KR20170056065A - 가스 압축기 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스 압축기 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 적정 온도의 냉각수를 공급할 수 있도록 제어하여 가스를 냉각시키고, 서지 현상 발생시 빠른 시간 내에 정상의 상태로 회복할 수 있도록 운전의 안정성을 향상시킨 가스 압축기 시스템에 관한 것이다.
이를 위해, 가스가 유입되는 흡입관에 설치되고 흡입관으로 흡입되어 이송되는 가스의 압력을 조절하는 압력조절밸브와 상기 압력조절밸브에서 이송된 가스의 유량을 제어하기 위한 흡입밸브를 포함하는 흡입부; 상기 흡입부에서 이송되는 가스를 압축하고 압축된 가스를 냉각하기 위한 제1쿨러가 설치된 압축부; 상기 압축부에서 이송된 가스를 이상 고압 발생 시 배출시키고, 정상 압력일 경우에는 가스 사용처로 배출하기 위한 배출부; 가스 압축기에서 서지 현상 발생 시 가스 압력을 재순환시켜 정상 압력을 유지하도록 하고, 순환되는 가스를 냉각하기 위한 제2쿨러가 설치되어 서지 현상으로부터 회복시키기 위한 안티서지부;를 포함하고, 상기 압축부의 제1쿨러와 안티서지부의 제2쿨러를 순환하면서 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 공급부;를 더 포함하는 가스 압축기 시스템을 제공한다.

Description

가스 압축기 시스템{Gas Compressor Systems}
본 발명은 가스 압축기 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 적정 온도의 냉각수를 공급할 수 있도록 제어하여 가스를 냉각시키고, 서지 현상 발생시 빠른 시간 내에 정상의 상태로 회복할 수 있도록 운전의 안정성을 향상시킨 가스 압축기 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 가스나 공기의 압력을 높이는 기계로써, 연결 장치의 저항에 대하여 밀도가 높은 가스를 내보내어 압축 공기 기구, 착암기 따위를 운전하거나 공기 구동 장치의 압력 원천으로 한다.
가스 압축기의 종류에는 왕복동, 원심형, 축류, 기어식, 스크류 방식이 있다.
이러한 가스 압축기는 운전 상황에 따라, 서지(Surge) 현상이 발생하게 된다.
서지(Surge) 현상이란 압축기를 통과하는 불안정 공기 흐름의 상태를 의미하는 것으로, 정격유량의 범위보다 낮은 흐름이 유지될 경우 압축기의 토출압(Discharge Pressure)이 부 배관 내의 압력보다 상대적으로 감소하게 되어 압축기 내로 역 흐름(reverse Flow)이 형성되고, 시간이 지남에 따라 배출부의 흐름 양이 감소하게 되어 다시 흐름이 정 방향으로 흐르게 되는 순서가 빠른 속도록 반복하게 되며, 이로 인해 소음 및 진동이 발생하게 되고 압축기에 기계적 손상을 가져오게 되는 현상을 말한다.
따라서, 상기와 같이 가스 압축기의 기계적 손상을 방지하기 위해 가스 압축기 시스템에는 서지 현상을 방지하기 위한 서지 방지 시스템을 구비하고 있다.
도 1은 종래의 가스 압축기 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 개략도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 종래의 가스 압축기 시스템은 크게, 흡입부(10), 압축부(20), 배출부(30), 안티서지부(40)를 포함한다.
상기 흡입부(10)는 공급 가스가 유입되는 흡입관(11), 상기 흡입관(11)에 설치된 제1차단밸브(12), 흡입관(11)으로부터 유입된 가스의 압력을 조절하기 위한 압력조절밸브(13), 상기 압력조절밸브(13)에서 이송하는 가스의 유량을 제어하기 위한 흡입밸브(14)를 포함하여 구성된다.
다음으로, 압축부(20)는 상기 흡입부(10)에서 이송된 가스가 이송하는 압축관(21), 상기 압축관(21)으로 이송하는 가스를 압축하는 압축기(22), 상기 압축기(22)에서 압축되어 배출된 가스를 냉각하기 위한 쿨러(23)를 포함하여 구성된다.
다음으로, 배출부(30)는 상기 압축부(20)에서 압축되어 배출된 가스를 사용처로 이송하기 위한 배출관(31), 상기 배출관(31)에 설치되어 가스 압축기 내의 정상 압력 이상으로 고압이 발생 시 배출하기 위한 릴리프밸브(32), 상기 배출관(31)에서 이송되는 가스가 역류하는 것을 방지하기 위한 체크밸브(33), 상기 배출관(31)에 설치되는 제2차단밸브(34)를 포함하여 구성된다.
