KR102188468B1 - 액화가스 재기화 시스템 및 이를 구비하는 선박 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액화가스 재기화 시스템 및 이를 구비하는 선박에 관한 것으로서, 본 발명의 액화가스 재기화 시스템은, 멀티 재기화 트레인으로 구성되는 액화가스 재기화 시스템으로서, 상기 멀티 재기화 트레인 각각에 마련되며, 액화가스 공급라인을 통해 액화가스 저장탱크로부터 수요처로 공급되는 액화가스를 가압하는 공급펌프; 상기 멀티 재기화 트레인 각각에 마련되며, 상기 액화가스의 유량을 조절하는 유량제어밸브; 상기 멀티 재기화 트레인 각각에 마련되며, 상기 액화가스를 기화시켜 상기 수요처로 공급하는 기화기; 상기 멀티 재기화 트레인의 최종단에 마련되어, 상기 유량제어밸브 모두의 개도를 통합적으로 조절하는 메인 유량제어부; 상기 멀티 재기화 트레인 각각에 마련되며, 상기 메인 유량제어부에 고장이 발생될 경우 상기 유량제어밸브 각각의 개도를 조절하는 트레인 유량제어부; 및 유량 제어를 위한 데이터 맵 정보를 상기 트레인 유량제어부에 전달하는 데이터 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액화가스 재기화 시스템 및 이를 구비하는 선박{Regasification System of liquefied Gas and Ship Having the Same}
본 발명은 액화가스 재기화 시스템 및 이를 구비하는 선박에 관한 것이다.
최근 환경 규제 등이 강화됨에 따라, 각종 연료 중에서 친환경 연료에 가까운 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)의 사용이 증대되고 있다. 액화천연가스는 일반적으로 LNG 운반선을 통해 운반되는데, 이때 액화천연가스는 1기압 하에서 -162℃도 이하로 온도를 내려서 액체 상태로 LNG 운반선의 탱크에 보관될 수 있다. 액화천연가스는 액체 상태가 될 경우 기체 상태 대비 부피가 600분의 1로 축소되므로 운반 효율이 증대될 수 있다.
그런데 액화천연가스는 액체 상태가 아닌 기체 상태로 소비되는 것이 일반적이어서, 액상으로 저장 및 운송되는 액화천연가스는 재기화되어야 할 필요가 있는바 재기화 설비가 사용된다.
이때 재기화 설비는 LNG 운반선, FLNG, FSRU 등의 선박에 탑재되거나 또는 육상 등에 마련될 수 있으며, 재기화 설비는 해수 등의 열원을 이용하여 액화천연가스를 가열함으로써 재기화를 구현한다.
그런데 액상의 액화천연가스는 -160도에 가까운 극저온 상태에 놓여있기 때문에, 열교환 시 열원과의 온도차이가 크게 벌어지면 액화천연가스를 가열하는 열교환기의 내구성 등에 문제가 발생할 수 있을 뿐만 아니라, 해수를 이용하여 액화천연가스를 가열하는 경우에는 열교환기에 부식이 발생할 우려가 있다.
또한, 기존의 액화가스 재기화 시스템은, 멀티 재기화 트레인으로 구성된 장치 구성에서, 최종단의 고정밀 유량계로 사용하는 USM(Ultra Sonic type Metering) 장치의 계측값을 기반으로 하는 PID 유량제어기와 각 트레인의 유량을 제어하는 PID 유량제어기를 연계하여 전체적인 유량이 제어되도록 구성이 되었으며, 각 트레인의 유량을 계측하기 위한 일반 유량계(벤츄리/오리피스) 혹은 전류 계측 장치의 값을 이용하도록 구성이 되어 있었다.
각 트레인 별 일반 유량계(벤츄리/오리피스)를 활용하는 경우, 전체 유량을 제어하는 고정밀 유량계가 고장이 나더라도 각 트레인에 마련되는 일반 유량계에 의한 유량 제어가 가능한 장점이 있으나, 벤츄리 형태의 유량계는 이를 위한 배관의 직관 거리 확보 및 유량계에 의한 유량 손실을 감안하여야 하며, 유량 계측값의 정밀도도 떨어지는 문제가 있다.
