KR20130044019A - System for controlling flow rate of boil-off gas and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 BOG 유량 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a BOG flow control system and method.
LNG 운반선의 LNG 저장 탱크 내에서 발생한 BOG(Boil-off gas)는 압축기에서 압축된 후 LNG 운반선 내의 가스 소비자, 예를 들어, DF 엔진, 가스 보일러, 재액화 장치(Reliquefaction plant), GCU(Gas Combustion Unit) 등으로 배출된다. 이 때, 가스 소비자로부터 요구되는 부하가 압축기의 최소 작동 유량 이하일 경우 압축기에서 서지(surge) 현상이 발생하고, 또한 압축기의 입구 온도가 요구 온도보다 높을 경우에는 출구 측에서 과도한 온도 증가 현상이 발생하여 압축기가 정지되는 경우가 발생한다. Boil-off gas (BOG) generated in the LNG carrier's LNG storage tank is compressed in a compressor and then used by gas consumers in the LNG carrier, for example, DF engines, gas boilers, reliquefaction plants, and gas compressors (GCU). Unit). At this time, when the load required from the gas consumer is below the minimum operating flow rate of the compressor, a surge occurs in the compressor, and when the inlet temperature of the compressor is higher than the required temperature, an excessive temperature increase occurs at the outlet side. It happens that the compressor is stopped.
이와 같은 압축기에서의 서지 현상 또는 과도한 온도 증가에 따른 압축기 정지 현상을 방지하기 위하여 종래에는 LNG나 기타 냉매를 이용하여 압축기의 입구 온도를 제어하는 예냉 시스템(pre-cooling system)을 사용하였다. In order to prevent the compressor phenomena due to surge or excessive temperature increase in the compressor, a pre-cooling system that controls the inlet temperature of the compressor by using LNG or other refrigerant is conventionally used.
그러나, 이와 같은 예냉 시스템은 압축기와 별도로 냉각 시스템을 구성해야 하므로 구성이 복잡하고, 선박 내부에 설치된 경우 부피를 많이 차지하는 문제점이 있었다.
However, such a pre-cooling system has to be configured separately from the compressor, so the configuration is complicated, there is a problem that takes up a large volume when installed inside the vessel.
본 발명의 일 실시예는 간단하게 압축기로부터 가스 소비자로 배출되는 BOG의 유량을 제어할 수 있는 제어 시스템 및 방법을 제공하고자 한다. One embodiment of the present invention is to simply provide a control system and method that can control the flow rate of BOG discharged from the compressor to the gas consumer.
본 발명의 일 실시예는 압축기로 유입되는 BOG의 온도를 제어하기 위하여 별도의 예냉 시스템을 구비하지 않고 BOG의 유량을 제어할 수 있는 제어 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
One embodiment of the present invention is to provide a control system and method that can control the flow rate of the BOG without having a separate pre-cooling system to control the temperature of the BOG flowing into the compressor.
본 발명의 일 측면에 따르면, LNG 저장 탱크로부터 압축기로 들어가는 BOG의 온도(T1)를 측정하는 온도 측정부; 상기 압축기로부터 가스 소비자로 배출되는 BOG의 압력(P2)을 측정하는 압력 측정부; 상기 BOG의 온도(T1) 및 상기 BOG의 압력(P2)에 따라 압축기 최소 유량(F1)을 계산하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 가스 소비자에서 요구하는 유량(F2)과 상기 계산된 압축기 최소 유량(F1)을 비교하여, 그 비교값에 따라 상기 압축기로부터 상기 가스 소비자로 유입되는 BOG 유량(F3)을 조절하는 것을 특징으로 하는, BOG 유량 제어 시스템이 제공된다. According to an aspect of the invention, the temperature measuring unit for measuring the temperature (T1) of the BOG entering the compressor from the LNG storage tank; A pressure measuring unit measuring a pressure P2 of the BOG discharged from the compressor to the gas consumer; And a control unit for calculating a compressor minimum flow rate F1 according to the temperature T1 of the BOG and the pressure P2 of the BOG, wherein the control unit includes a flow rate F2 required by the gas consumer and the calculated compressor minimum. A BOG flow rate control system is provided, characterized by comparing the flow rate F1 and adjusting the BOG flow rate F3 flowing from the compressor to the gas consumer according to the comparison value.
이 때, 상기 압축기로부터 상기 가스 소비자로 BOG가 배출되는 배출관으로부터 분기되며 상기 LNG 저장 탱크로 연결되는 분기관 및 상기 분기관에 설치되는 제어 밸브를 더 포함할 수 있다. At this time, it may further include a branch pipe connected to the LNG storage tank and branched from the discharge pipe discharged BOG from the compressor to the gas consumer and a control valve installed in the branch pipe.
