KR20170089278A - Cooling system for marine main and auxiliary engine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 선박용 기관의 냉각 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 선박의 기관실에 탑재되는 주기, 보기 등의 효율적인 냉각을 도모하기 위한 선박용 기관의 냉각 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 선박에 설치되는 메인 엔진, 발전기 엔진, 기타 보조장비 등의 냉각을 위하여 청수라인, 해수라인, 청수쿨러, 배관요소 등이 구비된다. 청수 쿨러의 경우 일측의 폐루프(close loop)로 순환되는 청수와 타측의 개루프(open loop)로 이송되는 해수의 열교환을 수행한다.Generally, for the cooling of the main engine, generator engine and other auxiliary equipments installed on the ship, the water line, seawater line, fresh water cooler, and piping element are provided. In the case of a fresh water cooler, heat exchange is performed between fresh water circulated in a closed loop of one side and seawater transferred to an open loop of the other side.
이러한 시스템에서 운항 조건에 따라 해수의 온도가 설계치보다 낮아지는 경우 저온 냉각수를 공급하여 엔진 효율을 높이는 방법이나 냉각수를 일정 온도로 유지하도록 펌프의 회전수(rpm)를 낮추어 전력 저감을 통해 선박 효율을 높일 수 있다. 다만 펌프의 회전수를 줄이면 냉각수 온도를 더 낮출 수 없어 두 방법을 동시에 적용하기 곤란하다.In this system, if the temperature of the seawater is lower than the design value according to the operating conditions, the method of increasing the engine efficiency by supplying the low temperature cooling water or reducing the rotation speed (rpm) of the pump to maintain the cooling water at a predetermined temperature, . However, since the cooling water temperature can not be lowered by reducing the number of rotations of the pump, it is difficult to apply both methods at the same time.
이와 관련되는 선행기술문헌으로서, 한국 등록특허공보 제1529229호(선행문헌 1), 한국 공개특허공보 제2013-0049985호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.As related prior art documents, Korean Patent Registration No. 1529229 (Prior Art 1) and Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0049985 (Prior Art 2) are known.
선행문헌 1은 유입되는 청수를 주 해수 냉각 펌프로부터 유입되는 해수를 통해 냉각 처리하는 냉각기; 냉각기에서 냉각 처리된 냉각수를 운전 장비로 공급하는 연결 배관 상에 설치되는 제 1온도 감지 센서; 제 1온도 감지 센서의 온도값을 수신하여 주 해수 냉각 펌프를 제어하는 컨트롤 패널; 등을 구비한다. 이에, 선박 운항 조건에 관계없이 선박이 안정적으로 운항하는 효과를 기대한다.The
선행문헌 2는 해수 순환부의 해수와 상기 청수 순환부의 청수 사이의 열교환을 위한 청수 냉각부, 상기 청수 냉각부를 거쳐 냉각된 청수에 대한 공급온도를 조절하는 공급온도 조절부, 청수 분지 순환부를 통해 제공되는 청수를 냉각수로 활용하는 냉각수 보조 소비설비 등을 구비한다. 이에, 선박의 연료 소모율을 개선하고 장비의 크기를 줄일 수 있는 효과를 기대한다.The prior art 2 is provided with a fresh water cooling part for exchanging heat between the seawater of the seawater circulation part and fresh water of the fresh water circulation part, a supply temperature control part for controlling the supply temperature to fresh water cooled through the fresh water cooling part, And cooling water auxiliary consumption equipment which uses fresh water as cooling water. Therefore, it is expected that the fuel consumption rate of the ship can be improved and the size of the equipment can be reduced.
