KR102249971B1 - 가스 압축기 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스 압축기 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 가스 압축기의 서지 현상 발생시 빠른 시간 내에 정상의 상태로 회복할 수 있도록 운전의 안정성을 향상시킨 가스 압축기 시스템에 관한 것이다.
이를 위해, 가스가 유입되는 흡입관에 설치되고 흡입관으로 흡입되어 이송되는 가스의 압력을 조절하는 압력조절밸브와 상기 압력조절밸브에서 이송된 가스의 유량을 제어하기 위한 흡입밸브를 포함하는 흡입부; 상기 흡입부에서 이송되는 가스를 압축하고 압축된 가스를 냉각하기 위한 압축부; 상기 압축부에서 이송된 가스를 이상 고압 발생 시 배출시키고, 정상 압력일 경우에는 가스 사용처로 배출하기 위한 배출부; 가스 압축기에서 서지 현상 발생 시 가스 압력을 재순환시켜 정상 압력을 유지하도록 하여 서지 현상으로부터 회복시키기 위한 안티서지부; 상기 흡입부와 안티서지부에서 이송되는 가스를 냉각시키기 위해 냉각수를 공급하는 냉각부;를 포함하는 가스 압축기 시스템을 제공한다.

Description

가스 압축기 시스템{Gas Compressor Systems}

본 발명은 가스 압축기 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 가스 압축기의 서지 현상 발생시 빠른 시간 내에 정상의 상태로 회복할 수 있도록 운전의 안정성을 향상시킨 가스 압축기 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 가스나 공기의 압력을 높이는 기계로써, 연결 장치의 저항에 대하여 밀도가 높은 가스를 내보내어 압축 공기 기구, 착암기 따위를 운전하거나 공기 구동 장치의 압력 원천으로 한다.

가스 압축기의 종류에는 왕복동, 원심형, 축류, 기어식, 스크류 방식이 있다.

이러한 가스 압축기는 운전 상황에 따라, 서지(Surge) 현상이 발생하게 된다.

서지(Surge) 현상이란 압축기를 통과하는 불안정 공기 흐름의 상태를 의미하는 것으로, 정격유량의 범위보다 낮은 흐름이 유지될 경우 압축기의 토출압(Discharge Pressure)이 부 배관 내의 압력보다 상대적으로 감소하게 되어 압축기 내로 역 흐름(reverse Flow)이 형성되고, 시간이 지남에 따라 배출부의 흐름 양이 감소하게 되어 다시 흐름이 정 방향으로 흐르게 되는 순서가 빠른 속도록 반복하게 되며, 이로 인해 소음 및 진동이 발생하게 되고 압축기에 기계적 손상을 가져오게 되는 현상을 말한다.

따라서, 상기와 같이 가스 압축기의 기계적 손상을 방지하기 위해 가스 압축기 시스템에는 서지 현상을 방지하기 위한 서지 방지 시스템을 구비하고 있다.

도 1은 종래의 가스 압축기 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 개략도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 종래의 가스 압축기 시스템은 크게, 흡입부(10), 압축부(20), 배출부(30), 안티서지부(40)를 포함한다.

상기 흡입부(10)는 공급 가스가 유입되는 흡입관(11), 상기 흡입관(11)에 설치된 제1차단밸브(12), 흡입관(11)으로부터 유입된 가스의 압력을 조절하기 위한 압력조절밸브(13), 상기 압력조절밸브(13)를 거쳐 이송된 가스에서 기체를 제외한 수분을 응축시켜 배출하기 위한 응축기(14), 상기 응축기에서 배출되어 이송하는 가스의 유량을 제어하기 위한 흡입밸브(15)를 포함하여 구성된다.

다음으로, 압축부(20)는 상기 흡입부(10)에서 이송된 가스가 이송하는 압축관(21), 상기 압축관(21)으로 이송하는 가스를 압축하는 압축기(22), 상기 압축기(22)에서 압축되어 배출된 가스를 냉각하기 위한 쿨러(23)를 포함하여 구성된다.

