KR20150127936A - 액화가스 처리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액화가스 처리 시스템에 관한 것으로서, 액화가스 저장탱크와 수요처를 연결하는 액화가스 공급라인; 상기 액화가스 공급라인 상에 분기하는 액화가스 분기라인; 상기 액화가스 공급라인상에 구비되며 액화가스를 고압으로 가압하는 메인 펌프; 상기 액화가스 공급라인 상에 구비되며 상기 메인 펌프의 유입부에 구비되는 감지센서; 상기 액화가스 공급라인 상에 구비되며 상기 메인 펌프에 공급되는 액화가스의 유량을 조절하는 디스차지 밸브; 상기 액화가스 분기라인 상에 구비되는 바이패스 밸브; 및 상기 감지센서에 의해 감지된 측정값을 기설정값과 비교하여 상기 디스차지 밸브와 상기 바이패스 밸브를 통하여 상기 메인펌프로 공급되는 액화가스의 유량을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템은, RPM고정식 보조 펌프를 사용하는 액화가스 처리 시스템에서 고압펌프의 전단과 후단에 압력센서 및 온도센서를 구비하여, 제어부를 통해 밸브를 조절함으로써, 고압 펌프에 발생되는 공동현상(Cavitation)을 효과적으로 저감시키는 효과가 있으며, 이로 인해, 액화가스 처리 시스템의 신뢰도가 향상되는 효과가 있다.

Description

액화가스 처리 시스템{A Treatment System Of Liquefied Gas}
본 발명은 액화가스 처리 시스템에 관한 것이다.
선박은 대량의 광물이나 원유, 천연가스, 또는 몇천 개 이상의 컨테이너 등을 싣고 대양을 항해하는 운송수단으로서, 강철로 이루어져 있고 부력에 의해 수선면에 부유한 상태에서 프로펠러의 회전을 통해 발생되는 추력을 통해 이동한다.
이러한 선박은 엔진을 구동함으로써 추력을 발생시키는데, 이때 엔진은 가솔린 또는 디젤을 사용하여 피스톤을 움직여서 피스톤의 왕복운동에 의해 크랭크 축이 회전되도록 함으로써, 크랭크 축에 연결된 샤프트가 회전되어 프로펠러가 구동되도록 하는 것이 일반적이었다.
그러나 최근에는, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas)를 운반하는 LNG 운반선에서 LNG를 연료로 사용하여 엔진을 구동하는 LNG 연료공급 방식이 사용되고 있으며, 이와 같이 엔진의 연료로 LNG를 사용하는 방식은 LNG 운반선 외의 다른 선박에도 적용되고 있다.
일반적으로, LNG는 청정연료이고 매장량도 석유보다 풍부한 설비라고 알려져 있고, 채광과 이송기술이 발달함에 따라 그 사용량이 급격히 증가하고 있다. 이러한 LNG는 주성분인 메탄을 1기압 하에서 -162℃도 이하로 온도를 내려서 액체 상태로 보관하는 것이 일반적인데, 액화된 메탄의 부피는 표준상태인 기체상태의 메탄 부피의 600분의 1 정도이고, 비중은 0.42로 원유비중의 약 2분의 1이 된다. 그러나 엔진이 구동되기 위해 필요한 온도 및 압력 등은, 탱크에 저장되어 있는 LNG의 상태와는 다를 수 있다. 따라서 액체 상태로 저장되는 LNG의 온도 및 압력 등을 제어하여 엔진에 공급하는 기술을 연구하고 있다.
천연가스의 액화온도는 상압에서 약 -163℃의 극저온이므로, LNG는 그 온도가 상압에서 -163℃보다 약간만 높아도 증발되기 때문에 LNG 처리 시스템상에 열이 침투함으로써, 일부 LNG가 기화되어 증발가스(Boil off Gas;BOG)가 생성되는데, 이 증발가스는 LNG 저장탱크내뿐만 아니라 LNG 처리 시스템상의 모든 라인에서 발생할 수 있다.
또한, 증발가스는 열 침투뿐만 아니라 압력 조건에 따라서도 변화될 수 있다. 즉, LNG가 펌프의 유효흡입수두(NPSH)가 충족되지 않은 채로 펌프로 공급되면, 증발가스가 발생하여 펌프 내에서 공동현상이 발생되기도 한다. 이러한 공동 현상은 펌프를 침식하여 수명을 단축시키고, 효율을 떨어뜨리며 시스템의 원활한 가동에 문제를 일으킬 우려가 있다.