그러나, 상기한 선행문헌 1의 온도값에 의한 주 해수 냉각 펌프의 제어 또는 선행문헌 2의 냉각수 보조 소비설비인 공기 냉각기는 선박 기관의 냉각을 비롯한 전체적인 효율성 측면에서 최적의 상태를 유지하기에 미흡하다.However, the control of the main sea water cooling pump by the temperature value of the above-mentioned
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 선박용 주기 및 보기 냉각 시스템을 분리하여 각 요구 사항과 특징 별로 최적의 에너지 저감을 도모하여 선박의 전체적인 효율을 높이는 선박용 기관의 냉각 시스템를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a cooling system for maritime engine that improves the overall efficiency of a ship by separating the marine cycle and the view cooling system and optimizing energy reduction according to each requirement and characteristic I have to.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 선박에 탑재되는 주기, 보기, 보조 장비를 비롯한 다수의 발열기기를 냉각하는 시스템에 있어서: 상기 발열기기로 순환되는 청수를 해수와 열교환하여 냉각시키도록 설치되는 청수 중앙냉각기; 상기 발열기기 중의 일부로 순환되는 청수를 해수와 열교환하여 냉각시키도록 설치되는 보조냉각수단; 및 상기 청수 중앙냉각기와 보조냉각수단을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a system for cooling a plurality of heating devices including a cycle, a view, and an auxiliary equipment mounted on a ship, the system comprising: a cooling device installed to cool purified water circulated in the heating device by exchanging heat with seawater Fresh water central cooler; An auxiliary cooling means installed to cool the fresh water circulated in a part of the heat generating device by heat exchange with seawater; And control means for controlling the fresh water central cooler and the auxiliary cooling means with an established algorithm.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 보조냉각수단은 메인소기 쿨러의 냉각을 위하여 소기 중앙냉각기, 소기청수펌프, 소기해수펌프를 적용하는 것을 특징으로 한다.As a detailed configuration of the present invention, the auxiliary cooling means is characterized in that a scavenging central cooler, a scavenge clean water pump, and a scavenging seawater pump are applied for cooling the main scavenging cooler.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 소기 중앙냉각기는 청수 중앙냉각기와 분리된 순환경로를 지닌 청수라인에 설치되는 것을 특징으로 한다.In a detailed configuration of the present invention, the scavenging center cooler is installed in a fresh water line having a circulation path separate from the fresh water central cooler.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 청수 중앙냉각기의 청수라인은 복수의 메인소기 쿨러에 대응하여 3방 밸브를 배제한 병렬의 순환경로로 연결되는 것을 특징으로 한다.In the detailed construction of the present invention, the fresh water line of the fresh water central cooler is connected to a plurality of main coolers by a parallel circulation path excluding a three-way valve.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단은 청수라인에서 청수 중앙냉각기의 출구측 온도를 입력하고 VFD 인버터 방식의 구동부를 통하여 메인해수펌프에 대한 출력을 인가하는 것을 특징으로 한다.In the detailed configuration of the present invention, the control means inputs the temperature at the outlet side of the fresh water central cooler at the fresh water line and applies the output to the main sea water pump through the drive unit of the VFD inverter type.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 한 호선에 동시 적용하기 힘든 두 기술을 각기 특성에 맞게 적용함으로써 선박용 기관의 냉각을 비롯하여 전반적으로 최상의 효율을 달성하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to achieve the best overall efficiency including the cooling of the ship engine by applying the two technologies, which are difficult to simultaneously apply to one line, to the respective characteristics.
또한, 종래와 대비하여 온도제어밸브의 생략이 가능하므로 냉각기와 관련된 배간의 배치가 간편화되는 효과도 있다.In addition, since the temperature control valve can be omitted in comparison with the conventional one, there is also an effect that arrangement of the ship related to the cooler is simplified.
도 1은 본 발명에 따른 냉각 시스템의 일예를 나타내는 구성도
도 2는 본 발명에 따른 냉각 시스템의 다른 예를 나타내는 구성도1 is a configuration diagram showing an example of a cooling system according to the present invention;
2 is a configuration diagram showing another example of the cooling system according to the present invention
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 선박에 탑재되는 주기, 보기, 보조 장비(15)를 비롯한 다수의 발열기기를 냉각하는 시스템에 관하여 제안한다. 통상 주기(메인엔진)는 2행정 내연기관을 사용하여 추력을 발생하고, 보기는 4행정 내연기관을 사용하여 전력을 생성한다. 도시에서 보조 장비(15)는 선박에서 열을 발생하여 냉각을 요하는 각종 기기로서 광의적으로 보기를 포함할 수도 있다.The present invention proposes a system for cooling a plurality of heating appliances including a cycle, a view, an auxiliary equipment (15) mounted on a ship. The normal cycle (main engine) generates a thrust by using a two-stroke internal combustion engine, and the example generates power by using a four-stroke internal combustion engine. In the city, the
참고로, 도 1은 일반적인 선박의 냉각 시스템을 예시하고, 도 2는 LNG 운송선의 냉각 시스템을 예시한다. For reference, FIG. 1 illustrates a general ship cooling system, and FIG. 2 illustrates a cooling system of an LNG carrier.
