KR102297870B1 - 유체 이송 시스템 - Google Patents

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KR102297870B1 KR1020150060375A KR20150060375A KR102297870B1 KR 102297870 B1 KR102297870 B1 KR 102297870B1 KR 1020150060375 A KR1020150060375 A KR 1020150060375A KR 20150060375 A KR20150060375 A KR 20150060375A KR 102297870 B1 KR102297870 B1 KR 102297870B1
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Abstract

본 발명은 유체 이송 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 서로에 대해 상대 운동하는 제1 및 제 2 위치 사이에서 유체를 이송하는 이송파이프 및 제 1 및 제 2 위치 사이에서 이송파이프의 가변 길이를 제어할 수 있는 조절 수단을 독립적으로 운용함으로써 유체 이송을 안정적으로 수행할 수 있는 유체 이송 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유체 이송 시스템은 제 1 위치와 제 2 위치간에 유체를 이송하는 시스템에 있어서, 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치 사이의 해수에 부유하도록 설치되는 부이; 상기 부이에 설치되고 제 1 릴 수단과 제 2 릴 수단을 지지하는 베이스부; 상기 제 1 릴 수단에 감겨있으며, 일단이 상기 제 1 위치와 연결되는 제 1 파이프; 상기 제 2 릴 수단에 감겨있으며, 일단이 상기 제 2 위치와 연결되는 제 2 파이프; 및 상기 제 1 파이프의 타단과 상기 제 2 파이프의 타단을 연결하는 연결 파이프를 제공한다.

Description

유체 이송 시스템 {FLUID TRANSFER SYSTEM}
본 발명은 유체 이송 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 서로에 대해 상대 운동하는 제1 및 제 2 위치 사이에서 유체를 이송하는 이송파이프 및 제 1 및 제 2 위치 사이에서 이송파이프의 가변 길이를 제어할 수 있는 조절 수단을 독립적으로 운용함으로써 유체 이송을 안정적으로 수행할 수 있는 유체 이송 시스템에 관한 것이다.
해상 유전 및 가스전 등의 개발이 활발해짐에 따라 채굴된 원유, 천연가스 등과 같은 유체자원을 원하는 장소로 안전하게 수송 및 운반하기 위한 다양한 수송선박, 이송장비, 해양설비 등이 개발되고 있다.
천연가스나 원유의 시추가 해상에서 이루어지는 경우 일시적으로 저장을 하거나 그 처리를 위한 해양부유구조물인 FPSO(Floating Production, Storage and Offloading) 및 천연가스 생산저장 설비인 FLNG의 사용이 빈번해지고 있다.
FPSO는 시추선에서 포집된 가스나 원유를 받아서 운송선이나 파이프라인을 통하여 운송하기 전에 처리하고, 저장하는 시설을 의미한다. 한편, 가스나 원유의 처리는 하지 않고 일시적으로 저장만 하는 경우에는 FSU(Floating Storage Unit)라고 부른다.
한편, 제1위치의 FPSO 또는 FLNG와 제2위치의 LNG 운반선 사이의 유체 이송은 육상에서의 이송과 달리 이송라인이 지면에 안정적으로 지지되지 않고 두 위치 간의 상대 운동이 발생하기 때문에 유체 이송에 대한 추가적이고 다양한 조치 및 검토가 세밀하게 요구된다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 제1위치의 FPSO 또는 FLNG를 '제 1 위치'로 지칭하고, 제2위치의 LNG 운반선을 '제 2 위치'로 지칭한다.
제 1 위치의 저장탱크에서 제 2 위치의 저장탱크로 유체를 이송하기 위한 종래의 유체이송장치는 제 1 위치의 저장탱크와 제 2 위치의 저장탱크 사이에 유체가 이송되는 강체 파이프(rigid pipe)를 설치하고, 강체 파이프 측에 로터리 조인트 등을 설치하여 2개의 저장탱크 사이의 상대 운동에 따른 각종 변위, 회전 등을 흡수하도록 구성되어 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 유체이송장치는 조인트 부분의 구조가 복잡하고, 연결 부위에서의 누수 등이 발생할 수 있고, 조인트와 같은 연결부위에 마모 등이 발생하여 유체이송장치의 수명을 단축시킬 수 있다. 또한, 계류를 위해서 호저(hawser)가 필요하며, 유체이송에 안정적으로 사용하기 어려운 단점이 있었다.
