KR20220035564A - 선박의 연료유 전환 시스템 및 방법 - Google Patents

선박의 연료유 전환 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 서로 다른 연료유의 전환 시간을 단축할 수 있는, 선박의 연료유 전환 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 실시예에 따른 선박의 연료유 전환 방법은, 제1 연료유에서 제2 연료유로 엔진의 연료유를 전환하는 선박의 연료유 전환 방법에 있어서, 상기 선박의 현재 전력 부하에 따라 다수대의 엔진의 최소 운전 대수를 정하는 단계; 상기 최소 운전 대수에 따라 가동시킬 적어도 1대의 엔진의 부하를 최대로 상승시키는 단계; 및 상기 부하를 최대로 높인 엔진에 대해 연료유 전환을 실시하는 단계;를 포함한다.

Description

선박의 연료유 전환 시스템 및 방법 {Fuel Oil Changer Over System and Method for a Vessel}
본 발명은 서로 다른 연료유의 전환 시간을 단축할 수 있는, 선박의 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, 경유 등을 뽑아낸 후 얻어지는 흑갈색의 점성유로서, 액체 형태로 얻어지는 석유 제품 중 가장 밀도가 높다. HFO는 점도가 약 180 내지 700 cSt에 이르기 때문에, 100℃ 내지 140℃ 정도로 가열하여야만 엔진에서 요구하는 약 10 내지 25 cSt 정도의 점도 조건을 만족시킬 수 있다.
MGO와 MDO는, HFO보다 품질이 높은 해상 연료유로서, 잔사유의 포함 여부 및 황 함유량에 따라 구분된다. MGO와 MDO는 점성이 낮아 엔진에서 요구하는 점도 조건을 만족시키기 위한 별도의 가열 공정을 필요로 하지 않는다. 다만, HFO에 비해 고가이고, 사용온도에 따라 점도가 엔진에서 요구하는 최저치보다 낮은 경우도 있어 점도를 높이기 위한 냉각 장치를 필요로 할 수 있다.
또한, MGO와 MDO는 황 함유량이 HFO에 비해 현저히 낮은 저유황 연료유이다. 특히, LSMGO(Low Sulphur Marine Gas Oil)는 배기가스에 황산화물(SOx)이 없거나 거의 없다. 따라서, 선박이 배기가스 배출규제지역을 운항하거나, 배출규제항구를 출입하는 경우에는 반드시 저유황유, 예를 들어 MGO(특히 LSMGO)나 MDO를 연료로 사용해야 한다.
하지만, LSMGO는 HFO에 비해 고가이므로, 선박의 운항 상황에 따라 적합한 연료유로 변경하여 엔진에 공급해 주는 것이 효율적이다. 따라서, 선박에는 이와 같은 HFO, MGO 및 MDO를 모두 사용할 수 있는 연료유 공급 시스템 및 연료유 전환 시스템이 구비되어 있다.
연료유의 전환은, 서로 다른 연료유의 화학적, 물리적 특성이나 가격 등을 고려하여 수행해야 한다. 또한, 선박의 운항 속도, 엔진이나 연료유 공급 시스템을 구성하는 장치들의 성능과 수명에 영향을 미치지 않도록 해야 하며, 배출 규제를 만족시키기 위해 확실하게 전환되었음을 보장할 수 있어야 한다. 또한, HFO에서 상대적으로 고가인 MGO나 MDO로 전환할 때에는, HFO와 혼용되는 시간을 최소화해야 연료비를 최소화할 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 탱크(T1)에는 고유황 연료유, 즉, HFO가 저장되고, 제2 탱크(T2)에는 저유황 연료유, 예를 들어 MGO가 저장된다.
HFO를 연료유로 사용할 때에는 제1 공급밸브(V11)를 개방하여 HFO를 연료유 공급 배관에 유입시키고, MGO를 연료유로 사용할 때에는 제2 공급밸브(V21)를 개방하여 MGO를 연료유 공급 배관에 유입시킨다. 연료유를 전환하여 공급할 때에는, 제1 공급밸브(V11)와 제2 공급밸브(V21)의 개도량을 조절하면서 연료유 공급 배관으로 유입되는 HFO와 MGO의 비율을 조절하여야 한다.
예를 들어, HFO를 연료로 사용하는 모드에서는 제1 공급밸브(V11)의 변위가 개방된 상태에서 고정되어 있고, 제2 공급밸브(V21)는 폐쇄된 상태에서 고정되어 있다. 이때, HFO에서 MGO로 연료유를 전환하고자 할 때에는, 제1 공급밸브(V11)를 서서히 폐쇄하고, 제2 공급밸브(V21)는 서서히 개방하면서, 연료유 공급 배관에 MGO가 일정 비율 이상 유입될 때까지 조작을 계속한다. 연료유 공급 배관을 흐르는 연료유가 MGO로 완전히 전환되면, 제2 공급밸브(V21)는 개방 변위로 고정되고, 제1 공급밸브(V11)는 완전히 폐쇄된 변위에 있게 된다. 대부분의 선박에서 제1 공급밸브(V11)와 제2 공급밸브(V21)는 수동으로만 운전되도록 구비된다.
한편, HFO는 고점도이므로 HFO를 연료유로 사용할 때에는, 엔진(GE)에서 요구하는 연료유의 점도를 충족시키기 위하여, 가열장치가 가동될 수 있다. 즉, HFO를 연료로 사용하는 모드에서는, 고온의 연료유가 연료유 배관을 따라 엔진으로 공급된다. 또한, MGO는 저점도이므로 MGO를 연료유로 사용할 때에는 가열장치는 가동되지 않으며 따라서 상대적으로 저온의 연료유가 연료유 배관을 따라 엔진으로 공급된다.
이와 같이, 연료유의 전환 시에는, HFO와 MGO의 특성 차이로 인해 고온 연료유에서 저온 연료유 또는 그 반대로 전환되는 과정이 필수적이다. 이는 고온 연료유와 저온 연료유가 혼합되면서, 시간당 온도 변화 조건을 만족하면서도, 엔진 입구에서 연료유의 점도가 10 내지 25 cSt 부근이 되어야 하는 2가지 조건을 모두 만족해야 한다는 의미이다.
연료유 전환 시 비율 조절이 잘못되어 급격한 온도 변화가 일어날 경우에는, 엔진 및 연료유 전환 시스템을 구성하는 장치들이 급격한 열팽창이나 열수축에 의해 공차 감소 또는 증가가 일어날 수 있고, 그로 인해 연료유의 누설 위험이 있다. 또한, 오일의 점도가 요구 조건에 맞지않아 윤활 기능 상실 및 마모 등의 영향 또한 받을 수 있다.