본 발명에 따르면 청수 중앙냉각기(30)가 상기 발열기기로 순환되는 청수를 해수와 열교환하여 냉각시키도록 설치되는 구조이다. 통상적으로 청수 중앙냉각기(30)의 청수라인(11)에는 메인청수 쿨러(22), 메인오일 쿨러(24), 메인소기 쿨러(26), 보조 장비(15), 저온청수펌프(33) 등이 폐루프로 연결된다. 청수 중앙냉각기(30)는 청수라인(11)의 청수와 해수라인(12)의 해수 간의 열교환을 수행한다. 메인청수 쿨러(22)는 주기의 냉각수를 냉각하고, 메인오일 쿨러(24)는 주기의 엔진오일을 냉각한다. 메인소기 쿨러(26)는 2행정 주기관의 연소 및 폐기가스 배출을 위한 소기(scavenging air)를 냉각한다.According to the present invention, the fresh water
또, 본 발명에 따르면 보조냉각수단이 상기 발열기기 중의 일부로 순환되는 청수를 해수와 열교환하여 냉각시키도록 설치되는 구조이다. 청수 중앙냉각기(30)와 독립적으로 구비되는 보조냉각수단은 저온의 냉각수를 공급할수록 효율이 증가하는 주기의 특정 냉각부하에 적용된다. 예컨대, 메인오일 쿨러(24)는 저온의 냉각수가 공급되면 엔진오일의 점성을 증가시키므로 보조냉각수단의 냉각부하에 포함시키지 않는 것이 바람직하다.According to the present invention, the auxiliary cooling means is arranged to cool the fresh water circulated in a part of the heat generating devices by heat exchange with the sea water. The auxiliary cooling means provided independently of the fresh water
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 보조냉각수단은 메인소기 쿨러(26)의 냉각을 위하여 소기 중앙냉각기(40), 소기청수펌프(43), 소기해수펌프(45)를 적용하는 것을 특징으로 한다. 통상 청수 중앙냉각기(30)로 소기의 온도를 낮춤에 있어서 해수 32℃를 기준으로 할 때 청수의 온도는 36℃로 설계된다. 그러나 메인소기 쿨러(26)의 청수 냉각수 온도가 설계치 이하로 저하되면 선박의 일부 냉각 시스템의 온도가 비효율적으로 저하(과냉)되는 현상을 초래한다. 이에, 보조냉각수단은 별도의 소기 중앙냉각기(40)로 메인소기 쿨러(26)의 냉각을 수행하는 것이 좋다.The auxiliary cooling means is characterized in that a scavenging
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 소기 중앙냉각기(40)는 청수 중앙냉각기(30)와 분리된 순환경로를 지닌 청수라인(11)에 설치되는 것을 특징으로 한다. 도 1 및 도 2에 나타내는 것처럼 청수 중앙냉각기(30)와 분리된 청수라인(11)에는 소기 중앙냉각기(40), 소기청수펌프(43), 메인소기 쿨러(26)가 설치된다. 반면 소기해수펌프(45)는 메인해수펌프(35)와 동일한 해수라인(12)에 인접하게 연결되어도 무방하다. 이와 같이 메인소기 쿨러(26)가 메인청수 쿨러(22), 메인오일 쿨러(24) 등과 분리되면 해수의 온도가 설계치 보다 낮은 경우 타 냉각 시스템은 과냉 문제없이 유지하는 반면에 저온 냉각수를 소기에 공급함으로써 엔진 효율을 높일 수 있다.In the detailed configuration of the present invention, the scavenging central cooler (40) is installed in a fresh water line (11) having a circulating path separate from the fresh water central cooler (30). 1 and 2, a scavenging
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 청수 중앙냉각기(30)의 청수라인(11)은 복수의 메인소기 쿨러(26)에 대응하여 3방 밸브를 배제한 병렬의 순환경로로 연결되는 것을 특징으로 한다. 도 1은 하나의 주기를 지닌 시스템을 예시하고, 도 2는 2개의 주기를 지닌 시스템을 예시한다. 도 2의 경우 일측과 타측의 메인청수 쿨러(22) 등은 청수라인(11) 상에 병렬회로로 연결된다. 미설명 부호 33′및 보조 35′는 각각 보조청수펌프 보조해수펌프를 나타낸다.In the detailed construction of the present invention, the
또, 본 발명에 따르면 제어수단(50)이 상기 청수 중앙냉각기(30)와 보조냉각수단을 설정된 알고리즘으로 제어하는 구조를 지닌다. 제어수단(50)은 마이컴 회로(도시 생략)을 기반으로 하며, 그 입출력단에 구동부(52), 온도센서(55), 메인해수펌프(35) 등이 연결된다. 제어수단(50)의 알고리즘은 메모리에 프로그램과 데이터 형태로 탑재되고 갱신된다.According to the present invention, the control means (50) controls the fresh water central cooler (30) and the auxiliary cooling means with an established algorithm. The
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단(50)은 청수라인(11)에서 청수 중앙냉각기(30)의 출구측 온도를 입력하고 VFD 인버터 방식의 구동부(52)를 통하여 메인해수펌프(35)에 대한 출력을 인가하는 것을 특징으로 한다. 제어수단(50)은 청수 중앙냉각기(30)의 출구측에 설치되는 온도센서(55)의 입력에 대응하여 메인해수펌프(35)의 RPM 과 그에 따른 유량을 변동하여 해수 온도가 설계치 보다 낮은 경우 펌프의 전기 소모량 감소를 통해 선박의 전체 효율을 높일 수 있으며 메인청수 쿨러(22), 메인오일 쿨러(24), 보조 장비(15)의 효율저하(과냉 등)를 방지한다. 통상 중앙냉각기(30)는 3방 밸브를 통한 바이패스 조절로 냉각수를 일정한 온도로 유지하여 과냉 등을 방지한다.The control means 50 inputs the temperature of the outlet side of the fresh water
반면, 본 발명의 중앙냉각기(30)는 별도의 3방 밸브를 배제하고 복수의 메인소기 쿨러(26)에 동시에 상시적으로 청수를 공급도록 시스템을 간소화할 수 있다. 다만, 소기 중앙냉각기(40)를 지닌 보조냉각수단에 대한 제어는 최소한으로 유지될 수 있다. 이에 따라, 소기 중앙냉각기(40)의 청수 온도 설계치는 종래의 36℃가 아닌 0℃ 이상으로 적용할 수도 있다.On the other hand, the
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It is therefore intended that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.
