KR102452882B1 - Cryogenic Valve Automatic Control System of Vessel - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템은, 선박에 구비되며, 극저온 유체가 저장되는 저장탱크, 극저온 유체를 상기 저장탱크에 로딩하거나, 상기 저장탱크로부터 언로딩하기 위한 극저온 유체의 유동 경로를 형성하는 복수 개의 배관, 상기 배관에 장착되어 극저온 유체의 유동 경로를 선택적으로 개폐하는 하나 이상의 밸브를 포함하는 밸브 어셈블리, 상기 밸브 어셈블리에 대한 하나 이상의 상태 정보를 감지하는 센서 어셈블리 및 상기 센서 어셈블리로부터 획득한 센서값과 연동되도록 기 설정된 밸브 개방조건 및 밸브 폐쇄조건에 의거하여 상기 밸브의 개폐 동작을 자동 제어하는 제어부를 포함한다.A cryogenic valve automatic control system of a ship according to the present invention is provided in a ship, a storage tank in which a cryogenic fluid is stored, and a cryogenic fluid for loading or unloading the cryogenic fluid from the storage tank to the storage tank. A plurality of pipes to form, a valve assembly including one or more valves mounted on the pipe to selectively open and close a flow path of the cryogenic fluid, a sensor assembly for detecting one or more status information about the valve assembly, and the sensor assembly and a control unit for automatically controlling the opening/closing operation of the valve based on a preset valve opening condition and a valve closing condition so as to be interlocked with one sensor value.

Description

선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템{Cryogenic Valve Automatic Control System of Vessel}Cryogenic Valve Automatic Control System of Vessel

본 발명은 선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선박에 구비되는 극저온 유체 이송 설비에 구비되는 극저온 밸브를 다양한 조건에 따라 자동 제어하고, 자가진단 및 이상 상태 모니터링이 가능하도록 하는 선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cryogenic valve automatic control system for a ship, and more particularly, to automatically control a cryogenic valve provided in a cryogenic fluid transfer facility provided on a ship according to various conditions, and to enable self-diagnosis and abnormal state monitoring It relates to a cryogenic valve automatic control system on a ship.

일반적으로 천연가스는 운송의 편의성을 위해 극저온 액화되어 액화 천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas) 상태로 수송된다.In general, natural gas is cryogenically liquefied for convenience of transportation and transported in a liquefied natural gas (LNG) state.

액화 천연가스는 천연가스를 약 -163℃ 근처의 극저온으로 냉각하여 얻어지는 것으로, 가스 상태일 때보다 부피가 대폭 감소되므로 해상을 통한 원거리 운반에 매우 적합하다.Liquefied natural gas is obtained by cooling natural gas to a cryogenic temperature of about -163°C.

또한 이와 같은 액화 천연가스를 해상을 통해 운송하기 위한 선박은 액화 천연가스의 로딩/언로딩을 위한 배관, 밸브 등의 설비가 구축되어 있다.In addition, a vessel for transporting such liquefied natural gas through the sea is equipped with facilities such as pipes and valves for loading/unloading of the liquefied natural gas.

다만, 액화 천연가스의 극저온으로 인해 각종 설비가 쉽게 동파되는 문제가 발생할 수 있어, 설비의 지속적인 모니터링이 요구되며, 특히 모니터링 과정에서 나타난 결과에 따라 각 설비를 적절하게 제어하는 것이 매우 중요하다.However, due to the cryogenic temperature of liquefied natural gas, various facilities may be easily frozen, so continuous monitoring of the facility is required.

하지만, 종래에는 각 설비의 제어 및 운용 과정을 대부분 작업자들이 수작업으로 수행하였으며, 이에 따라 인력이 과도하게 소요되는 것은 물론 실시간으로 설비를 파악하는 것에는 한계가 존재하는 문제가 있다.However, in the prior art, most of the process of controlling and operating each facility was performed manually by workers, and thus, there is a problem that not only requires excessive manpower, but also there is a limitation in grasping the facility in real time.

따라서 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 방법이 요구된다.Therefore, a method for solving such a problem is required.

한국공개특허 제10-2019-0060559호Korean Patent Publication No. 10-2019-0060559

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 선박에 구비되는 극저온 유체 이송 설비에 구비되는 극저온 밸브를 다양한 조건에 따라 자동 제어하고, 자가진단 및 이상 상태 모니터링이 가능하도록 하는 선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템을 제공하기 위한 목적을 가진다.The present invention is an invention devised to solve the above-mentioned problems of the prior art, which automatically controls a cryogenic valve provided in a cryogenic fluid transport facility provided on a ship according to various conditions, and enables self-diagnosis and abnormal state monitoring An object of the present invention is to provide an automatic control system for cryogenic valves for ships.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템은, 선박에 구비되며, 극저온 유체가 저장되는 저장탱크, 극저온 유체를 상기 저장탱크에 로딩하거나, 상기 저장탱크로부터 언로딩하기 위한 극저온 유체의 유동 경로를 형성하는 복수 개의 배관, 상기 배관에 장착되어 극저온 유체의 유동 경로를 선택적으로 개폐하는 하나 이상의 밸브를 포함하는 밸브 어셈블리, 상기 밸브 어셈블리에 대한 하나 이상의 상태 정보를 감지하는 센서 어셈블리 및 상기 센서 어셈블리로부터 획득한 센서값과 연동되도록 기 설정된 밸브 개방조건 및 밸브 폐쇄조건에 의거하여 상기 밸브의 개폐 동작을 자동 제어하는 제어부를 포함한다.A cryogenic valve automatic control system of a ship of the present invention for achieving the above object is provided in the ship, a storage tank in which the cryogenic fluid is stored, and the cryogenic fluid is loaded into the storage tank, or for unloading from the storage tank A plurality of pipes forming a flow path of the cryogenic fluid, a valve assembly including one or more valves mounted on the pipe to selectively open and close the flow path of the cryogenic fluid, a sensor assembly for detecting one or more status information about the valve assembly and a control unit configured to automatically control an opening/closing operation of the valve based on a preset valve opening condition and a valve closing condition to be interlocked with the sensor value obtained from the sensor assembly.

