KR20170025308A - 비상 발전기용 윤활 시스템 - Google Patents

비상 발전기용 윤활 시스템 Download PDF

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KR20170025308A
KR20170025308A KR1020150121606A KR20150121606A KR20170025308A KR 20170025308 A KR20170025308 A KR 20170025308A KR 1020150121606 A KR1020150121606 A KR 1020150121606A KR 20150121606 A KR20150121606 A KR 20150121606A KR 20170025308 A KR20170025308 A KR 20170025308A
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손동수
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현대중공업 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 비상 발전기용 윤활 시스템은,엔진과 발전기 각각의 구동을 위한 윤활유를 공급하는 메인 펌프; 상기 엔진이 정지되는 경우 상기 엔진으로 윤활유를 공급하는 보조 펌프; 및 상기 메인 펌프와 상기 보조 펌프의 구동이 정지되는 경우, 상기 발전기의 선 윤활을 위해 상기 발전기로 윤활유를 공급하며, 상기 메인 펌프 및 상기 보조 펌프 대비 저전력으로 구동되는 저용량 펌프를 포함할 수 있다.

Description

비상 발전기용 윤활 시스템{Lubrication system for emergency generator}
본 발명은 비상 발전기용 윤활 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 시추 등의 해양 작업을 위하여 사용되는 해양구조물인 반잠수식 시추선(세미리그: Semi-Rig) 또는 드릴십(drill ship)은, 복수 개의 스러스터(thruster)를 이용하여 추진하며, 각 스러스터는 전력을 공급받아 프로펠러를 회전시켜 추력을 발생시킬 수 있다.
이때 스러스터에는 각각 엔진(특히 디젤 엔진(disel engine))이 연결될 수 있으며, 디젤 엔진의 축에 연결되어 축의 회전력을 전력으로 전환하는 발전기를 통해 전력이 스러스터로 공급될 수 있다.
일반적으로 해양구조물은 복수 개의 디젤 엔진을 구비하고 있으며, 일례로 항해를 위한 메인 엔진과 위치 조정 및 내부 소비전력 생성을 위한 보조 엔진 등을 포함할 수 있고, 비상 시 전력을 생성하기 위한 비상용 엔진을 별도로 둘 수 있다.
다만 세미리그에서는 비상용 엔진을 따로 두지 않고 디젤 엔진(보조 엔진일 수 있음)을 통해 비상 발전기(emergency generator) 기능을 구현할 수 있다.
이때 디젤 엔진 및 디젤 엔진에 연결되는 발전기는 모두 축의 회전이 이루어지므로 기본적으로 윤활이 전제되어야 하는데, 다만 디젤 엔진은 선체에서 정상적인 전력이 공급되지 않는 상황(Black out 또는 dead ship)에서 엔진이 멈춘 후 30분까지는 별도의 선 윤활(pre-lubricating) 없이 재가동이 가능하다.
반면 발전기(Generator)의 경우 무급유 상태에서 축(shaft) 회전을 보장(guarantee)하지 않고 있어 가동(Starting) 전 반드시 윤활(bearing pre-lubrication)이 시행되어야 한다.
그러나 종래의 윤활 시스템(LO system)은 엔진과 발전기의 통합 시스템으로 이루어져 있으며, 평상시에는 엔진 측에 설치되는 윤활 펌프(pre-lubricating pump)를 통해 디젤 엔진 및 발전기에 윤활유가 공급이 되나, 정전(black out) 시에는 무정전 전원장치(UPS; uninterrupted power supply)의 파워가 윤활 펌프로 공급되지 않기 때문에 윤활 펌프의 기동이 불가하다. 이는 엔진 측에 마련된 윤활 펌프가 정격전압 690V로 이루어지며, 일반적으로 세미리그에는 해당 전압의 무정전 전원장치가 존재하지 않기 때문이다.
즉 종래에는 비상 시 발전기의 선 윤활이 불가능하여 비상 발전이 원활하지 못할 수 있다는 문제가 있었는바, 비상시에도 발전기로 윤활유를 공급해 선 윤활을 구현할 수 있는 시스템 개선이 요구된다.