다음으로, 안티서지부(40)는 서지현상 발생 시 압축부(20)에서 압축된 가스를 재순환시키기 위해 압축관(21)에 설치되는 순환관(41), 상기 순환관(41)으로 유입되어 이송하는 가스의 흐름을 제어하는 안티서지밸브(42)를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 종래의 가스 압축기 시스템은 흡입부(10)를 통해 가스를 공급받아 가스의 압력을 조절한 뒤 압축부(20)로 보내 가스를 압축하고 냉각한 후 사용처로 배출하는 구조로 형성된다.
이때, 가스 압축기의 운전 시 서지 현상이 발생하게 되면, 고압이 형성될 경우 릴리프밸브(32)를 통해 가스를 배출하고, 저압이 형성될 경우 안티서지부(40)의 안티서지밸브(42)가 작동하여 압축가스를 다시 흡입부(10)로 재순환되도록 시스템을 구성하여 서지 현상에 대응하고 있다.
하지만, 상기 종래의 가스 압축기 시스템은 안티서지부(40)로 순환하는 가스의 온도를 제어할 수 없고, 상기 쿨러(23)로 순환하는 냉각수의 온도를 정확히 제어하여 공급하기 어려워 압축기(22)에서 이송되는 가스의 냉각효율이 떨어지는 문제가 있어, 사용처에서 요구하는 최적의 온도로 가스를 공급하기 어려운 문제가 있다.
또한, 서지 현상 발생 시 정상의 운전상태로 회복되는데 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 냉각수의 순환을 효율적으로 제어하여 가스압축기 시스템 내에서 순환하는 가스를 사용처에서 요구하는 적정 온도로 냉각될 수 있도록 하고, 서지 현상 발생 시 빠른 시간 내에 정상의 상태로 회복할 수 있는 가스 압축기 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 가스가 유입되는 흡입관에 설치되고 흡입관으로 흡입되어 이송되는 가스의 압력을 조절하는 압력조절밸브와 상기 압력조절밸브에서 이송된 가스의 유량을 제어하기 위한 흡입밸브를 포함하는 흡입부; 상기 흡입부에서 이송되는 가스를 압축하고 압축된 가스를 냉각하기 위한 제1쿨러가 설치된 압축부; 상기 압축부에서 이송된 가스를 이상 고압 발생 시 배출시키고, 정상 압력일 경우에는 가스 사용처로 배출하기 위한 배출부; 가스 압축기에서 서지 현상 발생 시 가스 압력을 재순환시켜 정상 압력을 유지하도록 하고, 순환되는 가스를 냉각하기 위한 제2쿨러가 설치되어 서지 현상으로부터 회복시키기 위한 안티서지부;를 포함하고, 상기 압축부의 제1쿨러와 안티서지부의 제2쿨러를 순환하면서 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 공급부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 압축부의 압축관에는, 제1쿨러가 고장 시 제1쿨러를 대체하기 위해 보조쿨러가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각수 공급부는, 제1쿨러, 제2쿨러 및 보조쿨러로 냉각수가 순환하기 위한 냉각수 순환관; 상기 냉각수 순환관에 설치되어 냉각수가 순환될 수 있도록 펌핑하는 펌프; 상기 냉각수 순환관에 순환하는 냉각수를 특정 온도로 냉각시키기 위한 냉각수 쿨러; 상기 제1쿨러와 보조쿨러로 냉각수를 각각 분기하여 보내기 위한 분기부; 및 상기 제1쿨러와 보조쿨러를 통해 배출된 냉각수를 한 곳으로 모으기 위한 병합부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 냉각수 순환관은, 제2쿨러와 제1쿨러로 냉각수가 순환되도록 하는 제1냉각수 순환관; 제1쿨러에서 배출된 냉각수를 제2쿨러로 보내기 위한 제2냉각수 순환관; 및 보조쿨러로 냉각수를 공급하기 위한 제3냉각수 순환관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1냉각수 순환관에는, 분기부와 제1쿨러 사이에 제1밸브가 설치되고, 병합부와 냉각수 쿨러 사이에 제2밸브가 설치되며, 상기 제2냉각수 순환관에는, 병합부와 제2쿨러 사이에 제3밸브가 설치되고, 상기 제3냉각수 순환관에는, 분기부와 병합부 사이에 제4밸브가 설치되고, 상기 제4밸브와 병합부 사이에는 제5밸브가 설치되며, 상기 제4밸브와 보조쿨러 사이에는 제6밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2밸브와 제3밸브의 동작을 제어하는 온도조절부; 상기 제1밸브와 제4밸브의 동작을 제어하는 제1흐름제어부; 및 상기 제5밸브와 제6밸브의 동작을 제어하는 제2흐름제어부;가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 가스 압축기 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
냉각수를 제1냉각수 순환관을 통해 제1쿨러와 제2쿨러를 순환되도록 하고, 제2냉각수 순환관에서 배출되는 냉각수를 다시 제2쿨러로 이송되도록 함으로써, 제1쿨러와 제2쿨러를 통해 열교환되는 가스를 적정 온도로 용이하게 제어할 수 있게 된다.
