KR20210025935A - 블로우 다운 시스템 - Google Patents

Abstract

블로우 다운 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 블로우 다운 시스템은, 해상 구조물에서 긴급 상황에 위험한 유체를 긴급하게 배출하는 시스템으로서, 배출할 유체가 공급되는 공급라인, 유체를 배출하는 한 쌍의 배출라인, 공급라인 및 한 쌍의 배출라인과 연결되고 유체의 경로를 설정하는 3방향 밸브 및 긴급 상황 시에 3방향 밸브를 조절하여, 1차로 공급라인을 한 쌍의 배출라인 중 하나와 연결하고, 2차로 공급라인을 한 쌍의 배출라인과 연결시키는 제어부를 포함한다.

Description

블로우 다운 시스템{Blow down system}

본 발명은 블로우 다운 시스템에 관한 것이다. 보다 상세히, 해상 구조물에서 긴급 상황에 위험한 유체를 긴급하게 배출하는 블로우 다운 시스템에 관한 것이다.

해상 플랫폼과 같은 해상 구조물에서는, 화재 등의 긴급 상황(ESD, Emergency Shutdown)이 발생되는 경우에 플랫폼에 있는 고압의 유체를 해결하기 위해 블로우 다운(blow down) 시스템에 가동된다.

일반적으로, 플랫폼에서 압력 해소를 위해, 유체는 플레어 시스템(Flare System)으로 보내지게 되는데, 한 번에 많은 유체가 플레어 시스템으로 보내질 경우 플레어 시스템의 용량이 매우 크게 설계하여야 하는 문제가 있다.

이를 방지하기 위하여 순차적으로 복수의 밸브를 열어서 단계적인 블로우 다운 시스템을 구성하는 경우가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 블로우 다운 시스템을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 복수의 밸브(4, 5)를 이용하여, 일정한 지연시간을 두고 순차적으로 복수의 밸브(4, 5)를 열어서 유체의 압력을 낮출 수 있다. 유체의 공급라인(1)이 분기되어 복수의 배출라인(2, 3)으로 유체가 나누어지고, 각 배출라인(2, 3)마다 각각 밸브(4, 5)가 설치될 수 있다.

그러나 이러한 복수의 밸브(4, 5)를 순차적으로 여는 블로우 다운 시스템은, 여러 개의 밸브가 필요하며 오류로 인하여 밸브의 제어가 순차적으로 이루어지지 않을 위험성이 있다.

유럽등록특허 제0159157호

본 발명의 실시예는, 하나의 밸브로 순차적인 블로우 다운이 가능한 블로우 다운 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 해상 구조물에서 긴급 상황에 위험한 유체를 긴급하게 배출하는 시스템으로서, 배출할 유체가 공급되는 공급라인, 유체를 배출하는 한 쌍의 배출라인, 공급라인 및 한 쌍의 배출라인과 연결되고 유체의 경로를 설정하는 3방향 밸브 및 긴급 상황 시에 3방향 밸브를 조절하여, 1차로 공급라인을 한 쌍의 배출라인 중 하나와 연결하고, 2차로 공급라인을 한 쌍의 배출라인과 연결시키는 제어부를 포함하는 블로우 다운 시스템이 제공된다.

이 때, 상기 3방향 밸브는 공기압으로 작동되고, 상기 제어부는 상기 3방향 밸브에 연결되어 압축공기를 공급하는 공기압라인 및 상기 공기압라인에 설치되며 전기적 신호에 따라 상기 공기압라인의 개폐를 조절하는 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 제어부는, 상기 공기압라인에서 상기 솔레노이드 밸브와 상기 3방향 밸브 사이에 연결되고, 상기 압축공기를 수용하는 버퍼 용기를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 3방향 밸브는, 상기 공급라인 및 상기 한 쌍의 배출라인이 교차되는 지점에 설치되며, T자형 유체경로가 형성된 티(T) 포트 및 상기 압축공기로 작동되어 상기 티 포트의 회전을 조절하는 밸브 조절부를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 밸브 조절부는, 상기 티 포트를 회전시키는 회전 조절부, 상기 압축공기의 압력을 받아 상기 회전 조절부를 작동시키는 압력판 및 상기 압축공기에 대항하여, 상기 압력판을 지지하는 탄성부재를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 탄성부재는, 상기 티 포트가 초기 상태에서 90도 회전할 때까지 복원력을 제공하는 제1 스프링 및 상기 티 포트가 90도 상태에서 180도 회전할 때까지 복원력을 제공하는 제2 스프링을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 밸브로도 순차적인 블로우 다운이 가능할 수 있다.

