KR20170134802A

KR20170134802A - 컴프레서 시스템

Info

Publication number: KR20170134802A
Application number: KR1020160064595A
Authority: KR
Inventors: 이상태; 구훈회; 이동훈; 전병달
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2016-05-26
Filing date: 2016-05-26
Publication date: 2017-12-07
Also published as: KR101854233B1

Abstract

본 발명에 따른 컴프레서 시스템은 제1셧다운밸브와 제1컴프레서 사이에 마련되는 제1지점과, 상기 제1컴프레서와 중간밸브 사이에 마련되는 제2지점과, 상기 중간밸브와 제2컴프레서 사이에 마련되는 제3지점과, 상기 제2컴프레서와 제2셧다운밸브 사이에 마련되는 제4지점을 포함하는 컴프레서 시스템에 있어서, 제1지점과 제2지점 사이를 연결하는 제1바이패스라인; 상기 제1바이패스라인 상에 마련되는 제1안티서지밸브; 제3지점과 제4지점 사이를 연결하는 제2바이패스라인; 상기 제2바이패스라인 상에 마련되는 제2안티서지밸브; 제1지점과 제4지점 사이를 연결하는 제3바이패스라인; 및 상기 제3바이패스라인 상에 마련되는 혼합평형밸브를 포함하여, 긴급상황에서 상기 제1안티서지밸브와, 상기 제2안티서지밸브와, 상기 혼합평형밸브가 함께 개폐되어 서지현상을 제어하는 것을 포함한다.

Description

컴프레서 시스템{COMPRESSOR SYSTEM}

본 발명은 컴프레서 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 컴프레서와, 안티서지밸브(ASV,anti-surge valve)를 포함하는 컴프레서 시스템에 관한 것이다.

서지(surge)란 컴프레서(compressor)의 유체흐름이 순간적으로 역류하는 현상이다. 서지가 발생되면 압축하는 유체의 온도가 급격하게 상승하게 된다. 더불어 컴프레서 내부의 응력, 소음 및 바이브레이션 등의 문제를 발생시킨다. 이러한 문제는 결국 로우터(rotor)의 손상을 야기할 수도 있는데, 이를 예방하기 위하여 서지(surge)현상을 방지 및 저감하기 위한 방법이 계속 발명되고 있고, 특허문헌 공개특허문헌 제10-2012-0003912호는 그 중 하나의 방법을 개시한다.

흔히 서지(surge)를 방지하기 위한 컴프레서 시스템에서는 컴프레서 전후를 잇는 순환로를 이용한 재순환(re-circulation) 방식이 사용된다. 이 컴프레서 시스템에서는, 긴급상황(Emergency, ESD)이 되면 컴프레서 시스템(compression system)의 전 후단에 설치된 셧다운밸브(Shutdown valve, SDV) 가 닫히고, 양단의 셧다운밸브를 잇는 우회로에 마련된 안티서지밸브(Anti-surge valve)가 열려, 컴프레서 시스템(Compression system)의 전단과 후단의 압력이 평형을 이루게 되어 긴급상황이 해제되게 된다.

허나, 이러한 컴프레서 시스템은 몇가지 문제를 안고 있다. 긴급상황(ESD)에서 컴프레서 시스템 전후의 압력이 평형압력(SOP)에 도달하는 시간이 오래 걸린다는 점과, 그에 따라 플레어 타워(flare tower)의 길이가 길어진다는 점이 그것이다. 특히 이러한 문제는 다단 컴프레서 시스템(multi stage compression system)에서 부각된다.

대한민국공개특허 제10-2012-0003912호

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 컴프레서 시스템 전후의 압력이 평형압력(SOP)에 빠른 시간 안에 도달될 수 있는 컴프레서 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제1셧다운밸브와 제1컴프레서 사이에 마련되는 제1지점과, 제1컴프레서와 중간밸브 사이에 마련되는 제2지점과, 중간밸브와 제2컴프레서 사이에 마련되는 제3지점과, 제2컴프레서와 제2셧다운밸브 사이에 마련되는 제4지점을 포함하는 컴프레서 시스템에 있어서, 제1지점과 제2지점 사이를 연결하는 제1바이패스라인과, 상기 제1바이패스라인 상에 마련되는 제1안티서지밸브와, 제3지점과 제4지점 사이를 연결하는 제2바이패스라인과, 상기 제2바이패스라인 상에 마련되는 제2안티서지밸브와, 제1지점과 제4지점 사이를 연결하는 제3바이패스라인과, 상기 제3바이패스라인 상에 마련되는 혼합평형밸브를 포함하여, 긴급상황에서 상기 제1안티서지밸브, 상기 제2안티서지밸브 및, 상기 혼합평형밸브 중 적어도 어느 하나를 이용하여 서지현상을 제어하는 컴프레서 시스템이 제공될 수 있다.