그리고 상기 센서 어셈블리는, 상기 밸브의 유입부에 장착되는 제1압력센서 및 배출부에 장착되는 제2압력센서를 포함할 수 있다.In addition, the sensor assembly may include a first pressure sensor mounted on the inlet part of the valve and a second pressure sensor mounted on the outlet part of the valve.

이때 상기 제어부는, 상기 제1압력센서의 센서값 및 상기 제2압력센서의 센서값을 통해 상기 밸브의 유입부 및 상기 배출부의 압력 차가 기 설정된 기준 압력값을 초과하는 것으로 판단한 경우, 상기 밸브의 개도량을 조절하여 상기 밸브의 유입부 및 상기 배출부의 압력 차가 상기 기준 압력값 이하로 유지되도록 제어할 수 있다.At this time, when the control unit determines that the pressure difference between the inlet and the outlet of the valve exceeds a preset reference pressure value through the sensor value of the first pressure sensor and the sensor value of the second pressure sensor, By adjusting the opening amount, the pressure difference between the inlet and the outlet of the valve may be controlled to be maintained below the reference pressure value.

또한 상기 센서 어셈블리는, 상기 밸브에 인접하여 장착되는 진동센서를 포함할 수 있다.In addition, the sensor assembly may include a vibration sensor mounted adjacent to the valve.

이때 상기 제어부는, 상기 진동센서의 센서값을 통해 상기 밸브의 인접 영역에서 기 설정된 기준 진동값을 초과하는 진동이 발생한 것으로 판단한 경우, 상기 밸브의 개도속도를 조절하여 상기 밸브의 인접 영역에서 발생하는 진동이 상기 기준 진동값 이하로 유지되도록 제어할 수 있다.At this time, when it is determined that vibration exceeding a preset reference vibration value has occurred in the region adjacent to the valve through the sensor value of the vibration sensor, the control unit adjusts the opening speed of the valve to generate in the adjacent region of the valve The vibration may be controlled to be maintained below the reference vibration value.

더불어 본 발명은 상기 밸브의 인접 영역의 진동을 저감시키는 진동 댐퍼를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 밸브 인접 영역에서 기 설정된 기준 진동값을 초과하는 진동이 기 설정된 제1임계시간 동안 유지될 경우, 상기 진동 댐퍼를 가동시켜 상기 밸브의 인접 영역에서 발생하는 진동이 상기 기준 진동값 이하로 유지되도록 제어할 수 있다.In addition, the present invention further includes a vibration damper for reducing vibration in the adjacent region of the valve, wherein the control unit, when the vibration exceeding a preset reference vibration value in the valve adjacent region is maintained for a preset first threshold time , by operating the vibration damper to control the vibration generated in the region adjacent to the valve to be maintained below the reference vibration value.

또한 상기 제어부는, 상기 진동 댐퍼를 가동시킨 이후 기 설정된 기준 진동값을 초과하는 진동이 기 설정된 제2임계시간 동안 유지될 경우 상기 밸브가 폐쇄되도록 제어할 수 있다.In addition, the controller may control the valve to close when the vibration exceeding a preset reference vibration value is maintained for a preset second threshold time after operating the vibration damper.

그리고 본 발명은 상기 밸브를 히팅하는 히터를 더 포함하며, 상기 센서 어셈블리는, 상기 밸브의 소정 지점의 온도를 감지하도록 장착되는 온도센서를 포함할 수 있다.The present invention further includes a heater for heating the valve, and the sensor assembly may include a temperature sensor mounted to sense a temperature of a predetermined point of the valve.

이때 상기 제어부는, 상기 온도센서의 센서값을 통해 상기 밸브의 소정 지점의 온도가 기 설정된 기준 온도값 이하의 온도로 하강한 것으로 판단한 경우, 상기 히터를 가동시켜 상기 밸브의 온도가 상기 기준 온도값 이상으로 유지되도록 제어할 수 있다.At this time, when it is determined that the temperature of the predetermined point of the valve has dropped to a temperature below the preset reference temperature value through the sensor value of the temperature sensor, the control unit operates the heater so that the temperature of the valve is the reference temperature value It can be controlled to maintain more than

또한 상기 센서 어셈블리는, 상기 밸브를 통과하는 극저온 유체의 유량을 측정하도록 장착되는 유량센서를 포함할 수 있다.The sensor assembly may also include a flow sensor mounted to measure the flow rate of the cryogenic fluid passing through the valve.

이때 상기 제어부는, 상기 유량센서의 센서값을 통해 상기 밸브를 통과하는 극저온 유체의 유량이 기 설정된 기준 유량값을 초과한 것으로 판단된 경우, 상기 밸브의 개도량을 조절하여 상기 밸브를 통과하는 극저온 유체의 유량이 상기 기준 유량값 이하로 유지되도록 제어할 수 있다.At this time, when it is determined that the flow rate of the cryogenic fluid passing through the valve exceeds a preset reference flow rate value through the sensor value of the flow sensor, the control unit adjusts the opening degree of the valve to pass through the valve. The flow rate of the fluid may be controlled to be maintained below the reference flow rate value.