본 발명의 목적은 RPM고정식 보조 펌프를 사용하는 경우 고압펌프의 전단과 후단에 압력센서 및 온도센서를 구비하여 이에 따른 밸브조절을 통해 펌프에서 발생되는 캐비테이션 발생을 억제함으로써, 효율적인 액화가스의 공급을 가능하게 하고, 궁극적으로 액화가스 처리 시스템의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 액화가스 처리 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 RPM고정식 보조 펌프를 사용하는 경우, 고압펌프의 후단에 차압유량계가 구비된 리턴라인을 구비하여, 고압펌프에 계속된 오버플로우(overflow)를 공급하도록 밸브를 제어함으로써, 펌프에서 발생되는 캐비테이션을 저감시키고 수요처로의 액화가스 공급이 원활하게 이루어지도록 하는 액화가스 처리 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템은, 액화가스 저장탱크와 수요처를 연결하는 액화가스 공급라인; 상기 액화가스 공급라인 상에 분기하는 액화가스 분기라인; 상기 액화가스 공급라인상에 구비되며 액화가스를 고압으로 가압하는 메인 펌프; 상기 액화가스 공급라인 상에 구비되며 상기 메인 펌프의 유입부에 구비되는 감지센서; 상기 액화가스 공급라인 상에 구비되며 상기 메인 펌프에 공급되는 액화가스의 유량을 조절하는 디스차지 밸브; 상기 액화가스 분기라인 상에 구비되는 바이패스 밸브; 및 상기 감지센서에 의해 감지된 측정값을 기설정값과 비교하여 상기 디스차지 밸브와 상기 바이패스 밸브를 통하여 상기 메인펌프로 공급되는 액화가스의 유량을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 액화가스 공급라인 상에 구비되어 상기 메인 펌프에 액화가스를 공급하는 보조 펌프를 더 포함하고, 상기 보조 펌프는, RPM이 고정된 FIXED TYPE일 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부는, 상기 수요처가 필요로 하는 액화가스 량이 감소하는 경우, 상기 감지센서에 의해 감지된 압력값이 기설정값보다 낮게 되면, 상기 바이패스 밸브의 개도를 줄이며, 상기 감지센서에 의해 감지된 압력값이 기설정값보다 높게 되면, 상기 바이패스 밸브의 개도를 늘리고, 상기 수요처가 필요로 하는 액화가스 량이 증가하는 경우, 상기 감지센서에 의해 감지된 압력값이 기설정값보다 낮게 되면, 상기 바이패스 밸브의 개도는 폐쇄하고, 상기 디스차지 밸브의 개도를 늘리며, 상기 감지센서에 의해 감지된 압력값이 기설정값보다 높게 되면, 상기 바이패스 밸브의 개도는 폐쇄하고, 상기 디스차지 밸브의 개도를 줄일 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부는, 상기 수요처가 필요로 하는 액화가스 량이 감소하는 경우, 상기 감지센서에 의해 감지된 온도값이 기설정값보다 낮게 되면, 상기 바이패스 밸브의 개도를 늘리며, 상기 감지센서에 의해 감지된 온도값이 기설정값보다 높게 되면 상기 바이패스 밸브의 개도를 줄이고, 상기 수요처가 필요로 하는 액화가스 량이 증가하는 경우, 상기 감지센서에 의해 감지된 온도값이 기설정값보다 낮게 되면, 상기 바이패스 밸브의 개도는 폐쇄하고, 상기 디스차지 밸브의 개도를 줄이며, 상기 감지센서에 의해 감지된 온도값이 기설정값보다 높게 되면, 상기 바이패스 밸브의 개도는 폐쇄하고, 상기 디스차지 밸브의 개도를 늘일 수 있다.
구체적으로, 상기 메인펌프의 후단부에 상기 액화가스 공급라인 상에 구비되며, 상기 메인 펌프에서 토출되는 액화가스의 온도를 감지하는 온도감지센서를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 온도감지센서에 의해 측정되는 액화가스의 온도가 액화가스의 압력이 300bar 기준에서 영하 90℃ 이상인 경우, 상기 제어부에 알람신호를 송신하는 알람부를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 메인 펌프와 상기 수요처 사이에 위치하며, 상기 액화가스 공급라인 상에 구비되는 열교환기를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 열교환기는, 상기 메인 펌프에서 토출되는 고압의 액화가스를 가열하여 상기 수요처로 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템은, RPM고정식 보조 펌프를 사용하는 액화가스 처리 시스템에서 고압펌프의 전단과 후단에 압력센서 및 온도센서를 구비하여, 제어부를 통해 밸브를 조절함으로써, 고압 펌프에 발생되는 공동현상(Cavitation)을 효과적으로 저감시키는 효과가 있으며, 이로 인해, 액화가스 처리 시스템의 신뢰도가 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템은, RPM고정식 보조 펌프를 사용하는 액화가스 처리 시스템에서 고압 펌프의 후단에 차압유량계가 구비된 리턴라인을 구비하여, 차압 유량계에서 계측되는 압력차가 기설정 범위에 있도록 밸브를 제어하여 메인 펌프에 계속된 오버플로우를 흘려보냄으로써, 고압 펌프에서 발생되는 캐비테이션을 방지하고, 수요처의 필요 유량에 따른 제어를 효과적으로 할 수 있는 효과가 있으며, 수요처로의 액화가스 공급이 원활해지고, 펌프의 신뢰도가 향상되며 나아가 액화가스 처리 시스템의 신뢰도 또한 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 보조 펌프(20), 메인 펌프(30), 열교환기(40), 수요처(50), 디스차지밸브(discharge valve; 61), 바이패스밸브(bypass valve; 62), 제1 압력감지센서(71), 제1 온도감지센서(72), 제2 온도감지센서(73), 제어부(80), 알람부(90)를 포함한다.
이하 본 명세서에서, 액화가스는 편의상 액체상태인 NG(Natural Gas) 뿐만 아니라 초임계 상태 등인 NG를 모두 포괄하는 의미로 사용될 수 있다.
종래의 액화가스 연료 공급 시스템(도시하지 않음)은, 부스팅 펌프(도시하지 않음)가 액화가스 저장탱크(도시하지 않음)로부터 배출되는 액화가스를 수 내지 수십 bar로 가압한 뒤, 고압 펌프(도시하지 않음)가 수요처(도시하지 않음)에서 요구하는 압력(일례로 200bar 내지 400bar)으로 액화가스를 가압하여 열교환기(도시하지 않음)에 공급한다. 이후 열교환기는 고압 펌프로부터 공급받은 액화가스의 온도를 높인 뒤 초임계 상태의 액화가스가 수요처에 공급되도록 할 수 있다. 이때, 수요처에 공급되는 액화가스는 200 내지 400bar의 압력을 가지며 30 내지 60도의 온도를 갖는 초임계 상태일 수 있다.