또한, 제1쿨러가 고장시 보조쿨러를 통해 압축관으로 이송하는 가스를 냉각시킬 수 있게 된다.
이에 따라, 냉각수의 순환을 효율적으로 제어하여 가스압축기 시스템 내에서 순환하는 가스를 사용처에서 요구하는 적정 온도로 냉각될 수 있도록 하고, 서지 현상 발생 시 빠른 시간 내에 정상의 상태로 회복할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 가스 압축기 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 가스 압축기 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 가스 압축기 시스템에서 제1쿨러를 순환하는 냉각수의 흐름을 나타낸 흐름도.
도 4는 본 발명에 따른 가스 압축기 시스템에서 제1쿨러와 제2쿨러를 순환하는 냉각수의 흐름을 나타낸 흐름도.
도 5는 본 발명에 따른 가스 압축기 시스템에서 보조쿨러와 제2쿨러를 순환하는 냉각수의 흐름을 나타낸 흐름도.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도 2 내지 도5를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 가스 압축기 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 개략도, 도 3은 본 발명에 따른 가스 압축기 시스템에서 제1쿨러를 순환하는 냉각수의 흐름을 나타낸 흐름도, 도 4는 본 발명에 따른 가스 압축기 시스템에서 제1쿨러와 제2쿨러를 순환하는 냉각수의 흐름을 나타낸 흐름도, 도 5는 본 발명에 따른 가스 압축기 시스템에서 보조쿨러와 제2쿨러를 순환하는 냉각수의 흐름을 나타낸 흐름도이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 가스 압축기 시스템은 크게, 흡입부(100), 압축부(200), 배출부(300), 안티서지부(400), 냉각수 공급부(500)를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 가스 압축기 시스템은 압축가스의 냉각시키기 위한 냉각수를 효율적으로 제어하여 공급함으로써 가스를 적정 온도로 조절하기 용이하고, 압축가스의 냉각 효율성을 향상시킴으로서 사용처에서 요구하는 가스의 온도를 정확히 제어하여 공급할 수 있고, 서지 현상 발생 시에는 빠른 시간 내에 정상 운전 상태로 전환되도록 하는 가스 압축기 시스템에 관한 것이다.
먼저, 흡입부(100)는 가스 압축기의 작동유체로 사용되는 가스를 공급받는 부분이다.
상기 흡입부(100)는 가스공급원(미도시)으로부터 상기 가스들을 공급받는 흡입관(110)이 구성된다.
상기 흡입부(100)는 흡입관(110) 상에 제1차단밸브(120), 압력조절밸브(130), 흡입밸브(140) 순으로 배치되어 설치될 수 있다.
이때, 상기 흡입관(110)에는 흡입관(110)으로 가스가 유입되는 것을 차단하기 위해 제1차단밸브(120)가 설치되는데, 후술하는 제2차단밸브(340)와 연동하여 가스 압축기 내로 가스가 유입되거나 배출되지 못하도록 차단하는 역할을 하며, 이는 일시적으로 가스 압축기의 작동을 멈춰 유지보수 작업을 수행하기 위해 가스 압축기로 가스가 유입되거나 배출되지 못하도록 하기 위함이다.
또한, 상기 제1차단밸브(120)는 솔레노이드 방식의 밸브로 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 흡입관(110)에는 제1차단밸브(120) 다음으로 압력조절밸브(130)가 설치된다.
상기 압력조절밸브(130)는 제1차단밸브(120)를 거쳐 이송된 가스의 압력을 조절하기 위한 부분으로 흡입관(110)에 설치된다.
상기 압력조절밸브(130)는 가스 압축기 내의 가스 압력을 일정하게 유지하거나 최고 압력을 제어하기 위한 것으로, 과부하 방지 역할을 겸한다.
한편, 상기 흡입밸브(140)는 압력조절밸브(130) 다음 위치의 흡입관(110)에 설치된다.
상기 흡입밸브(140)는 압력조절밸브(130)로부터 이송된 가스의 유량을 제어하기 위한 부분이다.
