KR20170027847A

KR20170027847A - 지능형 해수 냉각 시스템

Info

Publication number: KR20170027847A
Application number: KR1020177003534A
Authority: KR
Inventors: 단 인; 스테판 워너; 소렌 렘케
Original assignee: 아이엠오 인더스트리스 인크.
Priority date: 2014-08-21
Filing date: 2015-08-03
Publication date: 2017-03-10
Also published as: JP6424401B2; CN110735706A; JP2017525889A; US20170241323A1; WO2016028474A1; EP3183445A1; CN106574545B; KR20190057166A; CA2955824A1; KR101983917B1; US20190271256A1; CN106574545A; US10344662B2; CA2955824C

Abstract

해수 냉각 루프에서의 염분 결정화를 완화시키기에 적합한 지능형 해수 냉각 시스템. 상기 시스템은 상기 냉각 루프에 가동되게 연결되고 상기 냉각 루프를 통해 해수를 펌핑하도록 구성되는 펌프, 상기 냉각 루프에 가동되게 연결되고 상기 냉각 루프에서의 해수 온도를 모니터링 하도록 구성되는 온도 센서, 및 상기 펌프 및 상기 온도 센서에 가동되게 연결되고 제어기를 포함할 수 있고, 상기 제어기는, 상기 모니터링된 해수 온도가 미리 결정된 임계 온도를 초과하면, 상기 펌프의 속도를 증가시키고 경고를 발행하도록 구성된다.

Description

지능형 해수 냉각 시스템{INTELLIGENT SEAWATER COOLING SYSTEM}

2014년 8월 21일에 출원된 계류 중인 미국 임시 특허 출원 62/040,089의 비-임시이며, 상기 출원의 전체 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.

본 발명은 일반적으로 해수 냉각 시스템들의 분야에 관한 것이고, 더 상세하게는 담수 냉각 루프에 열적(thermally) 결합된 해수 냉각 루프에서의 펌프 속도를 통제함으로써 담수 냉각 루프에서의 온도를 제어하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 대형 항해 선박들은, 예를 들어 고속 주행 중, 포트 접근할 때 저속 가동, 및 악천후 방지를 위한 전속 가동과 같은 다양한 가동 상태들 하에서 연속 냉각을 필요로 하는 대형 내연 엔진들에 의해 구동된다. 이러한 냉각을 달성하기 위한 기존 시스템은 전형적으로 해수를 선박의 열 교환기들로 끌어오는 하나 이상의 펌프들을 포함한다. 열 교환기들은 선박의 엔진(들) 및/또는 선박의 다른 다양한 로드들(loads)(예컨대, 에어 컨디셔닝 시스템들)을 통과하고 냉각시키는 폐쇄된, 담수 냉각 루프를 냉각시키는데 사용된다.

상술한 바와 같은 기존 해수 냉각 시스템들과 관련된 단점은 일반적으로 비효율적이라는 것이다. 특히, 이러한 시스템들로 해수를 끌어오는데 사용되는 펌프들은 일반적으로 관련된 엔진의 충분한 냉각을 달성하는데 필요한 해수의 양에 관계 없이 일정한 속도로 가동된다. 따라서, 엔진이 아이들링(idling)이거나 저속으로 가동할 때와 같이 엔진이 많은 냉각을 필요로 하지 않거나, 또는 냉각 시스템으로 유입되는 해수가 매우 차가운 경우, 냉각 시스템의 펌프들은 충분한 냉각을 달성하는데 필요한 것 보다 많은 물을 제공할 수 있다. 이러한 경우들에서, 냉각 시스템은 열 교환기들의 배출 사이드로 향하게 담수 루프 내 담수의 양을 우회시키도록(divert) 구성될 것이고, 열 교환기들을 통해 흘러오고 냉각된 나머지 담수와 혼합된다. 이에 의해 담수 루프 내 원하는 온도가 달성된다. 그러나, 시스템은 일정한 속도로 구동되는 해수 펌프들에 의해 제공되는 전체 냉각 전력을 필요로 하지 않는다(따라서 담수 루프에서 물을 우회시켜야 함). 그러므로 펌프를 구동하기 위해 소비되는 에너지의 일부가 낭비 된다. 따라서, 해양 산업을 서비스하는 열 교환기 시스템들에서 사용하기 위한 보다 효율적인 해수 펌핑 시스템이 필요하다.

해수 냉각 루프에서의 염분 결정화를 완화시키는 지능형 해수 냉각 시스템이 개시된다. 상기 시스템은 상기 냉각 루프에 가동되게 연결되고 상기 냉각 루프를 통해 해수를 펌핑하도록 구성되는 펌프를 포함할 수 있다. 상기 냉각 루프에 가동되게 연결되고 상기 냉각 루프에서의 해수 온도를 모니터링 하도록 구성되는 온도 센서를 포함할 수 있다. 제어기는 상기 펌프 및 상기 온도 센서에 가동되게 연결될 수 있다. 상기 제어기는, 상기 온도 센서로부터 수신된 신호로부터, 상기 모니터링된 해수 온도가 미리 결정된 임계 온도를 초과하는 것으로 상기 제어기가 결정할 때, 상기 펌프의 속도를 증가시키도록 구성될 수 있다.

해수 냉각 루프에서의 염분 결정화를 완화시키기 위한 방법이 개시된다. 상기 방법은 포함할 수 있다: 상기 냉각 루프에서의 해수 온도를 측정하는 단계; 상기 측정된 해수 온도를 미리 결정된 임계 온도와 비교하는 단계; 및 상기 측정된 해수 온도가 상기 미리 결정된 임계 온도를 초과할 때, 상기 냉각 루프를 통해 상기 해수를 순환시키는 펌프의 속도를 증가시키는 단계.

해수 냉각 루프에서의 막힘을 모니터링하고 줄이기 위한 해수 냉각 시스템이 개시된다. 상기 시스템은 상기 냉각 루프에 가동되게 연결되고 상기 냉각 루프에서의 해수의 유체 압력(fluid pressure)을 측정하도록 구성되는 압력 센서를 포함할 수 있다. 복수의 밸브들은 상기 냉각 루프에 가동되게 연결되고, 정상 가동 중 제1 방향 및 백플러쉬 가동(back flushing operation) 중 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향 사이에서 상기 냉각 루프를 통해 상기 해수의 흐름 방향을 선택적으로 변경시키도록(change) 구성될 수 있다. 제어기는 상기 압력 센서 및 상기 복수의 밸브들에 가동되게 연결될 수 있다, 상기 제어기는 상기 해수의 압력이 미리 결정된 최대 막힘 레벨(predetermined maximum clogging level)과 관련된 압력 레벨을 초과할 때, 상기 제1 방향으로부터 상기 제2 방향으로 흐름(flow)을 변경시키도록 상기 복수의 밸브들을 가동하도록 구성됨.

해수 냉각 루프에서의 막힘을 모니터링 하고 줄이기 위한 방법이 개시된다. 상기 방법은 포함할 수 있다: 미리 결정된 속도로 가동하는 펌프를 사용하는 상기 냉각 루프를 통해 해수를 순환시키는 단계; 상기 펌프가 상기 미리 결정된 속도로 가동되는 동안 상기 해수의 압력을 측정하는 단계; 상기 측정된 압력을 미리 결정된 압력과 비교하는 단계, 상기 미리 결정된 압력은 상기 냉각 루프의 기준선 상태(baseline condition)와 관련됨 -; 및 상기 측정된 압력이 상기 미리 결정된 압력을 미리 결정된 양 만큼 초과할 때, 상기 냉각 루프를 통해 상기 해수의 순환 방향을 역전시키는(reversing) 단계.

중첩 펌프 시스템(overlapping pump system)이 개시된다. 상기 시스템은 해수 냉각 루프를 통해 해수를 순화시키기 위한 상기 해수 냉각 루프에 결합되는 제1 및 제2 펌프들을 포함할 수 있다, 제1 및 제2 제어기들은 상기 제1 및 제2 펌프들에 각각 가동되게 결합됨. 상기 제1 및 제2 제어기들은 상기 제1 및 제2 펌프들 사이에서 가동을 전환시키기 위한 핸드쉐이크 가동(handshake operation)을 수행하도록 구성될 수 있다. 상기 핸드쉐이크 가동은 포함할 수 있다: 상기 제1 제어기로부터 상기 제2 제어기로, 상기 제2 제어기가 상기 제2 펌프의 가동을 시작하라는 요청을 전송하고, 상기 요청 수신 시, 상기 제2 제어기로부터, 상기 제2 펌프가 가동을 시작할 수 있을 때, 상기 제1 제어기로 수신확인(acknowledgement)을 전송하고, 및 상기 제1 제어기에서, 상기 수신확인, 수신 시, 상기 제1 제어기가 상기 제1 펌프를 종료함.

제1 펌프 및 제2 펌프의 가동을 중첩시키기 위한 방법이 개시된다. 상기 방법은 포함할 수 있다: 상기 제1 펌프에 결합된 제1 제어기로부터, 상기 제2 펌프에 결합된 상기 제2 제어기로 요청을 전송하는 단계, 상기 제2 제어기가 상기 제2 펌프의 가동을 시작하라는 요청; 상기 요청 수신 시, 상기 제2 펌프가 가동 시작을 할 수 있을 때, 상기 제2 제어기로부터, 상기 제1 제어기로 수신확인을 전송하는 단계; 및 상기 제1 제어기에서, 상기 수신확인, 수신 시, 상기 제1 펌프를 종료하는 단계.

예로서, 개시된 장치의 특정 실시예들이 첨부된 도면들을 참조하여 이제 설명될 것이다:
도 1은 시스템에 따른 일예시 지능형 해수 냉각 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 도 1에 도시된 지능형 해수 냉각 시스템을 가동하기 위한 일예시 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 도 1에 도시된 지능형 해수 냉각 시스템에서 매개 변수들을 설정하기 위한 일예시 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 도 1에 도시된 지능형 해수 냉각 시스템에서 펌프 사용을 균등화하기 위한 일예시 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 5는 펌프 속도의 감소에 따른 에너지 절감을 도시하는 그래프이다.
도 6은 1 펌프 또는 2 펌프들로 본 발명의 시스템을 가동시킬지 여부를 결정하기 위한 예시적 수단들을 도시하는 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 도 1에서 도시된 지능형 해수 냉각 시스템의 해수 냉각 루프에서의 염분 결정화를 완화시키기 위한 일예시 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 8은 본 발명에 따른 도 1에 도시된 지능형 해수 냉각 시스템의 해수 냉각 루프에서의 막힘을 모니터링하고 줄이기 위한 일예시 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 9는 본 발명에 따른 도 1에 도시된 지능형 해수 냉각 시스템에서의 제1 펌프 및 제2 펌프의 가동을 중첩시키기 위한 일예시 방법을 도시하는 흐름도이다.

본 발명에 따른 지능형 해수 냉각 시스템 및 방법은, 시스템 및 방법의 바람직한 실시예들이 도시된, 첨부된 도면들을 참조하여 여기에 이제 더 충분하게 설명될 것이다. 그러나, 개시된 시스템 및 방법은 다른 많은 형태들로 구체화될 수 있고 본 명세서에 기재된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 이들 실시예들은 본 개시가 철저하고 완전하게 이루어질 수 있도록 제공되며, 당업자에게 본 발명의 범위를 충분히 전달할 것이다. 도면들에서, 동일한 번호들은 동일한 요소들을 지칭한다.