더불어 상기 제어부는, 상기 밸브의 개도량을 조절하는 과정에서 극저온 유체의 유동으로 인한 유체 압력을 고려하여, 1차 산출된 밸브의 개도량에 추가적인 개도값을 부가하여 산출된 2차 밸브 개도량에 대응되도록 상기 밸브의 개도량을 제어할 수 있다.In addition, the control unit, in consideration of the fluid pressure due to the flow of the cryogenic fluid in the process of adjusting the opening amount of the valve, to the secondary valve opening amount calculated by adding an additional opening value to the firstly calculated valve opening amount The opening degree of the valve may be controlled to correspond to it.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템은, 하나 이상의 센서를 포함하는 센서 어셈블리로부터 획득한 센서값과 연동되도록 기 설정된 밸브 개방조건 및 밸브 폐쇄조건에 의거하여 상기 밸브의 개폐 동작을 자동 제어하는 제어부에 의해, 극저온 밸브와 같은 설비를 다양한 조건에 따라 자동 제어하고, 자가진단 및 이상 상태 모니터링이 가능하도록 할 수 있다.The cryogenic valve automatic control system of a ship of the present invention for solving the above problems is a valve based on a preset valve opening condition and a valve closing condition so as to be interlocked with a sensor value obtained from a sensor assembly including one or more sensors. By the control unit that automatically controls the opening/closing operation, it is possible to automatically control facilities such as cryogenic valves according to various conditions, and to enable self-diagnosis and abnormal state monitoring.

또한 이에 따라 본 발명은 종래 시스템에서 과도하게 소요되던 인력과 운송 비용을 크게 절감할 수 있는 장점을 가진다.In addition, the present invention has the advantage of greatly reducing the manpower and transportation costs that were excessively required in the conventional system.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템의 각 구성요소들을 개념적으로 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템에 있어서, 압력센서와 연동된 제어 과정을 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템에 있어서, 진동센서와 연동된 제어 과정을 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템에 있어서, 온도센서와 연동된 제어 과정을 나타낸 도면; 및
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템에 있어서, 유량센서와 연동된 제어 과정을 나타낸 도면이다.1 is a view conceptually showing each component of a cryogenic valve automatic control system of a ship according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a view showing a control process interlocked with a pressure sensor in the cryogenic valve automatic control system of a ship according to an embodiment of the present invention;
3 is a view showing a control process linked to a vibration sensor in the automatic control system for a cryogenic valve of a ship according to an embodiment of the present invention;
4 is a view showing a control process linked to a temperature sensor in the automatic control system for a cryogenic valve of a ship according to an embodiment of the present invention; and
5 is a view showing a control process interlocked with a flow sensor in an automatic control system for a cryogenic valve of a ship according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention in which the object of the present invention can be specifically realized will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiment, the same names and the same reference numerals are used for the same components, and an additional description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템의 각 구성요소들을 개념적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram conceptually illustrating each component of a cryogenic valve automatic control system of a ship according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템은 저장탱크(100)와, 복수 개의 배관(110)과, 하나 이상의 밸브를 포함하는 밸브 어셈블리(300)와, 하나 이상의 센서를 포함하는 센서 어셈블리(200)와, 제어부(400)를 포함한다.1, the cryogenic valve automatic control system of a ship according to an embodiment of the present invention is a storage tank 100, a plurality of pipes 110, and a valve assembly 300 including one or more valves. and a sensor assembly 200 including one or more sensors, and a controller 400 .

저장탱크(100)는 선박에 구비되며, 극저온 유체가 저장되는 구성요소로서, 단일 내에 복수 개가 구비될 수 있다.The storage tank 100 is provided in a ship and is a component in which cryogenic fluid is stored, and a plurality of storage tanks may be provided in a single unit.

배관(110)은 극저온 유체를 저장탱크(100)에 로딩하거나, 저장탱크(100)로부터 언로딩하기 위한 극저온 유체의 유동 경로를 형성하며, 선박의 구조, 저장탱크(100)의 개수, 극저온 유체의 이송 경로에 따라 다양하게 배열될 수 있다.The pipe 110 forms a flow path of the cryogenic fluid for loading the cryogenic fluid into the storage tank 100 or unloading it from the storage tank 100, the structure of the ship, the number of the storage tank 100, the cryogenic fluid It can be arranged in various ways according to the transport path of

그리고 밸브 어셈블리(300)는 배관(110)에 장착되어 극저온 유체의 유동 경로를 선택적으로 개폐하는 하나 이상의 밸브를 포함한다. 이때 밸브 어셈블리(300)에 적용되는 밸브의 종류는 스톱밸브, 게이트 밸브, 콕, 플러그 밸브, 볼 밸브, 버터플라이 밸브, 다이어프램 밸브 등 어떤 것이라도 적용될 수 있음은 물론이다.And the valve assembly 300 includes one or more valves mounted on the pipe 110 to selectively open and close the flow path of the cryogenic fluid. In this case, the type of valve applied to the valve assembly 300 may be any of a stop valve, a gate valve, a cock, a plug valve, a ball valve, a butterfly valve, a diaphragm valve, and the like.

이때 본 발명에 적용되는 밸브는 후술할 제어부(400)에 의한 자동 제어를 위해 극저온 유체의 유동 경로를 개방/차폐하는 차폐판이 서보 모터 등에 의해 회전되는 구조를 가질 수 있다.At this time, the valve applied to the present invention may have a structure in which a shield plate for opening/shielding a flow path of a cryogenic fluid is rotated by a servo motor or the like for automatic control by the controller 400 to be described later.