또한, 각 트레인 별 펌프 로드에 따른 전류 계측을 활용하는 경우, 전체 유량을 제어하는 고정밀 유량계가 고장이 나더라도 각 트레인에 마련되는 전류 계측 장치의 계측값에 의한 유량 제어(펌프의 전류값이 유량에 정비례하는 특성을 이용한 실험식에 의한 값을 통한 유량 제어)가 가능하게 되는 장점이 있으나, 이는 상기한 일반 유량계에 의한 계측값보다 정밀도가 더 낮아서, 전류값에 의한 유량 계측의 경우 실험식의 정밀도가 보장되어야 하고, 전류 자체의 계측에 대한 정밀도를 높이기 위한 고가의 계측 장치의 설치를 필요로 하여서 문제가 되고 있다.
따라서 최근에는 액상으로 저장되어 있는 액화천연가스를 재기화하는 과정에서, 각종 구성들을 안정적으로 가동할 수 있으면서 재기화 설비를 간소화하는 방향으로 많은 연구 및 개발이 이루어지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 멀티 재기화 트레인의 최종단에 마련되는 고정밀 유량계의 계측값을 활용하여 데이터 처리부에서 유량 제어를 위한 데이터 맵을 구축하고, 고정밀 유량계가 고장이 나더라도 데이터 처리부의 데이터 맵을 이용하여 각 재기화 트레인의 유량을 제어할 수 있도록 하는 액화가스 재기화 시스템 및 이를 구비하는 선박을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 각 재기화 트레인의 유량을 데이터 처리부의 데이터 맵을 이용함으로써, 각 재기화 트레인의 유량을 제어하기 위해 각 재기화 트레인에 마련되는 기존의 일반 유량계 또는 전류 계측 장치를 생략할 수 있도록 하는 액화가스 재기화 시스템 및 이를 구비하는 선박을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 액화가스 재기화 시스템은, 멀티 재기화 트레인으로 구성되는 액화가스 재기화 시스템으로서, 상기 멀티 재기화 트레인 각각에 마련되며, 액화가스 공급라인을 통해 액화가스 저장탱크로부터 수요처로 공급되는 액화가스를 가압하는 공급펌프; 상기 멀티 재기화 트레인 각각에 마련되며, 상기 액화가스의 유량을 조절하는 유량제어밸브; 상기 멀티 재기화 트레인 각각에 마련되며, 상기 액화가스를 기화시켜 상기 수요처로 공급하는 기화기; 상기 멀티 재기화 트레인의 최종단에 마련되어, 상기 유량제어밸브 모두의 개도를 통합적으로 조절하는 메인 유량제어부; 상기 멀티 재기화 트레인 각각에 마련되며, 상기 메인 유량제어부에 고장이 발생될 경우 상기 유량제어밸브 각각의 개도를 조절하는 트레인 유량제어부; 및 유량 제어를 위한 데이터 맵 정보를 상기 트레인 유량제어부에 전달하는 데이터 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 메인 유량제어부는, 상기 멀티 재기화 트레인의 최종단의 상기 액화가스 공급라인 상에 마련되어, 상기 기화기에서 상기 수요처로 공급되는 상기 액화가스의 유량을 측정하는 유량계; 및 상기 유량계로부터 전달되는 유량 계측값을 토대로 상기 유량제어밸브 모두의 개도를 통합적으로 조절하는 PID 유량제어기를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 데이터 처리부는, 상기 유량계로부터 실시간 전달되는 다양한 유량 계측값을 수집, 저장, 관리, 분석하여, 유량 제어를 위한 데이터 맵을 구축하고, 상기 메인 유량제어부에 고장이 발생될 경우 데이터 맵 정보를 상기 트레인 유량제어부에 전달할 수 있다.
구체적으로, 상기 트레인 유량제어부는, PID 유량제어기일 수 있다.
