KR20160114326A - 선박 엔진룸의 냉각수 시스템 - Google Patents

선박 엔진룸의 냉각수 시스템 Download PDF

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KR20160114326A
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Abstract

본 발명은 선박 엔진룸의 냉각수 시스템으로, 냉각 흐름을 그룹화하여 유량과 온도를 제어함으로써 VFD 모터장치의 제어를 최적화할 수 있고, 그에 따라 청수 펌프와 해수 펌프의 에너지 절감 효과를 극대화할 수 있다.
또한, 메인 엔진의 소기 공기 쿨러의 냉각 흐름을 독립화하여 온도를 이원화 관리함으로써 메인 엔진의 연료 소모량을 절감하고, 메인 엔진 실린더의 내부 부식을 방지하는 등 실린더의 상태를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 선박 엔진룸의 냉각수 시스템은 엔진의 냉각수와 해수의 열교환이 이루어지는 중앙 청수 쿨러; 추진용 메인 엔진을 포함하는 메인 엔진 그룹; 상기 메인 엔진으로 냉각수를 공급하는 메인 엔진 청수 펌프; 발전 엔진을 포함하는 보조 엔진 그룹; 및 상기 발전 엔진으로 냉각수를 공급하는 발전 엔진 청수 펌프를 포함하되, 상기 메인 청수 펌프와 발전 엔진 청수 펌프에는 VFD(Variable Frequency Drive) 모터장치가 각각 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

선박 엔진룸의 냉각수 시스템 {Cooling Water System of Engine Room on Ship}
본 발명은 선박 엔진룸의 냉각수 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박 엔진룸의 엔진을 냉각시키는 청수의 냉각을 중앙 청수 쿨러에 집중시키고, 각각의 펌프는 VFD 모터장치를 구비하여 제어함으로써 냉각수 시스템의 에너지 절감 효과를 극대화시킬 수 있도록 한 선박 엔진룸의 냉각수 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 일반 상선은 물론, 해상에 부유하여 석유 또는 가스를 시추 내지 생산하는 FPSO(Floating Production, Storage, Offloading)와 같은 해상 부유 구조물을 포함하는 해양 플랜트용 선박에는 주엔진인 추진 엔진을 포함하여 발전 엔진, 크레인 등 각종 장치를 구동시키기 위한 보조 엔진들이 엔진룸에 마련된다.
엔진은 주로 열기관 즉, 연료를 연소시켜 동력을 발생시키는 장치가 보편적으로 채택되고, 2행정 엔진(2 Stroke Engine), 4행정 엔진(4 Stroke Engine)과 같은 내연기관과 스팀터빈과 같은 외연기관이 있다.
연료를 연소시켜 그 열 에너지를 기계적 에너지로 변환시키는 데 있어서, 열역학 제2법칙에 따라 효율이 100%인 영구기관은 현실적으로 제작할 수 없고 열손실이 발생할 수밖에 없으며, 이러한 열 손실에는 엔진을 냉각시키면서 열을 빼앗기는 냉각 손실이 포함된다. 즉, 연료가 연소하면서 발생하는 열의 일부는 엔진을 히팅시키게 되고, 엔진이 과열되는 경우 각종 부품이나 윤활유 등이 제 기능을 하지 못하게 되므로 엔진을 냉각시키는 냉각시스템이 반드시 필요하다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 엔진룸의 냉각은 중앙 냉각수 시스템으로 통상 중앙 청수 펌프장치(300)와 중앙 해수 펌프장치(400)를 포함하여 크게 두 개의 냉각 흐름으로 구분되어 있다. 즉, 선박 외부의 해수를 흡입하여 중앙 청수 쿨러(200)에서 청수를 냉각시킨 다음, 청수를 냉각시킨 해수는 선외로 배출되고, 냉각된 청수는 엔진으로 공급하여 엔진을 냉각시키며 다시 중앙 청수 쿨러(200)로 순환하게 된다.
이 때, 중앙 청수 펌프장치(300)와 중앙 해수 펌프장치(400)에는 각각 VFD(Variable Frequency Drive) 모터장치(310, 410)를 구비하여 엔진을 냉각시키기 위하여 공급되는 또는 엔진을 냉각시키고 배출되는 청수의 온도를 측정한 후, 이를 기반으로 펌프장치(300, 400)에 구비된 VFD 모터장치(310, 410)를 이용하여 주파수제어에 의해 모터의 회전 속도를 조절하고, 이에 따라 냉각 시스템의 온도 및 유량을 제어하는 방법이 개시된 바 있다.
