KR20180000862A - 해양구조물의 기동 시스템 - Google Patents

해양구조물의 기동 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해양구조물의 블랙아웃 이후에 전원을 기동하는 시스템에 있어서: 초기 기동 전원을 생성하도록 설치되는 비상발전기(10); 정상 작동 전원을 생성하도록 설치되는 메인발전기 그룹(20); 및 상기 비상발전기(10)와 상기 메인발전기 그룹(20) 사이에 단위 메인발전기(30)를 구비하고, 상기 단위 메인발전기(30)를 유틸리티 및 스위치기어와 연계시켜 설정된 순서로 브랙스타트를 수행하는 기동수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 해양구조물 전원 시스템에서 기동 시컨스에 포함된 에센셜발전기를 배제하고 메인발전기 중의 하나로 역할을 대행하여 블랙스타트를 단순화하면서 중량과 비용을 절감하는 효과가 있다.

Description

해양구조물의 기동 시스템{System for implementing FPSO power up}
본 발명은 해양구조물에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 FPSO와 같은 해양구조물에서 시스템 블랙아웃 이후에 초기 기동부터 메인 발전기의 정상 작동까지 전원을 확립하는 해양구조물의 기동 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 FPSO 등의 해양구조물의 전원 시스템은 최초 기동 또는 재기동 시에 전원이 무정전전원장치(UPS), 비상발전기(Emergency Diesel Generator), 에센셜발전기(Essential Generator), 메인발전기(Main Power Generator)를 사용하여 기동(Power up)이 확립된다.
이와 관련하여 참고할 수 있는 선행기술문헌으로서 한국 공개특허공보 제2014-0122411호(선행문헌 1), 한국 공개특허공보 제2010-0086645호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.
선행문헌 1은 선박을 구동시키기 위한 엔진과, 상기 엔진의 에너지로 발전되는 발전기와, 상기 발전기에서 전력을 공급받는 피엠에스와, 상기 피엠에스로 엔진을 가동시키는 연료펌프 및 윤활펌프와, 상기 피엠에스의 블랙아웃시 상기 연료펌프 및 윤활펌프로 전력을 공급하는 열전발전기를 포함한다. 이에, 피엠에스의 블랙아웃을 방지하여 선박 운행의 안전성과 신뢰성 향상을 기대한다.
선행문헌 2는 평상시 전원을 공급하는 주 발전기; 상기 주 발전기의 전원을 제1 부하에 공급하는 주 배전반; 상기 주 배전반의 전원을 제2 부하에 공급하는 비상 배전반; 및 상기 비상 배전반의 전원으로 충전하고, 정전시 비상 배전반에 전원을 공급하는 축전지를 구비한 UPS를 포함한다. 이에, 별도의 안전장비가 필요 없어 경제적이고, 정전 없이 바로 비상전원공급이 가능한 효과를 기대한다.
다만, 상기한 선행문헌은 FPSO 등의 해양구조물에 적용하기 위한 전원 시스템 측면에서 높은 관련성과 적합성을 기대하기 곤란하다.
1. 한국 공개특허공보 제2014-0122411호 "선박용 엔진구동시스템" (공개일자 : 2014.10.20.) 2. 한국 공개특허공보 제2010-0086645호 "선박의 전원공급 시스템" (공개일자 : 2010.08.02.)
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 종래의 해양구조물 전원 시스템에서 기동 시컨스에 포함된 에센셜발전기를 배제하고 메인발전기 중에서 특정의 하나로 역할을 대행하기 위한 해양구조물의 기동 시스템를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 해양구조물의 블랙아웃 이후에 전원을 기동하는 시스템에 있어서: 초기 기동 전원을 생성하도록 설치되는 비상발전기; 정상 작동 전원을 생성하도록 설치되는 메인발전기 그룹; 및 상기 비상발전기와 상기 메인발전기 그룹 사이에 단위 메인발전기를 구비하고, 상기 단위 메인발전기를 유틸리티 및 스위치기어와 연계시켜 설정된 순서로 브랙스타트를 수행하는 기동수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 기동수단은 메인발전기 그룹에서 택일된 단위 메인발전기를 에센셜발전기의 위치에 대체적으로 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단위 메인발전기는 기동 유틸리티 상에 구비된 특정 에어컴프레서로부터 기동용 유틸리티를 공급받는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단위 메인발전기는 메인발전기 그룹 중에서 기동토크가 가장 작은 것으로 선택됨을 특징으로 하는 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단위 메인발전기는 기동 스위치기어를 통하여 헐유틸리티에 전원을 공급하고, 메인스위치기어를 통하여 탑사이드유틸리티에 전원을 공급하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 해양구조물 전원 시스템에서 기동 시컨스에 포함된 에센셜발전기를 배제하고 메인발전기 중의 하나로 역할을 대행하여 블랙스타트를 단순화하면서 중량과 비용을 절감하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 기동 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도
도 2는 본 발명에 따른 시스템의 주요부를 나타내는 블록도
