KR20150057257A

KR20150057257A - 냉각용 해수 원심펌프의 운전점 조절장치

Info

Publication number: KR20150057257A
Application number: KR1020130140362A
Authority: KR
Inventors: 이원찬; 김충식; 남병탁
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2015-05-28
Also published as: KR102146906B1

Abstract

본 발명은 입수관(14)과 출수관(16)을 개재하여 씨체스트(10)와 냉각기(12)를 연결하고, 원심펌프(25)로 씨체스트(10)의 냉각용 해수를 냉각기(12)에 보내는 장치에 있어서: 상기 원심펌프(25)의 압력변동을 검출하도록 설치되는 압력측정기(20); 상기 출수관(16) 상에 설치되어 원심펌프(25)에 작용하는 배관압력을 조절하는 압력조절밸브(30); 및 상기 압력측정기(20)의 신호에 대응하여 압력조절밸브(30)를 설정된 조건으로 작동하는 제어기(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 냉각용 해수 펌프의 압력 변동에 따라 해수 출구 측의 조절 밸브를 조작하여 흘수와 상관없이 해수 펌프의 운전점을 일정하게 유지하고 전력사용 감소와 냉각효율 향상을 도모하는 효과가 있다.

Description

냉각용 해수 원심펌프의 운전점 조절장치{Apparatus for controlling operation point of cooling sea water centrifugal pump}

본 발명은 펌프의 운전점 조절장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 설정된 냉각용 해수 펌프의 입/출구 압력에 따라 해수 출구 측의 조절 밸브를 조작하여 항상 설계된 운전 포인트에서 펌프가 운전되도록 제어하는 냉각용 해수 원심펌프의 운전점 조절장치에 관한 것이다.

일반적으로 선박의 주기와 보기를 냉각한 청수는 씨체스트를 통해 유입되는 해수를 이용하여 냉각한다. 화물을 적재(선적)시와 미적재(양화 작업후 항해)시의 흘수(draft)가 달라지기 때문에 높은 곳에 위치하는 하이 씨체스트와 낮은 곳에 위치하는 로우 씨체스트 병용한다. 이때, 선박의 흘수 변화에 따라 냉각용 해수를 순환시키는 원심펌프의 운전점을 선원이 직접 조절하게 된다.

선박의 냉각 펌프 시스템과 관련하여 한국 등록특허공보 제0725900호, 한국 등록특허공보 제1222799호 등의 선행특허를 참조할 수 있다.

전자의 선행특허는 해수를 유입하는 시퀀스펌프와; 청수냉각 계통에 설치된 바이패스 자동온도조절밸브와; 해수온도센서와 청수온도센서로부터 온도신호를 입력받아 처리하고 상기 인버터와 시퀀스펌프에 제어신호를 전달하여 인버터펌프와 시퀀스펌프의 작동을 제어하는 제어부로 구성되고, 회전수에 따른 해수 압력을 일정이상 유지하는 알고리즘을 포함한다. 이에 따라, 펌프의 회전수를 연속적으로 제어하여 엔진 냉각시스템을 경제적으로 운영하는 효과를 기대한다.

후자의 선행특허는 냉각 해수 이송 펌프 구동 모터의 회전수를 제어하는 인버터 장치와, 열교환기에 의해 냉각된 청수의 유량과 청수 바이패스 배관으로부터의 청수의 유량을 조정하는 청수 온도 조정밸브와, 청수 온도 조정 밸브의 하류측 청수의 수온에 의해 청수 온도 조정 밸브의 개도를 조정하는 조정 밸브제어 장치를 구비한다. 이에 따라, 간소한 구성으로 선내전력을 삭감하면서 냉각 해수 이송 펌프에 대한 회전수 제어의 빈도를 줄이는 효과를 기대한다.

그러나, 상기한 선행특허에 의하면 해수 이송 펌프의 회전수 제어와 연계된 운전 경제성을 요지로 하므로 선박의 흘수 변화에 대응하여 원심펌프의 운전점을 조절해야 하는 불편을 해소하기 미흡하다.