이러한 상기 흡입밸브(140)는 밸브의 개방 정도에 따라 흡입밸브(140)를 통과하는 가스의 양을 설정할 수 있다.
이렇게 상기 흡입부(100)는 가스를 공급받아 압력을 조절하고 유량을 제어하여 후술하는 압축부(200)로 보내는 역할을 수행한다.
다음으로, 압축부(200)는 상기 흡입부에서 이송되는 가스를 압축하기 위한 부분이다.
상기 압축부(200)는 흡입부(100)의 흡입관(110) 끝단에 연결되도록 압축관(210)이 설치된다.
상기 압축관(210)에는 압축기(220)가 설치되고, 상기 압축기(230) 다음으로 쿨러(230)가 배치되도록 설치된다.
상기 압축기(220)는 흡입밸브(150)를 통해 유량이 제어된 가스를 고압의 상태로 압축하기 위한 부분이다.
상기 압축기(220)는 압축관(210)을 통해 이송된 가스를 압축하는 것으로, 기계적 에너지를 통해 가스를 고압으로 생성하여 공급하기 위한 것이다.
상기 압축기(220)의 작동 방식에 따라 왕복동, 원심형, 축류, 스크류 방식이 적용될 수 있다.
한편, 상기 압축기(220)를 통해 압축된 가스를 저온으로 냉각시기키 위해 압축관(210)에는 제1쿨러(230)가 설치된다.
상기 제1쿨러(230)는 압축기(220)에서 이송되어 고온 상태로 전환된 압축된 가스를 저온 상태로 냉각하기 위한 것이다.
즉, 상기 제1쿨러(230)를 통해 최적의 온도를 갖는 압축된 가스로 열교환하게 되는 것이다.
이때, 상기 제1쿨러(230) 다음으로 상기 압축기(220)가 더 설치될 수도 있다.
즉, 압축관(210) 상에 먼저 압축기(220)가 배치되고, 그 다음 제1쿨러(230)가 배치되며, 다시 압축기(220)가 배치되도록 하여, 압축기(220)에서 압축된 가스를 제1쿨러(230)에서 냉각시킨 후 다시 압축기(220)를 통해 다시 한 번 압축하는 과정으로 가스를 압축할 수도 있다.
한편, 상기 압축부(200)의 압축관(210)에는 제1쿨러(230)가 고장 시 제1쿨러(230)를 대체하기 위해 보조쿨러(600)가 더 설치될 수 있다.
상기 보조쿨러(600)는 후술하는 냉각수 공급부(500)와 함께 구체적으로 설명하도록 한다.
다음으로, 배출부(300)는 압축부(200)에서 압축된 가스가 이송되어 사용처로 배출되기 위한 부분이다.
상기 배출부(300)는 상기 압축관(210)과 연결되도록 배출관(310)이 설치된다.
여기서, 상기 배출관(310)에는 배출관(310)으로 이송되는 가스가 압력차에 의해 역류하는 것을 방지하기 위해 체크밸브(320)가 설치된다.
상기 체크밸브(320)는 서지 현상 발생시 배출관(310) 내의 압력의 변화에 따라 압력관(210)이 위치된 역방향으로 가스가 역류하여 흐르는 것을 방지한다.
한편, 상기 배출관(310)에는 체크밸브(320) 다음으로 제2차단밸브(330)가 설치된다.
상기 제2차단밸브(330)는 상기 설명한 흡입부(100)의 제1차단밸브(120)와 연동하여 흡입관(110)으로부터 배출관(310)까지 가스가 유입되거나 배출되지 못하도록 차단하기 위한 역할을 한다.
즉, 가스가 유입되는 입구에 해당하는 흡입관(110)과 가스가 배출되는 배출관(310) 사이를 차단함으로써 개별적인 하나의 가스 압축기 시스템유닛을 유지보수 작업이 필요로 할 때 상기 제1차단밸브(120)와 제2차단밸브(340)를 통해 가스의 유입 및 배출을 차단할 수 있게 된다.
다음으로, 안티서지부(400)는 가스 압축기 시스템에서 서지 현상 발생 시 이를 정상의 운전 상태로 회복시키기 위한 부분으로, 가스 압력을 재순환시켜 정상 압력을 유지하도록 하는 역할을 한다.
상기 안티서지부(400)는 크게, 순환관(410), 안티서지밸브(420), 제2쿨러(430)를 포함하여 구성된다.
상기 순환관(410)은 일측은 압축부(200)와 배출부(300) 사이에 배치된 압축관(210)과 연결되도록 설치되고, 타측은 상기 흡입부(100)의 흡입밸브(160) 후단(後段)에 연결되도록 설치된다.