도 1을 참조하여, 예시적 지능형 해수 냉각 시스템(10)(이하 "시스템(10)")의 개략도를 도시한다. 시스템(10)은 냉각을 요구하는 하나 이상의 엔진들(11)을 가지는 임의의 유형의 항해 선박(seafaring vessel) 또는 해양 플랫폼(offshore platform)에 설치될 수 있다. 단일 엔진(11)만이 도 1에 도시되지만, 엔진(11)은 복수의 엔진들 또는 냉각 시스템(10)에 연결될 수 있는 플랫폼 또는 선박 상의 다양한 다른 로드들(loads)을 대표할 수 있음을 당업자에 의해 이해될 것이다.

시스템(10)은 해수 냉각 루프(seawater cooling loop)(12) 및 후술하는 바와 같이 열 교환기(heat exchanger)(15)에 의해 서로 연결되는 담수 냉각 루프(fresh water cooling loop)(14)를 포함할 수 있다. 단일 열 교환기(15)만이 도 1에 도시되지만, 시스템(10)은 본 발명으로부터 벗어나지 않고 해수 냉각 루프(12)와 담수 냉각 루프(14) 사이에서 더 큰 열 전달(thermal transfer)을 제공하는 둘 이상의 열 교환기들을 대안적으로 포함할 수 있음이 고려된다.

시스템(10)의 해수 냉각 루프(12)는 메인 펌프(main pump)(16), 보조 펌프(secondary pump)(18), 및 예비 펌프(backup pump)(20)를 포함할 수 있다. 펌프들(16-20)은 각각의 가변 주파수 드라이브들(variable frequency drives)(22, 24, 26)(이하 "VFD들(22, 24, 26)")에 의해 구동될 수 있다. 펌프들(16-20)은 원심 펌프들(centrifugal pumps)일 수 있지만, 시스템(10)은, 기어 펌프들(gear pumps), 프로그레싱 캐비티 펌프들(progressing cavity pumps), 또는 멀티-스핀들 스크류 펌프들(multi-spindle screw pumps), 또는 다른 용적형 펌프들(positive-displacement pumps) 또는 다른 비용적형 펌프들(non-positive displacement pumps)을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 다양한 다른 유형들의 펌프들을 대안적으로 또는 추가적으로 포함할 수 있음이 고려된다.

VFD들(22-26)은 통신 링크들(communications links)(40, 42, 44)을 통해 각각의 메인, 보조 및 예비 제어기들(28, 30, 32)에 가동되게(operatively) 연결될 수 있다. 진동 센서들(vibration sensors), 압력 센서들(pressure sensors), 베어링 온도 센서들(bearing temperature sensors), 누설 센서들(leakage sensors), 및 다른 가능한 센서들을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 다양한 센서들 및 모니터링 장치들(Various sensors and monitoring devices)(35, 37, 39)은 펌프들(16, 18, 20)에 가동되게 장착되고 통신 링크들(34, 36, 38)을 통해 대응하는 제어기들(corresponding controllers)(28, 30, 32)에 연결될 수 있다. 이들 센서들은 후술하는 바와 같이 펌프들(16, 18, 20)의 상태(health)를 모니터링하는데 제공될 수 있다.

제어기들(28-32)은 통신 링크(46)에 의해 서로 더 연결될 수 있다. 통신 링크(46)는 감시 통신 기능(supervising communication capability)을 제공하는, 다른 네트워크에 트랜스패런트(transparent) 수 있다. 제어기들(28-32)은 후술하는 바와 같이 열 교환기(15)에 해수의 흐름을 통제하는 VFD들(22-26)의 가동(그러므로 펌프들(16-20)의 가동)을 제어하도록 구성될 수 있다. 제어기들(28-32)은 비례-적분-미분(PID; proportional-integral-derivative) 제어기들 및/또는 프로그램가능 논리 제어기들(PLCs; programmable logic controllers)을 포함하지만 이에 한정되지는 않는, 임의의 적합한 유형들의 제어기들일 수 있다. 제어기들(28-32)는 냉각 시스템(10)의 다양한 센서들에 의해 제공되는 데이터를 수신 및 저장하고, 시스템(10)의 외부 네트워크들 및 제어기들 사이에서 데이터를 통신하고, 후술하는 바와 같은 본 발명의 방법 단계들을 수행하는 소프트웨어 명령어들을 저장 및 실행하도록 구성되는 각각의 메모리 유닛들 및 프로세서들(도시하지 않음)을 포함할 수 있다.

운영자(operator)는 제어기(28), VFD(22), 또는 다른 사용자 인터페이스에서 복수의 펌프 매개변수들(pump parameters)을 설정할(establish) 수 있다. 이러한 펌프 매개변수들은 기준 속도(reference speed), 기준 효율(reference efficiency), 기준 흐름(reference flow), 기준 수두(reference head), 기준 압력(reference pressure), 속도 제한(speed limits), 흡입 압력 제한(suction pressure limits), 배출 압력 제한(discharge pressure limits), 베어링 온도 제한(bearing temperature limits), 및 진동 제한(vibration limits)을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 이들 매개변수들은 펌프 제조자(pump manufacturer)(참조 매뉴얼(reference manual)과 같은)에 의해 제공될 수 있고 통신 링크(46)를 통해 외부 감시 장치들에 의해 또는 운영자에 의해 다른 사용자 인터페이스, VFD(22) 또는 제어기(28)로 입력될 수 있다. 대안적으로, 제어기(28), VFD(22) 또는 다른 사용자 인터페이스는 복수의 시중에서 판매되는 펌프들에 대한 펌프 매개변수들로 미리 프로그램될 수 있고, 운영자는 대응하는 매개변수 세트를 로드하도록(load) 시스템(10)에 의해 현재 사용되는 펌프들의 유형을 단순히 지정할 수 있음이 고려된다. 제어기(28) 또는 VFD(22)는 시스템(10)에 연결되는 펌프들의 유형을 자동으로 결정하고 임의의 운영자 입력 없이 대응하는 매개변수 세트를 로드하도록 구성될 수 있음이 더 고려된다.

또한 운영자는 제어기(28), VFD(22), 또는 다른 사용자 인터페이스에서 복수의 시스템 매개변수들을 설정할 수 있다. 이러한 매개변수들은 담수 온도 범위(fresh water temperature range), VFD 모터 속도 범위(VFD motor speed range), 최소 압력 레벨(minimum pressure level), 담수 흐름(fresh water flow), 수 열용량 계수(water heat capacity coefficient), 열 교환기 표면적(heat exchanger surface area), 열 전달 계수(heat transfer coefficient), 3-방향 밸브의 존재(presence of a 3-way valve), 및 주변 온도 제한(ambient temperature limits)을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.

제어기(28) 또는 VFD(22)에서 설정되는 펌프 매개변수들 및 시스템 매개변수들은, 예를 들어 통신 링크(46)를 통한 대응하는 데이터 송신을 통해, 다른 제어기들(30, 32) 및/또는 다른 VFD들(24, 26)에 복사될 수 있다. 이러한 매개변수들의 복사는 자동으로 또는 제어기(28), VFD(22), 또는 다른 사용자 인터페이스에서 운영자에 의해 적절한 명령(command)의 입력에 따라 수행될 수 있다. 그러므로 운영자는 다른 펌프 시스템들에서와 같이 각 제어기(28-32) 및/또는 VFD(22-26)에서 매개변수들을 입력하는 것 대신 단일 인터페이스에서 매개변수들을 입력하는 것이 단지 요구된다.

후술하는 통신 링크들(34-46), 뿐만 아니라 통신 링크들(81, 104, 108)은 유선 연결인 것으로 도시된다. 그러나, 시스템(10)의 통신 링크들(34-46, 91, 104, 108)은 다양한 무선 또는 유선 연결들 중 임의의 하나에 의해 구현될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 통신 링크들(34-46, 91, 104, 108)은 와이-파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), PSTN(Public Switched Telephone Network, 공중 전화교환망), 위성 네트워크 시스템(satellite network system), 예컨대, SMS 및 패킷 음성 통신을 위한 GSM(Global System for Mobile Communications, 이동 통신 시스템) 네트워크 와 같은 셀룰러 네트워크(cellular network), 패킷 데이터 및 음성 통신을 위한 일반 패킷 무선 서비스(GPRS; General Packet Radio Service) 네트워크, 또는 예컨대, VOIP 통신, TCP/IP를 위한 이더넷/인터넷과 같은 유선 데이터 네트워크(wired data network) 등을 사용하여 구현될 수 있다.

해수 냉각 루프(12)는, 펌프들(16-20)을 통해, 바다(72)로부터 물을 끌어오기 위한, 그리고 후술하는 바와 같이, 열 교환기(15)의 해수 사이드(seawater side)를 포함하는, 해수 냉각 루프(12)를 통해 해수를 순환시키기 위한, 다양한 배관(piping) 및 배관 시스템 구성요소들("배관")(50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 69, 70, 109, 110, 111, 112, 113, 114)을 포함할 수 있다. 배관(50-70 및 109-114), 뿐만 아니라 담수 냉각 루프(14) 및 후술하는 추가적인 시스템들(103, 105, 107)의 배관(84, 86, 88, 90, 92, 94, 95, 97, 99, 101)은 해수를 운반하기에 적합한 단단하거나 유연한 도관들(conduits), 파이프들(pipes), 튜브들(tubes), 또는 덕트들(ducts)의 임의의 유형일 수 있고, 특정 어플리케이션에 적합할 수 있게 선박 또는 플랫폼 상에 임의의 적합한 구성으로 배열될 수 있다.

해수 냉각 루프(12)는 도관들(69, 70) 중간에 배치되고 통신 링크(91)를 통해 메인 제어기(28)에 연결되는 배출 밸브(discharge valve)(89)를 더 포함할 수 있다. 또한 배출 밸브(89)는 보조 제어기(30) 및/또는 예비 제어기(32)에 연결될 수 있고, 이들 제어기들은 연결된 배출 밸브(89)를 자동으로 식별할 수 있고 서로 배출 밸브(89)의 연결에 관한 정보를 통신 링크(46)를 통해 자동으로 분배할 수 있음이 고려된다. 배출 밸브(89)는 더 후술하는 바와 같이 펌프들(16-20)의 가동 특성들(operational characteristics)(예컨대, 압력)이 변화시키도록 조절가능하게(adjustably) 개방(opened) 및 폐쇄(closed)될 수 있다. 일 비-제한적 예시 실시예에서, 배출 밸브(89)는 스로틀 밸브(throttle valve)이다.

해수 냉각 루프(12)는 도관들(66 및 109, 110 및 68, 111 및 112, 113 및 114) 각각 중간에 배치되는 흐름 통제 밸브들(115, 116, 117, 118)을 더 포함할 수 있다. 흐름 통제 밸브들(115-118)은 통신 링크(91)를 통해(도 1에 도시된 바와 같이) 및/또는 이들 밸브들의 가동을 제어하기 위한 하나 이상의 추가적인 통신 링크들을 통해 메인 제어기(28)에 연결될 수 있다. 또한 흐름 통제 밸브들(115-118)은 보조 제어기(30) 및/또는 예비 제어기(32)에 연결되고, 이들 제어기들은 연결된 배출 밸브(89)를 자동으로 식별할 수 있고 서로 배출 밸브(89)의 연결에 관한 정보를 통신 링크(46)를 통해 자동으로 분배할 수 있음이 고려된다. 흐름 통제 밸브들(115-118)은 해수가 열 교환기(15)를 통해 순환되는 방향을 변화시키도록 선택적으로 개방 및 폐쇄될 수 있다. 특히, 시스템(10)의 정상 가동(normal operation) 동안, 후술하는 바와 같이 담수 냉각 루프(14)에서 담수를 냉각시키기 위하여 제1 방향으로 열 교환기(15)를 통해 해수를 순환시키도록 흐름 통제 밸브들(115, 116)은 개방될 수 있고 흐름 통제 밸브들(117, 118)은 폐쇄될 수 있다.