또, 상기 제1컴프레서와 상기 제2컴프레서에는 각각 입구측에 제1스크러버가, 출구측에 제1열교환기가 설치되는 것을 포함할 수 있다.

또, 상기 제1컴프레서와 상기 제2컴프레서에는 각각 입구측에 제1열교환기가, 출구측에 제1스크러버가 설치되는 것을 포함할 수 있다.

또, 상기 제2지점에는 플레어타워로 연결되는 제1플레어라인이 마련되고, 상기 제1플레어라인 상에는 제1블로다운밸브가 설치되는 것을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1셧다운밸브와 제1컴프레서 사이에 마련되는 제1지점과, 제1컴프레서와 중간밸브 사이에 마련되는 제2지점과, 중간밸브와 제2컴프레서 사이에 마련되는 제3지점과, 제2컴프레서와 제2셧다운밸브 사이에 마련되는 제4지점을 포함하는 컴프레서 시스템에 있어서, 제1지점과 제2지점 사이를 연결하는 제1바이패스라인과, 상기 제1바이패스라인 상에 마련되는 제1안티서지밸브와, 제3지점과 제4지점 사이를 연결하는 제2바이패스라인과, 상기 제2바이패스라인 상에 마련되는 제2안티서지밸브와, 제2지점과 제3지점 사이를 연결하는 제3바이패스라인과, 상기 제3바이패스라인 상에 마련되는 혼합평형밸브를 포함하여, 긴급상황에서 상기 제1안티서지밸브, 상기 제2안티서지밸브, 상기 혼합평형밸브 중 적어도 어느 하나를 이용하여 서지현상을 제어하는 컴프레서 시스템이 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 컴프레서 시스템은, 제3바이패스라인과 혼합평형밸브를 마련하여 혼합평형압력(Combined Settle out pressure)을 기존 고압부(High pressure) 측의 평형압력(settle out pressure)보다 낮출 수 있다. 이는 임계배출유량(Peak blowdown discharge)의 감소로 이어지며, 플레어라인(Blowdown Line)의 크기 감소 및 플레어헤드(Flare header)의 크기를 줄일 수 있게 한다.

또, 각 지점의 임계배출유량(Peak blowdown discharge)을 줄임으로 플레어타워(Flare stack)의 높이를 줄일 수 있다.

또, 제3바이패스라인과 혼합평형밸브를 마련하여 저압/고압(LP/HP) 측을 혼합(Combine)해서 배출(Blowdown)시키면 제1플레어라인은 별도로 설치하지 않아도 되는 장점이 있다.

또, 혼합평형밸브를 설치함으로써 짧은 시간 안에 고압부/저압부의 압력을 평형상태로 만들 수 있다.

도 1은 종래의 컴프레서 시스템의 구성도이다.
도 2은 본 발명의 제1실시예에 따른 컴프레서 시스템의 구성도이다.
도 3는 본 발명의 제2실시예에 따른 컴프레서 시스템의 구성도이다.
도 4은 본 발명의 제3실시예에 따른 컴프레서 시스템의 구성도이다.
도 5은 본 발명의 제4실시예에 따른 컴프레서 시스템의 구성도이다.

이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 종래의 컴프레서 시스템의 구성도를 나타내는데, 이를 참조하여 먼저 일반적으로 사용되는 컴프레서 시스템에 대하여 간략히 설명한다.

도 1에는 다단의 컴프레서 시스템이 도시되어 있으나, 그를 설명하기 앞서 일반적인 컴프레서 시스템부터 먼저 설명하기로 한다. 컴프레서 시스템에서는 통상적으로 긴급상황(Emergency, ESD)이 되면 컴프레서 시스템(compression system) 전 후단에 설치된 셧다운밸브(Shutdown valve, SDV)가 닫히고, 양단의 셧다운밸브를 잇는 라인에 마련되는 안티서지밸브(Anti-surge valve)가 개방되어, 컴프레서 시스템(Compression system)의 전단과 후단의 압력이 평형을 이루게 된다. 이때 평형을 이루는 압력을 평형압력(SOP,Settle out pressure)라고 한다.

