KR20190100346A - 해저 장비의 압력 보상기 - Google Patents

해저 장비의 압력 보상기 Download PDF

Info

Publication number
KR20190100346A
KR20190100346A KR1020197022119A KR20197022119A KR20190100346A KR 20190100346 A KR20190100346 A KR 20190100346A KR 1020197022119 A KR1020197022119 A KR 1020197022119A KR 20197022119 A KR20197022119 A KR 20197022119A KR 20190100346 A KR20190100346 A KR 20190100346A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fluid
pressure compensator
compensator
subsea equipment
heating
Prior art date
Application number
KR1020197022119A
Other languages
English (en)
Inventor
마르쿠 라우노넨
Original Assignee
에이비비 슈바이쯔 아게
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에이비비 슈바이쯔 아게 filed Critical 에이비비 슈바이쯔 아게
Publication of KR20190100346A publication Critical patent/KR20190100346A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/008—Details of transformers or inductances, in general with temperature compensation
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/06—Hermetically-sealed casings
    • H05K5/068—Hermetically-sealed casings having a pressure compensation device, e.g. membrane
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/006—Compensation or avoidance of ambient pressure variation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/02—Casings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/10—Liquid cooling
    • H01F27/12—Oil cooling
    • H01F27/14—Expansion chambers; Oil conservators; Gas cushions; Arrangements for purifying, drying, or filling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B1/00—Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
    • F15B1/02—Installations or systems with accumulators
    • F15B1/04—Accumulators
    • F15B1/08—Accumulators using a gas cushion; Gas charging devices; Indicators or floats therefor
    • F15B1/24—Accumulators using a gas cushion; Gas charging devices; Indicators or floats therefor with rigid separating means, e.g. pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2201/00—Accumulators
    • F15B2201/30—Accumulator separating means
    • F15B2201/31—Accumulator separating means having rigid separating means, e.g. pistons
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927—Liquid coolant without phase change

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Transformer Cooling (AREA)
  • Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

해저 장비(2)의 압력 보상기(1)로서, 상기 해저 장비(2)는 절연 유체(4) 또는 다른 유체를 포함하는 탱크(3)를 포함한다. 상기 압력 보상기(1)는 상기 탱크(3)와 유체로 연통 상태에 있다. 상기 압력 보상기(1)는 팽창 및 수축 운동을 수행하여 상기 절연 유체(4) 또는 다른 유체의 체적 변화를 보상하도록 구성된다. 상기 해저 장비(2)는 상기 절연 유체(4) 또는 다른 유체의 체적 변화를 줄이기 위해 상기 절연 유체(4) 또는 다른 유체를 가열하는 수단(5)을 포함한다.