이해할 수 있는 바와 같이, 연장된 가동 동안 플레이트들(plates) 사이에서 및/또는 튜브들에서 축적될 수 있는 유기 물질 및/또는 다른 축적물(buildup)을 제거하기 위하여 열 교환기(15)를 주기적으로 백플러쉬 하는(backflush) 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 설명될 바와 같이, 개시된 시스템은 백플러쉬 모드(back flushing mode) 자체를 자동으로 및/또는 수동으로 구성하는데 사용될 수 있다. 백플러쉬 가동 동안, 제1 방향 반대인 제2 방향으로 열 교환기(15)를 통해 해수를 순환시키도록 흐름 통제 밸브들(115, 116)은 폐쇄될 수 있고 흐름 통제 밸브들(117, 118)은 개방될 수 있고, 그래서 백플러쉬 및 청소(cleaning)하며 열 교환기(15)는 도 8과 관련하여 더 후술할 것이다.

해수 냉각 루프(12)는 저항 온도 검출기(resistance temperature detector)(119)(이하 "RTD(119)") 또는 도관들(68, 69) 중간의 배출 밸브(89)의 상류 위치(position upstream)에서와 같은, 열 교환기(15)의 배출 사이드에 가동되게 연결되는 다른 온도 측정 장치를 더 포함할 수 있다. RTD(119)는 통신 링크(91)를 통해 및/또는 하나 이상의 추가적인 통신 링크들을 통해 메인 제어기(28)에 연결될 수 있다. 또한 RTD(119)는 보조 제어기(30) 및/또는 예비 제어기(32)에 연결될 수 있고, 이들 제어기들은 연결된 RTD(119)를 자동으로 인식할 수 있고 통신 링크(46)를 통해 서로 RTD(119)의 연결에 관한 정보를 자동으로 분배할 수 있음이 고려된다. RTD(119)는, 해수의 염분이 결정화될(crystalize) 수 있는 온도에 해수가 접근하는지 여부를 결정하기 위해, 해수 냉각 루프(12)에서 해수의 온도를 모니터링 하는데 사용될 수 있다. 해수가 이러한 온도에 접근한 것으로 결정되면, 메인 제어기(28)는 염분 결정화를 완화시키기 위하여 펌프들(16-20) 중 하나 이상을 가동시킬 수 있으며 도 7과 관련하여 후술할 것이다.

시스템(10)의 담수 냉각 루프(14)는 후술하는 바와 같은 엔진(11)을 냉각시키기 위한 엔진(11) 및 열 교환기(15)를 통해 담수를 지속적으로 펌핑하고 운반하기 위한 유체 펌프(fluid pump)(80) 및 다양한 배관 및 구성요소들(84, 86, 88, 90, 92, 94)을 포함하는 폐쇄 유체 루프(closed fluid loop)일 수 있다. 담수 냉각 루프(14)는 후술하는 바와 같이 담수 냉각 루프(14)에서 지정된 양의 물이 열 교환기(15)를 바이패스하도록(bypass) 제어가능하게(controllably) 허용하기 위하여 통신 링크(104)를 통해 메인 제어기(28)에 연결되는 3-방향 밸브(3-way valve)(102)를 더 포함할 수 있다.

담수 냉각 루프(14)에서의 온도는 냉각 시스템(10)의 다양한 제어 가동들을 가능하게 하도록(facilitate) 메인 제어기(28)에 의해 측정 및 모니터링 될 수 있다. 이러한 온도 측정은 저항 온도 검출기(106)(이하 "RTD(106)") 또는 담수 냉각 루프(14)에 가동되게 연결되는 다른 온도 측정 장치에 의해 수행될 수 있다. RTD(106)는 엔진(11)의 입구 사이드(inlet side)에 담수 냉각 루프(14)의 온도를 측정하는 것으로서 도 1에 도시되어 있지만, RTD(106)는 엔진(11)의 출구 사이드에 담수 냉각 루프(14)의 온도를 대안적으로 또는 추가적으로 측정할 수 있는 것으로 고려된다. RTD(106)는 통신 링크(108)에 의해 메인 제어기(28)에 연결될 수 있고, 또는, 대안적으로, 메인 제어기(28)의 통합된, 내장된 구성요소(integral, onboard component)일 수 있다. 또한 RTD(106)는 보조 제어기(30) 및/또는 예비 제어기(32)에 연결될 수 있고, 이들 제어기들은 연결된 RTD(106)을 자동으로 식별할 수 있고 통신 링크(46)를 통해 서로 RTD(106)의 연결과 관련된 정보를 자동으로 분배할 수 있는 것으로 고려된다.

해수 냉각 루프(12)는 이러한 시스템들의 가동을 가능하게 하기 위하여 선박 또는 플랫폼의 다양한 다른 시스템들에 해수를 추가적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 해수 냉각 루프(12)로부터의 해수는 필요에 따라 화재 진압 시스템(fire suppression system)(103), 밸러스트 제어 시스템(ballast control system)(105), 및/또는 해수 조종 시스템(seawater steering system)(107) 중 하나 이상에 제공될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 유사한 방식에서의 해수 냉각 루프(12)로부터 해수를 수신할 수 있는 다른 해수-가동 시스템들(seawater-operated systems)은 하수 블로우다운(sewage blowdown), 데크 워싱(deck washing), 에어 컨디셔닝(air conditioning), 및 담수 생성(fresh water generation)을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.

도 1에 도시된 예시 시스템(10)에서, 해수는 배관(95, 97, 99, 101)을 통해 시스템들(103-17)에 제공될 수 있고, 이는 예를 들어, 배관(66)에서 해수 냉각 루프(12)에 연결될 수 있다. 배관(95-101)은 원하는 방식으로 시스템들(103-107)로 해수의 흐름이 향하게(directing) 하기 위하여 다양한 수동으로 또는 자동으로 제어되는 밸브들(도시하지 않음)이 제공될 수 있다. 물론, 해수가 시스템들(103-107)로 공급되면, 열 교환기(15)를 통한 해수의 흐름은 줄(reduced) 것이고, 이는 펌프들(16-20)의 가동이 수정되지 않는 한 담수 냉각 루프(14)에서의 온도를 상승시키게 할 수 있음으로 이해될 것이다. 그러므로 펌프들(16-20)은 아래에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 시스템들(103-107)에 의해 해수의 사용을 보상하는 방식으로 제어될 수 있다.

시스템(10)은 각각의 펌프들(16-20)이 가동하고 있는 시간의 총량(total amount of time)을 모니터링 할 수 있고, 펌프들(16-20)의 가동 시간을 균등하게 또는 균등하게 하려고 하는 방식으로 펌프들(16-20)의 가동을 재분배할(reallocate) 수 있다. 예를 들어, 메인 펌프(16)가 100 시간의 가동을 기록하고, 보조 펌프(18)가 50 시간의 가동을 기록하고, 예비 펌프가 단지 5 시간의 가동을 기록하는 경우, 시스템(10)은 주 펌프(primary pump)(16)가 예비 펌프로서 가동하도록 재할당할 수 있고 예비 펌프(20)가 주 펌프로서 가동하도록 재할당할 수 있다. 그래서 펌프들(18, 20)은 펌프(16)가 실질적으로 유휴(idle) 상태로 유지되는 동안 상당한 가동 시간을 누적하도록 지속할 수 있다. 따라서, 펌프(16-20)의 가동 시간들을 균등하게 함으로써, 펌프들(16-20)은 실질적으로 균일한 비율(rate)로 마모될 수 있고, 그러므로 균일한 스케줄에 따라 서비스 또는 교체될 수 있다.

상술한 균등 절차(equalization procedure)는, 예를 들어 미리 결정된 스케줄에 따라 자동으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 펌프들(16-20) 중 하나가 최종 재분배 이후 가동 시간의 미리 결정된(예컨대, 운영자-정의된(operator-defined)) 양을 누적할 때, 균등 절차가 수행될 수 있고 펌프들(16-20)의 역할들은 사용을 균등하게 하기 위하여 필요에 따라서 재할당될 수 있다. 또한 균등 절차는 운영자 인터페이스에서 적절한 명령의 입력을 통하는 것과 같이, 운영자의 재량에 따라 수동으로 착수될(initiated) 수 있다.

시스템(10)은 운영자 인터페이스(도시하지 않음)를 통해 선택될 수 있는 것과 같이, 다양한 다른 운영자-선택 가능한 모드들(operator-selectable modes)에서 가동될 수 있으며, 각각의 가동 모드(operating mode)는 시스템(10)에 의해 유지될 특정 최소 시스템 압력을 지시할 수 있다. 예를 들면, 제1 가동 모드는 "임계값 없음(no threshold)" 또는 유사하게 지정된 모드(designated mode)일 수 있으며, 이는 선택되면, 시스템(10)은 임의의 미리 결정된 또는 지정된 최소 시스템 압력에 관계없이 펌프들(16-20)을 가동하게 할 것이다. 즉, 시스템(10)은 엔진(11)의 냉각 요구들(cooling demands)에 오로지 기반하여 펌프들(16-20)을 가동할 것이다. 예를 들어, 해수는 임의의 해수-가동 시스템들(seawater-operated systems)(예컨대, 밸러스트 제어 시스템(105))에 의해 해수 냉각 루프(12)로부터 취해지면, 열 교환기(15)를 통해 해수의 흐름은 감소할(decrease) 것이고, 담수 냉각 루프(14)에서의 냉각의 양은 준다. 그러므로 담수 냉각 루프(14)에서의 수온은 증가할 수 있다. 상술한 바와 같이, 메인 제어기(28)는 담수의 모니터링 된 온도가 미리 결정된 온도 레벨을 초과하는지, 또는 거의 초과하는지 결정할 수 있고, 예를 들어, 메인 제어기(28)는 VFD(22)의 속도를 증가시킴으로써 응답할 수 있고VFD(24)의 속도를 VFD(22)의 속도로 증가시키도록 보조 제어기(30)에 명령을 발행할(issue) 수 있다. 그에 따라 대응하는 메인 및/또는 보조 펌프들(16, 18)은 더 빠르게 구동될 수 있고, 해수 냉각 루프(12)를 통한 해수의 흐름은 증가된다. 그에 따라 더 큰 냉각이 열 교환기(15)에 제공되고, 담수 냉각 루프(14)에서의 온도는 결과적으로 감소된다. 따라서, 해수의 충분한 양은 엔진(11)을 냉각시키기 위해 그리고 동시 요구들(contemporaneous needs)을 충족시키기 위해 필요한 만큼만 펌프들(16-20)을 구동함으로써 순전히 "주문형(on-demand)" 방식으로 배의 해수-가동 시스템들을 가동하기 위해 공급될 수 있고, 그에 따라 시스템(10)의 효율을 최적화한다. 종래의 해수 냉각 시스템들과는 대조적으로, 최소 시스템 압력(minimum system pressure)(즉, 배의 해수-가동 시스템들의 일부 또는 전부를 가동하는데 필요한 것으로 결정되는 최소 해수 압력)은 동시 시스템 요구들(contemporaneous system needs)과 관계없이 일정하게 유지된다.

