KR102418127B1 - 엔진의 연료 공급 시스템 - Google Patents
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Abstract
엔진의 연료 공급 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 엔진의 연료 공급 시스템은, 가스연료와 오일유 중 어느 하나 이상을 연료로서 공급받아 운전되는 DF 엔진으로 마련되는 엔진; 엔진의 연료로서 사용되는 연료유를 저장하는 연료유 저장탱크; 및 연료유 저장탱크로부터 연료유를 공급받아 저장하며, 압축공기를 이용하여 엔진이 요구하는 압력으로 연료유를 저장하는 에어쿠션 탱크를 포함하여, 연료유의 미사용시에도 기존에 불필요하게 가동되었던 연료유 공급펌프 및 순환펌프의 가동을 최소화하여 에너지를 절감하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 엔진의 연료 공급 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이중 연료를 사용하는 DF 엔진의 최적 운용을 위한 연료 공급 시스템에 관한 것이다.
통상의 선박에는 선내에 필요한 전기를 공급하기 위하여 발전기 엔진이 설치된다. 발전기 엔진은 HFO(Heavy Fuel Oil)와 같은 연료오일(Fuel Oil, 이하 '연료유'라 함)을 연료로서 사용하는데, 이러한 연료유는 연소 과정에서 질소산화물, 황산화물, 이산화탄소 등의 유해물질이 발생하여 환경오염의 원인을 제공한다.
상기의 문제를 해결하기 위하여, 최근에는 천연가스와 같은 연료가스(Fuel Gas)와 연료유를 이중 연료로서 사용하는 이중연료 엔진(Duel Fuel Engine, DF 엔진)이 개발되어 사용되고 있다.
일반적으로 DF 엔진은 연료가스를 연료로서 이용하는데, 여분의 연료가스가 부족하거나 연료가스의 운영에 위험이 있는 경우에는 엔진의 연료로서 연료유가 공급되어야 한다.
그런데, 종래에는 연료가스를 발전기 엔진의 연료로서 사용할 때, 연료유가 전혀 소비되지 않음에도 불구하고 연료유의 공급을 위한 공급펌프(FO Supply Pump) 및 순환펌프(FO Circulation Pump)가 100% 가동되도록 연료 공급 시스템이 구성되어 있었다. 그 이유는 연료가스가 트립(trip)되었을 시 엔진의 운전 상태가 연료유 모드로 즉시 전환될 수 있도록, 엔진의 연료 주입부(inlet)에 일정 압력의 연료유가 지속적으로 공급되어야 했기 때문이다.
이러한 종래의 연료 공급 시스템은, 연료유의 소비가 없는 경우에도 연료유 공급펌프를 통해 공급되는 연료유가 압력조절밸브를 통해 바이패스(by-pass)되어 다시 연료유 공급 펌프의 전단으로 순환되도록 구성되어 있으며, 이때 펌프에서 얻는 열을 방열하기 위하여 방열 배관이 존재한다.
즉, 종래에는 연료가스를 연료로 하여 엔진을 가동하는 경우에도 연료유가 100%에 가깝게 재순환되며, 이러한 연료유의 순환을 위한 각종 펌프의 가동 그리고 연료유의 순환 과정에서 방열에 의해 막대한 에너지가 소모되는 문제가 있었다.
또한, 종래의 연료 공급 시스템은, 데드 십(dead ship) 상태와 같이 선내 전력 공급이 없는 비상시 연료유 저장탱크로부터 엔진으로 연료유를 직접 공급하도록 시스템이 구성되어 있으며, 이를 위하여 연료유 저장탱크로부터 복수로 마련되는 각각의 엔진마다 직접 연료유를 공급하기 위한 수많은 배관 및 밸브류 물량이 소모되는 문제가 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, DF 엔진으로 안정적인 연료유의 공급이 가능하게 하고, 연료유의 미사용시에도 기존에 불필요하게 가동되었던 연료유 공급펌프 및 순환펌프의 가동을 최소화하여 에너지를 절감하며, 비상시 엔진으로 연료유를 공급하기 위한 각종 배관 및 밸브류 물량을 최소화하여 불필요한 자원의 소모를 방지할 수 있는, 엔진의 연료 공급 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 가스연료와 오일유 중 어느 하나 이상을 연료로서 공급받아 운전되는 DF 엔진으로 마련되는 엔진; 상기 엔진의 연료로서 사용되는 연료유를 저장하는 연료유 저장탱크; 및 상기 연료유 저장탱크로부터 연료유를 공급받아 저장하며, 압축공기를 이용하여 상기 엔진이 요구하는 압력으로 상기 연료유를 저장하는 에어쿠션 탱크를 포함하는, 엔진의 연료 공급 시스템이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 엔진의 연료 공급 시스템은, 상기 연료유 저장탱크로부터 상기 에어쿠션 탱크로 연료유를 공급하는 연료유 공급라인; 상기 연료유 공급라인 상에 설치되는 에어쿠션 피드펌프; 및 상기 에어쿠션 탱크로 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부를 더 포함할 수 있다.
상기 에어쿠션 탱크는 내부에 저장되는 연료유의 레벨이 일정 범위 내의 수준을 유지하도록 제어될 수 있다. 상기 에어쿠션 탱크의 레벨이 설정치보다 낮은 경우에는 상기 에어쿠션 피드펌프를 가동하여 상기 연료유 저장탱크로부터 상기 에어쿠션 탱크로 연료유를 보충하며, 상기 에어쿠션 탱크의 레벨이 설정치보다 높은 경우에는 상기 압축공기 공급부로부터 상기 에어쿠션 탱크로 압축공기를 공급하여 상기 연료유의 레벨을 낮출 수 있다.
