KR20200082577A - 선박용 연료유 전환 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
어느 하나의 연료유를 엔진의 연료로 사용하다가 다른 종류의 연료유를 상기 엔진의 연료로 전환하는 선박용 연료유 전환 시스템이 개시된다.
상기 선박용 연료유 전환 시스템은, 연료유를 공급하는 공급부; 상기 공급부로부터 연료유를 공급받아 순환시키는 순환부; 및 상기 공급부와 상기 순환부를 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 공급부는, 각각 서로 다른 종류의 연료유를 저장하는 다수개의 공급탱크; 및 상기 다수개의 공급탱크 하류에 각각 설치되는 다수개의 헤드탱크;를 포함하고, 상기 엔진은 상기 순환부로부터 연료유를 공급받고, 상기 엔진에서 사용되고 남은 연료유는 상기 순환부를 재순환하며, 상기 다수개의 헤드탱크로부터 연료유가 배출되는 출구에서의 압력이 서로 동일한 것을 특징으로 한다.
상기 선박용 연료유 전환 시스템은, 연료유를 공급하는 공급부; 상기 공급부로부터 연료유를 공급받아 순환시키는 순환부; 및 상기 공급부와 상기 순환부를 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 공급부는, 각각 서로 다른 종류의 연료유를 저장하는 다수개의 공급탱크; 및 상기 다수개의 공급탱크 하류에 각각 설치되는 다수개의 헤드탱크;를 포함하고, 상기 엔진은 상기 순환부로부터 연료유를 공급받고, 상기 엔진에서 사용되고 남은 연료유는 상기 순환부를 재순환하며, 상기 다수개의 헤드탱크로부터 연료유가 배출되는 출구에서의 압력이 서로 동일한 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은, 어느 하나의 연료유를 엔진의 연료로 사용하다가 다른 종류의 연료유를 엔진의 연료로 전환하는, 선박용 연료유 전환 시스템 및 방법에 관한 것이다.
선박에 탑재된 엔진의 연료로 사용할 수 있는 연료유에는, HFO(Heavy Fuel Oil), MGO(Marine Gas Oil), MDO(Marine Diesel Oil) 등이 있다.
HFO는 원유에서 휘발유, 등유, 경우 등을 뽑아낸 후 얻어지는 흑갈색의 점성유로, 액체 형태로 얻어지는 석유 제품 중 가장 밀도가 높다. HFO는 인화점이 약 40도 정도이며, 등유, 경유, 특히 휘발유에 비해 증발시키기 어려우며, 점도가 180 내지 700 cSt에 이르기 때문에, 100 내지 140 도 정도로 가열하여야 엔진에서 요구하는 10 내지 25 cSt의 점도를 맞출 수 있다. 또한, HFO에는 물, 이물질, 고형물 등이 섞여 있기 때문에, 청정기에 의해 청정 과정을 거친 HFO를 선박의 엔진에 공급한다.
MGO와 MDO는, HFO보다 품질이 높은 해상 연료유로, 잔사유 포함 여부 및 황 함유량에 따라 구별된다. MGO와 MDO는 점성이 낮아 엔진의 요구 점도를 맞추기 위해 별도의 가열 장치가 필요하지 않고, 발열량이 높으며, 잔사유가 포함되어 있지 않다. MGO와 MDO는, 황산화물(SOx)를 발생시키는 황 함유량이 HFO에 비해 월등히 낮기 때문에, 선박이 황산화물 배출규제지역을 운항하거나 황산화물 배출규제지역 내의 항구를 출입하는 경우, 반드시 MGO 또는 MDO를 사용해야 하는 경우가 있다. 하지만 MGO와 MDO는, HFO에 비해 고가이고, 점도가 엔진에서 요구하는 최저치보다 낮은 경우도 있어, 점도 상승을 위한 별도의 냉각 장치를 구비해야 하는 경우도 있다.
본 발명은, 연료유 전환시, 서로 다른 종류의 연료유를 저장하는 다수개의 공급탱크의 형상과 높이, 내부 액위가 서로 달라 발생되는 문제점을 해결하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 어느 하나의 연료유를 엔진의 연료로 사용하다가 다른 종류의 연료유를 상기 엔진의 연료로 전환하는 선박용 연료유 전환 시스템에 있어서, 연료유를 공급하는 공급부; 상기 공급부로부터 연료유를 공급받아 순환시키는 순환부; 및 상기 공급부와 상기 순환부를 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 공급부는, 각각 서로 다른 종류의 연료유를 저장하는 다수개의 공급탱크; 및 상기 다수개의 공급탱크 하류에 각각 설치되는 다수개의 헤드탱크;를 포함하고, 상기 엔진은 상기 순환부로부터 연료유를 공급받고, 상기 엔진에서 사용되고 남은 연료유는 상기 순환부를 재순환하며, 상기 다수개의 헤드탱크로부터 연료유가 배출되는 출구에서의 압력이 서로 동일한 것을 특징으로 하는, 선박용 연료유 전환 시스템이 제공된다.