다음으로, 배출부(30)는 상기 압축부(20)에서 압축되어 배출된 가스를 사용처로 이송하기 위한 배출관(31), 상기 배출관(31)에 설치되어 가스 압축기 내의 정상 압력 이상으로 고압이 발생 시 배출하기 위한 릴리프밸브(32), 상기 배출관(31)에서 이송되는 가스가 역류하는 것을 방지하기 위한 체크밸브(33), 상기 배출관(31)에 설치되는 제2차단밸브(34)를 포함하여 구성된다.

다음으로, 안티서지부(40)는 서지현상 발생 시 압축부(20)에서 압축된 가스를 재순환시키기 위해 압축관(21)에 설치되는 순환관(41), 상기 순환관(41)으로 유입되어 이송하는 가스의 흐름을 제어하는 안티서지밸브(42), 상기 안티서지밸브(42)를 거쳐 이송된 가스를 냉각하기 위한 리사이클 쿨러(43)를 포함하여 구성된다.

상기와 같이 종래의 가스 압축기 시스템은 흡입부(10)를 통해 가스를 공급받아 가스의 압력을 조절한 뒤 압축부(20)로 보내 가스를 압축하고 냉각한 후 사용처로 배출하는 구조로 형성된다.

이때, 가스 압축기의 운전 시 서지 현상이 발생하게 되면, 고압이 형성될 경우 릴리프밸브(32)를 통해 가스를 배출하고, 저압이 형성될 경우 안티서지부(40)의 안티서지밸브(42)가 작동하여 압축가스를 다시 흡입부(10)로 재순환되도록 시스템을 구성하여 서지 현상에 대응하고 있다.

하지만, 종래의 가스 압축기 시스템은 서지 현상이 발생하게 되면 정상 운전 상태로 회복되는데 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.

또한, 가스 압축기에서 순환하는 가스의 온도를 제어하기 어려운 문제가 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 가스 압축기의 서지 현상 발생 시 빠른 시간 내에 정상의 운전 상태로 회복할 수 있도록 하고, 가스 압축기에서 순환하는 가스의 온도를 용이하게 제어할 수 있는 가스 압축기 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 가스가 유입되는 흡입관에 설치되고 흡입관으로 흡입되어 이송되는 가스의 압력을 조절하는 압력조절밸브와 상기 압력조절밸브에서 이송된 가스의 유량을 제어하기 위한 흡입밸브를 포함하는 흡입부; 상기 흡입부에서 이송되는 가스를 압축하고 압축된 가스를 냉각하기 위한 압축부; 상기 압축부에서 이송된 가스를 이상 고압 발생 시 배출시키고, 정상 압력일 경우에는 가스 사용처로 배출하기 위한 배출부; 가스 압축기에서 서지 현상 발생 시 가스 압력을 재순환시켜 정상 압력을 유지하도록 하여 서지 현상으로부터 회복시키기 위한 안티서지부; 상기 흡입부와 안티서지부에서 이송되는 가스를 냉각시키기 위해 냉각수를 공급하는 냉각부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 흡입부와 배출부에는, 흡입된 가스가 일시적으로 배출되지 못하도록 차단하기 위해, 흡입부에 제1차단밸브가 설치되고, 배출부에 제2차단밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 안티서지부는, 상기 흡입부의 흡입밸브 후단(後段)에 연결되도록 설치되고, 압축부에서 이송된 압축가스를 재순환시키기 위한 제1순환관; 상기 제1순환관으로 이송되는 압축가스의 흐름을 제어하기 위한 제1안티서지밸브; 상기 흡입부의 흡입밸브 전단(前段)에 연결되도록 설치되고, 압축부에서 이송된 압축가스를 재순환시키기 위한 제2순환관; 상기 제2순환관으로 이송되는 압축가스의 흐름을 제어하기 위한 제1안티서지밸브; 상기 제1순환관과 제2순환관으로 이송되는 압축가스를 냉각하기 위한 제3쿨러; 및 상기 제2순환관으로 이송되는 압축가스를 냉각하기 위한 제4쿨러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 냉각부는, 냉각수를 공급받는 냉각수 공급관; 상기 냉각수 공급관을 통해 공급받은 냉각수를 2곳으로 분기하여 공급하기 위한 분기부; 상기 분기부의 일측으로 배출되는 냉각수의 흐름을 제어하기 위한 제1냉각수밸브; 및 상기 분기부의 타측으로 배출되는 냉각수의 흐름을 제어하니 위한 제2냉각수밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1냉각수밸브는, 흡입부에서 이송되는 가스를 냉각하기 위해 냉각수 흐름을 제어하고, 상기 제2냉각수밸브는, 안티서지부에서 이송되는 가스를 냉각하기 위해 냉각수 흐름을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각부에는, 제1냉각수밸브와 제2냉각수밸브로 이송되는 냉각수의 분배 비율을 제어하기 위해 컨트롤러가 설치되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명에 따른 가스 압축기 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.