이 때, 상기 제어부는, 상기 가스 소비자에서 요구하는 유량(F2)보다 상기 압축기 최소 유량(F1)이 많은 경우, 상기 가스 소비자에서 요구하는 유량(F2)에서 상기 계산된 압축기 최소 유량(F1)을 뺀 유량을 상기 LNG 저장 탱크로 회수시키도록 상기 제어 밸브를 제어할 수 있다. At this time, when the compressor minimum flow rate F1 is larger than the flow rate F2 required by the gas consumer, the control unit may calculate the compressor minimum flow rate F1 calculated from the flow rate F2 required by the gas consumer. The control valve may be controlled to recover the subtracted flow rate to the LNG storage tank.
이 때, 상기 압축기로부터 배출되는 BOG의 온도(T2)를 측정하는 제 2 온도 측정부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제 2 온도 측정부에서 측정된 BOG 온도가 상기 압축기에서 허용가능한 최대 출구 온도 이상으로 형성되는 것을 방지하기 위하여 상기 제어 밸브를 조절하여 상기 압축기의 배출구 측 유량(F4)을 증가시킴으로써 상기 BOG 온도를 낮출 수 있다. At this time, further comprising a second temperature measuring unit for measuring the temperature (T2) of the BOG discharged from the compressor, the control unit, the BOG temperature measured by the second temperature measuring unit is the maximum outlet temperature that can be accepted in the compressor The BOG temperature may be lowered by adjusting the control valve to increase the discharge side flow rate F4 of the compressor in order to prevent the above formation.
한편, 상기 제어부는, 상기 가스 소비자로부터 요구되는 부하가 상기 압축기의 최소 작동 유량 이하일 경우 상기 압축기에서 서지 현상이 발생하는 것을 방지하도록 상기 제어 밸브를 조절하여 상기 압축기의 배출구 측 유량(F4)을 증가시킬 수 있다. On the other hand, the control unit increases the discharge side flow rate (F4) of the compressor by adjusting the control valve to prevent the occurrence of surge in the compressor when the load required from the gas consumer is below the minimum operating flow rate of the compressor You can.
본 발명의 다른 측면에 따르면, (a)LNG 저장 탱크로부터 압축기로 들어가는 BOG의 온도(T1)를 측정하는 단계; (b)상기 압축기로부터 가스 소비자로 배출되는 BOG의 압력(P2)를 측정하는 단계; (c)상기 온도(T1) 및 상기 압력(P2)를 이용하여 압축기 최소 유량(F1)을 계산하는 단계: (d)상기 계산된 압축기 최소 유량(F1)과 상기 가스 소비자에서 요구하는 유량(F2)을 비교하는 단계; 및 (e)상기 (d)단계에서 계산된 비교값에 따라 상기 압축기로부터 상기 가스 소비자로 유입되는 BOG 유량(F3)을 조절하는 단계를 포함하는, LNG 저장 탱크로부터 가스 소비자로 유입되는 BOG 유량 제어 방법이 제공된다. According to another aspect of the invention, (a) measuring the temperature (T1) of the BOG entering the compressor from the LNG storage tank; (b) measuring the pressure P2 of the BOG discharged from the compressor to the gas consumer; (c) calculating a compressor minimum flow rate F1 using the temperature T1 and the pressure P2: (d) the calculated compressor minimum flow rate F1 and the flow rate required by the gas consumer (F2) Comparing); And (e) adjusting the BOG flow rate F3 flowing from the compressor to the gas consumer according to the comparison value calculated in step (d). A method is provided.
이 때, 상기 (e) 단계에서, 상기 가스 소비자에서 요구하는 유량(F2)보다 상기 계산된 압축기 최소 유량(F1)가 많은 경우, 상기 가스 소비자에서 요구하는 유량(F2)에서 상기 계산된 압축기 최소 유량(F1)을 뺀 유량을 상기 LNG 저장 탱크로 회수시킬 수 있다. At this time, in the step (e), when the calculated compressor minimum flow rate F1 is larger than the flow rate F2 required by the gas consumer, the compressor minimum calculated by the flow rate F2 required by the gas consumer is calculated. The flow rate minus the flow rate F1 can be recovered to the LNG storage tank.
한편, LNG 저장 탱크로부터 가스 소비자로 유입되는 BOG 유량 제어 방법은 (f) 상기 압축기에서 허용가능한 최대 출구 온도 이상으로 상기 BOG 온도가 상승하는 경우, 상기 압축기의 배출구 측 유량(F4)을 증가시킴으로써 상기 BOG 온도를 상기 최대 출구 온도 이하로 낮추는 단계를 더 포함할 수 있다. On the other hand, the BOG flow rate control method flowing from the LNG storage tank to the gas consumer is (f) when the BOG temperature rises above the maximum allowable outlet temperature in the compressor, by increasing the outlet side flow rate (F4) of the compressor The method may further include lowering a BOG temperature below the maximum outlet temperature.