이때, 고압 펌프에는 일정한 유량의 액화가스가 공급되어야 하며, 고압 펌프가 요구하는 유량은 유효흡입수두(NPSHr; Net Positive Suction Head)로 표현된다. 고압 펌프에 일정량의 액화가스가 유입되지 않으면 공동현상(Cavitation)이 발생하여 고압 펌프가 파손될 수 있으므로, 고압 펌프의 요구 유량을 만족시키는 것이 매우 중요하다.
따라서, 종래에는 고압 펌프의 요구 유량을 지속적으로 만족시키기 위해, 고압 펌프의 전단에 부스팅 펌프를 배치하고, 부스팅 펌프는 RPM이 가변되도록 하여 부스팅 펌프의 RPM을 조절하는 것을 통해 고압 펌프에 필요유량을 제어하는 방식을 이용하였다. 이러한, 부스팅 펌프가 액화가스 저장탱크로부터 배출되는 액화가스를 가압한 후, 고압 펌프에 전달하도록 함으로써, 고압 펌프의 파손을 방지하였다.
그러나 이 경우 고압 펌프의 요구 유량을 일정하게 맞추기 위한 부스팅 펌프의 가동 제어가 상당히 어려우며, 부스팅 펌프의 배출 유량이 고압 펌프의 NPSHr과 상이해질 경우 고압 펌프의 파손 위험이 여전히 존재한다는 문제가 있었다.
액화가스 저장탱크(10)는, 수요처(50)에 공급될 액화가스를 저장한다. 액화가스 저장탱크(10)는 액화가스를 액체상태로 보관하여야 하는데, 이때, 액화가스 저장탱크(10)는 압력 탱크 형태를 가질 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)는, 외조탱크(도시하지 않음), 내조 탱크(도시하지 않음), 단열부(도시하지 않음)를 포함한다. 외조 탱크는 액화가스 저장탱크(10)의 외벽을 이루는 구조로서, 스틸로 형성될 수 있으며, 단면이 다각형 형태일 수 있다.
내조 탱크는, 외조 탱크의 내부에 구비되며, 서포트(Support; 도시하지 않음)에 의해 외조 탱크의 내부에 지지 설치될 수 있다. 이때, 서포트는 내조 탱크의 하단에 구비될 수 있고, 물론 내조 탱크의 좌우 유동을 억제하기 위해 내조 탱크의 측면에도 구비될 수 있다.
내조 탱크는 스테인레스 재질로 형성될 수 있으며, 5bar 내지 10bar(일례로 6bar)의 압력을 견딜 수 있도록 설계될 수 있다. 내조 탱크를 이와 같이 일정 압력에 견딜 수 있도록 설계하는 것은, 내조 탱크의 내부에 구비된 액화가스가 증발되어 증발가스가 생성됨에 따라 내조 탱크의 내압이 상승될 수 있기 때문이다.
내조 탱크의 내부에는 배플(Baffle; 도시하지 않음)이 구비될 수 있다. 배플은 격자 형태의 플레이트를 의미하며, 배플이 설치됨에 따라 내조 탱크 내부의 압력은 고르게 분포되어 내조 탱크가 일부분에 집중 압력을 받는 것을 방지할 수 있다.
단열부는, 내조 탱크와 외조 탱크의 사이에 구비되며 외부 열에너지가 내조 탱크로 전달되는 것을 차단할 수 있다. 이때 단열부는 진공상태일 수 있다. 단열부를 진공으로 형성함에 따라, 액화가스 저장탱크(10)는 일반적인 탱크와 비교할 때, 높은 압력에 더욱 효율적으로 견뎌낼 수 있다. 일례로 액화가스 저장탱크(10)는 진공의 단열부를 통해 5bar 내지 20bar의 압력을 버텨낼 수 있다.
이와 같이 본 실시예는 진공 형태의 단열부를 외조 탱크와 내조 탱크 사이에 구비하는 압력 탱크형 액화가스 저장탱크(10)를 사용함으로써, 증발가스의 발생을 최소화할 수 있고, 내압이 상승하더라도 액화가스 저장탱크(10)가 파손되는 등의 문제가 일어나는 것을 미연에 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 액화가스 저장탱크(10)와 수요처(50) 사이에는 액화가스를 공급하는 액화가스 공급라인(11)이 설치될 수 있고, 액화가스 공급라인(11)에는 보조 펌프(20), 메인 펌프(30), 열교환기(40), 디스차지 밸브(61)등이 구비되어 액화가스가 수요처(50)에 공급되도록 할 수 있다.
이때, 액화가스 공급라인(11)에는 액화가스 공급밸브(도시하지 않음)가 설치되어, 액화가스 공급밸브의 개도 조절에 따라 액화가스의 공급량이 조절될 수 있다.
보조 펌프(20)는, 액화가스 공급라인(11)상에 구비되어 메인 펌프(30)에 액화가스를 공급할 수 있다.
보조 펌프(20)는, 액화가스 저장탱크(10)와 메인 펌프(30) 사이의 액화가스 공급라인(11) 상에 구비되거나, 액화가스 저장탱크(10) 내에 구비될 수 있으며, 메인 펌프(30)에 충분한 양의 액화가스가 공급되도록 하여 메인 펌프(30)의 공동현상(Cavitation)을 방지할 수 있다.
또한, 보조 펌프(20)는, 액화가스 저장탱크(10)로부터 액화가스를 빼내어 액화가스를 수 내지 수십 bar 이내로 가압할 수 있다.
액화가스 저장탱크(10)에 저장된 액화가스는 액체상태에 놓여있다. 이때, 보조 펌프(20)는 액화가스 저장탱크(10)로부터 배출되는 액화가스를 가압하여 압력 및 온도를 다소 높일 수 있으며, 보조 펌프(20)에 의해 가압된 액화가스는 여전히 액체 상태일 수 있다.