이에, 최근에는 강제파이프 대신에 상대운동에 대한 변위 등을 효과적으로 흡수할 수 있는 플렉시블 파이프(flexible pipe)를 적용하기 위한 연구가 시도되고 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 유체 이송 시스템을 도시한 도면이다. 제 1 위치에서 계류 중인 FLNG(10)은 또 다른 제 2 위치에서 계류 중인 LNG 운반선(20) 사이에 연결된 이송파이프(30)에 의해 유체를 이송하게 되는데, FLNG(10)의 탑사이드(topside)에는 이송파이프의 길이를 조절하기 위한 릴(11)이 설치되어 FLNG(10) 및 LNG 운반선(20)의 상대 운동에 따른 가변 거리에 대해 이송파이프의 길이를 조절하게 된다.
그러나 FLNG(10)의 탑사이드에는 천연가스를 액화하기 위한 장비들로 공간이 부족하여 이송파이프를 보관하고 이송파이프의 길이를 조절하기 위한 호스 릴을 설치하기 위한 공간 확보가 어렵다. 또한 호스 릴(11) 주변에는 플래어 타워(12)가 설치되어 있어서 안전성에도 문제점이 있었다.
대한민국 특허공개번호 제 2001-0040437 호
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 서로에 대해 상대 운동하는 제1 및 제 2 위치 사이에서 유체를 이송하는 이송파이프 및 제 1 및 제 2 위치 사이에서 이송파이프의 가변 길이를 제어할 수 있는 조절 수단을 독립적으로 운용함으로써, 부유식 해상구조물이나 선박에서 독립되어 있으므로 유체 이송을 위한 다양한 작업에 확장되어 활용될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 제 1 위치와 제 2 위치간에 유체 이송 시스템은 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치 사이의 해수에 부유하도록 설치되는 부이; 상기 부이에 설치되고 제 1 릴 수단과 제 2 릴 수단을 지지하는 베이스부; 상기 제 1 릴 수단에 감겨있으며, 일단이 상기 제 1 위치와 연결되는 제 1 파이프; 상기 제 2 릴 수단에 감겨있으며, 일단이 상기 제 2 위치와 연결되는 제 2 파이프; 및 상기 제 1 파이프의 타단과 상기 제 2 파이프의 타단을 연결하는 연결 파이프를 제공한다.
상기 제 1, 2 릴 수단은, 상기 제 1, 2 파이프가 감기는 제 1, 2 드럼; 상기 제 1, 2 드럼의 회전을 구속하기 위한 제 1, 2 브레이크; 상기 제 1, 2 드럼을 회전시킬 수 있도록 구동력을 발생하는 제 1, 2 모터; 및 상기 제 1, 2 드럼을 지지하는 제 1, 2 지지부;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 릴 수단과 상기 제 2 릴 수단은 직렬로 배열되는 것이 바람직하다.
상기 제 1 파이프는 상기 제 1 드럼 일측을 관통하여 상기 제 1 지지부에 설치되어 있는 제 1 스위블 조인트와 연결되며, 상기 제 2 파이프는 상기 제 2 드럼 일측을 관통하여 상기 제 2 지지부에 설치되어 있는 제 2 스위블 조인트와 연결되는 것이 바람직하다.
상기 연결 파이프의 일단은 상기 제 1 스위블 조인트와 연결되고, 타단은 상기 제 2 스위블 조인트에 연결되는 것이 바람직하다.
상기 제 1, 2 릴 수단은 제 1, 2 제어부에 의해 상기 제 1, 2 파이프를 감거나 풀도록 조절되는 것이 바람직하다.
