 매체를 공급한다. 하지만, 또한 상이한 압력 매체 소스가 사용될 수 있거나 외부 파이프 (6) 는 압력 매체 소스 (1) 에 직접 연결될 수 있다. 셧다운 시스템에는 압력 파이프 (4) 와 외부 파이프 (6) 사이의 공간 (7) 으로부터의 누출을 검출하기 위한 수단 (8, 11) 이 추가로 제공된다. 도 2 의 실시형태에서, 누출을 검출하기 위한 수단 (8, 11) 은 압력 센서 (8) 를 포함한다. 압력 센서 (8) 는 압력 매체 파이프 (4) 와 외부 파이프 (6) 사이의 공간 (7) 에서 압력을 측정하는데 사용된다. 압력 매체 파이프 (4) 와 외부 파이프 (6) 사이의 공간 (7) 으로 압력 매체 파이프 (4) 가 누출되면, 압력 매체는 공간 (7) 으로부터 압력 매체 파이프 (4) 안으로 통과할 수 있다. 정지 밸브 (5) 는 통상적으로 압력 매체 파이프 (4) 로부터의 유출을 허용하기 때문에, 압력 매체 파이프 (4) 와 외부 파이프 (6) 사이의 공간 (7) 에서의 압력은 저하되고, 이러한 압력 저하는 압력 센서 (8) 에 의해 검출될 수 있다. 외부 파이프 (6) 에서 누출되면 압력 저하는 또한 발생하고, 이는 또한 압력 센서 (8) 에 의해 검출될 수 있다. 압력 센서 (8) 대신에 또는 이 압력 센서 이외에, 유량계 (11) 는 압력 매체 파이프 (4) 와 외부 파이프 (6) 사이의 공간 (7) 으로부터의 누출을 검출하기 위한 수단으로서 사용될 수 있다. 유량계 (11) 는 연결 덕트 (9) 를 통하여 압력 매체 파이프 (4) 와 외부 파이프 (6) 사이의 공간 (7) 으로의 압력 매체의 유동을 측정하도록 배열될 수 있다. 시스템에서 누출되지 않으면, 압력 매체 파이프 (4) 와 외부 파이프 (6) 사이의 공간 (7) 을 충전한 후에는 연결 덕트 (9) 에서 유동이 없어야 한다. 시스템이 압력 매체 파이프 (4) 또는 외부 파이프 (6) 를 통하여 누출하면, 압력 매체 파이프 (4) 와 외부 파이프 (6) 사이의 공간 (7) 으로 더 많은 압력 매체가 유동하고, 이는 유량계 (11) 에 의해 검출될 수 있다.
압력 센서 (8) 및 유량계 (11) 는 제어 유닛 (10) 에 연결될 수 있다. 제어 유닛 (10) 은 압력 센서 (8) 및/또는 유량계 (11) 를 제어하기 위해서 그리고 또한 측정 데이터를 집속하기 위해서 사용될 수 있다. 압력 센서 (8) 및/또는 유량계 (11) 에 의한 모니터링은 연속적일 수 있다. 대안으로서, 측정들은 어떠한 미리 정해진 간격들에서 실시될 수 있다. 측정들은 또한 엔진의 시동 이전에 자동적으로 실시될 수 있고, 누출이 검출되는 경우에는 이러한 시동이 방지될 수 있다. 압력 매체 파이프 (4) 와 외부 파이프 (6) 사이의 공간 (7) 은 연속적으로 가압될 수 있거나 압력 매체는 각각의 측정 이전에 공간 (7) 안으로 도입될 수 있다.
본원은 전술한 실시형태들에만 제한되지 않고 첨부된 청구범위의 관점에서 변경될 수 있음을 당업자라면 이해할 것이다.

Claims (9)

  1. 피스톤 엔진을 위한 셧다운 시스템으로서,
    상기 셧다운 시스템은 압력 매체 소스 (1), 상기 엔진의 각각의 연료 주입 펌프 (2) 를 위한 공압식 정지 실린더 (3), 상기 정지 실린더들 (3) 을 상기 압력 매체 소스 (1) 에 연결하기 위한 압력 매체 파이프 (4), 및 상기 압력 매체 소스 (1) 와 상기 정지 실린더들 (3) 사이에 배열되어 작동되면 상기 압력 매체 소스 (1) 로부터 상기 정지 실린더들 (3) 에 압력 매체 유동을 허용하는 정지 밸브 (5) 를 포함하고,
    상기 압력 매체 파이프 (4) 는 외부 파이프 (6) 에 의해 둘러싸이고,
    상기 셧다운 시스템에는 상기 압력 매체 파이프 (4) 와 상기 외부 파이프 (6) 사이의 공간 (7) 에 압력 매체를 도입하기 위한 수단 (9) 및 상기 압력 매체 파이프 (4) 와 상기 외부 파이프 (6) 사이의 공간 (7) 으로부터 누출 (leakage) 을 검출하기 위한 수단 (8, 11) 이 제공되는 것을 특징으로 하는, 셧다운 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 매체 파이프 (4) 와 상기 외부 파이프 (6) 사이의 상기 공간 (7) 으로부터 누출을 검출하기 위한 상기 수단 (8, 11) 은 압력 센서 (8) 를 포함하고, 상기 압력 센서는 상기 압력 매체 파이프 (4) 와 상기 외부 파이프 (6) 사이의 상기 공간 (7) 에서의 압력을 측정하도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 셧다운 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 매체 파이프 (4) 와 상기 외부 파이프 (6) 사이의 상기 공간 (7) 으로부터 누출을 검출하기 위한 상기 수단 (8, 11) 은 유량계 (11) 를 포함하고, 상기 유량계는 상기 압력 매체 파이프 (4) 와 상기 외부 파이프 (6) 사이의 상기 공간 (7) 으로의 압력 매체 유동을 측정하도록 배열되는 것을 특징으로 하는, 셧다운 시스템.
  4. 누출을 검출하기 위해서 피스톤 엔진의 공압식 셧다운 시스템을 모니터링하는 방법으로서,
    압력 매체는 상기 엔진의 공압식 정지 실린더들 (3) 과 압력 매체 소스 (1) 사이의 압력 매체 파이프 (4) 주변에 배열된 외부 파이프 (6) 로 도입되고, 상기 압력 매체 파이프 (4) 와 상기 외부 파이프 (6) 사이의 공간 (7) 으로부터의 유출은 모니터링되는 것을 특징으로 하는, 공압식 셧다운 시스템을 모니터링하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유출은 상기 압력 매체 파이프 (4) 와 상기 외부 파이프 (6) 사이의 상기 공간 (7) 에서의 압력을 측정함으로써 모니터링되는 것을 특징으로 하는, 공압식 셧다운 시스템을 모니터링하는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 유출은 상기 압력 매체 파이프 (7) 와 상기 외부 파이프 (6) 사이의 상기 공간 (4) 으로의 압력 매체 유동을 측정함으로써 모니터링되는 것을 특징으로 하는, 공압식 셧다운 시스템을 모니터링하는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 측정은 상기 엔진의 시동 이전에 자동적으로 실시되는 것을 특징으로 하는, 공압식 셧다운 시스템을 모니터링하는 방법.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정은 미리 정해진 간격들로 실시되는 것을 특징으로 하는, 공압식 셧다운 시스템을 모니터링하는 방법.
  9. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    연속적인 측정을 사용하는 것을 특징으로 하는, 공압식 셧다운 시스템을 모니터링하는 방법.
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