그러나, 종래의 냉각시스템과 같이 일괄적으로 VFD를 적용하면 중앙 해수 펌프장치(400)는 해수가 중앙 청수 쿨러(200)만을 거치게 되므로 VFD의 제어가 상대적으로 간단하지만 중앙 청수 펌프장치(300)의 경우는 제어가 쉽지 않다.
용도별 다양한 컨슈머(100)는 각각 냉각수 필요 유량, 온도 조건 및 허용 압력 강하가 다르고, 청수를 컨슈머(100)로 공급하는 청수 펌프장치(300)는 주로 원심펌프(Centrifugal Pump)가 사용되는데 그 특성상 모든 컨슈머(100)에 적합한 필요유량을 보내기가 어렵다. 즉, 일괄적으로 온도만을 제어하여 청수 펌프장치(300)의 회전수를 낮출 경우 청수 펌프장치(300)에 의해 컨슈머(100)로 공급되는 청수의 수두(Head) 또한 급격히 낮아지므로 컨슈머(100)까지 냉각수가 도달하지 않아 실제 최적의 VFD 제어를 하지 못하게 된다.
게다가, 용도별로 다양한 각각의 컨슈머들(300)은 선박의 운항 모드별 예를 들어, 선박의 항해 또는 정박, 화물의 선적 또는 하역 시 운전개념(ON/OFF)이 다르기 때문에 일괄적인 VFD 제어로는 안정적인 유량 제어가 매우 어렵고, 선박의 운항 모드에 따른 제어에 한계가 있어, VFD 모터장치를 적용함으로써 얻을 수 있는 에너지 소비 절감이라는 큰 장점에도 불구하고, 실제로는 상기한 바와 같이 청수 펌프장치에 VFD 모터장치를 적용하는 실시가 잘 이루어지지 않고 있었다.
대한민국 공개특허공보 제10-2009-006272호 (2009.01.15.) 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0133852호 (2012.12.11) 대한민국 등록특허공보 제10-0351599호 (2002.08.23.)
따라서, 본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 엔진 장비의 운용 개념별로 냉각수 시스템을 그룹화하거나 독립화함으로써 VFD 모터장치의 제어를 최적화하고 그에 따라 냉각수의 유량 및 온도 제어를 안정적으로 할 수 있을 뿐만 아니라, 해수 및 청수 펌프의 에너지 절감 효과를 극대화할 수 있도록 하는 선박 엔진룸의 냉각수 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 엔진의 냉각수와 해수의 열교환이 이루어지는 중앙 청수 쿨러; 추진용 메인 엔진을 포함하는 메인 엔진 그룹; 상기 메인 엔진으로 냉각수를 공급하는 메인 엔진 청수 펌프; 발전 엔진을 포함하는 보조 엔진 그룹; 및 상기 발전 엔진으로 냉각수를 공급하는 발전 엔진 청수 펌프를 포함하되, 상기 메인 청수 펌프와 발전 엔진 청수 펌프에는 VFD(Variable Frequency Drive) 모터장치가 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 선박 엔진룸의 냉각수 시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 보조 엔진 그룹에는 메인 엔진과 발전 엔진을 제외한 보조기관과 상기 보조기관으로 냉각수를 공급하는 보조기관 청수 펌프를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 메인 엔진 그룹에는 메인 엔진의 소기 공기(Scavenge Air) 쿨러로 냉각수를 공급하는 소기 공기 청수 펌프를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 중앙 청수 쿨러에서 냉각수를 냉각시키기 위해 해수를 공급하는 메인 해수 펌프를 포함하고, 상기 메인 해수 펌프에는 VFD 모터장치가 구비될 수 있다.