이처럼 컴프레서 시스템 전후의 압력을 평형압력(SOP)에 이르게 하는 이유는, 플레어타워(flare Tower)의 높이를 결정하는 요인(Factor) 중의 하나가 블로다운(Blowdown)시 방출되는 가스의 유량이고, 컴프세서 시스템 일측의 압력이 과다하게 높아지면 그만큼 유량도 증가되기 때문이다.

이처럼 압력이 평형을 이루게 된 이후에는 블로다운밸브(Blowdown valve)가 열리면서 그를 통과하는 탄화수소(hydrocarbon)를 플레어부로 보내 소각(flaring)시키게 된다. 이때 통상적으로 긴급상황에 대한 신호(ESD signal)가 발생된 후 30초 이후에 블로다운밸브(Blowdown valve)가 열리기 시작한다. 그리고 이를 통해 컴프레서 시스템이 안정적으로 작동될 수 있게 한다.

허나, 도 1에 도시된 바와 같이 다단으로 이루어진 컴프레서 시스템(multi stage compression system)에서는 긴급상황(ESD)에서 컴프레서 시스템 전후의 압력이 평형압력(SOP)에 도달하는 시간이 오래 걸린다는 점과, 그에 따라 플레어타워(flare tower)의 길이가 길어진다는 문제가 있다.

컴프레서(C1,C2)가 설치되는 위치에 따라 각각 저압부(LP)와 고압부(HP)를 형성하는데, 서지현상 발생시 고압부(HP) 일측에 마련되는 플레어라인(Blowdown Line)과 플레어헤드(Flare header)에 큰 임계배출유량(Peak blowdown discharge)이 발생되어 문제가 되는 것이다.

상세히 설명하면, 다단 컴프레서 시스템(Single Shaft multi stage compression system)에서는 긴급상황에서 컴프레서(Compressor)가 트립(Trip), 즉 정지되면 축을 통해 소량의 유체가 고압부(HP)에서 저압부(LP)로 이동하면서 압력이 평형이 되는데, 고압부(HP)와 저압부(LP)가 상호 평형압력에 도달하는 시간은 약 2분 이상이 소요된다. 이때 만약 고압부(HP)와 저압부(LP)가 상호 평형압력(Settle out pressure)에 도달 하기 전에 고압 상태에서 고압부 플레어(HP flare)로 탄화수소(hydrocarbon)가 방출되면, 그 양도 증가 하게 되며, 이는 결국 플레어타워(Flare tower)의 높이가 높아야 하는 단점이 있는 것이다.

따라서, 빠른 시간(30 초) 안에 고압부/저압부의 압력을 평형상태로 만들어, 그로써 임계배출유량(Peak blowdown discharge)을 감소시켜, 플레어라인(Blowdown Line)의 크기 감소 및 플레어헤드(Flare header)의 크기를 줄이고, 고압부(HP)측의 평형압력(settle out pressure)을 기존보다 낮춰줘 그와 연결된 블로다운라인의 임계배출유량(Peak blowdown discharge)을 줄임으로 플레어타워(Flare stack)의 높이 역시 줄일 필요가 있다.

도 2은 본 발명의 제1실시예에 따른 컴프레서 시스템의 구성도이다. 이하, 도 2을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 컴프레서 시스템을 설명한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 컴프레서 시스템은 제1셧다운밸브(110)와, 제1체크밸브(120)와, 제1스크러버(130), 제1컴프레서(140), 제1열교환기(150), 제1안티서지밸브(160), 제1블로다운밸브(170), 중간밸브(180), 제2스크러버(230), 제2컴프레서(240), 제2열교환기(250), 제2안티서지밸브(260), 제2블로다운밸브(270), 제3체크밸브(280), 제2셧다운밸브(290),및 혼합평형밸브(300)를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다. 이하에서는 이러한 각 구성들을 나열설명하기로 한다.