이 때, 상기 (f) 단계에서, 상기 압축기의 배출구 측 유량(F4) 보다 상기 가스 소비자에서 요구하는 유량(F2)이 작을 경우 상기 압축기의 배출구 측 유량(F4)에서 상기 가스 소비자에서 요구하는 유량(F2)를 뺀 유량(F5)을 상기 LNG 저장 탱크로 회수시킬 수 있다. At this time, in the step (f), the flow rate required by the gas consumer at the outlet side flow rate F4 of the compressor when the flow rate F2 required by the gas consumer is smaller than the outlet side flow rate F4 of the compressor. The flow rate F5 obtained by subtracting F2 can be recovered to the LNG storage tank.
한편, LNG 저장 탱크로부터 가스 소비자로 유입되는 BOG 유량 제어 방법은 (G)상기 가스 소비자로부터 요구되는 부하가 상기 압축기의 최소 작동 유량 이하일 경우 상기 압축기에서 서지 현상이 발생하는 것을 방지하도록 상기 압축기의 배출구 측 유량(F4)을 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
On the other hand, the BOG flow rate control method flowing into the gas consumer from the LNG storage tank (G) the discharge port of the compressor to prevent the occurrence of a surge phenomenon in the compressor when the load required from the gas consumer is below the minimum operating flow rate of the compressor Increasing the side flow rate (F4) may be further included.
본 발명의 일 실시예에 따르면, LNG 저장 탱크로부터 압축기로 들어가는 BOG의 온도(T1) 및 압축기로부터 가스 소비자로 배출되는 BOG의 압력(P2)을 측정하여 압축기 최소 유량(F1)을 계산하고, 이를 가스 소비자의 요구 유량(F2)과 비교함으로써 적정한 유량의 BOG가 가스 소비자로 유입될 수 있도록 하므로 별도의 예냉 시스템이 없이 압축기를 제어할 수 있다. According to one embodiment of the invention, the compressor minimum flow rate (F1) is calculated by measuring the temperature (T1) of the BOG entering the compressor from the LNG storage tank and the pressure (P2) of the BOG discharged from the compressor to the gas consumer, and By comparing the gas consumer's required flow rate (F2) to allow the proper flow of BOG to enter the gas consumer, it is possible to control the compressor without a separate precooling system.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 압축기로부터 나오는 BOG의 유량이 작으면서도 BOG의 온도가 압축기 최대 허용 온도 이상으로 형성될 경우 BOG의 유량을 증가시킴으로써 BOG의 온도를 압축기 최대 허용 온도 이하로 낮출 수 있음으로써 압축기가 정지되는 것은 방지할 수 있다.
According to one embodiment of the present invention, when the BOG flow rate from the compressor is small, but the BOG temperature is formed above the compressor maximum allowable temperature, the BOG temperature can be lowered below the compressor maximum allowable temperature by increasing the BOG flow rate. This can prevent the compressor from being stopped.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 BOG 유량 제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 BOG 유량 제어 방법의 순서도이다. 1 is a block diagram of a BOG flow control system according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart of a BOG flow rate control method according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 BOG 유량 제어 시스템의 구성도이다. 1 is a block diagram of a BOG flow control system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 BOG 유량 제어 시스템은 LNG 저장 탱크로부터 나온 BOG가 예를 들어 선박의 가스 소비자로 이송되어 소비되는 BOG의 유량을 제어한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 BOG 유량 제어 시스템은 BOG가 가스 소비자로 이송되기 전에 가스 소비자에서 사용되기 적절한 압력 및 온도를 갖는 상태로 만들기 위하여 BOG를 압축하는 압축기가 원활하게 작동하도록 한다. The BOG flow rate control system according to an embodiment of the present invention controls the flow rate of the BOG consumed by the BOG from the LNG storage tank, for example transferred to the gas consumer of the vessel. In addition, the BOG flow control system according to one embodiment of the present invention allows the compressor that compresses the BOG to operate smoothly to bring the BOG to a state with a pressure and temperature suitable for use in the gas consumer before it is transferred to the gas consumer.