1. 한국 등록특허공보 제0725900호 "선박의 엔진냉각용 펌프의 제어시스템"(공개일자 : 2005. 6. 22.) 2. 한국 등록특허공보 제1222799호 "냉각 해수 이송 펌프의 회전수 제어 장치"(공개일자 : 2010. 7. 8.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 냉각용 해수 펌프의 압력 변동에 따라 해수 출구 측의 조절 밸브를 조작하여 전력사용을 감소하고 냉각효율을 높게 유지하는 냉각용 해수 원심펌프의 운전점 조절장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 입수관과 출수관을 개재하여 씨체스트와 냉각기를 연결하고, 원심펌프로 씨체스트의 냉각용 해수를 냉각기에 보내는 장치에 있어서: 상기 원심펌프의 압력변동을 검출하도록 설치되는 압력측정기; 상기 출수관 상에 설치되어 원심펌프에 작용하는 배관압력을 조절하는 압력조절밸브; 및 상기 압력측정기의 신호에 대응하여 압력조절밸브를 설정된 조건으로 작동하는 제어기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 압력측정기는 원심펌프의 상류측과 하류측에 연결되는 차압전송기(Differential pressure transmitter)를 사용하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 제어기는 원심펌프의 차압이 설정된 값으로 유지되도록 압력조절밸브의 유로단면적을 변동하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 제어기는 각각의 원심펌프에 대한 차압을 기준으로 펌핑 회전수를 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 냉각용 해수 펌프의 압력 변동에 따라 해수 출구 측의 조절 밸브를 조작하여 흘수와 상관없이 해수 펌프의 운전점을 일정하게 유지하고 전력사용 감소와 냉각효율 향상을 도모하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 조절장치의 주요부를 나타내는 배관블록도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 입수관(14)과 출수관(16)을 개재하여 씨체스트(10)와 냉각기(12)를 연결하고, 원심펌프(25)로 씨체스트(10)의 냉각용 해수를 냉각기(12)에 보내는 장치에 관하여 제안한다. 씨체스트(10)는 선박의 흘수(draft)에 대응하도록 높은 곳에 위치하는 하이 씨체스트와 낮은 곳에 위치하는 로우 씨체스트로 구성된다. 냉각기(12)는 선박의 주기와 보기를 냉각한 청수를 해수로 냉각시키는 열교환기 구조이다. 씨체스트(10)와 냉각기(12)는 입수관(14)과 출수관(16)으로 배관연결되고, 입수관(14) 상에 해수 이송을 위한 원심펌프(25)가 설치된다. 입수관(14)과 출수관(16)은 냉각기(12)를 기준으로 설정된다.

이때, 원심펌프(25)는 항상 양정-유량(H-Q) 곡선과 시스템 커브(System curve)가 만나는 운전점에서 운전된다. 시스템 커브는 실양정(Actual head 또는 Static head), 압력수두(Pressure head), 배관자재(밸브, 관이음 등)에서 발생하는 손실수두(Friction loss)의 합으로 나타내는 곡선이다.

본 발명에 따르면 상기 원심펌프(25)의 압력변동을 검출하도록 압력측정기(20)가 설치된다. 선박의 흘수 변화는 원심펌프(25)의 압력변동에 의한 운전점 변동을 유발한다. 흘수가 높아질 때 하이 씨체스트(10)를 통하여 해수가 공급되고, 반대로 흘수가 낮아지면 로우 씨체스트(10)를 통하여 해수가 공급된다. 이 과정에서 압력측정기(20)로 검출되는 원심펌프(25)의 압력변동 신호는 원심펌프(25)의 운전점 유지를 위하여 활용된다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 압력측정기(20)는 원심펌프(25)의 상류측과 하류측에 연결되는 차압전송기(Differential pressure transmitter)를 사용하는 것을 특징으로 한다. 압력측정기(20)인 차압전송기의 고압포트는 원심펌프(25)의 상류측에 저압포트는 원심펌프(25)의 하류측에 연결한다. 물론 복수의 원심펌프(25)가 설치된 경우 각각에 동일한 방식으로 차압전송기를 설치하는 것이 좋다.