이를 방지하기 위해서는, 연료유 전환시, 서서히 연료유의 온도를 변화시키면서도 점도를 유지시킬 수 있어야 하는데, 엔진 업체에서는 엔진의 각 구성요소의 열적 쇼크에 의한 손상이 없는 온도 변화 범위를 1분에 2℃로 정하고 있다.
단순하게 연료유 전환 시간을 길게하면, 이러한 문제는 방지할 수 있으나, 전환에 소요되는 시간이 길어질수록 고가의 MGO 사용량이 과도해지기 때문에, 연료비 증가가 문제가 된다. 또한, 연료유의 전환이 완료될 때까지, 기관실에서 시스템의 상태를 확인해야 하는 번거로움이 있고 시스템 조작의 정밀도가 떨어지므로 선호도가 낮다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래의 연료유 전환 속도, 온도 조절 및 점도 조절의 어려움을 개선하고자 하는 것으로, 특히, 연료유 전환 시 엔진의 부하가 작아 연료 소모량이 적고 이로 인해 연료유 전환 시간이 오래 걸리는 문제를 극복하고자 하는 선박의 연료유 전환 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 연료유에서 제2 연료유로 엔진의 연료유를 전환하는 선박의 연료유 전환 방법에 있어서, 상기 선박의 현재 전력 부하에 따라 다수대의 엔진의 최소 운전 대수를 정하는 단계; 상기 최소 운전 대수에 따라 가동시킬 적어도 1대의 엔진의 부하를 최대로 상승시키는 단계; 및 상기 부하를 최대로 높인 엔진에 대해 연료유 전환을 실시하는 단계;를 포함하는, 선박의 연료유 전환 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 제1 연료유는 고유황유이고, 상기 제2 연료유는 저유황유일 수 있다.
바람직하게는, 상기 선박의 IAS(Integrated Automatic System)와 PMS(Power Management System)는 전기적으로 연결되어 있고, 상기 가동시킬 적어도 1대의 엔진의 부하를 최대로 상승시키는 단계는, 부하 추가조절 로직이 추가된 PMS를 이용하여 부하를 최대로 상승시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 가동시킬 적어도 1대의 엔진의 부하를 최대로 상승시키는 단계에서는, 가동중인 엔진의 평균 부하의 30% 이상 또는 엔진의 최대부하의 90% 이상으로 엔진의 부하를 상승시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 최소 운전 대수를 정하는 단계는, 상기 연료유 전환이 필요한 엔진의 정보와, 상기 연료유 전환이 필요한 엔진의 부하 조절 기능을 활성화 여부에 대한 정보를 상기 IAS에서 PMS로 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 엔진의 최소 운전 대수를 정하는 단계는, 적어도 1대의 엔진의 부하를 최대로 하기 위해 필요한 최소의 운전 대수를 결정할 수 있다.
바람직하게는, 상기 최소 운전 대수에 따라 다수의 엔진을 각각 가동 및 정지시키는 단계;를 더 포함하고, 상기 정지시키는 엔진의 부하는 가동 중인 다른 엔진에 점진적으로 분배할 수 있다.
바람직하게는, 상기 가동시킬 적어도 1대의 엔진의 부하를 최대로 상승시키는 단계는, 상기 최소 운전 대수로 다수의 엔진이 모두 가동되는 상태가 되면, 연료유 전환 대상 엔진에 한해 최대 부하를 인가할 수 있다.
바람직하게는, 상기 부하를 최대로 높인 엔진에 대해 연료유 전환이 완료되면, 상기 연료유 전환이 완료된 엔진의 부하를 낮추거나 정지시키고, 다른 엔진의 부하를 높여 연료유 전환을 실시할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 다수대의 엔진; 상기 엔진으로 제1 연료유 및 제2 연료유를 포함하여 적어도 2종 이상의 연료유를 공급하는 연료유 공급 유닛; 상기 연료유 공급 유닛을 제어하고, 상기 엔진으로 공급할 연료유를 제1 연료유에서 제2 연료유로 전환시키는 제어부; 및 상기 다수대의 엔진 중에서 연료유를 전환할 엔진의 부하를 최대 부하로 하기 위해 필요한 최소 운전 대수를 결정하고, 상기 연료유를 전환할 엔진의 부하를 최대로 증가시키는 기능을 가진 PMS(Power Management System);를 포함하는, 선박의 연료유 전환 시스템이 제공된다.
본 발명에 따른 선박의 연료유 전환 시스템 및 방법은, 서로 다른 특성을 가진 다수 종의 연료유를 전환 공급하는 데 있어서, 연료유 전환 작동을 자동으로 실시할 수 있으므로, 안정성 및 정확도를 높일 수 있다.
또한, 추진엔진의 인위적인 부하 변동 없이 연료유 전환 시간을 조절할 수 있고, 엔진의 부하에 관계없이 지정된 연료유 전환 시간에 맞게 연료유를 전환할 수 있다.
또한, 엔진에 손상을 주지 않으면서 최적의 연료유 전환 속도를 얻을 수 있다.
또한, 연료유를 신속하게 전환할 수 있어 연료유의 전환 시간을 단축할 수 있고, 연료유 소모량을 줄일 수 있으며, 배출제한지역에 출입하는데 소요되는 시간을 단축할 수 있고, 긴급 상황 시에도 빠르게 대처할 수 있다.
특히, 고가의 저유황 연료유의 사용을 줄일 수 있으므로 연료비를 절약할 수 있다.
또한, 연료유 전환 조작을 자동으로 실시하므로, 엔진에서 요구하는 연료유의 온도 및 점도 조건을 충족시킬 수 있어, 연료유 유입 비율이 잘못되어 장비가 손상되는 문제를 방지할 수 있다.
도 1은
도 2는 도 1에 도시된 연료유 전환 시스템 중에서 연료유 공급 유닛을 보다 구체적으로 도시한 구성도이다.
본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
하기 실시예는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
후술하는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료유 전환 시스템 및 방법은, 이중 연료 엔진 또는 오일 연료 엔진이 구비된 선박에 적용될 수 있다.
다만, 후술하는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료유 전환 시스템 및 방법은 173.4K급 LNG FSRU(Floating, Storage, Regasification Unit)에 적용되고, 자동 제어될 수 있는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
이중 연료 엔진은, 디젤유(diesel oil), 중유(heavy fuel oil), MGO(Marine Gas Oil) 등 이종 또는 다종의 오일 연료를 연료로 사용할 수 있고, 또한 천연가스(natural gas)와 같은 가스 연료도 연료로 사용할 수 있다. 예를 들어, 이중 연료 엔진으로는, ME-GI 엔진(MAN Electronic Gas Injection Engine), DFDE(Dual Fuel Diesel Electric Engine), X-DF 엔진(eXtra long stroke Dual Fuel Engine) 등이 있다.