가스 압축기에서 서지 현상 발생 시 압축부에서 압축된 가스를 안티서지부로 재순환되도록 하되, 제1안티서지밸브와 제2안티서지밸브를 통해 흡입부의 흡입밸브 전단(前段)과 후단(後段)으로 압축가스를 재순환시켜 공급함으로써 재순환하는 압축가스의 양을 증가시킬 수 있고, 냉각부의 제1냉각수밸브를 통해 흡입부의 제1쿨러로 냉각수를 보내고, 제2냉각수밸브를 통해 안티서지부의 제3쿨러, 제4쿨러로 냉각수를 보내 가스의 온도를 용이하게 제어할 수 있게 된다.

이에 따라, 가스의 온도를 제어하고 재순환하는 가스의 양 및 속도를 증가시킬 수 있어 서지 현상에서 정상의 운전 상태로 빠르게 회복할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 가스 압축기 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 가스 압축기 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 개략도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 가스 압축기 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 개략도이다.

도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 가스 압축기 시스템은 크게, 흡입부(100), 압축부(200), 배출부(300), 안티서지부(400), 냉각부(500)를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 가스 압축기 시스템은 일반 운전시에는 압축 성능을 향상시키고, 서지 현상 발생 시에는 빠른 시간 내에 서지 현상에서 정상 운전 상태로 전환되도록 하며, 가스의 온도를 용이하게 제어할 수 있는 가스 압축기 시스템에 관한 것이다.

먼저, 흡입부(100)는 가스 압축기의 작동유체로 사용되는 LNG, CO2, N2, H2S 등의 가스를 공급받는 부분이다.

상기 흡입부(100)는 가스공급원(미도시)으로부터 상기 가스들을 공급받는 흡입관(110)이 구성된다.

상기 흡입부(100)는 흡입관(110) 상에 제1차단밸브(120), 제1쿨러(130), 압력조절밸브(140), 응축기(150), 흡입밸브(160) 순으로 배치되어 설치될 수 있다.

이때, 상기 흡입관(110)에는 흡입관(110)으로 가스가 유입되는 것을 차단하기 위해 제1차단밸브(120)가 설치되는데, 후술하는 제2차단밸브(340)와 연동하여 가스 압축기 내로 가스가 유입되거나 배출되지 못하도록 차단하는 역할을 하며, 이는 일시적으로 가스 압축기의 작동을 멈춰 유지보수 작업을 수행하기 위해 가스 압축기로 가스가 유입되거나 배출되지 못하도록 하기 위함이다.

또한, 상기 제1차단밸브(120)는 솔레노이드 방식의 밸브로 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 흡입관(110)에는 제1차단밸브(120) 다음으로 제1쿨러(130)가 설치될 수 있으며, 상기 제1쿨러(130)는 제1차단밸브(120)를 거쳐 이송된 가스를 냉각시키기 위한 것이다.

그 다음, 상기 제1쿨러(130)에서 이송된 냉각된 가스의 압력을 조절하기 위한 압력조절밸브(140)가 흡입관(110)에 설치된다.

상기 압력조절밸브(140)는 가스 압축기 내의 가스 압력을 일정하게 유지하거나 최고 압력을 제어하기 위한 것으로, 과부하 방지 역할을 겸한다.

그 다음, 상기 압력조절밸브(140)를 통해 압력이 조절되어 배출된 가스는 응축기(150)로 유입된다.

상기 응축기(150)는 가스에서 생성된 수분을 응축시켜 배출시키고, 기체는 분리하여 상부로 배출하기 위한 것으로, 증기를 냉각해 열을 빼앗아서 응축 변화시키는 것이다.

