KR102127691B1 - 펌프 축 실링가스 공급시스템 - Google Patents

펌프 축 실링가스 공급시스템 Download PDF

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Abstract

펌프 축 실링가스 공급시스템이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 펌프 축 실링가스 공급시스템은 저압플랜트에서 생산된 저압가스를 압축기를 통해 가압하여 제1사용공장으로 보내는 제1공급라인; 제1개폐밸브 및 실링가스압력계가 마련되고, 제1공급라인으로부터 분기되어, 정유통 및 액산탱크로부터 공급된 산소가스와 액체산소 중 하나 이상을 제2사용공장으로 보내는 제2공급라인에 마련된 고압액펌프의 본체 축과 연결된 펌프축연결라인; 고압플랜트에서 생산된 고압가스를 제3사용공장으로 보내는 제3공급라인; 및 제2개폐밸브 및 고압압력조절밸브가 마련되고, 제3공급라인으로부터 분기되어 펌프축연결라인과 연결된 실링가스공급라인;을 포함하되, 실링가스압력계에 의해 측정된 압력이 정상수치인 평상시의 경우, 제1개폐밸브는 닫혀있고, 제2개폐밸브는 개방되어 고압압력조절밸브에 의해 고압가스의 압력을 조절하여 고압액펌프의 본체 축에 실링가스로서 공급한다.

Description

펌프 축 실링가스 공급시스템{SEALING GAS SUPPLY SYSTEM FOR PUMP SHAFT}
본 발명은 펌프 축 실링가스 공급시스템에 관한 것이다.
산소제조공정 설비는 대기중의 공기를 흡입 및 압축하고, 냉각탑을 통해 공기의 온도를 낮추고, 열교환 및 정류과정을 거친 후 정유통 내부에서 산소, 질소, 아르곤 및 액체산소, 액체질소, 액체아르곤을 생산하고 생산된 가스와 액을 이용하여 사용공장으로 보낸다.
여기서, 산소제조공정 중 사용되는 액(액체산소, 액체질소, 액체아르곤) 펌프는 액저장탱크(―183℃ 내지 ―196℃)의 액을 고로 및 제강 사용공장에 공급한다. 이러한 액펌프의 본체 축 및 모터 측 베어링 하우징에는 실링가스(sealing gas)가 공급되어 설비의 안전과 성능을 유지할 수 있다.
종래에는 저압플랜트가 생산한 질소와 아르곤을 저압액펌프를 사용하여 제1사용공장으로 보내고, 정유통 및 액산탱크로부터 공급된 산소가스와 액체산소는 고압액펌프를 사용하여 제2사용공장으로 보낸다. 이때, 제1사용공장으로 보내는 질소와 아르곤 중 어느 하나는 고압액펌프의 실링가스로 공급될 수 있다.
그러나, 예컨대 제1사용공장의 질소 사용량이 일시적으로 증가한 경우, 고압액펌프로 실링가스가 원활하게 공급되지 않아, 고압액펌프가 가동 불가능한 상태가 될 수 있다.
이 경우, 고압액펌프의 내부 축이 과냉(대략 ­185℃)되어 액이 고압액펌프 상부 측으로 분출되어 안전사고 및 설비 고장의 원인이 될 수 있다. 또, 고압액펌프의 손상에 따라 제2사용공장에 고압산소를 공급하지 못하게 되어 막대한 손실을 초래할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 액펌프의 축에 실링가스가 안정적으로 공급되도록 하여, 설비의 안정성과 효율성을 높이고, 안전사고 등을 예방할 수 있는 펌프 축 실링가스 공급시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 저압플랜트에서 생산된 저압가스를 압축기를 통해 가압하여 제1사용공장으로 보내는 제1공급라인; 제1개폐밸브 및 실링가스압력계가 마련되고, 상기 제1공급라인으로부터 분기되어, 정유통 및 액산탱크로부터 공급된 산소가스와 액체산소 중 하나 이상을 제2사용공장으로 보내는 제2공급라인에 마련된 고압액펌프의 본체 축과 연결된 펌프축연결라인; 고압플랜트에서 생산된 고압가스를 제3사용공장으로 보내는 제3공급라인; 및 제2개폐밸브 및 고압압력조절밸브가 마련되고, 상기 제3공급라인으로부터 분기되어 상기 펌프축연결라인과 연결된 실링가스공급라인;을 포함하되, 상기 실링가스압력계에 의해 측정된 압력이 정상수치인 평상시의 경우, 상기 제1개폐밸브는 닫혀있고, 상기 제2개폐밸브는 개방되어 상기 고압압력조절밸브에 의해 상기 고압가스의 압력을 조절하여 상기 고압액펌프의 본체 축에 실링가스로서 공급하는 펌프 축 실링가스 공급시스템이 제공될 수 있다.