구체적으로, 상기 멀티 재기화 트레인 각각에 마련되며, 상기 트레인 유량제어부와 상기 유량제어밸브 및 상기 메인 유량제어부와 상기 유량제어밸브 사이에 구비되는 셀렉트 스위치를 더 포함하고, 상기 셀렉트 스위치는, 상기 메인 유량제어부가 정상적으로 작동할 때, 상기 메인 유량제어부와 상기 유량제어밸브를 연결하도록 작동되고, 상기 메인 유량제어부가 고장이 발생되었을 때, 상기 메인 유량제어부와 상기 유량제어밸브의 연결을 차단시키면서 상기 트레인 유량제어부와 상기 유량제어밸브를 연결하도록 작동될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 선박은, 상기에 기재된 액화가스 재기화 시스템을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액화가스 재기화 시스템 및 이를 구비하는 선박은, 멀티 재기화 트레인의 최종단에 마련되는 고정밀 유량계의 계측값을 활용하여 데이터 처리부에서 유량 제어를 위한 데이터 맵을 구축하고, 고정밀 유량계가 고장이 나더라도 별도의 계측 장비 없이 데이터 처리부의 데이터 맵을 이용하여 각 재기화 트레인의 유량을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 액화가스 재기화 시스템 및 이를 구비하는 선박은, 각 재기화 트레인의 유량을 데이터 처리부의 데이터 맵을 이용함으로써, 각 재기화 트레인의 유량을 제어하기 위해 각 재기화 트레인에 마련되는 기존의 일반 유량계 또는 전류 계측 장치를 추가로 설치하지 않으면서도 유량 계측값에 대한 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템이 적용된 선박의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 데이터 처리부에서 구축한 데이터 맵의 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템의 유량 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하에서 액화가스는 LPG, LNG, 에탄 등일 수 있으며, 예시적으로 LNG(Liquefied Natural Gas)를 의미할 수 있고, 증발가스는 자연 기화된 LNG 등인 BOG(Boil Off Gas)를 의미할 수 있다.
또한 이하에서 액화가스는, 액체 상태 또는 자연기화되거나 강제기화된 기체 상태 등을 모두 포괄하는 용어로 사용될 수 있으며, 다만 증발가스는 액화가스 저장탱크 내에서 자연기화된 가스를 의미하는 용어로 사용될 수 있음을 알려둔다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템이 적용된 선박의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
이하에서는 특히 도 2를 참조하여 본 발명의 액화가스 재기화 시스템에 대해 설명하며, 본 발명은 도 1에 나타난 바와 같이 액화가스 재기화 시스템을 갖는 선박을 포함하는 것이다.
다만 이때 선박은 FLNG, FSRU 등과 같은 해양플랜트를 포괄하는 표현이며, 더 나아가 선박은 육상에 설치되어 있는 플랜트 등으로 치환될 수도 있음을 알려둔다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 석션드럼(20), 공급펌프(30), 유량제어밸브(40), 기화기(50), 트레인 유량제어부(60), 메인 유량제어부(70), 셀렉트 스위치(80), 데이터 처리부(90)를 포함할 수 있다.
액화가스 재기화 시스템(1)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 석션드럼(20)과 메인 유량제어부(70) 사이에 멀티 재기화 트레인(T)이 구성될 수 있으며, 이때 각 재기화 트레인(T)은 도 2에 도시된 바와 같이 공급펌프(30), 유량제어밸브(40), 기화기(50), 트레인 유량제어부(60), 셀렉트 스위치(80)를 포함한다.
액화가스 저장탱크(10)는, 액상의 액화가스를 저장한다. 액화가스 저장탱크(10)는 약 1bar 내외의 압력으로 액화가스를 저장할 수 있으며, 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스는 액화가스 저장탱크(10)의 외부로 배출된 후 기화기(50)에 의하여 기화되어 수요처(100)로 전달될 수 있다.
이때 수요처(100)는 에너지를 생산하는 엔진이나 터빈 등이거나 또는 도시가스, 플랜트, 일반가정 등일 수 있지만 특별히 한정되지 않으며, 수요처(100)에는 액화가스가 기화기(50)에 의해 기화된 상태로 전달될 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)는 복수 개로 마련될 수 있고, 선체 내부에 나란히 배열될 수 있다. 일례로 도면과 같이 선박(S)의 선체 내부에 적어도 4개의 액화가스 저장탱크(10)가 일정한 방향(전후 방향)으로 배치될 수 있지만, 액화가스 저장탱크(10)의 개수나 배치를 위와 같이 한정하는 것은 아니다.
액화가스 저장탱크(10)는 내부에 이송펌프(11)를 갖는다. 이송펌프(11)는 잠형펌프(submerged pump)로서 액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스에 잠겨있도록 설치될 수 있다.
이송펌프(11)는 액화가스 저장탱크(10)의 내부에 저장된 액화가스를 액화가스 저장탱크(10)의 외부로 배출시키는데, 이때 이송펌프(11)에 의하여 액화가스가 다소 가압될 수 있지만 이송펌프(11)에 의한 가압은 수요처(100)의 요구 압력까지 이루어지진 않을 수 있다. 따라서 이송펌프(11)에 의해 가압된 액화가스의 압력과, 수요처(100)의 요구 압력의 차이만큼 공급펌프(30)가 액화가스를 가압하게 된다.