상기 압축공기 공급부는 상기 에어쿠션 탱크를 소정의 압력으로 유지시키기 위한 목적과 상기 에어쿠션 탱크 내부의 연료유 레벨을 낮추기 위한 목적으로 상기 압축공기를 공급할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 엔진의 연료 공급 시스템은, 상기 압축공기의 공급에 의해 상기 에어쿠션 탱크로부터 배출되는 연료유를 상기 연료유 저장탱크로 리턴시키는 연료유 배출라인을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 엔진의 연료 공급 시스템은, 상기 에어쿠션 탱크로부터 연료유를 상기 엔진으로 공급하고 순환시키는 연료유 순환라인; 및 상기 연료유 순환라인 상에 설치되는 연료유 순환펌프를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 엔진의 연료 공급 시스템은, 상기 연료유 순환라인으로부터 분기되어 상기 엔진으로 연료유를 최종 공급하는 연료유 주입라인을 더 포함할 수 있고, 상기 연료유 순환라인을 따라 순환되는 연료유는 상기 엔진이 요구하는 양만큼이 상기 연료유 주입라인을 따라 상기 엔진으로 공급되고 나머지는 상기 에어쿠션 탱크로 다시 리턴되어 순환될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 엔진의 연료 공급 시스템은, 상기 엔진으로 공급된 연료유 중 사용되지 않은 연료유를 상기 에어쿠션 탱크로 리턴시키는 연료유 리턴라인을 더 포함할 수 있고, 상기 연료유 리턴라인은 상기 연료유 순환라인과 합류되어, 상기 연료유 순환라인을 순환하는 연료유 중 상기 엔진으로 공급되지 않은 나머지 연료유 및 상기 엔진으로부터 리턴되는 연료유가 상기 에어쿠션 탱크로 리턴될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 엔진의 연료 공급 시스템은, 상기 연료유 주입라인 상에 설치되어 상기 엔진으로 공급되는 연료유의 유량을 조절하는 유량조절밸브; 및 상기 연료유 주입라인 상에 설치되어 상기 엔진으로 공급되는 연료유의 유량을 측정하는 공급 유량계를 더 포함할 수 있다. 상기 엔진이 복수로 마련되는 경우, 상기 연료유 주입라인과 상기 유량조절밸브 및 상기 공급 유량계는 각각의 엔진에 대응하여 복수로 마련되며, 상기 유량조절밸브 및 상기 공급 유량계의 연계에 의해 복수의 상기 엔진에 공급되는 연료유의 유량 분배를 조절할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 엔진의 연료 공급 시스템은, 상기 연료유 주입라인이 분기된 이후의 상기 연료유 순환라인 상에 설치되어 상기 연료유 주입라인의 압력을 균등하게 유지시켜 주는 압력유지밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 엔진의 연료 공급 시스템은, 상기 연료유 리턴라인이 합류된 이후의 상기 연료유 순환라인 상에 설치되어 상기 에어쿠션 탱크로 리턴되는 연료유의 유량을 측정하는 리턴 유량계를 더 포함할 수 있다. 상기 공급 유량계 및 상기 리턴 유량계에서 측정된 값을 이용하여 상기 엔진에서 사용된 연료유의 소모량을 계산할 수 있다.
상기 엔진이 가스연료를 연료로서 공급받아 운전되는 경우, 상기 에어쿠션 피드펌프 및 상기 연료유 순환펌프는 가동되지 않을 수 있다.
상기 엔진이 연료유를 연료로서 공급받아 운전되는 경우, 상기 연료유 순환펌프를 가동하여 상기 에어쿠션 탱크 내부에 저장된 연료유를 상기 엔진으로 공급 및 순환시키고, 상기 에어쿠션 피드펌프는 상기 에어쿠션 탱크 내에 연료유의 보충이 필요한 경우에만 간헐적으로 가동될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 엔진의 연료 공급 시스템은, 비상시 상기 엔진을 연료유 모드로 운전시키기 위하여, 상기 연료유 저장탱크에 저장된 연료유를 상기 에어쿠션 탱크로 공급하는 비상 공급라인; 및 상기 비상 공급라인 상에 설치되는 비상펌프를 더 포함할 수 있고, 상기 비상 공급라인은 상기 에어쿠션 탱크 전단의 상기 연료유 공급라인 상으로 합류될 수 있다.
상기 비상시에는 상기 비상펌프를 가동하여 상기 연료유 저장탱크로부터 상기 에어쿠션 탱크로 연료유를 공급하고, 상기 에어쿠션 탱크에 저장된 연료유를 상기 비상펌프로부터 제공받는 입력을 이용하여 상기 연료유 순환라인을 통해 상기 엔진으로 공급 및 순환시킬 수 있다.
상기 비상시에는 상기 에어쿠션 피드펌프 및 상기 연료유 순환펌프는 가동되지 않을 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 엔진의 연료 공급 시스템은, 상기 연료유 순환라인 상에서 상기 연료유 순환펌프를 바이패스하도록 연결되는 바이패스라인을 더 포함할 수 있고, 상기 비상시에는 연료유가 상기 바이패스라인을 따라 상기 연료유 순환펌프를 바이패스하여 공급될 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 가스연료와 오일유 중 어느 하나 이상을 연료로서 공급받아 운전되는 DF 엔진으로 마련되는 엔진을 구비하는 선박에 있어서, 상기 엔진의 연료로서 공급되는 연료유 저장탱크로부터 상기 엔진으로 연료유를 공급하는 연료공급라인 상에 상기 연료유 저장탱크로부터 공급받은 연료유를 저장하되 압축공기를 이용하여 상기 엔진의 요구 압력 이상으로 압력을 유지할 수 있는 에어쿠션 탱크를 두어 상기 엔진의 연료 주입구에 일정한 압력을 공급하는 것이 가능하고, 상기 엔진이 가스연료를 연료로서 공급받는 가스 모드 운전시 상기 엔진의 연료 주입구에 일정한 압력을 공급하기 위한 목적으로 상기 연료유 저장탱크로부터 상기 엔진 측으로 연료유를 공급하는 공급펌프를 가동시킬 필요가 없는 것을 특징으로 하는, 엔진의 연료 공급 시스템이 제공될 수 있다.
본 발명에 의하면, 엔진의 가스 모드 운전시, 즉 엔진의 연료로서 연료가스를 사용할 때 연료유의 공급을 위한 펌프의 가동을 중단할 수 있어 불필요하게 에너지가 소모되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 비상시 연료유 저장탱크로부터 엔진으로 연료유를 공급하는 기존의 독립적인 라인을 삭제하는 것이 가능하고, 삭제된 라인의 역할을 대체하여 새로운 라인으로 간소화함으로써 불필요한 자원을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
더불어, 본 발명에 의하면, 에어쿠션 탱크에서 형성되는 압력에 의해 연료유를 안정적인 압력으로 엔진으로 공급할 수 있고, 또 유량조절밸브 및 유량계를 통하여 복수의 엔진으로 공급되는 연료유의 유량 분배 정확도를 높일 수 있다.
본 발명의 효과들은 상술된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 엔진의 연료 공급 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 엔진의 가스 모드 운전시 본 발명에 따른 연료 공급 시스템의 동작을 나타낸 도면이다.
도 3은 엔진의 연료유 모드 운전시 본 발명에 따른 연료 공급 시스템의 동작을 나타낸 도면이다.