상기 고압플랜트와 상기 제3사용공장 중 하나 이상에서 트러블이 발생하여 상기 고압가스를 생산하지 못하여 상기 실링가스압력계에 의해 측정된 압력이 정상수치를 벗어난 경우, 상기 제1개폐밸브를 개방하고 상기 제2개폐밸브는 닫아, 상기 제1사용공장으로 공급되는 상기 가압된 저압가스 중 일부가 상기 고압액펌프의 본체 축의 실링가스로 공급되도록 하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 고압액펌프의 본체 축에 실링가스로 공급되는 유체의 공급압력과 상기 고압액펌프 입구 측의 압력 간의 차이를 측정하는 차압계를 더 포함하되, 상기 차압계가 헌팅을 일으키는 경우, 상기 제어부에 의해 상기 제1개폐밸브는 개방되고 상기 제2개폐밸브는 닫혀, 상기 제1사용공장으로 공급되는 가압된 저압가스 중 일부가 상기 고압액펌프의 본체 축의 실링가스로 공급될 수 있다.
상기 제2공급라인의 상기 고압액펌프 전단에 마련되어 상기 정유통 및 액산탱크로부터 공급된 유량의 압력을 측정하는 유량압력계와, 상기 유량압력계에 의해 측정된 압력값에 따라 상기 고압액펌프의 본체 축에 실링가스로 공급되는 유체의 유량을 조절하는 조절밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 제1사용공장의 사용량이 기준치를 초과하여 증가한 경우, 액질탱크로부터 공급된 기체질소를 저압액펌프를 통해 가압하여 상기 제1공급라인의 압축기 후단으로 합류시키는 보충라인을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 펌프 축 실링가스 공급시스템은 액펌프의 축에 실링가스가 안정적으로 공급되도록 하여, 설비의 안정성과 효율성을 높이고, 안전사고 등을 예방할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 펌프 축 실링가스 공급시스템을 도시한 것이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 펌프 축 실링가스 공급시스템(100)을 도시한 것이다. 펌프 축 실링가스 공급시스템(100)는 액펌프의 축에 실링가스(sealing gas)가 안정적으로 공급되도록 하여, 설비의 안정성과 효율성을 높이고, 안전사고 등을 예방할 수 있다. 이하, 펌프 축 실링가스 공급시스템(100)의 각 구성요소에 대해서 구체적으로 설명한다.
저압플랜트(101)는 저압가스(예컨대 저압의 질소와 아르곤)를 생산하며, 이 중 적어도 하나 이상을 압축기(102)로 보낸다. 저압플랜트(101)는 제품을 생산하는 가스의 압력이 0.2KG/CM2 이하인 플랜트를 포함한다.
압축기(102)는 저압플랜트(101)로부터 공급된 질소와 아르곤을 설정압력으로 가압하여 제1사용공장(F1)으로 보낸다. 이때, 압축기(102)에 의해 0.2KG/CM2의 질소 및 아르곤의 압력이 5~6.52KG/CM2으로 가압될 수 있다. 제1사용공장(F1)은 예컨대 고로 및 제강공장을 포함한다.