또, 본 발명에 따르면 상기 출수관(16) 상에 압력조절밸브(30)가 설치되어 원심펌프(25)에 작용하는 배관압력을 조절한다. 압력조절밸브(30)는 후술하는 제어기(40)의 전기적 신호로 작동되는 방식을 택한다. 압력조절밸브(30)의 설치 위치는 출수관(16) 상에서 배출구(18)와 인접한 위치로 선정한다.

또, 본 발명에 따르면 제어기(40)가 상기 압력측정기(20)의 신호에 대응하여 압력조절밸브(30)를 설정된 조건으로 작동한다. 제어기(40)는 씨체스트(10)에서 냉각기(12)에 이르는 경로 상에서 작업자의 접근이 용이한 지역에 설치한다. 제어기(40)는 구성의 간편성을 위해 릴레이 회로나 PLC로 구성할 수도 있지만, 원격통신으로 정보교환이 가능하도록 마이콤 회로로 구성하는 것이 좋다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어기(40)는 원심펌프(25)의 차압이 설정된 값으로 유지되도록 압력조절밸브(30)의 유로단면적을 변동하는 것을 특징으로 한다. 압력조절밸브(30)의 유로단면적이 축소되면 원심펌프(25)의 차압을 증가시킬 수 있고 유로단면적이 확대되면 원심펌프(25)의 차압을 감소시킬 수 있다. 원심펌프(25)의 차압을 설정 범위로 유지하면 흘수에 상관 없이 일정한 운전점의 유지가 가능하다. 이에 따라, 냉각기(12)의 수에 무관하게 원심펌프(25)의 냉각 효율이 높게 유지되면서 전력 사용량이 감소한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어기(40)는 각각의 원심펌프(25)에 대한 차압을 기준으로 펌핑 회전수를 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 한다. 복수의 원심펌프(25)가 동일한 규격으로 설치되는 경우에도 노후 정도차, 구동모터 이상 등의 원인으로 차압이 동일하지 않게 나타날 수 있다. 이 경우 해당 원심펌프(25)에 대한 회전수를 증감시켜 운전점을 유지한다.

이와 같은 방식에 의하면 청수 냉각용 해수를 이송하기 위한 원심펌프(25)의 운전점을 선원이 직접 조절하는 불편을 해소할 수 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 씨체스트 12: 냉각기
14: 입수관 16: 출수관
18: 배출구 20: 압력측정기
25: 원심펌프 30: 압력조절밸브
40: 제어기

Claims

입수관(14)과 출수관(16)을 개재하여 씨체스트(10)와 냉각기(12)를 연결하고, 원심펌프(25)로 씨체스트(10)의 냉각용 해수를 냉각기(12)에 보내는 장치에 있어서:
상기 원심펌프(25)의 압력변동을 검출하도록 설치되는 압력측정기(20);
상기 출수관(16) 상에 설치되어 원심펌프(25)에 작용하는 배관압력을 조절하는 압력조절밸브(30); 및
상기 압력측정기(20)의 신호에 대응하여 압력조절밸브(30)를 설정된 조건으로 작동하는 제어기(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉각용 해수 원심펌프의 운전점 조절장치.
청구항 1에 있어서,
상기 압력측정기(20)는 원심펌프(25)의 상류측과 하류측에 연결되는 차압전송기(Differential pressure transmitter)를 사용하는 것을 특징으로 하는 냉각용 해수 원심펌프의 운전점 조절장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어기(40)는 원심펌프(25)의 차압이 설정된 값으로 유지되도록 압력조절밸브(30)의 유로단면적을 변동하는 것을 특징으로 하는 냉각용 해수 원심펌프의 운전점 조절장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어기(40)는 각각의 원심펌프(25)에 대한 차압을 기준으로 펌핑 회전수를 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 냉각용 해수 원심펌프의 운전점 조절장치.