또한, 후술하는 본 발명의 일 실시예에서 엔진은 선박의 추진용 메인엔진 및 전력을 생산하는 발전 엔진을 모두 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료유 전환 시스템 및 방법은, 연료유를 메인엔진 및 발전엔진으로 모두 공급할 수 있다.
다만, 후술하는 본 발명의 일 실시예에서는 선박의 운항 중에는 부하가 낮은 주 발전엔진 및/또는 보조 보일러(auxilary boiler)로 연료유를 공급하는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
후술하는 본 발명의 일 실시예에서 HFO의 비중(specific gravity)은 1.01, 비열(specific heat)은 0.45 kcal/kg·℃, 점도(viscosity)는 50℃에서 700 cSt이고, MDO의 비중은 0.92, 비열은 0.45, 점도는 50℃에서 10 cSt이며, MGO의 비중은 0.89, 비열은 0.45, 점도는 40℃에서 6 cSt이고, LSMGO의 비중은 0.89, 비열은 0.45, 점도는 40℃에서 2 내지 6 cSt이며, 각 연료유의 조건은 ISO 기준을 따르는 것을 예로 들어 설명한다.
또한, LSFO(Low Sulphur Fuel Oil)의 점도는 50℃에서 50 cSt이고, 밀도는 15℃에서 900 kg/m3인 것을 기준으로 설명한다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료유 전환 시스템 및 방법을 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 연료유 전환 시스템은, 다종의 연료유를 각각 저장하는 다수개의 연료유 저장탱크(T1, T2), 연료유 저장탱크(T1, T1)로부터 연료유의 압력, 온도, 점도 등을 발전엔진(GE)에서 요구하는 조건에 맞추어 공급해주기 위한 연료유 공급 유닛(FU) 및 연료유 공급 유닛(FU)의 운전을 제어하는 제어부(500)를 포함한다.
통상적으로, FSRU, 전기추진 선박의 경우, 다수의 발전엔진(GE)이 구비되는데, 연료유 공급 유닛(FU)은 발전엔진 당 각각 별도로 구비된다. 본 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이 4대의 발전엔진(disel generator engine)이 구비되며, 각 발전엔진(GE) 당 하나의 연료유 공급 유닛(FU)이 각각, 즉, 총 4개의 연료유 공급 유닛(FU)이 구비되는 것을 예로 들어 설명한다.
본 실시예의 제어부(500)는, IAS(Integrated Automatic System)일 수 있고, 제어부(500)를 통해 후술하는 연료유 공급 유닛(FU)에 포함된 다수개의 밸브, 연료유 순환부 및 연료유 공급펌프(100) 등을 조작함으로써 연료유 공급 유닛(FU)의 운전을 제어할 수 있다.
IAS는 선박에 적용가능한 분산제어시스템(DCS; Distributed Control System)으로서, 본 실시예의 FSRU의 경우, IAS는 LNG를 탱크에 선적하고, 재기화시키는 등의 전체 공정을 모두 제어하는 프로세스를 포함할 수 있으며, 이를 위해 선내 타 시스템과의 인터페이스를 위한 프로토콜을 포함할 수 있다.
또한, IAS는 연료유를 공급 및 전환시키는데 필요한 모든 공정의 기능을 수행한다. 즉, IAS는 내부에 연료유 공급 및 전환에 필요한 밸브들을 제어하도록 프로그래밍된 로직을 포함하고, 엔진이 사용하고 있는 현재 연료를 인식하고 상태를 보고하는 알람 및 모니터링과 같은 기능도 포함할 수 있다.
본 실시예의 연료유 공급 유닛(FU)은, 연료유 저장탱크(T1, T2)로부터 연료유를 공급받아 발전엔진(GE)의 최대 연료 소모량보다 많은 양의 연료유를 순환시키면서 발전엔진(GE)으로 연료유를 공급하는 연료유 순환부, 발전엔진(GE)에서 소모한 양만큼의 연료유를 연료유 저장탱크(T1, T2)로부터 연료유 순환부로 공급하는 연료유 공급펌프(100) 및 연료유 전환 시스템을 구성하는 배관에 설치되는 다수개의 밸브를 포함한다.
본 실시예의 다수개의 연료유 저장탱크(T1, T2)에는 각각 서로 다른 종류의 연료유가 저장될 수 있다. 연료유로서는, HFO(Heavy Fuel Oil) 등의 고유황 연료유, MGO(Marine Gas Oil) 및 LSMGO(Low Sulphur Marine Gas Oil) 등의 저유황 연료유가 사용될 수 있고, 저유황 연료유는 또한 ULSFO(Ultra Low Sulphur Fuel Oil) 등 초저유황 연료유를 포함할 수 있다.
본 실시예의 연료유 저장탱크는, 도 2에 도시된 바와 같이, 고유황 연료유를 저장하는 제1 탱크(T1) 및 저유황 연료유를 저장하는 제2 탱크(T2) 등 2개의 연료유 저장탱크를 포함하는 것을 예로 들어 설명하기로 하며, 고유황 연료유로서는 HFO가, 저유황 연료유로서는 MGO가 사용되는 것을 예로 들어 설명한다. 즉, 본 실시예에서 제1 탱크(T1)는 HFO가 저장되는 HFO 저장탱크(T1)이고, 제2 탱크(T2)는 MGO가 저장되는 MGO 저장탱크(T2)인 것을 예로 들어 설명하지만, 연료유 저장탱크의 개수와 연료유의 종류가 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 실시예에서 제1 탱크(T1)에는 고유황 연료유가 저장되고, 제2 탱크(T2)에는 저유황 연료유가 저장되는 것을 예로 들어 설명하지만, 경우에 따라서는, 제1 탱크(T1)에도 저유황 연료유가 저장될 수 있다. 예를 들어, 초저유황 연료유인 ULSFO는 점도에 따라 제1 탱크(T1)에 저장될 수 있다.
본 실시예의 발전엔진(GE)은, HFO 및 MGO를 연료로서 사용할 수 있고, HFO와 MGO를 혼합한 혼합유도 연료로서 사용할 수 있다. 본 실시예에 따른 선박용 연료유 전환 방법은, HFO로부터 MGO 및 그 역순으로 연료유를 전환하여 발전엔진(GE)의 연료로 공급할 수 있다.
본 실시예의 연료유 공급펌프(100)는, 하나 이상의 펌프를 포함할 수 있고, 다수대의 펌프를 포함하는 경우 다수대의 펌프는 병렬로 설치될 수 있다. 도 2에는 연료유 공급펌프(100)가 2대의 펌프로 구성되는 것을 예로 들어 도시하였다. 2대의 연료유 공급펌프(100)는 동시에 작동될 수도 있고, 어느 하나만이 작동되어 어느 하나가 연료유를 가압하여 연료유 순환부로 공급할 때 나머지 하나는 리던던시 역할을 하도록 구성될 수 있다.