도 4는 비상시 본 발명에 따른 연료 공급 시스템의 동작을 나타낸 도면이다.
도 2는 엔진의 가스 모드 운전시 본 발명에 따른 연료 공급 시스템의 동작을 나타낸 도면이다.
도 3은 엔진의 연료유 모드 운전시 본 발명에 따른 연료 공급 시스템의 동작을 나타낸 도면이다.
도 4는 비상시 본 발명에 따른 연료 공급 시스템의 동작을 나타낸 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결, 지지, 접속, 공급, 전달, 접촉된다고 언급될 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 지지, 접속, 공급, 전달, 접촉될 수도 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 상측, 하측, 측면 등의 표현은 도면에 도시를 기준으로 설명한 것이며 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 엔진의 연료 공급 시스템을 도시한 도면이다. 도 2는 엔진의 가스 모드 운전시 본 발명에 따른 연료 공급 시스템의 동작을 나타낸 도면이고, 도 3은 엔진의 연료유 모드 운전시 본 발명에 따른 연료 공급 시스템의 동작을 나타낸 도면이며, 도 4는 비상시 본 발명에 따른 연료 공급 시스템의 동작을 나타낸 도면이다.
본 발명에서 엔진(E1, E2)은 연료가스(예컨대, 천연가스)와 연료유를 모두 연료로서 사용할 수 있는 DF 엔진으로서, 연료가스 공급부(FGSS: Fuel Gas Supply System)으로부터 공급되는 연료가스와 후술하는 연료유 저장탱크(110, 120)로부터 공급되는 연료유를 선택적으로 또는 동시에 공급받아 운전될 수 있다.
또한, 본 발명에서 엔진(E1, E2)은 DFGE(Dual Fuel GEnerator), DFDE(Dual Fuel Diesel Electric Engine) 또는 DFDG(Dual Fuel Diesel Generator) 등과 같이 선내 필요한 전력을 공급하기 위한 발전기 엔진일 수 있으며, 복수대로 마련될 수 있다.
본 발명에서 엔진(E1, E2)이 연료가스를 연료로서 공급받아 운전되는 동작 상태를 가스 모드(Gas mode)라 하고, 연료유를 연료로서 공급받아 운전되는 동작 상태를 연료유 모드(FO mode)라 한다.
본 발명은 DF 엔진으로 마련되는 엔진(E1, E2)을 구비한 선박에서 엔진(E1, E2)으로 연료유를 공급하는 구성에 특화되어 개발된 시스템으로서, 이하에서는 이러한 본 발명의 구성에 대하여 구체적으로 살펴본다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 엔진의 연료 공급 시스템은, 연료유를 저장하는 제1 및 제2 연료유 저장탱크(110, 120), 제1 연료유 저장탱크(110) 및/또는 제2 연료유 저장탱크(120)로부터 엔진(E1, E2) 측으로 연료유를 공급하는 연료유 공급라인(10), 연료유 공급라인(10) 상에 설치되는 에어쿠션 탱크(Air Cushion Tank, 200) 및 에어쿠션 피드펌프(Air Cushion Feed Pump, 310), 그리고 에어쿠션 탱크(200)로 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.
제1 연료유 저장탱크(110)에 저장되는 연료유는 선박에서 사용하는 고품질의 MGO(Marine Gas Oil)일 수 있고, 제2 연료유 저장탱크(120)에 저장되는 연료유는 중질유의 HFO(Heavy Fuel Oil)일 수 있으나, 연료유의 종류가 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 연료 공급 시스템은 제1 연료유 저장탱크(110)만 사용하여도 충분히 운영이 가능한 시스템의 구성을 갖출 수 있는데, 제2 연료유 저장탱크(120)는 HFO의 사용을 선호하는 선주의 특성상 옵션으로 종속될 수 있다. 즉, 본 발명에서 제2 연료유 저장탱크(120)는 부가적인 구성이지 필수적인 구성은 아니다.
제1 연료유 저장탱크(110) 및/또는 제2 연료유 저장탱크(120)에 저장된 연료유는 연료유 공급라인(10)을 따라 엔진(E1, E2)의 연료로서 공급될 수 있다. 도시된 바와 같이 제1 및 제2 연료유 저장탱크(110, 120)가 각각 구비되는 경우, 제1 연료유 저장탱크(110)로부터 연료유(MGO)를 공급하는 제1 연료유라인(11)과 제2 연료유 저장탱크(120)로부터 연료유(HFO)를 공급하는 제2 연료유라인(12)이 연료유 공급라인(10)으로 연결될 수 있으며, 제1 연료유라인(11)과 제2 연료유라인(12)이 합류되는 지점에는 각 탱크에 저장된 연료유 중 어느 하나 이상을 연료유 공급라인(10)으로 공급하도록 조절하는 연료교환밸브(13)가 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 연료 공급 시스템이 제2 연료유 저장탱크(120) 없이 제1 연료유 저장탱크(110)만 갖추도록 구성되는 경우에는, 상기한 제2 연료유라인(12)과 연료교환밸브(13)는 생략될 수 있다.
에어쿠션 탱크(200)는 연료유 공급라인(10)을 통해 엔진(E1, E2)으로 공급되는 연료유를 일시적으로 저장하는 일종의 버퍼탱크(Buffer tank)로서, 연료유를 안정적인 압력으로 엔진(E1, E2)에 공급함과 동시에 연료유 내에 포함된 유증기를 제거하는 역할을 수행한다.
구체적으로, 에어쿠션 탱크(200)는 압축공기를 이용하여 필요로 하는 압력(예컨대, 7 내지 8bar 이상)을 지속적으로 유지할 수 있으며, 이에 따라 연료유 공급라인(10)을 통한 엔진(E1, E2)으로의 연료유 공급이 안정적으로 이루어질 수 있도록 한다.
또한, 엔진(E1, E2)에서 발생하는 가열된 오일에서는 기포가 발생할 수 있는데, 이로 인해 공기층이 증가할 수 있기 때문에 엔진으로 공급되는 연료유 내의 공기를 제거해주는 것이 매우 중요하다. 에어쿠션 탱크(200)는 이와 같이 엔진으로 공급되는 연료유 내에 포함된 공기를 미리 제거하는 기능을 겸한다.
에어쿠션 피드펌프(310)는 에어쿠션 탱크(200) 전단의 연료유 공급라인(10) 상에 설치되어, 엔진(E1, E2)에서 소모되는 양만큼의 연료유를 연료유 저장탱크(10, 20)로부터 에어쿠션 탱크(200)로 보충시키는 역할을 한다.