바람직하게는, 상기 중앙 청수 쿨러에서 냉각 후 냉각수가 배출되는 냉각수 공급라인으로부터 메인 엔진 그룹을 향하여 분기되는 제1 분기라인; 및 상기 제1 분기라인 상에 마련되고, 엔진을 냉각시키고 난 후의 냉각수를 상기 중앙 청수 쿨러 전단에서 재순환시키는 제1 재순환라인과 연결되는 제1 밸브를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 중앙 청수 쿨러에서 냉각 후 냉각수가 배출되는 냉각수 공급라인으로부터 메인 엔진 그룹을 향하여 분기되는 제1 분기라인; 및 상기 제1 분기라인 상에 마련되고, 메인 엔진 그룹으로 공급되는 냉각수의 온도를 측정하는 온도 제어기를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 밸브 또는 상기 온도 제어기는 상기 메인 해수 펌프의 VFD 모터장치와 연계되어 유량을 제어할 수 있다.
바람직하게는, 상기 중앙 청수 쿨러에서 냉각 후 냉각수가 배출되는 냉각수 공급라인으로부터 보조 엔진 그룹을 향하여 분기되는 제2 분기라인; 및 상기 제2 분기라인 상에 마련되고, 엔진을 냉각시키고 난 후의 냉각수를 상기 중앙 청수 쿨러 전단에서 재순환시키는 제2 재순환라인과 연결되는 제2 밸브;를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 밸브는 상기 발전 엔진 청수 펌프의 VFD 모터장치와 연계되어 유량을 제어할 수 있다.
바람직하게는, 상기 메인 엔진 그룹의 엔진을 냉각시키고 배출되는 메인 엔진 냉각수 배출라인과, 상기 보조 엔진 그룹의 엔진을 냉각시키고 배출되는 보조 엔진 냉각수 배출 라인은 하나의 냉각수 배출라인으로 통합되어 상기 중앙 청수 쿨러로 재순환될 수 있다.
바람직하게는, 상기 펌프들은 선박의 운항 모드에 따라 각각 전원을 켜거나(On) 끄도록(Off) 제어될 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 냉각수와 해수의 열교환이 이루어지는 중앙 청수 쿨러; 상기 중앙 청수 쿨러에서 냉각된 냉각수를 배출하는 냉각수 배출라인과 상기 냉각수 배출라인으로부터 분기되는 하나 이상의 분기라인을 포함하되, 상기 분기라인은 다수개의 컨슈머들이 하나 이상의 그룹으로 나누어지도록 마련되고, 하나 이상의 그룹에는 그룹당 적어도 하나의 VFD 모터장치가 구비된 냉각수 공급 펌프가 마련되는 선박 엔진룸의 냉각수 시스템이 제공된다.
바람직하게는, 상기 다수개의 컨슈머로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급펌프는 하나의 컨슈머당 적어도 하나가 각각 마련될 수 있다.
바람직하게는, 상기 VFD 모터장치가 구비된 냉각수 공급 펌프에 의해 상기 컨슈머로 공급되는 냉각수의 유량이 그룹별로 제어될 수 있다.
본 발명에 따르면, 냉각 흐름을 그룹화하여 유량과 온도를 제어함으로써 VFD 모터장치의 제어를 최적화할 수 있고, 그에 따라 청수 펌프와 해수 펌프의 에너지 절감 효과를 극대화할 수 있다.
또한, 메인 엔진의 소기 공기 쿨러의 냉각수 흐름을 독립화하여 온도를 이원화 관리함으로써 메인 엔진의 연료 소모량을 절감하고, 메인 엔진 실린더의 내부 부식을 방지하는 등 실린더의 상태를 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 선박 엔진룸의 냉각수 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박 엔진룸의 냉각수 시스템을 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 선박 엔진룸의 냉각수 시스템을 도시한 구성도이다.
본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 종래 기술에 따른 선박 엔진룸의 냉각수 시스템을 도시한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 일반적으로 선박 엔진룸의 냉각수 시스템은 중앙 냉각 시스템으로 크게는 해수 순환 흐름과 냉각수 순환 흐름 등 두 가지 써킷(Circuit)으로 나뉘고 해수 펌프장치(400)와 청수 펌프장치(300)에 의해 유체 흐름을 일괄적으로 공급한다. 해수와 냉각수의 열교환은 중앙 청수 쿨러(200)에서 이루어지고 해수에 의해 냉각된 냉각수는 청수 펌프장치(300)에 의해 다수개의 컨슈머(100)로 공급된다. 이 때, 해수 펌프장치(400)와 청수 펌프장치(300)에는 VFD(Variable Frequency Drive) 모터장치(310, 410)를 구비하여 유량을 제어할 수 있다.