본 발명은 종래기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 정전과 같은 비상시에도 발전기로 윤활유를 공급할 수 있는 비상 발전기용 윤활 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비상 발전기용 윤활 시스템은,엔진과 발전기 각각의 구동을 위한 윤활유를 공급하는 메인 펌프; 상기 엔진이 정지되는 경우 상기 엔진으로 윤활유를 공급하는 보조 펌프; 및 상기 메인 펌프와 상기 보조 펌프의 구동이 정지되는 경우, 상기 발전기의 선 윤활을 위해 상기 발전기로 윤활유를 공급하며, 상기 메인 펌프 및 상기 보조 펌프 대비 저전력으로 구동되는 저용량 펌프를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 저용량 펌프는, 상기 엔진의 회전수에 연동될 수 있다.
구체적으로, 상기 저용량 펌프는, 상기 엔진의 회전수가 250rpm 이하일 경우 구동될 수 있다.
구체적으로, 상기 저용량 펌프는, 440v 이하의 전력을 소모할 수 있다.
구체적으로, 상기 저용량 펌프는, 상기 발전기의 하측에 연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 저용량 펌프의 상류에는 상기 발전기로 공급되는 윤활유의 온도를 조절하는 온도조절부가 더 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 비상 발전기용 윤활 시스템은, 정전과 같은 비상시에 충분한 전력을 공급받지 못하여 구동이 멈추는 메인 펌프와 보조 펌프를 대체하여, 저용량 펌프가 저전력을 이용하여 발전기로 윤활유를 공급할 수 있으므로, 발전기를 항시 안정적으로 구동시킬 수 있다.
또한 본 발명은, 690V의 고전력을 사용할 필요없이 저용량 펌프를 이용하여 발전기로 윤활유를 공급할 수 있으므로, 690V 이상의 전력을 예비로 저장할 필요가 없어 무정전 전원장치(UPS)의 소형화가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세미리그의 비상 발전기용 윤활 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세미리그의 비상 발전기용 윤활 시스템에서 메인 펌프가 구동되는 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세미리그의 비상 발전기용 윤활 시스템에서 보조 펌프가 구동되는 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 세미리그의 비상 발전기용 윤활 시스템에서 저용량 펌프가 구동되는 모습을 도시한 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 세미리그의 비상 발전기용 윤활 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 이때 도 1은 윤활유 라인을 모두 실선으로 표현한 도면이고, 도 2는 엔진(10)의 가동 시 윤활유가 흐르는 라인은 실선으로 표현하고 그렇지 않은 라인은 점선으로 표현한 도면이며, 도 3은 보조 펌프(50)만 가동 시 윤활유가 흐르는 라인은 실선으로 표현하고 그렇지 않은 라인은 점선으로 표현한 도면이고, 도 4는 저용량 펌프(60)만 가동 시 윤활유가 흐르는 라인은 실선으로 표현하고 그렇지 않은 라인은 점선으로 표현한 도면이다.
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비상 발전기용 윤활 시스템(1)은 메인 펌프(40), 보조 펌프(50), 저용량 펌프(60), 온도조절부(70), 배출 펌프(80)를 포함한다.
여기서, 메인 펌프(40)가 윤활유를 공급하는 엔진(10)은 세미리그에 마련되는 소형의 엔진일 수 있으며 600kw 이하의 전력을 요구할 수 있고, 일반적인 선박에서 프로펠러의 추진력을 발생시키기 위해 대형 엔진(고전력)으로 이루어지는 것에 대비하여 본 실시예의 엔진(10)은 저전력을 요구할 수 있다.
메인 펌프(40)와 보조 펌프(50)는 윤활유를 공급하는 구성으로서, 메인 펌프(40)는 엔진(10)과 발전기(20) 각각의 구동을 위한 윤활유를 공급하며, 세미리그(도시하지 않음)의 정상 운항 시 엔진(10)의 구동에 의해 전력을 공급받아 구동됨으로써, 저장탱크(30)로부터 윤활유를 배출시켜 엔진(10)과 발전기(20) 각각으로 윤활유를 공급시킬 수 있다.
여기서, 메인 펌프(40)는 엔진(10)이 구동될 경우 동작되며, 메인 펌프(40)는 고장을 대비하여 예비용이 마련될 수 있어 한 쌍으로 구비될 수 있다. 또한, 메인 펌프(40)로부터 공급되는 윤활유는 메인 라인(41)을 통해 엔진(10)으로 공급되는데, 메인 라인(41)은 저장탱크(30)에서 엔진(10)까지 연결될 수 있다.
즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 메인 펌프(40)를 구동시켜 저장탱크(30)로부터 윤활유를 배출시켜 엔진(10)으로 윤활유를 공급한다. 윤활유는 엔진(10) 뿐만 아니라 발전기(20)로 공급되는데, 라인을 간략화할 수 있도록 메인 펌프(40)로부터 엔진(10)으로 공급되는 윤활유가 저장탱크(30)로 회수되기 이전에 발전기(20)로 공급될 수 있게 엔진(10)과 발전기(20) 사이에는 공급 라인(11)이 마련될 수 있다.
