KR20150001365U - 열선이 구비된 레벨 트랜스미터 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 부유식 해상 구조물과 같은 선박 탱크의 유체 레벨을 측정하는 선박용 풀 타입 레벨 트랜스미터 시스템으로서, 탱크 내의 유체 내에 침지되는 막대형 부재; 상기 막대형 부재의 외부면에 설치되고 탱크 내의 유체의 액위의 변화에 따른 수치를 측정하는 센서부; 및 상기 막대형 부재가 수용되는 슬리브 타입의 스틸링 웰(stilling well)를 포함하고, 상기 스틸링 웰에는 열선 케이블이 일정한 간격으로 매립되어 있는 것을 특징으로 하는 레벨 트랜스미터 시스템을 제공한다.
상기와 같이, 본 고안은 열선 케이블이 매립된 스틸링 웰을 통한 레벨 트랜스미터를 통해, WAT(Wax Appearance Temperature) 이상으로 스틸링 웰의 온도가 유지될 수 있도록 열선을 스틸링 웰에 삽입을 하여 WAT보다 높은 온도를 유지시켜 스틸링 웰 상의 슬롯 홀에 부유물인 왁스가 형성되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

열선이 구비된 레벨 트랜스미터 시스템{LEVEL TRANSMITTER SYSTEM HAVING HEATING CABLE}

본 고안은 열선이 구비된 스틸링 웰을 가지는 레벨 트랜스미터 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열선이 구비된 스틸링 웰을 통하여 원유탱크에서 온도 하강으로 인한 왁스가 발생하는 온도 이상을 유지할 수 있어 슬롯 홀에 왁스 형성을 방지할 수 있는 레벨 트랜스미터 시스템에 관한 것이다.

유조선은 수송화물의 청결도에 따라 원유나 중유를 수송하는 더티 탱커(Dirty Tanker)와 가솔린, 경유 등을 수송하는 클린 탱커(Clean Tanker)로 구분하기도 한다. 또한 유조선은 운항해역에 따라 내항 유조선과 외항 유조선으로 분류하기도 한다. 내항 유조선은 정제유 및 화공약품의 연안수송에 사용되는 수백 톤급의 작은 것이 많고, 외항 유조선은 원산지에서 소비지로 수송되는 원유, 정제유 등을 대량으로 실어 나르는 것으로서 그 크기는 수천 톤급에서 수십만 톤급에 이른다.

또한 LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 LNG를 하역하기 위한 LNG 수송선이나, 마찬가지로 LNG를 싣고 바다를 운항하여 육상 소요처에 도착한 후 저장된 LNG를 재기화하여 천연가스 상태로 하역하는 LNG RV(Regasification Vessel)는 액화천연가스의 극저온에 견딜 수 있는 저장탱크(통상, '화물창'이라고 함)를 포함한다.

최근에는 LNG FPSO(Floating, Production, Storage and Offloading)나 LNG FSRU(Floating Storage and Regasification Unit)와 같은 부유식 해상 구조물에 대한 수요가 점차 증가하고 있으며, 이러한 부유식 해상 구조물에도 LNG 수송선이나 LNG RV에 설치되는 저장탱크가 포함된다.

이와 같이 유조선이나 LNG와 같은 액체화물을 해상에서 수송하거나 보관하는 LNG 수송선, LNG RV 등의 선박이나, LNG FPSO, LNG FSRU 등의 해상 구조물 내에는 LNG 저장탱크가 설치되어 있다.

이러한 선박의 탱크의 유량을 측정하는 것이 레벨 트랜스미터(Level Transmitter)이다. 그런데 종래의 일반적인 서브머저블 타입(Submersible Type)의 레벨 트랜스미터의 경우, 설치시 탱크 내부에 케이블 지지대 또는 케이블 보호 파이프를 설치해야만 하였다.

또한, 원유탱크의 경우 온도가 하강함에 따라 원유의 일부가 굳어 고체 덩어리인 왁스가 발생하는데 이러한 왁스가 부유물로서 다니면 원활한 레벨 측정에 어려움이 있었고 마이크로 웨이브 특성상 용접 부위에서 시그널 외란 현상이 생겨 문제가 발생한다.