상기 공급부는, 상기 다수개의 공급탱크로부터 연료유가 배출되는 다수개의 배출라인; 및 상기 다수개의 배출라인 상에 각각 설치되는 다수개의 조절밸브;를 더 포함할 수 있고, 상기 제어부는, 상기 다수개의 조절밸브의 개도를 각각 조절하여 연료유의 혼합 비율을 조절할 수 있다.
상기 공급부는, 상기 순환부로 보내지는 연료유의 유량을 측정하는 유량계를 더 포함할 수 있다.
상기 유량계는, 상기 엔진의 시간당 연료유 소모량과 같은 유량을 지시할 수 있다.
상기 공급부는, 상기 다수개의 배출라인 상에 각각 설치되는 다수개의 역류방지밸브를 더 포함할 수 있다.
상기 공급부는, 상기 다수개의 헤드탱크로부터 연료유를 공급받는 연료유드레인탱크; 및 상기 연료유드레인탱크로부터 배출된 연료유를 가압시켜 상기 다수개의 공급탱크 중 하나 이상으로 보내는 드레인연료이송펌프;를 더 포함할 수 있다.
상기 공급부는, 상기 드레인연료이송펌프를 구동시는 이송펌프스타터를 더 포함할 수 있다.
상기 순환부는 연료유의 압력을 높여 연료유를 순환시키는 순환펌프를 더 포함할 수 있다.
상기 순환펌프는 상기 순환부의 순환하는 연료유의 압력을 8 내지 10 bar로 유지시킬 수 있다.
상기 순환부는 상기 엔진의 최대 연료 소모량의 대략 3배에 해당하는 유량이 순환할 수 있다.
상기 순환부는, 상기 엔진으로 공급되는 연료유의 온도를 측정하는 온도센서; 및 상기 엔진으로 공급되는 연료유의 점도를 측정하는 점도센서; 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 통합자동화시스템을 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 현장에서 연료유 전환시 사용되는 현장제어조작반을 더 포함할 수 있다.
상기 순환부는 가열기를 더 포함할 수 있고, 상기 가열기는, 상기 순환부를 순환하는 연료유의 점도가 상기 엔진이 요구하는 점도보다 높은 경우에 연료유를 가열할 수 있다.
상기 순환부는 냉각기를 더 포함할 수 있고, 상기 냉각기는, 상기 순환부를 순환하는 연료유의 점도가 상기 엔진이 요구하는 점도보다 낮은 경우에 연료유를 냉각시킬 수 있다.
상기 순환부는, 상기 엔진 후단에 설치되어, 상기 엔진에서 사용하고 남은 연료유를 일시 저장하는 연료유관을 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 어느 하나의 연료유를 엔진의 연료로 사용하다가 다른 종류의 연료유를 상기 엔진의 연료로 전환하는 선박용 연료유 전환 방법에 있어서, 서로 다른 연료유가 저장되는 다수개의 공급탱크로부터 배출되는 연료유를 각각 다수개의 헤드탱크를 거치도록 하여, 서로 다른 종류의 연료유를 배출시키는 다수개의 밸브 전단의 압력을 동일하게 유지하는 것을 특징으로 하는, 선박용 연료유 전환 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 다수개의 공급탱크 하류에 각각 다수개의 헤드탱크를 설치하여, 어느 한 연료가 유입되지 않거나, 너무 빨리 유입되는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 다수개의 공급탱크로부터 연료유가 배출되는 출구에서의 압력을 고려할 필요 없이, 다수개의 공급탱크를 자유롭게 배치할 수 있고, 연료유 전환시 낭비되는 시간을 줄여 고가의 MGO 사용을 최소화할 수 있다.
뿐만 아니라, 각 장비의 제약 사항인 시간당 온도, 점도 변화를 만족하지 못하는 상태를 예방할 수 있으며, 예측과 다른 비율로 연료유가 혼합되는 경우를 방지할 수 있어 연료유 전환 시스템의 자동화가 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 연료유 전환 시스템의 개략도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 선박용 연료유 전환 시스템 및 방법이 적용되는 선박은, 액화천연가스 운반선, 액화천연가스 연료선, 시추선, 해양구조물 등 다양한 용도일 수 있다. 또한, 본 발명의 선박용 연료유 전환 시스템 및 방법은 서로 다른 종류의 연료유를 사용할 수 있는 모든 엔진에 적용될 수 있다. 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박용 연료유 전환 시스템의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예의 선박용 연료유 전환 시스템은, 공급부(100), 순환부(200) 및 제어부(300)를 포함한다.
