KR20160013427A

KR20160013427A - 액화가스 처리 시스템

Info

Publication number: KR20160013427A
Application number: KR1020140094786A
Authority: KR
Inventors: 이진광
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2016-02-04
Also published as: KR101836556B1

Abstract

본 발명은 액화가스 처리 시스템에 관한 것으로서, 액화가스 저장탱크와 수요처를 연결하는 액화가스 공급라인; 상기 액화가스 공급라인 상에 분기하는 바이패스 라인; 상기 액화가스 공급라인 상에 구비되며 상기 수요처에 액화가스를 공급하는 연료 펌프; 상기 액화가스 공급라인 상에 구비되며 상기 액화가스 공급라인 내에 유동하는 액화가스의 압력 또는 유량을 측정하는 센서; 상기 액화가스 공급라인 상에서 상기 바이패스 라인이 분기된 지점보다 하류에 위치하는 디스차지 밸브; 및 상기 수요처의 액화가스 필요량과 상기 센서에 의해 측정되는 압력값 또는 유량값을 비교하여 상기 디스차지 밸브 또는 상기 연료 펌프를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 액화가스 처리 시스템은, 가변용량펌프를 구비하여 수요처의 연료 소비량에 따른 펌프의 가동 전력을 제어함으로써, 시스템의 전력 소모를 최소화하고 이에 따른 에너지 소비를 최적화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 펌프의 내구성이 향상되어 수명이 증가하는 효과가 있으며, 펌프의 제어 신뢰성이 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.

이러한 액화가스를 공급하는 시스템에서 액화가스를 수요처로 이송 또는 액화가스를 가압하기 위해 펌프가 주로 사용된다. 다만, 펌프는 항상 정격으로 구동되어 액화가스의 토출 압력은 주로 바이패스 밸브에 의해서 이루어지게 되어 펌프의 불필요한 구동에 따른 전력손실이 많이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 가변용량펌프를 설치하여 펌프의 전력소모를 최소화하기 위한 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 바이패스 라인; 상기 액화가스 공급라인 상에 구비되며 상기 수요처에 액화가스를 공급하는 연료 펌프; 상기 액화가스 공급라인 상에 구비되며 상기 액화가스 공급라인 내에 유동하는 액화가스의 압력 또는 유량을 측정하는 센서; 상기 액화가스 공급라인 상에서 상기 바이패스 라인이 분기된 지점보다 하류에 위치하는 디스차지 밸브; 및 상기 수요처의 액화가스 필요량과 상기 센서에 의해 측정되는 압력값 또는 유량값을 비교하여 상기 디스차지 밸브 또는 상기 연료 펌프를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 연료 펌프는, 가변용량펌프이며 전력의 공급에 따라 토출되는 액화가스의 유량 또는 압력을 변경할 수 있다.

구체적으로, 상기 제어부는, 상기 수요처의 액화가스 필요량이 기설정 액화가스 필요량보다 증가하면 상기 디스차지 밸브의 개도를 늘리고 상기 연료 펌프로의 공급전력을 증가시키며, 상기 수요처의 액화가스 필요량이 기설정 액화가스 필요량보다 감소하면 상기 디스차지 밸브의 개도를 줄이고 상기 연료 펌프로의 공급전력을 감소시킬 수 있다.

구체적으로, 상기 연료 펌프로부터 액화가스를 공급받아 고압으로 압축하는 고압 펌프; 및 상기 고압펌프에서 토출되는 액화가스를 기화시키는 열교환기를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 센서는, 상기 수요처와 상기 열교환기 사이에 구비되는 제1 센서; 상기 디스차지 밸브와 상기 고압 펌프 사이에 구비되는 제2 센서; 및 상기 디스차지 밸브와 상기 연료 펌프 사이에 구비되는 제3 센서를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 제어부는, 상기 제1 센서에 의해 측정되는 값이 제1 기설정값보다 증가하면 상기 제2 센서에 의해 측정되는 값을 검토하고, 상기 제2 센서에 의해 측정되는 값이 제2 기설정값보다 증가하면 상기 디스차지 밸브의 개도를 늘린 후 상기 제3 센서에 의해 측정되는 값을 검토하며 상기 제3 센서에 의해 측정되는 값이 제3 기설정값보다 감소하면 상기 연료 펌프로 전력의 공급을 증가시킬 수 있다.