이러한 저압플랜트(101), 압축기(102) 및 제1사용공장(F1)는 제1공급라인(L1)으로 연결된다.
액질탱크(104)로부터 공급된 기체질소는 저압액펌프(105)를 통해 설정압력으로 가압되어 보충라인(L7)을 통해 제1공급라인(L1)의 압축기(102) 후단으로 합류됨으로써 제1사용공장(F1)으로 보내진다.
즉, 제1사용공장(F1)의 사용량이 기준치를 초과하여 증가함으로써 저압압송 압력계(P1)에 의해 측정된 압력이 설정압력보다 낮으면, 저압액펌프(105)를 가동시켜, 제1사용공장(F1)으로 가압된 기체질소를 공급하여 압력을 보충할 수 있다.
여기서, 저압압송 압력계(P1)는 제1공급라인(L1)의 상술한 합류되는 지점(K)의 후단에 마련되어, 제1사용공장(F1)의 사용량에 따른 유량의 압력을 측정한다.
정유통(111) 및 액산탱크(112)로부터 공급된 산소가스와 액체산소 중 하나 이상은 제2공급라인(L2)을 통해 제2사용공장(F2)으로 공급된다. 액산탱크(112)에 저장된 액체산소는 정유통(114)으로부터 백업용으로 저장된 것일 수 있다.
여기서, 고압액펌프(113)는 제2공급라인(L2)에 마련되며, 정유통(111) 및 액산탱크(112)로부터 공급받은 산소가스와 액체산소를 제2사용공장(F2)으로 압송시킨다.
고압플랜트(121)는 제3공급라인(L3)을 통해 제3사용공장(F3)로 고압가스를 공급한다. 고압플랜트(121)는 예컨대 11KG/CM2 압력으로 고압가스를 공급할 수 있다. 여기서 고압가스는 고압플랜트(121)에 의해 생산된 고압의 질소가스를 포함할 수 있다.
제3사용공장(F3)은 산소 및 질소 가스를 용융로에 직접 공급하고, 철광석을 바로 투입하여 용선을 생산하는 설비를 포함할 수 있다.
제2개폐밸브(122) 및 고압압력조절밸브(123)는 제3공급라인(L3)으로부터 분기된 실링가스공급라인(L4)에 마련되며, 고압플랜트(121)로부터 제3사용공장(F3)으로 보내지는 고압가스 중 일부는 실링가스로서 고압액펌프(113) 내부의 축에 공급된다.
이에 대해 구체적으로 설명하면, 상술한 제1공급라인(L1)의 제1사용공장(F1) 전단으로부터 분기된 펌프축연결라인(L5)은 고압액펌프(113) 본체의 축(X1)에 연결된다. 이때, 펌프축연결라인(L5)은 고압액펌프(113) 본체의 축(X1) 상단 및 입구 쪽 하단으로 분기되어 연결될 수 있다.
펌프축연결라인(L5)에는 조절밸브(115)가 마련되어, 고압액펌프(113) 본체의 축(X1)으로 공급되는 실링가스의 유량을 조절할 수 있다.
또, 펌프축연결라인(L5)으로부터 분기되어 고압액펌프(113)의 모터(M) 축(X2) 베어링 하우징과 연결된 분기라인(L6)이 마련될 수 있다. 분기라인(L6)을 통해 고압액펌프(113)의 모터(M) 축(X2) 베어링 하우징으로 공급된 실링가스는 퍼지가스(purge gas)용으로 사용될 수 있다.
상술한 고압액펌프(113) 본체의 축(X1)에는 실링가스가 원활하게 공급되어야 하며, 그렇지 않을 경우, 특히 고압액펌프(113)의 라비린스(labyrinth) 축에 큰 손상을 일으켜 고압액펌프(113)가 가동 불가능한 상태가 될 수 있다. 고압액펌프(113)의 라비린스 축은 고압액펌프(113) 본체의 축(X1)에 장착된 장치이다. 여기서, 실링가스로 질소나 아르곤 가스가 사용될 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 질소가스를 예로 들어 설명한다.