여기서, 도시된 제1지점(S1)은 도면상에서 제1체크밸브(120)와 제1스크러버(130) 사이에 배치되는 배관을 말하며, 제2지점(S2)은 제1열교환기(150)와 중간밸브(180) 사이에 배치되는 배관을, 제3지점(S3)은 중간밸브(180)와 제2스크러버(230) 사이에 배치되는 배관을, 제4지점(S4)은 제2열교환기(250)와 제3체크밸브(280) 사이에 배치되는 배관을 각각 지칭한다.

또 제1바이패스라인(B1)은 제1지점(S1)과 제2지점(S2)을 연결하는 배관라인을, 제2바이패스라인(B2)은 제3지점(S3)과 제4지점(S4)을 서로 연결하는 라인을, 제3바이패스라인(B3)은 제1지점(S1)과 제4지점(S4)을 연결하는 라인을 말한다.

또 제1플레어라인(F1)은 제2지점(S2)에서 분기되어 플레어와 연결되는 라인을, 제2플레어라인(F2)은 제4지점(S4)에서 분기되어 플레어와 연결되는 라인을 각각 지칭한다.

먼저, 제1셧다운밸브(110)는 인입되는 가스의 개폐를 조절하는 역할을 할 수 있다. 이러한 제1셧다운밸브(110)는 투입가스와 제1지점(S1) 사이에 위치할 수 있다. 또 제1셧다운밸브(110)는 그를 지나는 유량을 조절할 수 있다. 이때 제1셧다운밸브(110)는 예를 들어, 스로틀링(throttling) 밸브일 수 있다.

다음, 제1체크밸브(120)는 유체가 배출되는 방향으로만 열리는 서로 다른 형태의 이중체크밸브일 수 있다. 이때 제1체크밸브(120)가 서로 다른 형태의 이중체크밸브로 마련됨으로써, 유체공급설비의 이상동작에 따른 유체의 역류를 차단하고, 또 몸체 내부를 내식성 재료로 코팅함으로써 녹 발생이나 녹찌꺼기에 의한 배관오염, 배관막힘을 방지할 수 있다. 또 이렇듯 제1체크밸브(120)가 서로 다른 형태의 이중체크밸브로 마련됨으로써 고도로 효율화되고 실용화된 역류방지장치가 제공될 수 있다. 그리고 이러한 제1체크밸브(120)는 그를 흐르는 유체의 압력이 제1압력 이상이면 개방되게 하는 역할을 할 수 있다.

다음으로 제1스크러버(130)는 그로 흘러 들어오는 기체를 정화하는 역할을 할 수 있다. 이는 액체를 이용해서 가스 속에 부유하는 고체 또는 액체 입자를 포집(捕集)하는 것으로써, 그 원리는 액체를 먼지를 포함한 가스 속으로 분산시켜, 입자와 액체 방울과의 충돌, 확산에 의한 미소 입자의 접촉, 습도 증가에 의한 입자의 부착 응집, 액막에 의한 포집 입자의 재비산 방지, 응축에 의한 입자 지름의 증대 등에 의해 입자를 포집하는 방식으로 작동될 수 있다.

다음으로 제1컴프레서(140)는 유체가 들어오는 유입구와 배출되는 배출구를 포함하여 그로 유입되는 기체를 압축할 수 있다. 이때 제1컴프레서(140)는 로우터(rotor)에 의해 기체를 압축하는 회전형일 수 있다. 그리고 제1컴프레서(140)의 토출력은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 100kPa 이상일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.

다음, 제1열교환기(150)는 그를 지나는 유체의 온도를 낮추는 역할을 할 수 있다. 그를 지나는 가스의 온도를 적절히 조절하는 것이다. 여기서, 앞서 설명한 제1스크러버(130)와, 제1컴프레서(140)와, 제1열교환기(150)는 도시된 바와 같이 제1컴프레서(140)의 입구측에 제1스크러버(130)가, 출구측에 제1열교환기(150)가 각각 마련될 수 있다. 이는 제1컴프레서(140)가 정제된 가스를 압축하고 그 후로 압축된 가스의 온도를 조절하는 단계가 이루어진다는데 의미가 있다.

제1안티서지밸브(160)는 제1지점(S1)과 제2지점(S2) 사이를 연결하는 라인에 마련되어 서지현상을 억제하는 역할을 할 수 있다. 이때 이러한 제1안티서지밸브(160)가 개방되면, 제1지점(S1)과 제2지점(S2)의 압력차이를 줄여줄 수 있다. 이러한 제1안티서지밸브(160)는 긴급상황(ESD)이 되면 서지현상을 억제하기 위하여 개방될 수 있다.