구체적으로, 상기 제어부는, 상기 제1 센서에 의해 측정되는 값이 제1 기설정값보다 감소하면 상기 제2 센서에 의해 측정되는 값을 검토하고, 상기 제2 센서에 의해 측정되는 값이 제2 기설정값보다 증가하면 상기 디스차지 밸브의 개도를 줄인 후 상기 제3 센서에 의해 측정되는 값을 검토하며 상기 제3 센서에 의해 측정되는 값이 제3 기설정값보다 증가하면 상기 연료 펌프로 전력의 공급을 감소시킬 수 있다.

구체적으로, 상기 바이패스 라인 상에 구비되는 바이패스 밸브를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 바이패스 밸브는, 상기 수요처의 액화가스 필요량이 기설정 액화가스 필요량보다 감소하여 상기 디스차지 밸브의 개도를 줄이는 경우, 개도를 유지할 수 있다.

본 발명에 따른 액화가스 처리 시스템은, 가변용량펌프를 구비하여 수요처의 연료 소비량에 따른 펌프의 가동 전력을 제어함으로써, 시스템의 전력 소모를 최소화하고 이에 따른 에너지 소비를 최적화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 펌프의 내구성이 향상되어 수명이 증가하는 효과가 있으며, 펌프의 제어 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템의 개념도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 처리 시스템(1)은, 액화가스 저장탱크(10), 수요처(20), 펌프(30), 열교환기(40), 제어부(50), 센서(61,62,63), 밸브(71,72)를 포함한다.

이하 본 명세서에서, LNG는 편의상 액체 상태인 NG(Natural Gas) 뿐만 아니라 초임계 상태 등인 NG를 모두 포괄하는 의미로 사용될 수 있으며, 증발가스는 기체 상태의 증발가스뿐만 아니라 액화된 증발가스를 포함하는 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, 부스팅 펌프는 항상 정격으로 구동되어 액화가스를 항상 일정한 압력 또는 일정한 유량을 토출하였다. 이에 부스팅 펌프로부터 토출되어 액화가스 공급라인(도시하지 않음) 상에 유동하는 액화가스의 압력은 디스차지 밸브(도시하지 않음) 또는 바이패스 밸브(도시하지 않음)에 의해 조절되었다.

따라서, 부스팅 펌프는 구동시 액화가스의 필요 압력 또는 필요 유량에 따라 가변되지 않아 액화가스 필요량이 적어지거나, 필요 압력이 작아지는 경우에도 불필요한 구동이 있어 전력의 손실이 많이 발생하는 문제점이 있었다. 또한, 부스팅 펌프는 불필요한 구동으로 내구성이 약화되고 그에 따라 수명이 줄어드는 문제점이 있었으며 구동 신뢰성이 작아지는 문제점이 있었다.

액화가스 저장탱크(10)는, 수요처(20)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(20) 사이에는 액화가스를 공급하는 액화가스 공급라인(11)이 설치될 수 있고, 액화가스 공급라인(11)에는 펌프(30), 열교환기(40) 등이 구비되어 액화가스가 수요처(20)에 공급되도록 할 수 있다.

이때, 액화가스 공급라인(11)에는 액화가스 공급밸브(도시하지 않음)가 설치되어, 액화가스 공급밸브의 개도 조절에 따라 액화가스 공급량이 조절될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는 액화가스 공급라인(11) 상에 분기되는 바이패스 라인(12)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 바이패스 라인(12)은, 액화가스 공급라인(11)에서 분기되어 액화가스 저장탱크(10)로 연결되며, 후술할 바이패스 밸브(72)가 구비되어 액화가스 공급라인(11)에서 유동하는 적어도 일부의 액화가스가 액화가스 저장탱크(10) 내부로 리턴할 수 있도록 한다.

수요처(20)는, 액화가스 저장탱크(10)로부터 공급되는 액화가스를 통해 구동된다. 즉, 수요처(20)는 액화가스를 필요로 하며, 이를 원료로 하여 구동된다. 수요처(20)에는 엔진(도시하지 않음), 보일러(도시하지 않음), GCU(도시하지 않음) 등일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.