공급부(100)는 다수개의 공급탱크(ST1, ST2), 다수개의 헤드탱크(HT1, HT2), 다수개의 조절밸브(V11, V12) 및 공급펌프(110)를 포함하며, 다수개의 공급탱크(ST1, ST2)에 저장된 연료유를 순환부(200)로 보낸다.
본 실시예의 다수개의 공급탱크(ST1, ST2)는 각각 서로 다른 종류의 연료유를 저장한다. 본 실시예의 다수개의 공급탱크(ST1, ST2)는 각각, HFO 공급 탱크(HFO Service Tank), HFO 침강 탱크(HFO Settling Tank), HFO 벙커 탱크(HFO Bunker Tank), MDO 공급 탱크(MDO Service Tank), MDO 저장 탱크(MDO Storage Tank), MGO 공급 탱크(MGO Service Tank), MGO 저장 탱크(MGO Storage Tank) 중 어느 하나일 수 있다.
본 실시예의 다수개의 공급탱크(ST1, ST2)의 형상과 높이가 서로 다를 수 있으며, 각 공급탱크(ST1, ST2) 내부에 저장된 연료의 양도 다르기 때문에, 각 공급탱크(ST1, ST2)로부터 연료유가 배출되는 출구에서의 압력이 서로 다르다. 각 공급탱크(ST1, ST2)에서의 출구 압력이 서로 다르면, 연료유 전환시 각 밸브(V11, V12에 대응, 이하 동일하다.)에서의 유량이 다르게 흘러 전환 시간이 길어지거나 의도된 연료유 조건(온도, 점도 등)을 맞추지 못하는 경우가 발생할 수 있다.
밸브는 차압에 의해 유량이 결정되는데, 공급탱크(ST1, ST2)의 형상, 높이, 내부 액위에 따라 밸브 전단이 압력이 변하게 되며, 다수개의 공급탱크(ST1, ST2)의 형상, 높이, 내부 액위가 서로 달라지면, 연료유를 배출시키는 밸브에 걸리는 차압이 서로 달라지게 되고, 이로 인해 밸브가 열린 상태에 있어도 어느 한 공급탱크(ST1, ST2)의 연료유가 배출되지 않는 문제가 발생할 수 있다.
본 실시예가 두 개의 공급탱크(ST1, ST2)를 포함하고, 제1 공급탱크(ST1)에는 MGO가 저장되고 제2 공급탱크(ST2)에는 HFO가 저장되는 경우에, 다수개의 공급탱크(ST1, ST2)의 형상, 높이, 내부 액위가 서로 달라 발생되는 문제점을 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.
MGO 운전 중 HFO로 전환시, HFO를 배출시키는 밸브 전단의 압력이 MGO를 배출시키는 밸브의 전단 압력보다 더 크면, HFO를 배출시키는 밸브가 아주 조금만 열려도 많은 HFO가 배출된다. 이후 MGO를 배출시키는 밸브를 닫는 과정에서, 기대했던 50:50의 연료유가 공급되는 것이 아닌, HFO가 더 많이 공급되고 있는 상태(일례로, 10:90의 비율)가 된다.
또한, HFO 운전 중 MGO로 전환시, MGO를 배출시키는 밸브 전단의 압력이 HFO를 배출시키는 밸브 전단의 압력보다 더 작으면, MGO를 배출시키는 밸브를 열어도 MGO는 거의 유입되지 않으며, HFO를 배출시키는 밸브를 닫기 시작해야 비로소 MGO가 배출되기 시작한다.
이러한 문제는 시간에 따라 밸브의 개도를 조절하는 종래의 방식의 단점으로, 의도되지 않은 온도 및 점도 변화가 일어나게 되며, 이로 인해 엔진과 연료유 공급 구성 장치의 심각한 손상을 초래할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 다수개의 공급탱크(ST1, ST2) 하류에 각각 다수개의 헤드탱크(HT1, HT2)를 설치한다. 다수개의 헤드탱크(HT1, HT2)의 내부 액위는 서로 동일하게 제어되며, 다수개의 헤드탱크(HT1, HT2)에는 내부 수위를 측정하는 수위센서(LT1, LT2)가 설치될 수 있다. 본 실시예의 수위센서(LT1, LT2)에 의해 측정된 수위값은 통합자동화시스템(310)으로 전송될 수 있다.
또한, 다수개의 헤드탱크(HT1, HT2) 내부에는 연료유 유입 측에 설치되어 내부 액위를 제어하는 플로트 밸브(Float Valve, V71, V72)가 설치될 수 있다. 플로트 밸브(V71, V72)는, 내부 액위가 일정 높이 이상 높아지면 닫혀 더 이상 연료유를 공급하지 않고, 내부 액위가 일정 높이 이하로 낮아지면 열려 연료유를 공급한다.