또 제1안티서지밸브(160)는 일 방향으로만 개방될 수 있다. 상기 일 방향은 제2지점(S2)에서 제1지점(S1)으로 연장되는 방향일 수 있다.

제1블로다운밸브(170)는 제1플레어라인(F1)에 마련되어, 그를 지나는 가스를 플레어타워(flare tower)로 보내는지 여부를 결정하는 역할을 할 수 있다. 긴급상황(Emergency, ESD)이 되면 제1안티서지밸브(160)가 열려, 제1지점(S1)과 제2지점(S2)의 압력이 평형을 이루게 되는데, 그 이후에 제1블로다운밸브(170)가 열리면서 그를 통과하는 탄화수소(hydrocarbon)를 플레어부로 보내는 것이다. 이때 통상적으로 긴급상황에 대한 신호(ESD signal)가 발생된 후 30초 이후에 블로다운밸브(Blowdown valve)가 열리기 시작할 수 있다.

한편, 이러한 제1블로다운밸브(170)는 제1플레어라인(F1)과 함께 그 설치가 생략될 수 있다. 즉, 후술할 제3바이패스라인(B3)과 혼합평형밸브(300)가 마련됨으로써 제1블로다운밸브(170) 및 제1플레어라인(F1)은 필수적인 요소가 아니게 되는 것이다. 제3바이패스라인(B3)과 혼합평형밸브(300)이 마련되어 각 지점들(S1,S2,S3,S4) 사이의 압력의 차이가 작어지게 되면, 제1플레어라인(F1)과 제2플레어라인(F2)을 따로 두지 않더라도 제2플레어라인(F2)만으로 컴프레서 시스템이 안정적으로 운용될 수 있기 때문이다. 이는 추가적인 설비투자비용과 운용비용을 줄이는 효과를 가져온다.

다음, 중간밸브(180)는 유체가 배출되는 방향으로만 열리는 서로 다른 형태의 이중체크밸브일 수 있다. 이때 중간밸브(180)가 서로 다른 형태의 이중체크밸브로 마련됨으로써, 유체공급설비의 이상동작에 따른 유체의 역류를 완벽하게 차단하고, 또 몸체 내부를 내식성 재료로 코팅함으로써 녹 발생이나 녹찌꺼기에 의한 배관오염, 배관막힘을 방지할 수 있다. 그리고 이러한 중간밸브(180)는 그를 흐르는 유체의 압력이 특정 압력 이상이면 개방되게 하는 역할을 할 수 있다. 또 중간밸브(180)는 제1체크밸브(120)가 제1압력 이상에서 개방되는 것과 달리 제2압력 이상에서 개방될 수 있다. 이때 이러한 제2 압력은 상기 제1 압력보다 클 수 있다.

다음으로 제2스크러버(230)는 그로 흘러 들어오는 기체를 정화하는 역할을 할 수 있다. 이는 액체를 이용해서 가스 속에 부유하는 고체 또는 액체 입자를 포집(捕集)하는 것으로써, 그 원리는 액체를 먼지를 포함한 가스 속으로 분산시켜, 입자와 액체 방울과의 충돌, 확산에 의한 미소 입자의 접촉, 습도 증가에 의한 입자의 부착 응집, 액막에 의한 포집 입자의 재비산 방지, 응축에 의한 입자 지름의 증대 등에 의해 입자를 포집하는 방식으로 작동될 수 있다.

제2컴프레서(240)는 유체가 들어오는 유입구와 배출되는 배출구를 포함하여 그로 유입되는 기체를 압축할 수 있다. 이때 제2컴프레서(240)는 로우터(rotor)에 의해 기체를 압축하는 회전형일 수 있다. 그리고 제2컴프레서(240)의 토출력은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 100kPa 이상일 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.

제2열교환기(250)는 그를 지나는 유체의 온도를 낮추는 역할을 할 수 있다. 그를 지나는 가스의 온도를 적절히 조절하는 것이다.

제2안티서지밸브(260)는 제3지점(S3)과 제4지점(S4) 사이를 연결하는 제2바이패스라인(B2)에 마련되어 서지현상을 억제하는 역할을 할 수 있다. 이때 이러한 제2안티서지밸브(260)가 개방되면, 제3지점(S3)과 제4지점(S4)의 압력차를 줄여줄 수 있게 된다.