에어쿠션 피드펌프(310) 후단의 연료유 공급라인(10)으로부터 에어쿠션 피드펌프(310) 전단의 연료유 공급라인(10)으로 연료유를 리턴시키는 압력조절라인(14)이 연결될 수 있다. 이는 에어쿠션 피드펌프(310)의 압력 상승시 에어쿠션 피드펌프(310)에 의해 펌핑된 연료유를 펌프의 전단으로 리턴시킴으로써 압력을 조절하기 위함이다. 이와 같은 에어쿠션 피드펌프(310) 전/후단에서의 연료유의 순환을 제어하기 위하여 압력조절라인(14) 상에는 압력조절밸브(15)가 설치될 수 있다.
또한, 압력조절라인(14)의 적어도 일부는 방열배관으로 구성되어 리턴되는 연료유를 방열시킴으로써, 에어쿠션 피드펌프(310)의 온도 상승을 방지하고 고장을 방지할 수 있다.
본 발명에서 에어쿠션 탱크(200)는 내부에 저장되는 연료유가 일정한 범위 내의 레벨(level)을 유지할 수 있도록 제어될 수 있다. 이하에서는 에어쿠션 탱크(200) 내부의 연료유가 탱크 전체 용량에 대하여 70% ~ 92%의 레벨을 유지하도록 설정되는 경우를 가정하여 제어 동작을 살펴본다.
에어쿠션 탱크(200) 내부에 저장된 연료유의 레벨이 설정된 최저레벨(70%) 미만이 되는 경우, 에어쿠션 피드펌프(310)를 가동하여 최대레벨(92%)까지 연료유를 채워줄 수 있도록 한다. 이때 에어쿠션 탱크(200)와 연결되는 연료유 공급라인(10)의 레벨은 상기 최저레벨(70%)보다 낮게(예컨대, 63%) 설정할 수 있다.
그리고 에어쿠션 탱크(200) 내부에 저장된 연료유의 레벨이 설정된 최대레벨(92%)을 초과하는 경우에는, 압축공기 공급부(400)로부터 에어쿠션 탱크(200) 내부로 압축공기를 공급하여 연료유의 레벨을 낮춘다.
앞서 에어쿠션 탱크(200)는 압축공기를 이용하여 일정 수준(예컨대, 7 내지 8bar) 이상의 압력을 유지할 수 있음을 언급한 바 있는데, 압축공기 공급부(400)는 에어쿠션 탱크(200)를 일정 수준 이상의 압력으로 유지시키기 위한 목적 그리고 에어쿠션 탱크(200)의 레벨을 낮추기 위한 목적으로 압축공기를 공급할 수 있다.
압축공기 공급부(400)로부터 공급되는 압축공기는 압축공기 공급라인(401)을 통해 에어쿠션 탱크(200)로 공급될 수 있으며, 압축공기 공급라인(401) 상에 설치된 압축공기 공급밸브(402)에 의해 압축공기의 공급이 제어될 수 있다.
압축공기 공급부(400)가 에어쿠션 탱크(200)의 연료유 레벨을 낮추기 위하여 압축공기를 공급하는 경우, 압축공기의 공급에 의해 에어쿠션 탱크(200) 내부로부터 배출되는 연료유는 연료유 배출라인(16)을 통하여 제2 연료유 저장탱크(120)로 리턴될 수 있다. 만약 제1 연료유 저장탱크(110)만 구비되는 경우라면 연료유가 제1 연료유 저장탱크(110)로 리턴되도록 구성한다.
여기서 상기한 두 과정, 즉 에어쿠션 탱크(200)의 레벨을 높이거나 또는 낮추는 두 가지 제어 동작은 소정의 시간 간격(Time Delay)을 두고 수행되도록 하여 자주 동작되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 압축공기 공급부(400)는, 에어쿠션 탱크(200)로 저압의 압축공기를 공급하는 저압 공기 압축기(411) 및 저압 공기 저장탱크(412)와, 고압의 압축공기를 공급하는 고압 공기 압축기(421) 및 고압 공기 저장탱크(422)를 포함할 수 있다.
통상의 선박에서는 서비스 에어(Service Air)로서 7bar의 압축공기를 공급하는데, 상기한 저압 공기 압축기(411)는 이와 같이 서비스 에어의 공급을 위하여 선박에 구비되는 저압의 압축기일 수 있다.
다만, 엔진(E1, E2)의 요구 압력에 따라 에어쿠션 탱크(200)의 압력이 7bar 이상의 수준으로 형성되어야 하는 경우가 있을 수 있다. 본 발명은 이러한 경우에도 대응이 가능하도록 저압 공기 압축기(411)와 더불어 고압 공기 압축기(421)를 두어 에어쿠션 탱크(200)의 압력을 7bar 이상으로 형성할 수 있게끔 시스템을 구성하는 것이다.
고압 공기 압축기(421)는 선박에서 엔진의 시동용으로 30bar의 압축공기를 공급하기 위해 구비되는 비교적 고압의 압축기일 수 있으며, 고압 공기 압축기(421)로부터 압축공기를 공급하는 라인 상에는 이를 적절한 요구 압력으로 감압하여 에어쿠션 탱크(200)로 공급할 수 있도록 감압밸브(423)가 설치될 수 있다.
에어쿠션 탱크(200)에는 내부에 저장된 연료유의 레벨을 측정하는 레벨센서와 압력계 및 온도계 등이 설치될 수 있다. 또한, 에어쿠션 탱크(200)에는 탱크 내부의 압력이 비정상적으로 증가할 경우 내부 공기를 방출하여 안전을 도모하기 위한 목적으로 방출배관(201)과 방출배관(201) 상에 설치되는 안전밸브(202)가 구비될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 연료 공급 시스템은, 데드 십 상태와 같이 선내 전력 공급이 없는 비상시 제1 연료유 저장탱크(110)로부터 엔진(E1, E2) 측으로 연료유를 공급하는 비상 공급라인(20)을 더 포함할 수 있다. 비상 공급라인(20)은 제1 연료유라인(11)으로부터 분기되어 에어쿠션 탱크(200) 전단의 연료유 공급라인(10)으로 합류될 수 있으며, 비상 공급라인(20) 상에는 비상시 가동되어 엔진(E1, E2)으로 연료유를 공급하여 주기 위한 비상펌프(320)가 설치될 수 있다. 비상펌프(320)는 비상전력 또는 압축공기를 동력으로 제공받아 가동될 수 있다.