상기 제 1 위치는 부유식 해양 구조물이고, 상기 제 2 위치는 LNG 운반선인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 서로에 대해 상대 운동하는 제1 및 제 2 위치 사이에서 유체를 이송하는 이송파이프 및 제 1 및 제 2 위치 사이에서 이송파이프의 가변 길이를 제어할 수 있는 조절 수단을 독립적으로 운용함으로써, 부유식 해상구조물이나 선박에서 독립되어 있으므로 유체 이송을 위한 다양한 작업에 확장되어 활용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제 1 위치의 해상구조물에 이송파이프를 보관하기 위한 저장공간 및 이송파이프의 길이를 조절하기 위한 릴(reel)과 같은 조절수단이 필요하지 않아 제 1 위치의 해상구조물의 탑사이드 공간 활용에 이점이 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 유체 이송 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 유체 이송 시스템을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 듀얼 릴 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 듀얼 릴의 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시례를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시례에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시례는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명에 따른 유체 이송 시스템을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 듀얼 릴 구조를 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 듀얼 릴의 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유체 이송 시스템은 제 1 위치(110)와 제 2 위치간(120)에 유체를 이송하는 시스템에 있어서, 제 1 위치(110)와 제 2 위치(120) 사이의 해수에 부유하도록 설치되는 부이(130); 부이(130)에 설치되고 제 1 릴 수단(210)과 제 2 릴 수단(220)을 지지하는 베이스부(201); 제 1 릴 수단(210)에 감겨있으며, 일단이 제 1 위치(110)와 연결되는 제 1 파이프(151); 제 2 릴 수단(220)에 감겨있으며, 일단이 제 2 위치(120)와 연결되는 제 2 파이프(152); 및 제 1 파이프(151)의 타단과 제 2 파이프(152)의 타단을 연결하는 연결 파이프(153)를 제공한다.
제 1 위치(110)는 원유, 천연가스 등과 같은 유체를 생산, 저장, 하역하는 FPSO, FLNG 등과 같은 부유식 해양 구조물일 수 있고, 제 2 위치(120)는 LNG를 운반하는 LNG 운반선일 수도 있다. 해상구조물은 자체적으로 대형 원유 생산 저장 설비를 갖추고 있으며 유조선에 하역까지 할 수 있는 해양 플랜트인 FPSO와 생산된 천연가스를 해상에서 직접 액화시켜서 저장탱크 내에 저장하고 저장탱크내에 저장된 LNG를 LNG 수송선으로 옮겨싣기 위해 사용되는 LNG-FPSO(Liquefied Natural Gas - Floating Production Storage and Off-loading) 등일 수 있다.
릴 수단(200)은 듀얼로 구성되어 제 1 릴 수단(210)과 상기 제 2 릴 수단(220)을 포함하며, 직렬로 배열될 수 있다.
제 1, 2 릴 수단(210, 220)은, 제 1, 2 파이프(151, 152)가 감기는 제 1, 2 드럼(211, 221); 제 1, 2 드럼(211, 221)의 회전을 구속하기 위한 제 1, 2 브레이크(214, 224); 제 1, 2 드럼(211, 221)을 회전시킬 수 있도록 구동력을 발생하는 제 1, 2 모터(213, 223); 및 제 1, 2 드럼(211, 221)을 지지하는 제 1, 2 지지부(215, 225);를 포함한다.
제 1, 2 드럼(211, 221)에 감겨있는 제 1, 2 파이프(151, 152)의 일단은 제 1, 2 위치에 연결되는데, 제 1, 2 위치(110,120)에는 제 1, 2 파이프(151, 152)를 안정적으로 연결하기 위한 제 1, 2 컨넥션 헤드(111,121)가 설치되어 있어서 제 1, 2 파이프(151, 152)가 컨넥션 헤드(111,121)에 연결된다.
컨넥션 헤드(111,121)는 제 1, 2 위치(110,120)에 설치된 파이프를 통해 제 1, 2 위치(110,120)에 마련된 제 1, 2 LNG 저장 탱크(112,122)와 연결될 수 있다.