여기서, 공급 라인(11) 상에는 체크 밸브(12)가 마련되어 윤활유의 양을 조절할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 체크 밸브(12)뿐만 아니라, 메인 라인(41), 후술되는 보조 라인(51), 배출 라인(81) 등의 라인 상에 밸브(부호 도시하지 않음)가 마련되어 윤활유의 유량이 조절될 수 있음은 물론이다.
한편, 엔진(10)이 구동을 멈추는 경우라도 발전기(20)는 항시 구동을 이루어야 하므로, 발전기(20)의 원활한 구동을 위해 윤활유가 공급되어야 한다. 이를 위해 보조 펌프(50)가 구비되어, 엔진(10)이 정지되는 경우라도 보조 펌프(50)가 구동되어 엔진(10)을 통해 발전기(20)로 윤활유를 공급할 수 있다.
여기서, 보조 펌프(50)에서 공급되는 윤활유가 엔진(10)으로 공급될 수 있도록 보조 라인(51)이 마련되는데, 보조 라인(51)은 저장탱크(30)에서 엔진(10)까지 연결되거나, 도 3에 도시한 바와 같이 메인 라인(41)에 합류되도록 저장탱크(30)에서 메인 라인(41)까지 연결될 수도 있다. 즉, 메인 펌프(40)로부터 윤활유가 공급되지 못하는 경우, 보조 펌프(50)가 구동하여 보조 펌프(50)를 통해 저장탱크(30)로부터 윤활유를 배출시킬 수 있다.
그리고 메인 펌프(40)와 보조 펌프(50)로 공급되는 윤활유는 저장탱크(30)에 저장된 윤활유일 수 있으며, 저장탱크(30)는 메인 펌프(40), 보조 펌프(50) 및 저용량 펌프(60) 모두 공용으로 사용하여 저장탱크(30)의 수를 늘릴 필요없이 효율적으로 사용할 수 있다.
한편, 메인 펌프(40)와 보조 펌프(50) 각각은 세미리그가 정상 운항되어, 정상적인 전력이 공급될 경우 구동되는 구성으로서, 엔진(10)으로 충분한 오일을 공급할 수 있도록 690V(볼트)를 이용하여 구동될 수 있다. 그런데 발전기(20)는 정전시에도 발전기(20)의 안전한 구동을 위해 윤활유가 공급될 필요가 있으므로, 정전시 발전기(20)로 윤활유를 공급하는 저용량 펌프(60)는 저전력을 이용할 수 있다.
구체적으로, 저용량 펌프(60)는 정전 발생으로 메인 펌프(40)와 보조 펌프(50)의 구동이 정지되는 경우, 발전기(20)의 선 윤활을 위해 발전기(20)로 윤활유를 공급하며, 메인 펌프(40)와 보조 펌프(50) 대비하여 저전력으로 구동된다.
여기서, 저용량 펌프(60)는 440V 이하의 전력을 소모하는 소형의 펌프로 이루어질 수 있으며, 440V는 정전시에 작동되는 UPS에서 발생시키는 440V로부터 공급받을 수 있다.
게다가, 저용량 펌프(60)는 엔진(10)의 회전수에 연동될 수 있으며, 일례로 저용량 펌프(60)는 엔진(10)의 회전수가 250rpm 이하일 경우 구동되고, 엔진(10)의 회전수가 250rpm을 초과하는 경우 정지될 수 있다.
즉, 엔진(10)의 회전수가 점차 떨어져 250rpm에 도달하는 경우, 엔진(10)으로 전력이 공급되지 못하는 정전 발생으로 여길 수 있으므로, 정전 발생 시에도 발전기(20)를 구동하기 위해 윤활유를 공급할 수 있도록 저용량 펌프(60)는 엔진(10)의 회전수에 연동할 수 있다.
여기서, 저용량 펌프(60)는 추가 라인(61) 상에 마련될 수 있으며, 추가 라인(61)은 발전기(20)로 윤활유를 공급할 수 있도록, 저장탱크(30)로부터 공급 라인(11)까지 연결되어 공급 라인(11)에 합류됨으로써 발전기(20)로 윤활유를 공급할 수 있다.