보조 펌프(20)는 최대 유량을 메인 펌프(30)에 공급할 수 있다. 최대 유량이라 함은 메인 펌프(30)가 최대한 배출할 수 있는 유량을 의미한다. 이 경우 메인 펌프(30)의 요구 유량보다 많은 양의 액화가스가 보조 펌프(20)로부터 메인 펌프(30)로 전달되므로, 메인 펌프의 원활한 구동이 가능하다.
다만, 잉여 액화가스의 처리가 문제될 수 있으나, 이는 후술할 바이패스 밸브(62), 디스차지 밸브(61), 액화가스 분기라인(12)을 통해 액화가스 저장탱크(10) 또는 임시 저장탱크(도시하지 않음)로 처리할 수 있다. 이에 대해서는 후술하도록 한다.
본 발명의 실시예에서 보조 펌프(20)는, RPM이 고정되어 있는 FIXED TYPE의 펌프일 수 있다. 종래에는 RPM이 고정되어 있지 않아, RPM을 조정하여 메인 펌프(30)로 공급하는 유량을 제어할 수 있으나, 본 발명에서는 보조 펌프(20)를 RPM이 고정된 형식을 사용할 수 있다.
메인 펌프(30)는, 액화가스 공급라인(11) 상에 구비되며 액화가스를 고압으로 가압한다. 메인 펌프(30)는 고압펌프일 수 있다.
메인 펌프(30)는, 보조 펌프(20)로부터 배출된 액화가스를 고압으로 가압하여 수요처(50)에 액화가스가 공급되도록 할 수 있다. 액화가스는 액화가스 저장탱크(10)로부터 약 10bar 정도의 압력으로 배출된 후 보조 펌프(20)에 의해 1차로 가압되는데, 메인 펌프(30)는 보조 펌프(20)에 의해 가압된 액체상태의 액화가스를 2차로 가압하여, 후술할 열교환기(40)로 공급할 수 있다.
이때, 메인 펌프(30)는 액화가스를 수요처(50)에서 요구하는 압력, 예를 들어 200bar 내지 400bar 까지 가압하여 수요처(50)에 공급함으로써, 수요처(50)가 액화가스를 사용 가능하도록 할 수 있다.
메인 펌프(30)는, 보조 펌프(20)로부터 배출되는 액체상태의 액화가스를 고압으로 가압하되, 액화가스가 초임계점(Critical Point)보다 높은 온도 및 높은 압력을 갖는 초임계 상태가 되도록 상변화시킬 수 있다. 이때, 초임계 상태인 액화가스의 온도는 임계온도보다 상대적으로 높은 -20℃ 이하일 수 있다.
또는, 메인 펌프(30)는, 액체상태의 액화가스를 고압으로 가압하여 과냉액체 상태로 변화시킬 수 있다. 여기서 과냉액체 상태의 액화가스란 액화가스의 압력이 임계압력보다 높고, 온도가 임계온도보다 낮은 상태이다.
구체적으로, 메인 펌프(30)는 보조 펌프(20)로부터 배출되는 액체상태의 액화가스를 200bar 내지 400bar(바람직하게는 300bar)까지 고압으로 가압하되, 액화가스의 온도가 임계온도보다 낮은 온도가 되도록 하여, 액화가스를 과냉액체 상태로 상변화시킬 수 있다. 여기서, 과냉액체 상태인 액화가스의 온도는 임계 온도보다 상대적으로 낮은 -140℃ 내지 -60℃일 수 있다.
열교환기(40)는, 수요처(50)와 메인 펌프(30) 사이의 액화가스 공급라인(11) 상에 마련되며, 메인 펌프(30)로부터 공급되는 액화가스를 가열한다. 열교환기(40)에 액화가스를 공급하는 메인 펌프(30)는 고압펌프일 수 있으며, 열교환기(40)는 과냉액체 상태 또는 초임계 상태의 액화가스를 메인 펌프(30)에서 배출되는 압력인 200bar 내지 400bar(바람직하게는 300bar)를 유지하면서 가열시켜서, 30도 내지 60도의 초임계 상태의 액화가스로 변환한 후 수요처(50)에 공급할 수 있다.
열교환기는 보일러(도시하지 않음)를 통해 공급되는 스팀이나 글리콜 히터(도시하지 않음)로부터 공급되는 글리콜 워터를 이용하여 액화가스를 가열하거나, 전기에너지를 이용하여 액화가스를 가열할 수 있고, 또는 선박에 구비되어 있는 발전기나 기타 설비 등으로부터 발생되는 폐열을 이용하여 액화가스를 가열할 수 있다.
수요처(50)는, 액화가스 저장탱크(10)로부터 공급되는 액화가스를 통해 구동된다. 즉, 수요처(50)는, 액화가스를 필요로 하며, 이를 원료로 하여 구동된다. 수요처(50)에는 엔진(도시하지 않음), 보일러(도시하지 않음), GCU(도시하지 않음) 등일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
수요처(50)는, 엔진일 경우 ME-GI엔진(도시하지 않음)일 수 있고, 이중연료 엔진(도시하지 않음)일 수도 있다. 수요처(50)가 이중연료 엔진일 경우, 액화가스와 연료유(Fuel Oil)가 혼합되어 공급되지 않고 액화가스 또는 연료유가 선택적으로 공급될 수 있다. 이는 연소 온도가 상이한 두 물질이 혼합 공급되는 것을 차단하여, 엔진의 효율이 떨어지는 것을 방지하기 위함이다.