상기 응축기(150)의 냉각 방법에는 수냉, 공냉, 증발식 등이 있고, 사용 목적에 따라 정해지며, 응축기(150)의 구조는 공지된 기술을 적용하며 구체적인 설명은 생략한다.

한편, 상기 흡입밸브(160)는 응축기(150) 다음 위치의 흡입관(110)에 설치된다.

상기 흡입밸브(160)는 응축기(150)에서 수분이 제거된 가스가 흡입되는 부분으로, 흡입관(110)으로 이송되는 가스의 유량을 제어하기 위한 것이다.

이러한 상기 흡입밸브(160)는 밸브의 개방 정도에 따라 흡입밸브(160)를 통과하는 가스의 양을 설정할 수 있으며, 후술하는 제1안티서지밸브(420) 및 제2안티서지밸브(440)의 개방 정도와 연동하여 개방되거나 폐쇄된 상태가 될 수 있다.

이렇게 상기 흡입부(100)는 가스를 공급받아 냉각시킨 후 압력을 조절하고 유량을 제어하여 후술하는 압축부(200)로 보내는 역할을 수행한다.

다음으로, 압축부(200)는 상기 흡입부에서 이송되는 가스를 압축하기 위한 부분이다.

상기 압축부(200)는 흡입부(100)의 흡입관(110) 끝단에 연결되도록 압축관(210)이 설치된다.

상기 압축관(210)에는 압축기(220)가 설치되고, 상기 압축기(230) 다음으로 제2쿨러(230)이 배치되도록 설치된다.

상기 압축기(220)는 흡입밸브(160)를 통해 유량이 제어된 가스를 고압의 상태로 압축하기 위한 부분이다.

상기 압축기(220)는 압축관(210)을 통해 이송된 가스를 압축하는 것으로, 기계적 에너지를 통해 가스를 고압으로 생성하여 공급하기 위한 것이다.

상기 압축기(220)의 작동 방식에 따라 왕복동, 원심형, 축류, 스크류 방식이 적용될 수 있다.

한편, 상기 압축기(220)를 통해 압축된 가스를 저온으로 냉각시기키 위해 압축관(210)에는 제2쿨러(230)가 설치된다.

상기 제2쿨러(230)는 압축기(220)에서 이송되어 고온 상태로 전환된 압축된 가스를 저온 상태로 냉각하기 위한 것이다.

즉, 상기 제2쿨러(230)를 통해 최적의 온도를 갖는 압축된 가스로 열교환하게 되는 것이다.

이때, 상기 제2쿨러(230) 다음으로 상기 압축기(220)가 더 설치될 수도 있다.

즉, 압축관(210) 상에 먼저 압축기(220)가 배치되고, 그 다음 제2쿨러(230)가 배치되며, 다시 압축기(220)가 배치되도록 하여, 압축기(220)에서 압축된 가스를 제2쿨러(230)에서 냉각시킨 후 다시 압축기(220)를 통해 다시 한 번 압축하는 과정으로 가스를 압축할 수도 있다.

다음으로, 배출부(300)는 압축부(200)에서 압축된 가스가 이송되어 사용처로 배출되기 위한 부분이다.

상기 배출부(300)는 상기 압축관(210)과 연결되도록 배출관(310)이 설치된다.

또한, 상기 배출관(310)에는 가스 압축기 시스템에서 과도한 압력이 발생할 경우 가스를 외부로 배출시키기 위해 릴리프밸브(320)가 설치된다.

상기 릴리프밸브(320)는 배출관(310)으로 이송되는 가스가 이상 고압으로 형성될 경우 자동으로 개방되어 정상의 압력을 유지할 때까지 개방된 상태를 유지시킨다.

이러한 상기 릴리프밸브(320)는 가스의 기설정 압력에 반응하여 기계식으로 동작하는 기계식 밸브일 수 있다.

그 다음, 상기 배출관(310)에는 배출관(310)으로 이송되는 가스가 압력차에 의해 역류하는 것을 방지하기 위해 체크밸브(330)가 설치된다.

상기 체크밸브(330)는 서지 현상 발생시 배출관(310) 내의 압력의 변화에 따라 압력관(210)이 위치된 역방향으로 가스가 역류하여 흐르는 것을 방지한다.