연료유 공급펌프(100)는 다수개의 탱크(T1, T2)로부터 배출된 연료유를 연료유 순환부로 공급한다. 연료유 공급펌프(100)는, 발전엔진(GE)에서 소모된 유량만큼의 연료유를 연료유 순환부로 공급할 수 있다.
다수개의 탱크(T1, T2)와 연료유 공급펌프(100)를 각각 연결하는 라인에는 다수개의 밸브가 설치될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 탱크(T1)와 연료유 공급펌프(100)를 연결하며 제1 탱크(T1)에 저장된 HFO가 제1 탱크(T1)로부터 연료유 공급펌프(100)로 유입되는 경로를 제공하는 제1 공급라인(L1) 및 제2 탱크(T2)와 연료유 공급펌프(100)를 연결하며 제2 탱크(T2)에 저장된 MGO가 제2 탱크(T2)로부터 연료유 공급펌프(100)로 유입되는 경로를 제공하는 제2 공급라인(L2)을 포함한다.
제1 공급라인(L1)에는, 화재 등 비상상황이 발생할 경우 제1 탱크(T1)로부터의 HFO 유입을 차단하기 위한 제1 긴급차단밸브(도면부호 미부여), 개폐 및 개도량이 제어되어 제1 탱크(T1)로부터 연료유 공급펌프(100)로 유입되는 HFO의 유량을 조절하는 제1 공급밸브(V11) 및 제1 공급라인(L1)을 따라 제1 탱크(T1)로부터 연료유 공급펌프(100)로 공급되는 HFO가 연료유 공급펌프(100) 측으로부터 제1 탱크(T1) 측으로 역류하는 것을 방지하는 제1 역류방지밸브(V12)가 설치된다.
제1 공급밸브(V11)는 제1 탱크(T1)로부터 연료유 공급펌프(100)로 유입되는 HFO의 양을 조절하기 위한 것으로, HFO의 특성과 제1 탱크(T1)의 설치 높이를 고려하여 밸브의 특성을 선택할 수 있다. 일례로, 제1 공급밸브(V11)는 제2 공급밸브(V21)보다 크기가 클 수 있다.
또한, 제2 공급라인(L2)에는, 화재 등 비상상황이 발생할 경우 제2 탱크(T2)로부터의 MGO 유입을 차단하기 위한 제2 긴급차단밸브(도면부호 미부여), 개폐 및 개도량이 제어되어 제2 탱크(T2)로부터 연료유 공급펌프(100)로 유입되는 MGO의 유량을 조절하는 제2 공급밸브(V21) 및 제2 공급라인(L2)을 따라 제2 탱크(T2)로부터 연료유 공급펌프(100)로 공급되는 MGO가 연료유 공급펌프(100) 측으로부터 제2 탱크(T2) 측으로 역류하는 것을 방지하는 제2 역류방지밸브(V22)가 설치된다.
제2 공급밸브(V21)는 제2 탱크(T2)로부터 연료유 공급펌프(100)로 유입되는 MGO의 양을 조절하기 위한 것으로, MGO의 특성과 제2 탱크(T2)의 설치 높이를 고려하여 밸브의 특성을 선택할 수 있다. 일례로, 제2 공급밸브(V21)는 제1 공급밸브(V11)보다 크기가 작을 수 있다.
제1 공급밸브(V11), 제2 공급밸브(V21) 및 연료유 공급펌프(100)는 제어부(500)에 의해 제어되어, 제1 탱크(T1)와 제2 탱크(T2)로부터 연료유 공급펌프(100)로 공급되는 연료유의 유량이 조절될 수 있고, 제어부(500)에 의해 자동 제어될 수 있으며, 비상시에는 수동으로 조작이 가능하도록 구성될 수 있다.
연료유 공급펌프(100)로는 제1 공급밸브(V11) 및 제2 공급밸브(V21)의 개폐 제어에 의해 HFO 또는 MGO가 유입될 수 있고, HFO와 MGO의 혼합유가 유입될 수도 있다. 혼합유의 경우, 제1 공급밸브(V11) 및 제2 공급밸브(V21)의 개폐 및 개도량 제어에 의해 HFO와 MGO가 일정한 비율 변화에 따라 혼합된 후 연료유 공급펌프(100)로 유입된다.
본 실시예에 따르면, 제1 공급라인(L1)과 제2 공급라인(L2)은 제3 공급라인(L3)으로 합류되어 연료유 공급펌프(100)로 연결될 수 있다. 제1 공급라인(L1)과 제2 공급라인(L2)이 합류되는 지점은, 제1 공급라인(L1)의 제1 역류방지밸브(V12)가 설치되는 지점의 하류, 제2 공급라인(L2)의 제2 역류방지밸브(V22)가 설치되는 지점의 하류일 수 있다.
연료유 전환에 있어서, 제1 공급밸브(V11) 및 제2 공급밸브(V21)가 둘 다 개방되는 상태가 존재하게 되는데, 이때에는 탱크의 수위나 배관으로 유입되는 연료유의 유량(압력) 등에 따라, 다수개의 탱크 중 어느 한 탱크로부터 배출된 연료유가 다른 탱크로 유입될 가능성이 있다.
예를 들면, 연료유 전환 시 제1 공급밸브(V11)와 제2 공급밸브(V21)가 모두 개방된 상태에서, 제1 탱크(T1)로부터 배출된 HFO의 일부가 제3 공급라인(L3)으로부터 제2 공급밸브(V21)를 지나 제2 탱크(T2)로 유입될 수도 있고, 또는 제2 탱크(T2)로부터 배출된 MGO의 일부가 제3 공급라인(L3)으로부터 제1 공급밸브(V11)를 지나 제1 탱크(T1)로 유입될 수도 있다. 또는 다수개의 탱크(T1, T2)의 수위에 따른 압력차에 의해 MGO가 HFO 탱크(T1)로 흐르거나 HFO가 MGO 탱크(T2)로 흐르는 경우가 생길 수 있다.
본 실시예에 따르면, 다수개의 역류방지밸브(V12, V22)를 설치함으로써, 어느 한 탱크로부터 배출된 연료유가 다른 탱크로 유입되는 것을 방지하여, 각 탱크(T1, T2) 내에서 이종의 연료유가 혼합되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 연료유 공급펌프(100)로부터 배출된 가압 연료유가 연료유 공급펌프(100)의 상류로 재순환되도록 연료유 공급펌프(100)의 하류에서 분기되어 연료유 공급펌프(100)의 상류로 연결되는 재순환 라인을 더 포함할 수 있다.
연료유 공급펌프(100)의 토출 압력이 설정값보다 높은 경우 등 필요에 따라서는 공급펌프 재순환 라인(도면부호 미부여)에 설치되는 공급펌프 재순환 밸브(도면부호 미부여)의 개폐 제어에 의해, 연료유를 연료유 공급펌프(100)의 하류에서 상류로 재순환시킬 수 있다.