이를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 BOG 유량 제어 시스템(1)은, 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 온도 측정부(13), 압력 측정부(15) 및 제어부(8)를 포함할 수 있다. To this end, the BOG
온도 측정부(13)는 LNG 저장 탱크(2)로부터 압축기(6)로 BOG가 유입되는 유입관(12)에 연결되어 압축기(6)로 유입되는 BOG의 온도를 측정하는 제 1 온도 측정부(13a) 및 압축기로부터 배출관으로 배출되는 BOG의 온도를 측정하는 제2 온도 측정부(13b)를 포함할 수 있다. 이 때, 제 1 및 제 2 온도 측정부(13a, 13b)는 각각 온도 측정 센서로 이루어질 수 있다. The temperature measuring unit 13 is connected to an
압력 측정부(15)는 LNG 저장 탱크(2)로부터 압축기(6)로 BOG가 유입되는 유입관(12)에 연결되어 압축기(6)로 유입되는 BOG의 압력을 측정하는 제 1 압력 측정부(15a) 및 압축기(6)에서 압축된 BOG가 배출관(14)을 통하여 배출될 때, 배출되는 BOG의 압력을 측정하는 제 2 압력 측정부(15b)를 포함할 수 있다. 이 때, 제 1 및 제 2 압력 측정부(15a, 15b)는 각각 압력 측정 센서로 이루어질 수 있다. The pressure measuring unit 15 is connected to an
이 때, 제 1 및 제 2 온도 측정부(15a, 15b) 및 제 1 및 제 2 압력 측정부(15a, 15b)는 압축기(6)와 일체로 형성될 수도 있고 압축기(6)와 별개로 이루어져 유입관(12) 및 배출관(14)에 별도로 설치될 수도 있다. In this case, the first and second
한편, 제어부(8)는 온도 측정부(13) 및 압력 측정부(15)와 연결되며, 온도 측정 부(13) 및 압력 측정부(15)에서 측정된 온도 및 압력 정보를 바탕으로 압축기 최소 유량(F1)을 계산한다. 예를 들어, 제어부(8)는 온도 측정부(13)의 제 1 온도 측정부(13a)에서 측정된 BOG의 온도(T1) 및 압력 측정부(15)의 제 2 압력 측정부(15b)에서 측정된 BOG의 압력(P2)에 따라 압축기 최소 유량(F1)을 계산할 수 있다. 이 때 계산된 압축기 최소 유량(F1)은 유입관(12)을 통과하여 압축기(6)로 유입되는 BOG의 온도 및 압축기(6)로부터 배출되는 BOG의 압력에 따라 BOG가 가질 수 있는 상태량인 유량으로서 가장 최소일 수 있는 유량을 의미한다. Meanwhile, the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 압축기(6)로부터 배출된 BOG는 배출관(14)을 지나 가스 소비자(4)로 공급된다. 이 때, 가스 소비자(4)는 예를 들어, DF 엔진, 가스 보일러, 재액화 장치(Reliquefaction plant), GCU(Gas Combustion Unit) 등일 수 있다. Meanwhile, according to one embodiment of the present invention, the BOG discharged from the compressor 6 is supplied to the
이 때, 배출관(14)에는 분기관(16)이 연결되며, 분기관(16)에는 제어 밸브(10)가 설치된다. 분기관(16)은 배출관(14)을 지나는 BOG의 유량이 가스 소비자(4)에서 요구하는 유량보다 많을 경우 남는 BOG를 LNG 저장 탱크(2)로 회수하도록 한다. At this time, the
분기관(16)에 설치된 제어 밸브(10)는 제어부(8)에 연결되어 제어부(8)에서 계산된 압축기 최소 유량(F1)과 가스 소비자(4)에서 소비되는 BOG 유량(F2)의 비교값에 따라 제어 밸브의 개폐 정도가 조절될 수 있도록 형성된다. 이 때, 제어 밸브(10)는 예를 들어, 공압식, 유압식, 전기 모터 방식으로 제어될 수 있다. The
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 가스 소비자(4)에서 요구하는 BOG 유량(F2)에 대한 정보는 제어부(8)로 전송되어 제어부(8)에서 제어 밸브(10)의 개폐 정도를 정하기 위한 데이터로 사용된다. On the other hand, according to an embodiment of the present invention, the information on the BOG flow rate (F2) required by the
본 발명에서는 이와 같이 압축기(6)를 통과한 BOG의 최소 유량을 가스 소비자(4)에서 필요한 유량과 비교한 후, BOG의 배출관(14)으로부터 다시 LNG 저장 탱크(2)로 회수되어야 하는 BOG 량을 계산하고 이에 따라 배출관(14)에 연결된 분기관(16)에 설치되는 제어 밸브(10)를 제어함으로써 BOG의 회수량을 조절한다. In the present invention, after comparing the minimum flow rate of the BOG passing through the compressor 6 with the flow rate required by the
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 BOG 유량 제어 시스템(1)에서는, 가스 소비자(4)로부터 요구되는 BOG 유량이 적어 압축기(6)로부터 배출되는 BOG의 양이 압축기(6)의 최소 작동 유량 이하일 경우, 압축기(6)로부터 배출되는 BOG의 양을 증가시켜 서지(surge) 현상이 발생하는 것을 방지하도록 한다. On the other hand, in the BOG
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 BOG 유량 제어 시스템(1)에서는, 압축기(6)의 출구 측에서 제 2 온도 측정부(13b)를 이용하여 압축기의 출구측 BOG 온도를 측정한 후 BOG의 과도한 온도 증가 현상 발생여부를 확인하고, 압축기(6)로부터 배출되는 BOG의 양을 증가시켜 압축기(6)가 정지되는 경우가 발생하는 것을 방지한다.In addition, in the BOG
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 BOG 유량 제어 시스템(1)에서는, 가스 소비자(4)로 유입되는 BOG의 양을 고려하여, 배출관(14)의 분기관(16)에 설치된 제어 밸브(10)를 개방함으로써 압축기(6)로부터 배출되는 BOG의 양을 증가시킨다. At this time, in the BOG
이에 따라, 가스 소비자(4)에서 필요한 BOG는 가스 소비자로 유입되고, 나머지 BOG는 분기관(16)을 통하여 LNG 저장 탱크(2)로 회수된다. Accordingly, the BOG required by the