또한 센서 어셈블리(200)는 밸브 어셈블리(300)에 대한 하나 이상의 상태 정보를 감지하는 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 본 실시예의 경우 센서 어셈블리(200)는 압력센서, 진동센서, 온도센서 및 유량센서 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 것으로 하였으며, 센서 어셈블리(200)는 이외에도 다양한 센서를 더 포함할 수 있다.In addition, the sensor assembly 200 may include one or more sensors for sensing one or more state information about the valve assembly 300 . In the present embodiment, the sensor assembly 200 includes at least one of a pressure sensor, a vibration sensor, a temperature sensor, and a flow sensor, and the sensor assembly 200 may further include various sensors.

제어부(400)는 센서 어셈블리(200)로부터 획득한 센서값과 연동되도록 기 설정된 밸브 개방조건 및 밸브 폐쇄조건에 의거하여 밸브의 개폐 동작을 자동 제어한다.The control unit 400 automatically controls the opening/closing operation of the valve based on a preset valve opening condition and a valve closing condition so as to be interlocked with the sensor value obtained from the sensor assembly 200 .

이하에서는, 이와 같은 각 센서들과 연동되어 제어부(400)에 의해 이루어지는 극저온 밸브 자동 제어 과정에 대해 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the cryogenic valve automatic control process performed by the control unit 400 in conjunction with each of these sensors will be described in detail.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템에 있어서, 압력센서와 연동된 제어 과정을 나타낸 도면이다.2 is a view showing a control process linked with a pressure sensor in the automatic control system for a cryogenic valve of a ship according to an embodiment of the present invention.

전술한 바와 같이, 센서 어셈블리(200)는 압력센서를 포함할 수 있으며, 구체적으로 본 실시예의 경우 밸브의 유입부에 장착되는 제1압력센서 및 배출부에 장착되는 제2압력센서를 포함한다.As described above, the sensor assembly 200 may include a pressure sensor, and specifically, in the present embodiment, includes a first pressure sensor mounted on the inlet of the valve and a second pressure sensor mounted on the outlet of the valve.

이와 같은 진동센서와 연동된 제어부(400)에 의한 제어 과정은, 먼저 배관(110)을 통해 극저온 유체의 이송이 이루어지는 과정에서 제어부(400)가 제1압력센서 및 제2압력센서의 센서값을 각각 획득하게 된다.In the control process by the control unit 400 interlocked with the vibration sensor, first, the control unit 400 controls the sensor values of the first pressure sensor and the second pressure sensor in the process of transferring the cryogenic fluid through the pipe 110 . each will be obtained.

그리고 제어부(400)는 이와 같은 제1압력센서의 센서값 및 제2압력센서의 센서값을 통해 밸브의 유입부 및 배출부 간의 압력 차를 산출하고, 밸브의 유입부 및 배출부 간의 압력 차가 기 설정된 기준 압력값을 초과하는가의 여부를 판단하게 된다.And the control unit 400 calculates the pressure difference between the inlet and outlet of the valve through the sensor value of the first pressure sensor and the sensor value of the second pressure sensor, and the pressure difference between the inlet and outlet of the valve It is determined whether or not the set reference pressure value is exceeded.

이때 밸브의 유입부 및 배출부 간의 압력 차가 기 설정된 기준 압력값을 초과하지 않는 것으로 판단된 경우에는, 밸브의 현재 설정을 유지하여 지속적으로 작업이 이루어지도록 한다.In this case, when it is determined that the pressure difference between the inlet and outlet of the valve does not exceed a preset reference pressure value, the current setting of the valve is maintained to continuously perform the operation.

다만, 밸브의 유입부 및 배출부 간의 압력 차가 기 설정된 기준 압력값을 초과하는 것으로 판단된 경우에는, 밸브의 유입부 및 배출부 간의 압력 차에 의해 수격 현상이 발생할 수 있기 때문에 후속 조치를 수행하게 된다.However, if it is determined that the pressure difference between the inlet and outlet of the valve exceeds the preset reference pressure value, follow-up measures may be taken because water hammer may occur due to the pressure difference between the inlet and outlet of the valve. do.

본 실시예의 경우, 제어부(400)는 유입부 및 배출부 간의 압력 차가 기 설정된 기준 압력값을 초과하는 것으로 판단된 임의의 밸브에 대해 개도량을 조절하여 밸브의 유입부 및 배출부 간의 압력 차가 기준 압력값 이하로 유지되도록 제어하는 방법을 수행한다.In the present embodiment, the control unit 400 adjusts the opening degree for any valve determined that the pressure difference between the inlet and the outlet exceeds a preset reference pressure value, so that the pressure difference between the inlet and the outlet of the valve is the standard. A method of controlling the pressure to be maintained below the value is performed.

이때 제어부(400)에 의해 이루어지는 밸브의 개도량은 극저온 유체의 유량 및 유동 속도 등에 따라 결정될 수 있으며, 예컨대 제어부(400)는 해당 밸브에 대해 개도량을 감소시켜 밸브의 유입부 및 배출부 간의 압력 차를 줄여 기준 압력값 이하로 유지되도록 할 수 있다.At this time, the opening degree of the valve made by the control unit 400 may be determined according to the flow rate and flow rate of the cryogenic fluid, for example, the control unit 400 reduces the opening amount for the corresponding valve to reduce the pressure between the inlet and the outlet of the valve. By reducing the difference, it can be maintained below the reference pressure value.