한편, 상기 배출관(310)에는 체크밸브(330) 다음으로 제2차단밸브(340)가 설치된다.

상기 제2차단밸브(340)는 상기 설명한 흡입부(100)의 제1차단밸브(120)와 연동하여 흡입관(110)으로부터 배출관(310)까지 가스가 유입되거나 배출되지 못하도록 차단하기 위한 역할을 한다.

즉, 가스가 유입되는 입구에 해당하는 흡입관(110)과 가스가 배출되는 배출관(310) 사이를 차단함으로써 개별적인 가스 압축기 시스템 중 하나의 유닛에 해당하는 시스템을 유지보수 작업이 필요로 할 때 상기 제1차단밸브(120)와 제2차단밸브(340)를 통해 가스의 유입 및 배출을 차단할 수 있게 된다.

다음으로, 안티서지부(400)는 가스 압축기 시스템에서 서지 현상 발생 시 이를 정상의 운전 상태로 회복시키기 위한 부분으로, 가스 압력을 재순환시켜 정상 압력을 유지하도록 하는 역할을 한다.

상기 안티서지부(400)는 크게, 제1순환관(410), 제1안티서지밸브(420), 제2순환관(430), 제2안티서지밸브(440), 제3쿨러(450), 제4쿨러(460)을 포함하여 구성된다.

상기 제1순환관(410)은 일측은 압축부(200)와 배출부(300) 사이에 배치된 압축관(210)과 연결되도록 설치되고, 타측은 상기 흡입부(100)의 흡입밸브(160) 후단(後段)에 연결되도록 설치된다.

상기 제1순환관(410)은 압축부(200)에서 이송된 압축가스를 흡입부(100)와 압축부(200) 사이에 배치된 압축관(210)으로 재순환시키는 역할을 한다.

이때, 상기 제1순환관(410)에는 제1순환관(410)으로 이송되는 가스의 흐름을 제어하기 위해 제1안티서지밸브(420)가 설치된다.

즉, 상기 제1순환관(410)을 통해 유입되어 이송되는 가스가 제1안티서지밸브(420)의 개폐에 따라 흡입부(100)와 압축부(200) 사이에 배치된 압축관(210)으로 재순환될 수 있는 것이다.

이와 같이, 상기 제1순환관(410)을 통해 압축관(210)으로 가스를 재순환시킴으로써, 압축관(210)으로 이송하는 가스의 압력을 일정 수준으로 올릴 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 제2순환관(430)은 일측은 압축부(200)와 배출부(300) 사이에 배치된 압축관(210)과 연결되도록 설치되고, 타측은 상기 흡입부(100)의 흡입밸브(160) 전단(前段)에 연결되도록 설치된다.

상기 제2순환관(430)은 압축부(200)에서 이송된 압축가스를 흡입부(100)와 압축부(200) 사이에 배치된 압축관(210)으로 재순환시키는 역할을 한다.

이때, 상기 흡입밸브(160) 전단(前段)에 연결되도록 설치되되, 응축기(150) 전단(前段)에 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제2순환관(430)에는 제2순환관(430)으로 이송되는 가스의 흐름을 제어하기 위해 제2안티서지밸브(440)가 설치된다.

즉, 상기 제2순환관(430)을 통해 유입되어 이송되는 가스가 제2안티서지밸브(440)의 개폐에 따라 흡입부(100)와 압축부(200) 사이에 배치된 압축관(210)으로 재순환될 수 있는 것이다.

이와 같이, 상기 제2순환관(430)을 통해 압축관(210)으로 가스를 재순환시킴으로써, 압축관(210)으로 이송하는 가스의 압력을 일정 수준으로 올릴 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 제1순환관(410)과 제2순환관(430)에는 제1순환관(410)과 제2순환관(430)으로 이송되는 가스를 냉각시키기 위해 제3쿨러(450)가 설치된다.

상기 제3쿨러(450)는 제1순환관(410)과 제2순환관(430)으로 이송되는 가스를 동시에 냉각시키기 위해 제1순환관(410)과 제2순환관(430)에 설치된다.

이때, 상기 제3쿨러(450) 다음으로 제2순환관(430)에는 제4쿨러(460)가 더 설치될 수도 있다.