이송펌프(11)에서 수요처(100)까지는 액화가스 공급라인(12)이 마련될 수 있으며, 액화가스 공급라인(12) 상에는 석션드럼(20), 공급펌프(30), 유량제어밸브(40), 기화기(50), 메인 유량제어부(70) 등이 마련될 수 있다.
본 발명에 따라 재기화를 가동할 경우, 본 실시예는 액화가스가 석션드럼(20)을 경유하여 기화기(50)로 전달되도록 하는 석션드럼(20) 운전모드로 가동하거나, 또는 도시하지 않았지만, 액화가스가 석션드럼(20)을 우회하여 기화기(50)로 전달되는 직접공급 모드로 가동할 수 있다.
기화기(50)로 전달되는 액화가스는 공급펌프(30)에 의해 가압되고, 유량제어밸브(40)에 의해 유량이 제어될 수 있다. 이때 각 재기화 트레인(T)의 유량제어밸브(40)는 메인 유량제어부(70)를 통해 유량이 제어되거나, 메인 유량제어부(70)에 이상이 발생되었을 경우에 각 재기화 트레인(T)의 트레인 유량제어부(60)가 데이터 처리부(90)의 데이터 맵 정보를 전달 받아 유량을 제어할 수 있다.
석션드럼(20)은, 액화가스 저장탱크(10)와 공급펌프(30) 사이에 마련되며 레벨이 측정된다. 석션드럼(20)은 액화가스를 임시로 저장하는 탱크 형태일 수 있으며, 공급펌프(30)로 액상의 액화가스가 전달되도록 하여, 공급펌프(30)의 캐비테이션 발생을 방지할 수 있다.
즉 석션드럼(20)은 공급펌프(30)로 유입되는 액화가스에 기체 상태가 혼재되지 않도록, 액화가스 저장탱크(10)에서 배출되는 액화가스를 임시로 저장하면서 액상의 액화가스를 공급펌프(30)로 전달할 수 있다.
또한 석션드럼(20)은 공급펌프(30)의 가동을 위해 공급펌프(30)에 유입되어야 하는 유효흡입수두(NPSHr)를 맞춰주기 위하여, 이송펌프(11)로부터 전달되는 액화가스를 임시로 저장하였다가, 유효흡입수두 이상의 액화가스를 공급펌프(30)로 전달할 수 있다.
공급펌프(30)는, 각 재기화 트레인(T)에서 액화가스 공급라인(12) 상에 마련될 수 있다. 공급펌프(30)는 액화가스 저장탱크(10)의 액화가스를 기화기(50)로 전달한다. 특히 공급펌프(30)는 액화가스 공급라인(12)에서 석션드럼(20)의 하류에 마련되어, 석션드럼(20)에서 배출되는 액상의 액화가스를 가압한다.
공급펌프(30)에서 가압된 액화가스는 수요처(100)의 요구압력 이상일 수 있으며, 공급펌프(30)와 수요처(100) 사이에는 액화가스를 추가로 가압하는 수단이 없을 수 있다.
또는 공급펌프(30)는 액화가스 공급라인(12)에서 직렬 및/또는 병렬로 복수 개가 구비될 수 있으며, 석션드럼(20)에서 배출되는 액화가스를 수요처(100)가 요구하는 압력으로 높여줄 수 있다면 공급펌프(30)의 배치나 제원 등은 특별히 한정되지 않는다.
유량제어밸브(40)는, 각 재기화 트레인(T)에서 액화가스 공급라인(12) 상에 마련될 수 있다. 유량제어밸브(40)는 액화가스 공급라인(12)에서 기화기(50)의 상류에는 위치될 수 있다. 다만 유량제어밸브(40)는 수요처(100)로 전달되는 액화가스의 유량을 조절하여 재기화 성능을 제어하는 것이고, 도면에서 유량제어밸브(40)가 마련된 지점부터 기화기(50)의 하류까지는 액화가스의 유량이 변경되지 않으므로, 유량제어밸브(40)는 기화기(50)의 하류에 마련되는 것도 가능하다.
유량제어밸브(40)는, 메인 유량제어부(70) 또는 트레인 유량제어부(60)에 의해 개도가 조절될 수 있다.
구체적으로, 유량제어밸브(40)는, 메인 유량제어부(70)의 계측값에 따라 개도가 조절되거나, 메인 유량제어부(70)에 고장 등의 이상이 발생되었을 경우에 트레인 유량제어부(60)로 전달되는 데이터 처리부(90)의 데이터 맵 정보에 따라 개도가 조절되어, 수요처(100)로 전달되는 액화가스의 유량을 조절할 수 있다.