다음으로, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템에 있어서, 진동센서와 연동된 제어 과정을 나타낸 도면이다.Next, FIG. 3 is a view showing a control process interlocked with a vibration sensor in an automatic control system for a cryogenic valve of a ship according to an embodiment of the present invention.

전술한 바와 같이, 센서 어셈블리(200)는 진동센서를 포함할 수 있다.As described above, the sensor assembly 200 may include a vibration sensor.

이와 같은 진동센서와 연동된 제어부(400)에 의한 제어 과정은, 먼저 배관(110)을 통해 극저온 유체의 이송이 이루어지는 과정에서 제어부(400)가 진동센서의 센서값을 획득하게 된다.In the control process by the control unit 400 interlocked with the vibration sensor, first, the control unit 400 acquires the sensor value of the vibration sensor while the cryogenic fluid is transported through the pipe 110 .

그리고 제어부(400)는 이와 같은 진동센서의 센서값을 통해 밸브에서 발생하는 진동량을 수치화하게 되며, 밸브의 진동량이 기 설정된 기준 진동값을 초과하는가의 여부를 판단하게 된다.And, the control unit 400 digitizes the amount of vibration generated in the valve through the sensor value of the vibration sensor, and determines whether the amount of vibration of the valve exceeds a preset reference vibration value.

이때 밸브의 진동량이 기 설정된 기준 진동값을 초과하지 않는 것으로 판단된 경우에는, 밸브의 현재 설정을 유지하여 지속적으로 작업이 이루어지도록 한다.At this time, when it is determined that the vibration amount of the valve does not exceed the preset reference vibration value, the current setting of the valve is maintained to continuously perform the operation.

다만, 밸브의 진동량이 기 설정된 기준 진동값을 초과하는 것으로 판단된 경우에는, 후속 조치를 수행하게 된다.However, when it is determined that the vibration amount of the valve exceeds a preset reference vibration value, a follow-up action is performed.

본 실시예의 경우, 제어부(400)는 진동량이 기 설정된 기준 진동값을 초과하는 것으로 판단된 임의의 밸브에 대해 개도속도를 실시간으로 조절하여 밸브의 진동량이 기준 진동값 이하로 유지되도록 제어하는 방법을 수행한다.In the case of this embodiment, the control unit 400 controls the vibration amount of the valve to be maintained below the reference vibration value by adjusting the opening speed in real time for any valve whose vibration amount is determined to exceed the preset reference vibration value. carry out

이때 제어부(400)에 의해 이루어지는 밸브의 개도속도는 극저온 유체의 유량 및 유동 압력 등에 따라 결정될 수 있으며, 예컨대 제어부(400)는 해당 밸브에 대해 개도속도를 감소시켜 진동량이 기준 진동값 이하로 유지되도록 할 수 있다.At this time, the opening speed of the valve made by the control unit 400 may be determined according to the flow rate and flow pressure of the cryogenic fluid, for example, the control unit 400 decreases the opening speed for the corresponding valve so that the amount of vibration is maintained below the reference vibration value. can do.

다만, 이와 같은 후속 조치에 의해서도 진동량이 기준 진동값 이하로 떨어지지 않을 경우, 제어부(400)는 밸브 인접 영역에서 기 설정된 기준 진동값을 초과하는 진동이 기 설정된 제1임계시간 동안 유지되는지를 더 판단하게 된다.However, if the vibration amount does not fall below the reference vibration value even by such follow-up measures, the control unit 400 further determines whether the vibration exceeding the preset reference vibration value in the valve adjacent region is maintained for a preset first threshold time will do

이에 따라 기 설정된 기준 진동값을 초과하는 진동이 기 설정된 제1임계시간 이상 동안 유지된 것으로 판단된 경우, 제어부(400)는 밸브의 인접 영역의 진동을 저감시키도록 구비되는 진동 댐퍼를 가동시켜 밸브의 인접 영역에서 발생하는 진동이 상기 기준 진동값 이하로 유지되도록 제어할 수 있다.Accordingly, when it is determined that the vibration exceeding the preset reference vibration value is maintained for more than the preset first threshold time, the control unit 400 operates a vibration damper provided to reduce the vibration of the adjacent region of the valve to operate the valve. It is possible to control the vibration generated in the adjacent region to be maintained below the reference vibration value.

또한 이와 같은 후속 조치에 의해서도 진동량이 기준 진동값 이하로 떨어지지 않을 경우, 제어부(400)는 진동 댐퍼를 가동시킨 이후 밸브 인접 영역에서 기 설정된 기준 진동값을 초과하는 진동이 기 설정된 제2임계시간 동안 유지되는지를 더 판단하게 된다.In addition, if the amount of vibration does not fall below the reference vibration value even by such a follow-up measure, the control unit 400 causes the vibration exceeding the preset reference vibration value in the valve adjacent region after operating the vibration damper for a preset second threshold time. more will be judged on whether or not

그리고 진동 댐퍼의 가동 이후 기 설정된 기준 진동값을 초과하는 진동이 기 설정된 제2임계시간 이상 동안 유지된 것으로 판단된 경우, 제어부(400)는 이를 비상 사태로 간주하여 해당 밸브를 폐쇄하도록 제어할 수 있다.And when it is determined that the vibration exceeding the preset reference vibration value after the operation of the vibration damper is maintained for more than a preset second threshold time, the controller 400 regards this as an emergency and controls the valve to close. have.

다음으로, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템에 있어서, 온도센서와 연동된 제어 과정을 나타낸 도면이다.Next, Figure 4 is a view showing a control process interlocked with a temperature sensor in the cryogenic valve automatic control system of a ship according to an embodiment of the present invention.