엔진은 액화가스의 연소에 의해 실린더(도시하지 않음) 내부의 피스톤(도시하지 않음)이 왕복운동 함에 따라, 피스톤에 연결된 크랭크 축(도시하지 않음)이 회전되고, 크랭크 축에 연결되는 샤프트(도시하지 않음)가 회전될 수 있다. 따라서, 엔진 구동 시 최종적으로 샤프트에 연결된 프로펠러(도시하지 않음)가 회전함에 따라, 선체(도시하지 않음)가 전진 또는 후진하게 된다.
상기 수요처(50)에 관해 설명된 사항은 일례로서 엔진일 경우에 관한 것으로 수요처(50)는, 이에 한정되지 않고, 액화가스를 필요로 하는 곳에 다양하게 적용될 수 있다.
디스차지밸브(61)는, 액화가스 공급라인(11) 상에 구비되며 메인 펌프(30)에 공급되는 액화가스의 유량을 조절한다. 구체적으로, 디스차지밸브(61)는, 액화가스 공급라인(11) 상에 메인 펌프(30)와 보조 펌프(20) 또는 메인 펌프(30)와 액화가스 저장탱크(10)사이에 구비될 수 있다.
즉, 디스차지밸브(61)는, 액화가스 공급라인(11) 상에 메인 펌프(30)의 상류에 구비되어, 메인 펌프(30)로 공급되는 액화가스의 유량을 제어할 수 있다.
디스차지 밸브(61)는, 후술할 제어부(80)로부터 유선 또는 무선으로 명령을 수신받아 개도를 조절하여 메인 펌프(30)로 공급되는 액화가스의 유량을 제어할 수 있다.
디스차지밸브(61)는, 이러한 개도 조절을 통하여 메인 펌프(30)로 공급되는 액화가스의 압력을 조절할 수 있으며, 자세하게는 바이패스 밸브(62)에서 후술하도록 한다.
바이패스밸브(62)는, 액화가스 분기라인(12) 상에 구비되며, 액화가스 저장탱크(10) 또는 임시저장탱크(도시하지 않음)로 액화가스의 일부 또는 전부를 리턴시킨다.
본 발명의 일 실시예에서는, 액화가스 공급라인(11) 상에 분기되는 액화가스 분기라인(12)이 설치될 수 있고, 액화가스 분기라인(12)에는 바이패스 밸브(62)가 구비될 수 있다. 이러한 액화가스 분기라인(12)은 액화가스 공급라인(11)상으로 공급되는 액화가스의 일부 또는 전부를 액화가스 저장탱크(10)로 복귀시키거나 또는 임시 저장탱크로 복귀시킬 수 있다.
구체적으로, 액화가스 분기라인(12)은, 액화가스 공급라인(11)상에서 메인 펌프(30)와 보조 펌프(20)의 사이 또는 메인 펌프(30)와 액화가스 저장탱크(10)의 사이에서 분기될 수 있으며, 바이패스 밸브(62)는 액화가스 분기라인(12) 상에 구비되어 액화가스 저장탱크(10) 또는 임시저장탱크로 복귀하는 액화가스의 유량을 조절할 수 있다.
또한, 바이패스 밸브(62)는,후술할 제어부(80)로부터 유선 또는 무선으로 명령을 수신받아 개도를 조절하여 액화가스 저장탱크(10) 또는 임시저장탱크로 복귀되는 액화가스의 유량을 제어할 수 있다.
여기서 바이패스 밸브(62)는, 액화가스 공급라인(11)을 통해 메인 펌프(30)로 공급되는 액화가스의 압력을 조절하는데 사용될 수 있다. 구체적으로, 바이패스 밸브(62)는, 메인 펌프(30)로 공급되는 액화가스의 압력이 증가하는 경우 메인 펌프(30)로 공급되는 액화가스의 압력을 줄이기 위해서 개도를 늘릴 수 있으며, 메인 펌프(30)로 공급되는 액화가스의 압력이 감소하는 경우에는 메인 펌프(30)로 공급되는 액화가스의 압력을 증가시키기 위해서 개도를 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 수요처(50)가 필요로 하는 액화가스의 유량이 변화가 있는 경우에 메인 펌프(30)로 공급되는 압력을 조절할 필요가 있는 경우에는, 바이패스 밸브(62)의 개도를 폐쇄하고, 디스차지 밸브(61)의 개도 조절을 통해 메인 펌프(30)로 공급되는 압력을 조절할 수 있다.
예를 들어, 수요처(50)가 필요로 하는 액화가스의 유량이 기존의 수요처(50)가 필요로 하는 액화가스의 유량보다 증가하는 경우에는, 수요처(50)로 기존에 공급하는 액화가스의 량보다 많아야 한다.
이러한 조건을 가지고 메인 펌프(30)로 공급되는 액화가스의 압력을 증가시키 위해서는, 바이패스 밸브(62)의 개도를 폐쇄한 후, 디스차지 밸브(61)의 개도를 증가시킴으로써, 메인 펌프(30)로 공급되는 유량을 급작스럽게 증대시는 것을 통해 메인 펌프(30)로 공급되는 액화가스의 압력을 증가시킬 수 있다.
반대로 메인 펌프(30)로 공급되는 액화가스의 압력을 감소시키기 위해서는, 바이패스 밸브(62)의 개도를 폐쇄한 후, 디스차지 밸브(61)의 개도를 감소시킴으로써, 메인 펌프(30)로 공급되는 유량을 급작스럽게 줄여주는 것을 통해 메인 펌프(30)로 공급되는 액화가스의 압력을 감소시킬 수 있다.