상기 순환관(410)은 압축부(200)에서 이송된 압축가스를 흡입부(100)와 압축부(200) 사이에 배치된 압축관(210)으로 재순환시키는 역할을 한다.
이때, 상기 순환관(410)에는 순환관(410)으로 이송되는 가스의 흐름을 제어하기 위해 안티서지밸브(420)가 설치된다.
즉, 상기 순환관(410)을 통해 유입되어 이송되는 가스가 안티서지밸브(420)의 개폐에 따라 흡입부(100)와 압축부(200) 사이에 배치된 압축관(210)으로 재순환될 수 있는 것이다.
이와 같이, 상기 순환관(410)을 통해 압축관(210)으로 가스를 재순환시킴으로써, 압축관(210)으로 이송하는 가스의 압력을 일정 수준으로 올릴 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기 제2쿨러(430)는 순환관(410)을 통해 순환하는 가스를 냉각시키기 위한 부분이다.
상기 제2쿨러(430)는 순환관(410)에 설치되어 가스를 열교환하게 된다.
다음으로, 냉각수 공급부(500)는 크게, 냉각수 순환관(510), 펌프(520), 냉각수 쿨러(530), 분기부(540), 병합부(550)를 포함한다.
상기 냉각수 공급부(500)는 상기 압축부(200)의 제1쿨러(230)와 안티서지부(400)의 제2쿨러(430)를 순환하면서 냉각수를 공급하기 위한 역할을 한다.
먼저, 상기 냉각수 순환관(500)은 제1쿨러(230), 제2쿨러(430) 및 보조쿨러(600)로 냉각수가 순환하기 위한 부분이다.
즉, 제2쿨러(430)로부터 제1쿨러(230)로 냉각수가 순환될 수 있는 통로를 제공하고, 상기 제1쿨러(230)에서 배출되는 냉각수를 다시 제1쿨러(230)로 순환될 수 있는 통로를 제공하는 것이다.
이에 따라, 냉각수는 제2쿨러(430) 및 제1쿨러(230)를 거쳐 적정 온도로 맞춰질 수 있게 된다.
상기 펌프(520)는 냉각수 순환관(510)에 설치되어 냉각수가 순환될 수 있도록 펌핑하는 부분으로, 상기 냉각수 순환관(510)으로 순환하는 냉각수가 일정 압력에 의해 순환될 수 있도록 하는 부분이다.
상기 냉각수 쿨러(530)는 냉각수 순환관(510)에 순환하는 냉각수를 특정 온도로 냉각시키기 위한 부분으로, 상기 제1쿨러(230) 및 제2쿨러(430)를 거쳐 냉각수 순환관(510)으로 순환하는 냉각수를 냉각시켜 가스를 냉각하기 최적의 온도로 냉각수가 순환될 수 있도록 하는 부분이다.
상기 분기부(540)는 제1쿨러(230)와 보조쿨러(600)로 냉각수를 각각 분기하여 보내기 위한 부분이다.
즉, 제1쿨러(230) 고장시 보조쿨러(600)로 냉각수를 보내기 위해 2곳으로 분기되어 냉각수가 배출될 수 있도록 하기 위함이다.
이때, 상기 분기부(540)는 냉각수 쿨러(530), 펌프(530) 다음 순으로 배치될 수 있다.
상기 병합부(550)는 제1쿨러(230)와 보조쿨러(600)를 통해 배출된 냉각수를 한 곳으로 모으기 위한 부분이다.
즉, 제1쿨러(230)에서 배출되는 냉각수와 보조쿨러(600)에서 배출되는 냉각수를 한 곳으로 모아 제2쿨러(430) 및 다시 제1쿨러(230)로 냉각수를 순환시키기 위한 부분이다.
한편, 상기 냉각수 순환관(510)은 제2쿨러(430)와 제1쿨러(230)로 냉각수가 순환되도록 하는 제1냉각수 순환관(511), 제1쿨러(230)에서 배출된 냉각수를 제2쿨러(430)로 보내기 위한 제2냉각수 순환관(512), 보조쿨러(600)로 냉각수를 공급하기 위한 제3냉각수 순환관(513)을 포함한다.
상기 제1냉각수 순환관(511)은 제2쿨러(430)에서 제1쿨러(230)로 연결되도록 설치되고, 제1쿨러(230)에서 다시 제1쿨러(230)로 순환하도록 설치된다.
즉, 제2쿨러(430)에서 배출되어 제1쿨러(230)로 냉각수가 순환하는 배관에 제1쿨러(230)에서 배출된 냉각수가 상기 제2쿨러(430)에서 배출되어 제1쿨러(230)로 냉각수가 순환하는 배관과 연결되어 순환할 수 있도록 구성된다.