다수개의 헤드탱크(HT1, HT2)의 내부 액위가 서로 동일하게 제어되면, 각 헤드탱크(HT1, HT2)로부터 연료유가 배출되는 출구에서의 압력을 서로 동일하게 맞출 수 있어, 어느 한 연료가 유입되지 않거나, 너무 빨리 유입되는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 다수개의 공급탱크(ST1, ST2)로부터 연료유가 배출되는 출구에서의 압력을 고려할 필요 없이, 다수개의 공급탱크(ST1, ST2)를 자유롭게 배치할 수 있고, 연료유 전환시 낭비되는 시간을 줄여 고가의 MGO 사용을 최소화할 수 있다.
뿐만 아니라, 각 장비의 제약 사항인 시간당 온도, 점도 변화를 만족하지 못하는 상태를 예방할 수 있으며, 예측과 다른 비율로 연료유가 혼합되는 경우를 방지할 수 있어 연료유 전환 시스템의 자동화가 가능하게 된다.
다수개의 헤드탱크(HT1, HT2)로부터 연료유가 배출되는 배출라인(L1, L2) 상에는 각각 긴급차단밸브(V41, V42)가 설치될 수 있다. 본 실시예의 긴급차단밸브(V41, V42)는, 공기 또는 유압으로 개폐가 조절되며, 기관실 내에 화재가 발생할 경우 연료유 공급을 차단하여 화재가 더 커지는 것을 방지하기 위하여 설치된다.
본 실시예에서는 2개의 공급탱크(ST1, ST2) 및 2개의 헤드탱크(HT1, HT2)를 포함하고, 제1 공급탱크(ST1)에는 MGO를 저장하고, 제2 공급탱크(ST2)에는 HFO를 저장하는 경우를 예로 들어 설명한다.
다수개의 조절밸브(V11, V12)는 다수개의 배출라인(L1, L2) 상에 각각 설치되며, 후술할 제어부(300)의 통합자동화시스템(IAS; Integrated Automation System, 310)에 의해 개도가 조절되어, 다수개의 헤드탱크(HT1, HT2)로부터 공급펌프(110)로 공급되는 연료유의 유량을 조절한다. 또한, 본 실시예의 다수개의 조절밸브(V11, V12)는, 평상시에는 통합자동화시스템(310)에 의해 자동적으로 개도가 조절되나, 비상시 수동으로 조작이 가능하도록 구성될 수 있다.
본 실시예의 공급펌프(110)는, 다수개의 헤드탱크(HT1, HT2)로부터 배출된 연료유의 압력을 높여 순환부(200)로 공급하며, 다수개가 병렬로 연결될 수 있다. 다수개의 공급탱크(ST1, ST2)로부터 각각 배출된 서로 다른 종류의 연료유는, 서로 섞인 후 공급펌프(110)로 공급된다.
즉, 제1 헤드탱크(HT1)로부터 배출된 MGO를 공급펌프(110)로 보내는 제1 배출라인(L1)과, 제2 헤드탱크(HT2)로부터 배출된 HFO를 공급펌프(110)로 보내는 제2 배출라인(L2)은, 공급펌프(110) 전단에서 합류되며, 제1 헤드탱크(HT1)로부터 배출된 MGO와 제2 헤드탱크(HT2)로부터 배출된 HFO는 공급펌프(110) 전단에서 혼합된 후 공급펌프(110)로 보내진다.
본 실시예의 공급부(100)는, 공급펌프(110)의 후단으로부터 분기하여 공급펌프(110)의 전단으로 합류되는 복귀라인(L3)을 더 포함할 수 있다. 본 실시예의 복귀라인(L3)은, 공급펌프(110)가 압축시킨 연료유 중 엔진(E)에서 소모된 양을 초과하는 연료유를 분기시켜 공급펌프(110) 전단으로 보낸다. 복귀라인(L3) 상에는 유체의 유량 및 개폐를 조절하는 제1 밸브(V31)가 설치될 수 있다.
본 실시예의 공급부(100)는, 공급펌프(110) 후단에 설치되는 유량계(120)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예의 유량계(120)는, 다수개의 헤드탱크(HT1, HT2)로부터 각각 배출된 후 혼합되어, 공급펌프(110)에 의해 순환부(200)로 공급되는 연료유의 유량을 측정한다. 본 실시예의 유량계(120)에 의해 측정된 유량값은 통합자동화시스템(310)으로 전송될 수 있다.
순환부(200)는 연료유를 순환시키며 엔진(E)에 공급하고, 공급부(100)는 엔진(E)에서 소모된 연료유의 유량만큼을 순환부(200)로 공급한다. 따라서, 유량계(120)가 엔진(E)의 시간당 연료유 소모량과 같은 유량을 지시하도록 시스템을 운용하게 되고, 유량계(120)가 엔진(E)의 시간당 연료유 소모량보다 적거나 많은 유량을 지시하면 시스템에 문제가 생겼음을 감지할 수 있다.