수요처(20)는, 엔진일 경우 ME-GI엔진(도시하지 않음)일 수 있고, 이중연료엔진(도시하지 않음)일 수도 있다. 수요처(20)가 이중연료엔진일 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(20)에 관해 설명된 사항은 일례로서 엔진일 경우에 관한 것으로 수요처(20)는 이에 한정되지 않고 액화가스를 필요로 하는 곳에 다양하게 적용될 수 있다.

펌프(30)는, 액화가스 공급라인(11) 상에 구비되며 수요처(20)에 액화가스를 공급할 수 있다. 구체적으로 펌프(30)는 연료 펌프(31) 및 고압 펌프(32)로 구성될 수 있다.

연료 펌프(31)는, 액화가스 저장탱크(10)와 고압 펌프(32) 사이의 액화가스 공급라인(11) 상에 구비되거나, 액화가스 저장탱크(10)의 내부에 잠형(Submerged Pump)으로 구비될 수 있으며, 고압 펌프(32)에 충분한 양의 액화가스가 공급되도록 하여 고압 펌프(32)에 공동현상(Cavitation)을 방지할 수 있다.

또한, 연료 펌프(31)는, 액화가스 저장탱크(10)로부터 액화가스를 빼내어 액화가스를 수 내지 수십 bar 이내로 가압할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 연료 펌프(31)는 가변용량펌프로 전력의 공급에 따라 토출되는 압력 또는 유량을 변화시킬 수 있다. 예를 들어 연료 펌프(31)는 공급되는 전력이 많아지면 많아진 전력의 양에 비례하여 토출되는 액화가스의 압력 또는 유량이 증가하며, 공급되는 전력이 작아지면 적어진 전력의 양에 비례하여 토출되는 액화가스의 압력 또는 유량이 감소하게된다.

연료 펌프(31)는 후술할 제어부(50)와 유선 또는 무선으로 연결되어 제어부(50)에 의해서 공급되는 전력의 양이 조절될 수 있다.

고압 펌프(32)는, 액화가스 공급라인(11) 상에 연료 펌프(31)와 후술할 열교환기(40)사이에 구비될 수 있으며 액화가스를 고압으로 가압한다.

고압 펌프(32)는 연료 펌프(31)로부터 배출된 액화가스를 고압으로 가압하여 수요처(20)에 액화가스가 공급되도록 할 수 있다. 액화가스는 액화가스 저장탱크(10)로부터 약 10bar 정도의 압력으로 연료 펌프(31)로 공급된 후 연료 펌프(31)에 의해 1 차로 가압되는데, 고압 펌프(32)는 연료 펌프(31)에 의해 가압된 액체상태의 액화가스를 2차로 가압하여 열교환기(40)로 공급할 수 있다.

이때, 고압 펌프(32)는 액화가스를 수요처(20)에서 요구하는 압력, 예를 들어 200 bar 내지 400bar 까지 가압하여 수요처(20)에 공급함으로써, 수요처(20)가 액화가스를 사용 가능하도록 할 수 있다.

고압 펌프(32)는, 연료 펌프(31)로부터 배출되는 액체 상태의 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 임계 온도보다 상대적으로 높은 섭씨 영하 20도 이하일 수 있다.

또는, 고압 펌프(32)는, 액체상태의 액화가스를 고압으로 가압하여 과냉액체 상태로 변화시킬 수 있다. 여기서 과냉액체 상태의 액화가스란 액화가스의 압력이 임계 압력보다 높고, 온도가 임계 온도보다 낮은 상태이다.

구체적으로, 고압 펌프(32)는 연료 펌프(31)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 섭씨 영하 140도 내지 섭씨 영하 60도일 수 있다.

열교환기(40)는, 수요처(20)와 펌프(30) 사이의 액화가스 공급라인(11) 상에 마련되며, 펌프(30)로부터 공급되는 액화가스를 가열한다. 열교환기(40)에 액화가스를 공급하는 펌프(30)는 고압펌프(32)일 수 있으며, 열교환기(40)는 과냉액체 상태 또는 초임계 상태의 액화가스를 펌프(30)에서 배출되는 압력인 200bar 내지 400bar(바람직하게는 300bar)를 유지하면서 가열시켜서, 30도 내지 60도의 초임계 상태의 액화가스로 변환한 후 수요처(20)에 공급할 수 있다.