또한, 연료유 공급펌프(100)는 흡입 및 토출되는 유량이 일정하게 고정되어 있는 유량 고정형일 수 있다. 즉, 연료유 공급펌프(100)가 가압한 연료유 중에서 엔진(GE)에서 소모된 양을 초과하는 연료유, 즉, 연료유 순환부로 공급하고 남은 연료유는, 재순환 라인을 통해 연료유 공급펌프(100)의 상류로 재순환시킬 수 있다.
연료유 공급펌프(100)와 연료유 순환부를 연결하는 제4 공급라인에는, 연료유 공급펌프(100)로부터 연료유 순환부로 공급되는 연료유의 유량을 측정하는 제1 유량계(M1)가 설치될 수 있다. 제1 유량계(M1)에 의해 측정된 유량은 제어부(500)로 전송되어, 다수개의 밸브를 제어하는 인자로 사용될 수 있다.
또한, 제1 유량계(M1)가 엔진(GE)의 시간당 연료유 소모량과 같은 유량을 지시하도록 시스템을 운용하고, 제1 유량계(M1)가 엔진(GE)의 시간당 연료유 소모량보다 많은 유량을 지시하면 시스템에 문제가 발생했음을 감지하는 수단으로 활용할 수도 있다.
본 실시예의 연료유 순환부는, 도 2에 도시된 바와 같이, 연료유 공급펌프(100)로부터 공급받은 연료유가 순환하고, 순환하는 연료유가 엔진(GE)으로 공급되도록 하는 제5 공급라인(L5)를 포함한다.
또한, 제5 공급라인(L5)에는, 연료유 공급펌프(100)로부터 공급받은 연료유의 압력을 엔진(GE)에서 요구하는 압력까지 가압하는 연료유 순환펌프(200) 및 엔진(GE)으로 공급되는 연료유의 점도를 조절하는 점도 조절 수단 및 다수개의 밸브가 설치될 수 있다.
점도 조절 수단으로는, 필요에 따라 연료유를 가열하여 점도를 낮추는 히터(300) 및 필요에 따라 연료유를 냉각시켜 점도를 높이는 쿨러(400)를 포함할 수 있다.
연료유 순환펌프(200)는, 하나 이상의 펌프를 포함할 수 있고, 다수대의 펌프를 포함하는 경우 다수대의 펌프는 병렬로 설치될 수 있다. 도 2에는 연료유 순환펌프(200)가 2대의 펌프로 구성되는 것을 예로 들어 도시하였다. 2대의 연료유 순환펌프(200)는 동시에 작동될 수도 있고, 어느 하나만이 작동되어 어느 하나가 연료유를 가압하여 엔진(GE) 측으로 공급할 때 나머지 하나는 리던던시 역할을 하도록 구성될 수 있다.
또한, 본 실시예의 연료유 순환펌프(200)는, 엔진(GE)의 최대 연료 소모량의 약 3배의 유량을 순환시키고, 연료유 순환부의 압력을 고압으로 유지시킬 수 있다. 예를 들어, 연료유 순환펌프(200)에 의해 연료유 순환부의 압력은 약 8 barg 내지 10 barg로 유지될 수 있다.
일반적으로 고유황 연료유, 즉 본 실시예의 HFO는 점도가 약 180 cSt 내지 700 cSt로 높기 때문에, 엔진(GE)에서 요구하는 연료유의 점도인 약 10 cSt 내지 25 cSt를 충족시키기 위해서는 히터(300)를 이용하여 HFO를 약 100 내지 140℃로 가열하여야 한다. 이 경우 HFO에 포함된 불순물인 물과 HFO의 성분 중에 증발온도(끓는점)가 낮은 성분은 기화될 수 있다. 이와 같이 HFO의 일부가 기화되면, 기체 성분이 연료유 순환펌프(200)를 손상시킬 우려가 있고, 엔진(GE)으로의 연료유 분사에도 방해가 될 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따르면, 연료유 순환부를 고압으로 유지시킴으로써, 불순물들의 압력도 높아지므로 끓는점도 높아지며, 결국 HFO가 기화되는 것을 억제할 수 있으므로, 상술한 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
연료유 순환부를 순환하는 연료유는, 엔진(GE)으로 공급되어 연료로 사용되고, 순환하는 연료유 중에서 엔진(GE)으로 공급하고 남은 나머지 잉여의 연료유는 엔진(GE)으로부터 배출되어 다시 연료유 순환부를 순환할 수 있다.
연료유 공급펌프(100)는 엔진(GE)에서 소모된 연료유만큼을 연료유 순환부로 새로 공급하여, 연료유 순환부는 평균적으로 일정한 유량의 연료유가 순환하게 된다. 본 실시예의 연료유 순환부는, 앞서 설명한 바와 같이, 엔진(GE)의 최대 연료 소모량의 약 3배의 유량이 순환하는 것이 바람직하다.
본 실시예의 히터(300)는, HFO 또는 HFO가 혼합된 혼합유를 엔진(GE)의 연료유로 사용하는 경우 HFO나 혼합유를 가열하여, 연료유의 점도를 엔진(GE)에서 요구하는 점도로 조절할 수 있다.
히터(300)는, 연료유를 가열하기 위한 가열원으로서 증기(steam) 또는 전기를 사용할 수 있다. 본 실시예의 히터(300)는 증기를 가열원으로 하는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
MGO나 MDO와 같은 저유황 연료유는 선박이 극저온 지역을 운항하는 경우를 제외하고는 점도가 충분히 낮기 때문에, MGO나 MDO를 엔진(GE)의 연료유로 사용하는 경우에는 히터(300)를 사용하지 않을 수 있다.
또한, 제5 공급라인(L5)에는, 연료유 순환부를 순환하는 연료유의 점도를 측정하는 점도 측정부(M4)가 구비될 수 있다. 점도 측정부(M4)에서 측정한 점도값은 제어부(500)로 전송될 수 있다. 제어부(500)에서는 점도 측정부(M4)에서 측정한 점도값을 이용하여 히터(300)의 작동 여부 및 가열 정도를 조절하여 엔진(GE) 입구에서 연료유의 점도가 엔진(GE)이 요구하는 범위 내에 있도록 제어할 수 있다.
본 실시예에 따른 점도 측정부(M4)는, 현재 발전엔진(GE)으로 공급되는 연료유의 점도 측정값을 제어부(500)로 전송하는 점도 트랜스미터(VT; Viscosity Transmitter) 및 점도 트랜스미터(VT)에서 제어부(500)로 전송된 정보를 현장(local)에 디스플레이해주는 점도 인디케이터(VI; Viscosity Indicator)를 포함할 수 있다.