이하에서는, 이상과 같은 구성을 갖는 BOG 유량 제어 시스템을 이용하여 가스 소비자로 배출되는 BOG의 유량을 제어하는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of controlling the flow rate of the BOG discharged to the gas consumer using the BOG flow rate control system having the above configuration will be described.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 BOG 유량 제어 방법의 순서도이다. 2 is a flow chart of a BOG flow rate control method according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 BOG 유량 제어 방법에서는 먼저 LNG 저장 탱크로부터 압축기로 들어가는 BOG의 온도(T1)를 측정한다. (S201) 이와 같은 온도 측정은 유입관에 연결된 제 1 온도 측정부(13a)에 의해서 이루어질 수 있다. BOG의 온도(T1) 정보는 제 1 온도 측정부(13a)와 연결된 제어부(8)로 전달된다. 1 and 2, in the BOG flow rate control method according to an embodiment of the present invention, first, the temperature T1 of the BOG entering the compressor from the LNG storage tank is measured. Such temperature measurement may be performed by the first
한편, 압축기로부터 가스 소비자로 배출되는 BOG의 압력(P2)을 측정한다.(S202) 압력 측정은 배출관(14)에 연결된 제 2 압력 측정부(15b)를 통하여 이루어질 수 있다. 측정된 BOG의 압력(P2) 정보는 제 2 압력 측정부(15b)와 연결된 제어부(8)로 전달된다. Meanwhile, the pressure P2 of the BOG discharged from the compressor to the gas consumer is measured (S202). The pressure measurement may be performed through the second
제어부(8)에서는 제 1 온도 측정부(13a)로부터 전달된 BOG의 압축기 유입 온도(T1)와 제 2 압력 측정부(15b)로부터 전달된 BOG의 압축기 배출 압력(P2)를 이용하여 압축기 최소 유량(F1)을 계산한다.(S203) The
이 때, 제 1 온도 측정부(13a) 및 제 2 압력 측정부(15b)에서 측정되는 BOG의 온도 및 압력은 압축기가 작동하는 동안 실시간으로 측정되어 제어부로 전달될 수 있으며, 제어부에서는 압축기가 작동하는 동안 실시간으로 변하는 BOG의 온도 및 압력에 따라 달라질 수 있는 압축기 최소 유량을 계산할 수 있다. At this time, the temperature and pressure of the BOG measured by the first
본 발명의 일 실시예에 따른 BOG 유량 제어방법에 사용되는 압축기는 압축기 유입 온도 및 BOG의 압축기 배출 압력에 대응하는 압축기 유량에 따라 소정의 압축기 성능을 가질 수 있다. 압축기로 유입되는 가스의 온도 및 압력 그리고 압축기가 처리해야 하는 가스의 용량에 따라 LNG 저장 탱크로부터 나오는 BOG를 압축하기 위한 압축기의 성능이 선택될 수 있다.The compressor used in the BOG flow rate control method according to an embodiment of the present invention may have a predetermined compressor performance according to the compressor inflow temperature and the compressor flow rate corresponding to the compressor discharge pressure of the BOG. Depending on the temperature and pressure of the gas entering the compressor and the capacity of the gas to be treated, the compressor's ability to compress the BOG from the LNG storage tank can be selected.
(T1, ℃)Intet Temp.
(T1, ℃)
(P2, bar)Outlet Press.
(P2, bar)
(F1, m3/h)Minimum flow
(F1, m3 / h)
표 1에는 압축기 성능에 따라 선택될 수 있는 압축기 입구 온도 및 출구 온도에 따른 압축기의 최소 유량이 예시적으로 도시되어 있다. 압축기로 유입되는 BOG의 유입 온도(T1)는 LNG 저장 탱크의 내부 압력 및 상태 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 압축기를 통과하여 나오는 BOG의 압력(P2)도 압축기로 유입되는 BOG 의 상태에 따라 달라질 수 있다. Table 1 exemplarily shows the minimum flow rate of the compressor according to the compressor inlet and outlet temperatures, which can be selected according to the compressor performance. The inlet temperature (T1) of the BOG flowing into the compressor may vary depending on the internal pressure and state of the LNG storage tank. In addition, the pressure P2 of the BOG passing through the compressor may also vary depending on the state of the BOG flowing into the compressor.
본 발명의 일 실시예에 따른 BOG 유량 조절 방법에서는 이와 같이 압축기의 입구측 및 출구측에서 달라질 수 있는 BOG의 상태 중 압축기로 유입하는 BOG의 온도(T1) 및 압축기로부터 배출되는 BOG의 압력(P2)에 근거하여 압축기의 성능 곡선으로부터 압축기의 최소 유량(F1)을 계산한다. In the BOG flow rate adjusting method according to an embodiment of the present invention, the temperature (T1) of the BOG flowing into the compressor and the pressure of the BOG discharged from the compressor (P2) in the state of the BOG, which may vary in the inlet and outlet of the compressor as described above. Calculate the minimum flow rate (F1) of the compressor from the performance curve of the compressor.