그리고 저용량 펌프(60)도 메인 펌프(10), 보조 펌프(20) 등과 마찬가지로 저장탱크(30)로부터 윤활유를 받아 발전기로 공급하는데, 이때 저용량 펌프(60)의 입구 부분(추가 라인(61) 상에 저용량 펌프(60)가 마련된다고 한다면 추가 라인(61)의 입구로 볼 수 있음)은, 엔진(10) 및 발전기(20)의 하측에 위치하며 저장탱크(30) 내부 하단에 마련될 수 있고, 특히 저장탱크(30)가 기울었을 때(약 25도)에도 윤활유에 잠길 수 있는 위치에 마련될 수 있다. 이는 선체가 기울어짐에 따라 저장탱크(30), 엔진(10) 및 발전기(20) 등이 모두 기울어지더라도 저용량 펌프(60)로 윤활유가 흡입되어 발전기(20)로 윤활유가 원활하게 공급될 수 있도록 하기 위함이다.
온도조절부(70)는 추가 라인(61) 상에서 저용량 펌프(60)의 상류(또는 하류)에 마련되어, 발전기(20)로 공급되는 윤활유의 온도를 조절할 수 있다.
예를 들어, 엔진(10)으로 유입되는 윤활유의 온도는 60도 내지 70도를 이루고, 발전기(20)로 유입되는 윤활유의 온도는 60도 이하(일례로 55도)를 이룰 수 있으며, 엔진(10)과 발전기(20)로 공급되는 윤활유의 온도가 달리 이루어지는 것은 베어링(도시하지 않음)의 사양이 달리 이루어지기 때문으로, 각각의 베어링 특성에 맞추어 오일(윤활유)의 점성이 요구되기 때문이다.
여기서, 엔진(10)과 발전기(20)는 각각 다른 점성을 요구하며, 발전기(20)로 공급되는 윤활유의 점성을 조절하기 위해 온도조절부(70)가 윤활유의 온도를 조절하며, 저장탱크(30)에서 공급되는 윤활유의 온도가 낮은 경우 발전기(20)에서 요구하는 온도를 이루도록 온도조절부(70)가 윤활유를 예열 할 수 있다.
한편, 엔진(10)을 경유하여 발전기(20)로 윤활유가 공급시 엔진(10)에 비하여 발전기(20)는 낮은 온도의 윤활유를 요구하므로, 엔진(10)으로부터 배출되어 발전기(20)로 공급되는 윤활유의 온도를 낮출 수 있도록 온도를 조절할 수 있다. 이를 위해 온도조절부(70)는 엔진(10)과 발전기(20) 사이에 마련되는 공급 라인(11) 상에 마련되는 쿨러로 작동할 수 있다.
여기서, 발전기(20)로 공급되는 윤활유의 온도를 조절하기 위해 복수의 온도조절부(70)를 구비할 필요가 없도록 추가 라인(61)이 합류되는 지점의 하류 상의 공급 라인(11)에 온도조절부(70)가 마련될 수 있다.
즉, 엔진(10)을 경유하여 발전기(20)에서 요구하는 온도보다 높은 온도를 가지는 윤활유의 온도를 낮추거나 저장탱크(30)에서 공급되어 낮은 온도를 이루어 온도를 예열하기 위해, 온도조절부(70)가 마련될 수 있는데, 이러한 온도조절부(70)는 윤활유의 온도를 높이거나 낮춘 후 발전기(20)로 윤활유를 공급할 수 있도록 공급 라인(11) 상에 마련될 수 있다.
배출 펌프(80)는 엔진(10)과 발전기(20)로 공급된 윤활유를 회수하는 구성이다. 여기서, 발전기(20)로부터 저장탱크(30)까지 배출 라인(81)이 마련될 수 있으며, 배출 라인(81)을 통해 윤활유가 자연배출되어 저장탱크(30)로 회수되거나, 배출 라인(81)이 분기되고, 분기되는 배출 라인(81) 상에 배출 펌프(80)가 마련되어 윤활유가 강제 배출되어 저장탱크(30)로 회수될 수도 있다.
한편, 배출 라인(81)은 발전기(20)로부터 저장탱크(30)까지 연결되는 것으로 설명하였으나, 엔진(10)으로부터 저장탱크(30)까지 별도의 배출라인이 마련될 수도 있다. 다만, 윤활유는 발전기(20)로 항시 공급되며, 엔진(10)으로 공급되는 윤활유는 발전기(20)를 경유할 수 있으므로, 배출 라인(81)의 구성을 간략화하도록 배출 라인(81)은 발전기(20)에서 저장 탱크(81)까지 마련되는 것이 바람직하다.