제1 압력감지센서(71) 및 제1 온도감지센서(72)는, 액화가스 공급라인(11) 상에 구비되며, 메인 펌프(30)의 유입부에 구비된다. 또한, 제2 온도감지센서(73)는, 메인 펌프(30)의 후단부에 액화가스 공급라인(11) 상에 구비되어 메인 펌프(30)에서 토출되는 액화가스의 온도를 측정할 수 있다.
제1 압력감지센서(71), 제1 온도감지센서(72) 및 제2 온도감지센서(73)는, 메인 펌프(30)의 유입부 및 유출부의 액화가스 공급라인(11) 상에서 유동하는 액화가스의 온도 및 압력을 측정하여, 후술할 제어부(80)에 유선 또는 무선으로 신호를 송신할 수 있다.
제1 압력감지센서(71) 및 제1 온도감지센서(72)는, 메인 펌프(30)의 유입부의 액화가스 공급라인(11) 상에서 유동하는 액화가스의 온도 및 압력 측정을 통해 감지한 값이 기설정된 값과 다른 경우, 디스차지 밸브(61) 및 바이패스 밸브(62)를 구동하게 하는 조건이 될 수 있다.
여기서 기설정된 값은 메인 펌프(30)에 공급되는 액화가스가 공동현상이 발생되는 압력 및 온도에 대한 값을 말한다. 이러한 기설정된 값은 일정한 온도에 대해 액화가스가 공동현상이 일어나게 되는 압력값을 수치화하여 테이블 형태로 기재되어 있을 수 있으며, 일정한 압력에 대해 액화가스가 공동현상이 일어나게 되는 온도값을 수치화하여 테이블 형태로 기재되어 있을 수 있다.
제2 온도감지센서(73)는, 메인 펌프(30)의 유출부의 액화가스 공급라인(11) 상에 유동하는 액화가스의 온도를 측정할 수 있으며, 여기서 측정된 값이 300bar 기준 -90℃ 이상인 경우 후술할 알람부(90)를 구동하는 조건이 될 수 있다.
제어부(80)는, 제1 압력감지센서(71) 또는 제1 온도감지센서(72)에 의해 감지된 측정값을 기설정값과 비교하여 디스차지 밸브(61)와 바이패스 밸브(62)를 통하여 메인 펌프(30)로 공급되는 유량을 제어한다.
제어부(80)는, 제1 압력감지센서(72), 제1 온도감지센서(72), 제2 온도감지센서(73)로부터 측정된 값을 유선 또는 무선으로 수신할 수 있으며, 디스차지 밸브(61) 또는 바이패스 밸브(62)의 개도를 조절하는 명령을 유선 또는 무선으로 송신할 수 있다.
구체적으로, 제어부(80)는, 수요처(50)가 필요로 하는 액화가스 량이 감소하는 경우, 제1 압력감지센서(71)에 의해 감지된 압력값이 기설정값보다 낮게 되면, 바이패스 밸브(62)의 개도를 줄이며, 제1 압력감지센서(71)에 의해 감지된 압력값이 기설정값보다 높게되면, 바이패스 밸브(62)의 개도를 늘릴 수 있다.
제어부(80)는, 수요처(50)가 필요로 하는 액화가스 량이 증가하는 경우, 제1 압력감지센서(71)에 의해 감지된 압력값이 기설정값보다 낮게 되면, 바이패스 밸브(62)의 개도는 폐쇄하고 디스차지 밸브(61)의 개도를 늘리며, 제1 압력감지센서(71)에 의해 감지된 압력값이 기설정값보다 높게 되면, 바이패스 밸브(62)의 개도는 폐쇄하고, 디스차지 밸브(61)의 개도를 줄일 수 있다.
또한, 제어부(80)는, 수요처(50)가 필요로 하는 액화가스 량이 감소하는 경우, 제1 온도감지센서(72)에 의해 감지된 온도값이 기설정값보다 낮게 되면, 바이패스 밸브(62)의 개도를 늘리며, 제1 온도감지센서(72)에 의해 감지된 온도값이 기설정값보다 높게 되면, 바이패스 밸브(62)의 개도를 줄일 수 있다.
제어부(80)는, 수요처(50)가 필요로 하는 액화가스 량이 증가하는 경우, 제1 온도감지센서(72)에 의해 감지된 온도값이 기설정값보다 낮게 되면, 바이패스 밸브(62)의 개도는 폐쇄하고 디스차지 밸브(61)의 개도를 줄이며, 제1 온도감지센서(72)에 의해 감지된 온도값이 기설정값보다 높게 되면, 바이패스 밸브(62)의 개도는 폐쇄하고, 디스차지 밸브(61)의 개도를 늘릴 수 있다.
알람부(90)는, 제2 온도감지센서(73)에 의해 측정된 액화가스의 온도가 액화가스의 압력이 300bar일 경우 -90℃ 이상인 때, 제어부(80)에 알람신호를 유선 또는 무선으로 송신할 수 있다.
액화가스의 온도가 300bar 기준 -90℃ 이상이 되는 경우에는 증발가스가 발생하므로, 메인 펌프(30)의 유출부에서 측정된 액화가스의 온도가 300bar 기준 -90℃ 이상인 경우 메인 펌프(30)에서는 공동현상이 일어났다고 가정할 수 있다.