한국 공개특허공보 제2012-0137711호에는 선박형 폴 타입 레벨 트랜스미터에 대해 개시하고 있으나, 열선이 내장된 스틸링 웰을 구비한 레벨 트랜스미터에 대해서는 개시하고 있지 않다.

1. 한국 공개특허공보 제2012-0137711호 "선박형 폴 타입 레벨 트랜스미터"(공개일자: 2012. 12. 24.)

본 고안은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 WAT(Wax Appearance Temperature) 이상으로 스틸링 웰의 온도가 유지될 수 있도록 열선을 스틸링 웰에 삽입을 하고, 용접이 필요 없는 슬리브 타입의 레벨 트랜스미터 시스템을 제공하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 WAT보다 높은 온도를 유지시켜 스틸링 웰 상의 슬롯 홀에 부유물인 왁스가 형성되는 것을 방지할 수 있는 슬리브 타입의 레벨 트랜스미터 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징에 따르면, 본 고안은 부유식 해상 구조물과 같은 선박 탱크의 유체 레벨을 측정하는 선박용 풀 타입 레벨 트랜스미터 시스템으로서, 탱크 내의 유체 내에 침지되는 막대형 부재; 상기 막대형 부재의 외부면에 설치되고 탱크 내의 유체의 액위의 변화에 따른 수치를 측정하는 센서부; 및 상기 막대형 부재가 수용되는 슬리브 타입의 스틸링 웰(stilling well)를 포함하고, 상기 스틸링 웰에는 열선 케이블이 일정한 간격으로 매립되어 있는 것을 특징으로 하는 레벨 트랜스미터 시스템을 제공한다.

특히, 유체의 액위의 변화에 따른 압력값을 막대형 부재에 장착된 압전소자가 감지하여 그 감지된 신호를 전류 신호로 변환시키는 압력 센서부를 더 포함할 수 있고, 상기 열선 케이블을 통해 WAT(wax apperence temperance)보다 높은 온도를 유지하는 온도 제어부를 더 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 고안은 열선이 내장된 스틸링 웰을 이용한 레벨 트랜스미터를 제시한다.

이에 따라, WAT(Wax Appearance Temperature) 이상으로 스틸링 웰의 온도가 유지될 수 있도록 열선을 스틸링 웰에 삽입을 하여 WAT보다 높은 온도를 유지시켜 스틸링 웰 상의 슬롯 홀에 부유물인 왁스가 형성되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 스틸링 웰은 슬리브 타입으로 탱크에 설치되어 용접이 필요없어 효율적으로 레벨 트랜스미터 시스템을 구비할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 열선이 구비된 스틸링 웰에 내장된 레벨 트랜스미터를 나타내는 단면도이다.

이하에서는 본 고안에 따른 레벨 트랜스미터에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니되며, 고안자는 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 고안의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 고안의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 고안에 따른 열선이 구비된 스틸링 웰에 내장된 레벨 트랜스미터를 나타내는 단면도이다. 상기 도면을 참조하여 이하 본 고안에 따른 레벨 트랜스미터 시스템을 설명한다.

저장탱크(10)에 스틸링 웰(stilling well, 30)이 먼저 설치되는데, 상기 스틸링 웰(30)은 레벨 트랜스미터에 있어서 감지부인 막대형 부재(20)에 대해 완충부재로서의 기능을 하게 된다. 즉, 다공질의 부재로서 급작스런 유체의 이동이나 충격에 대비하여 막대형 부재(20)에 구비된 센서부에 직접적인 타격이 일어나지 않도록 하는 것이다.

Guided Wave Radar (GWR) Type 으로 압력 값을 이용한 Level 측정이 아닌,

Transmitter 에서 부호20. 을 통해 Microwave 를 흘려보내 유체의 표면에서 Reflection 되는 시간을 이용하여

액위를 측정하는 방식 (TDR, Time Domain Reflectometry) 으로 압력 센서는 사용이 되지 않습니다

이러한 스틸링 웰(30)은 저장탱크(10)에 슬리브 타입으로 장착되는데, 이는 기존의 용접방식의 장착에 비해서 효율적으로 장착할 수 있을 뿐 아니라, 이를 통한 신호 간섭이 생기는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

특히, 저장탱크(10)의 원유는 온도가 하강함에 따라 특정 온도 이하가 되면 고체화되어 부유물로서 존재하게 되는데, 상기 부유물을 왁스(wax)라고 하며, 이는 상기 스틸링 웰(30)의 외벽에 부착되어 레벨 트랜스미터를 통한 정확한 레벨 측정을 어렵게 하는 요인이 된다. 따라서, 본 고안의 가장 큰 특징으로 상기 스틸링 웰(30) 외벽에 일정한 간격으로 열선(heating cable, 40)을 장착하여 저장탱크 내의 원유가 왁스가 생기는 온도 이상을 유지할 수 있도록 한다.