즉, 고압액펌프(113)의 라비린스 축에 실링가스가 정상적으로 공급되지 않을 경우, 고압액펌프(113)의 라비린스 축이 과냉(대략 ­185℃)되어 액이 고압액펌프(113) 상부 측으로 분출되어 안전사고 및 설비 고장의 원인이 될 수 있다.
제2개폐밸브(122) 및 고압압력조절밸브(123)가 마련된 실링가스공급라인(L4)은 펌프축연결라인(L5)과 연결되어 있다.
여기서, 펌프축연결라인(L5)에는 제1개폐밸브(106) 및 제1개폐밸브(106) 후단에 실링가스압력계(P2)가 마련되어 있고, 실링가스압력계(P2)에 의해 측정된 압력이 정상수치인 평상시의 경우 제2개폐밸브(122)는 개방되어 있고, 제1개폐밸브(106)는 닫혀 있다.
본 발명의 실시 예에서 고압플랜트(121)로부터 공급된 고압가스는 제2개폐밸브(122) 및 고압압력조절밸브(123)를 거쳐 고압액펌프(113) 본체의 축(X1)으로 공급되는 실링가스로 사용된다.
고압압력조절밸브(123)는 상술한 고압가스의 압력을 설정값에 맞게 조절한 후, 실링가스공급라인(L4)을 통해 펌프축연결라인(L5)으로 합류시킨다.
제어부(130)는 고압플랜트(121)와 제3사용공장(F3) 중 하나 이상에서 트러블이 발생하여 고압가스를 생산하지 못하여 실링가스압력계(P2)에 의해 측정된 압력이 정상수치를 벗어나 설정값보다 낮게 측정된 경우, 제2개폐밸브(122)를 닫고, 펌프축연결라인(L5)의 제1개폐밸브(106)를 개방하여, 액펌프(113) 내부의 축(X1,X2)으로 상술한 제1사용공장(F1)으로 공급되는 가스(예컨대 질소가스) 중 일부가 실링가스로 공급되도록 한다.
이때, 정유통(111) 및 액산탱크(112)와 고압액펌프(113)를 연결하는 제2공급라인(L2)에 마련된 유량압력계(118)에 의해 측정된 압력값이 설정범위를 초과한 경우, 실링가스로 공급되는 유체의 유량이 증가하도록 펌프축연결라인(L5)에 마련된 조절밸브(115)에 의한 유량 조절이 이루어질 수 있다.
반대로, 제2공급라인(L2)에 마련된 유량압력계(118)에 의해 측정된 압력값이 설정범위보다 낮은 경우, 실링가스로서 공급되는 유체의 유량이 줄어들도록 펌프축연결라인(L5)에 마련된 조절밸브(115)에 의한 유량 조절이 이루어질 수 있다.
또, 고압액펌프(113) 본체의 축(X1) 상단 및 하단 쪽으로 연결된 펌프축연결라인(L5) 사이에는 차압계(117)가 마련되어, 고압액펌프(113) 본체의 축(X1)에 실링가스로 공급되는 유체의 공급압력과 고압액펌프(113) 입구 측의 압력 간의 차이를 측정할 수 있다.
제어부(130)는 펌프 실링가스 차압계(117)가 헌팅(hunting)을 일으키게 될 경우, 제2개폐밸브(122)를 닫고, 제1개폐밸브(106)를 개방하여 실링가스가 원활하게 공급되도록 할 수 있다. 여기서 헌팅은 고압액펌프(113)의 라비린스(labyrinth) 축의 기능이 저하되면 실링가스의 압력이 변화하여 사이클을 그리면서 변화하게 되는 현상을 말한다.