상기 제4쿨러(460)는 제2순환관(430)으로 순환 이송하는 가스를 냉각시키기 위한 역할을 한다.

상기 제1안티서지밸브(420)와 제2안티서지밸브(420)를 통해 일반 운전시 압축 성능을 향상시킬 수 있고, 서지 현상 발생 시에는 서지 현상을 빠른 시간 내에 벗어나 정상 압력 상태를 유지할 수 있도록 한다.

즉, 서지 현상 발생시에는 제1안티서지밸브(420)를 개방하여 가스가 순환되도록 하고, 일반 운전시 가스의 압축 성능 향상이 필요로 할 경우에는 상기 제1안티서지밸브(440)를 개방하여 가스가 순환되도록 할 수 있다.

또한, 서지 현상 발생시 또는 일반 운전시 가스의 압축 성능을 필요로 할 경우 제1안티서지밸브(420)와 제2안티서지밸브(440)를 동시에 개방하여 작동될 수도 있다.

다음으로, 냉각부(500)는 흡입부(100)와 안티서지부(400)에서 이송되는 가스를 냉각시키기 위한 부분이다.

상기 냉각부(500)는 냉각수를 공급받는 냉각수 공급관(510), 상기 냉각수 공급관(510)을 통해 공급받은 냉각수를 2곳으로 분기하여 공급하기 위한 분기부(520), 상기 분기부(520)의 일측으로 배출되는 냉각수의 흐름을 제어하기 위한 제1냉각수밸브(530) 및 상기 분기부(520)의 타측으로 배출되는 냉각수의 흐름을 제어하니 위한 제2냉각수밸브(540)를 포함한다.

상기 냉각부(500)는 냉각수 공급장치(미도시)로부터 냉각수를 공급받아 분기부(520)를 통해 2곳으로 분기되어 각각 일측에는 제1냉각수밸브(530), 타측에는 제2냉각수밸브(540)가 설치된 방향으로 냉각수가 흐르게 된다.

즉, 상기 제1냉각수밸브(530)를 거쳐 배출되는 냉각수는 흡입부(100)의 제1쿨러(130)로 보내지게 되고, 제2냉각수밸브(540)를 거쳐 배출되는 냉각수는 안티서지부(400)의 제3쿨러(450)와 제4쿨러(460)로 보내지게 된다.

따라서, 상기 제1냉각수밸브(530)는 흡입부(100)에서 이송되어 제1쿨러(130)를 거쳐 이송되는 가스를 냉각하기 위한 냉각수 흐름을 제어하고, 상기 제2냉각수밸브(540)는 안티서지부(400)에서 이송되어 제3쿨러(450)와 제4쿨러(460)를 거쳐 이송되는 가스를 냉각하기 위한 냉각수 흐름을 제어하게 된다.

이때, 상기 냉각부(500)에는 제1냉각수밸브(530)와 제2냉각수밸브(540)로 이송되는 냉각수의 분배 비율을 제어하기 위해 컨트롤러(550)가 설치되는 것이 바람직하다.

상기 컨트롤러(550)는 안티서지부(400)의 제1안티서지밸브(420) 및 제2안티서지밸브(440) 개방 정도에 따라 제1냉각수밸브(530) 및 제2냉각수밸브(540)를 제어하여 냉각수를 공급하는 분배 비율을 제어하게 된다.

즉, 안티서지부(400)의 제1안티서지밸브(420) 및 제2안티서지밸브(440)가 폐쇄되면, 상기 흡입부(100)의 압력조절밸브(140)는 개방된 상태일 수 있고, 안티서지부(400)의 제1안티서지밸브(420) 및 제2안티서지밸브(440)가 개방되면, 상기 흡입부(100)의 압력조절밸브(140)는 폐쇄된 상태가 될 수 있다.

이는, 이송되는 가스의 압력 차이에 따라 설정된 것으로, 압력조절밸브(140)가 폐쇄된 상태가 되면 컨트롤러(550)는 제1냉각수밸브(530)로 보내지는 냉각수의 흐름을 차단하고 제2냉각수밸브(540)로만 냉각수가 공급될 수 있도록 제어할 수 있게 된다.