전술한 바와 같이, 센서 어셈블리(200)는 온도센서를 포함할 수 있다.As described above, the sensor assembly 200 may include a temperature sensor.

이와 같은 온도센서와 연동된 제어부(400)에 의한 제어 과정은, 먼저 배관(110)을 통해 극저온 유체의 이송이 이루어지는 과정에서 제어부(400)가 온도센서의 센서값을 획득하게 된다.In the control process by the control unit 400 interlocked with the temperature sensor as described above, first, the control unit 400 acquires the sensor value of the temperature sensor in the process of transferring the cryogenic fluid through the pipe 110 .

그리고 제어부(400)는 이와 같은 온도센서의 센서값을 통해 밸브의 소정 지점의 온도가 기 설정된 기준 온도값 이하의 온도로 하강하였는가의 여부를 판단하게 된다.Then, the control unit 400 determines whether the temperature of the predetermined point of the valve has dropped to a temperature below a preset reference temperature value through the sensor value of the temperature sensor.

이때 밸브의 소정 지점의 온도가 기 설정된 기준 온도값보다 하강하지 않은 것으로 판단된 경우에는, 밸브의 현재 설정을 유지하여 지속적으로 작업이 이루어지도록 한다.At this time, if it is determined that the temperature of the predetermined point of the valve does not fall below the preset reference temperature value, the current setting of the valve is maintained so that the operation is continuously performed.

다만, 밸브의 소정 지점의 온도가 기 설정된 기준 온도값보다 하강한 것으로 판단된 경우에는, 후속 조치를 수행하게 된다.However, when it is determined that the temperature of the predetermined point of the valve is lower than the preset reference temperature value, a follow-up action is performed.

본 실시예의 경우, 소정 지점의 온도가 기 설정된 기준 온도값보다 하강한 것으로 판단된 임의의 밸브에 대해, 제어부(400)는 밸브를 히팅하는 히터를 가동시켜 밸브의 온도가 기준 온도값 이상으로 유지되도록 제어할 수 있다.In the case of this embodiment, for any valve determined that the temperature of the predetermined point is lower than the preset reference temperature value, the controller 400 operates a heater for heating the valve to maintain the temperature of the valve above the reference temperature value. can be controlled as much as possible.

다음으로, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템에 있어서, 유량센서와 연동된 제어 과정을 나타낸 도면이다.Next, Figure 5 is a view showing a control process interlocked with the flow sensor in the cryogenic valve automatic control system of a ship according to an embodiment of the present invention.

전술한 바와 같이, 센서 어셈블리(200)는 극저온 유체의 유량을 측정하도록 장착되는 유량센서를 포함할 수 있다.As described above, the sensor assembly 200 may include a flow sensor mounted to measure the flow rate of the cryogenic fluid.

이와 같은 온도센서와 연동된 제어부(400)에 의한 제어 과정은, 먼저 배관(110)을 통해 극저온 유체의 이송이 이루어지는 과정에서 제어부(400)가 유량센서의 센서값을 획득하게 된다.In the control process by the control unit 400 interlocked with the temperature sensor as described above, the control unit 400 acquires the sensor value of the flow sensor while the cryogenic fluid is transferred through the pipe 110 first.

그리고 제어부(400)는 이와 같은 유량센서의 센서값을 통해 밸브를 통과하는 극저온 유체의 유량이 기 설정된 기준 유량값을 초과하였는가의 여부를 판단하게 된다.And the control unit 400 determines whether the flow rate of the cryogenic fluid passing through the valve exceeds a preset reference flow rate value through the sensor value of the flow sensor.

이때 밸브를 통과하는 극저온 유체의 유량이 기 설정된 기준 유량값을 초과하지 않은 것으로 판단된 경우에는, 밸브의 현재 설정을 유지하여 지속적으로 작업이 이루어지도록 한다.At this time, if it is determined that the flow rate of the cryogenic fluid passing through the valve does not exceed the preset reference flow rate value, the current setting of the valve is maintained so that the operation is continuously performed.

다만, 밸브를 통과하는 극저온 유체의 유량이 기 설정된 기준 유량값을 초과한 것으로 판단된 경우에는, 후속 조치를 수행하게 된다.However, when it is determined that the flow rate of the cryogenic fluid passing through the valve exceeds a preset reference flow rate value, a follow-up action is performed.

본 실시예의 경우, 제어부(400)는 밸브를 통과하는 극저온 유체의 유량이 기 설정된 기준 유량값을 초과한 것으로 판단된 임의의 밸브에 대해, 개도량을 조절하여 밸브를 통과하는 극저온 유체의 유량이 상기 기준 유량값 이하로 유지되도록 제어할 수 있다.In the case of this embodiment, the control unit 400 adjusts the opening degree for any valve in which it is determined that the flow rate of the cryogenic fluid passing through the valve exceeds a preset reference flow rate value so that the flow rate of the cryogenic fluid passing through the valve is reduced. It can be controlled to be maintained below the reference flow rate value.

그리고 이와 같은 과정은 세부적으로 1차 밸브 개도량을 산출하는 단계와, 유체 압력을 고려한 추가 개도값을 부가하여 2차 밸브 개도량을 산출하는 단계와, 2차 밸브 개도량에 대응되도록 밸브의 개도량을 조절하는 단계를 각각 포함할 수 있다.In addition, this process includes the steps of calculating the first valve opening amount in detail, calculating the second valve opening amount by adding an additional opening value in consideration of the fluid pressure, and opening the valve to correspond to the secondary valve opening amount. Each may include a step of adjusting the weight.