제어부(8)에서는 이와 같이 계산된 압축기(6)의 최소 유량(F1)을 가스 소비자(4)에서 필요로 하는 BOG의 양(F2)과 비교한다. The
이 때, 압축기(6)의 최소 유량(F1)이 가스 소비자(4)에서 요구하는 압축기(6)의 유량(F2)보다 많으면 제어 밸브(10)를 조절(제어 밸브 열림)하여 상기 가스 소비자(4)에서 요구하는 유량(F2)에서 상기 계산된 압축기 최소 유량(F1)을 뺀 유량(F5)이 LNG 저장 탱크(2)로 회수되도록 하여 가스 소비자(4)로 배출되는 BOG의 양을 조절하도록 한다. At this time, if the minimum flow rate F1 of the compressor 6 is greater than the flow rate F2 of the compressor 6 required by the
한편, 압축기(6)의 최소 유량이 가스 소비자(4)가 요구하는 유량(F2)보다 작으며, 제어 밸브(10)가 개방되어 BOG의 LNG 저장 탱크(2)로의 회수 유량이 많다고 판단되는 경우에는, 제어 밸브(10)를 조절(제어 밸브 닫힘)하여 가스 소비자(4)로 배출되는 BOG양이 증가되도록 한다. On the other hand, when the minimum flow rate of the compressor 6 is smaller than the flow rate F2 required by the
이와 같은 제어 밸브(10)의 조절은 압축기(6)로 유입되는 BOG의 온도(T1) 및 압축기(6)로부터 배출되는 BOG의 압력(P2), 그리고 가스 소비자(4)에서 요구하는 유량에 따라 실시간으로 이루어질 수 있다. The control of the
본 발명의 일 실시예에 따른 BOG 유량 제어 방법에 있어서, 압축기의 유입구 및 유출구 측에서 측정되는 BOG의 상태량은 입구측 온도(T1) 및 출구측 압력(P2) 뿐 아니라, 입구측 압력(P1), 유량 및 출구측 온도(T2) 등을 더 포함할 수도 있다. In the BOG flow rate control method according to an embodiment of the present invention, the state amount of the BOG measured at the inlet and outlet sides of the compressor is not only the inlet side temperature T1 and the outlet side pressure P2, but also the inlet side pressure P1. , The flow rate and the outlet side temperature T2 may be further included.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 BOG 유량 제어 방법에서는, 압축기(6)의 가스 소비자(4)로부터 요구되는 부하가 압축기(6)의 최소 작동 유량 이하일 경우 서지(surge) 현상이 발생하는 것을 방지하기 위하여 제어 밸브(10)를 개방하여 압축기(6) 출구 측에서 배출되는 유량(F4)을 증가시킨다. 이와 같이 함으로써 압축기(6)의 최소 작동 유량 이하로 압축기가 작동하는 것을 방지할 수 있다. On the other hand, in the BOG flow rate control method according to an embodiment of the present invention, the surge phenomenon occurs when the load required from the
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 BOG 유량 제어 방법에서는, 압축기(6)의 출구 측에서 가스 소비자(4)에서 요구하는 유량이 작아짐에 따라 압축기(6)의 출구측 유량이 줄어들고, 이에 따라 BOG의 온도가 높아지게 됨으로써, 압축기(6)의 최대 출구 온도 이상으로 BOG 온도가 상승한 경우 압축기(6)의 배출구 측 유량(F4)을 증가시킴으로써 BOG 온도를 최대 출구 온도 이하로 낮추도록 한다. And, in the BOG flow rate control method according to an embodiment of the present invention, as the flow rate required by the
이 때, 압축기(6)의 출구측 유량(F4)을 증가시키는 것은 배출관(14)에 연결된 분기관의 제어 밸브(10)를 개방함으로써 달성될 수 있다. 이와 같이 할 경우 증가된 BOG 유량 중 가스 소비자로 배출되지 않는 BOG는 LNG 저장 탱크(2)로 회수된다. At this time, increasing the outlet flow rate F4 of the compressor 6 can be achieved by opening the
본 발명의 일 실시예에 따른 BOG 유량 제어 시스템 및 방법은 별도로 압축기의 상류 측에서 압축기로 유입되는 BOG를 예냉하여 압축기로 유입되는 BOG의 유량을 조절하지 않고, 가스 소비자에서 필요한 유량을 측정한 후 압축기로부터 배출되는 BOG의 유량과 비교하여, 남는 BOG를 다시 LNG 저장 탱크로 회수시킴으로써 압축기를 지나 가스 소비자 측으로 배출되는 BOG의 양을 간단하게 조절할 수 있다. BOG flow control system and method according to an embodiment of the present invention after separately pre-cooling the BOG flowing into the compressor on the upstream side of the compressor to adjust the flow rate of the BOG flowing into the compressor, after measuring the required flow rate in the gas consumer Compared with the flow rate of BOG discharged from the compressor, the amount of BOG discharged to the gas consumer through the compressor can be easily adjusted by recovering the remaining BOG back to the LNG storage tank.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 BOG 유량 제어 시스템 및 방법은 제어 밸브의 개폐 정도를 조절하여 압축기로부터 배출되는 유량이 작은 경우 압축기의 최소 작동 유량에 적정한 유량으로 BOG의 유량을 조절함으로써 압축기가 서지(surge)되는 것을 방지할 수 있다. In addition, the BOG flow rate control system and method according to an embodiment of the present invention by adjusting the opening and closing degree of the control valve when the flow rate discharged from the compressor is small by adjusting the flow rate of the BOG to the flow rate suitable for the minimum operating flow rate of the compressor Surge can be prevented.