다음, 제2블로다운밸브(270)는 제2플레어라인(F2)에 마련되어, 그를 지나는 가스를 플레어타워(flare tower)로 보내는지 여부를 결정하는 역할을 할 수 있다. 긴급상황(Emergency, ESD)이 되면 제2안티서지밸브(260)가 열려, 제3지점(S3)과 제4지점(S4)의 압력이 평형을 이루게 되는데, 그 이후에 제1블로다운밸브(270)가 열리면서 그를 통과하는 탄화수소(hydrocarbon)를 플레어부로 보내는 것이다. 이때 통상적으로 긴급상황에 대한 신호(ESD signal)가 발생된 후 30초 이후에 블로다운밸브(Blowdown valve)가 열리기 시작할 수 있다.

제3체크밸브(280)는 유체가 배출되는 방향으로만 열리는 서로 다른 형태의 이중체크밸브일 수 있다. 이때 제3체크밸브(280)가 서로 다른 형태의 이중체크밸브로 마련됨으로써, 유체공급설비의 이상동작에 따른 유체의 역류를 완벽하게 차단하고, 또 몸체 내부를 내식성 재료로 코팅함으로써 녹 발생이나 녹찌꺼기에 의한 배관오염, 배관막힘을 방지할 수 있다. 그리고 이러한 제3체크밸브(280)는 그를 흐르는 유체의 압력이 특정 압력 이상이면 개방되게 하는 역할을 할 수 있다. 또 제3체크밸브(280)는 중간밸브(180)가 제2 압력 이상에서 개방되는 것과 달리 제3 압력 이상에서 개방될 수 있다. 이때 이러한 제3 압력은 상기 제2 압력보다 클 수 있다.

다음, 제2셧다운밸브(290)는 토출되는 가스의 개폐를 조절하는 역할을 할 수 있다. 이러한 제2셧다운밸브(290)는 제4지점(S4) 이후에 위치할 수 있다. 또 제2셧다운밸브(290)는 그를 지나는 유량을 조절할 수 있다. 이때 제2셧다운밸브(290)는 예를 들어, 스로틀링(throttling) 밸브일 수 있다. 그리고 제2셧다운밸브(290)는 제2바이패스라인(B2)의 유량이 증가하면 개방될 수 있다. 즉, 서지(surge)가 발생하면, 이를 해소하기 위해 제2셧다운밸브(290)가 개방될 수 있다.

혼합평형밸브(300)는 제3바이패스라인(B3) 상에 마련되어, 제1지점(S1)과 제4지점(S4)의 압력을 평형으로 맞추는 역할을 할 수 있다. 이러한 혼합평형밸브(300)는 안티서지밸브(160,260)과 마찬가지로 긴급상황(ESD) 발생시 개방될 수 있다.

혼합평형밸브(300)와 제1안티서지밸브(160)와 제2안티서지밸브(260)는 긴급상황이 발생되면 함께 개방 또는 폐쇄되어 각 지점들(S1, S2, S3, S4) 사이의 압력차를 신속히 줄일 수 있다. 이때, 혼합평형밸브(300)와 제1안티서지밸브(160)와 제2안티서지밸브(260)는 각각이 동시에 개폐되거나, 각각 따로 개폐될 수도 있다. 예를 들어, 각 지점들(S1, S2, S3, S4)에 마련된 압력감지센서로부터 압력신호를 전달받고, 긴급상황이 발생되는 위치에 따라 혼합평형밸브(300)와 제1안티서지밸브(160)와 제2안티서지밸브(260)가 개별로 개폐되는 것이다. 제3지점(S3)과 제4지점(S4) 사이에 서지현상 등이 발생되는 경우 제2안티서지밸브(260)만 개방되고, 나머지 혼합평형밸브(300)와 제1안티서지밸브(160)는 패쇄된 상태를 유지할 수 있다.

이때 본 발명의 제1실시예에 따른 컴프레서 시스템에서는, 이러한 혼합평형밸브(300)와 제1안티서지밸브(160)와 제2안티서지밸브(260)의 개폐를 개별로 동작되게 하는 제어부(미도시)가 따로 마련될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.