제 1 파이프(151)는 제 1 드럼(211) 일측을 관통하여 제 1 지지부(215)에 설치되어 있는 제 1 스위블 조인트(218)와 연결되며, 제 2 파이프(152)는 제 2 드럼(221) 일측을 관통하여 제 2 지지부(225)에 마련되어 있는 제 2 스위블 조인트(228)와 연결되며, 연결 파이프(153)의 일단은 제 1 스위블 조인트(218)와 연결되고, 타단은 제 2 스위블 조인트(228)에 연결될 수 있다.
제 1 위치(110)의 LNG 저장 탱크(112)에서 펌프에 의해 배출되는 LNG는 제 1 컨넥션 헤드(111,121)에 연결된 파이프를 통해 제 1 파이프(151), 연결 파이프(153) 및 제 2 파이프(152)를 통해 제 2 컨넥션 헤드(121)에 연결된 파이프를 통해 제 2 위치에 마련된 LNG 저장 탱크(122)로 LNG가 이송될 수 있다.
해류나 파도에 의해서 제1 위치(110) 및 제 2 위치(120)가 바뀌게 되고, 계류 시스템의 범위 내에서 움직이게 된다. 따라서 제1 위치(110) 및 제 2 위치(120)는 부유되고 있는 부이(130)와의 사이 거리가 가변되면서 제 1, 2 파이프(151,152)의 길이도 가변되어야 한다.
1, 2 릴 수단(210, 220)은 제 1, 2 제어부(241,242)에 의해 각각 제 1, 2 파이프(151, 152)를 감거나 풀도록 조절할 수 있다. 즉, 제 1, 2 제어부(241,242)의 신호에 의해 제 1, 2 모터(213, 223)가 작동되어 제 1, 2 모터(213, 223)의 회전력이 미도시된 감속기나 다수의 기어를 통해 전달되어 회전하는 드럼(211, 221)의 외주면에 제 1, 2 파이프(151,152)를 권선한다.
본 발명에 따른 유체 이송 시스템의 작용을 살펴보면, 예컨대, 제 1 위치(110)의 FLNG에서 제 2 위치(120)의 LNG 운반선에 LNG를 하역하기 위해서 릴 수단(200)을 갖춘 부이(130)를 제 1 위치(110)와 제 2 위치(120) 사이로 이동시키고, 제 1, 2 릴 수단(210,220)에 연결되어 있는 제 1, 2 파이프(151, 152)를 제 1, 2 위치(110, 120)의 제 1 , 2 컨넥션 헤드(111,121)에 연결한다. 제 1 위치(110)의 FLNG에서 제 2 위치(120)의 LNG 운반선으로 LNG가 이송되는 동안 제 1, 2 제어부(241,242)는 제 1, 2 위치(110,120)가 계류되어 가변되는 상대거리를 측정하여 제 1, 2 릴 수단(210,220)의 제 1, 2 파이프(151,152)를 권선하여 안전한 거리를 유지하도록 한다. LNG 이송이 모두 완료되면, 제 1, 2 컨넥션 헤드(111,121)에 연결된 제 1, 2 파이프(151, 152)의 연결을 해제하여 부이(130)에 설치된 릴 수단(200)이 제 1, 2 위치(110,120)에서 독립적으로 운용될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 유체 이송 시스템은 서로에 대해 상대 운동하는 제1 및 제 2 위치 사이에서 유체를 이송하는 이송파이프 및 제 1 및 제 2 위치 사이에서 이송파이프의 가변 길이를 제어할 수 있는 조절 수단을 독립적으로 운용함으로써 부유식 해상구조물이나 선박에서 독립되어 있으므로 유체 이송을 위한 다양한 작업에 확장되어 활용될 수 있다.