점도 트랜스미터(VT)는 히터(300)로 공급되는 스팀의 양을 조절하는 스팀 조절밸브의 개폐 및 개도량을 제어하는 인자로 사용될 수 있다. 제어부(500)는 점도 트랜스미터(VT)의 측정값에 따라 스팀 조절밸브의 개폐 및 개도량을 제어하여 연료유의 가열 여부 및 가열 정도(가열 온도)를 제어할 수 있다.
또한, 제5 공급라인(L5)에는, 제2 점도 조절밸브가 설치될 수 있다. 제2 점도 조절밸브가 폐쇄되면 연료유는 히터(300)를 경유하여 연료유 순환부를 순환할 수 있고, 제2 점도 조절밸브가 개방되면 연료유의 적어도 일부 또는 전부가 히터(300)를 우회하여 연료유 순환부를 순환하도록 구비되는 개폐 제어밸브일 수 있다.
본 실시예의 쿨러(400)는, MGO 또는 MGO가 혼합된 혼합유를 엔진(GE)의 연료유로 사용하는 경우, MGO나 혼합유를 냉각시켜, 연료유의 점도를 엔진(GE)에서 요구하는 점도로 조절하기 위하여 설치될 수 있다.
저점도의 MGO를 엔진(GE)의 연료유로 사용할 경우, 엔진(GE)의 요구 점도 이상을 유지하기 위해서는 MGO의 냉각이 필요하다. 쿨러(400)는 MGO 또는 혼합유를 냉각하기 위한 것으로 저온의 냉각수를 냉열원으로 사용하는 등의 냉각장치일 수 있다. 쿨러(400)는 MGO 또는 MGO가 혼합된 연료유를 엔진(GE)의 연료로 사용할 경우 작동될 수 있으며, MGO 또는 혼합유를 냉각시켜 엔진(GE)으로 공급할 수 있다.
또한, 제5 공급라인(L5)에는 연료유 순환부를 순환하는 연료유가 쿨러(400)로 공급되거나 또는 쿨러(400)를 우회하도록 제1 점도 조절밸브(V32)가 구비될 수 있다.
제1 점도 조절밸브(V32)는 도 2에 도시된 바와 같이 3방 밸브일 수 있으며, 제어부(500)에 의해 제어될 수 있다.
제어부(500)는, 연료유 전환 시, 제1 점도 조절밸브(V32)를 절차 시퀀스(procedure sequence)에 따라 제어하여, 연료유의 흐름 방향을 쿨러(400) 측(cooler side) 또는 쿨러를 우회하는 측(bypass side)으로 결정할 수 있다.
또한, 제어부(500)는, 점도 측정부(M4)의 점도 측정값 및/또는 연료유 순환부를 순환하는 연료유의 온도를 측정하여 측정값을 제어부(500)로 전송하는 온도 측정부(M3)의 온도 측정값을 인자로 하여, 제1 점도 조절밸브(V32)의 개폐를 제어할 수 있고, 쿨러(400)에서 냉각되는 연료유의 냉각 정도(온도)를 제어할 수도 있다.
또한, 온도 측정부(M3)의 온도 측정값은, 연료유 전환 시, 제1 공급밸브(V11) 및 제2 공급밸브(V21)의 제어에도 사용될 수 있다.
제어부(500)는, PID 제어(Proportional Integral Derivation Control)를 통해, 제1 공급밸브(V11) 및 제2 공급밸브(V21)를 제어함으로써 온도 변화량을 목표값에 따라 제어한다. 또한, 제어부(500)는 PID 제어를 통해 스팀 조절 밸브를 제어함으로써, 점도를 목표값에 따라 제어한다.
한편, 제어부(500)는 전용 컨트롤 패널을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 연료유 전환 시스템을 구성하는 연료유 배관은 일반적으로 강관으로 구성될 수 있고, 도 2에 도시된 바와 같이, 스팀 트레이싱(steam tracing)과 단열(insulation)이 적용될 수 있다.
스팀 트레이싱은, 스팀이 흐르면서 열을 전달하도록 코퍼 튜브(copper tube)가 연료유 배관 주위와 접하도록 배치한 것을 의미하고, 단열은 이 스팀 트레이싱이 적용된 연료유 배관을 보온재로 감싸 외부로부터의 열 손실을 최소화하도록 한 것을 의미한다.
HFO를 엔진(GE)의 연료유로 사용하는 경우, 연료유의 온도가 엔진(GE)에서 요구하는 점도를 유지하기 위해 가열된 상태로 유지되므로, 스팀 트레이싱을 코퍼 튜브에 통해 스팀을 공급하고, 공급량을 조절함으로써, 보온재를 통해 열손실을 최소화할 수 있다.
한편, MGO를 엔진(GE)의 연료유로 사용하는 경우에는, 연료유의 온도가 엔진(GE)에서 요구하는 점도를 유지하기 위해 냉각된 상태로 유지되므로, 스팀 트레이싱을 통해 스팀을 공급하면 오히려 저점도에 이르게 되므로, 스팀 트레이싱을 사용하지 않을 수 있다. 극지방에서는 MGO를 엔진(GE)의 연료유로 사용하는 경우에도 스팀 트레이싱을 사용할 수도 있다.
제어부(500)는, 개폐 제어에 의해 연료유 배관으로 스팀을 공급하거나 스팀 공급을 차단하는 스팀 트레이싱 밸브를 제어하여, 스팀 트레이싱의 사용 여부 및 정도(스팀의 유량 및 온도)를 제어할 수 있다.
상술한 바와 같이, 연료유의 전환 시에는, 고온 연료유에서 저온 연료유 또는 그 반대로 전환되는 과정이 필수적이며, 이때, 약 130℃ 부근의 HFO와 약 40℃의 MGO가 혼합되는 과정에서, 시간당 온도변화 조건(약 2℃/min)을 만족하면서도, 엔진 입구에서의 점도가 엔진(GE) 요구 조건인 10 내지 25 cSt를 만족해야 한다.
종래에는 이를 만족하기 위해서 연료유 전환 시간을 아주 길게 하였으나, 이는 고가의 MGO의 사용량이 과도해지므로 연료비를 증가시키는 문제가 있었다.
본 실시예에 따르면, 선박의 운항 속도에 영향을 미치지 않고, 시스템을 구성하는 장치들의 성능과 수명에도 영향을 미치지 않으며, 이 2가지 조건을 만족하면서도, 배출 규정을 만족하기 위한 확실한 연료유 전환을 보장할 수 있고, 또한, 상대적으로 높은 가격인 MGO가 HFO와 혼용되는 시간을 최소화하여 연료비를 최소화할 수 있다.