열교환기(40)는, 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 선박(도시하지 않음)에 구비되어 있는 발전기난 기타 설비 등으로부터 발생되는 폐열을 이용하여 액화가스를 가열할 수 있다.

제어부(50)는, 수요처(20)의 액화가스 필요량과 센서(61,62,63)에 의해 측정되는 압력값 또는 유량값을 비교하여 디스차지 밸브(71) 또는 연료 펌프(31)를 제어한다.

즉, 제어부(50)는, 후술할 센서(61,62,63)들로부터 측정값을 유선 또는 무선으로 수신 받아 디스차지 밸브(71), 바이패스 밸브(72) 또는 연료 펌프(31)로 유선 또는 무선으로 제어 신호를 송신하여 제어할 수 있다.

구체적으로, 제어부(50)는, 수요처(20)의 액화가스 필요량이 기설정 액화가스 필요량보다 증가하면 디스차지 밸브(71)의 개도를 늘리고 연료 펌프(31)에 전력 공급량을 늘리며, 수요처(20)의 액화가스 필요량이 기설정 액화가스 필요량보다 감소하면 디스차지 밸브(71)의 개도를 줄이고 연료 펌프(31)에 전력 공급량을 줄인다.

이와 같은 제어부(50)의 제어는 후술할 센서(61,62,63)들의 측정값을 통해서 제어될 수 있으며 이에 대해서는 하기에 상세하게 서술하도록 한다.

제어부(50)는, 제1 센서(61)에 의해 측정되는 값이 제1 기설정값보다 증가하면 제2 센서(62)에 의해 측정되는 값을 검토하고, 제2 센서(62)에 의해 측정되는 값이 제2 기설정값보다 증가하면 디스차지 밸브(71)의 개도를 늘린 후 제3 센서(63)에 의해 측정되는 값을 검토하며, 제3 센서(63)에 의해 측정되는 값이 제3 기설정값보다 감소하면 연료 펌프(31)로 전력의 공급을 증가시킬 수 있다.

이와 반대의 경우에는 제어부(50)는 제1 센서(61)에 의해 측정되는 값이 제1 기설정값보다 감소하면 제2 센서(62)에 의해 측정되는 값을 검토하고, 제2 센서(62)에 의해 측정되는 값이 제2 기설정값보다 감소하면 디스차지 밸브(71)의 개도를 줄인 후 제3 센서(63)에 의해 측정되는 값을 검토하며, 제3 센서(63)에 의해 측정되는 값이 제3 기설정값보다 증가하면 연료 펌프(31)로 전력의 공급을 감소시킬 수 있다.

수요처(20)의 액화가스 필요량이 늘어나면 제1 센서(61)의 측정값이 작아지고 그에 따라 순차적으로 제2 센서(62)에서 측정되는 측정값이 작아지게된다. 따라서, 제어부(50)의 제어에 따라 디스차지 밸브(71)의 개도가 줄어들게 되면 연료 펌프(31)에서 토출되는 액화가스의 유량 또는 압력은 일정하므로 그 순간 제3 센서(63)에서 측정되는 측정값이 커지게 된다.

즉, 이 경우는 연료 펌프(31)가 불필요하게 액화가스를 토출하고 있는 것을 의미하므로, 그에 따라 연료 펌프(31)는 가동하는 전력이 낭비되며, 불필요한 구동으로 내구성이 약화되고 그에 따른 에너지의 손실이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 제어부(50)를 통해서, 제3 센서(63)에서 측정되는 측정값이 커지게 되면 연료 펌프(31)로 공급되는 전력의 양을 줄여 연료 펌프(31)의 불필요한 구동을 줄일 수 있어 에너지의 효과적인 사용이 가능하고 전력의 최적화된 사용이 가능하며, 연료 펌프(31)의 내구성이 강화되어 수명이 연장되는 효과가 있다.

센서(61,62,63)는, 액화가스 공급라인(11) 상에 구비되며 액화가스 공급라인(11) 내에 유동하는 액화가스의 압력 또는 유량을 측정한다.

구체적으로, 센서(61,62,63)는, 수요처(20)와 열교환기(40) 사이에 구비되는 제1 센서(61), 디스차지 밸브(71)와 고압 펌프(32) 사이에 구비되는 제2 센서(62) 및 디스차지 밸브(71)와 연료 펌프(31) 사이에 구비되는 제3 센서(63)를 포함한다.