배경기술에서 설명하였듯이 종래의 연료 공급 시스템에서는 비상시 연료유 저장탱크로부터 엔진으로 연료유를 공급하기 위한 라인이 각각의 엔진으로 직접 연결되어 비상펌프 단독으로 연료유를 공급하는 것이 일반적이었으나, 이와는 달리 본 발명에서는 비상 공급라인(20)이 엔진(E1, E2)으로 직접 연결되지 않고 연료유 공급라인(10) 상에서 에어쿠션 탱크(200)의 전단까지만 연결되도록 시스템을 구성할 수 있다.
이러한 구성이 가능한 이유는, 에어쿠션 탱크(200)에서 형성되는 압력에 의해 엔진(E1, E2)의 연료 주입부에 일정 압력을 공급하여줄 수 있고, 따라서 비상 공급라인(20)을 엔진(E1, E2)과 직접 연결하지 않더라도 에어쿠션 탱크(200)의 압력을 이용하여 단기간에 연료유 모드로의 전환이 가능하기 때문이다.
따라서, 본 발명에서는 비상시 엔진(E1, E2)의 연료유 모드로의 전환을 대비하여 연료유를 사용하지 않는 경우에도 엔진(E1, E2)의 연료 주입부에 일정 압력을 공급하기 위해 에어쿠션 피드펌프(310)를 가동할 필요가 없으며, 따라서 불필요한 에너지의 소모를 최소화한 시스템의 운용이 가능하고 비상시에도 안정적으로 엔진(E1, E2)에 연료유를 공급할 수 있다.
에어쿠션 탱크(200) 내부에 저장된 연료유는 필요시(엔진의 연료유 모드 운전시 또는 비상시) 엔진(E1, E2)의 연료로서 공급될 수 있으며, 이러한 연료유의 공급은 연료유 순환라인(30)을 따라 이루어진다.
연료유 순환라인(30) 상에는 연료유 순환펌프(330)와, 온냉기(510), 필터(520), 점도 조절기(530) 및 버퍼탱크(540)가 순차적으로 설치될 수 있다.
연료유 순환펌프(330)는 엔진(E1, E2)에서 요구하는 압력을 유지시켜 주는 역할을 하며, 엔진(E1, E2)에서 요구하는 양의 연료유만 엔진(E1, E2)으로 공급하고 나머지는 계속 순환시킨다. 또한, 연료유 순환펌프(330)는 온냉기(510)에서 상승 또는 하강된 온도의 연료유를 순환시킴으로써 열량을 유지하는 역할도 할 수 있다.
연료유 순환라인(30)에는 연료유 순환펌프(330)를 바이패스하는 바이패스라인(31)이 연결될 수 있다. 즉, 연료유 순환라인(30) 상에서 연료유 순환펌프(330)의 전단으로부터 분기되어 연료유 순환펌프(330) 후단의 연료유 순환라인(30)으로 재합류되는 바이패스라인(31)이 구비될 수 있는데, 이러한 바이패스라인(31)은 비상펌프(320)를 통한 비상 운전시 연료유 순환펌프(330)의 가동 중단에 따른 압력 손실을 방지하기 위한 목적으로 구비되는 라인이다. 바이패스라인(31) 상에는 체크밸브(Check Valve, 32)가 설치될 수 있다.
온냉기(510)는 엔진(E1, E2)에서 요구하는 점도를 맞추기 위하여 연료유의 특성에 따라 가열 또는 냉각시킨다. 예컨대, 온냉기(510)는 연료유가 HFO인 경우에는 가열하고 저유황 연료유인 경우에는 냉각할 수 있다.
온냉기(510) 후단의 연료유는 엔진(E1, E2) 내부에 구비되는 연료펌프(미도시)가 고착되는 것을 방지하기 위하여 소정 이하(예컨대, 2cSt 이하)의 점도를 유지할 필요가 있다. 따라서 온냉기(510)는 최대한 엔진(E1, E2)에 근접하게 배치될 필요가 있다.
필터(520)는 엔진(E1, E2)으로 공급되는 연료유에 포함된 불순물을 걸러주는 필터링 기능을 수행한다.
점도 조절기(530)는 엔진(E1, E2)에서 요구하는 연료유의 점도를 유지시키기 위하여 온냉기(510)의 가열 또는 냉각 동작을 조절한다.
버퍼탱크(540)는 엔진(E1, E2)으로 공급되는 연료유의 압력 변화를 보상해주기 위하여 구비된다.
연료유 순환라인(30)을 거치면서 엔진(E1, E2)이 요구하는 온도 및 압력 등의 조건이 충족된 연료유는, 연료유 순환라인(30)으로부터 분기되는 연료유 주입라인(40, 50)을 통해 엔진(E1, E2)으로 최종 공급될 수 있다. 엔진(E1, E2)에서 요구하는 양을 제외한 나머지 연료유는 에어쿠션 탱크(200)로 리턴되어 연료유 순환라인(30)을 통해 지속적으로 순환될 수 있다.
연료유 주입라인(40, 50) 상에는 각각 엔진(E1, E2)으로 공급되는 연료유의 유량을 조절하는 유량조절밸브(41, 51)와 연료유의 유량을 측정하는 공급 유량계(42, 52)가 설치될 수 있다.
연료유 주입라인(40, 50) 후단의 연료유 순환라인(30) 상에는 압력유지밸브(33)가 설치될 수 있으며, 압력유지밸브(33)는 연료유 주입라인(40, 50)의 압력을 균등하게 유지시켜 주는 역할을 한다.
한편, 엔진(E1, E2)으로부터 리턴되는 연료유가 있을 수 있는데, 엔진(E1, E2)으로부터 리턴되는 연료유는 연료유 리턴라인(60)을 통해 에어쿠션 탱크(200)로 리턴된다. 이때 에어쿠션 탱크(200)와 연결되는 연료유 리턴라인(60)의 레벨은 에어쿠션 탱크(200)의 35%로 설정하여 엔진(E1, E2)으로부터 연료유의 리턴이 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.
또한, 연료유 리턴라인(60)은 전술한 연료유 순환라인(30)과 합류되어 에어쿠션 탱크(200)로 연결될 수 있다. 연료유 리턴라인(60)이 합류된 이후의 연료유 순환라인(30) 상에는 리턴되는 연료유의 유량을 측정하는 리턴 유량계(34)가 설치될 수 있으며, 공급 유량계(42, 52)와 리턴 유량계(34)에서 측정되는 값을 이용하여 엔진(E1, E2)에서 사용된 연료유의 소모량을 계산할 수 있다.