이에 따라, 상기 제1냉각수 순환관(511)을 통해 제2쿨러(430)에서 제1쿨러(230)로 냉각수가 순환할 수 있고, 제1쿨러(230)에서 배출된 냉각수가 다시 제1쿨러(230)로 순환할 수도 있게 된다.
이때, 상기 제1냉각수 순환관(511)에는 분기부(540)와 제1쿨러(230) 사이에 제1밸브(511a)가 설치되고, 병합부(550)와 냉각수 쿨러(530) 사이에 제2밸브(511b)가 설치된다.
상기 제2냉각수 순환관(512)은 병합부(550)에서 제2쿨러(430)로 연결되도록 설치된다.
즉, 병합부(550)에서 배출된 냉각수가 제2쿨러(430)로 순환할 수 있도록 한다.
이에 따라, 제1쿨러(230) 또는 보조쿨러(600)에서 배출된 냉각수가 병합부(550)를 거쳐 제2쿨러(430)로 순환하여 냉각수의 조절할 수 있게 된다.
이때, 상기 제2냉각수 순환관에는, 병합부와 제2쿨러 사이에 제3밸브가 설치된다.
상기 제3냉각수 순환관(513)은 분기부(540)에서 병합부(550)로 연결된 상태에서 보조쿨러(600)로 연결되고, 다시 보조쿨러(600)에서 병합부(550)로 연결되도록 설치된다.
즉, 분기부(540)에서 배출된 냉각수가 병합부(550)로 바로 순환되도록 하거나, 또는 보조쿨러(600)로 순환하고 다시 보조쿨러(600)를 거쳐 병합부(550)로 순환될 수 있도록 구성된다.
이때, 상기 제3냉각수 순환관(513)에는 분기부(540)와 병합부(550) 사이에 제4밸브(513a)가 설치되고, 상기 제4밸브(513a)와 병합부(550) 사이에는 제5밸브(513b)가 설치되며, 상기 제4밸브(513a)와 보조쿨러(600) 사이에는 제6밸브(513c)가 설치된다.
한편, 상기 제2밸브(511b)와 제3밸브(512a)의 동작을 제어하기 위해 제2쿨러(430)와 냉각수 쿨러(540) 사이의 제1냉각수 순환관(511)에는 온도조절부(560)이 설치된다.
또한, 상기 제1밸브(511a)와 제4밸브(513a)의 동작을 제어하기 위해 펌프(520)와 분기부(540) 사이의 제1냉각수 순환관(511)에는 제1흐름제어부(570)이 설치된다.
또한, 상기 제5밸브(513b)와 제6밸브(513c)의 동작을 제어하기 위해 제3냉각수 순환관(513)에는 제2흐름제어부(580)가 설치된다.
이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 상기 설명한 가스 압축기 시스템의 작용에 대하여 설명한다.
먼저, 일반 운전 상황 시 가스 흐름을 알아보면, 흡입관(110)을 통해 작동유체로 사용되는 가스가 유입되고, 유입된 가스는 1차단밸브(120)을 거쳐 압력조절밸브(130)에 의해 설정된 압력으로 조절되어 흡입밸브(140)로 보내지고 유량을 조절된 후 압축부(200)로 보내진다.
그 다음, 흡입밸브(140)에서 이송된 가스는 압축관(210)을 통해 이송되어 압축기(220)로 이송되고 고압으로 압축된 후 제1쿨러(230)로 보내져 냉각처리된 후 배출관(310)을 이송된다.
그 다음, 배출관(310)으로 이송되는 가스는 체크밸브(320)와 제2차단밸브(330)을 거쳐 사용처로 배출되게 된다.
한편, 가스 압축기 시스템에서 서지 현상 발생 시 가스 흐름을 보면, 가스의 압력이 기설정된 압력 이상으로 과압될 경우 릴리프밸브(320)를 통해 외부로 배출된다.
또한, 서지 현상 발생 시 압축기(220)에서 압축된 후 배출된 가스가 제1쿨러(230)를 거쳐 안티서지부(400)의 순환관(410)으로 순환되어 안티서지밸브(420)를 거쳐 제2쿨러(430)로 보내져 냉각된 후 다시 흡입관(110)과 압축관(210)으로 순환하면서 가스의 압력을 상승시킨다.
다음으로, 도 3을 참조하여 제1쿨러(230)를 순환하는 냉각수의 흐름에 대해 설명한다.