본 실시예의 공급부(100)는, 다수개의 배출라인(L1, L2) 상에 각각 설치되는 다수개의 역류방지밸브(V21, V22)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 연료유 전환 시스템에 의하면, 다수개의 조절밸브(V11, V12)가 모두 열려있는 상태가 존재하므로, 어느 한 공급탱크로부터 배출된 연료유가 다른 공급탱크로 유입될 수 있다. 즉, 연료유 전환시 제1 조절밸브(V11)와 제2 조절밸브(V12)와 모두 열려 있는 경우, 제1 공급탱크(ST1)로부터 배출된 MGO의 일부가 제1 조절밸브(V11) 및 제2 조절밸브(V12)를 지나 제2 공급탱크(ST2)로 유입될 수도 있고, 제2 공급탱크(ST2)로부터 배출된 HFO의 일부가 제2 조절밸브(V12) 및 제1 조절밸브(V11)를 지나 제1 공급탱크(ST1)로 유입될 수도 있다.
다수개의 역류방지밸브(V21, V22)는, 어느 한 공급탱크로부터 배출된 연료유가 다른 공급탱크로 유입되는 것을 방지하여, 각 공급탱크(ST1, ST2) 내에서 이종의 연료유가 혼합되는 것을 방지한다.
본 실시예의 공급부(100)는, 연료유드레인탱크(DT) 및 드레인연료이송펌프(270)를 더 포함할 수 있다.
연료유드레인탱크(DT) 및 드레인연료이송펌프(270)는, 다수개의 헤드탱크(HT1, HT2)에 부착된 장비(밸브, 수위센서 등)들의 유지보수가 필요한 경우, 다수개의 헤드탱크(HT1, HT2) 내부의 연료유를 배출시킨 후 재사용하기 위해 설치된다.
다수개의 헤드탱크(HT1, HT2) 내부의 연료유는 연료유드레인탱크(DT)로 보내지고, 연료유드레인탱크(DT)로부터 배출된 연료유를 드레인연료이송펌프(270)에 의해 가압시켜 다시 다수개의 공급탱크(ST1, ST2) 중 하나 이상으로 보낸다(도 1에는 제2 공급탱크(ST2)로 보내는 것을 도시).
본 실시예의 공급부(100)는, 드레인연료이송펌프(270)를 구동시키는 이송펌프스타터(400)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 순환부(200)는, 순환펌프(210)를 포함하며, 공급부(100)로부터 공급받은 연료유를 순환시키며 엔진(E)에 공급한다.
순환펌프(210)는, 공급부(100)로부터 순환부(200)로 공급된 연료유의 압력을 높여 연료유를 순환시키며, 다수개가 병렬로 연결될 수 있다. 본 실시예의 순환부(200)는 순환펌프(210)에 의해 가압되어 대략 8 내지 10 bar의 압력을 유지하는 것이 바람직하다.
점도가 낮은 HFO를 엔진(E)의 연료로 사용하는 경우, HFO를 엔진(E)이 요구하는 점도로 맞추기 위하여, HFO의 가열이 필요할 수 있다. HFO를 가열하면 HFO에 포함된 유기화합물, 물 등의 불순물들이 기화할 수 있는데, 기화된 불순물들은 펌프를 손상시키고 엔진(E)에서의 연료유 분사에도 방해가 될 수 있다.
본 실시예의 선박용 연료유 전환 시스템에 의하면, HFO의 압력을 높인 후 가열하므로, 불순물들의 압력도 높아져 불순물들의 끓는점이 높아지며, 결국 HFO에 포함된 불순물들이 기화되는 것을 방지할 수 있다. 일례로 HFO를 대략 7bar로 가압하면, HFO에 포함된 물은 170℃ 정도가 되어야 기화되므로, HFO를 대략 130℃로 가열해도 물은 기화하지 않는다.
본 실시예의 순환부(200)를 순환하던 연료유는 엔진(E)으로 공급되어 연료로 사용되고, 엔진(E)에서 사용되지 않은 잉여 연료유는 엔진(E)으로부터 배출되어 다시 순환부(200)를 순환한다. 공급부(100)는 엔진(E)에서 소모된 연료유만큼을 새로 순환부(200)로 공급하여, 순환부(200)에는 평균적으로 일정한 유량이 순환하게 된다. 본 실시예의 순환부(200)에는 엔진(E)의 최대 연료 소모량의 대략 3배에 해당하는 유량이 순환하는 것이 바람직하다.
본 실시예의 순환부(200)는 온도센서(241)를 더 포함할 수 있다. 온도센서(241)는 엔진(E)으로 공급되는 연료유의 온도를 측정하며, 온도센서(241)에 의해 측정된 연료유의 온도값은 통합자동화시스템(310)으로 전송될 수 있다.