또한, 단계적인 블로우 다운의 신뢰성이 보장될 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 블로우 다운 시스템을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 블로우 다운 시스템을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 블로우 다운 시스템에서 3방향 밸브의 동작을 설명하는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 블로우 다운 시스템에서 3방향 밸브의 구성을 모식적으로 나타낸 도면.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 블로우 다운 시스템의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 블로우 다운 시스템을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 블로우 다운 시스템은 해상 구조물에서 긴급 상황에 위험한 유체를 긴급하게 배출하는 시스템으로서, 공급라인(10), 한 쌍의 배출라인(20, 30), 3방향 밸브(40) 및 제어부(50)를 포함한다.

공급라인(10)은 배출할 유체가 공급되는 경로이다. 공급라인(10)은 해상플랫폼에서 고압의 유체가 있는 장소로 연결되어, 공급라인(10)이 다른 곳으로 열리면 해상플랫폼에서 고압의 유체가 빠져나갈 수 있다.

배출라인(20, 30)은 공급라인(10)의 유체를 배출하는 경로이다. 본 실시예에서 배출라인(20, 30)은 한 쌍이 설치되며, 한 쌍의 배출라인(20, 30)은 공급라인(10)에서 분기되는 구조를 가질 수 있다. 배출라인(20, 30)은 위험한 유체를 연소시켜서 처리하는 플레어 시스템(Flare System)으로 연결될 수 있다.

도 2를 참조하면, 각각의 배출라인(20, 30)에는 유체의 배출 유량을 조절하는 오리피스(22, 32), 배출라인(20, 30) 자체를 개폐하는 온/오프 밸브(24, 34)가 설치될 수 있다.

3방향 밸브(40)는 공급라인(10) 및 한 쌍의 배출라인(20, 30)과 연결되어 유체의 경로를 설정한다.

도 2를 참조하면, 본 실시예의 3방향 밸브(40)는 공급라인(10)에서 한 쌍의 배출라인(20, 30)의 분기되는 지점에 설치될 수 있다. 이에 따라, 3방향 밸브(40)의 동작에 의해, 공급라인(10)이 닫히거나 한 쌍의 배출라인(20, 30)으로 선택적으로 열릴 수 있다.

이 때, 3방향 밸브(40)는, 티(T) 포트 및 밸브 조절부(44)를 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 블로우 다운 시스템에서 3방향 밸브의 동작을 설명하는 도면이다.

도 3을 참조하면, 티 포트(42)는 공급라인(10) 및 한 쌍의 배출라인(20, 30)이 교차되는 지점에 설치되며, T자형 유체경로가 형성된다. 도 3의 (a)를 기준으로, T자형 유체경로는 티 포트(42)에서 상측, 좌측 및 우측이 뚫려서 서로 연결된 구조로서, 하측으로는 유체경로가 막힌 구조이다. 이에 따라, 공급라인(10)이 티 포드의 하측으로 연결되면, 유체는 티 포트(42)에 의해 막힌 상태가 될 수 있다.

밸브 조절부(44)는 티 포트(42)의 회전을 조절하는 부분이다. 본 실시예의 밸브 조절부(44)는 후술할 제어부(50)에서 공급되는 압축 공기로 작동될 수 있다.

도 3의 (b) 및 (c)를 참조하면, 밸브 조절부(44)는 티 포드를 회전시켜서 공급라인(10)과 배출라인(20, 30)을 선택적으로 연결시킬 수 있다.