일반적으로 선박의 연료유 전환 시스템은, 경제적인 목적으로, 대부분 다수대의 발전용 엔진(GE), 예를 들어 3대의 엔진(GE)에 연료유를 공급하도록 설계되며, 3대의 엔진(GE)의 최대 부하에서도 연료유 공급에 문제가 없도록 설계된다. 하지만, 다수대의 발전 엔진(GE)은 주로 선박의 화물에 관한 장비 운전, 예를 들어 원유 운반선의 카고 펌프 운전이나 LNG 운반선의 카고 로딩 운전 등을 위해 설치되므로, 선박의 일반 운항 중에는 전력이 필요한 보조 장비의 부하가 적어 다수대의 엔진(GE) 중에서 1대의 엔진만을 운전하고, 운전하는 엔진의 부하도 아주 낮다.
본 출원인의 등록특허 제10-1559408호를 참조하면, 연료유 전환시간은, 연료소모량의 함수로서 아래 식으로 표현된다.
Y = V + (Y0-V)e-(FOC/V)*t
여기서 Y는 Y는 연료유 순환부를 순환하는 전환하고자 하는 저유황 연료유의 양이고, V는 연료유 순환부를 순환하는 전체 부피(관내 부피 및 설치된 장비 내부의 부피 포함)이고, FOC는 제1 유량계(M1)의 측정값(즉, 엔진(GE)의 연료유 소모량)이고, Y0는 연료유 전환 시작 시 연료유 순환부에 남아있는 초기 저유황 연료유의 양이며, t는 연료유 전환 시작 시점을 0으로 하여 그 이후로 흐른 시간을 의미한다.
이와 같이, 연료소모량(FOC)이 클수록 연료유 전환에 이르는 시간은 줄어들게 된다.
엔진 제조업체의 가이드 라인에 의하면, HFO에서 MDO로 연료유를 전환하기 위한 부하 제한(load limit)은 없다. MDO의 공급은 부스터를 통해 이루어지므로, 고부하에서도 변화량이 점차적으로 증가하게 되기 때문이다. 즉, 이론적으로, HFO에서 MDO로 연료유를 전환할 때, MDO가 혼합된 연료유가 재순환되고 엔진이 연료를 소비하면 MDO 점유율이 증가하게 되며, 따라서 부하가 감소되면 전환속도는 느려지게 된다.
본 실시예에 따르면, 선내 발전기 제어 시스템(PMS; Power Management System)(600)에 별도의 부하 추가조절 장치를 포함시킨다.
PMS는 발전기, 엔진, 변압기, 차단기, 기타 부하 등을 포함하는 전력 시스템을 원격으로 제어 및 감시하는 기능을 하는 선박의 IAS(500)에 포함되는 하나의 시스템으로서, 선박의 전력 생산 및 배분을 관리하고 감시하기 위한 전력 시스템을 제어하고 관리하는데 필수적이다.
PMS의 기본적인 역할은, 전력 시스템의 감시와, 발전기의 자동 가동/정지(auto start/stop) 제어, 부하량에 따른 발전기의 가동/정지(start/stop), 부하 공유(load sharing) 제어, 발전기용 엔진의 제어 및 대량 부하 차단 기능 등을 포함한다.
부하 공유 제어는, 발전기 단일 용량을 초과하는 전체 부하를 공유하기 위해, 병렬로 연결된 발전기들을 구동시키는 엔진 가버너 및 발전기 계자전압을 제어하는 것이다. 유효전력의 부하 분담은 발전기의 속도로 제어하고, 무효전력의 부하 분담은 전압여자 제어를 통해 제어함으로써, 각 상황에 따른 발전기들 사이의 부하 공유 제어를 수행한다.
본 실시예에 따른 PMS(600)는, 이와 같이 전력 수요(추진 부하)에 따라 각 발전기의 부하 분담을 제어하는 부하 공유 제어 기능과는 별도로, 부하 추가조절 치를 더 포함한다. PMS(600)는 IAS(500)의 연료유 전환 로직에 의해서 명령(order)을 받는다. 즉, IAS(500)에는 연료유 전환 로직이 포함되고, 기존의 고유의 PMS(600)의 기능에 추가로 부하 변경을 요청하는 것이다.
본 실시예의 부하 추가조절 장치는, 선박의 추진 부하의 변경없이 발전엔진(GE)의 부하를 인위적으로 높게 유지시킴으로써, 연료유의 전환 속도를 증가시키고, 연료유 전환 시간을 감소시키며, 고가의 연료 소모량을 감축시킬 수 있다.
본 실시예의 부하 추가조절 장치는, IAS(500)에 포함될 수도 있으나 발전엔진(GE)의 부하를 조절하는 것과는 별도의 장치이므로, PMS(600)에 포함되어야 하며, IAS(500)와 상호 신호를 주고 받을 수 있도록 물리적으로 연결된다.
한편, 부하 추가조절 장치는, 선내 스위치 보드(switch board)에 포함될 수도 있다. 이때 스위치 보드는 IAS(500)와 상호 신호를 주고 받을 수 있도록 물리적으로 연결된다.
본 실시예에 따르면, PMS(600)에 부하 추가조절 장치를 부가하여, 연료유를 전환하는 동안에 메인 발전엔진(GE)의 부하를 가능한한 높게 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 더 빠른 연료유의 전환을 실시하기 위하여, 엔진 부하의 증가는, 모든 가동 중인 발전엔진(GE)의 평균 부하의 30% 이상 높게 증가시킬 수 있다.
또한, 연료유 전환의 시작 및 종료 시간은 IAS(500)에 의해 기록될 수 있다. 연료유 변경 완료 시간은 연료유 순환라인에 존재하는 연료유 중 저유황 연료유의 비율이 미리 정해진 임계치 이상이 되는 시간을 의미할 수 있다. 예를 들어, 미리 정해진 임계치는 97%일 수 있다. 즉, 연료유 순환라인에 존재하는 연료유 중 저유황 연료유의 비율이 97%이면 연료유의 변경이 완료되었다고 볼 수 있다.
연료유의 전환 방법은 다음과 같다. 이하에서는 HFO에서 MGO로 연료유를 전환하는 방법을 예로 들어 설명하며, 이를 통해 MGO에서 HFO로 연료유를 전환하는 방법 또한 적절히 적용할 수 있음은 자명하다.
상대적으로 HFO의 비용이 저렴하므로 발전엔진(GE)의 부하가 높은 상태에서 연료유를 전환하는 것이 유리하다.
본 실시예에 따른 연료유 전환 방법은, (a) 연료유를 전환할 대상 발전엔진(GE)을 정하는 단계, (b) 현재 선박의 전력소모량을 통해 발전엔진(GE)의 최소 운전 대수를 정하는 단계, (c) 정해진 최소 운전 대수에 따라 발전엔진(GE)을 가동 또는 정지시키는 단계, (d) 가동시킬 적어도 1개의 발전엔진(GE)의 부하를 최대한 상승시키는 단계 및 (e) 부하를 높인 발전엔진(GE)에 대한 연료유 전환을 실시하는 단계를 포함한다.