본 실시예의 순환부(200)는 점도센서(230)를 더 포함할 수 있다. 점도센서(230)는 엔진(E)으로 공급되는 연료유의 점도를 측정하며, 점도센서(230)에 의해 측정된 연료유의 점도값은 통합자동화시스템(310)으로 전송될 수 있다.
본 실시예의 순환부(200)는, 순환부(200)를 순환하는 연료유를 가열하는 가열기(220)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예의 가열기(220)는, 순환부(200)를 순환하는 연료유의 점도가 엔진(E)이 요구하는 점도보다 높은 경우, 연료유를 가열하여 점도를 낮춘다. 본 실시예의 가열기(220)는, 증기 또는 전기를 가열원으로 사용할 수 있고, 가열기(220)가 증기를 가열원으로 사용하는 경우, 가열기(220)에는 증기의 유량 및 개폐를 조절하는 증기제어밸브(V52)가 연결될 수 있다.
엔진(E)은 대략 10 내지 25 cSt의 점도를 요구할 수 있고, 일반적으로 HFO는 엔진(E)의 요구 점도를 충족시키기 위해 가열이 필요하나, MGO나 MDO는 별도의 가열 과정 없이도 엔진(E)의 요구 점도를 충족시키는 경우가 대부분이다. 따라서, 본 실시예의 가열기(220)는 특히, 엔진(E)에서 HFO만을 연료로 사용하거나, HFO와 다른 연료유가 혼합된 연료유를 연료로 사용하는 경우에 사용된다.
본 실시예의 순환부(200)는, 가열기(220)와 병렬로 연결되는 제2 밸브(V32)를 더 포함할 수 있다. 제2 밸브(V32)는, 연료유를 가열기(220)에 의해 가열할 필요가 없어, 연료유가 가열기(220)를 우회하는 경우에 열린다. 일례로, MGO 및 MDO는 점성이 낮으므로 가열기(220)에 의해 가열하지 않을 수 있다.
본 실시예의 순환부(200)는, 순환부(200)를 순환하는 연료유를 냉각시키는 냉각기(250)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예의 냉각기(250)는, 순환부(200)를 순환하는 연료유의 점도가, 엔진(E)이 요구하는 점도보다 낮은 경우, 연료유를 냉각시켜 점도를 높인다. 냉각기(250)는 냉각수 등을 냉매로 사용하여 연료유를 냉각시키며, 본 실시예의 선박용 연료유 전환 시스템은 냉매의 온도를 낮추는 별도의 냉각 장치를 포함할 수도 있다. 엔진(E)은 대략 10 내지 25 cSt의 점도를 요구할 수 있고, 특히 MGO의 경우 냉각기(250)에 의한 냉각 과정을 거쳐 점도를 높인 후 엔진(E)에 공급할 필요가 있을 수 있다.
본 실시예의 공급부(100)로부터 순환부(200)로 공급된 연료유가 냉각기(250)로 보내지는 라인 상에는 삼방밸브(V60)가 설치될 수 있고, 삼방밸브(V60)는 연료유를 두 흐름으로 분기시켜, 일부는 냉각기(250)로 보내고, 나머지는 냉각기(250)를 우회시켜 바로 엔진(E)으로 보낼 수 있다.
본 실시예의 삼방밸브(V60)에 의해 분기된 연료유가 냉각기(250)로 보내지는 라인 상에는, 연료유의 유량 및 개폐를 조절하는 제3 밸브(V33)가 설치될 수 있다. 또한, 냉각기(250)에 의해 냉각된 연료유가 냉각기(250)로부터 배출되는 라인 상에는 연료유의 역류를 방지하는 제3 역류방지밸브(V23)가 설치될 수 있다.
본 실시예의 냉각기(250)에 의해 냉각된 후 냉각기(250)로부터 배출된 연료유는, 삼방밸브(V60)에 의해 분기된 후 냉각기(250)를 우회한 연료유와 합류되어 엔진(E)으로 보내질 수 있다.
본 실시예의 순환부(200)는, 엔진(E) 후단에 설치되어, 엔진(E)에서 사용하고 남은 연료유를 일시 저장하였다가 순환펌프(210)로 공급하는 연료유관(240)을 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 제어부(300)는, 공급부(100)와 순환부(200)를 제어하며, 통합자동화시스템(310)을 포함할 수 있다.
통합자동화시스템(310)은, 다수개의 수위센서(LT1, LT2)가 측정한 수위값, 온도센서(241)가 측정한 연료유의 온도값, 점도센서(230)가 측정한 연료유의 점도값, 및 유량계(120)에서 측정한 유량값 중 하나 이상을 전송받을 수 있다.