즉, 저장탱크(30)의 윤활유는 메인 펌프(40) 또는 보조 펌프(50)를 통해 엔진(10)을 경유하여 발전기(20)로 공급된 후 배출 라인(81)을 통해 저장탱크(30)로 회수될 수 있고, 메인 펌프(40)와 보조 펌프(50)가 구동을 하지 않는 경우라도 저용량 펌프(60)의 구동을 통해 발전기(20)로 공급된 윤활유가 배출 라인(81)을 통해 저장탱크(30)로 회수될 수 있다.
또한, 설명하지 않은 식별부호 42는 우회 라인으로서 메인 펌프(40) 또는 보조 펌프(50)를 통해 엔진(10)으로 공급되는 윤활유가 필요 이상으로 공급되는 바와 같이, 엔진(10)으로 공급되기 이전에 윤활유를 우회시켜 저장탱크(30)로 회수할 수 있다.
게다가, 도면에 도시하지는 않았으나, 윤활유가 엔진(10), 발전기(20) 등을 경유하는 과정에서 발생하는 오염물을 걸러낼 수 있도록 여과기(예를 들어, 복식 여과기, Duplex L.O. Filter)가 마련될 수 있다. 여과기의 위치는 예를 들어, 메인 펌프(40), 보조 펌프(50), 저용량 펌프(60) 각각의 상류 또는 하류에 마련되거나 온도조절부(70)의 상류 또는 하류에 마련되는 등 그 위치가 한정되지는 않는다.
또한, 추가 라인(61) 상에서 저용량 펌프(60)의 하류(또는 상류일 수 있음)에는 논리턴밸브(도시하지 않음)(non return valve)가 마련되어 추가 라인(61) 공급 라인(11)을 경유하는 윤활유가 저용량 펌프(60) 측으로 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 이러한 논리턴밸브는 필요에 의해 공급 라인(11) 등에 마련될 수 있음은 물론이다.
이와 같이 본 실시예는, 정전과 같은 비상시에 충분한 전력을 공급받지 못하여 구동이 멈추는 메인 펌프(40)와 보조 펌프(50)를 대체하여, 저용량 펌프(60)가 저전력을 이용하여 발전기(20)로 윤활유를 공급할 수 있으므로, 발전기(20)를 항시 안정적으로 구동시킬 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1: 윤활 시스템 10: 엔진
11:공급 라인 12: 체크 밸브
20: 발전기 30: 저장탱크
40: 메인 펌프 41: 메인 라인
42: 우회 라인 50: 보조 펌프
51: 보조 라인 60: 저용량 펌프
61: 추가 라인 70: 온도조절부
80: 배출 펌프 81: 배출 라인

Claims (6)

  1. 엔진과 발전기 각각의 구동을 위한 윤활유를 공급하는 메인 펌프;
    상기 엔진이 정지되는 경우 상기 엔진으로 윤활유를 공급하는 보조 펌프; 및
    상기 메인 펌프와 상기 보조 펌프의 구동이 정지되는 경우, 상기 발전기의 선 윤활을 위해 상기 발전기로 윤활유를 공급하며, 상기 메인 펌프 및 상기 보조 펌프 대비 저전력으로 구동되는 저용량 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 세미리그의 비상 발전기용 윤활 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 저용량 펌프는,
    상기 엔진의 회전수에 연동되는 것을 특징으로 하는 비상 발전기용 윤활 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 저용량 펌프는,
    상기 엔진의 회전수가 250rpm 이하일 경우 구동되는 것을 특징으로 하는 비상 발전기용 윤활 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 저용량 펌프는,
    440v 이하의 전력을 소모하는 것을 특징으로 하는 비상 발전기용 윤활 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 저용량 펌프는,
    상기 발전기의 하측에 연결되는 것을 특징으로 하는 비상 발전기용 윤활 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 저용량 펌프의 상류에는 상기 발전기로 공급되는 윤활유의 온도를 조절하는 온도조절부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 비상 발전기용 윤활 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110671167A (zh) * 2019-11-27 2020-01-10 广西玉柴机器股份有限公司 预供机油的控制方法
CN112983590A (zh) * 2021-03-09 2021-06-18 广西玉柴机器股份有限公司 一种大缸径柴油发动机机油的供给方法及其系统
KR102279800B1 (ko) * 2020-12-21 2021-07-21 한전케이피에스 주식회사 Rcp tba 비상 급유장치 및 그 설치방법

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