제어부(50)는 3방향 밸브(40)를 조절하는 부분이다. 제어부(50)는 긴급 상황 시에 3방향 밸브(40)를 조절하여 단계적으로 공급라인(10)의 유체를 배출라인(20, 30)으로 공급할 수 있다. 구체적으로, 공급라인(10)을 한 쌍의 배출라인(20, 30) 중 하나 의 배출라인(20)과 연결하여 1차로 공급라인(10)의 유체를 배출한 후에, 공급라인(10)을 한 쌍의 배출라인(20, 30)과 모두 연결시켜서 2차로 배출할 수 있다.

도 3을 참조하면, 긴급상황이 발생하지 않으면 (a)와 같이 공급라인(10)의 유체(12)는 티 포트(42)에 의해 막힌 상태가 유지된다. 긴급상황 시에 제어부(50)가 작동하면, (b)와 같이 티 포트(42)가 시계방향으로 90도 회전하여 공급라인(10)과 하나의 배출라인(20)이 먼저 연결되어 1차적인 유체 배출이 이루어질 수 있다. 그 후에, (c)와 같이 티 포트(42)가 시계방향으로 180도 회전하여(90도 더 회전하여), 공급라인(10)과 2개의 배출라인(20, 30)이 모두 연결되어 2차적인 유체 배출이 이루어질 수 있다. 따라서, 하나의 밸브로도 순차적이고 단계적인 블로우 다운이 가능하게 된다. 또한, 배출라인(20, 30)이 열리는 순서는 언제나 동일하게 유지되므로, 단계적인 블로우 다운의 신뢰성이 보장될 수 있다.

이 때, 해상구조물에서 화재나 탄화수소 가스와 같은 위험한 가스가 감지되는 ESD (Emergency Shutdown) 상황에서, 컨트롤 룸(Control Room)의 작업자가 제어부(50)를 작동시킬 수 있다.

또한, 3방향 밸브(40)가 공기압으로 작동될 때에, 제어부(50)는, 3방향 밸브(40)에 연결되어 압축공기를 공급하는 공기압라인(54)과, 공기압라인(54)에 설치되어 전기적 신호에 따라 공기압라인(54)의 개폐를 조절하는 솔레노이드 밸브(56)를 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 공기압라인(54)은 펌프 또는 압축공기 챔버와 같은 압축공기의 공급원(52)에 연결되어, 솔레노이드 밸브(56)가 닫히지 않는 상태에서는 3방향 밸브(40)에 압축공기를 공급한다. 작업자에 솔레노이드 밸브(56)에 전기적 신호를 보내면, 솔레노이드 밸브(56)가 닫혀서 공기압라인(54)으로 공급되던 압축공기가 3방향 밸브(40)에서 차단될 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 3방향 밸브(40)의 밸브 조절부(44)를 누르는 압축공기가 빠짐에 따라, 티 포트(42)는 회전하여 상술한 바와 같이 순차적인 블로우 다운이 이루어질 수 있다.

이 때, 제어부(50)는, 공기압라인(54)에서 솔레노이드 밸브(56)와 3방향 밸브(40) 사이에 연결되는 버퍼 용기(58)를 더 포함할 수 있다. 버퍼 용기(58)는 압축공기를 수용하여 솔레노이드 밸브(56)가 닫힐 때에 압축공기가 공기압라인(54)에서 빠져나가는 시간을 지연시켜 줄 수 있다. 이에 따라, 도 3의 (b)와 같은 1차적인 유체 배출이 이루어질 수 있는 시간을 충분히 확보할 수 있다. 즉, 버퍼 용기(58)는 티 포트(42)가 지나치게 빠르게 회전하여 도 3의 (b)단계가 이루어지는 시간이 부족해지는 것을 방지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 블로우 다운 시스템에서 3방향 밸브의 구성을 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 밸브 조절부(44)는, 티 포트(42)를 회전시키는 회전 조절부(45), 압축공기의 압력을 받아 회전 조절부를 작동시키는 압력판(46) 및 압축공기에 대항하여 압력판(46)을 지지하는 탄성부재(47a, 47b)를 포함할 수 있다. 압력판(46)에 공기압라인(54)에 의해 압축공기가 가해지면 압력판(46)이 탄성부재(47a, 47b)를 눌러서 압축시키고, 압축공기가 빠지면 탄성부재(47a, 47b)가 복원되어 압력판(46)이 원위치로 돌아갈 수 있다.