Description

해저 장비의 압력 보상기
본 발명은 해저 장비(subsea installation)의 압력 보상기(pressure compensator)에 관한 것으로, 특히 팽창 및 수축 운동을 수행하여 절연 유체 또는 다른 유체의 체적 변동을 보상하는 해저 장비의 압력 보상기에 관한 것이다.
해저 장비는 수중에서 사용되는 여러 가지의 장치들을 포함하는 조립체들이다. 이 조립체는, 예를 들어, 해저 지면에 설치될 수 있다. 이러한 해저 장비의 일례로는 해양에서 사용되는 전력 트랜스포머(power transformer)를 들 수 있다. 전형적으로, 이들 전력 트랜스포머는 깊은 수심으로 인해 고압 상태에 놓이는 절연 및/또는 냉각 유체로 채워진 탱크를 포함하고 있다. 액체가 채워진 해저용 물체들의 다른 예로는 해저용 모터, 해저용 개폐기(switch gear), 해저용 주파수 변환기, 정류기, 유압식 저장 탱크 등이 있다.
해저 장비는, 예를 들어, 생산 유체의 수집, 분리, 밀어올림(boosting) 및 운반이 해저에서 이루어지는 현대의 오일 및 가스 생산에 사용된다. 이러한 프로세스는 최소의 전력 손실을 위해 적합한 전압 및 전류로 원거리 위치에서 해저 장비들로 전송되어야 하는 많은 양의 전력이 필요하다.
해저 장비의 작업 중 절연 및/또는 냉각 유체의 온도와 부피가 변하게 되므로 유체에 대한 압력 보상이 필요하다. 이것은 해당 장비의 탱크와 유체 상으로 연통하는 압력 보상기의 사용을 수반한다. 압력 보상기는 그의 온도와 체적이 증가할 경우 초과 유체를 받아들이고, 그것이 냉각될 때 유체를 다시 용기로 되돌려보낸다. 압력 보상기는 절연 유체의 체적 변화를 보상하기 위해 팽창 및 수축 운동을 수행할 때 가변 체적을 가질 수도 있다. 이러한 유형의 압력 보상기의 예로는 벨로우즈 보상기(bellow compensator)가 있다.
높은 정수압(hydrostatic pressure)에서의 큰 절연 유체 체적 변화로 인한 큰 압력 보상기 움직임은 그 압력 보상기의 기계적 회전 수명(cycling lifetime)을 감소시킨다. 따라서 압력 보상기의 사이클링 수명을 향상시키기 위해서는 100 내지 300 바의 압력에 이를 정도로 수심이 깊을 경우(1 내지 3km)에는 압력 보상기의 전체 보상 용량 중 단지 일부만이 사용된다. 따라서 이것은 다수의 압력 보상기를 사용할 필요성을 야기하여 고비용의 대형 해저 장비들 및 기타 관련 해저용 부품들의 사용으로 귀착될 것이다.
본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 해저 장비의 압력 보상기를 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 후술하는 독립 청구항에 기술된 것을 특징으로 하는 해저 장비의 압력 보상기에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시 예들은 종속 청구항들에 개시되어 있다.
본 발명은 해저 장비의 압력 보상기를 제공하는 개념에 기초하고 있다. 상기 해저 장비는 절연 유체 또는 다른 유체를 포함하는 탱크를 포함한다. 상기 압력 보상기는 탱크와 유체 상으로 연통한다. 상기 압력 보상기는 팽창 및 수축 운동을 수행함으로써 절연 유체 또는 다른 유체의 체적 변화를 보상하도록 구성된다. 상기 해저 장비는 절연 유체 또는 다른 유체의 체적 변화를 줄이기 위해 절연 유체 또는 다른 유체를 가열하는 수단을 포함한다.
본 발명의 해저 장비의 압력 보상기의 장점은 압력 보상기의 더 긴 수명 및 더 양호한 신뢰성을 제공한다는 것이다.
이하, 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시 예들에 의하여 더 상세히 기술될 것이다.
도 1은 해저 장비의 압력 보상기를 도시한다.
도 2는 벨로우즈 보상기를 도시한다.
도 3은 실린더형 보상기를 도시한다.
도 4는 해저 장비의 압력 보상기를 도시한다.
도 5는 해저 장비의 압력 보상기를 도시한다.
도 6은 히트 펌프를 도시한다.
도 1은 해저 장비(2)의 압력 보상기(1)를 도시한다. 해저 장비(2)는 절연 유체(4) 또는 다른 유체를 포함하는 탱크(3)를 포함한다. 압력 보상기(1)는 탱크(3)와 유체 상으로 연통하며, 압력 보상기(1)는 팽창 및 수축 운동을 수행함으로써 절연 유체(4) 또는 다른 유체의 체적 변화를 보상하도록 구성된다. 상기 해저 장비(2) 는 절연 유체(4) 또는 다른 유체의 체적 변화를 감소시키기 위해 절연 유체(4) 또는 다른 유체를 가열하기 위한 수단을 포함한다.
압력 보상기와 탱크(3) 사이의 유체 연통은 도 1에 도시된 바와 같은 연결 파이프(10)에 의해 제공될 수 있다. 압력 보상기는 유체의 온도 및 체적이 증가할 경우 탱크(3)로부터 과도한 절연 유체(4)를 수용하고, 그 유체의 온도 및 체적이 감소할 경우 절연 유체(4)를 탱크(3)로 되돌려 보낸다.