2대 이상의 엔진(E1, E2)에 연료유를 공급할 시에는 유량 분배가 매우 중요하다. 본 발명에서는 연료유 주입라인(40, 50) 상에 설치되는 유량조절밸브(41, 51)와 공급 유량계(42, 52)를 연계하여 연료유의 유량 분배를 조절하고, 이와 더불어 엔진(E1, E2)으로 연료유를 최종 공급하는 연료유 주입라인(40, 50)의 압력을 균등하게 유지시켜주기 위하여 압력유지밸브(33)가 설치된 연료유 순환라인(30)을 연료유 리턴라인(60)에 연결하여 시스템을 구성함으로써, 2대 이상의 엔진(E1, E2)에 각각 공급되는 연료유의 유량 분배를 보다 정확하게 수행할 수 있다.
이하에서는 엔진(E1, E2)의 운전 모드 별로 본 발명에 따른 연료 공급 시스템의 동작을 살펴본다.
CASE 1. 엔진의 가스 모드(Gas mode) 운전시
도 2에는 엔진(E1, E2)이 가스 모드로 운전시 본 발명에 따른 연료 공급 시스템의 동작이 나타나 있다. 도 2에서 엔진으로 연료가스가 공급되는 라인은 굵은 선으로 표시하였다.
도 2를 참조하면, 엔진(E1, E2)의 가스 모드 운전시, 엔진(E1, E2)은 연료가스를 연료로서 공급받아 운전된다. 연료가스는 연료가스 공급부(FGSS)로부터 연료가스 공급라인(70)을 통해 엔진(E1, E2)으로 공급된다.
이 경우 엔진(E1, E2)으로 연료유의 공급을 관장하는 본 시스템의 동작을 살펴보면, 에어쿠션 피드펌프(310)와 연료유 순환펌프(330)는 가동되지 않을 수 있다. 본 발명에서는 에어쿠션 탱크(200)에 저장된 압축 에너지를 이용하여 엔진(E1, E2)으로 일정량의 오일유를 공급하는 것이 가능하므로, 에어쿠션 피드펌프(310) 및 연료유 순환펌프(330)를 가동하지 않더라도, 즉 연료유를 지속적으로 순환시키지 않더라도 단기간에 에어쿠션 탱크(200)의 압력을 이용하여 연료유 모드로의 전환이 가능하기 때문이다.
다만, 에어쿠션 탱크(200) 내부에 저장된 연료유의 레벨이 설정값보다 낮아지는 경우에 연료유를 보충하기 위하여 에어쿠션 피드펌프(310)가 가동되는 경우가 있을 수 있는데, 그렇다 하더라도 기존에 연료유의 소모가 없는 경우에도 지속적으로 가동이 이루어졌던 것과는 달리, 본 발명에서 에어쿠션 피드펌프(310)는 에어쿠션 탱크(200)의 연료유를 보충하기 위한 목적으로 간헐적으로만 가동되면 되기 때문에 에너지 절감의 효과가 상당하다 할 수 있다.
CASE 2. 엔진의 연료유 모드(FO mode) 운전시
도 3에는 엔진(E1, E2)이 연료유 모드로 운전시 본 발명에 따른 연료 공급 시스템의 동작이 나타나 있다. 도 3에서 연료유가 유동하는 라인은 굵은 선으로 표시하였다.
도 3을 참조하면, 엔진(E1, E2)의 연료유 모드 운전시, 엔진(E1, E2)은 에어쿠션 탱크(200) 내부에 저장된 연료유를 연료로서 공급받아 운전된다. 이를 위하여 연료유 순환라인(30) 상에 설치된 연료유 순환펌프(330)가 가동된다.
연료유 순환펌프(330)의 가동에 의해 연료유 순환라인(30)을 유동하는 연료유는 연료유 주입라인(40, 50)을 통해 엔진(E1, E2)으로 최종 공급되며, 엔진(E1, E2)에서 요구하는 양을 제외한 나머지 연료유는 에어쿠션 탱크(200)로 리턴되어 연료유 순환라인(30)을 통해 지속적으로 순환될 수 있다.
한편, 엔진(E1, E2)에서 소모되는 양만큼의 연료유를 연료유 저장탱크(10, 20)로부터 에어쿠션 탱크(200)로 보충하기 위하여 에어쿠션 피드펌프(310)가 가동될 수 있다.
다만, 이 경우에도 에어쿠션 피드펌프(310)는 엔진(E1, E2)에서 소모되는 양만큼의 연료유를 보충하는 역할을 하는 것이기에 계속 가동될 필요는 없고, 에어쿠션 탱크(200) 내부의 연료유가 부족할 때에만 일시적으로 가동될 수 있다.
이와 같이 엔진(E1, E2)이 연료유 모드로 운전시 본 시스템에서 에어쿠션 피드펌프(310)는 에어쿠션 탱크(200)의 연료유를 보충하는 기능을 하게 되는데, 엔진(E1, E2)의 부하에 따라 연료유를 공급하는 간격이 길어지게 되므로 에너지 절약의 효과가 있다.
CASE 3. 비상시
도 4에는 데드 십 상태와 같이 전내 전력 공급이 없는 비상시 본 발명에 따른 연료 공급 시스템의 동작이 나타나 있다. 도 4에서 연료유가 유동하는 라인은 굵은 선으로 표시하였다.
도 4를 참조하면, 비상시 엔진(E1, E2)은 제1 연료유 저장탱크(10)에 저장된 연료유를 연료로서 공급받아 운전되어야 한다.
본 발명에서는 비상시 비상펌프(310)를 가동하여 에어쿠션 탱크(200)를 보충하고, 에어쿠션 탱크(200) 내에 저장된 연료유를 엔진(E1, E2)의 연료로서 공급할 수 있다.
이때, 비상펌프(310)의 정상 가동이 완전히 이루어지지 않는 상태에서도 에어쿠션 탱크(200)에 저장된 압축 에너지를 이용하여 엔진(E1, E2)으로 연료유를 공급할 수 있으므로, 비상상황에서도 단기간에 연료유 모드로의 전환이 가능하고, 비상펌프(310)가 정상 가동 상태에 도달하기까지의 연료유 공급이 차질없이 이루어질 수 있다.
한편, 비상시에는 에어쿠션 탱크(200)로부터 엔진(E1, E2)까지의 연료유의 공급이 비상펌프(320)의 단독 가동에 의해 이루어질 수 있다. 즉, 비상시에는 연료유 공급라인(10) 상에 설치된 에어쿠션 피드펌프(310)와 연료유 순환라인(30) 상에 설치된 연료유 순환펌프(330)의 가동이 불가능한 상태로서, 비상펌프(320)의 단독 가동에 의해 연료유의 공급이 수행된다.