(a) 단계에서는, 연료유 전환 시스템, 즉, IAS(500)에서 현재 연료유 전환이 개시된 발전엔진(GE)의 정보를 PMS(600)에 전달하고, 발전엔진(GE)의 부하 조절 기능을 활성화할 것인지에 대한 정보도 제공한다.
(b) 단계에서, PMS(600)는 현재 운전 중인 발전엔진(GE)과 발전량에 대한 정보를 바탕으로, 개별 발전엔진(GE)의 부하를 가장 크게 하기 위해 필요한 최소의 운전 대수를 정한다.
예를 들어, 10,000 kW급 발전엔진(GE) 4대가 설치된 선박에서 현재의 전체 부하가 23,000 kW인 경우, 최소 운전 가능한 발전엔진(GE)의 대수는 3대가 되며, 이를 통해 1차적으로 각 발전엔진(GE)의 부하를 상승시켜 연료유 전환 시간을 단축시킬 수 있다.
(c) 단계에서, PMS(600)는, 각 발전엔진(GE)에 시동/정지 명령을 내릴 수 있으며, 정지시키는 발전엔진(GE)의 부하는 점진적으로 다른 운전중인 발전엔진(GE)에 분배한다.
(d) 단계에서, 부하를 상승시킬 발전엔진(GE)의 부하는 90% 또는 최대로 상승시킬 수 있다. 정해진 최소 운전 대수로 발전엔진(GE)이 운전되는 상태가 되면, 연료유 전환 중인 발전엔진(GE)에 한해, 해당 발전엔진(GE)이 낼 수 있는 최대의 부하를 인가한다.
앞의 예시를 이어서 예를 들면, 23,000 kW의 전력을 3대의 발전엔진(GE)이 고루 나누어 가지고 있는 상태에서, 하나의 발전엔진(GE)의 부하를 약 95%인 9,500 kW까지 상승시키고, 나머지 두대의 발전엔진(GE)의 부하는 각각 6,750 kW가 되는 것이다.
(e) 단계에서는, 부하를 높인 발전엔진(GE)에 대한 연료유 전환을 실시하며, (d) 단계에서부터 연료유 전환을 사전에 실시할 수도 있을 것이다.
연료유 전환이 완료된 이후 부하를 높인 해당 발전엔진(GE)의 부하는 다시 낮추고, 다른 발전엔진(GE)의 부하를 높여, 마찬가지로 부하를 높인 발전엔진(GE)에 대해서는 부하를 최대로 높여 연료유의 전환을 실시함으로써, 모든 발전엔진(GE)에 대한 연료유 전환을 실시할 수 있다.
연료유 전환이 완료된 발전엔진(GE)을 정지할 수 있으면, 정지된 다른 발전엔진(GE)을 가동시키고 연료유 전환이 완료된 발전엔진(GE)은 정지할 수도 있다.
한편, MGO에서 HFO로 연료유를 전환할 때에는, HFO의 비용이 저렴하므로, 기존과 같이 다수의 발전엔진(GE)의 연료유 전환을 동시에 수행하여도 무관하다.
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.
T1, T2 : 연료유 저장탱크
100 : 연료유 공급펌프
200 : 연료유 순환펌프
300 : 히터
400 : 쿨러
500 : 제어부
600 : PMS
M1 : 제1 유량계
M2 : 제2 유량계
M3 : 온도 측정부
M4 : 점도 측정부

Claims (10)

  1. 제1 연료유에서 제2 연료유로 엔진의 연료유를 전환하는 선박의 연료유 전환 방법에 있어서,
    상기 선박의 현재 전력 부하에 따라 다수대의 엔진의 최소 운전 대수를 정하는 단계;
    상기 최소 운전 대수에 따라 가동시킬 적어도 1대의 엔진의 부하를 최대로 상승시키는 단계; 및
    상기 부하를 최대로 높인 엔진에 대해 연료유 전환을 실시하는 단계;를 포함하는, 선박의 연료유 전환 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 연료유는 고유황유이고, 상기 제2 연료유는 저유황유인, 선박의 연료유 전환 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 선박의 IAS(Integrated Automatic System)와 PMS(Power Management System)는 전기적으로 연결되어 있고,
    상기 가동시킬 적어도 1대의 엔진의 부하를 최대로 상승시키는 단계는,
    부하 추가조절 로직이 추가된 PMS를 이용하여 부하를 최대로 상승시키는, 선박의 연료유 전환 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 가동시킬 적어도 1대의 엔진의 부하를 최대로 상승시키는 단계에서는,
    가동중인 엔진의 평균 부하의 30% 이상 또는 엔진의 최대부하의 90% 이상으로 엔진의 부하를 상승시키는, 선박의 연료유 전환 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 최소 운전 대수를 정하는 단계는,
    상기 연료유 전환이 필요한 엔진의 정보와, 상기 연료유 전환이 필요한 엔진의 부하 조절 기능을 활성화 여부에 대한 정보를 상기 IAS에서 PMS로 전송하는 단계;를 포함하는, 선박의 연료유 전환 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 엔진의 최소 운전 대수를 정하는 단계는,
    적어도 1대의 엔진의 부하를 최대로 하기 위해 필요한 최소의 운전 대수를 결정하는, 선박의 연료유 전환 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 최소 운전 대수에 따라 다수의 엔진을 각각 가동 및 정지시키는 단계;를 더 포함하고,
    상기 정지시키는 엔진의 부하는 가동 중인 다른 엔진에 점진적으로 분배하는, 선박의 연료유 전환 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 가동시킬 적어도 1대의 엔진의 부하를 최대로 상승시키는 단계는,
    상기 최소 운전 대수로 다수의 엔진이 모두 가동되는 상태가 되면, 연료유 전환 대상 엔진에 한해 최대 부하를 인가하는, 선박의 연료유 전환 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 부하를 최대로 높인 엔진에 대해 연료유 전환이 완료되면, 상기 연료유 전환이 완료된 엔진의 부하를 낮추거나 정지시키고, 다른 엔진의 부하를 높여 연료유 전환을 실시하는, 선박의 연료유 전환 방법.
  10. 다수대의 엔진;
    상기 엔진으로 제1 연료유 및 제2 연료유를 포함하여 적어도 2종 이상의 연료유를 공급하는 연료유 공급 유닛;
    상기 연료유 공급 유닛을 제어하고, 상기 엔진으로 공급할 연료유를 제1 연료유에서 제2 연료유로 전환시키는 제어부; 및
    상기 다수대의 엔진 중에서 연료유를 전환할 엔진의 부하를 최대 부하로 하기 위해 필요한 최소 운전 대수를 결정하고, 상기 연료유를 전환할 엔진의 부하를 최대로 증가시키는 기능을 가진 PMS(Power Management System);를 포함하는, 선박의 연료유 전환 시스템.
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