제2 선택 가능한 가동 모드는 "최소 임계값(minimum threshold)" 또는 유사하게 지정된 모드일 수 있으며, 이는 선택되면, 운영자가 최소 임계값을 수동으로 입력하는 것을 허용할 수 있고 그 후 시스템(10)이 수동으로 지정된 임계값 이상으로 배의 시스템 압력을 유지하는 방식으로 펌프들(16-20)을 가동하게 할 것이다. 최소 임계값은 최소 시스템 압력(상술한) 이하의 값일 수 있지만, 배의 시스템에서 해수 압력의 일정하게 유지된 양을 제공한다. 배의 시스템 압력은 배와 통합된 그리고 시스템(10)과 독립적인 센서들에 의해 모니터링 될 수 있고, 통신 링크(46)과 같은, 통신 링크를 통해 시스템(10)에 전달될 수 있다. "최소 임계값" 모드는 시스템 운영자가 순전히 주문형 방식인(상술한 "임계값 없음" 모드에서와 같은) 시스템(10)을 가동하는 것이 불편하지만 최소 시스템 압력이 일정하게 유지되는 종래의 해수 냉각 시스템에 비해 시스템 효율의 더 큰 레벨을 달성하는 것을 여전히 원하는 상황들에 적합할 수 있다. 시스템 운영자가 시스템(10)의 주문형 기능에 편해진 후에, 운영자는 최소 임계값을 낮추거나 완전히 제거할 수 있다. 이러한 유연성은 시스템 운영자들에게 어플리케이션 요구들에 맞는 옵션들을 제공한다.

제3 선택 가능한 가동 모드는 "최소 시스템 압력" 또는 유사하게 지정된 모드일 수 있고, 이는 선택되면, 시스템(10)이 배의 미리 결정된(예컨대, 미리 계산된) 최소 시스템 압력 이상으로 배의 시스템 압력을 유지하는 방식으로 펌프들(16-20)을 가동하게 할 것이다. 상술한 바와 같이, 최소 시스템 압력은 배의 해수-가동 시스템들의 일부 또는 전부를 가동하는데 필요한 것으로 결정되는 최소 해수 압력일 수 있다. 다시 말해, 배의 시스템 압력은 배와 통합된 그리고 시스템(10)과 독립적인 센서들에 의해 모니터링 될 수 있고, 통신 링크를 통해 시스템(10)에 전달될 수 있다. "최소 시스템 압력" 모드는 시스템 운영자가 순전히 주문형 방식인(상술한 "임계값 없음" 모드에서와 같은) 시스템(10)을 가동하는 것 또는 최소 시스템 압력(상술한 "최소 임계값" 모드에서와 같은) 보다 낮은 시스템 압력을 유지하는 것이 벨을 달성하는 것이 불편한 상황들에 적합할 수 있다.

상술한 가동 모드들은 설치 이전에 시스템 구성요소들의 임의의 재구성을 요구하지 않고 다양한 시스템 운영자들의 선호도에 적합하게 유연성을 시스템(10)에 제공한다는 것으로 이해될 것이다. 또한, 운영자가 최소 시스템 압력 보다 낮은 데서 시스템(10)을 가동하는 것을 초기에 주저하는 경우와 같이, 운영자의 선호도가 시간에 따라 변하면, 운영자는 가동 모드들 사이에서 원활하게 전환하고 그/그녀의 편안 레벨(his/her comfort level)을 증가시키는 순전히 주문형 가동으로 옮길(graduate) 수 있다.

도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 시스템(10)을 가동하기 위한 일반적 예시 방법을 도시하는 흐름도가 도시된다. 상기 방법은 도 1에 도시된 시스템(10)의 개략도와 함께 설명될 것이다. 달리 특정되지 않는 한, 설명된 방법은, 그것들의 프로세서들에 의해 다양한 소프트웨어 알고리즘들의 실행을 통하는 것과 같이, 제어기들(28-32)에 의해 전체적으로 또는 부분적으로 수행될 수 있다.

단계(200)에서, 시스템(10)은, 예를 들어 운영자가 시스템(10)의 운영자 인터페이스(도시하지 않음)에서 적절한 선택을 행하는 것에 의해, 활성화될 수 있다. 이러한 활성화 시, 운영자는 시스템(10)에 의해 유지되는 최소 시스템 압력을 지시할 수 있는 가동 모드를 선택하도록 프롬프트될(prompted) 수 있다. 예를 들어, 운영자는 상술한 "임계값 없음", "최소 임계값", 또는 "최소 시스템 압력" 가동 모드들 중 하나를 선택하도록 프롬프트될 수 있다.

시스템(10)이 활성화되고 가동 모드가 지정되면, 메인 및 보조 제어기들(28, 30)은, 예시 방법의 단계(210)에서, 펌프들(16, 18) 중 적어도 하나를 구동하기 시작하도록 VFD들(22, 24)에 명령할 수 있다. 따라서 펌프들(16, 18)은 바다(72)로부터 해수를 펌핑하기 시작하고, 배관(52, 54)를 통해, 펌프(16, 18)를 통해, 배관(58-66)을 통해, 열 교환기를 통해(15), 최종적으로 배관(68-70)을 통해, 바다(72)로 돌아간다. 해수가 열 교환기(15)를 통과하기 때문에, 그것은 열 교환기(15)를 또한 통과하는 담수 냉각 루프(14)의 담수를 냉각시킬 수 있다. 그 후에 냉각된 담수는 엔진(11)을 통과하고 냉각시킨다.

예시 방법의 단계(220)에서, 메인 제어기(28)는 RTD(106)를 통해 담수 냉각 루프(14)에서의 담수 온도를 모니터링 할 수 있다. 그에 따라 메인 제어기(28)는, 예를 들어 미리 결정된 온도 범위 및 미리 결정된 온도 레벨과 모니터링 된 온도를 비교함으로써, 적절한 냉각을 엔진(11)에 제공하기 위해 담수가 원하는 온도에 있는지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들면, 열 교환기의 배출시 담수의 원하는 온도 레벨은 섭씨 35도일 수 있고, 미리 결정된 범위는 섭씨 +/- 3도일 수 있다.

메인 제어기(28)가 단계(220)에서 담수의 모니터링 된 온도가 미리 결정된 온도 레벨을 초과하거나 거의 초과한 것으로 결정하면, 예를 들어, 메인 제어기(28)는 예시 방법의 단계(230)에서, VFD(22)의 속도를 증가시킬 수 있고, VFD(24)의 속도를 VFD(22)의 속도로 증가시키도록 보조 제어기(30)에 명령을 발행할 수 있다. 그에 따라 대응하는 메인 및/또는 보조 펌프들(16, 18)은 더 빠르게 구동될 수 있고, 해수 냉각 루프(12)를 통한 해수의 흐름은 증가된다. 그에 따라 더 큰 냉각이 열 교환기(15)에 제공되고, 담수 냉각 루프(14)에서의 온도는 결과적으로 감소된다.

역으로, 메인 제어기(28)가 단계(220)에서 담수의 모니터링 된 온도가 미리 결정된 온도 레벨 이하로 떨어지거나 거의 떨어진 것으로 결정하면, 메인 제어기(28)는, 예시 방법의 단계(240)에서, 예를 들어, VFD(22)의 속도를 감소할 수 있고 VFD(24)의 속도를 VFD(22)의 속도로 감소하도록 보조 제어기(30)에 명령을 발행할 수 있다. 그에 따라 대응하는 메인 및/또는 보조 펌프들(16, 18)은 더 천천히 구동될 수 있고, 해수 냉각 루프(12)를 통한 해수의 흐름은 감소된다. 그에 따라 적은 냉각이 열 교환기(15)에 제공되고 결과적으로 담수 냉각 루프(14)에서의 온도는 증가된다. 담수 온도가 너무 낮은 경우와 같은 특정 상황들 하에서(예컨대, 미리 결정된 온도 범위의 더 낮은 값 이하 또는 원하는 온도 레벨 이하) 그리고 최소 펌프 속도 및/또는 최소 시스템 압력을 유지할 필요성으로 인해 펌프 속도를 더 낮추지 못하면, 메인 제어기(28)는 추가적으로 3-방향 밸브(102)에 그것의 위치를 조절하도록 명령할 수 있어, 담수의 냉각을 더 줄이기 위하여 열 교환기(15)를 바이패스 하도록 담수 냉각 루프(14) 내 담수 중 일부 또는 전부를 우회시킨다(diverting).

엔진(11)이 얼마나 적은 냉각을 필요로 하는지 관계 없이, 상기 단계(200)에서 "최소 임계값" 모드 또는 "최소 시스템 압력" 모드가 선택되면, 펌프들(16, 18)은 모니터링 된 배의 시스템 압력이, 각각 미리 결정된 최소 시스템 압력 또는 지정된 최소 임계값(상술함) 이하로 떨어지도록 허용하는 속도에서 구동되지 않을 것이다. 그러므로 해수 가동 시스템들에 해수를 공급하기 위해 해수 압력의 일부 최소 레벨이 배의 시스템에 항상 유지될 수 있다.

"임계값 없음" 모드가 단계(200)에서 선택되면, 시스템(10)은 임의의 미리 결정된 또는 지정된 최소 시스템 압력에 따라서 가동하지 않을 것이지만, 대신 엔진 냉각을 제공하고 해수 가동 시스템들을 공급하기 위해 충분한 양의 해수가 주문형 방식으로 펌핑되는 것을 보장하도록 상술한 바와 같이 엔진(11)의 냉각 요구들에 응답하여 단독으로 가동할 것이다.

시스템(10)이 특히 냉수에서 가동하는 경우 및/또는 엔진(11)이 아이들링(idling)인 경우와 같은, 특정 상황 하에서, 그것은 해수 냉각 루프(12)에서의 해수의 흐름을 펌프들(16, 18)의 안정된 가동을 유지하면서 펌프 속도의 감소(reduction)를 통해 달성될 수 있는 비율 이하로 줄이는 것이 바람직할 수 있다. 즉, 해수 냉각 루프(12)에서 얼마나 적은 흐름이 요구되는지에 관계 없이, 예를 들어 그것은 펌프들(16, 18)에 손상 또는 캐비테이션(cavitation)을 피하기 위해 펌프들(16, 18)을 최소한 안전한 가동 속도로 작동시킬 필요가 있을 수 있다. 메인 제어기(28)가 이러한 해수의 낮은 흐름율(flow rate)이 바람직하다고 결정하면, 단계(250)에서, 메인 제어기(28)는 VFD(22)의 속도를 감소시켜 메인 펌프(16)를 최소 안전 가동 속도로 또는 그 근처에서 구동시킬 수 있고, 보조 제어기가 VFD(24)의 속도를 감소시켜 보조 펌프(18)를 최소 안전 가동 속도로 또는 그 근처에서 구동하도록(또는 종료하도록(shut down)) 명령하며, 그리고 요구되는 최소 시스템 배출 압력을 유지하기 위하여 배출 밸브(89)를 부분적으로 폐쇄하도록 명령할 수 있다. 이와 같이 배출 밸브(89)를 부분적으로 폐쇄함으로써, 해수 냉각 루프(12)에서의 흐름율은 펌프(16, 18)의 가동 속도를 더 줄이지 않고 제한/줄어들 수 있으며, 최소 요구된 시스템 압력은 유지될 수 있다. 따라서, 펌프(16, 18)는 해수 냉각 루프(12)에서 원하는 낮은 흐름율을 달성하면서 최소 안전 가동 속도 이상으로 가동될 수 있다. 배출 밸브(89)는 배의 시스템 압력을 미리 정해진 또는 지정된 시스템 압력 이상으로 유지하기 위한 유사한 방식으로 제어될 수 있다(즉, "최소 시스템 압력" 모드 또는 "지정된 압력" 모드가 단계(200)에서 선택되는 경우).