여기서, 가동이 중단된 연료유 순환펌프(330)를 관통하여 이송되는 경우의 압력 손실을 방지하기 위하여, 연료유 순환라인(30)으로 공급되는 연료유는 바이패스라인(31)을 통해 연료유 순환펌프(330)를 바이패스하도록 한다.
바이패스라인(31)으로 우회한 이후의 연료유의 공급은 앞에서 살펴본 'CASE 2'에서와 동일하게 이루어질 수 있고, 다만, 비상시 연료유 순환라인(30)을 통한 연료유의 순환력이 연료유 순환펌프(330)가 아닌 비상펌프(320)에 의해 제공되는 것만 다르다.
기존에는 비상시 연료유 저장탱크로부터 엔진으로 연료유를 공급하기 위한 라인이 복수로 마련되는 각각의 엔진마다 직접 연결되어 이를 위한 배관 및 밸브류 물량이 상당히 소모되는 단점이 있었으나, 본 발명에서는 비상 공급라인(20)이 엔진(E1, E2)으로 직접 연결되지 않고 연료유 공급라인(10) 상에서 에어쿠션 탱크(200)의 전단까지만 연결되어 에어쿠션 탱크(200)의 부족한 연료유를 보충하는 역할만으로도 충분한 백업(back up)이 가능하며, 이에 따라 배관 및 밸브류 물량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
10: 연료유 공급라인
11: 제1 연료유라인
12: 제2 연료유라인
13: 연료교환밸브
14: 압력조절라인
15: 압력조절밸브
16: 연료유 배출라인
20: 비상 공급라인
30: 연료유 순환라인
31: 바이패스라인
32: 체크밸브
33: 압력유지밸브
34: 리턴 유량계
40: 제1 연료유 주입라인
41: 제1 유량조절밸브
42: 제1 공급 유량계
50: 제2 연료유 주입라인
51: 제2 유량조절밸브
52: 제2 공급 유량계
60: 연료유 리턴라인
70: 연료가스 공급라인
110: 제1 연료유 저장탱크
120: 제2 연료유 저장탱크
200: 에어쿠션 탱크
310: 에어쿠션 피드펌프
320: 비상펌프
330: 연료유 순환펌프
400: 압축공기 공급부
401: 압축공기 공급라인
402: 압축공기 공급밸브
510: 온냉기
520: 필터
530: 점도 조절기
540: 버퍼탱크
E1: 제1 엔진
E2: 제2 엔진
11: 제1 연료유라인
12: 제2 연료유라인
13: 연료교환밸브
14: 압력조절라인
15: 압력조절밸브
16: 연료유 배출라인
20: 비상 공급라인
30: 연료유 순환라인
31: 바이패스라인
32: 체크밸브
33: 압력유지밸브
34: 리턴 유량계
40: 제1 연료유 주입라인
41: 제1 유량조절밸브
42: 제1 공급 유량계
50: 제2 연료유 주입라인
51: 제2 유량조절밸브
52: 제2 공급 유량계
60: 연료유 리턴라인
70: 연료가스 공급라인
110: 제1 연료유 저장탱크
120: 제2 연료유 저장탱크
200: 에어쿠션 탱크
310: 에어쿠션 피드펌프
320: 비상펌프
330: 연료유 순환펌프
400: 압축공기 공급부
401: 압축공기 공급라인
402: 압축공기 공급밸브
510: 온냉기
520: 필터
530: 점도 조절기
540: 버퍼탱크
E1: 제1 엔진
E2: 제2 엔진
Claims (18)
- 가스연료와 오일유 중 어느 하나 이상을 연료로 공급받아 운전되는 DF 엔진으로 마련되는 엔진;
상기 엔진의 연료로서 사용되는 연료유를 저장하는 연료유 저장탱크;
상기 연료유 저장탱크로부터 연료유를 공급받아 저장하며, 압축공기를 이용하여 상기 엔진이 요구하는 압력으로 상기 연료유를 저장하는 에어쿠션 탱크;
상기 연료유 저장탱크로부터 상기 에어쿠션 탱크로 연료유를 공급하는 연료유 공급라인;
상기 연료유 공급라인 상에 설치되는 에어쿠션 피드펌프; 및
상기 에어쿠션 탱크로 압축공기를 공급하는 압축공기 공급부를 포함하고,
상기 압축공기 공급부는,
소정의 압력으로 압축된 압축공기를 상기 에어쿠션 탱크로 공급하는 저압 압축공기 공급부; 및
상기 저압 압축공기 공급부 대비 높은 압력으로 압축된 압축 공기를 상기 에어쿠션 탱크로 공급하는 고압 압축공기 공급부를 포함하는,
엔진의 연료 공급 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 고압 압축공기 공급부에 구비되는 고압 공기 압축기에 의해 압축된 공기를 상기 에어쿠션 탱크가 요구하는 압력으로 감압하기 위한 감압밸브를 더 포함하는,
엔진의 연료 공급 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 에어쿠션 탱크는 내부에 저장되는 연료유의 레벨이 일정 범위 내의 수준을 유지하도록 제어되고,
상기 에어쿠션 탱크의 레벨이 설정치보다 낮은 경우에는 상기 에어쿠션 피드펌프를 가동하여 상기 연료유 저장탱크로부터 상기 에어쿠션 탱크로 연료유를 보충하며,
상기 에어쿠션 탱크의 레벨이 설정치보다 높은 경우에는 상기 압축공기 공급부로부터 상기 에어쿠션 탱크로 압축공기를 공급하여 상기 연료유의 레벨을 낮추는 것을 특징으로 하는,
엔진의 연료 공급 시스템. - 청구항 3에 있어서,
상기 압축공기 공급부는 상기 에어쿠션 탱크를 소정의 압력으로 유지시키기 위한 목적과 상기 에어쿠션 탱크 내부의 연료유 레벨을 낮추기 위한 목적으로 상기 압축공기를 공급하는 것을 특징으로 하는,
엔진의 연료 공급 시스템. - 청구항 3에 있어서,
상기 압축공기의 공급에 의해 상기 에어쿠션 탱크로부터 배출되는 연료유를 상기 연료유 저장탱크로 리턴시키는 연료유 배출라인을 더 포함하는,
엔진의 연료 공급 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 에어쿠션 탱크로부터 연료유를 상기 엔진으로 공급하고 순환시키는 연료유 순환라인; 및
상기 연료유 순환라인 상에 설치되는 연료유 순환펌프를 더 포함하는,
엔진의 연료 공급 시스템. - 청구항 6에 있어서,
상기 연료유 순환라인으로부터 분기되어 상기 엔진으로 연료유를 최종 공급하는 연료유 주입라인을 더 포함하고,
상기 연료유 순환라인을 따라 순환되는 연료유는 상기 엔진이 요구하는 양만큼이 상기 연료유 주입라인을 따라 상기 엔진으로 공급되고 나머지는 상기 에어쿠션 탱크로 다시 리턴되어 순환되는 것을 특징으로 하는,
엔진의 연료 공급 시스템. - 청구항 7에 있어서,