이와 같이, 정상적인 운전 시에서는 제2개폐밸브(122)를 통해 고압액펌프(113)에 실링가스를 공급하고, 이상 발생시에는 제1개폐밸브(106)를 통해 고압액펌프(113)에 실링가스를 공급하여, 고압액펌프(113)의 실링가스 공급 압력과 유량에 대한 변화폭을 줄이고, 고압액펌프(113)의 내부 축에 실링가스가 원활하게 공급되도록 할 수 있다.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
101: 저압플랜트 102: 압축기
104: 액질탱크 105: 저압액펌프
106: 제1개폐밸브 111: 정유통
112: 액산탱크 113: 고압액펌프
115: 조절밸브 117: 차압계
118: 유량압력계 122: 제2개폐밸브
123: 고압압력조절밸브 130: 제어부
F1: 제1사용공장 F2: 제2사용공장
F3: 제3사용공장 L1: 제1공급라인
L2: 제2공급라인 L3: 제3공급라인
L4: 실링가스공급라인 L5: 펌프축연결라인
L6: 분기라인 L7: 보충라인
P1: 저압압송 압력계 P2: 실링가스압력계

Claims (5)

  1. 저압플랜트에서 생산된 저압가스를 압축기를 통해 가압하여 제1사용공장으로 보내는 제1공급라인;
    제1개폐밸브 및 실링가스압력계가 마련되고, 상기 제1공급라인으로부터 분기되어, 정유통 및 액산탱크로부터 공급된 산소가스와 액체산소 중 하나 이상을 제2사용공장으로 보내는 제2공급라인에 마련된 고압액펌프의 본체 축과 연결된 펌프축연결라인;
    고압플랜트에서 생산된 고압가스를 제3사용공장으로 보내는 제3공급라인; 및
    제2개폐밸브 및 고압압력조절밸브가 마련되고, 상기 제3공급라인으로부터 분기되어 상기 펌프축연결라인과 연결된 실링가스공급라인;을 포함하되,
    상기 실링가스압력계에 의해 측정된 압력이 정상수치인 평상시의 경우, 상기 제1개폐밸브는 닫혀있고, 상기 제2개폐밸브는 개방되어 상기 고압압력조절밸브에 의해 상기 고압가스의 압력을 조절하여 상기 고압액펌프의 본체 축에 실링가스로 공급하고,
    상기 고압플랜트와 상기 제3사용공장 중 하나 이상에서 트러블이 발생하여 상기 고압가스를 생산하지 못하여 상기 실링가스압력계에 의해 측정된 압력이 정상수치를 벗어난 경우, 상기 제1개폐밸브를 개방하고 상기 제2개폐밸브는 닫아, 상기 제1사용공장으로 공급되는 상기 가압된 저압가스 중 일부가 상기 고압액펌프의 본체 축의 실링가스로 공급되도록 하는 제어부;를 마련한 펌프 축 실링가스 공급시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고압액펌프의 본체 축에 실링가스로 공급되는 유체의 공급압력과 상기 고압액펌프 입구 측의 압력 간의 차이를 측정하는 차압계를 더 포함하되,
    상기 차압계가 헌팅을 일으키는 경우, 상기 제어부에 의해 상기 제1개폐밸브는 개방되고 상기 제2개폐밸브는 닫혀, 상기 제1사용공장으로 공급되는 가압된 저압가스 중 일부가 상기 고압액펌프의 본체 축의 실링가스로 공급되는 펌프 축 실링가스 공급시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2공급라인의 상기 고압액펌프 전단에 마련되어 상기 정유통 및 액산탱크로부터 공급된 유량의 압력을 측정하는 유량압력계와,
    상기 유량압력계에 의해 측정된 압력값에 따라 상기 고압액펌프의 본체 축에 실링가스로 공급되는 유체의 유량을 조절하는 조절밸브를 더 포함하는 펌프 축 실링가스 공급시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1사용공장의 사용량이 기준치를 초과하여 증가한 경우, 액질탱크로부터 공급된 기체질소를 저압액펌프를 통해 가압하여 상기 제1공급라인의 압축기 후단으로 합류시키는 보충라인을 더 포함하는 펌프 축 실링가스 공급시스템.
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