즉 본 실시예에서 제어부(400)는 밸브의 개도량을 조절하는 과정에서 극저온 유체의 유동으로 인한 유체 압력을 고려하여, 1차 산출된 밸브의 개도량에 추가적인 개도값을 부가하여 산출된 2차 밸브 개도량에 대응되도록 상기 밸브의 개도량을 제어할 수 있다.That is, in the present embodiment, the control unit 400 considers the fluid pressure due to the flow of the cryogenic fluid in the process of adjusting the opening amount of the valve, and adds an additional opening value to the first calculated valve opening amount. The opening amount of the valve may be controlled to correspond to the valve opening amount.

이와 같이 하는 이유는, 극저온 유체의 유동으로 인한 유체의 압력으로 인해 목표하는 밸브의 개도량을 유지하는 과정에서 오차가 발생할 수 있기 때문으로, 추가적인 개도값을 더 부가하여 목표하는 밸브의 개도량보다 다소 높은 개도량을 유지하도록 한다. 결과적으로 해당 밸브는 극저온 유체의 유체 압력에 의해 최초 목표하였던 개도량을 만족시킬 수 있게 된다.The reason for doing this is because an error may occur in the process of maintaining the target opening degree of the valve due to the pressure of the fluid due to the flow of the cryogenic fluid. Maintain a rather high opening degree. As a result, the valve can satisfy the initial target opening amount by the fluid pressure of the cryogenic fluid.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템은 하나 이상의 센서를 포함하는 센서 어셈블리(200)로부터 획득한 센서값과 연동되도록 기 설정된 밸브 개방조건 및 밸브 폐쇄조건에 의거하여 밸브의 개폐 동작을 자동 제어하는 제어부(400)에 의해, 극저온 밸브와 같은 설비를 다양한 조건에 따라 자동 제어하고, 자가진단 및 이상 상태 모니터링이 가능하도록 할 수 있다.As described above, the automatic cryogenic valve control system for a ship of the present invention opens and closes a valve based on a preset valve opening condition and a valve closing condition to interlock with a sensor value obtained from the sensor assembly 200 including one or more sensors By the control unit 400 that automatically controls the operation, it is possible to automatically control equipment such as a cryogenic valve according to various conditions, and to enable self-diagnosis and abnormal state monitoring.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.As described above, preferred embodiments according to the present invention have been reviewed, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the present invention in addition to the above-described embodiments is one of ordinary skill in the art. It is obvious to them. Therefore, the above-described embodiments are to be regarded as illustrative rather than restrictive, and accordingly, the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and their equivalents.

100: 저장탱크
110: 배관
200: 센서 어셈블리
300: 밸브 어셈블리
400: 제어부100: storage tank
110: plumbing
200: sensor assembly
300: valve assembly
400: control unit

Claims (12)