기화기(50)는, 각 재기화 트레인(T)에서 액화가스 공급라인(12) 상에 마련되어 액화가스 저장탱크(10)에서 배출되는 액화가스를 기화한다. 기화기(50)는 도시하지 않았지만, 다양한 열매를 이용하여 액화가스를 가열할 수 있다.
일례로 본 실시예는 열교환 부분과 라인 등에서 부식 위험이 없는 글리콜 워터를 사용하거나, 잠열을 열교환에 활용할 수 있는 프로판, R134a, CO2, R218 등을 사용할 수 있다.
기화기(50)는 액화가스가 흐르는 유로와 열매가 흐르는 유로를 갖는 2 stream 구조를 가질 수 있으며, 액화가스가 흐르는 유로는 기화기(50)가 설치된 액화가스 공급라인(12)과 나란하게 연결될 수 있다. 또한 열매가 흐르는 유로는 열매 순환라인(도시하지 않음)과 나란하게 연결될 수 있다.
이때 열매 순환라인에는 열매를 적정한 온도와 유량으로 기화기(50)에 공급하기 위한 열매 펌프(도시하지 않음), 열매 탱크(도시하지 않음), 열매 히터(도시하지 않음) 등이 마련될 수 있다.
기화기(50)에 의해 기화되는 액화가스의 온도는 수요처(100)의 요구 온도일 수 있으며, 수요처(100)의 종류에 따라 달라질 수 있으므로, 기화기(50)에서 가열된 액화가스의 온도는 특별히 한정하지 않는다. 다만 일례로 기화기(50)는 액화가스를 10도 내지 50도 정도로 가열하여 기화시켜서 수요처(100)로 공급할 수 있다.
트레인 유량제어부(60)는, 각 재기화 트레인(T)에서 유량제어밸브(40) 각각의 개도를 독립적으로 조절할 수 있다. 트레인 유량제어부(60)는 PID 유량제어기일 수 있다.
이러한 트레인 유량제어부(60)는, 메인 유량제어부(70)에 이상이 발생되었을 경우에, 셀렉트 스위치(80)에 의해 유량제어밸브(40)와 연결되며, 데이터 처리부(90)의 데이터 맵 정보에 따라 각 재기화 트레인(T)에 마련되는 개별 유량제어밸브(40)의 개도를 독립적으로 조절할 수 있다.
또한, 트레인 유량제어부(60)는, 메인 유량제어부(70)가 정상적으로 작동할 때 셀렉트 스위치(80)에 의해 유량제어밸브(40)와 연결이 끊어져 유량제어밸브(40)의 개도에 관여하지 않는다.
기존의 트레인 유량제어부는, PID 유량제어기에 더하여 기화기(50)의 후단 액화가스 공급라인(12)에 마련되는 일반 유량계(벤츄리/오리피스) 또는 유량제어밸브(40)와 연결되는 전류 계측 장치를 포함하여 구성되며, 메인 유량제어부(70)가 정상적으로 작동할 때 메인 유량제어부(70)와 연계하여 신뢰성 있는 유량 계측값에 의해 유량제어밸브(40)의 개도를 조절하였다.
그런데 기존의 트레인 유량제어부는, 유량제어밸브(40)가 고장이 발생되었을 때 일반 유량계(벤츄리/오리피스) 또는 전류 계측 장치로부터 얻어지는 계측값에 의해 유량제어밸브(40)의 개도를 조절하는 장점은 있지만, 일반 유량계(벤츄리/오리피스) 또는 전류 계측 장치에 의한 계측값의 정밀도가 낮아 유량 계측값에 대한 신뢰성을 저하시키는 문제가 있었다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 트레인 유량제어부(60)는, 데이터 처리부(90)에서 다양한 유량 계측값을 수집, 저장, 관리, 분석하여 얻어지는 데이터 맵 정보를 활용함에 따라, 기존의 일반 유량계(벤츄리/오리피스) 또는 전류 계측 장치가 필요 없어 재기화 설비를 간소화하면서도 유량 계측값에 대한 신뢰성을 확보할 수 있게 한다.