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 해양구조물의 블랙아웃 이후에 전원을 기동하는 시스템에 관하여 제안한다. FPSO와 같은 해양구조물을 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 블랙아웃 외에 최초 기동 또는 재기동 상황에서 정상적인 작동 전원을 확립함을 요체로 한다.
도 1을 참조하면, 종래의 경우 블랙아웃 상태에서 배터리를 이용하여 생성된 파워로 비상발전기(10)를 작동한다. 비상발전기(10)는 비상스위치치기어(11)를 활성화하고, 비상스위치치기어(11)가 헐유틸리티(13)의 장비에 전원을 공급한다. 헐유틸리티(13)의 장비 가동에 의해 에센셜발전기(25)의 작동이 가능해지고, 에센셜발전기(25)는 에션셜스위치기어(22)를 활성화한다. 에션셜스위치기어(22)는 메인스위치기어(15)를 활성화하고 메인스위치기어(15)는 탑사이드유틸리티(17)의 장비에 전원을 공급한다. 탑사이드유틸리티(17)의 가동 후 메인발전기 그룹(20)의 작동이 가능해지며 블랙아웃에 따른 기동(블랙스타트)이 종료된다.
본 발명에 따르면 비상발전기(10)가 초기 기동 전원을 생성하도록 설치되고, 메인발전기 그룹(20)이 정상 작동 전원을 생성하도록 설치되는 구조를 기반으로 한다. 비상발전기(10)와 메인발전기 그룹(20)은 공히 구동원으로 디젤엔진을 탑재하도록 구성할 수 있다. 메인발전기 그룹(20)은 여유분을 고려하여 3 ~ 4대의 발전기로 분산하여 설치하는 것이 바람직하다. 메인발전기 그룹(20)의 발전기 중 적어도 하나는 전력 계통의 요동에 대응하는 가변속 발전기로 구성하여 전원 시스템의 안정성과 신뢰성을 높이는 것이 좋다.
또, 본 발명에 따르면 기동수단이 상기 비상발전기(10)와 상기 메인발전기 그룹(20) 사이에 단위 메인발전기(30)를 구비하고, 상기 단위 메인발전기(30)를 유틸리티 및 스위치기어와 연계시켜 설정된 순서로 브랙스타트를 수행하는 구조를 지닌다. 도 2에서 단위 메인발전기(30)는 비상발전기(10)와 비상스위치치기어(11)의 하류측으로 연결된다. 단위 메인발전기(30)의 하류측으로 헐유틸리티(13), 메인스위치기어(15), 탑사이드유틸리티(17), 메인발전기 그룹(20)가 연결된다. 단위 메인발전기(30)는 병렬운전 등의 상황을 고려하여 메인발전기 그룹(20)의 발전기와 동일한 구동원을 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 기동수단은 메인발전기 그룹(20)에서 택일된 단위 메인발전기(30)를 에센셜발전기(25)의 위치에 대체적으로 구비하는 것을 특징으로 한다. 단위 메인발전기(30)는 도 1의 에센셜발전기(25)로 구성하지 않고 메인발전기 그룹(20) 중에서 선택되는 하나를 활용한다. 에센셜발전기(25)가 배제되므로 해양구조물의 하중 부담을 덜어주고 비용을 절감하여 경제성을 높인다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단위 메인발전기(30)는 기동 유틸리티(33) 상에 구비된 특정 에어컴프레서로부터 기동용 유틸리티를 공급받는 것을 특징으로 한다. 기동 유틸리티(33)는 에어컴프레서, 연료펌프, 냉각수펌프, 소화펌프, HVAC 등을 포함한다. 기동용 유틸리티는 단위 메인발전기(30)의 시동을 위한 유공압, 전기 등을 의미한다. 단위 메인발전기(30)에 대한 유틸리티로서 전용의 에어컴프레서에 의한 공압이 선호되지만, 부하 밸런스 조건에 따라서 유압 또는 전기를 부분적으로 활용하는 구성을 배제하지 않는다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단위 메인발전기(30)는 메인발전기 그룹(20) 중에서 기동토크가 가장 작은 것으로 선택됨을 특징으로 하는 한다. 발전기의 기동토크는 기계적인 마찰저항은 물론 역률과 같은 전기저항을 포함한다. 메인발전기 그룹(20) 중에서 최적의 발전기를 선택하지만 설정된 주기로 단위 메인발전기(30)를 변경할 수도 있다. 이는 기동 유틸리티(33)에 의한 시동의 신뢰성을 높여 하류측의 기동 스위치기어(36)를 차질없이 활성화하기 위함이다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 단위 메인발전기(30)는 기동 스위치기어(36)를 통하여 헐유틸리티(13)에 전원을 공급하고, 메인스위치기어(15)를 통하여 탑사이드유틸리티(17)에 전원을 공급하는 것을 특징으로 한다. 일반적으로 최초 기동 또는 재기동 시에 UPS, 비상발전기(10), 에센셜발전기(25), 메인발전기 그룹(20)의 시컨스로 기동되나, 본 발명에서 이를 보다 단순화하여 에센셜발전기(25)를 배제하더라도 기동 스위치기어(36)를 통하여 메인발전기 그룹(20)의 블랙아웃 기동이 가능하다
본 발명에 따른 작동의 일예로서, 별도의 배터리(도시 생략)를 이용하여 생성된 파워로 비상발전기(10)를 작동하고, 비상발전기(10)는 690V 비상스위치치기어(11)를 가동하고, 비상스위치치기어(11)는 기동 유틸리티(33)의 장비 및 에어컴프레서에 전원을 공급하고, 이에 따라 시동된 특정의 단위 메인발전기(30)는 11KV 기동 스위치기어(36)를 가동하고, 기동 스위치기어(36)는 주요 탑사이드(Topside) 장비에 전원을 공급하고, 탑사이드유틸리티(17)의 가동 후 메인발전기 그룹(20)가 정상적으로 작동하면서 블랙아웃 기동이 종료된다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10: 비상발전기 11: 비상스위치기어
13: 헐유틸리티 15: 메인스위치기어
17: 탑사이드유틸리티 20: 메인발전기 그룹
22: 에센셜스위치기어 25: 에센셜발전기
30: 단위 메인발전기 33: 기동 유틸리티
36: 기동 스위치기어