상기 엔진으로 공급된 연료유 중 사용되지 않은 연료유를 상기 에어쿠션 탱크로 리턴시키는 연료유 리턴라인을 더 포함하고,
상기 연료유 리턴라인은 상기 연료유 순환라인과 합류되어, 상기 연료유 순환라인을 순환하는 연료유 중 상기 엔진으로 공급되지 않은 나머지 연료유 및 상기 엔진으로부터 리턴되는 연료유가 상기 에어쿠션 탱크로 리턴되는 것을 특징으로 하는,
엔진의 연료 공급 시스템. - 청구항 8에 있어서,
상기 연료유 주입라인 상에 설치되어 상기 엔진으로 공급되는 연료유의 유량을 조절하는 유량조절밸브; 및
상기 연료유 주입라인 상에 설치되어 상기 엔진으로 공급되는 연료유의 유량을 측정하는 공급 유량계를 더 포함하고,
상기 엔진이 복수로 마련되는 경우, 상기 연료유 주입라인과 상기 유량조절밸브 및 상기 공급 유량계는 각각의 엔진에 대응하여 복수로 마련되며, 상기 유량조절밸브 및 상기 공급 유량계의 연계에 의해 복수의 상기 엔진에 공급되는 연료유의 유량 분배를 조절하는 것을 특징으로 하는,
엔진의 연료 공급 시스템. - 청구항 9에 있어서,
상기 연료유 주입라인이 분기된 이후의 상기 연료유 순환라인 상에 설치되어 상기 연료유 주입라인의 압력을 균등하게 유지시켜 주는 압력유지밸브를 더 포함하는,
엔진의 연료 공급 시스템. - 청구항 10에 있어서,
상기 연료유 리턴라인이 합류된 이후의 상기 연료유 순환라인 상에 설치되어 상기 에어쿠션 탱크로 리턴되는 연료유의 유량을 측정하는 리턴 유량계를 더 포함하고,
상기 공급 유량계 및 상기 리턴 유량계에서 측정된 값을 이용하여 상기 엔진에서 사용된 연료유의 소모량을 계산하는 것을 특징으로 하는,
엔진의 연료 공급 시스템. - 청구항 6에 있어서,
상기 엔진이 가스연료를 연료로서 공급받아 운전되는 경우, 상기 에어쿠션 피드펌프 및 상기 연료유 순환펌프는 가동되지 않는 것을 특징으로 하는,
엔진의 연료 공급 시스템. - 청구항 6에 있어서,
상기 엔진이 연료유를 연료로서 공급받아 운전되는 경우, 상기 연료유 순환펌프를 가동하여 상기 에어쿠션 탱크 내부에 저장된 연료유를 상기 엔진으로 공급 및 순환시키고, 상기 에어쿠션 피드펌프는 상기 에어쿠션 탱크 내에 연료유의 보충이 필요한 경우에만 간헐적으로 가동되는 것을 특징으로 하는,
엔진의 연료 공급 시스템. - 청구항 10에 있어서,
비상시 상기 엔진을 연료유 모드로 운전시키기 위하여, 상기 연료유 저장탱크에 저장된 연료유를 상기 에어쿠션 탱크로 공급하는 비상 공급라인; 및
상기 비상 공급라인 상에 설치되는 비상펌프를 더 포함하고,
상기 비상 공급라인은 상기 에어쿠션 탱크 전단의 상기 연료유 공급라인 상으로 합류되는 것을 특징으로 하는,
엔진의 연료 공급 시스템. - 청구항 14에 있어서,
상기 비상시에는 상기 비상펌프를 가동하여 상기 연료유 저장탱크로부터 상기 에어쿠션 탱크로 연료유를 공급하고, 상기 에어쿠션 탱크에 저장된 연료유를 상기 비상펌프로부터 제공받는 입력을 이용하여 상기 연료유 순환라인을 통해 상기 엔진으로 공급 및 순환시키는 것을 특징으로 하는,
엔진의 연료 공급 시스템. - 청구항 15에 있어서,
상기 비상시에는 상기 에어쿠션 피드펌프 및 상기 연료유 순환펌프는 가동되지 않는 것을 특징으로 하는,
엔진의 연료 공급 시스템. - 청구항 16에 있어서,
상기 연료유 순환라인 상에서 상기 연료유 순환펌프를 바이패스하도록 연결되는 바이패스라인을 더 포함하고,
상기 비상시에는 연료유가 상기 바이패스라인을 따라 상기 연료유 순환펌프를 바이패스하여 공급되는 것을 특징으로 하는,
엔진의 연료 공급 시스템. - 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200156526A KR102418127B1 (ko) | 2020-11-20 | 2020-11-20 | 엔진의 연료 공급 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200156526A KR102418127B1 (ko) | 2020-11-20 | 2020-11-20 | 엔진의 연료 공급 시스템 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220070109A KR20220070109A (ko) | 2022-05-30 |
| KR102418127B1 true KR102418127B1 (ko) | 2022-07-11 |
Family
ID=81799814
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200156526A KR102418127B1 (ko) | 2020-11-20 | 2020-11-20 | 엔진의 연료 공급 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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|---|---|---|---|---|
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR101805504B1 (ko) * | 2016-08-18 | 2017-12-07 | 대우조선해양 주식회사 | 선박의 연료유 공급 시스템 및 방법 |
| KR101805511B1 (ko) * | 2017-02-22 | 2017-12-07 | 대우조선해양 주식회사 | 연료유 전환 시스템 및 방법 |
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- 2020-11-20 KR KR1020200156526A patent/KR102418127B1/ko active IP Right Grant
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|---|---|---|---|---|
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| KR101805511B1 (ko) * | 2017-02-22 | 2017-12-07 | 대우조선해양 주식회사 | 연료유 전환 시스템 및 방법 |
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