메인 유량제어부(70)는, 멀티 재기화 트레인(T)의 최종단에 마련되어 각 재기화 트레인(T)에 마련되는 유량제어밸브(40) 모두의 개도를 통합적으로 조절할 수 있다. 메인 유량제어부(70)는, 정상적으로 작동할 때 셀렉트 스위치(80)에 의해 유량제어밸브(40)와 연결된 상태를 유지하고, 고장 등의 이상이 발생되었을 때 셀렉트 스위치(80)에 의해 유량제어밸브(40)와 연결이 끊어져 유량제어밸브(40)의 개도에 관여하지 않는다.
메인 유량제어부(70)는, 유량계(71), PID 유량제어기(72)를 포함할 수 있다.
유량계(71)는, 멀티 재기화 트레인(T)의 최종단의 액화가스 공급라인(12) 상에 마련되어, 각 재기화 트레인(T)의 기화기(50)에서 기화되어 수요처(100)로 공급되는 액화가스의 유량을 측정할 수 있다. 유량계(71)는, USM(Ultra Sonic type Metering)장치와 같은 고정밀 유량계일 수 있다.
이러한 유량계(71)는, 수요처(100)로 공급되는 액화가스의 유량을 측정하여 얻어지는 다양한 유량 계측값을 PID 유량제어기(72)로 전달하여, PID 유량제어기(72)가 유량제어밸브(40)의 개도를 조절하여 기화기(50)로 공급되는 액화가스의 유량을 제어할 수 있게 한다.
또한, 유량계(71)는, 수요처(100)로 공급되는 액화가스의 유량을 측정하여 얻어지는 유량 계측값에 대한 정보를 데이터 처리부(90)로 실시간 전달하여, 하기 표 1과 같이 데이터 처리부(90)에서 유량 계측값을 활용하여 유량 제어를 위한 데이터 맵을 구축할 수 있다.
하기 표 1은 유량계(71)의 유량 계측값을 활용하여 데이터 처리부(90)에서 구축한 데이터 맵을 나타낸 것이고, 이러한 데이트 맵을 도 3과 같이 그래프로 나타낼 수 있다.
본 실시예에서는 하기 표 1과 같이 유량제어밸브(40)의 개도가 10 단위씩 변화하고 유량제어밸브(40)의 압력 강하가 5 단위씩 변화할 때의 유량을 데이터 맵을 제공하지만, 이에 한정하지 않고 유량제어밸브(40)의 개도 및 압력 강하를 더욱 세분화하여 더욱 정확한 유량에 대한 데이터 맵을 구축할 수 있음은 물론이다.
Flow (MMSCFD) FCV Opening
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
FCV Pressure Drop 5 0 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
10 0 25 35 45 55 65 75 85 95 105 115
15 0 32 42 52 62 72 82 92 102 112 122
20 0 37 47 57 67 77 87 97 107 117 127
25 0 44 54 64 74 84 94 104 114 124 134
30 0 56 66 76 86 96 106 116 126 136 146
PID 유량제어기(72)는, 유량계(71)로부터 전달되는 유량 계측값을 토대로 각 재기화 트레인(T)에 마련되는 전체 유량제어밸브(40) 모두의 개도를 통합적으로 조절하여 기화기(50)로 공급되는 액화가스의 유량을 제어할 수 있다. PID 유량제어기(72)는, 유량 계측값을 토대로 유량제어밸브(40)의 개도를 낮추거나 높여 시스템 안정화를 구현할 수 있다.
이러한 PID 유량제어기(72)는, 고장 등의 이상이 발생되지 않았을 경우에 셀렉트 스위치(80)에 의해 유량제어밸브(40)와 연결된 상태를 유지하고, 이상이 발생되었을 경우에 셀렉트 스위치(80)에 의해 유량제어밸브(40)와 연결이 끊어져 유량제어밸브(40)의 개도에 관여하지 않는다.
셀렉트 스위치(80)는, 트레인 유량제어부(60)와 유량제어밸브(40) 및 메인 유량제어부(70)와 유량제어밸브(40) 사이에 구비될 수 있다.
셀렉트 스위치(80)는, 메인 유량제어부(70)가 정상적으로 작동할 때, 메인 유량제어부(70)와 유량제어밸브(40)를 연결하도록 작동되어, 메인 유량제어부(70)에 의해 유량제어밸브(40)의 개도가 조절되도록 한다.
셀렉트 스위치(80)는, 메인 유량제어부(70)가 고장 등의 이상이 발생되었을 때, 메인 유량제어부(70)와 유량제어밸브(40)의 연결을 차단시키면서 트레인 유량제어부(60)와 유량제어밸브(40)를 연결하도록 작동되어, 트레인 유량제어부(60)에 의해 유량제어밸브(40)의 개도가 조절되도록 한다.