먼저, 제1쿨러(230)에서 열교환후 배출되는 냉각수는 제1냉각수 순환관(511)을 거쳐 병합부(550)로 보내지고 냉각수 쿨러(530)를 거쳐 적정 온도로 냉각된 후 펌프(520)에 의해 펌핑되어 분기부(540)로 보내지며, 분기부(540)에서 다시 제1쿨러(230)로 유입되어 냉각수가 순환되게 된다.
이때, 제1쿨러(230)에서 열교환후 배출되는 냉각수는 온도조절부(560)에 의해 제1냉각수 순환관(511) 내에서 흐르는 냉각수의 온도를 감지하여 온도를 더 높일 필요가 없다고 판단되면 제3밸브(512a)를 폐쇄하고 제2밸브(511b)를 개방되도록 하여 제2쿨러(430)를 거치지 않고 바로 냉각수 쿨러(530)로 냉각수가 이송될 수 있게 된다.
또한, 펌프(520)에서 펌핑되어 이송된 냉각수는 제1흐름제어부(570) 제어를 통해 제4밸브(513a)를 폐쇄하고 제1밸브(511a)가 개방되도록 하여 냉각수가 분기부(540)에서 바로 제1쿨러(230)로 유입될 수 있도록 한다.
다음으로, 도 4를 참조하여 제1쿨러(230)와 제2쿨러(430)를 순환하는 냉각수의 흐름에 대해 설명한다.
먼저, 제1쿨러(230)에서 열교환후 배출되는 냉각수는 제1냉각수 순환관(511)을 거쳐 병합부(550)로 보내지고, 병합부(550)에서 배출된 냉각수는 제2냉각수 순환관(512)을 통해 제2쿨러(430)로 유입되고, 제2쿨러(430)를 통해 배출된 냉각수는 냉각수 쿨러(530)를 거쳐 적정 온도로 냉각된 후 펌프(520)에 의해 펌핑되어 분기부(540)로 보내지며, 분기부(540)에서 다시 제1쿨러(230)로 유입되어 냉각수가 순환되게 된다.
이때, 제1쿨러(230)에서 열교환후 배출되는 냉각수는 온도조절부(560)에 의해 제1냉각수 순환관(511) 내에서 흐르는 냉각수의 온도를 감지하여 온도를 더 높일 필요가 있다고 판단되면 제2밸브(511b)를 폐쇄하고 제3밸브(512a)를 개방되도록 하여 냉각수가 제2쿨러(430)를 거쳐 냉각수 쿨러(530)로 냉각수가 이송될 수 있게 된다.
다음으로, 도 5를 참조하여 보조쿨러(600)와 제2쿨러(430)를 순환하는 냉각수의 흐름에 대해 설명한다.
먼저, 제1냉각수 순환관(511)을 거쳐 순환하는 냉각수는 펌프(520)에 의해 펌핑되어 분기부(540)로 보내지며, 분기부(540)에서 제3냉각수 순환관(513)을 통해 보조쿨러(600)로 유입되며, 보조쿨러(600)에서 배출되는 냉각수는 병합부(550)를 거쳐 제2냉각수 순환관(512)를 통해 제2쿨러(430)로 유입되어 냉각수가 순환하게 된다.
이때, 펌프(520)에서 펌핑된 냉각수는 제1흐름제어부(570)에 의해 제1밸브(511a)를 폐쇄하고 제4밸브(513a)가 개방되도록 하여 냉각수가 보조쿨러(600)로 유입되도록 하며, 또한, 압축관(210)으로 이송되는 가스의 온도를 낮추지 않아도 될 상황일 경우에는 제3흐름제어부(513)에 의해 제6밸브(513c)가 폐쇄되고 제5밸브(513b)가 개방되어 바로 병합부(550)로 이송될 수도 있다.
그 다음, 병합부(550)에서 배출된 냉각수는 온도조절부(560)에 의해 제1냉각수 순환관(511) 내에서 흐르는 냉각수의 온도를 감지하여 온도를 더 높일 필요가 있다고 판단되면 제2밸브(511b)를 폐쇄하고 제3밸브(512a)를 개방되도록 하여 냉각수가 제2쿨러(430)를 거쳐 냉각수 쿨러(530)로 냉각수가 이송될 수 있게 된다.
상기 설명한 바와 같이, 냉각수를 제1냉각수 순환관(511)을 통해 제1쿨러(230)와 제2쿨러(430)를 순환되도록 하고, 제2냉각수 순환관(512)에서 배출되는 냉각수를 다시 제2쿨러(430)로 이송되도록 함으로써, 제1쿨러(230)와 제2쿨러(430)를 통해 열교환되는 가스를 적정 온도로 용이하게 제어할 수 있게 된다.