해저 장비(2)의 탱크(3) 내의 절연 유체(4) 또는 다른 유체의 가열은 유체(4)의 온도 변화를 감소시킨다. 상기한 다른 유체는, 예를 들어, 냉각 유체일 수도 있다. 절연 유체(4) 또는 다른 유체의 온도 변화의 감소는 탱크(3) 내의 절연 유체(4) 또는 다른 유체의 체적 변화의 감소로 귀착된다. 체적 변화의 감소는 압력 보상기(1)의 기계적 운동의 수를 감소시킨다. 또한, 기계적 운동의 정도가 감소한다. 이것은 압력 보상기(1)의 큰 진폭 사이클링이 감소한다는 것을 의미한다. 이것은 해수(6)의 정수압 하에서의 압력 보상기(1) 부품들에 대한 기계적 응력 및 변형을 감소시킨다. 또한, 반복적인 응력에 기인한 압력 보상기(1)의 가동 부분에서의 피로 파괴의 위험이 감소한다.
탱크(3) 내의 절연 유체(4) 또는 다른 유체의 체적 변화의 감소는 해저의 압력 보상기(1)의 보상 용량에 대하여 더 양호한 이용을 가능케 한다. 압력 보상기(1)의 큰 진폭 사이클링 횟수가 감소함에 따라 높은 정수압에서의 더 큰 압력 보상기의 축 이동이 허용되어 더 적은 수의 압력 보상기들(1), 더 긴 압력 보상기의 주기 수명 및 더 경쟁력 있는 가격의 해저 장비(2)에 대한 필요성에 이르게 된다.
해저 장비(2)의 압력 보상기(1) 시스템의 치수는, 바람직하게는, 절연 유체(4) 또는 다른 유체의 전체적인 체적 변화를 가능하게 하도록 설정된다. 이것은 탱크(3) 내의 절연 유체(4) 또는 다른 유체의 가열 및/또는 냉각에 일시적인 장애가 있을 경우, 해저 장비(2)의 손상을 방지한다. 상기한 전체적인 체적 변화는 전기 발열 장치(7)에 의해 생성된 전체 열 부하로써 도달된 온도와 주위의 물(6)의 온도에서의 절연 유체(4) 또는 다른 유체의 체적 간의 체적의 차를 의미한다.
해저 장비(2)의 압력 보상기(1)는 해저 환경에서 사용될 수 있는데, 예를 들어, 해저에 배치될 수 있다. 상기 해저 장비(2)의 압력 보상기(1)는 수심이 1000 내지 3000m이고 주 압력이 100 내지 300 bar 인 심해에 적합한 것이다. 해수 온도는 일반적으로 1000m의 깊이에서는 5-6°C 이고 3000m의 깊이에서는 0-3°C 이다.
팽창 및 수축 운동을 하는 압력 보상기(1)의 예로서는 벨로우즈형 보상기(bellow compensator)(8) 및 실린더형 보상기(cylinder compensator)(9)가 있다.
벨로우즈 보상기(8)는 벨로우즈 보상기(8)의 체적 변화를 허용하기 위해 하나 또는 다수의 접힘 가능한(foldable) 및/또는 가요성(flexible) 측벽(14)을 갖는다. 예를 들어, 상부 벽(13) 또는 저부 벽(11)이 수직(y 방향)으로 이동하도록 배열되어 절연체(4) 또는 냉각 유체의 체적 변화를 보상하도록 할 수도 있다.
도 2는 벨로우즈 보상기(8)를 도시한다. 상기 보상기는 탱크(3)와 유체로 연통(in fluid commuication)한다. 상기 벨로우즈 보상기와 탱크(3) 사이의 유체 연통은 연결 파이프(10)에 의해 제공된다. 상기 연결 파이프(10)는 보상기(8)의 저부 벽(11)을 통해 벨로우즈 보상기(8)에 들어갈 수도 있다. 상기 벨로우즈(12)의 바닥은 탱크(3)에 대해 고정식으로 배치될 수 있다. 따라서, 상기 보상기(8)는 그 상부 벽(13)이 수직 방향(y)으로 움직일 수 있도록 그리고 그의 접힘 가능한 측벽(14)이 보상기(8) 내의 유체 체적에 따라서 펼쳐지고 접힐 수 있도록 팽창 및 수축될 수 있다.
절연 유체(4)의 체적 변화를 보상하기 위한 벨로우즈(12)의 팽창 및 수축 운동은 저부 벽(11)에 의해 제공될 수도 있다. 이어서, 상기 벨로우즈 보상기(8)는 탱크(3)에 대해 고정식으로 배치되어 있는 상부 벽(13)을 갖는다.
도 2에서, 상기 벨로우즈 보상기(8)는 탱크(3)의 측벽에 장착되지만, 벨로우즈 보상기(8)는 예컨대, 탱크의 지붕 쪽에 배치될 수도 있다.
압력 보상기(1)의 벨로우즈(12) 부분의 팽창 및 수축 운동은 벨로우즈(12) 부품의 재료에 피로를 일으키는 반복적인 응력을 제공한다. 체적 변화를 조절하여 사이클링이 감소할 때 그러한 피로 위험성은 감소한다.
도 3은 실린더형 보상기(9)를 도시한다. 실린더형 보상기(9)는 절연 유체(4)의 체적 변화를 보상하도록 배열되고 상기 절연 유체(4)를 외부 해수(6)로부터 분리시키는 이동 가능한 피스톤(15)을 구비한다. 예를 들어, 상기 실린더형 보상기(9)는 피스톤(15)을 수용하는 수직으로 배열된 실린더이며, 이것은 절연체(4) 또는 다른 유체, 예컨대, 냉각용 유체의 체적 변화로 인해 수직 방향(y)으로 이동할 수 있다. 피스톤(15) 아래에는 절연 유체(4)를 위한 유체 공간(16)이 배치되고, 피스톤(15)의 위에는 해수 공간(17)이 존재한다. 상기 피스톤(15)은 절연 유체(4)와 해수(6)의 혼합이 방지되도록 밀봉된다.
도시된 도 1에는 하나의 압력 보상기(1)가 도시되어 있지만, 압력 보상기의 수는 당연히 하나에만 제한되지는 않고 둘 이상의 임의의 수일 수 있다.