또한, 통합자동화시스템(310)은, 다수개의 조절밸브(V11, V12)의 개도를 조절하여 연료유의 혼합 비율을 조절하고, 본 실시예의 순환부(200)가 증기제어밸브(V52)를 포함하는 경우, 증기제어밸브(V52)의 개도를 조절하여 연료유의 가열 정도를 조절하며, 본 실시예의 순환부(200)가 냉각기(250) 및 삼방밸브(V60)를 포함하는 경우, 삼방밸브(V60)의 개도를 조절하여 연료유의 냉각 정도를 조절한다.
본 실시예의 선박용 연료유 전환 시스템은 증기트레이싱밸브(Steam Tracing Valve, V51)를 더 포함할 수 있고, 통합자동화시스템(310)은 증기트레이싱밸브(V51)의 개도를 조절할 수 있다.
본 실시예의 증기트레이싱밸브(V51)는, 장시간 엔진을 운전하지 않아 HFO가 배관 내에서 온도가 낮아져 이송이 되지 않는 경우, HFO를 가열하는 용도로 사용되며, MGO 또는 MDO의 경우에는 사용하지 않는 것이 일반적이다.
본 실시예의 제어부(300)는, 현장에서 연료유 전환시 사용되는 현장제어조작반(Local Control Panel, 320)을 더 포함할 수 있다. 현장제어조작반(320)은 통합자동화시스템(310)과 연계되어 운용될 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
100 : 공급부 110 : 공급펌프
120 : 유량계 200 : 순환부
210 : 순환펌프 220 : 가열기
230 : 점도센서 240 : 연료유관
250 : 냉각기 241 : 온도센서
270 : 드레인연료이송펌프 300 : 제어부
310 : 통합자동화시스템 320 : 현장제어조작반
400 : 이송펌프스타터 ST1, ST2 : 공급탱크
HT1, HT2 : 헤드탱크 DT : 연료유드레인탱크
V11, V12 : 조절밸브 V21, V22, V23 : 역류방지밸브
V31, V32, V33 : 밸브 V41, V42 : 긴급차단밸브
V51 : 증기트레이싱밸브 V52 : 증기제어밸브
V60 : 삼방밸브 V71, V72 : 플로트 밸브
E : 엔진 L1, L2 : 배출라인
L3 : 복귀라인 LT1, LT2 : 수위센서
120 : 유량계 200 : 순환부
210 : 순환펌프 220 : 가열기
230 : 점도센서 240 : 연료유관
250 : 냉각기 241 : 온도센서
270 : 드레인연료이송펌프 300 : 제어부
310 : 통합자동화시스템 320 : 현장제어조작반
400 : 이송펌프스타터 ST1, ST2 : 공급탱크
HT1, HT2 : 헤드탱크 DT : 연료유드레인탱크
V11, V12 : 조절밸브 V21, V22, V23 : 역류방지밸브
V31, V32, V33 : 밸브 V41, V42 : 긴급차단밸브
V51 : 증기트레이싱밸브 V52 : 증기제어밸브
V60 : 삼방밸브 V71, V72 : 플로트 밸브
E : 엔진 L1, L2 : 배출라인
L3 : 복귀라인 LT1, LT2 : 수위센서
Claims (17)
- 어느 하나의 연료유를 엔진의 연료로 사용하다가 다른 종류의 연료유를 상기 엔진의 연료로 전환하는 선박용 연료유 전환 시스템에 있어서,
연료유를 공급하는 공급부;
상기 공급부로부터 연료유를 공급받아 순환시키는 순환부; 및
상기 공급부와 상기 순환부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
상기 공급부는,
각각 서로 다른 종류의 연료유를 저장하는 다수개의 공급탱크; 및
상기 다수개의 공급탱크 하류에 각각 설치되는 다수개의 헤드탱크;를 포함하고,
상기 엔진은 상기 순환부로부터 연료유를 공급받고, 상기 엔진에서 사용되고 남은 연료유는 상기 순환부를 재순환하며,
상기 다수개의 헤드탱크로부터 연료유가 배출되는 출구에서의 압력이 서로 동일한 것을 특징으로 하는, 선박용 연료유 전환 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 공급부는,
상기 다수개의 공급탱크로부터 연료유가 배출되는 다수개의 배출라인; 및
상기 다수개의 배출라인 상에 각각 설치되는 다수개의 조절밸브;를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 다수개의 조절밸브의 개도를 각각 조절하여 연료유의 혼합 비율을 조절하는, 선박용 연료유 전환 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 공급부는, 상기 순환부로 보내지는 연료유의 유량을 측정하는 유량계를 더 포함하는, 선박용 연료유 전환 시스템. - 청구항 3에 있어서,
상기 유량계는, 상기 엔진의 시간당 연료유 소모량과 같은 유량을 지시하는, 선박용 연료유 전환 시스템. - 청구항 2에 있어서,
상기 공급부는, 상기 다수개의 배출라인 상에 각각 설치되는 다수개의 역류방지밸브를 더 포함하는, 선박용 연료유 전환 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 공급부는,
상기 다수개의 헤드탱크로부터 연료유를 공급받는 연료유드레인탱크; 및
상기 연료유드레인탱크로부터 배출된 연료유를 가압시켜 상기 다수개의 공급탱크 중 하나 이상으로 보내는 드레인연료이송펌프;
를 더 포함하는, 선박용 연료유 전환 시스템. - 청구항 6에 있어서,