VFD는 가변 주파수 구동 장치로써 주파수를 조절하여 모터의 동작 회전 속도를 조절할 수 있고, 펌프에 VFD 모터장치를 연결하면 그에 따라 펌프가 이송하는 유체의 유량을 제어할 수 있다. VFD는 응답성이 빠르고 정밀한 제어가 가능하므로 그로 인해 전력을 절감할 수도 있다. 예를 들어, 이송할 유체의 유량이 모터가 100% 부하(Load)로 가동될 필요가 없는 경우, 주파수를 제어하여 모터의 회전 속도를 낮추면, 전압 및 전류가 낮아지고, 전력은 {전압＊전류}이므로 그에 비례하여 절감할 수 있는 것이다. 이러한 장점 때문에 특히 속도 제어용으로 다양한 시스템에 적용하려는 노력이 계속되고 있다.
냉각수 즉, 청수(Fresh Water)를 냉각시키는 해수(Seawater)는 중앙 청수 쿨러(200)만을 거치면 되므로 VFD 모터장치(410)에 의한 해수 흐름의 제어가 상대적으로 간단하다. 그러나 청수 흐름의 경우에는 다수개의 컨슈머(100)별로 요구되는 유량, 온도, 압력 강하(Preesure Drop)등이 모두 다를 뿐만 아니라, 각각의 컨슈머(100)들은 선박 운항 모드별 즉, 선박의 항해/정박/매뉴버링(Maneuvering), 화물의 적/하역(Cargo Loading/Unloading) 등에 따라 ON/OFF 운전 조건이 다르기 때문에, VFD 모터장치(310)가 구비된 청수 펌프장치(300)에 의한 일괄제어가 어려워 실제로는 잘 사용되지 못하고 있다.
따라서, 본 발명에 따른 선박 엔진룸의 냉각수 시스템은 다수개의 컨슈머를 유량, 온도 또는 운항 모드 등에 따라 그룹화시키고, 그룹별로 VFD 모터장치를 통한 유량을 제어하면서 냉각수를 공급할 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박 엔진룸의 냉각수 시스템을 도시한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 따른 선박 엔진룸의 냉각수 시스템은 다수개의 컨슈머(100), 즉 엔진룸에 마련된 엔진들을 메인 엔진 그룹(110) 및 보조 엔진 그룹(120)으로 그룹화할 수 있다.
이는 일 실시 예에 의한 그룹화이며 통상의 기술자가 요구 유량, 온도 등의 요소들을 고려하여 구성하여도 무관하나, 본 발명에서 기대되는 동일한 효과를 얻기 위해서는 냉각수를 공급하는 펌프와 펌프에 구비되는 VFD 모터장치가 그룹별로 각각 마련되어야 한다.
메인 엔진 그룹(110)은 선박의 추진용 동력을 얻기 위한 하나 이상의 메인 엔진(111)을 포함할 수 있고, 보조 엔진 그룹(120)은 선박에서 사용되는 전력을 생산하는 하나 이상의 발전 엔진(121)과 화물의 적/하역용 펌프 등 각종 장비들에 필요한 에너지를 생산하는 하나 이상의 보조기관(122)을 포함할 수 있다.
보조기관(122)은 보조기관(122)에서 생산하는 에너지와 그 에너지를 사용하는 목적이 같거나 다른 것끼리 그룹화할 수 있다. 또한 보조기관(122)은 사용 빈도가 적어 냉각에 필요한 냉각수의 유량이 적고, 요구되는 유량 변화도 급격하지 않은 것들일 수 있다.
각각의 컨슈머 즉, 하나 이상의 메인 엔진(111), 발전 엔진(121), 보조기관(122)들로 냉각수 즉, 청수(Fresh Water)를 공급하는 메인 엔진 청수 펌프(301), 발전 엔진 청수 펌프(303), 보조기관 청수 펌프(304)가 각각 따로 마련되고, 또한 각각의 펌프(301, 303, 304)에는 VFD 모터장치(311,312)가 각각 구비된다.
그러나, 보조기관 청수 펌프(304)는 보조기관(122)에서 요구되는 냉각수의 유량이 적고 유량의 변화가 크지 않으므로 초기 투자 비용을 고려하여 따로 구비하지 않을 수도 있다.