일 실시 예에서, 해저 장비는 전기 발열 장치(7)를 포함한다. 도 1에서, 전기 발열 장치(7)는 해저용 트랜스포머(subsea transformer)이고, 절연 유체(4)는 트랜스포머 오일이다. 트랜스포머 오일은, 예를 들면, 미네랄 오일(mineral oil) 또는 실리콘 오일(silicon oil)이다. 다른 발열 장치(7)의 예로는 모터, 스위치 기어, 주파수 변환기, 정류기 및 유압식 저장 탱크가 있다.
또 다른 실시 예에서, 전기 발열 장치(7) 또는 전체 장치의 부품은 탱크(3) 내에 위치될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 트랜스포머의 능동 부품, 즉 트랜스포머 권선 및 트랜스포머 코어는 탱크(3) 내에 배치될 수 있다. 도 4는 또한 트랜스포머에 대한 트랜스포머 입력 연결부(18) 및 부하(19)를 도시한다. 도면에서 동일한 참조 부호는 해당하는 도면들에서 일치하는 부분을 나타낸다.
또한, 전기 발열 장치(7)는, 예를 들어, 탱크(3) 내에 장착될 수 있는 전력 스위치 및/또는 변속 구동장치(variable speed drive)를 포함할 수도 있다.
또 다른 실시 예에서, 상기한 가열 수단(5)은 전기 발열 장치(7)가 비-작동 상태에 있을 때 절연 유체(4) 또는 다른 유체에 가열을 제공하도록 구성될 수 있다. 절연 유체(4) 또는 다른 유체의 가열은, 전기 발열 장치(7)가 탱크(3) 내의 절연 유체(4) 또는 다른 유체에 가열을 제공하지 않을 때 절연 유체(4) 또는 주위 물(6)의 온도에 가까운 다른 유체의 냉각을 방지한다. 그 온도 감소가 더 작게 유지되므로 절연 유체(4) 또는 다른 유체의 체적 감소로 인한 압력 보상기(1)의 수축 운동 또한 더 작게 유지된다.
절연 유체(4) 또는 다른 유체의 온도를 주위의 물(6)보다 더 높게 유지하는 것의 또 다른 이점은 탱크(3) 내에 위치한 전기 발열 장치(7)의 부품을 더 높은 온도로 유지한다는 것이다. 예를 들어, 트랜스포머 권선의 핫 스폿 영역을 더 건조하게 유지함으로써 트랜스포머의 수명이 증가한다.
또 다른 실시 예에서, 상기 가열 수단(5)은 전기 발열 장치(7)의 시동 중 절연 유체(4) 또는 다른 유체에 대한 가열을 점차로 폐쇄하도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시 예에서, 해저 장비(2)는 절연 유체(4) 또는 다른 유체의 체적 변화를 줄이기 위해 절연 유체(4) 또는 다른 유체를 냉각시키는 수단(20)을 포함할 수 있다. 도 5는 가열 수단(5) 및 냉각 수단(20)을 포함하는 해저 장비의 압력 보상기를 도시한다.
일 실시 예에서, 냉각 수단(20)은 전기 발열 장치(7)가 작동 상태에 있을 때 냉각을 제공하도록 구성된다. 온도 증가가 더 작게 유지될수록, 절연 유체(4) 또는 다른 유체의 체적 증가로 인한 압력 보상기(1)의 팽창 운동도 또한 더 작게 유지될 것이다.
냉각은, 예를 들어, 자연 대류 또는 강제 대류를 통해 제공될 수도 있다.
상기 냉각 수단은 도 6에 도시된 바와 같은 히트 펌프(heat pump)(21)일 수도 있다. 주위의 물(6)과 열전달 접촉 관계에 있는 히트 펌프 부분(22a)은 응축기(condenser)로서 작동하고, 절연 유체(4) 또는 다른 유체와 열전달 접촉 관계에 있는 히트 펌프 부분(22b)은 증발기(evaporator)로서 작동한다. 따라서, 상기 히트 펌프는 탱크(3) 내의 절연 유체(4) 또는 다른 유체로부터 주위의 물(6)로 열을 전달한다.
주위의 물(6)과 열전달 접촉 상태인 히트 펌프 부분(22a)은 탱크(3) 외부의 외부 단위 열교환기(external unit heat exchanger)일 수도 있다. 주위의 물(6)과 열전달 접촉 상태인 상기한 히트 펌프 부분(22a)은 또한 탱크(3)의 외벽(23)에 통합될 수도 있다. 이러한 통합의 일례는 탱크(23)의 외벽이 응축기 하우징의 일부를 형성하고 있는 도 6에 도시되어 있다. 주위의 물(6)은 탱크(3)의 외벽(23)을 가로 질러 자유롭게 유동하고, 그 열이 탱크(23)의 외벽을 통해 주위의 물(6)로 소산됨에 따라 히트 펌프(21) 내에서 순환하는 작동 유체를 냉각시킨다. 응축기를 형성하는 히트 펌프 부분(22a)은 응축기로부터 절연 유체(4)로의 열 전달을 방지하는 커버(24)로 절연 유체(4)로부터 분리된다. 상기한 통합의 또 다른 예는 응축기 하우징의 외면이 탱크(3)의 외벽(23)에 부착될 수도 있는 경우, 예를 들면, 서멀 그리스(thermal grease)로 연결되는 경우이다.
냉각을 제공함으로써 절연 유체(4) 또는 다른 유체의 온도를 제어하는 것의 이점은 탱크(3) 내에 위치하는 전기 발열 장치(7)의 부품들을 또한 더 낮은 온도로 유지한다는 것이다. 예를 들어, 트랜스포머 권선의 온도 상승을 한계치 내에 유지함으로써 트랜스포머의 수명이 증가한다. 트랜스포머에 냉각을 제공하는 것의 또 다른 장점은 주로 권선 온도에 의해 제한되는 트랜스포머의 부하 능력을 향상시킨다는 것이다. 트랜스포머에 냉각을 제공하는 것의 추가적인 장점은 소형의 해저 트랜스포머에 있어 더 높은 전력 밀도를 획득할 수 있다는 점이다.