담수 냉각 루프(14)에서의 온도를 지속적으로 모니터링하고 해수 냉각 루프(12)에서의 펌프 속도 및 흐름율을 조절함으로써, 펌프들(16, 18)은 열 교환기(15)에서 필요한 양의 냉각을 제공하고 및/또는 미리 결정된 또는 지정된 최소 시스템 압력을 유지하는데 필요한 만큼 빠르게 구동될 수 있다. 따라서 시스템(10)은 훨씬 더 효율적으로 가동될 수 있고 해수 펌프들이 온도 변화에 관계 없이 일정한 속도로 구동되는 종래의 해수 냉각 시스템들에 비해 상당한 연료 절감을 제공할 수 있다. 이러한 향상된 효율은 도 5에 도시된 그래프에 도시된다. 당업자라면 이해될 수 있는 바와 같이, 펌프 전력 "P"는 펌프 속도 "n"의 세제곱에 비례하며, 흐름율 "Q"는 펌프 속도 "n"에 비례한다. 따라서, 개시된 시스템(10)이 엔진으로부터의 더 낮은 냉각 요구로 인해 더 낮은 Q에서 가동될 때, 펌프들을 최대 속도에서 작동시키고 재순환 루프를 통하거나 단순히 배 밖으로 초과한 흐름을 션트하는(shunting) 대신에, 상당한 전력 절감이 달성될 수 있다. 예를 들면, 정격 해수 흐름(rated seawater flow) Qopt의 Q=50% 이면, 펌프들(16, 18)은 Qopt의 50%를 제공하기 위하여 그들의 정격 속도(rated speed)의 50%로 가동되면 된다. 이러한 속도 감소는 펌프들(16, 18)이 일정한 최대 속도(또는 정격 속도)에서 가동되는 종래의 시스템들과 비교하여, 87.5%의 전력 "P" 감소를 초래한다.

예시 방법의 단계(260)에서, 메인 제어기(28)는 시스템(10)이 원하는 효율 및 더 많은 에너지 절감을 달성하기 위하여 1-펌프 모드 또는 2-펌프 모드로 가동되어야 하는지를 결정할 수 있다. 즉, 그것은 펌프들(16 또는 18) 중 하나만을 구동하고 다른 하나는 구동하지 않는 일부 상황들(예컨대, 최소 냉각이 요구되는 경우)에서 더 효율적일 수 있다. 대안적으로, 그것은 낮은 속도에서 펌프들(16, 18) 둘 다를 구동할 필요 및/또는 더 효율적일 수 있다. 메인 제어기(28)는 펌프(16, 18)의 가동 속도를 미리 정의된 "전환 포인트들(switch points)"과 비교함으로써 이러한 결정을 할 수 있다. "전환 포인트들"은 1-펌프 또는 2-펌프 가동의 Q/Qopt의 비율(ratio)에 의해 결정되며, 이는 보다 효율적인 시스템을 산출할(yield) 수 있다. 예를 들면, 시스템(10)이 2-펌프 모드에서 가동하고 펌프들(16, 18) 모두가 미리 결정된 효율 포인트 보다 낮게 구동되고 있는 경우, 메인 제어기(28)는 보조 펌프(18)를 비활성화시키고 메인 펌프(16)만을 작동할 수 있다. 1-펌프가 작동하는 동안, 효율 Q/Qopt가 증가하여, 2-펌프 가동 보다 더 효율적인 시스템이 된다. 반대로, 시스템(10)이 1- 펌프 가동 모드에서 가동하고(예컨대, 메인 펌프(16)만을 작동) 메인 펌프(16)는 미리 결정된 효율 포인트 이상으로 구동되고 있는 경우, 메인 제어기(28)는 보조 펌프(18)를 활성화시킬 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 전환 포인트들(하나 및 두 펌프 가동 사이의)은 최적 흐름 범위 "Qopt"에 비해 시스템(10)에서의 실제 흐름율 "Q"에 기초하여 결정될 수 있다. 예시 곡선에 따르면, 단일 펌프 가동 하에서 Q/Qopt가 127%를 초과할 때, 시스템은 두 개의 펌프 가동으로 전환하여 가장 효율적으로 가동하도록 할 수 있다. 마찬가지로, Q/Qopt가 두 펌프 가동 하에서 74% 이하로 떨어질 때, 시스템은 단일 펌프 가동으로 전환할 수 있다. 동시에, 배출 밸브는 필요한 최소 시스템 배출 압력이 항상 유지되도록 제어된다.

예시 방법의 단계(270)에서, 메인, 보조, 및 예비 제어기들(28, 30, 32)는, 통신 링크(46)을 통하는 것과 같이, 주기적으로 서로 데이터 패킷들을 송신할 수 있다. 이러한 데이터 패킷들은 각각의 펌프들(16-20) 및 VFD들(22-26)을 포함하는 제어기들(28-32)의 각각의, "상태(health)", 또는 치명적인 가동 상태에 관한 정보를 포함할 수 있다. 제어기들(28-32) 또는 그 각각의 펌프 중 하나가 적절하게 가동을 멈추거나, 근접 또는 원 거리 오작동을 나타내는 방향으로 기울어진 것으로 결정되거나, 또는 그것의 통신 링크가 오작동이거나, 또는 그렇지 않으면 비활성화이면, 그 제어기의 의무는 다른 제어기들 중 하나에 재할당될 수 있다. 예를 들면, 보조 제어기(30)가 적절하게 가동하는 것을 멈춘 것으로 결정되면, 보조 제어기(30)의 의무는 백업 제어기(32)로 재할당될 수 있다. 대안적으로, 메인 제어기(28)가 적절하게 가동을 멈춘 것으로 결정되면, 메인 제어기(28)의 의무는 보조 제어기(30)에 재할당 될 수 있고 후속적으로 보조 제어기(30)의 의무는 예비 제어기(32)로 재할당될 수 있다. 그에 따라 시스템(10)은 구성요소 고장들의 발생 후에도 정상 가동으로 계속 할 수 있게 하는 자동 대리기능성(redundancy)의 레벨이 제공된다. 중지되거나 의심스러운 제어기가 가동 상태로 수리 및/또는 복원되고, 가동으로 되돌아가면, 정보는 다른 제어기들과의 통신 링크를 통해 브로드캐스트될(broadcast) 것이며, 예비 제어기는 자동으로 그것의 펌프 가동을 멈추고, 예비 역할에 대한 미래의 요구들을 제공하기 위해 대기 모드에 있게 될 것이다.

도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 시스템(10)으로 가동 매개변수들을 입력하기 위한 예시 방법을 도시한 흐름도가 도시된다.

예시 방법의 제1 단계(300)에서, 운영자는 제어기(28), VFD(22) 또는 다른 사용자 인터페이스에서 복수의 펌프 매개변수들을 설정할 수 있다. 상술한 바와 같이, 이러한 펌프 매개변수들은 기준 속도(reference speed), 기준 효율(reference efficiency), 기준 흐름(reference flow), 기준 수두(reference head), 기준 압력(reference pressure), 속도 제한(speed limits), 흡입 압력 제한(suction pressure limits), 배출 압력 제한(discharge pressure limits), 베어링 온도 제한(bearing temperature limits), 및 진동 제한(vibration limits)을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 이들 매개변수들은 펌프 제조자(pump manufacturer)(참조 매뉴얼과 같은)에 의해 제공될 수 있고, 단계(310a)에서, 통신 링크(46)를 통해 외부 감시 장치들에 의해 또는 운영자에 의해 다른 사용자 인터페이스, VFD(22) 또는 제어기(28)로 수동으로 입력될 수 있다. 대안적으로, 제어기(28), VFD(22) 또는 다른 사용자 인터페이스는 복수의 시중에서 판매되는 펌프들의 다른 유형들에 대한 펌프 매개변수들로 미리 프로그램될 수 있고, 단계(310b)에서, 운영자는 대응하는 매개변수 세트를 로드하도록(load) 시스템(10)에 의해 현재 사용되는 펌프들의 유형을 단순히 지정할 수 있음이 고려된다. 또 다른 고려되는 실시예에서, 단계(310c)에서 나타낸 바와 같이 제어기(28) 또는 VFD(22)는 시스템(10)에 연결되는 펌프들의 유형을 자동으로 결정하고 임의의 운영자 입력 없이 대응하는 매개변수 세트를 자동으로 로드하도록 구성될 수 있다.

예시 방법의 단계(320)에서, 운영자는 제어기(28), VFD(22), 또는 다른 사용자 인터페이스에서 복수의 시스템 매개변수들을 설정할 수 있다. 이러한 매개변수들은 담수 온도 범위(fresh water temperature range), VFD 모터 속도 범위(VFD motor speed range), 최소 압력 레벨(minimum pressure level), 담수 흐름(fresh water flow), 수 열용량 계수(water heat capacity coefficient), 열 교환기 표면적(heat exchanger surface area), 열 전달 계수(heat transfer coefficient), 3-방향 밸브의 존재(presence of a 3-way valve), 및 주변 온도 제한(ambient temperature limits)을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다.

예시 방법의 단계(330)에서, 이전 단계들에서 설정된 펌프 매개변수들 및 시스템 매개변수들은, 예를 들어 통신 링크(46)를 통한 대응하는 데이터 송신을 통해, 다른 제어기들(30, 32) 및/또는 다른 VFD들(24, 26)에 복사될 수 있다. 이러한 매개변수들의 복사는 자동으로 또는 제어기(28), VFD(22), 또는 다른 사용자 인터페이스에서 운영자에 의해 적절한 명령(command)의 입력에 따라 수행될 수 있다. 그러므로 운영자는 다른 펌프 시스템들에서와 같이 각 제어기(28-32) 및/또는 VFD(22-26)에서 매개변수들을 입력하는 것 대신 단일 인터페이스에서 매개변수들을 입력하는 것이 단지 요구된다.

도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 시스템(10)의 펌프들(16-20)의 사용을 균등하게 하는 예시 방법을 도시하는 흐름도가 도시된다.

예시 방법의 단계(400)에서, 시스템(10)은 각각의 펌프들(16-20)이 가동하고 있는 시간의 총량(total amount of time)을 모니터링 할 수 있다. 단계(410)에서, 시스템(10)은 펌프들(16-20) 중 하나가 다른 펌프들(16-20) 중 적어도 하나 보다 더 긴 지정된 양의 시간 동안 가동되고 있는지 결정할 수 있다. 단계(420)에서, 시스템(10)은 펌프들(16-20)의 가동 시간을 균등하게 또는 균등하게 하려고 하는 방식으로 펌프들(16-20)의 가동을 재분배할(reallocate) 수 있다. 예를 들어, 메인 펌프(16)가 100 시간의 가동을 기록하고, 보조 펌프(18)가 50 시간의 가동을 기록하고, 예비 펌프가 단지 5 시간의 가동을 기록하는 경우, 시스템(10)은 주 펌프(primary pump)(16)가 예비 펌프로서 가동하도록 재할당할 수 있고 예비 펌프(20)가 주 펌프로서 가동하도록 재할당할 수 있다. 그래서 펌프들(16, 20)은 펌프(16)가 실질적으로 유휴(idle) 상태로 유지되는 동안 상당한 가동 시간을 누적하도록 지속할 수 있다. 따라서, 펌프(16-20)의 가동 시간들을 균등하게 함으로써, 펌프들(16-20)은 실질적으로 균일한 비율(rate)로 마모될 수 있고, 그러므로 균일한 스케줄에 따라 서비스 또는 교체될 수 있다.