메인 엔진(111)은 냉각에 소요되는 유량이 많으며, 선박의 운항 모드에 따라 유량 제어의 영향이 크다. 따라서, 메인 엔진(111)은 메인 엔진 그룹(110)으로 그룹화하여 메인 엔진 청수 펌프(301)에 구비된 VFD 모터장치(311)를 마련함으로써 안정적으로 유량을 제어할 수 있다. 또한, 예를 들어 선박이 정박할 때에는 메인 엔진(111)을 냉각할 필요가 없으므로 메인 엔진 청수 펌프(301)와 메인 엔진 청수 펌프(301)의 VFD 모터 장치(311)의 전원을 OFF시킴으로써 에너지를 절감할 수 있다.
또한, 메인 엔진 그룹(110)은 메인 엔진(111)의 소기 공기(Scavenge Air)를 냉각시키는 소기 공기 쿨러(Scavenge Air Cooler, 112)로 냉각수를 공급하는 소기 공기 청수 펌프(302)를 따로 마련할 수도 있다.
소기 공기는 메인 엔진(111)의 소기(Scavenging)을 실시하는 기체를 말한다. 소기는 연소실로 흡입되는 혼합가스 즉 소기 공기에 의하여 연소실 내의 연소가스를 밀어냄으로써 연소실 내부를 청소하는 작업으로, 사이클 엔진에서는 소기를 어떻게 행하는가에 따라 엔진의 성능이 좌우된다.
소기 공기를 냉각시키는 냉각수의 온도가 낮으면 낮을수록, 소기 공기 쿨러는 소기 공기에 포함된 수분을 더 많이 제거시킬 수 있다. 이는 연소가스의 습도를 낮추게 되고, 산성 응축(Condensation of Acids) 경향을 낮추어 엔진 부품의 부식을 방지하고, 배기가스 중의 매연을 감소시키므로 엔진의 실린더(Cylinder) 상태를 최적으로 유지시킬 수 있으며 엔진의 연료 소비 또한 절감시킬 수 있다.
따라서, 메인 엔진(111)의 소기 공기 청수 펌프(302)를 이와 같이 독립적으로 마련하여 냉각수의 온도를 이원화시켜 관리함으로써, 엔진의 연료 소모량을 절감하고 부식 문제를 해결할 수 있다.
발전 엔진(121)은 선박의 운항 모드별 전기 부하에 따라 필요한 냉각수의 유량이 상시 다르고, 예비 발전 엔진을 가동시켜야 하는 비상 시에는 빠른 응답성이 필수적으로 요구된다. 따라서, 발전 엔진(121)은 메인 엔진 그룹(110)과는 독립적으로 보조 엔진 그룹(120)으로 그룹화함으로써 VFD 모터장치(312)를 통한 빠른 응답성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
보조기관(122)은 필요 유량이 적고, 요구되는 냉각수의 유량 변화도 급격하지 않으므로 보조 엔진 그룹(120)으로 발전 엔진(121)과 함께 그룹화하여도 무방하며, 보조기관 청수 펌프(304)는 따로 마련하여 안정적인 흐름을 유지시킬 수 있다.
청수 펌프는 보통 디자인 용량을 실제보다 1 ~ 1.5배 크게 선정하여 마련하는데, 이와 같이 따로 그룹화하여 마련함으로써 보조기관 청수 펌프(304)는 예를 들어, 개별 캐퍼시티(Capacity)가 50%인 청수 펌프(304)를 2개 내지 3개 마련하여 유량에 따라 선택적으로 가동시킴으로써 초기 투자 비용 및 유지 비용을 경제적으로 절감할 수 있다.
상기 메인 엔진 그룹(110) 및 보조 엔진 그룹(120) 등 다수의 컨슈머(100)의 냉각을 위해 공급되는 냉각수는 청수(Fresh Water)일 수 있으며, 중앙 청수 쿨러(200)에서 해수와 열교환된다.
중앙 청수 쿨러(200)에서 냉각수를 냉각시키기 위해 공급되는 해수는 씨체스트를 통해 선외 해상으로부터 공급받을 수 있고, 냉각수와 열교환하여 승온된 해수는 다시 선외로 배출될 수 있다.
상기 해수는 메인 해수 펌프(400)와 메인 해수 펌프(400)에 구비된 VFD 모터장치(410)를 통해 유량이 제어되면서 중앙 청수 쿨러(200)로 공급될 수 있다.