이상으로 본 발명의 제1실시예에 따른 컴프레서 시스템의 구성을 하나씩 살펴보았다. 다음으로는 이러한 컴프레서 시스템의 작동방식을 설명한다.

먼저 본 발명의 제1실시예에 따른 컴프레서 시스템에서는, 긴급상황(ESD, Emergency)이 되면, 컴프레서 시스템(compression system)의 전후단에 각각 설치된 셧다운밸브(110,290)가 닫히고 안티서지밸브(160,260)가 열려, 제1지점(S1)과 제2지점(S2) 사이의 압력과 제3지점(S3)과 제4지점(S4) 사이의 압력이 각각 평형을 이루게 된다.

다음으로, 제1지점(S1)과 제4지점(S4)을 잇는 제3바이패스라인(B3) 상에 마련된 혼합평형밸브(300)가 개방되어 제1지점(S1)과 제4지점(S4)의 압력도 평형을 이루게 되며, 결국 제1지점(S1)과 제2지점(S2)과 제3지점(S3)과 제4지점(S4)의 압력이 모두 같은 혼합평형압력을 이룬다.

이 후 제1블로다운밸브(170) 또는 제2블로다운밸브(270)가 열리면서 컴프레서 시스템(compression system) 내부 탄화수소(hydrocarbon)를 플레어링(flaring) 시키게 된다. 이때 통상적으로 긴급상황 신호(ESD signal)가 발생 후 30초 이후에 제1블로다운밸브(170) 또는 제2블로다운밸브(270)가 열릴 수 있다. 이는 제3바이패스라인(B3)과 혼합평형밸브(300)를 통해 빠른 시간 안에 각 지점들, 즉 제1지점(S1)과 제2지점(S2)과 제3지점(S3)과 제4지점(S4)의 압력을 평형으로 맞춰줌으로써 가능해진다.

도 3는 본 발명의 제2실시예에 따른 컴프레서 시스템의 구성도이다. 이를 참조하면, 본 발명의 제2실시예는 제1실시예와 달리 컴프레서(140,240)의 입구측에 열교환기(150,250)와 스크러버(130,230)가 차례로 설치될 수 있다.

이는 제1실시예에서 열교환기(150,250)와 스크러버(130,230)의 설치위치를 달리하는 것으로, 구체적인 설계방식 및 구현방향에 따라 추가로 열교환기나 체크밸브가 더 마련될 수 있고, 이에 한정하지 않는다.

도 4은 본 발명의 제3실시예에 따른 컴프레서 시스템의 구성도이다.

이를 참조하면, 제1실시예와 달리 제3실시예에서는 제4바이패스라인(B4)이 제2지점(S2)과 제3지점(S3) 사이에 마련된다는 점에 차이가 있다. 또한, 혼합평형밸브(400)도 그에 대응되어 제4바이패스라인(B4) 상에 설치될 수 있다.

이러한 제3실시예에서는 제1실시예의 경우와 달리, 제4바이패스라인(B4)이 제2지점(S2)과 제3지점(S3)을 연결하도록 상대적으로 짧게 마련됨으로써, 시간적으로 더욱 빠르게 두 지점 사이의 압력평형을 맞춰줄 수 있다.

이때는 긴급상황(ESD)에서 제1안티서지밸브(160)와 제2안티서지밸브(260)가 개방되어 제1지점(S1)과 제2지점(S2), 그리고 제3지점(S3)과 제4지점(S4)의 압력이 각각 평형하게 맞춰진 다음 혼합평형밸브(400)가 개방되어 각 지점의 압력을 맞춰줄 수 있다. 또는 혼합평형밸브(400)와 제1안티서지밸브(160)와 제2안티서지밸브(260)가 동시에 개방될 수도 있으며, 이는 설계자의 선택사항으로 이에 한정하지 않는다.

도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 컴프레서 시스템의 구성도이다. 이를 참조하면, 본 발명의 제4실시예는 제3실시예와 달리 컴프레서(140,240)의 입구측에 열교환기(150,250)와 스크러버(130,230)가 차례로 설치될 수 있다.

결과적으로, 본 발명에 따른 컴프레서 시스템은, 제3바이패스라인(B3)과 혼합평형밸브(300)를 마련하여 혼합평형압력(Combined Settle out pressure)을 기존 고압부(High pressure) 측의 평형압력(settle out pressure)보다 낮출 수 있다. 그리고 이는 임계배출유량(Peak blowdown discharge)의 감소로 이어지며, 플레어라인(Blowdown Line)의 크기 감소 및 플레어헤드(Flare header)의 크기를 줄일 수 있게 한다.