또 다른 실시 예에서, 상기 해저 장비는 절연 유체(4) 또는 다른 유체의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(25) 및 온도 범위를 포함하는 온도 제어기(26)를 포함한다. 상기 온도 센서(25) 및 온도 제어기(26)는 도 5에만 도시되어 있다. 온도 센서(25) 및 온도 제어기(26)는 도면에 제시된 해저 장비의 임의의 압력 보상기에 설치될 수도 있다.
또 다른 실시 예에서, 온도 제어기(26)의 온도 범위는 미리 설정된 범위이거나 그 온도 범위는 데이터 전송을 통한 원격 제어에 의해 조절 가능하다.
또 다른 실시 예에서, 전기 발열 장치(7)가 작동 상태에 있을 때, 상기 가열 수단(5)은 측정된 온도가 소정의 설정 온도 범위 아래로 벗어나면 가열을 제공하도록 구성되고, 상기 냉각 수단(20)은 그 측정된 온도가 상기 설정 온도 범위를 초과하면 냉각을 제공하도록 구성된다.
전기 발열 장치(7)에 의해 생성된 절연 유체(4) 또는 다른 유체로의 열 부하는 상기 장치의 부하(19)에 의존한다. 따라서, 전기 발열 장치(7)가 작동 상태에 있을 때, 탱크 내의 절연 유체(4) 또는 다른 유체를 가열 또는 냉각할 필요성은 변한다.
상기 절연 유체(4) 또는 다른 유체의 온도를 설정 온도 범위에서 유지하는 것의 이점은 절연 유체(4) 또는 다른 유체의 체적 변화가 온도 변화 범위에 의해 정의되는 체적 범위 내에 유지된다는 것이다.
또 다른 실시 예에서, 상기 가열 수단(5) 및 상기 냉각 수단(20)은 가열을 제공하거나 냉각을 제공하는 방향으로 작동하는 가역적인 히트 펌프(reversible heat pump)이다.
도 6에 도시된 히트 펌프(21)는 또한 가역적인 히트 펌프를 나타낼 수도 있다. 가열 모드에서, 주변 물(6)과 열전달 접촉 관계인 히트 펌프 부분(22a)은 증발기로서 작동하고, 절연 유체(4) 또는 다른 유체와 열 전달 접촉 관계인 히트 펌프 부분(22b)은 응축기로서 작동한다. 따라서, 히트 펌프(21)는 주위의 물(6)로부터 탱크 내의 절연 유체(4) 또는 다른 유체로 열을 전달한다.
냉각 모드에서, 주위의 물(6)과 열전달 접촉 관계인 히트 펌프 부분(22a)은 응축기로서 작동하고, 절연 유체(4) 또는 다른 유체와 열전달 접촉 관계인 히트 펌프 부분(22b)은 증발기로서 작동한다. 따라서, 히트 펌프는 탱크(3) 내의 절연 유체(4) 또는 다른 유체로부터 주위의 물(6)로 열을 전달한다.
일 실시 예에서, 상기 가열 수단(5)은 저항 히터(resistive heater), 유도 히터(inductive heater ) 또는 내부 온도 조절 기능을 구비한 히팅 케이블 또는 히트 펌프(21)를 포함한다.
상기 히트 펌프가 절연 유체(4) 또는 다른 유체를 가열하기 위해서만 사용될 때, 주위의 물(6)과 열전달 접촉 상태인 히트 펌프 부분(22a)은 증발기로서 동작하고, 절연 유체(4) 또는 다른 유체와 열전달 접촉 상태인 히트 펌프 부분(22b)은 응축기로서 작용한다. 따라서 히트 펌프는 주위의 물(6)로부터 탱크(3) 내의 절연 유체 또는 다른 유체로 열을 전달한다.
절연 유체(4) 또는 다른 유체의 가열 또는 냉각에 필요한 전력은 여러 가지 수단, 예를 들면, 별도의 히팅 트랜스포머 또는 반응기로써 취할 수 있다.
본 발명에 따른 해저 장비의 압력 보상기는 심해 해저 트랜스포머 작동의 핵심 요소인 압력 보상기의 긴 수명 및 더 양호한 신뢰성을 제공한다. 본 발명에 따른 해저 장비의 압력 보상기는 절연 유체에 큰 부피 변화를 야기하는 높은 열 발생을 갖는 해저 장비에서 유리하다.
본 발명에 따른 해저 장비의 압력 보상기는 탱크 내의 절연체 또는 다른 유체를 포함하는 상이한 유형의 해저 장비들에 적용될 수 있다. 이러한 해저 조립체들의 예로는 해저 모터, 해저 개폐장치(switchgears), 해저 주파수 변환기, 정류기 및 유압식 저장 탱크가 있다.
기술 진보에 따라, 본 발명의 개념은 다양한 방식으로 구현될 수 있다는 것은 당해 기술분야의 전문가에게는 자명할 것이다. 본 발명 및 그 실시 예들은 상술 한 예들에 대해서만 한정되는 것이 아니라 후술하는 특허청구범위 내에서 변경될 수도 있다.
1: 압력 보상기, 2: 해저 장비, 3: 탱크, 4: 절연 유체
5: 가열 수단, 6: 물, 7: 발열 장치, 8: 벨로우즈형(bellow) 보상기
9: 실린더형 보상기, 10: 연결 파이프, 11: 저부 벽
12: 벨로우즈, 13: 상부 벽; 14: 측벽, 15: 피스톤
16: 유체 공간, 17: 해수 공간, 18: 입력 연결부
19: 부하, 20: 냉각 수단, 21: 히트 펌프
22a, 22b: 히트 펌프의 일부, 23: 탱크의 외벽
24: 커버, 25: 온도 센서, 26: 온도 제어기, y: 수직 방향