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 BOG 유량 제어 시스템 및 방법은 제어 밸브의 개폐 정도를 조절하여 압축기의 최대 출구 온도에 적정한 온도로 BOG의 유량을 조절함으로써 압축기가 정지되는 것을 방지할 수 있다. In addition, the BOG flow rate control system and method according to an embodiment of the present invention can prevent the compressor from being stopped by controlling the flow rate of the BOG to a temperature appropriate to the maximum outlet temperature of the compressor by adjusting the opening and closing degree of the control valve.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
2 LNG 저장 탱크 4 가스 소비자
6 압축기 8 제어기
10 밸브 12 유입관
13 온도 측정부 14 배출관
15 압력 측정부 16 분기관2
6
10
13
15
Claims (10)
상기 압축기로부터 가스 소비자로 배출되는 BOG의 압력(P2)을 측정하는 압력 측정부;
상기 BOG의 온도(T1) 및 상기 BOG의 압력(P2)에 따라 압축기 최소 유량(F1)을 계산하는 제어부를 포함하되,
상기 제어부는 상기 가스 소비자에서 요구하는 유량(F2)과 상기 계산된 압축기 최소 유량(F1)을 비교하여, 그 비교값에 따라 상기 압축기로부터 상기 가스 소비자로 유입되는 BOG 유량(F3)을 조절하는 것을 특징으로 하는, BOG 유량 제어 시스템.
A first temperature measuring unit measuring a temperature T1 of the BOG entering the compressor from the LNG storage tank;
A pressure measuring unit measuring a pressure P2 of the BOG discharged from the compressor to the gas consumer;
It includes a control unit for calculating a compressor minimum flow rate (F1) according to the temperature (T1) and the pressure (P2) of the BOG,
The controller compares the calculated flow rate F2 required by the gas consumer with the calculated compressor minimum flow rate F1 and adjusts the BOG flow rate F3 flowing from the compressor to the gas consumer according to the comparison value. BOG flow control system.
상기 압축기로부터 상기 가스 소비자로 BOG가 배출되는 배출관으로부터 분기되며 상기 LNG 저장 탱크로 연결되는 분기관 및
상기 분기관에 설치되는 제어 밸브를 더 포함하는, BOG 유량 제어 시스템.
The method of claim 1,
Branch pipe branched from the discharge pipe discharged BOG from the compressor to the gas consumer and connected to the LNG storage tank and
And a control valve installed on the branch pipe.
상기 제어부는, 상기 가스 소비자에서 요구하는 유량(F2)보다 상기 압축기 최소 유량(F1)이 많은 경우, 상기 가스 소비자에서 요구하는 유량(F2)에서 상기 계산된 압축기 최소 유량(F1)을 뺀 유량을 상기 LNG 저장 탱크로 회수시키도록 상기 제어 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는, BOG 유량 제어 시스템.
3. The method of claim 2,
When the compressor minimum flow rate F1 is larger than the flow rate F2 required by the gas consumer, the controller may determine a flow rate obtained by subtracting the calculated compressor minimum flow rate F1 from the flow rate F2 required by the gas consumer. And control the control valve to return to the LNG storage tank.
상기 압축기로부터 배출되는 BOG의 온도(T2)를 측정하는 제 2 온도 측정부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 제 2 온도 측정부에서 측정된 BOG 온도가 상기 압축기에서 허용가능한 최대 출구 온도 이상으로 형성되는 것을 방지하기 위하여 상기 제어 밸브를 조절하여 상기 압축기의 배출구 측 유량(F4)을 증가시킴으로써 상기 BOG 온도를 낮추는 것을 특징으로 하는,BOG 유량 제어 시스템.
3. The method of claim 2,
Further comprising a second temperature measuring unit for measuring the temperature (T2) of the BOG discharged from the compressor,
The control unit may increase the discharge side flow rate F4 of the compressor by adjusting the control valve to prevent the BOG temperature measured by the second temperature measuring unit from being formed above the maximum allowable outlet temperature of the compressor. And lowering the BOG temperature.