상기 공급부는, 상기 드레인연료이송펌프를 구동시는 이송펌프스타터를 더 포함하는, 선박용 연료유 전환 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 순환부는 연료유의 압력을 높여 연료유를 순환시키는 순환펌프를 더 포함하는, 선박용 연료유 전환 시스템. - 청구항 8에 있어서,
상기 순환펌프는 상기 순환부의 순환하는 연료유의 압력을 8 내지 10 bar로 유지시키는, 선박용 연료유 전환 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 순환부는 상기 엔진의 최대 연료 소모량의 대략 3배에 해당하는 유량이 순환하는, 선박용 연료유 전환 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 순환부는,
상기 엔진으로 공급되는 연료유의 온도를 측정하는 온도센서; 및
상기 엔진으로 공급되는 연료유의 점도를 측정하는 점도센서;
중 하나 이상을 더 포함하는, 선박용 연료유 전환 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 통합자동화시스템을 더 포함하는, 선박용 연료유 전환 시스템. - 청구항 12에 있어서,
상기 제어부는 현장에서 연료유 전환시 사용되는 현장제어조작반을 더 포함하는, 선박용 연료유 전환 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 순환부는 가열기를 더 포함하고,
상기 가열기는, 상기 순환부를 순환하는 연료유의 점도가 상기 엔진이 요구하는 점도보다 높은 경우에 연료유를 가열하는, 선박용 연료유 전환 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 순환부는 냉각기를 더 포함하고,
상기 냉각기는, 상기 순환부를 순환하는 연료유의 점도가 상기 엔진이 요구하는 점도보다 낮은 경우에 연료유를 냉각시키는, 선박용 연료유 전환 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 순환부는, 상기 엔진 후단에 설치되어, 상기 엔진에서 사용하고 남은 연료유를 일시 저장하는 연료유관을 더 포함하는, 선박용 연료유 전환 시스템. - 어느 하나의 연료유를 엔진의 연료로 사용하다가 다른 종류의 연료유를 상기 엔진의 연료로 전환하는 선박용 연료유 전환 방법에 있어서,
서로 다른 연료유가 저장되는 다수개의 공급탱크로부터 배출되는 연료유를 각각 다수개의 헤드탱크를 거치도록 하여,
서로 다른 종류의 연료유를 배출시키는 다수개의 밸브 전단의 압력을 동일하게 유지하는 것을 특징으로 하는, 선박용 연료유 전환 방법.
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| KR1020180173293A KR102632392B1 (ko) | 2018-12-31 | 2018-12-31 | 선박용 연료유 전환 시스템 및 방법 |
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| KR1020180173293A KR102632392B1 (ko) | 2018-12-31 | 2018-12-31 | 선박용 연료유 전환 시스템 및 방법 |
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| KR1020180173293A KR102632392B1 (ko) | 2018-12-31 | 2018-12-31 | 선박용 연료유 전환 시스템 및 방법 |
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Citations (3)
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| KR20140078117A (ko) * | 2012-12-17 | 2014-06-25 | 대우조선해양 주식회사 | 주기 자켓 워터 시스템의 펌프 가변속 제어장치 및 방법 |
| KR20150101620A (ko) * | 2014-02-27 | 2015-09-04 | 삼성중공업 주식회사 | 선박의 연료가스 공급시스템 |
| KR101805507B1 (ko) * | 2016-11-21 | 2017-12-07 | 대우조선해양 주식회사 | 선박용 연료유 전환 시스템 및 방법 |
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- 2018-12-31 KR KR1020180173293A patent/KR102632392B1/ko active IP Right Grant
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| KR20140078117A (ko) * | 2012-12-17 | 2014-06-25 | 대우조선해양 주식회사 | 주기 자켓 워터 시스템의 펌프 가변속 제어장치 및 방법 |
| KR20150101620A (ko) * | 2014-02-27 | 2015-09-04 | 삼성중공업 주식회사 | 선박의 연료가스 공급시스템 |
| KR101805507B1 (ko) * | 2016-11-21 | 2017-12-07 | 대우조선해양 주식회사 | 선박용 연료유 전환 시스템 및 방법 |
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|---|---|
| KR102632392B1 (ko) | 2024-02-01 |
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