또한, 제 1 위치의 해상구조물에 이송파이프를 보관하기 위한 저장공간 및 이송파이프의 길이를 조절하기 위한 릴(reel)과 같은 조절수단이 필요하지 않아 제 1 위치의 해상구조물의 탑사이드 공간 활용에 이점이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 상기 실시례에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
110 : 제 1 위치 111 : 제 1 컨넥션 헤드
112 : 제 1 LNG 저장탱크 120 : 제 2 위치
121 : 제 2 컨넥션 헤드 122 : 제 2 LNG 저장 탱크
130 : 부이 151 : 제 1 파이프
152 : 제 2 파이프 200 : 릴 수단
210 : 제 1 릴 수단 211 : 제 1 드럼
215 : 제 1 지지부 218 : 제 1 스위블 조인트
220 : 제 2 릴 수단 221 : 제 2 드럼
225 : 제 2 지지부 228 : 제 2 스위블 조인트
241 : 제 1 제어부 242 : 제 2 제어부
253 : 연결 파이프

Claims (7)

  1. 제 1 위치와 제 2 위치간에 유체를 이송하는 시스템에 있어서,
    상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치 사이의 해수에 부유하도록 설치되는 부이;
    상기 부이에 설치되고 제 1 릴 수단과 제 2 릴 수단을 지지하는 베이스부;
    상기 제 1 릴 수단에 감겨있으며, 일단이 상기 제 1 위치와 연결되는 제 1 파이프;
    상기 제 2 릴 수단에 감겨있으며, 일단이 상기 제 2 위치와 연결되는 제 2 파이프; 및
    상기 제 1 파이프의 타단과 상기 제 2 파이프의 타단을 연결하는 연결 파이프를 포함하며,
    상기 제 1, 2 릴 수단은,
    상기 제 1, 2 파이프가 감기는 제 1, 2 드럼;
    상기 제 1, 2 드럼의 회전을 구속하기 위한 제 1, 2 브레이크;
    상기 제 1, 2 드럼을 회전시킬 수 있도록 구동력을 발생하는 제 1, 2 모터; 및
    상기 제 1, 2 드럼을 지지하는 제 1, 2 지지부를 포함하며,
    상기 제 1 파이프는 상기 제 1 드럼 일측을 관통하여 상기 제 1 지지부에 설치되어 있는 제 1 스위블 조인트와 연결되고,
    상기 제 2 파이프는 상기 제 2 드럼 일측을 관통하여 상기 제 2 지지부에 설치되어 있는 제 2 스위블 조인트와 연결되며,
    상기 제1 위치에는 제1 컨넥션 헤드가 설치되어, 제1 드럼에 감겨있는 제1 파이프의 일단이 제1 컨넥션 헤드를 통해 제1 위치에 연결되고,
    상기 제2 위치에는 제2 컨넥션 헤드가 설치되어, 제2 드럼에 감겨있는 제2 파이프의 일단이 제2 컨넥션 헤드를 통해 제2 위치에 연결되는, 유체 이송 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 릴 수단과 상기 제 2 릴 수단은 직렬로 배열되는, 유체 이송 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결 파이프의 일단은 상기 제 1 스위블 조인트와 연결되고, 타단은 상기 제 2 스위블 조인트에 연결되는, 유체 이송 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1, 2 릴 수단은 제 1, 2 제어부에 의해 상기 제 1, 2 파이프를 감거나 풀도록 조절되는, 유체 이송 시스템.
  7. 제 1항, 제 3항, 제 5항, 및 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 위치는 부유식 해양 구조물이고,
    상기 제 2 위치는 LNG 운반선이며,
    상기 부유식 해양 구조물에서 상기 LNG 운반선으로 LNG를 하역하기 위해서 제1, 2 릴 수단을 갖춘 부이를 상기 제 1 위치와 제 2 위치 사이로 이동시키고, 상기 제 1, 2 릴 수단에 연결되어 있는 제 1, 2 파이프를 상기 제 1, 2 위치의 제 1, 2 컨넥션 헤드에 연결하고, LNG가 이송되는 동안 제 1, 2 제어부는 제 1, 2 위치가 계류되어 가변되는 상대거리를 측정하여 제 1, 2 릴 수단의 제 1, 2 파이프를 권선하며, LNG 이송이 완료되면, 제 1, 2 컨넥션 헤드에 연결된 제 1, 2 파이프의 연결을 해제하여 부이에 설치된 릴 수단이 제 1, 2 위치에서 독립되도록 하는, 유체 이송 시스템.
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