제1 센서(61)는, 수요처(20)로 공급되는 액화가스의 유량 또는 압력을 측정하여 제어부(50)로 유선 또는 무선으로 송신할 수 있다.

수요처(20)의 액화가스 필요량이 늘어나면 제1 센서(61)에서 측정하는 액화가스의 유량 또는 압력값이 작아지며, 수요처(20)의 액화가스 필요량이 줄어들면 제1 센서(61)에서 측정하는 액화가스의 유량 또는 압력값이 커지게된다.

제2 센서(62)는, 디스차지 밸브(71)에서 토출되는 액화가스의 유량 또는 압력을 측정하여 제어부(50)로 유선 또는 무선으로 송신할 수 있다.

수요처(20)의 액화가스 필요량이 늘어나면 제1 센서(61)의 측정값이 작아지고 그에 따라 순차적으로 제2 센서(62)에서 측정되는 측정값이 작아지게된다. 또한, 수요처(20)의 액화가스 필요량이 줄어들면 제1 센서(61)의 측정값이 커지고 그에 따라 순차적으로 제2 센서(62)에서 측정되는 측정값이 커지게된다.

이는 수요처(20)의 액화가스 필요량이 늘어나면 수요처(20)에서 액화가스를 소비하는 양이 급작스럽게 증가하게되고, 이에 따라 액화가스 공급라인(11)에서 수요처(20)에서 가까운 쪽부터 액화가스의 압력 또는 유량값이 작아지게된다.

이와 반대로 수요처(20)의 액화가스 필요량이 줄어들면 수요처(20)에서 액화가스를 소비하는 양이 급작스럽게 감소하게되고, 이에 따라 액화가스 공급라인(11)에서 수요처(20)에서 가까운 쪽부터 액화가스의 압력 또는 유량값이 커지게된다.

제3 센서(63)는, 연료 펌프(31)에서 토출되는 액화가스의 유량 또는 압력을 측정하여 제어부(50)로 유선 또는 무선으로 송신할 수 있다.

또한, 수요처(20)의 액화가스 필요량이 줄어들면 제1 센서(61)의 측정값이 커지고 그에 따라 순차적으로 제2 센서(62)에서 측정되는 측정값이 커지게된다. 따라서, 제어부(50)의 제어에 따라 디스차지 밸브(71)의 개도가 늘어나게 되면 연료 펌프(31)에서 토출되는 액화가스의 유량 또는 압력은 일정하므로 그 순간 제3 센서(63)에서 측정되는 측정값이 작아지게 된다.

밸브(71,72)는 디스차지 밸브(71)와 바이패스 밸브(72)를 포함한다.

디스차지 밸브(71)는, 액화가스 공급라인(11) 상에서 바이패스 라인(12)이 분기된 지점보다 하류에 위치한다. 즉, 디스차지 밸브(71)는 액화가스 공급라인(11) 상에 바이패스 라인(12)이 분기된 지점과 고압펌프(32) 사이에 구비될 수 있다.

디스차지 밸브(71)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 토출되는 액화가스가 고압펌프(32)로 공급되는 양을 조절할 수 있다. 즉, 디스차지 밸브(71)는 제어부(50)로부터 유선 또는 무선으로 명령을 수신받아 개도를 조절할 수 있으며 이러한 개도 조절을 통해 액화가스가 고압펌프(32)로 공급되는 양을 조절할 수 있다.

바이패스 밸브(72)는, 바이패스 라인(12) 상에 구비될 수 있으며, 수요처(20)의 액화가스 필요량이 기설정 액화가스 필요량보다 감소하여 디스차지 밸브(71)의 개도를 줄이는 경우, 개도를 유지할 수 있다. 즉, 바이패스 밸브(72)는 디스차지 밸브(71)의 개도가 줄어들더라도 최소 유량을 유지하기 위해 자신의 개도는 유지할 수 있다.