상기 제어부는, 상기 가스 소비자로부터 요구되는 부하가 상기 압축기의 최소 작동 유량 이하일 경우 상기 압축기에서 서지 현상이 발생하는 것을 방지하도록 상기 제어 밸브를 조절하여 상기 압축기의 배출구 측 유량(F4)을 증가시키는 것을 특징으로 하는, BOG 유량 제어 시스템.
3. The method of claim 2,
The control unit may increase the discharge side flow rate F4 of the compressor by adjusting the control valve to prevent a surge from occurring in the compressor when the load required by the gas consumer is less than or equal to the minimum operating flow rate of the compressor. BOG flow control system.
(b)상기 압축기로부터 가스 소비자로 배출되는 BOG의 압력(P2)를 측정하는 단계;
(c)상기 온도(T1) 및 상기 압력(P2)를 이용하여 압축기 최소 유량(F1)을 계산하는 단계:
(d)상기 계산된 압축기 최소 유량(F1)과 상기 가스 소비자에서 요구하는 유량(F2)을 비교하는 단계; 및
(e)상기 (d)단계에서 계산된 비교값에 따라 상기 압축기로부터 상기 가스 소비자로 유입되는 BOG 유량(F3)을 조절하는 단계를 포함하는, BOG 유량 제어 방법.
(a) measuring the temperature T1 of the BOG entering the compressor from the LNG storage tank;
(b) measuring the pressure P2 of the BOG discharged from the compressor to the gas consumer;
(c) calculating a compressor minimum flow rate F1 using the temperature T1 and the pressure P2:
(d) comparing the calculated compressor minimum flow rate F1 with a flow rate F2 required by the gas consumer; And
(e) adjusting the BOG flow rate (F3) flowing from the compressor to the gas consumer according to the comparison value calculated in step (d).
상기 (e) 단계에서, 상기 가스 소비자에서 요구하는 유량(F2)보다 상기 계산된 압축기 최소 유량(F1)가 많은 경우, 상기 가스 소비자에서 요구하는 유량(F2)에서 상기 계산된 압축기 최소 유량(F1)을 뺀 유량을 상기 LNG 저장 탱크로 회수시키는 것을 특징으로 하는, BOG 유량 제어 방법.
The method according to claim 6,
In the step (e), if the calculated compressor minimum flow rate F1 is larger than the flow rate F2 required by the gas consumer, the calculated compressor minimum flow rate F1 at the flow rate F2 required by the gas consumer. BOG flow rate control method, characterized in that to recover the flow rate minus) to the LNG storage tank.
(f) 상기 압축기에서 허용가능한 최대 출구 온도 이상으로 상기 압축기로부터 배출되는 BOG 온도가 상승하는 경우, 상기 압축기의 배출구 측 유량(F4)을 증가시킴으로써 상기 BOG 온도를 상기 최대 출구 온도 이하로 낮추는 단계를 더 포함하는, BOG 유량 제어 방법.
The method according to claim 6,
(f) lowering the BOG temperature below the maximum outlet temperature by increasing the outlet side flow rate F4 of the compressor when the BOG temperature discharged from the compressor rises above the maximum allowable outlet temperature at the compressor; Further comprising, BOG flow control method.
상기 (f) 단계에서, 상기 압축기의 배출구 측 유량(F4) 보다 상기 가스 소비자에서 요구하는 유량(F2)이 작을 경우 상기 압축기의 배출구 측 유량(F4)에서 상기 가스 소비자에서 요구하는 유량(F2)를 뺀 유량(F5)을 상기 LNG 저장 탱크로 회수시키는 것을 특징으로 하는, BOG 유량 제어 방법.
The method of claim 8,
In the step (f), the flow rate F2 required by the gas consumer at the outlet side flow rate F4 of the compressor when the flow rate F2 required by the gas consumer is smaller than the outlet side flow rate F4 of the compressor. BOG flow rate control method, characterized in that to recover the flow rate (F5) minus the amount to the LNG storage tank.
(G)상기 가스 소비자로부터 요구되는 부하가 상기 압축기의 최소 작동 유량 이하일 경우 상기 압축기에서 서지 현상이 발생하는 것을 방지하도록 상기 압축기의 배출구 측 유량(F4)을 증가시키는 단계를 더 포함하는, BOG 유량 제어 방법.The method according to claim 6,
(G) further comprising increasing the outlet side flow rate F4 of the compressor to prevent a surge from occurring in the compressor when the load required by the gas consumer is below the minimum operating flow rate of the compressor. Control method.
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KR20150019522A (en) * | 2013-08-14 | 2015-02-25 | 대우조선해양 주식회사 | Fuel gas pressure control system of dual fuel engine and method thereof |
US10683831B2 (en) | 2015-11-05 | 2020-06-16 | Hyundai Heavy Industries Co., Ltd. | Gas treatment system and vessel including the same |
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