따라서, 이러한 경우 메인 펌프(30)에 지속적인 공동현상이 일어나는 것을 방지하기 위해서 알람부(90)는, 제2 온도감지센서(73)에 의해 측정된 온도값이 00bar 기준 -90℃ 이상인 경우에는 제어부(80)에 알람신호를 송신할 수 있으며, 제어부(80)는 알람부(90)로부터 알람신호를 수신한 경우에는 디스차지 밸브(61) 또는 바이패스 밸브(62)의 개도를 조절하여 메인 펌프(30)로 공급되는 액화가스의 압력을 조절할 수 있고, 이를 통해 메인 펌프(30)에 지속적인 공동현상이 일어나는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(1)은, PM고정식 보조 펌프(20)를 사용하는 액화가스 처리 시스템(1)에서 메인 펌프(30)의 전단과 후단에 압력센서(71,74) 및 온도센서(72,73)를 구비하여 제어부(80)를 통해 밸브(61,62)를 조절함으로써, 메인 펌프(30)에 발생되는 공동현상(Cavitation)을 효과적으로 저감시키는 효과가 있으며, 이로 인해, 액화가스 처리 시스템(1)의 신뢰도가 향상되는 효과가 있다.
도 2은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(2)은, 액화가스 저장탱크(10), 보조 펌프(20), 메인 펌프(30), 열교환기(40), 수요처(50), 디스차지밸브(61), 바이패스밸브(62), 제2 온도감지센서(73), 제어부(80), 알람부(90), 차압유량계(100)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에서 제어부(80), 차압유량계(100)를 제외한 구성은, 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(1)에서의 각 구성과 편의상 동일한 도면 부호를 사용하나, 반드시 동일한 구성을 지칭하는 것은 아니다.
제어부(80)는, 차압유량계(100)에 의해 감지된 측정값이 기설정 범위에 들도록 디스차지 밸브(61)와 바이패스 밸브(62)를 제어하여 메인 펌프(30)로 과유량(Oveflow)이 유입되도록 할 수 있다.
제어부(80)는, 차압 유량계(100)에 의해 측정된 측정값이 기설정 범위보다 큰 경우, 바이패스 밸브(62)의 개도를 늘릴 수 있으며, 차압 유량계(100)에 의해 측정된 측정값이 기설정 범위보다 작은 경우, 바이패스 밸브(62)의 개도를 줄일 수 있다. 다만, 바이패스 밸브(62)의 개도를 줄임에도 차압 유량계(100)에 의해 측정된 측정값이 기설정 범위보다 작으면 제어부(80)는, 디스차지 밸브(61)의 개도를 늘릴 수 있다.
여기서 기설정 범위는 0.8bar 근방의 범위를 뜻하며, 예를 들어, 0.7~0.9bar의 범위일 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에서는, 차압 측정기(100)에 의해 측정된 차압값이 기설정 범위보다 증가하게 되는 경우에는, 액화가스 리턴라인(13)상에 유동하는 액화가스의 유량이 증가한다는 것을 알 수 있으며, 이는 메인 펌프(30)에서 수요처(50)로 공급되는 유량이 적으며, 메인 펌프(30)로 공급되는 액화가스의 유량이 많다는 것을 알 수 있다.
따라서, 제어부(80)는 메인 펌프(30)로 공급되는 액화가스의 유량을 줄이기 위해서 바이패스 밸브(62)의 개도를 늘려 바이패스 밸브(62)를 통해 액화가스 저장탱크(10) 또는 임시저장탱크로 액화가스가 복귀하는 량을 늘릴 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 차압 측정기(100)에 의해 측정된 차압값이 기설정 범위보다 감소하게 되는 경우에는 액화가스 리턴라인(13)상에 유동하는 액화가스의 유량이 감소한다는 것을 알 수 있으며, 이는 메인 펌프(30)에서 수요처(50)로 공급되는 유량이 많으며, 메인 펌프(30)로 공급되는 액화가스의 유량이 적다는 것을 알 수 있다.
따라서, 제어부(80)는 메인 펌프(30)로 공급되는 액화가스의 유량을 늘리기 위해서 바이패스 밸브(62)의 개도를 줄여 바이패스 밸브(62)를 통해 액화가스 저장탱크(10) 또는 임시저장탱크로 액화가스가 복귀하는 량을 줄일 수 있다.
이와 같은 제어부(80)를 통해 차압유량계(100)에서 측정된 값이 기설정 범위내에 유지하도록 디스차지 밸브(61) 또는 바이패스 밸브(62)를 제어함으로써, 메인 펌프(30)로 공급되는 액화가스의 유량을 계속해서 과유량 공급할 수 있다. 또한, 메인 펌프(30)로 공급되는 액화가스가 과유량 공급됨으로써, 메인 펌프(30)에서 발생되는 공동현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
제어부(80)는, 차압유량계(100)로부터 측정된 값을 유선 또는 무선으로 수신할 수 있으며, 디스차지 밸브(61) 또는 바이패스 밸브(62)의 개도를 조절하는 명령을 유선 또는 무선으로 송신할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 액화가스 공급라인(11) 상에 분기되어 메인 펌프(30)의 후단에서 메인 펌프(30)의 상류로 리턴하는 액화가스 리턴라인(13)을 구비할 수 있다.
액화가스 리턴라인(13)에는 차압유량계(100)를 구비하며, 메인 펌프(30)의 후단에서 토출되는 액화가스를 액화가스 저장탱크(10) 또는 임시저장탱크(도시하지 않음)에 리턴되도록 할 수 있다.
여기서 액화가스 리턴라인(13)에는 액화가스가 계속해서 액화가스 저장탱크(10) 또는 임시저장탱크로 리턴되며, 액화가스 저장탱크(10)로 리턴되는 경우에는 다시 보조 펌프(20)를 통해 메인 펌프(30)로 액화가스가 공급되어 액화가스가 순환될 수 있고, 임시저장탱크로 리턴되는 경우에는 임시저장탱크에서 액화가스 저장탱크(10)로 공급하여 다시 보조 펌프(20)를 통해 메인 펌프(30)로 액화가스가 공급되어 액화가스가 순환될 수 있다.