이제 도 7을 참조하여 설명하면, 냉각 시스템 내에서 염분 결정의 형성을 완화시키는 방법이 설명될 것이다. 이해되는 바와 같이, 열 교환기(15) 내 해수 온도가 임계 온도를 초과할 때, 염분이 냉각 시스템 내에서 결정화될 수 있다. 시간이 지남에 따라 발생할 수 있는, 이러한 염분 결정의 실질적인 축적은 시스템 태관 및 구성요소들뿐만 아니라 열 교환기의 바람직하지 않은 막힘을 초래할 수 있다.

일반적으로, 온도 센서(도 1을 보면, RTD(119)와 같은)는 네트워크된 제어기들(28, 30, 32) 중 하나에 의해 해수 온도가 모니터링 될 수 있도록 열 교환기(15)의 해수 배출에 장착될 수 있다. 일부 실시예들에서 이 정보는 네트워크에서의 제어기들 사이에서 공유될 수 있다. 경보 설정치(alarm setpoint)는 시스템 운영자에 의해 제공될 수 있는데, 예를 들어 해수 온도가 경보 설정치 이하 규정된 양(예컨대, 섭씨 5도)만큼 오르면, 경고는 발행될 것이고 시스템에서의 모든 가동 펌프들(16, 18, 20)은, 염분 결정화를 방지하도록 해수 온도를 줄이기 위하여 정격 속도(rated speed)에서 가동할 것이다. 일부 실시예들에서 이 특징은 정상 담수 온도 통제 방식(normal fresh water temperature regulation scheme)을 오버라이드(override) 할 것이다.

해수 온도가 경보 설정치 이상으로 오르면, 또한 경보는 발행될 것이다. 시스템은 이 "해수 온도 감소 모드(seawater temperature reduction mode)"에 들어가고, 그 후 해수 온도가 경고 레벨(예컨대, 경보 설정치 이하 섭씨 5도) 이하로 떨어지면, 시스템은 담수 온도 통제 및 최소 시스템 압력 통제가 펌프들(16, 18, 20)의 가동 속도를 결정하는 "정상" 가동으로 돌아갈 것이다.

설명한 "해수 온도 감소 모드"는 냉각 시스템 구성요소들 내 바다 염분 결정화 및 축적의 자동 방지를 가능하게 한다. 그것은 단일 온도 입력이 네트워크된 펌프들(16, 18, 20)과 공유 및 모니터링 되도록 할 수 있다. 펌프들의 작동들(Actions)은 개별화되지 않고, 대신 시스템으로서 반응한다(react).

도 7은 시스템(10)의 해수 냉각 루프(12)에서 염분 결정화를 방지하고 해수 온도를 모니터링 하기 위한 비제한적인 예시 방법을 도시하는 흐름도가 도시된다.

단계(700)에서, 운영자는 제어기(28), VFD(22), 또는 다른 사용자 인터페이스에서 경보 온도를 입력할 수 있다. 경보 온도는 염분이 해수 냉각 루프(12)에서 결정화될 수 있고 결과적으로 시스템(10)을 막히게 할 수 있는 온도일 수 있다.

단계(710)에서, 시스템(10)은 해수 냉각 루프(12) 내 해수 온도를 모니터링 할 수 있다. 예를 들면, 메인 제어기(28)는 RTD(119)로부터 온도 측정을 수신할 수 있다. 측정된 해수 온도가 경보 온도 이하인 일부 미리 결정된 임계 온도(예컨대, 경보 온도 이하 5도)를 초과하지만 경보 온도를 초과하지 않는 것으로 결정되면, 시스템(10)은, 단계(720)에서, 이러한 상태를 시스템 운영자(들)에게 알리는 경고를 발행할 수 있고, 엔진(11)의 냉각 요구들에 관계 없이, 그것들의 최대 정격 온도에서 가동하도록 임의의 활성 펌프들(16-20)에 더 명령할 수 있어, 해수 냉각 루프(12) 내 해수 온도를 더 낮춰 염분 결정화 및 막힘을 방지 또는 완화시킨다. 추가적으로, 측정된 해수 온도가 경보 온도를 초과하는 것으로 결정되면, 시스템(10)은, 단계(730)에서, 시스템(10) 내의 염분 결정화 및 막힘을 방지, 완화, 및 또는 해결하기 위하여 보다 과감한 조치들이 취해질 수 있는 시점에서, 시스템 운영자(들)에게 경보를 발행할 수 있다.

염분 결정화를 방지 또는 완화시키는 온도로 해수를 냉각시키기 위하여 정격 속도에서 활성 펌프들(16-20)을 가동시킨 결과로서, 담수 냉각 루프(14) 내 담수는 원하는 안전한 가동 온도에서 엔진(11)을 유지하는데 필요한 온도 이하로 냉각될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 이러한 경우에서, 메인 제어기(28)는 담수의 냉각을 더 줄이기 위하여 열 교환기(15)를 바이패스 하도록 담수 냉각 루프(14) 내 담수 중 일부 또는 전부를 우회시키도록 추가적으로 3-방향 밸브(102)에 그것의 위치를 조절하도록 명령할 수 있다.

해수 냉각 루프(12) 내 해수 온도가 임계 온도 이하로 떨어진 후, 시스템(10)은, 단계(740)에서, 정상 가동으로 복귀할 수 있고, 펌프들(16-20)은 앞서 설명된 방식으로 엔진(11)의 냉각 요구들에 응답하여 부분적으로 또는 전체적으로 구동된다.

이제 도 8을 참조하여, 열 교환기(15) 및 관련된 구성요소들의 막힘을 완화시키기 위한 방법이 설명될 것이다. 일반적으로 이것은 냉각 시스템의 초기 시스템 저항을 확인함으로써 수행된다. 예를 들면, 새로운 설치 후 또는 주요 시스템 유지보수 후, 운영자는 메인 제어기(28)에서 초기 설정 가동을 착수할 수 있다. 그러면 메인 제어기(28)는 통신 링크(26)를 통해 제어기들(30, 32)에 이 명령을 브로드캐스트 할 수 있다. 그러면 네트워크 내의 모든 펌프들(16-20)은 미리 정의된 시간량 동안 미리 정의된 속도(예컨대, 그것들의 정격 속도)로 가동할 수 있다. 그러면 시스템 압력은 제어기들(28, 30, 32)에 기록될 것이다.

그 후, 냉각 시스템의 막힘 저항(clogging resistance)("막힘 레벨(clogging level))은, 사용자 구성가능한 시간 스케줄의 사용을 통해 또는 주문형 수동 가동에 의해 주기적으로 모니터링 될 수 있다. 이러한 모니터링 동안, 네트워크 내의 모든 펌프들은 미리 정의된 시간량 동안 초기 설정 가동(상술한) 중에 있는 것처럼 동일한 속도로 가동될 수 있고, 시스템 압력은 제어기들(28, 30, 32)에 기록될 수 있다. 그러면 기록된 시스템 압력은 초기 설정 가동 중에 기록된 초기 시스템 저항 레벨과 비교될 수 있다. 경고/경보는 시스템 압력이 냉각기 막힘 경고/경보 레벨들(cooler clogging warning/alarm levels)을 초과하면 활성화 할 수 있어 사용자가 자동 백플러쉬 처리를 사용하거나 주문형 수동 백플러쉬에 의해 냉각 시스템을 청소할 것을 상기시킨다.

측정된 초기 막힘 레벨(initial clogging level)은 다양한 이유들로 바람직할 수 있는 바와 같이, 상술한 설정 가동 후에 특정 시간량 내에 운영자에 의해 수동으로 수정될 수 있는 것으로 고려된다. 예를 들면, 시스템 내 다양한 밸브들의 상태들이 시간에 따라 변하는 경우 또는 시스템에서의 특정 로드들(loads)이 초기 설정 가동 중에 고려되지 않거나 존재하지 않은 경우, 막힘 레벨을 수동으로 수정하는 것이 바람직할 수 있다.

일부 실시예들에서, 현재 시스템 막힘 레벨이 경고 또는 경보 막힘 레벨을 초과하거나 도달할 때, 시스템은, 시스템을 플러쉬 하기(flush) 위하여 역 방향으로(정상 가동 냉각 흐름과 비교하여) 열 교환기(15)를 통해 흐름이 향하도록(direct) 적절한 밸브들을 개방/폐쇄함으로써, 미리 결정된 백플러쉬 가동을 자동으로 시작할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이 백플러쉬 가동은 미리 결정된 시간량 동안 수행될 수 있다. 대안적으로, 그것은 수동으로 선택된 시간량만큼 수행될 수 있다.

백플러쉬 가동이 완료된 후, 막힘 감시 가동(clogging supervision operation)은 시스템의 현재 막힘 레벨이 경고/경보 레벨들 이하 원하는 레벨에 있음을 확인하도록 다시 수행될 수 있다. 현재 막힘 레벨이 백플러쉬의 제1 시도 후 충분한 양까지 줄어들지 않으면, 한번 또는 수차례의 백플러쉬 가동들이 원하는 값으로 현재 막힘 레벨이 줄도록 수행될 수 있다. 이 기능은 수동으로 또는 자동으로 수행될 수 있다. 수차례 시도의 백플러쉬 가동들 후, 현재 막힘 레벨이 원하는 값 보다 여전히 높으면, 최종 경보가 활성화되어 사용자에게 냉각 시스템의 청소가 필요함을 경고할 수 있다.

개시된 구성은 냉각 시스템의 막힘 레벨의 완전 자동 감시를 제공한다. 백플러쉬 가동의 통합으로, 냉각 시스템 청소 유지보수는 최소한으로 줄일 수 있다(즉, 냉각 시스템이 사용자의 주의가 정말 필요할 때까지. 이것은, 백플러쉬 가동들이 주기적으로 및/또는 선박이 항구에 있을 때 자동으로 수행되어, 불필요한 청소 또는 바람직하지 않게 지연되는 청소를 초래할 수 있는, 종래의 시스템들과 비교하여 장점이다.

도 8은 도시된 시스템(10)의 냉각기 막힘 레벨을 모니터링 하기 위한 예시 방법을 도시하는 흐름도이다. 상기 방법은 정상 가동 레벨에 비해 시스템(10)의 해수 냉각 루프(12)가 막히게 되는(예컨대, 염분, 파편(debris), 생물학적 유기체(biological organisms) 등) 정도를 결정하는데 이용될 수 있다. 그러면 막힘의 측정된 레벨은 수동 및/또는 자동 단계들이 막힘을 완화시키거나 해결하도록 취해져야 하는지를 결정하는데 사용될 수 있다.

단계(800)에서, 예를 들어 시스템(10)에서의 모든 펌프들을 정격 속도로 작동시키고 시스템 압력 센서로 해수 냉각 루프(12) 내 시스템 압력을 측정함으로써, 시스템(10)의 초기 저항 레벨(initial resistance level), 또는 "초기 막힘 레벨"이 결정될 수 있다. 이 측정은 시스템(10)이 설치될 때 또는 그 직후와 같이, 시스템(10)의 초기 설정의 일부로서 수행될 수 있다. 단계(810)에서 측정된 초기 막힘 레벨은 메인 제어기(28), 보조 제어기(30), 및 예비 제어기(32)에 의해서와 같이, 메모리에 저장될 수 있다. 초기 막힘 레벨은 시스템(10)의 막힘 레벨의 미래 측정들이 비교될 수 있는 상대 기준선(relative baseline)을 제공할 수 있다.