Claims (18)

  1. 해저 장비(2)의 압력 보상기(1)로서, 상기 해저 장비(2)는 절연 유체(4) 또는 다른 유체를 포함하는 탱크(3)를 포함하고, 상기 압력 보상기(1)는 상기 탱크(3)와 유체로 연통 상태에 있고, 상기 압력 보상기(1)는 팽창 및 수축 운동을 수행하여 상기 절연 유체(4) 또는 다른 유체의 체적 변화를 보상하도록 구성되는 압력 보상기에 있어서,
    상기 해저 장비(2)는 상기 절연 유체(4) 또는 다른 유체의 체적 변화를 줄이기 위해 상기 절연 유체(4) 또는 다른 유체를 가열하는 가열 수단(5)을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 보상기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 해저 장비(2)는 전기 발열 장치(7)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 보상기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가열 수단(5)은 상기 전기 발열 장치(7)가 비-작동 상태에 있을 때 상기 절연 유체(4) 또는 다른 유체에 가열을 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 압력 보상기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가열 수단(5)은 전기 발열 장치(7)의 시동(start-up) 중 상기 절연 유체(4) 또는 다른 유체에 대한 가열을 점차로 폐쇄하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 압력 보상기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 해저 장비(2)는 상기 절연 유체(4) 또는 다른 유체의 체적 변화를 감소시키기 위하여 상기 절연 유체(4) 또는 다른 유체를 냉각하는 냉각 수단(20)을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 보상기.
  6. 제2항 및 제5항에 있어서,
    상기 냉각 수단(20)은 상기 전기 발열 장치(7)가 작동 상태에 있을 때 냉각을 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 압력 보상기.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 해저 장비(2)는 상기 절연 유체(4) 또는 다른 유체의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(25)와, 소정의 온도 범위를 포함하는 온도 제어기(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 보상기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 온도 제어기(26)의 온도 범위는 미리 설정된 범위이거나 또는 데이터 전송을 통한 원격 제어에 의해 그 온도 범위가 조절 가능한 것을 특징으로 하는 압력 보상기.
  9. 제2항, 제5항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 발열 장치(7)가 작동 상태에 있을 때, 상기 가열 수단(5)은 상기 측정된 온도가 상기 온도 범위 아래로 내려가면 가열을 제공하고, 상기 냉각 수단(20)은 상기 측정된 온도가 상기 온도 범위를 초과하면 냉각을 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 압력 보상기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가열 수단(5) 및 상기 냉각 수단(20)은 가열 또는 냉각을 제공하는 방향으로 작동하는 가역적 히트 펌프(21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 보상기.
  11. 제5항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 수단(20)은 히트 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 보상기.
  12. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 수단(5)은 저항성 히터 또는 유도성 히터 또는 히트 펌프(21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 보상기.
  13. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 수단(5)은 내부 온도 제어 기능을 갖는 히팅 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 보상기.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 발열 장치(7)는 해저 트랜스포머를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 보상기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 절연 유체(4)는 트랜스포머 오일인 것을 특징으로 하는 압력 보상기.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 트랜스포머 권선 및 트랜스포머 코어는 상기 탱크(3) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 압력 보상기.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    전력 스위치 및/또는 가변 속도형 드라이브가 상기 탱크(3) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 압력 보상기.
  18. 해저 환경에서 제1항 내지 제17항 중의 어느 한 항에 따른 해저 장비의 압력 보상기의 용도.
KR1020197022119A 2016-12-28 2017-12-22 해저 장비의 압력 보상기 KR20190100346A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16207075.9A EP3343575B1 (en) 2016-12-28 2016-12-28 A pressure compensator of a subsea installation
EP16207075.9 2016-12-28
PCT/EP2017/084319 WO2018122152A1 (en) 2016-12-28 2017-12-22 A pressure compensator of a subsea installation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190100346A true KR20190100346A (ko) 2019-08-28