Claims (5)

  1. 해양구조물의 블랙아웃 이후에 전원을 기동하는 시스템에 있어서:
    초기 기동 전원을 생성하도록 설치되는 비상발전기(10);
    정상 작동 전원을 생성하도록 설치되는 메인발전기 그룹(20); 및
    상기 비상발전기(10)와 상기 메인발전기 그룹(20) 사이에 단위 메인발전기(30)를 구비하고, 상기 단위 메인발전기(30)를 유틸리티 및 스위치기어와 연계시켜 설정된 순서로 브랙스타트를 수행하는 기동수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 기동 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기동수단은 메인발전기 그룹(20)에서 택일된 단위 메인발전기(30)를 에센셜발전기(25)의 위치에 대체적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 기동 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 단위 메인발전기(30)는 기동 유틸리티(33) 상에 구비된 특정 에어컴프레서로부터 기동용 유틸리티를 공급받는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 기동 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 단위 메인발전기(30)는 메인발전기 그룹(20) 중에서 기동토크가 가장 작은 것으로 선택됨을 특징으로 하는 해양구조물의 기동 시스템.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 단위 메인발전기(30)는 기동 스위치기어(36)를 통하여 헐유틸리티(13)에 전원을 공급하고, 메인스위치기어(15)를 통하여 탑사이드유틸리티(17)에 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 기동 시스템.
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