바이패스 밸브(72)는, 액화가스 저장탱크(10)에서 토출되는 액화가스가 다시 액화가스 저장탱크(10)로 복귀하는 양을 조절할 수 있다. 이때, 바이패스 밸브(72)는, 제어부(50)로부터 유선 또는 무선으로 명령을 수신받아 개도를 조절할 수 있으며, 이러한 개도 조절을 통해 액화가스가 액화가스 저장탱크(10)로 복귀하는 양을 조절할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 액화가스 처리 시스템(1)은, 가변용량펌프(31)를 구비하여 수요처(20)의 연료 소비량에 따른 연료 펌프(31)의 가동 전력을 제어함으로써, 액화가스 처리 시스템(1)의 전력 소모를 최소화하고 이에 따른 에너지 소비를 최적화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 연료 펌프(31)의 내구성이 향상되어 수명이 증가하는 효과가 있으며, 연료 펌프의(31) 제어 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

1: 액화가스 처리 시스템 10: 액화가스 저장탱크
11: 액화가스 공급라인 12: 바이패스 라인
20: 수요처 30: 펌프
31: 연료 펌프 32: 고압 펌프
40: 열교환기 50: 제어부
61: 제1 센서 62: 제2 센서
63: 제3 센서 71: 디스차지 밸브
72: 바이패스 밸브

Claims

액화가스 저장탱크와 수요처를 연결하는 액화가스 공급라인;
상기 액화가스 공급라인 상에 분기하는 바이패스 라인;
상기 액화가스 공급라인 상에 구비되며 상기 수요처에 액화가스를 공급하는 연료 펌프;
상기 액화가스 공급라인 상에 구비되며 상기 액화가스 공급라인 내에 유동하는 액화가스의 압력 또는 유량을 측정하는 센서;
상기 액화가스 공급라인 상에서 상기 바이패스 라인이 분기된 지점보다 하류에 위치하는 디스차지 밸브; 및
상기 수요처의 액화가스 필요량과 상기 센서에 의해 측정되는 압력값 또는 유량값을 비교하여 상기 디스차지 밸브 또는 상기 연료 펌프를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 연료 펌프는,
가변용량펌프이며 전력의 공급에 따라 토출되는 액화가스의 유량 또는 압력을 변경하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 수요처의 액화가스 필요량이 기설정 액화가스 필요량보다 증가하면 상기 디스차지 밸브의 개도를 늘리고 상기 연료 펌프로의 공급전력을 증가시키며,
상기 수요처의 액화가스 필요량이 기설정 액화가스 필요량보다 감소하면 상기 디스차지 밸브의 개도를 줄이고 상기 연료 펌프로의 공급전력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 연료 펌프로부터 액화가스를 공급받아 고압으로 압축하는 고압 펌프; 및
상기 고압펌프에서 토출되는 액화가스를 기화시키는 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
제 4 항에 있어서, 상기 센서는,
상기 수요처와 상기 열교환기 사이에 구비되는 제1 센서;
상기 디스차지 밸브와 상기 고압 펌프 사이에 구비되는 제2 센서; 및
상기 디스차지 밸브와 상기 연료 펌프 사이에 구비되는 제3 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
제 5 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 제1 센서에 의해 측정되는 값이 제1 기설정값보다 증가하면 상기 제2 센서에 의해 측정되는 값을 검토하고,
상기 제2 센서에 의해 측정되는 값이 제2 기설정값보다 증가하면 상기 디스차지 밸브의 개도를 늘린 후 상기 제3 센서에 의해 측정되는 값을 검토하며
상기 제3 센서에 의해 측정되는 값이 제3 기설정값보다 감소하면 상기 연료 펌프로 전력의 공급을 증가시키는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
제 5 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 제1 센서에 의해 측정되는 값이 제1 기설정값보다 감소하면 상기 제2 센서에 의해 측정되는 값을 검토하고,
상기 제2 센서에 의해 측정되는 값이 제2 기설정값보다 증가하면 상기 디스차지 밸브의 개도를 줄인 후 상기 제3 센서에 의해 측정되는 값을 검토하며
상기 제3 센서에 의해 측정되는 값이 제3 기설정값보다 증가하면 상기 연료 펌프로 전력의 공급을 감소시키는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 바이패스 라인 상에 구비되는 바이패스 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.
제 8 항에 있어서, 상기 바이패스 밸브는,
상기 수요처의 액화가스 필요량이 기설정 액화가스 필요량보다 감소하여 상기 디스차지 밸브의 개도를 줄이는 경우, 개도를 유지하는 것을 특징으로 하는 액화가스 처리 시스템.