Family

ID=57749751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197022119A KR20190100346A (ko) 2016-12-28 2017-12-22 해저 장비의 압력 보상기

Country Status (9)

Country Link
US (1) US11212931B2 (ko)
EP (1) EP3343575B1 (ko)
JP (2) JP2020504448A (ko)
KR (1) KR20190100346A (ko)
CN (1) CN110168677B (ko)
AU (1) AU2017390076B2 (ko)
DK (1) DK3343575T3 (ko)
MX (1) MX2019007712A (ko)
WO (1) WO2018122152A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110290663A (zh) * 2019-06-20 2019-09-27 深圳市洛丁光电有限公司 一种防水型通讯电气设备箱
CN110534293A (zh) * 2019-09-20 2019-12-03 徐州科奥电气有限公司 一种容错水下变压器
NO346035B1 (en) * 2019-10-02 2022-01-10 Fmc Kongsberg Subsea As Pressure compensator and assembly comprising a subsea installation and such a pressure compensator

Family Cites Families (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2800612A (en) * 1954-05-05 1957-07-23 Taylor Winfield Corp Control system for the protection of welding transformers
US3142029A (en) * 1960-08-22 1964-07-21 Gen Electric Shielding of foil wound electrical apparatus
US3264589A (en) * 1963-09-03 1966-08-02 Gen Electric Transformer pockets for vaporized cooling
JPS5710214A (en) 1980-06-23 1982-01-19 Fuji Electric Co Ltd Underwater electric device
DE3025661C2 (de) * 1980-07-07 1982-11-04 Transformatoren Union Ag, 7000 Stuttgart Einrichtung zur Nutzbarmachung der Verlustwärme von im Inneren flüssigkeitsgekühlten Transformatoren oder Drosselspulen
JPS57119515U (ko) * 1981-01-16 1982-07-24
JPS58202512A (ja) * 1982-05-21 1983-11-25 Mitsubishi Electric Corp ガス絶縁電気機器
DE69021966T2 (de) * 1989-07-10 1996-04-18 Hitachi Ltd In Isolierflüssigkeit getauchte elektrische Maschine.
JP2766574B2 (ja) * 1992-01-07 1998-06-18 三菱電機株式会社 油入電器の異常監視装置
JPH07167526A (ja) 1993-12-14 1995-07-04 Shikoku Sogo Kenkyusho:Kk 液体の加熱冷却装置
SE515670C2 (sv) * 2000-05-08 2001-09-17 Kjell Andersson Anläggning för att disponera överskottsvärme från en krafttransformator
NO313068B1 (no) * 2000-11-14 2002-08-05 Abb As Undersjoisk transformator - distribusjonssystem med et forste og et andre kammer
US7220365B2 (en) * 2001-08-13 2007-05-22 New Qu Energy Ltd. Devices using a medium having a high heat transfer rate
US6842718B2 (en) * 2003-02-06 2005-01-11 General Electric Company Intelligent auxiliary cooling system
US7223941B2 (en) * 2003-02-08 2007-05-29 Walker Ip And Business Enterprises, Llc Reduced-volume commercial space heating system and method for manufacturing same
US8203411B2 (en) * 2004-06-17 2012-06-19 Maclennan Grant A Potted inductor apparatus and method of use thereof
US8519813B2 (en) * 2004-06-17 2013-08-27 Grant A. MacLennan Liquid cooled inductor apparatus and method of use thereof
GB2439026B (en) * 2005-04-05 2009-10-28 Vetco Gray Scandinavia As An arrangement for heat transport or cooling
CN101248497B (zh) * 2005-07-01 2012-03-21 西门子公司 电开关
NO324576B1 (no) * 2005-11-11 2007-11-26 Norsk Hydro Produksjon As Arrangement for undervannstransformator
US7931090B2 (en) * 2005-11-15 2011-04-26 Schlumberger Technology Corporation System and method for controlling subsea wells
EP2064412B1 (en) * 2006-09-21 2016-01-06 Vetco Gray Scandinavia AS A method and an apparatus for cold start of a subsea production system
BRPI0703726B1 (pt) * 2007-10-10 2018-06-12 Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras Módulo de bombeio e sistema para bombeio submarino de produção de hidrocarbonetos com alta fração de gás associado
PL2104116T3 (pl) * 2008-03-12 2017-09-29 Alstom Transport Technologies Układ chłodzenia olejowego, zwłaszcza transformatorów zasilających trakcyjne silniki elektryczne, transformator ze wspomnianym układem oraz sposób określania przepływu płynu chłodzącego w układzie chłodzenia
CA2731994C (en) * 2008-08-11 2018-03-06 Green Revolution Cooling, Inc. Liquid submerged, horizontal computer server rack and systems and methods of cooling such a server rack
EP2169690B1 (en) * 2008-09-24 2012-08-29 ABB Technology AG Pressure compensator
TR200900450A2 (tr) * 2009-01-22 2009-11-23 �Uhaci �Brah�M Termokimyasal termodinamik devri daim makina
US8604899B2 (en) * 2009-11-17 2013-12-10 Abb Research Ltd. Electrical transformer with diaphragm and method of cooling same
US8829700B2 (en) * 2009-12-01 2014-09-09 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine nacelle comprising a heat exchanger assembly
EP2431985A1 (en) * 2010-09-16 2012-03-21 Starkstrom-Gerätebau GmbH Integrated cooling system
EP2511919A1 (de) * 2011-04-11 2012-10-17 ABB Technology AG Trockentransformatorheizung
US8405991B2 (en) 2011-05-20 2013-03-26 General Electric Company Heat transfer element temperature variation system
ES2531365T3 (es) * 2011-07-08 2015-03-13 Abb Research Ltd Transformador en triangulo con aislamiento de gas
ES2679821T3 (es) * 2011-07-18 2018-08-31 Abb Schweiz Ag Transformador seco
EP2571034A1 (en) * 2011-09-19 2013-03-20 Siemens Aktiengesellschaft Subsea transformer enclosure
EP2590185B1 (de) * 2011-11-02 2014-04-02 ABB Technology AG Hochspannungstransformatormodul
EP2602800B1 (en) * 2011-12-08 2014-02-26 ABB Technology AG Oil transformer
ES2841987T3 (es) * 2012-01-18 2021-07-12 Abb Power Grids Switzerland Ag Núcleo de transformador
EP2810134B1 (en) * 2012-02-01 2016-06-01 ABB Research Ltd. Monitoring of primary devices in a power system
US9435819B1 (en) * 2012-04-27 2016-09-06 Cree Fayetteville, Inc. Autonomous temperature accelerometer sensor
US20130286591A1 (en) * 2012-04-30 2013-10-31 General Electric Company Power Electronics Cooling
US8928443B2 (en) * 2012-05-17 2015-01-06 Elwha Llc Electrical device with emergency cooling system
EP2738780B1 (en) * 2012-11-28 2016-03-16 ABB Technology AG Subsea pressure compensation arrangement
WO2014169230A1 (en) * 2013-04-11 2014-10-16 Green Revolution Cooling, Inc. Computing module with power and liquid cooling
NO337146B1 (no) * 2013-06-24 2016-02-01 Fmc Kongsberg Subsea As Subsea-system og fremgangsmåte for filtrering og behandling av sjøvann.
NO337246B1 (no) * 2014-06-11 2016-02-22 Fmc Kongsberg Subsea As Undersjøisk kjølesammenstilling
EP2988311B1 (en) * 2014-08-22 2021-04-28 ABB Schweiz AG Pressure compensated subsea electrical system
EP3048619B1 (en) * 2015-01-23 2017-05-17 Siemens Aktiengesellschaft Pressure compensator for subsea device
US10026537B2 (en) * 2015-02-25 2018-07-17 Onesubsea Ip Uk Limited Fault tolerant subsea transformer
US9581356B2 (en) * 2015-03-06 2017-02-28 Oceaneering International, Inc. Subsea ROV-mounted hot water injection skid
US20170005468A1 (en) * 2015-06-30 2017-01-05 General Electric Company Power supply and distribution system and an associated method thereof
BE1024914B1 (nl) * 2017-01-16 2018-08-16 Minnoy Bvba Een verwarmingssysteem en een verwarmingswerkwijze
EP3397034B1 (en) * 2017-04-26 2019-12-04 ABB Schweiz AG Subsea arrangement and method for detecting a malfunction of a subsea arrangement