또, 제3바이패스라인(B3)과 혼합평형밸브(300)를 마련하여 저압/고압(LP/HP) 측을 혼합(Combine)해서 배출(Blowdown)시키면 제1플레어라인(F1)은 별도로 설치하지 않아도 되는 장점이 있다.

또, 혼합평형밸브(300)를 설치함으로써 30 초 안에 고압부/저압부의 압력을 평형상태로 만들 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

LP: 저압부 HP: 고압부
C1: 컴프레서 C2: 컴프레서
S1: 제1지점 S2: 제2지점
S3: 제3지점 S4: 제4지점
B1: 제1바이패스라인 B2: 제2바이패스라인
B3: 제3바이패스라인 B4: 제4바이패스라인
F1: 제1플레어라인 F2: 제2플레어라인
110: 제1셧다운밸브 120: 제1체크밸브
130: 제1스크러버 140: 제1컴프레서
150: 제1열교환기 160: 제1안티서지밸브
170: 제1블로다운밸브 180: 중간밸브
230: 제2스크러버 240: 제2컴프레서
250: 제2열교환기 260: 제2안티서지밸브
270: 제2블로다운밸브 280: 제2체크밸브
290: 제2셧다운밸브 300: 혼합평형밸브
400: 혼합평형밸브

Claims

제1셧다운밸브와 제1컴프레서 사이에 마련되는 제1지점과, 상기 제1컴프레서와 중간밸브 사이에 마련되는 제2지점과, 상기 중간밸브와 제2컴프레서 사이에 마련되는 제3지점과, 상기 제2컴프레서와 제2셧다운밸브 사이에 마련되는 제4지점을 포함하는 컴프레서 시스템에 있어서,
제1지점과 제2지점 사이를 연결하는 제1바이패스라인;
상기 제1바이패스라인 상에 마련되는 제1안티서지밸브;
제3지점과 제4지점 사이를 연결하는 제2바이패스라인;
상기 제2바이패스라인 상에 마련되는 제2안티서지밸브;
제1지점과 제4지점 사이를 연결하는 제3바이패스라인; 및
상기 제3바이패스라인 상에 마련되는 혼합평형밸브를 포함하여,
긴급상황에서 상기 제1안티서지밸브, 상기 제2안티서지밸브 및, 상기 혼합평형밸브 중 적어도 하나를 이용하여 서지현상을 제어하는 컴프레서 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1컴프레서와 상기 제2컴프레서에는
각각 입구측에 스크러버가,
출구측에 열교환기가 설치되는 컴프레서 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1컴프레서와 상기 제2컴프레서에는
각각 입구측에 열교환기 및 스크러버가 차례로 설치되는 컴프레서 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2지점에는, 제1블로다운밸브가 설치되며 제1플레어타워로 연결되는 제1플레어라인이 마련되고,
상기 제4지점에는, 제2블로다운밸브가 설치되며 제2플레어타워로 연결되는 제2플레어라인이 마련되는 컴프레서 시스템.
제1셧다운밸브와 제1컴프레서 사이에 마련되는 제1지점과, 제1컴프레서와 중간밸브 사이에 마련되는 제2지점과, 중간밸브와 제2컴프레서 사이에 마련되는 제3지점과, 제2컴프레서와 제2셧다운밸브 사이에 마련되는 제4지점을 포함하는 컴프레서 시스템에 있어서,
제1지점과 제2지점 사이를 연결하는 제1바이패스라인;
상기 제1바이패스라인 상에 마련되는 제1안티서지밸브;
제3지점과 제4지점 사이를 연결하는 제2바이패스라인;
상기 제2바이패스라인 상에 마련되는 제2안티서지밸브;
제2지점과 제3지점 사이를 연결하는 제3바이패스라인; 및
상기 제3바이패스라인 상에 마련되는 혼합평형밸브를 포함하여,
긴급상황에서 상기 제1안티서지밸브, 상기 제2안티서지밸브 및, 상기 혼합평형밸브 중 적어도 하나를 이용하여 서지현상을 제어하는 컴프레서 시스템.