따라서, 상기 제1안티서지밸브(420) 및 제2안티서지밸브(440)의 상태에 따라 압력조절밸브(140)의 개방 여부가 결정되어 냉각수를 공급하는 분배 비율이 정해질 수 있게 된다.

이하에서는 도 2를 참조하여 상기 설명한 가스 압축기 시스템의 작용에 대하여 설명한다.

먼저, 일반 운전 상황 시 가스 흐름을 알아보면, 흡입관(110)을 통해 작동유체로 사용되는 가스가 유입되고, 유입된 가스는 1차단밸브(120)을 거쳐 제1쿨러(130)에서 냉각된 후 압력조절밸브(140)에 의해 설정된 압력으로 조절되어 응축기(150)로 보내진다.

그 다음, 응축기(150)로 유입된 가스는 수분을 응축하여 배출하고 증발된 가스는 흡입밸브(160)로 보내져 유량을 조절된 후 압축부(200)로 보내진다.

그 다음, 흡입밸브(160)에서 이송된 가스는 압축관(210)을 통해 이송되어 압축기(220)로 이송되고 고압으로 압축된 후 제2쿨러(230)에 의해 냉각처리 된다.

그 다음, 압축관(210)을 통해 배출부로(300)의 배출관(310)으로 이송되며, 이때, 가스의 압력이 기설정된 압력 이상으로 과압될 경우 릴리프밸브(320)를 통해 외부로 배출된다.

그 다음, 배출관(310)으로 이송되는 가스는 체크밸브(330)와 제2차단밸브(340)을 거쳐 사용처로 배출되게 된다.

한편, 가스 압축기 시스템에서 서지 현상 발생 시 가스 흐름을 보면, 압축부(200)를 통해 압축된 가스가 제1순환관(410) 및 제2순환관(430)으로 순환되어 제1안티서지밸브(420) 및 제2안티서지밸브(440)가 개방됨에 따라 흡입밸브(160)의 전단(前段)과 후단(後段)으로 압축가스를 재순환되게 된다.

이때, 흡입부(100)와 안티서지부(400)에서 이송되는 가스의 냉각 효율을 향상시키기 위해 냉각부(500)를 통해 냉각수를 공급하게 된다.

즉, 냉각수공급관(510)으로 공급된 냉각수는 분기부(520)를 통해 각각 제1냉각수밸브(530)로 이송되어 제1쿨러(130)로 냉각수를 공급하고, 제2냉각수밸브(540)로 이송되어 제3쿨러(450) 및 제4쿨러(460)로 냉각수를 공급한다.

따라서, 상기 냉각부(500)는 흡입부(100)의 제1쿨러(130)와 안티서지부(400)의 제3쿨러(450), 제4쿨러(460)로 각각 개별적으로 냉각수를 분배하여 공급할 수 있어 냉각 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 압축기(220)의 고장 또는 유지 보수를 할 경우, 흡입부(100)의 제1차단밸브(120)와 배출부(300)의 제2차단밸브(340)를 폐쇄하여 가스가 유입되거나 배출되지 못하도록 제어할 수 있게 된다.

상기 설명한 바와 같이, 가스 압축기에서 서지 현상 발생 시 압축부(200)에서 압축된 가스를 안티서지부(400)로 재순환되도록 하되, 제1안티서지밸브(420)와 제2안티서지밸브(440)를 통해 흡입부(100)의 흡입밸브(160) 전단(前段)과 후단(後段)으로 압축가스를 재순환시켜 공급함으로써 재순환하는 압축가스의 양을 증가시킬 수 있고, 냉각부(500)의 제1냉각수밸브(530)를 통해 흡입부(100)의 제1쿨러(130)로 냉각수를 보내고, 제2냉각수밸브(540)를 통해 안티서지부(400)의 제3쿨러(450), 제4쿨러(460)로 냉각수를 보내 가스의 온도를 용이하게 제어할 수 있게 된다.

이에 따라, 가스의 온도를 제어하고 재순환하는 가스의 양 및 속도를 증가시킬 수 있어 서지 현상에서 정상의 운전 상태로 빠르게 회복할 수 있는 특징이 있는 것이다.

한편, 본 발명은 앞서 설명한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.