Also Published As

Publication number Publication date
EP3343575B1 (en) 2020-03-18
US20190320545A1 (en) 2019-10-17
MX2019007712A (es) 2019-09-09
AU2017390076B2 (en) 2020-06-11
CN110168677A (zh) 2019-08-23
EP3343575A1 (en) 2018-07-04
NZ754923A (en) 2020-03-27
DK3343575T3 (da) 2020-06-22
AU2017390076A1 (en) 2019-07-11
CN110168677B (zh) 2021-11-02
JP2020504448A (ja) 2020-02-06
BR112019013343A2 (pt) 2019-12-24
JP3234650U (ja) 2021-10-28
US11212931B2 (en) 2021-12-28
WO2018122152A1 (en) 2018-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3234650U (ja) 海中設備
RU2680722C2 (ru) Подводная электрическая система с компенсированным давлением
RU2519106C1 (ru) Компенсатор давления для подводного устройства
EP2738780B1 (en) Subsea pressure compensation arrangement
CA2781344C (en) Compensator assembly for submersible pump system
AU2010231128B2 (en) Power unit
EP3262662B1 (en) Fault tolerant subsea transformer
NO343802B1 (no) Elektrisk kraftsystem for et undersjøisk system, samt fremgangsmåte for operering av minst én elektrisk last i en undersjøisk applikasjon.
WO2013041364A1 (en) Subsea transformer
CN104980005A (zh) 可浸功率分配系统及其组装方法
US6456179B1 (en) Transformer
EP2679765B1 (en) Subsea unit comprising a two-phase cooling system
EP2919571B1 (en) Arrangement for subsea cooling of electric equipment
EP3051243A1 (en) Arrangement for subsea cooling of electric equipment
EP3404198B1 (en) A cooling arrangement of a subsea installation
NZ754923B (en) A subsea installation
BR112019013343B1 (pt) Instalação submarina
JP3077958B2 (ja) 静止誘導電器
EP3211980A1 (en) Arrangement for subsea cooling of power electronic cells

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X601 Decision of rejection after re-examination