데이터 처리부(90)는, 멀티 재기화 트레인(T)의 최종단에 마련되는 메인 유량제어부(70)와 연결될 수 있으며, 메인 유량제어부(70)의 유량계(71)로부터 실시간 전달되는 다양한 유량 계측값을 수집, 저장, 관리, 분석하여, 상기 표 1과 같이 유량 제어를 위한 데이터 맵을 구축할 수 있다.
데이터 처리부(90)는, 메인 유량제어부(70)에 이상이 발생되었을 경우에 각 재기화 트레인(T)의 트레인 유량제어부(60)에 데이터 맵 정보를 전달하여, 트레인 유량제어부(60)가 유량제어밸브(40)의 개도를 조절할 수 있게 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 액화가스 재기화 시스템(1)은, 메인 유량제어부(70)의 고정밀 유량계(71)에 문제가 없을 시에는 고정밀 유량계(71)의 유량 계측값을 활용한 메인 유량제어부(70)의 PID 유량제어기(72) 만으로 동일한 제어 출력에 의한 멀티 재기화 트레인(T)의 제어가 되도록 구성되며, 해당 기간 동안의 운전 데이터를 활용하여 상기 표 1의 데이터 맵을 비교 및 보정함으로써, 신뢰성을 확보할 수 있다. 또한, 본 발명의 액화가스 재기화 시스템(1)은, 일반적인 운전 기간에 확보된 데이터 처리부(90)의 데이터 맵 정보에 대한 신뢰성을 바탕으로 고정밀 유량계(71)에 고장이 발생하였을 시에도 트레인 유량제어부(60)에서 오차범위 이내의 유량 제어가 가능하게 된다.
상기한 구성을 갖는 본 발명의 액화가스 재기화 시스템(1)에서, 재기화 유량 제어 수행 방법을 도 4를 참고하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템의 유량 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 재기화 시스템(1)의 유량 제어 방법은, 기화기(50)에 의해 기화되어 수요처(100)로 공급되는 액화가스의 유량을 메인 유량제어부(70)의 유량계(71)로 측정하는 단계(S110), 유량계(71)에서 측정된 유량 계측값을 메인 유량제어부(70)의 PID 유량제어기(72)와 데이터 처리부(90)로 전달하는 단계(S120), PID 유량제어기(72)에서 유량 계측값에 따라 각 재기화 트레인(T)에 마련되는 유량제어밸브(40) 모두의 개도를 통합적으로 조절하고, 데이터 처리부(90)에서 유량 계측값을 활용하여 데이터 맵을 구축하는 단계(S130), 메인 유량제어부(70)의 고장 발생 여부를 확인하는 단계(S140), 및 메인 유량제어부(70)가 고장인 경우 각 재기화 트레인(T)의 트레인 유량제어부(60)에서 데이터 처리부(90)로부터 제공되는 데이터 맵 정보에 따라 유량제어밸브(40)의 개도를 독립적으로 조절하는 단계(S150)를 포함할 수 있다.
상기한 단계 S130에서, 데이터 처리부(90)는 유량계(71)로부터 전달받은 유량 계측값을 활용하여 데이터 맵을 구축하게 되는데, 데이터 맵 구축 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 유량계(71)로부터 전달되는 유량 계측값을 수집하여 테이블 맵핑이 시작되면 유량제어밸브(40)의 개도가 각각 20/30/40/50/60/70/80/90%로 변화함에 따른 유량의 계측값과 유량제어밸브(40)에서 발생하는 압력 강하의 값을 상기 표 1과 같은 테이블(Table) 형태로 저장하고, 이를 활용한 선형 보간의 방법으로 유량을 계산한다. 매트릭스 테이블(Matrix Table)의 값을 저장할 공간이 많을수록 데이터의 정밀도를 높게 가져갈 수 있다.
상기한 단계 S140에서, 메인 유량제어부(70)의 고장 발생 여부를 확인한 결과, 메인 유량제어부(70)가 정상인 경우에는 단계 S11O 내지 단계 S130을 반복 수행하여, 메인 유량제어부(70)에 의해 유량 제어가 계속적으로 이루어지고, 데이터 처리부(90)에 유량 계측값이 실시간으로 전달되어 데이터 맵이 구축된다.
상기한 단계 S150에서, 트레인 유량제어부(60)에 의한 유량제어밸브(40)의 개도 조절은 메인 유량제어부(70)의 고장이 수리될 때까지 반복된다.