100: 흡입부 110: 흡입관
120: 제1차단밸브 130: 제1쿨러
140: 압력조절밸브 150: 응축기
160: 흡입밸브 200: 압축부
210: 압축관 220: 압축기
230: 제2쿨러 300: 배출부
310: 배출관 320: 릴리프밸브
330: 체크밸브 340: 제2차단밸브
400: 안티서지부 410: 제1순환관
420: 제1안티서지밸브 430: 제2순환관
440: 제2안티서지밸브 450: 제3쿨러
460: 제4쿨러 500: 냉각부
510: 냉각수공급관 520: 분기부
530: 제1냉각수밸브 540: 제2냉각수밸브
550: 컨트롤러

Claims (6)

1. 가스가 유입되는 흡입관에 설치되고 흡입관으로 흡입되어 이송되는 가스의 압력을 조절하는 압력조절밸브와 상기 압력조절밸브에서 이송된 가스의 유량을 제어하기 위한 흡입밸브를 포함하는 흡입부;
   상기 흡입부에서 이송되는 가스를 압축하고 압축된 가스를 냉각하기 위한 압축부;
   상기 압축부에서 이송된 가스를 이상 고압 발생 시 배출시키고, 정상 압력일 경우에는 가스 사용처로 배출하기 위한 배출부;
   가스 압축기에서 서지 현상 발생 시 가스 압력을 재순환시켜 정상 압력을 유지하도록 하여 서지 현상으로부터 회복시키기 위한 안티서지부; 및
   상기 흡입부와 안티서지부에서 이송되는 가스를 냉각시키기 위해 냉각수를 공급하는 냉각부;를 포함하며,
   상기 안티서지부는,
   상기 흡입부에 연결되도록 설치되고, 압축부에서 이송된 압축가스를 재순환시키기 위한 제1순환관; 및
   상기 제1순환관으로 이송되는 압축가스의 흐름을 제어하기 위한 제1안티서지밸브를 포함하고,
   상기 흡입부에서 이송되는 가스를 냉각시키기 위해 상기 흡입관에 마련되는 제1쿨러; 및
   상기 안티서지부에서 재순환되는 가스를 냉각시키기 위해 상기 제1순환관에 마련되는 제3쿨러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 압축기 시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   흡입부와 배출부에는,
   흡입된 가스가 일시적으로 배출되지 못하도록 차단하기 위해,
   흡입부에 제1차단밸브가 설치되고, 배출부에 제2차단밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 압축기 시스템.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제1순환관은, 상기 흡입부의 흡입밸브 후단(後段)에 연결되도록 설치되고,
   상기 안티서지부는,
   상기 흡입부의 흡입밸브 전단(前段)에 연결되도록 설치되고, 압축부에서 이송된 압축가스를 재순환시키기 위한 제2순환관;
   상기 제2순환관으로 이송되는 압축가스의 흐름을 제어하기 위한 제1안티서지밸브; 및
   상기 제2순환관으로 이송되는 압축가스를 냉각하기 위한 제4쿨러;를 포함하며,
   상기 제3쿨러는, 상기 제1순환관과 제2순환관으로 이송되는 압축가스를 냉각하는 것을 특징으로 하는 가스 압축기 시스템.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 냉각부는,
   냉각수를 공급받는 냉각수 공급관;
   상기 냉각수 공급관을 통해 공급받은 냉각수를 2곳으로 분기하여 공급하기 위한 분기부;
   상기 분기부의 일측으로 배출되는 냉각수의 흐름을 제어하기 위한 제1냉각수밸브; 및
   상기 분기부의 타측으로 배출되는 냉각수의 흐름을 제어하니 위한 제2냉각수밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 압축기 시스템.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 제1냉각수밸브는, 흡입부에서 이송되는 가스를 냉각하기 위해 냉각수 흐름을 제어하고,
   상기 제2냉각수밸브는, 안티서지부에서 이송되는 가스를 냉각하기 위해 냉각수 흐름을 제어하는 것을 특징으로 하는 가스 압축기 시스템.
6. 제 4항 또는 5항에 있어서,
   상기 냉각부에는,
   제1냉각수밸브와 제2냉각수밸브로 이송되는 냉각수의 분배 비율을 제어하기 위해 컨트롤러가 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 압축기 시스템.

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