또한, 제1쿨러(230)가 고장시 보조쿨러(600)를 통해 압축관(210)으로 이송하는 가스를 냉각시킬 수 있게 된다.
이에 따라, 냉각수의 순환을 효율적으로 제어하여 가스압축기 시스템 내에서 순환하는 가스를 사용처에서 요구하는 적정 온도로 냉각될 수 있도록 하고, 서지 현상 발생 시 빠른 시간 내에 정상의 상태로 회복할 수 있는 특징이 있는 것이다.
한편, 본 발명은 앞서 설명한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.
100: 흡입부 110: 흡입관
120: 제1차단밸브 130: 압력조절밸브
140: 흡입밸브 200: 압축부
210: 압축관 220: 압축기
230: 제1러 300: 배출부
310: 배출관 320: 체크밸브
330: 제2차단밸브 400: 안티서지부
410: 순환관 420: 안티서지밸브
430: 제2쿨러 500: 냉각수 공급부
510: 냉각수 순환관 511: 제1냉각수 순환관
511a: 제1밸브 511b: 제2밸브
512: 제2냉각수 순환관 512a: 제3밸브
513: 제3냉각수 순환관 513a: 제4밸브
513b: 제5밸브 513c: 제6밸브
520: 펌프 530: 냉각수 쿨러
540: 분기부 550: 병합부
560: 온도조절부 570: 제1흐름제어부
580: 제2흐름제어부

Claims (6)

  1. 가스가 유입되는 흡입관에 설치되고 흡입관으로 흡입되어 이송되는 가스의 압력을 조절하는 압력조절밸브와 상기 압력조절밸브에서 이송된 가스의 유량을 제어하기 위한 흡입밸브를 포함하는 흡입부;
    상기 흡입부에서 이송되는 가스를 압축하고 압축된 가스를 냉각하기 위한 제1쿨러가 설치된 압축부;
    상기 압축부에서 이송된 가스를 이상 고압 발생 시 배출시키고, 정상 압력일 경우에는 가스 사용처로 배출하기 위한 배출부;
    가스 압축기에서 서지 현상 발생 시 가스 압력을 재순환시켜 정상 압력을 유지하도록 하고, 순환되는 가스를 냉각하기 위한 제2쿨러가 설치되어 서지 현상으로부터 회복시키기 위한 안티서지부;를 포함하고,
    상기 흡입부의 제1쿨러와 안티서지부의 제2쿨러를 순환하면서 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 공급부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 압축기 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 압축부의 압축관에는,
    제1쿨러가 고장 시 제1쿨러를 대체하기 위해 보조쿨러가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 압축기 시스템.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서,
    상기 냉각수 공급부는,
    제1쿨러, 제2쿨러 및 보조쿨러로 냉각수가 순환하기 위한 냉각수 순환관;
    상기 냉각수 순환관에 설치되어 냉각수가 순환될 수 있도록 펌핑하는 펌프;
    상기 냉각수 순환관에 순환하는 냉각수를 특정 온도로 냉각시키기 위한 냉각수 쿨러;
    상기 제1쿨러와 보조쿨러로 냉각수를 각각 분기하여 보내기 위한 분기부; 및
    상기 제1쿨러와 보조쿨러를 통해 배출된 냉각수를 한 곳으로 모으기 위한 병합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 압축기 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 냉각수 순환관은,
    제2쿨러와 제1쿨러로 냉각수가 순환되도록 하는 제1냉각수 순환관;
    제1쿨러에서 배출된 냉각수를 제2쿨러로 보내기 위한 제2냉각수 순환관; 및
    보조쿨러로 냉각수를 공급하기 위한 제3냉각수 순환관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 압축기 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1냉각수 순환관에는, 분기부와 제1쿨러 사이에 제1밸브가 설치되고, 병합부와 냉각수 쿨러 사이에 제2밸브가 설치되며,
    상기 제2냉각수 순환관에는, 병합부와 제2쿨러 사이에 제3밸브가 설치되고,
    상기 제3냉각수 순환관에는, 분기부와 병합부 사이에 제4밸브가 설치되고, 상기 제4밸브와 병합부 사이에는 제5밸브가 설치되며, 상기 제4밸브와 보조쿨러 사이에는 제6밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 압축기 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제2밸브와 제3밸브의 동작을 제어하는 온도조절부;
    상기 제1밸브와 제4밸브의 동작을 제어하는 제1흐름제어부; 및
    상기 제5밸브와 제6밸브의 동작을 제어하는 제2흐름제어부;가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 압축기 시스템.
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