압력판(46)이 공기압에 눌려 있을 때에는, 3방향 밸브(40)에서 티 포트(42)의 회전 조절부(45)에 압력판(46)이 가하는 힘이 가져서 티 포트(42)가 초기 상태로 설정될 수 있다(도 3의 (a)). 그리고, 압축공기가 빠지고 탄성부재(47a, 47b)의 복원력으로, 회전 조절부(45)는 티 포트(42)를 회전시켜서 1차적 유체배출 상태(도 3의 (b)) 및 2차적 유체배출 상태(도 3의 (c))가 순차적으로 설정될 수 있다.

이 때, 탄성부재(47a, 47b)는, 티 포트(42)가 초기 상태에서 90도 회전할 때까지 복원력을 제공하는 제1 스프링(47a) 및 티 포트(42)가 90도 상태에서 180도 회전할 때까지 복원력을 제공하는 제2 스프링(47b)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 압력판(46)에 가해지는 공기압이 제1 스프링(47a)의 복원력만큼 빠지면 1차적 유체배출이 이루어지고, 압력판(46)에 가해지는 공기압이 제1 스프링(47a) 및 제2 스프링(47b)의 복원력 합만큼 빠지면 2차적 유체배출이 이루어질 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

10: 공급라인 12: 유체
20, 30: 배출라인 40: 3방향 밸브
42: 티 포트 44: 밸브 조절부
46: 압력판 47a, 47b: 탄성부재
50: 제어부 54: 공기압라인
56: 솔레노이드 밸브 58: 버퍼 용기

Claims (6)

1. 해상 구조물에서 긴급 상황에 위험한 유체를 긴급하게 배출하는 블로우 다운 시스템으로서,
   배출할 유체가 공급되는 공급라인;
   상기 유체를 배출하는 한 쌍의 배출라인;
   상기 공급라인 및 상기 한 쌍의 배출라인과 연결되고, 상기 유체의 경로를 설정하는 3방향 밸브; 및
   긴급 상황 시에 상기 3방향 밸브를 조절하여, 1차로 상기 공급라인을 상기 한 쌍의 배출라인 중 하나와 연결하고, 2차로 상기 공급라인을 상기 한 쌍의 배출라인과 연결시키는 제어부를 포함하는 블로우 다운 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 3방향 밸브는 공기압으로 작동되고,
   상기 제어부는,
   상기 3방향 밸브에 연결되어 압축공기를 공급하는 공기압라인; 및
   상기 공기압라인에 설치되며, 전기적 신호에 따라 상기 공기압라인의 개폐를 조절하는 솔레노이드 밸브를 포함하는 블로우 다운 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 공기압라인에서 상기 솔레노이드 밸브와 상기 3방향 밸브 사이에 연결되고, 상기 압축공기를 수용하는 버퍼 용기를 더 포함하는 블로우 다운 시스템.
4. 제2항에 있어서,
   상기 3방향 밸브는,
   상기 공급라인 및 상기 한 쌍의 배출라인이 교차되는 지점에 설치되며, T자형 유체경로가 형성된 티(T) 포트; 및
   상기 압축공기로 작동되어 상기 티 포트의 회전을 조절하는 밸브 조절부를 포함하는 블로우 다운 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 밸브 조절부는,
   상기 티 포트를 회전시키는 회전 조절부;
   상기 압축공기의 압력을 받아 상기 회전 조절부를 작동시키는 압력판 및
   상기 압축공기에 대항하여, 상기 압력판을 지지하는 탄성부재를 포함하는 블로우 다운 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 탄성부재는,
   상기 티 포트가 초기 상태에서 90도 회전할 때까지 복원력을 제공하는 제1 스프링 및
   상기 티 포트가 90도 상태에서 180도 회전할 때까지 복원력을 제공하는 제2 스프링을 포함하는 블로우 다운 시스템.

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