선박에 구비되며, 극저온 유체가 저장되는 저장탱크(100);
극저온 유체를 상기 저장탱크(100)에 로딩하거나, 상기 저장탱크(100)로부터 언로딩하기 위한 극저온 유체의 유동 경로를 형성하는 복수 개의 배관(110);
상기 배관(110)에 장착되어 극저온 유체의 유동 경로를 선택적으로 개폐하는 하나 이상의 밸브를 포함하는 밸브 어셈블리(300);
상기 밸브 어셈블리(300)에 대한 하나 이상의 상태 정보를 감지하는 센서 어셈블리(200);
상기 센서 어셈블리(200)로부터 획득한 센서값과 연동되도록 기 설정된 밸브 개방조건 및 밸브 폐쇄조건에 의거하여 상기 밸브의 개폐 동작을 자동 제어하는 제어부(400); 및
상기 밸브를 히팅하는 히터;
를 포함하고,
상기 센서 어셈블리(200)는,
상기 밸브의 소정 지점의 온도를 감지하도록 장착되는 온도센서를 포함하고,
상기 제어부(400)는,
상기 온도센서의 센서값을 통해 상기 밸브의 소정 지점의 온도가 기 설정된 기준 온도값 이하의 온도로 하강한 것으로 판단한 경우,
상기 밸브의 상태 이상을 방지하기 위해 상기 히터를 가동시켜 상기 밸브의 온도가 상기 기준 온도값 이상으로 유지되도록 제어하는,
선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템.A storage tank (100) provided on the ship, in which the cryogenic fluid is stored;
a plurality of pipes 110 forming a flow path of the cryogenic fluid for loading the cryogenic fluid into the storage tank 100 or unloading the cryogenic fluid from the storage tank 100;
a valve assembly 300 mounted on the pipe 110 and including one or more valves for selectively opening and closing a flow path of a cryogenic fluid;
a sensor assembly 200 for sensing one or more state information about the valve assembly 300;
a control unit 400 for automatically controlling an opening/closing operation of the valve based on a preset valve opening condition and a valve closing condition so as to be interlocked with the sensor value obtained from the sensor assembly 200; and
a heater for heating the valve;
including,
The sensor assembly 200,
A temperature sensor mounted to sense the temperature of a predetermined point of the valve,
The control unit 400,
When it is determined through the sensor value of the temperature sensor that the temperature of the predetermined point of the valve has dropped to a temperature below the preset reference temperature value,
Controlling the temperature of the valve to be maintained above the reference temperature value by operating the heater to prevent abnormality of the valve,
The vessel's cryogenic valve automatic control system. 제1항에 있어서,
상기 센서 어셈블리(200)는,
상기 밸브의 유입부에 장착되는 제1압력센서 및 배출부에 장착되는 제2압력센서를 포함하는,
선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템.According to claim 1,
The sensor assembly 200,
Containing a first pressure sensor mounted on the inlet part of the valve and a second pressure sensor mounted on the outlet part,
The vessel's cryogenic valve automatic control system. 제2항에 있어서,
상기 제어부(400)는,
상기 제1압력센서의 센서값 및 상기 제2압력센서의 센서값을 통해 상기 밸브의 유입부 및 상기 배출부의 압력 차가 기 설정된 기준 압력값을 초과하는 것으로 판단한 경우,
상기 밸브의 개도량을 조절하여 상기 밸브의 유입부 및 상기 배출부의 압력 차가 상기 기준 압력값 이하로 유지되도록 제어하는,
선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템.3. The method of claim 2,
The control unit 400,
When it is determined that the pressure difference between the inlet part and the outlet part of the valve exceeds a preset reference pressure value through the sensor value of the first pressure sensor and the sensor value of the second pressure sensor,
Controlling the pressure difference between the inlet and the outlet of the valve by adjusting the opening degree of the valve to be maintained below the reference pressure value,
The vessel's cryogenic valve automatic control system. 제1항에 있어서,
상기 센서 어셈블리(200)는,
상기 밸브에 인접하여 장착되는 진동센서를 포함하는,
선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템.According to claim 1,
The sensor assembly 200,
Including a vibration sensor mounted adjacent to the valve,
The vessel's cryogenic valve automatic control system. 제4항에 있어서,
상기 제어부(400)는,
상기 진동센서의 센서값을 통해 상기 밸브의 인접 영역에서 기 설정된 기준 진동값을 초과하는 진동이 발생한 것으로 판단한 경우,
상기 밸브의 개도속도를 조절하여 상기 밸브의 인접 영역에서 발생하는 진동이 상기 기준 진동값 이하로 유지되도록 제어하는,
선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템.5. The method of claim 4,
The control unit 400,
When it is determined through the sensor value of the vibration sensor that a vibration exceeding a preset reference vibration value has occurred in an area adjacent to the valve,
Controlling the vibration generated in the adjacent region of the valve by adjusting the opening speed of the valve to be maintained below the reference vibration value,
The vessel's cryogenic valve automatic control system. 제5항에 있어서,
상기 밸브의 인접 영역의 진동을 저감시키는 진동 댐퍼를 더 포함하며,
상기 제어부(400)는,
상기 밸브의 인접 영역에서 기 설정된 기준 진동값을 초과하는 진동이 기 설정된 제1임계시간 동안 유지될 경우, 상기 진동 댐퍼를 가동시켜 상기 밸브의 인접 영역에서 발생하는 진동이 상기 기준 진동값 이하로 유지되도록 제어하는,
선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템.6. The method of claim 5,
Further comprising a vibration damper for reducing vibration of the adjacent region of the valve,
The control unit 400,
When the vibration exceeding the preset reference vibration value in the adjacent region of the valve is maintained for a preset first threshold time, the vibration damper is operated to maintain the vibration generated in the adjacent region of the valve below the reference vibration value to control as much as possible,
The vessel's cryogenic valve automatic control system. 제6항에 있어서,
상기 제어부(400)는,
상기 진동 댐퍼를 가동시킨 이후 기 설정된 기준 진동값을 초과하는 진동이 기 설정된 제2임계시간 동안 유지될 경우 상기 밸브가 폐쇄되도록 제어하는,
선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템.7. The method of claim 6,
The control unit 400,
Controlling the valve to close when the vibration exceeding a preset reference vibration value is maintained for a preset second threshold time after operating the vibration damper,
The vessel's cryogenic valve automatic control system. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 센서 어셈블리(200)는,
상기 밸브를 통과하는 극저온 유체의 유량을 측정하도록 장착되는 유량센서를 포함하는,
선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템.According to claim 1,
The sensor assembly 200,
comprising a flow sensor mounted to measure the flow rate of the cryogenic fluid passing through the valve;
The vessel's cryogenic valve automatic control system. 제10항에 있어서,
상기 제어부(400)는,
상기 유량센서의 센서값을 통해 상기 밸브를 통과하는 극저온 유체의 유량이 기 설정된 기준 유량값을 초과한 것으로 판단된 경우,
상기 밸브의 개도량을 조절하여 상기 밸브를 통과하는 극저온 유체의 유량이 상기 기준 유량값 이하로 유지되도록 제어하는,
선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템.11. The method of claim 10,
The control unit 400,
When it is determined that the flow rate of the cryogenic fluid passing through the valve exceeds the preset reference flow rate value through the sensor value of the flow sensor,
Controlling the flow rate of the cryogenic fluid passing through the valve by adjusting the opening degree of the valve to be maintained below the reference flow rate value,
The vessel's cryogenic valve automatic control system. 제11항에 있어서,
상기 제어부(400)는,
상기 밸브의 개도량을 조절하는 과정에서 극저온 유체의 유동으로 인한 유체 압력을 고려하여, 1차 산출된 밸브의 개도량에 추가적인 개도값을 부가하여 산출된 2차 밸브 개도량에 대응되도록 상기 밸브의 개도량을 제어하는,
선박의 극저온 밸브 자동 제어 시스템.12. The method of claim 11,
The control unit 400,
In consideration of the fluid pressure due to the flow of the cryogenic fluid in the process of adjusting the opening amount of the valve, the valve is adjusted to correspond to the secondary valve opening amount calculated by adding an additional opening value to the first calculated valve opening amount. to control the amount of opening,
The vessel's cryogenic valve automatic control system.
KR1020200159578A 2020-11-25 2020-11-25 Cryogenic Valve Automatic Control System of Vessel KR102452882B1 (en)

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