중앙 청수 쿨러(200)에서 해수와 열교환하여 냉각된 냉각수는 냉각수 공급라인(500)을 통해 메인 엔진 그룹(110) 및 보조 엔진 그룹(120) 등 다수개의 컨슈머(100)로 냉각을 위해 공급된다.
메인 엔진(111), 소기 공기 쿨러(112), 발전 엔진(121) 및 보조기관(122)을 각각 냉각시킨 후 승온되어 배출되는 냉각수는 메인 엔진 청수 배출라인(601), 소기 공기 쿨러 청수 배출라인(602), 발전 엔진 청수 배출라인(603) 및 보조기관 청수 배출라인(604)을 통해 각각 배출되고, 이들은 냉각수 배출라인(600)으로 통합되어 중앙 청수 쿨러(200)로 재순환된다.
메인 해수 펌프(400)에 구비된 VFD 모터장치(410)는 냉각수 공급라인(500)으로부터 메인 엔진 그룹(110)을 향하여 분기되는 제1 분기라인(510)에 마련되는 제1 밸브(V1)와 연계되어 해수의 유량을 제어할 수 있다. 제1 밸브(V1)는 온도 제어 밸브로써 3-Way 밸브로 마련될 수 있다.
예를 들어 3-Way 밸브의 설정값을 10℃로하여, 메인 엔진 그룹(110)으로 공급되는 제1 분기라인(510)에서 측정되는 냉각수의 온도가 10℃ 이하이면 VFD 모터장치(410)의 주파수를 조절하여 회전수를 감소시키거나 가동되는 메인 해수 펌프(400) 중 일부의 전원을 OFF시켜 중앙 청수 쿨러(200)로 공급되는 해수의 유량을 줄이거나 현재 가동 상태를 유지할 수 있다.
또는 제1 분기라인(510)에서 측정되는 냉각수의 온도가 10℃ 이상이면, 메인 해수 펌프(400)의 VFD 모터장치(410)의 주파수를 조절하여 회전수를 증가시키거나, 가동되는 메인 해수 펌프(400)의 개수를 늘려 중앙 청수 쿨러(200)로 공급되는 해수의 유량을 증가시켜 냉각수의 온도를 낮출 수 있다.
상기 제1 밸브(V1)는 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 밸프(V1) 대신 온도 제어기(Temperature Transmitter, TT)를 설치하여 상기와 같은 작동을 실시할 수도 있다.
제1 밸브(V1)는 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 메인 엔진 그룹(110)을 냉각시키고 난 후 승온된 냉각수를 중앙 해수 쿨러(200)로 재순환시키는 냉각수 배출라인(600)으로부터 분기되는 제1 재순환라인(610)과 연결될 수 있다.
제1 분기라인(510)에서 측정되는 냉각수의 온도가 설정값, 예를 들어 10℃ 이하인 경우, 제1 밸브(V1)의 제1 재순환라인(610)과 연결된 측을 개방하여 메인 엔진 그룹(110)을 냉각시키고 난 후 승온된 냉각수를 중앙 해수 쿨러(200)에서 냉각시키기지 않고, 다시 메인 엔진 그룹(110)으로 재순환시킬 수 있다.
제1 밸프(V1)는 개폐 뿐만 아니라 개방 정도를 조절하여 유량을 조절할 수도 있다.
따라서, 상기와 같은 동작으로 제1 분기라인(510) 및 메인 엔진 그룹(110)으로 공급되는 냉각수의 온도를 설정값으로 항상 일정하게 유지시킬 수 있다.
한편, 중앙 청수 쿨러(200)에서 냉각된 후 냉각수가 배출되는 냉각수 공급라인(500)으로부터 보조 엔진 그룹(120)을 향하여 분기되는 제2 분기라인(520)에는 제2 밸브(V2)가 마련될 수 있으며, 제2 밸브(V2)는 온도 제어 밸브로써 3-Way 밸브일 수 있다.
제2 밸브(V2)는 발전 엔진 청수 펌프(303)에 구비된 VFD 모터장치(312)와 연계되어 상기 발전 엔진 청수 펌프(303)로 공급되는 냉각수의 유량을 제어할 수 있다.