이와 같이 본 실시예는, 멀티 재기화 트레인(T)의 최종단에 마련되는 고정밀 유량계(71)의 계측값을 활용하여 데이터 처리부(90)에서 유량 제어를 위한 데이터 맵을 구축하고, 고정밀 유량계(71)가 고장이 나더라도 별도의 계측 장비 없이 데이터 처리부(90)의 데이터 맵을 이용하여 각 재기화 트레인(T)의 유량을 제어할 수 있다.
또한, 본 실시예는, 각 재기화 트레인(T)의 유량을 데이터 처리부(90)의 데이터 맵을 이용함으로써, 각 재기화 트레인(T)의 유량을 제어하기 위해 각 재기화 트레인(T)에 마련되는 기존의 일반 유량계 또는 전류 계측 장치를 추가로 설치하지 않으면서도 유량 계측값에 대한 신뢰성을 확보할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출 가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 액화가스 재기화 시스템 10: 액화가스 저장탱크
11: 이송펌프 12: 액화가스 공급라인
20: 석션드럼 30: 공급펌프
40: 유량제어밸브 50: 기화기
60: 트레인 유량제어부 70: 메인 유량제어부
71: 유량계 72: PID 유량제어기
80: 셀렉트 스위치 90: 데이터 처리부
100: 수요처
S: 선박 T: 재기화 트레인

Claims (6)

  1. 멀티 재기화 트레인으로 구성되는 액화가스 재기화 시스템으로서,
    상기 멀티 재기화 트레인 각각에 마련되며, 액화가스 공급라인을 통해 액화가스 저장탱크로부터 수요처로 공급되는 액화가스를 가압하는 공급펌프;
    상기 멀티 재기화 트레인 각각에 마련되며, 상기 액화가스의 유량을 조절하는 유량제어밸브;
    상기 멀티 재기화 트레인 각각에 마련되며, 상기 액화가스를 기화시켜 상기 수요처로 공급하는 기화기;
    상기 멀티 재기화 트레인의 최종단에 마련되어, 상기 유량제어밸브 모두의 개도를 통합적으로 조절하는 메인 유량제어부;
    상기 멀티 재기화 트레인 각각에 마련되며, 상기 메인 유량제어부에 고장이 발생될 경우 상기 유량제어밸브 각각의 개도를 조절하는 트레인 유량제어부;
    유량 제어를 위한 데이터 맵 정보를 상기 트레인 유량제어부에 전달하는 데이터 처리부; 및
    상기 멀티 재기화 트레인 각각에 마련되며, 상기 트레인 유량제어부, 상기 유량제어밸브, 상기 메인 유량제어부 사이에 구비되는 셀렉트 스위치를 포함하고,
    상기 셀렉트 스위치는,
    상기 메인 유량제어부가 정상적으로 작동할 때, 상기 메인 유량제어부와 상기 유량제어밸브를 연결하도록 작동되어, 상기 메인 유랑제어부에 의해 상기유량제어밸브의 개도가 조절되도록 하고,
    상기 메인 유량제어부가 고장이 발생되었을 때, 상기 메인 유량제어부와 상기 유량제어밸브의 연결을 차단시키면서 상기 트레인 유량제어부와 상기 유량제어밸브를 연결하도록 작동되어, 상기 트레인 유량제어부에 의해 상기 유량제어밸브의 개도가 조절되도록 하는 것을 특징으로 하는 액화가스 재기화 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 메인 유량제어부는,
    상기 멀티 재기화 트레인의 최종단의 상기 액화가스 공급라인 상에 마련되어, 상기 기화기에서 상기 수요처로 공급되는 상기 액화가스의 유량을 측정하는 유량계; 및
    상기 유량계로부터 전달되는 유량 계측값을 토대로 상기 유량제어밸브 모두의 개도를 통합적으로 조절하는 PID 유량제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 재기화 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 데이터 처리부는,
    상기 유량계로부터 실시간 전달되는 다양한 유량 계측값을 수집, 저장, 관리, 분석하여, 유량 제어를 위한 데이터 맵을 구축하고, 상기 메인 유량제어부에 고장이 발생될 경우 데이터 맵 정보를 상기 트레인 유량제어부에 전달하는 것을 특징으로 하는 액화가스 재기화 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 트레인 유량제어부는,
    PID 유량제어기인 것을 특징으로 하는 액화가스 재기화 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 상기 액화가스 재기화 시스템이 구비되는 것을 특징으로 하는 선박.
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