단계(820)에서 메인 제어기(28)는 초기 막힘 레벨을 사용하여 최대 막힘 레벨(maximum clogging level)을 결정할 수 있다. 최대 막힘 레벨은 단순히 일부 미리 결정된 양만큼의 초기 막힘의 압력 값 보다 큰 압력 값일 수 있다. 대안적으로, 운영자는 수동으로 최대 막힘 레벨을 입력할 수 있는 것으로 완료된다. 두 경우에서, 최대 막힘 레벨은 메모리에 저장될 수 있다.

단계(830)에서 막힘 레벨 테스트는 시스템(10)의 초기 막힘 레벨이 측정된 후 일정 시간에 시스템(10)의 동시 막힘 레벨(contemporaneous clogging level)을 결정하도록 수행될 수 있다. 막힘 레벨 테스트는 정격 속도로 시스템(10) 내 모든 펌프들(16-20)을 작동시키는 것 및 초기 막힘 레벨이 결정될 때 동일한 방식으로 실질적으로 해수 냉각 루프(12)에서의 유체 압력(fluid pressure)을 측정하는 것을 포함할 수 있다. 막힘 레벨 테스트는, 예를 들어 미리 정의된 스케줄(예컨대, 매주, 매달 등)에 따라서, 자동으로 수행될 수 있다. 대안적으로, 막힘 레벨 테스트는, 예를 들어 운영자 인터페이스에서 적절한 명령의 입력을 통해, 운영자의 재량에 따라 수동으로 시작될 수 있다.

단계(840)에서, 예를 들어 메인 제어기(28)에 의해, 동시 막힘 레벨은 최대 막힘 레벨과 비교될 수 있다. 동시 막힘 레벨이 최대 막힘 레벨을 초과한 것으로 결정하면, 시스템(10)은, 단계(850)에서, 경고를 발행하여 시스템 운영자(들)에게 이러한 상태를 알릴 수 있고 백플러쉬 가동(상술한 바와 같은)을 자동으로 더 착수할 수 있으며, 이에 따라 해수 냉각 루프(12)의 흐름 통제 밸브들(115, 116)은 폐쇄될 수 있고 흐름 통제 밸브들(117, 118)은 개방될 수 있어 열 교환기(15)를 통한 해수의 흐름을 역전시키도록 한다. 백플러쉬는 시스템(10)에서의 막힘을 줄이거나 제거할 수 있다.

백플러쉬 가동 후 시스템(10)은, 단계(860)에서 막힘 레벨 테스트를 반복하여 새로운 동시 막힘 레벨을 결정할 수 있다. 단계(870)에서, 새로운 동시 막힘 레벨은 최대 막힘 레벨과 비교될 수 있다. 동시 막힘 레벨이 여전히 최대 막힘 레벨을 초과하는 것으로 결정되면, 시스템(10)은, 단계(880)에서, 백플러쉬 절차를 반복할 수 있다. 백플러쉬 및 테스트의 이 순환은 미리 결정된 횟수 동안 반복될 수 있고, 동시 막힘 레벨이 여전히 최대 막힘 레벨을 초과하면 시스템은, 단계(890)에서, 시스템(10)의 운영자(들)에게 시스템(10)이 수동으로 청소되어야 하거나 다른 조치들이 막힘을 줄이기 위해 취해져야 함을 나타내는 경보를 발행할 수 있다.

이해되는 바와 같이, 예시 방법은 시스템의 자동 모니터링 및 막힘의 완화를 가능하게 하여, 시스템(10)을 가동 및 유지하는데 필요한 수동 모니터링 및 개입의 양을 줄인다.

이제 도 9를 참조하여, 펌프들(16, 18, 20)의 조절 가능한 펌프 전환 중첩 가동(pump switching overlapping operation)을 위한 방법이 설명될 것이다. 시스템은 하나의 펌프로부터 다른 펌프로 전환할 때(스케줄링된 전환(scheduled switchover), 경보, 또는 연속적(cascading) 중(during)), 전환 사이의 시간 공백(time gap)으로 인해, 압력은 변동될, 주로 감소될 수 있다. 이는 결과적으로 시스템 압력 낮음 경보(system pressure low alarm)를 발령시키면서, 관련 펌프들이 일시적으로 가동을 멈추는 것을 야기할 수 있다.

이러한 경보를 최소화하거나 제거하기 위하여, 가동 중, 가동 펌프들(16, 28, 20) 중 하나는 종료되어야 하는 경우(예컨대, 다양한 시스템 정상 가동들, 또는 종료 경보들로 인해), 해당 펌프는 예비 펌프에게 요청을 전송할 것이다. 예비 펌프가 시스템 가동으로 참여하라는 요청을 수신할 때, 예비 펌프는 작동을 시작할 것이다. 동시에, 예비 펌프는 성공적으로 작동이 시작되면, 예비 펌프는 수신확인(acknowledgement) "ack"를 발신자 펌프(originator pump)로 되돌려 전송할 것이다. 발신자 펌프가 "ack"를 예비 펌프로부터 수신하면, 발신자 펌프는 스스로 종료하도록 준비할 수 있다.

발신자 펌프가 스스로 가동으로부터 연결을 끊는 이 방식은, 사용자 구성 가능한 시간 지연(user configurable time delay)일 수 있거나, 시스템 압력의 최대 안정성 제공, 및/또는 흐름의 안정성을 유지하기 위하여, 그것은 예비 펌프의 제어된 램프-업(controlled ramp-up)과 함께 제어된 램프-다운(controlled ramp-down)일 수 있다.

일부 실시예들에서, 발신자 펌프가 예비 펌프로부터 "ack"를 수신하지 않으면(예컨대, 통신 링크(46)에서의 통신의 손실로 인해), 발신자 펌프는 치명적인 종료 경보가 아닌 경우 가동을 지속할 수 있다. 통신 링크(46)가 양호한 상태에 있는 경우, 발신자 제어기는, 성공적으로 가동에 참여되었음 또는 자체 종료 상황들로 인해 가동에 참여할 수 없음을 나타내는, "ack"를 예비 제어기로부터 가져올 것이다. 두 상황 하에서, 그에 따라 발신자 펌프는 종료될 것이다.

개시된 구성은, 냉각 펌프들의 적절한 가동을 보장하고 시스템 내에서 유지되는 적절한 흐름을 보장하기 위하여, 펌프 전환 가동을 조정하도록 발신자 펌프 및 예비 펌프가 각각 다른 펌프와 핸드쉐이크(handshake)할 수 있게 한다. 펌프 전환 가동들은 전환 중 임의의 공백 없이 흐름 안정성 또는 압력 안정성을 최적화하도록 구성될 수 있다. 정보는 네트워크된 펌프들 내에서 공유될 수 있으며, 펌프 작동들은 개별적인 것이 아니라, 전체 시스템으로서 반응한다;

도 9를 참조하여, 시스템(10)에서의 펌프들(16-20)의 가동을 중첩하기 위한 예시 방법을 도시하는 흐름도가 도시된다. 상기 방법은, 상술한 바와 같이 펌프 오작동 또는 스케줄된 펌프 전환의 결과로서 발생할 수 있는 것과 같이, 하나의 펌프가 다른 펌프에 대한 가동을 인계 받을(takes over) 때 갑작스런 펌프 종료 및 시동으로 인한 시스템 압력의 변동을 방지하기 위하여 사용될 수 있다.

단계(900)에서, 종료될 펌프들(16-20) 중 제1 펌프는 제1 펌프에 대한 가동을 인계 받을 펌프들(!6-20) 중 제2 펌프에게 요청을 전송할 것이다. 통신 링크(46)이 양호한 상태이고 제2 펌프가 요청을 수신하고 성공적으로 시동할 수 있는 경우, 제2 펌프는, 단계(910)에서, 제1 펌프에 수신확인을 되돌려 전송할 수 있다. 후속적으로, 통신 링크(46)가 여전히 양호한 작동 상태이고 제1 펌프가 수신확인을 제2 펌프로부터 수신하면, 제1 펌프는, 단계(920)에서, 종료를 준비할 수 있다. 그러나, 통신 링크(46)가 양호한 작동 상태가 아니고 제1 펌프가 미리 결정된 시간량 내에 제2 펌프로부터 수신확인을 수신하지 않으면, 제1 펌프는, 단계(930)에서, 치명적인 종료 경보 하에 있지 않는 경우 종료 없이 정상적으로 가동을 지속할 수 있다.

상술한 제1 펌프로부터 제2 펌프로의 "핸드-오프(hand-off)" 가동은 간단하고, 시간적인 방식(simple, timed manner)으로 수행될 수 있으며, 제1 펌프는 제1 펌프가 제2 펌프로부터 수신확인을 수신한 후 미리 결정된 시간량 동안 그 때의 현재 속도로(at its then-current speed) 가동을 지속한다. 대안적으로, 핸드-오프는 점진적인 방식(graduated manner)으로 수행될 수 있고, 제1 펌프의 속도는 줄거나 램프 다운되는 반면 실질적으로 동일한 속도로 제2 펌프의 속도가 동시에 증가되거나 램프 업된다. 후자의 핸드-오프 방법은 제1 펌프로부터 제2 펌프로의 전이 중 더 안정된 시스템 압력을 달성할 수 있다.

따라서 도 9에 제시된 예시 방법은 시스템 가동 중단을 야기할 수 있는 시스템 압력의 갑작스런 경과들(lapses)을 방지 또는 적어도 완화시키는 방식으로 시스템(10)에서의 펌프들(16-20) 사이에서 원활하고 자동적인 전이들을 가능하게 한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같은, 용어 "컴퓨터"는 마이크로컨트롤러들, RISC들(reduced instruction set circuits), 주문형 집적 회로들(ASICs; application specific integrated circuits), 논리 회로, 및 임의의 다른 회로 또는 본원에서 설명된 기능들을 수행할 수 있는 프로세서를 포함하는 임의의 프로세서-기반 또는 마이크로프로세서-기반 시스템을 포함할 수 있다. 상기 예시들은 단지 예시적인 것이며, 따라서 어떤 식으로든 용어 "컴퓨터"의 의미 및/또는 정의를 제한하려는 것이 아니다.

컴퓨터 시스템은 입력 데이터를 처리하기 위하여, 하나 이상의 저장 요소에 저장된 명령어 세트를 실행한다. 또한 저장 요소들은 원하는 또는 필요한 데이터 또는 다른 정보를 저장할 수 있다. 저장 요소는 처리 기계 내 정보 소스 또는 물리적 메모리 요소의 형태일 수 있다.

명령어 세트는 본 발명의 다양한 실시예들의 처리들 및 방법들과 같은 특정 가동들을 수행하기 위한 처리 기계로서의 컴퓨터를 지시하는 다양한 명령어들을 포함할 수 있다. 명령어 세트는 소프트웨어 프로그램의 형태일 수 있다. 소프트웨어는 시스템 소프트웨어 또는 어플리케이션 소프트웨어와 같은 다양한 형태들일 수 있다. 또한, 소프트웨어는 별도의 프로그램들의 집합, 더 큰 프로그램 내의 프로그램 모듈 또는 프로그램 모듈의 일부분의 형태일 수 있다. 또한 소프트웨어는 객체 지향 프로그래밍의 형태로 모듈식 프로그래밍이 포함될 수 있다. 처리 기계에 의한 입력 데이터의 처리는 사용자 명령에 응답하여, 또는 이전 처리의 결과에 응답하여, 또는 다른 처리 기계에 의해 이루어진 요청에 응답하여 이루어질 수 있다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "소프트웨어"는 RAM 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리 및 비휘발성 RAM(NVRAM; non-volatile RAM) 메모리를 포함하는 메모리처럼, 컴퓨터에 의한 실행을 위한 메모리에 저장된 임의의 컴퓨터 프로그램을 포함할 수 있다. 상기 메모리 유형들은 단지 예시적인 것이며, 따라서 컴퓨터 프로그램의 저장에 사용할 수 있는 메모리의 유형들을 제한하지 않는다.