제2 밸브(V2)는 예를 들어 설정값을 36℃로하여, 발전 엔진 그룹(303)으로 공급되는 제2 분기라인(520)에서 측정되는 냉각수의 온도가 36℃ 이하이면 VFD 모터장치(312)의 주파수를 조절하여 회전수를 감소시키거나 가동되는 발전 엔진 청수 펌프(303) 중 일부의 전원을 OFF시켜 발전 엔진(121)으로 공급되는 냉각수의 유량을 줄이거나 현재 가동 상태를 유지할 수 있다.
또는 제2 분기라인(520)에서 측정되는 냉각수의 온도가 10℃ 이상이면, 발전 엔진 청수 펌프(303)의 VFD 모터장치(312)의 주파수를 조절하여 회전수를 증가시키거나, 가동되는 발전 엔진 청수 펌프(303)의 개수를 늘려 발전 엔진(121)으로 공급되는 냉각수의 유량을 증가시킬 수 있다.
제2 밸브(V2)는 또한, 보조 엔진 그룹(120)을 냉각시키고 난 후 승온된 냉각수를 중앙 해수 쿨러(200)로 재순환시키는 냉각수 배출라인(600)으로부터 분기되는 제2 재순환라인(620)과 연결될 수 있다.
제2 분기라인(520)에서 측정되는 냉각수의 온도가 설정값, 예를 들어 36℃ 이하인 경우, 제2 밸브(V2)의 제2 재순환라인(620)과 연결된 측을 개방하여 보조 엔진 그룹(120)을 냉각시키고 난 후 승온된 냉각수를 중앙 해수 쿨러(200)에서 냉각시키기지않고, 다시 보조 엔진 그룹(120)으로 재순환시킬 수 있다.
제2 밸프(V2)는 개폐 뿐만 아니라 개방 정도를 조절하여 유량을 조절할 수도 있다.
따라서, 상기와 같은 동작으로 제2 분기라인(510) 및 보조 엔진 그룹(120)으로 공급되는 냉각수의 온도를 설정값으로 항상 일정하게 유지시킬 수 있다.
보조기관 청수 펌프(304)에 VFD 모터장치(미도시)가 구비되는 경우에는 이와 연계하여 상기와 같은 작동을 실시할 수도 있다. 이에 대한 설명은 상기한 바와 동일하거나 유사하므로 생략하기로 한다.
이상과 같이 본 발명에 따른 실시 예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시 예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시 예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
100 : 다수개의 컨슈머(Consumer)
110 : 메인 엔진 그룹
120 : 보조 엔진 그룹
111 : 메인 엔진
112 : 소기 공기 쿨러(Scavenge Air Cooler)
112 : 발전 엔진
113 : 보조기관(Auxiliary Machinary)
200 : 중앙 청수 쿨러(Central Fresh Water Cooler)
300 : 청수 펌프 장치
301 : 메인 엔진 청수 펌프
302 : 소기 공기 청수 펌프
303 : 발전 엔진 청수 펌프
304 : 보조기관 청수 펌프
310 : 청수 펌프 VFD 모터장치
311 : 메인 엔진 청수 펌프 VFD 모터장치
312 : 발전 엔진 청수 펌프 VFD 모터장치
400 : 메인 해수 펌프
410 : 메인 해수 펌프 VFD 모터장치
500 : 냉각수 공급라인 600 : 냉각수 배출라인
510 : 제1 분기라인 610 : 제1 재순환라인
520 : 제2 분기라인 620 : 제2 재순환라인
V 1 : 제1 밸브 601 : 메인 엔진 청수 배출라인
V 2 : 제2 밸브 602 : 소기 공기 쿨러 청수 배출라인
T T : 온도 제어기 603 : 발전 엔진 청수 배출라인 604 : 보조기관 청수 배출라인

Claims (14)

  1. 엔진의 냉각수와 해수의 열교환이 이루어지는 중앙 청수 쿨러;
    추진용 메인 엔진을 포함하는 메인 엔진 그룹;
    상기 메인 엔진으로 냉각수를 공급하는 메인 엔진 청수 펌프;
    발전 엔진을 포함하는 보조 엔진 그룹; 및
    상기 발전 엔진으로 냉각수를 공급하는 발전 엔진 청수 펌프를 포함하되,
    상기 메인 청수 펌프와 발전 엔진 청수 펌프에는 VFD(Variable Frequency Drive) 모터장치가 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 선박 엔진룸의 냉각수 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 보조 엔진 그룹에는 메인 엔진과 발전 엔진을 제외한 보조기관과