11: 청수라인
12: 해수라인
15: 보조 장비
22: 메인청수 쿨러
24: 메인오일 쿨러
26: 메인소기 쿨러
30: 청수 중앙냉각기
33: 저온청수펌프
35: 메인해수펌프
40: 소기 중앙냉각기
43: 소기청수펌프
45; 소기해수펌프
50: 제어수단
52: 구동부
55: 온도센서11: Fresh water line 12: Sea water line
15: Auxiliary equipment 22: Main water cooler
24: Main oil cooler 26: Main cooler
30: fresh water central cooler 33: low temperature fresh water pump
35: main seawater pump 40: scavenging central cooler
43: scavenge
50: control means 52:
55: Temperature sensor
Claims (5)
상기 발열기기로 순환되는 청수를 해수와 열교환하여 냉각시키도록 설치되는 청수 중앙냉각기(30);
상기 발열기기 중의 일부로 순환되는 청수를 해수와 열교환하여 냉각시키도록 설치되는 보조냉각수단; 및
상기 청수 중앙냉각기(30)와 보조냉각수단을 설정된 알고리즘으로 제어하는 제어수단(50);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박용 기관의 냉각 시스템.CLAIMS 1. A system for cooling a plurality of heating appliances including a cycle, an example, an auxiliary equipment (15) mounted on a ship, comprising:
A fresh water central cooler (30) installed to cool the fresh water circulated to the heating device by heat exchange with seawater to cool the fresh water;
An auxiliary cooling means installed to cool the fresh water circulated in a part of the heat generating device by heat exchange with seawater; And
And a control means (50) for controlling the fresh water central cooler (30) and the auxiliary cooling means with an established algorithm.
상기 보조냉각수단은 메인소기 쿨러(26)의 냉각을 위하여 소기 중앙냉각기(40), 소기청수펌프(43), 소기해수펌프(45)를 적용하는 것을 특징으로 하는 선박용 기관의 냉각 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the auxiliary cooling means applies a scavenging central cooler (40), a scavenge clean water pump (43), and a scavenging seawater pump (45) for cooling the main scavenging cooler (26).
상기 소기 중앙냉각기(40)는 청수 중앙냉각기(30)와 분리된 순환경로를 지닌 청수라인(11)에 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 기관의 냉각 시스템.The method of claim 2,
Characterized in that the scavenging central cooler (40) is installed in the fresh water line (11) with a separate circulation path from the fresh water central cooler (30).
상기 청수 중앙냉각기(30)의 청수라인(11)은 복수의 메인소기 쿨러(26)에 대응하여 3방 밸브를 배제한 병렬의 순환경로로 연결되는 것을 특징으로 하는 선박용 기관의 냉각 시스템.The method of claim 3,
Wherein the fresh water line (11) of the fresh water central cooler (30) is connected to a plurality of main coolers (26) by a parallel circulation path excluding a three-way valve.
상기 제어수단(50)은 청수라인(11)에서 청수 중앙냉각기(30)의 출구측 온도를 입력하고 VFD 인버터 방식의 구동부(52)를 통하여 메인해수펌프(35)에 대한 출력을 인가하는 것을 특징으로 하는 선박용 기관의 냉각 시스템.The method according to claim 1,
The control means 50 inputs the temperature of the outlet side of the fresh water central cooler 30 at the fresh water line 11 and applies the output to the main sea water pump 35 through the drive unit 52 of the VFD inverter type Cooling system for marine engines.
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