이와 같이 계속되는 액화가스의 순환과 제어부(80) 통한 디스차지 밸브(61) 및 바이패스 밸브(62)의 제어를 통해 메인 펌프(30)로 액화가스의 과유량이 계속해서 공급될 수 있다.
이때, 액화가스 리턴라인(13)에는 액화가스 리턴밸브(도시하지 않음)가 설치되어, 액화가스 리턴밸브의 개도 조절에 따라 액화가스의 리턴량이 조절될 수 있다.
차압유량계(100)는, 액화가스 리턴라인(13) 상에 구비되어, 액화가스 리턴라인(13)상에 유동하는 액화가스의 압력을 측정한다. 차압유량계(100)는, 액화가스 리턴라인(13)상에 유동하는 액화가스로부터 측정된 값을 유선 또는 무선으로 제어부(80)로 송신할 수 있다.
차압 유량계(100)는, 오리피스 형태의 관(도시하지 않음)과 PDT 센서를 구비할 수 있으며, PDT 센서에 의해서 액화가스 리턴라인(13) 상에 구비되는 유량을 측정할 수 있다.
구체적으로, PDT 센서는 오리피스의 전단부와 후단부의 압력차를 측정하여 액화가스 리턴라인(13)상에 구비되는 유량을 측정할 수 있으며, 여기서 측정된 차압값을 유선 또는 무선으로 제어부(80)에 송신할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(2)은, PM고정식 보조 펌프(20)를 사용하는 액화가스 처리 시스템(2)에서 메인 펌프(30)의 후단에 차압유량계(100)가 구비된 액화가스 리턴라인(13)을 구비하여, 차압 유량계(100)에서 계측되는 압력차가 기설정범위에 있도록 밸브(61,62)를 제어하여 메인 펌프(30)에 계속된 오버플로우를 흘려보냄으로써, 메인 펌프(30)에서 발생되는 캐비테이션을 방지하고, 수요처(50)의 필요 유량에 따른 제어를 효과적으로 할 수 있는 효과가 있으며, 수요처(50)로의 액화가스 공급이 원활해지고, 메인 펌프(30)의 신뢰도가 향상되며 나아가 액화가스 처리 시스템(2)의 신뢰도 또한 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1,2 액화가스 처리 시스템 10: 액화가스 저장탱크
11: 액화가스 공급라인 12: 액화가스 분기라인
13: 액화가스 리턴라인 20: 보조 펌프
30: 메인 펌프 40: 열교환기
50: 수요처 61: 디스차지밸브
62: 바이패스밸브 71: 제1 압력감지센서
72: 제1 온도감지센서 73: 제2 온도감지센서
80: 제어부 90: 알람부
100: 차압 유량계

Claims (8)

  1. 액화가스 저장탱크와 수요처를 연결하는 액화가스 공급라인;
    상기 액화가스 공급라인 상에 분기하는 액화가스 분기라인;
    상기 액화가스 공급라인상에 구비되며 액화가스를 고압으로 가압하는 메인 펌프;
    상기 액화가스 공급라인 상에 구비되며 상기 메인 펌프의 유입부에 구비되는 감지센서;
    상기 액화가스 공급라인 상에 구비되며 상기 메인 펌프에 공급되는 액화가스의 유량을 조절하는 디스차지 밸브;
    상기 액화가스 분기라인 상에 구비되는 바이패스 밸브; 및
    상기 감지센서에 의해 감지된 측정값을 기설정값과 비교하여 상기 디스차지 밸브와 상기 바이패스 밸브를 통하여 상기 메인펌프로 공급되는 액화가스의 유량을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액화가스 공급라인 상에 구비되어 상기 메인 펌프에 액화가스를 공급하는 보조 펌프를 더 포함하고,
    상기 보조 펌프는,
    RPM이 고정된 FIXED TYPE인 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 수요처가 필요로 하는 액화가스 량이 감소하는 경우,
    상기 감지센서에 의해 감지된 압력값이 기설정값보다 낮게 되면, 상기 바이패스 밸브의 개도를 줄이며, 상기 감지센서에 의해 감지된 압력값이 기설정값보다 높게 되면, 상기 바이패스 밸브의 개도를 늘리고,
    상기 수요처가 필요로 하는 액화가스 량이 증가하는 경우,
    상기 감지센서에 의해 감지된 압력값이 기설정값보다 낮게 되면, 상기 바이패스 밸브의 개도는 줄이거나 폐쇄하고, 상기 디스차지 밸브의 개도를 늘리는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 수요처가 필요로 하는 액화가스 량이 감소하는 경우,
    상기 감지센서에 의해 감지된 온도값이 기설정값보다 낮게 되면, 상기 바이패스 밸브의 개도를 늘리며, 상기 감지센서에 의해 감지된 온도값이 기설정값보다 높게 되면 상기 바이패스 밸브의 개도를 줄이고,
    상기 수요처가 필요로 하는 액화가스 량이 증가하는 경우,
    상기 감지센서에 의해 감지된 온도값이 기설정값보다 높게 되면, 상기 바이패스 밸브의 개도는 줄이거나 폐쇄하고, 상기 디스차지 밸브의 개도를 늘리는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인펌프의 후단부에 상기 액화가스 공급라인 상에 구비되며, 상기 메인 펌프에서 토출되는 액화가스의 온도를 감지하는 온도감지센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 온도감지센서에 의해 측정되는 액화가스의 온도가 액화가스의 압력이 300bar 기준에서 영하 90℃ 이상인 경우,
    상기 제어부에 알람신호를 송신하는 알람부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 펌프와 상기 수요처 사이에 위치하며, 상기 액화가스 공급라인 상에 구비되는 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 열교환기는,
    상기 메인 펌프에서 토출되는 고압의 액화가스를 가열하여 상기 수요처로 공급하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
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