    상기 보조기관으로 냉각수를 공급하는 보조기관 청수 펌프를 더 포함하는 선박 엔진룸의 냉각수 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 엔진 그룹에는 메인 엔진의 소기 공기(Scavenge Air) 쿨러로 냉각수를 공급하는 소기 공기 청수 펌프를 더 포함하는 선박 엔진룸의 냉각수 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 중앙 청수 쿨러에서 냉각수를 냉각시키기 위해 해수를 공급하는 메인 해수 펌프를 포함하고,
    상기 메인 해수 펌프에는 VFD 모터장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 선박 엔진룸의 냉각수 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 중앙 청수 쿨러에서 냉각 후 냉각수가 배출되는 냉각수 공급라인으로부터 메인 엔진 그룹을 향하여 분기되는 제1 분기라인; 및
    상기 제1 분기라인 상에 마련되고, 엔진을 냉각시키고 난 후의 냉각수를 상기 중앙 청수 쿨러 전단에서 재순환시키는 제1 재순환라인과 연결되는 제1 밸브를 더 포함하는 선박 엔진룸의 냉각수 시스템.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 중앙 청수 쿨러에서 냉각 후 냉각수가 배출되는 냉각수 공급라인으로부터 메인 엔진 그룹을 향하여 분기되는 제1 분기라인; 및
    상기 제1 분기라인 상에 마련되고, 메인 엔진 그룹으로 공급되는 냉각수의 온도를 측정하는 온도 제어기를 더 포함하는 선박 엔진룸의 냉각수 시스템.
  7. 청구항 5 또는 6에 있어서,
    상기 제1 밸브 또는 상기 온도 제어기는
    상기 메인 해수 펌프의 VFD 모터장치와 연계되어 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 선박 엔진룸의 냉각수 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 중앙 청수 쿨러에서 냉각 후 냉각수가 배출되는 냉각수 공급라인으로부터 보조 엔진 그룹을 향하여 분기되는 제2 분기라인; 및
    상기 제2 분기라인 상에 마련되고, 엔진을 냉각시키고 난 후의 냉각수를 상기 중앙 청수 쿨러 전단에서 재순환시키는 제2 재순환라인과 연결되는 제2 밸브;를 더 포함하는 선박 엔진룸의 냉각수 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2 밸브는
    상기 발전 엔진 청수 펌프의 VFD 모터장치와 연계되어 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 선박 엔진룸의 냉각수 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 엔진 그룹의 엔진을 냉각시키고 배출되는 메인 엔진 냉각수 배출라인과, 상기 보조 엔진 그룹의 엔진을 냉각시키고 배출되는 보조 엔진 냉각수 배출 라인은 하나의 냉각수 배출라인으로 통합되어 상기 중앙 청수 쿨러로 재순환되는 선박 엔진룸의 냉각수 시스템.
  11. 청구항 2 내지 3에 있어서,
    상기 펌프들은 선박의 운항 모드에 따라 각각 전원을 켜거나(On) 끄도록(Off) 제어되는 것을 특징으로 하는 선박 엔진룸의 냉각수 시스템.
  12. 냉각수와 해수의 열교환이 이루어지는 중앙 청수 쿨러;
    상기 중앙 청수 쿨러에서 냉각된 냉각수를 배출하는 냉각수 배출라인과
    상기 냉각수 배출라인으로부터 분기되는 하나 이상의 분기라인을 포함하되,
    상기 분기라인은 다수개의 컨슈머들이 하나 이상의 그룹으로 나누어지도록 마련되고,
    하나 이상의 그룹에는 그룹당 적어도 하나의 VFD 모터장치가 구비된 냉각수 공급 펌프가 마련되는 선박 엔진룸의 냉각수 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 다수개의 컨슈머로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급펌프는
    하나의 컨슈머당 적어도 하나가 각각 마련되는 선박 엔진룸의 냉각수 시스템.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 VFD 모터장치가 구비된 냉각수 공급 펌프에 의해 상기 컨슈머로 공급되는 냉각수의 유량이 그룹별로 제어되는 것을 특징으로 하는 선박 엔진룸의 냉각수 시스템.
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