도면에 나와 있는 것과 같이, 저장탱크에 슬리브 타입으로 스틸링 웰(30)을 설치하고 상기 스틸링 웰 외주면에 왁스가 발생하는 것을 방지하기 위해 일정한 간격으로 열선(40)을 설치하는데, 스틸링 웰(30) 길이방향으로 저장탱크의 바닥부를 향해 설치된다.

상기와 같이 열선(40)을 이용한 가열수단은 별도의 열원발생을 위한 수단이나 장치를 설치하여야 하는 번거로움이 없어 편리하게 사용할 수 있으며, 저장탱크 내의 원유의 온도를 왁스 형성온도 이상으로 항상 일정하게 유지하여 레벨 트랜스미터를 이용한 측정에 신뢰성을 높일 수 있다.

상기 열선 케이블(40)을 통해 WAT(wax apperence temperance)보다 높은 온도를 유지하도록 하기 위해 온도 제어부(미도시)를 더 설치할 수 있고, 상기 온도 제어부는 중앙컴퓨터를 통해서 제어할 수 있다.

상기 스틸링 웰(30) 내부에는 측정을 위한 막대형 부재(20)가 삽입되고, 상기 막대형 부재(20)의 외부면에는 탱크 내의 유체의 액위의 변화에 따른 수치를 측정하는 센서부(미도시)가 설치되는데, 상기 막대형 부재(20)는 Guided Wave Radar (GWR) Type으로 압력값을 이용한 Level 측정이 아닌, 마이크로웨이브를 흘려보내 유체의 표면에서 Reflection 되는 시간을 이용하여 액위를 측정하는 방식 (TDR, Time Domain Reflectometry)을 사용한다..

또한, 다른 실시예로서 유체의 액위의 변화에 따른 압력값을 막대형 부재에 장착된 압전소자가 감지하여 그 감지된 신호를 전류 신호로 변환시키는 압력 센서부를 적용시킬 수도 있다. 상기 측정 센서부 및 압력 센서부는 일반적으로 사용되는 센서를 적용시킨 것이면 무방하고, 특별히 한정하지는 않는다.

상기와 같이 본 고안에 따른 레벨 트랜스미터를 통해 왁스의 영향없이 신뢰성 있는 측정을 할 수 있다.

이상 본 고안자에 의해서 이루어진 고안을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 고안은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

10: 저장탱크 20: 막대형 부재
30: 스털링 웰 40: 열선 케이블

Claims (3)

1. 부유식 해상 구조물과 같은 선박 탱크의 유체 레벨을 측정하는 선박용 풀 타입 레벨 트랜스미터 시스템으로서,
   탱크(10) 내의 유체 내에 침지되는 막대형 부재(20);
   상기 막대형 부재(20)의 외부면에 설치되고 탱크 내의 유체의 액위의 변화에 따른 수치를 측정하는 센서부; 및
   상기 막대형 부재(20)가 수용되는 슬리브 타입의 스틸링 웰(stilling well, 30)를 포함하고, 상기 스틸링 웰(30)에는 열선 케이블(40)이 일정한 간격으로 매립되어 있는 것을 특징으로 하는 레벨 트랜스미터 시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   유체의 액위의 변화에 따른 압력값을 막대형 부재(20)에 장착된 압전소자가 감지하여 그 감지된 신호를 전류 신호로 변환시키는 압력 센서부를 더 포함하는 레벨 트랜스미터 시스템.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 열선 케이블(40)을 통해 WAT(wax apperence temperance)보다 높은 온도를 유지하는 온도 제어부를 더 포함하는 레벨 트랜스미터 시스템.

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