Claims

해수 냉각 루프에서의 염분 결정화를 완화시키기에 적합한 해수 냉각 시스템에 있어서,
상기 냉각 루프에 가동되게 연결되고 상기 냉각 루프를 통해 해수를 펌프하도록 구성되는 펌프;
상기 냉각 루프에 가동되게 연결되고 상기 냉각 루프에서의 해수 온도를 모니터링 하도록 구성되는 온도 센서; 및
상기 펌프 및 상기 온도 센서에 가동되게 연결되는 제어기 - 상기 온도 센서로부터 수신된 신호로부터, 상기 모니터링된 해수 온도가 미리 결정된 임계 온도를 초과하는 것으로 상기 제어기가 결정할 때, 상기 제어기는 상기 펌프의 속도를 증가시키도록 구성됨 -
를 포함하는 해수 냉각 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어기는,
상기 모니터링된 해수 온도가 상기 미리 결정된 임계 온도를 초과하는 것으로 상기 제어기가 결정할 때, 경고를 발행하도록 구성되는
해수 냉각 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어기는,
상기 모니터링된 해수 온도가 미리 결정된 임계 온도를 미리 결정된 양 만큼 초과하는 것으로 상기 제어기가 결정할 때, 경보를 발행하도록 구성되는
해수 냉각 시스템.
제3항에 있어서,
상기 미리 결정된 양은 섭씨 5도 이하인
해수 냉각 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어기는,
상기 온도 센서로부터 수신된 신호로부터, 상기 모니터링된 해수 온도가 상기 미리 결정된 임계 온도 보다 낮은 것으로 상기 제어기가 결정할 때, 상기 펌프의 속도를 줄이도록 구성되는
해수 냉각 시스템.
제1항에 있어서,
상기 펌프는,
상기 냉각 루프에 가동되게 연결되고 상기 냉각 루프를 통해 해수를 펌프하도록 구성되는 복수의 펌프들을 포함하고,
상기 제어기는,
상기 복수의 펌프들 중 각각의 펌프에 가동되게 연결되는 복수의 제어기들을 포함하고,
상기 온도 센서는,
상기 냉각 루프에서의 해수 온도를 나타내는 신호들을 제공하도록 상기 복수의 제어기들 중 적어도 하나에 가동되게 결합되는(coupled)
해수 냉각 시스템.
제6항에 있어서,
상기 복수의 제어기들은,
상기 온도 센서로부터 상기 신호들이 수신될 때 각각의 복수의 종속 펌프들(pumps dependent)의 가동 속도를 조절하도록 구성되는
해수 냉각 시스템.
해수 냉각 루프에서의 염분 결정화를 완화시키기 위한 방법에 있어서,
상기 냉각 루프에서의 해수 온도를 측정하는 단계;
상기 측정된 해수 온도를 미리 결정된 임계 온도와 비교하는 단계; 및
상기 측정된 해수 온도가 상기 미리 결정된 임계 온도를 초과할 때, 상기 냉각 루프를 통해 상기 해수를 순환시키는 펌프의 속도를 증가시키는 단계
를 포함하는 방법.
제8항에 있어서,
상기 모니터링 된 해수 온도가 상기 미리 결정된 임계 온도를 초과할 때, 경고를 발행하는 단계
를 더 포함하는 방법.
제8항에 있어서,
상기 모니터링 된 해수 온도가 상기 미리 결정된 임계 온도를 미리 결정된 양 만큼 초과할 때, 경보를 발행하는 단계
를 더 포함하는 방법.
제10항에 있어서,
상기 미리 결정된 양은 섭씨 5도 이하인 방법.
제8항에 있어서,
상기 모니터링 된 해수 온도가 상기 미리 결정된 임계 온도 보다 낮을 때, 상기 펌프의 속도를 줄이는 단계
를 더 포함하는 방법.
제8항에 있어서,
상기 펌프의 속도를 증가시키는 단계는,
상기 냉각 루프에 가동되게 연결되고 상기 냉각 루프를 통해 해수를 펌프하도록 구성되는 복수의 펌프들의 속도를 증가시키는 단계
를 더 포함하는 방법.
제13항에 있어서,
상기 복수의 펌프들의 속도는 상기 측정된 해수 온도에 기반하여 조절되는 방법.
해수 냉각 루프에서의 막힘을 모니터링하고 줄이기 위한 해수 냉각 시스템에 있어서,
상기 냉각 루프에 가동되게 연결되고 상기 냉각 루프에서의 해수의 유체 압력을 측정하도록 구성되는 압력 센서;
상기 냉각 루프에 가동되게 연결되고, 정상 가동 중 제1 방향 및 백플러쉬 가동 중 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향 사이에서 상기 냉각 루프를 통해 상기 해수의 흐름 방향을 선택적으로 변경시키도록 구성되는 복수의 밸브들; 및
상기 압력 센서 및 상기 복수의 밸브들에 가동되게 연결되는 제어기 - 상기 제어기는 상기 해수의 압력이 미리 결정된 최대 막힘 레벨과 관련된 압력 레벨을 초과할 때, 상기 제1 방향으로부터 상기 제2 방향으로 흐름을 변경시키도록 상기 복수의 밸브들을 가동하도록 구성됨 -
를 포함하는 해수 냉각 시스템.
제15항에 있어서,
상기 제어기는,
수동 사용자 입력에 기반하여 상기 복수의 밸브들을 가동하도록 구성되는
해수 냉각 시스템.
제15항에 있어서,
상기 제어기는,
미리 결정된 시간의 기간(predetermined period of time) 동안 상기 제2 방향으로 상기 냉각 루프를 통해 상기 해수의 흐름 방향을 유지하도록 구성되는
해수 냉각 시스템.
제17항에 있어서,
상기 제어기는,
상기 냉각 루프를 통한 상기 해수의 흐름 방향이 상기 제1 방향으로 구성되도록 상기 미리 결정된 시간의 기간이 경과한 후 상기 복수의 밸브들의 위치들을 조절하도록 구성되는
해수 냉각 시스템.
제15항에 있어서,
상기 미리 결정된 최대 막힘 레벨과 관련된 압력 레벨은 초기 시스템 저항 압력 레벨(initial system resistance pressure level) 보다 더 높은 미리 결정된 값인
해수 냉각 시스템.
해수 냉각 루프에서의 막힘을 모니터링 하고 줄이기 위한 방법에 있어서,
미리 결정된 속도로 가동하는 펌프를 사용하는 상기 냉각 루프를 통해 해수를 순환시키는 단계;
상기 펌프가 상기 미리 결정된 속도로 가동되는 동안 상기 해수의 압력을 측정하는 단계;
상기 측정된 압력을 미리 결정된 압력과 비교하는 단계 - 상기 미리 결정된 압력은 상기 냉각 루프의 기준선 상태와 관련됨 -; 및
상기 측정된 압력이 상기 미리 결정된 압력을 미리 결정된 양 만큼 초과할 때, 상기 냉각 루프를 통해 상기 해수의 순환 방향을 역전시키는 단계
를 포함하는 방법.
제20항에 있어서,
상기 기준선 상태는 새로운 설치 시 또는 시스템 유지 보수 후 상기 냉각 루프의 상태인 방법.
제20항에 있어서,
상기 해수의 순환 방향은 미리 결정된 시간량 동안 역전되는 방법.
제22항에 있어서,
상기 미리 결정된 시간량이 경과한 후, 상기 해수의 순환 방향은 원래 흐름 방향으로 복귀되는 방법.
제20항에 있어서,
상기 해수의 순환 방향은 사용자 개입 없이 자동으로 역전되는 방법.
중첩 펌프 시스템에 있어서,
해수 냉각 루프를 통해 해수를 순화시키기 위한 상기 해수 냉각 루프에 결합되는 제1 및 제2 펌프들; 및
상기 제1 및 제2 펌프들에 각각 가동되게 결합되는 제1 및 제2 제어기들 - 상기 제1 및 제2 제어기들은 상기 제1 및 제2 펌프들 사이에서 가동을 전환시키기 위한 핸드쉐이크 가동(handshake operation)을 수행하도록 구성됨 -
을 포함하고,
상기 핸드쉐이크 가동은,
상기 제1 제어기로부터 상기 제2 제어기로, 상기 제2 제어기가 상기 제2 펌프의 가동을 시작하라는 요청을 전송하고,
상기 요청 수신 시, 상기 제2 제어기로부터, 상기 제2 펌프가 가동을 시작할 수 있을 때, 상기 제1 제어기로 수신확인(acknowledgement)을 전송하고, 및
상기 제1 제어기에서, 상기 수신확인, 수신 시, 상기 제1 제어기가 상기 제1 펌프를 종료함
을 포함하는 시스템.
제25항에 있어서,
상기 핸드쉐이크 가동은,
상기 제1 제어기가 상기 요청을 전송한 후 미리 결정된 시간의 기간 내에 상기 제2 제어기로부터 상기 수신확인을 수신하지 않으면 상기 제1 펌프의 가동을 유지함
을 더 포함하는 시스템.
제25항에 있어서,
상기 핸드쉐이크 가동은,
상기 제1 제어기가, 상기 제2 제어기로부터 상기 수신확인을 수신한 후 미리 결정된 시간의 기간 동안 현재 속도로 상기 제1 펌프를 가동함
을 포함하는 시스템.
제25항에 있어서,
상기 핸드쉐이크 가동은,
상기 제2 제어기로부터 상기 수신확인을 수신한 후 상기 제1 펌프의 속도를 줄이는 상기 제1 제어기 및
상기 수신확인을 전송한 후 상기 제2 펌프의 속도를 증가시키는 상기 제2 제어기
를 포함하는 시스템.
제1 펌프 및 제2 펌프의 가동을 중첩시키기 위한 방법에 있어서,
상기 제1 펌프에 결합된 제1 제어기로부터, 상기 제2 펌프에 결합된 제2 제어기로 요청을 전송하는 단계 - 상기 제2 제어기가 상기 제2 펌프의 가동을 시작하라는 요청 -;
상기 요청 수신 시, 상기 제2 펌프가 가동 시작을 할 수 있을 때, 상기 제2 제어기로부터, 상기 제1 제어기로 수신확인을 전송하는 단계;
상기 제1 제어기에서, 상기 수신확인, 수신 시, 상기 제1 펌프를 종료하는 단계
를 포함하는 방법.
제29항에 있어서,
상기 제1 제어기가 상기 요청 전송한 후 미리 결정된 시간의 기간 내에 상기 제2 제어기로부터 상기 수신확인을 수신하지 않으면 상기 제1 펌프의 가동을 유지하는 단계
를 더 포함하는 방법.
제29항에 있어서,
상기 제1 제어기는,
상기 제2 제어기로부터 상기 수신확인을 수신한 후 미리 결정된 시간의 기간 동안 현재 속도로 상기 제1 펌프를 가동하는
시스템.
제29항에 있어서,
상기 제1 제어기는,
상기 제2 제어기로부터 상기 수신확인을 수신한 후 상기 제1 펌프의 속도를 줄이고
상기 제2 제어기는 상기 수신확인을 전송한 후 상기 제2 펌프의 속도를 증가시키는
시스템.