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KR101788233B1 - 터보 압축기의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치 - Google Patents

터보 압축기의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치 Download PDF

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KR101788233B1
KR101788233B1 KR1020157025464A KR20157025464A KR101788233B1 KR 101788233 B1 KR101788233 B1 KR 101788233B1 KR 1020157025464 A KR1020157025464 A KR 1020157025464A KR 20157025464 A KR20157025464 A KR 20157025464A KR 101788233 B1 KR101788233 B1 KR 101788233B1
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control valve
blow
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turbo compressor
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가부시키가이샤 아이에이치아이
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Abstract

작동 가스의 공급에 의해 작동하는 공압식 블로우오프 제어 밸브(31)와, 터보 압축기(1)로부터 체크 밸브(21)를 개재하여 토출 가스를 공급하는 공급 라인(20)과, 상기 공급 라인(20)에서 체크 밸브(21)보다 상류에서 분기해, 상기 블로우오프 제어 밸브(31)에 토출 가스의 일부를 작동 가스로서 공급하는 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)을 구비하는 터보 압축기의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치.

Description

터보 압축기의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치{OPENING/CLOSING DEVICE FOR BLOW-OFF CONTROL VALVE OF TURBO COMPRESSOR}
본 발명은 터보 압축기의 블로우오프 제어 밸브(blow-off control valve) 개폐 장치에 관한 것이다.
본 출원은 2013년 7월 5일에 출원된 일본 특허출원 2013-142048호에 기초하는 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
플랜트 등에 압축 가스를 공급하는 터보 압축기는 부하 운전과 무부하 운전을 절환할 수 있다. 부하 운전이란, 플랜트 등의 요구에 따라 플랜트 등에 터보 압축기의 토출 가스를 공급하는 운전이다. 또한, 무부하 운전이란, 플랜트 등에 토출 가스의 공급이 필요 없는 경우에, 터보 압축기의 흡입량을 줄이고, 소량의 토출 가스를 블로우오프 제어 밸브를 통해 대기로 방출하는 운전이다.
특허 문헌 1에는, 부하 운전과 무부하 운전으로 운전을 절환하기 위한 터보 압축기의 제어 밸브 조작 방법이 개시되어 있다. 이 조작 방법에서는, 터보 압축기를 부하 운전에서 무부하 운전으로 절환하는 경우, 터보 압축기의 블로우오프 제어 밸브를 폐쇄에서 개방으로, 터보 압축기의 흡입 제어 밸브를 개방에서 폐쇄로 절환한다. 또한, 터보 압축기를 무부하 운전에서 부하 운전으로 절환하는 경우, 터보 압축기의 블로우오프 제어 밸브를 개방에서 폐쇄로, 터보 압축기의 흡입 제어 밸브를 폐쇄에서 개방으로 절환한다.
특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 터보 압축기를 부하 운전에서 무부하 운전으로 절환하는 경우, 블로우오프 제어 밸브의 개방 속도가 늦으면 서징이 발생할 가능성이 있다. 이 때문에, 블로우오프 제어 밸브는 신속하게 개폐 가능해 개폐 시간이 짧은 공압식 제어 밸브를 사용하는 것이 일반적이다. 작동 가스의 공급에 의해 작동하는 공압식 블로우오프 제어 밸브로는, 예를 들면 피스톤 밸브나 다이어프램 밸브 등을 들 수 있다.
특허 문헌 2에서는, 터보 압축기의 부하 운전과 무부하 운전의 절환시에, 터보 압축기의 흡입 용량을 조정하는 인렛 가이드 베인(inlet guide vane)의 개폐 타이밍과, 블로우오프 제어 밸브의 개폐 타이밍을 어긋나게 함으로써 서징의 발생을 방지하고 있다.
특허 문헌 3에서는, 터보 압축기의 토출 유량 검출기, 토출 압력 검출기, 블로우오프 제어 밸브를 구비하는 터보 압축기에서, 상기 토출 유량 검출기로부터의 신호에 기초해 블로우오프 제어 밸브의 개방도를 제어하고, 상기 토출 압력 검출기로부터의 신호에 기초해 토출 압력이 소정의 값이 되도록 인렛 가이드 베인 및 상기 블로우오프 제어 밸브의 개방도를 제어하는 터보 압축기의 토출 압력의 제어 방법에 있어서, 상기 소정의 토출 압력의 값으로서, 기준이 되는 토출 압력에 소정의 보정을 행한 값을 이용하고 있다.
특허 문헌 4에서는, 서징 한계 풍량까지는 인렛 가이드 베인에 의해 토출 압력의 제어를 행하고, 서징 한계 풍량으로부터 소정의 설정 풍량까지는 인렛 가이드 베인과 블로우오프 제어 밸브에 의한 토출 압력의 제어를 행하고, 소정의 설정 풍량 이하에서는 블로우오프 제어 밸브를 완전 개방 상태로 하고 인렛 가이드 베인을 완전 폐쇄 상태로 하는 무부하 상태와, 토출 압력이 규정치까지 저하했을 때, 다시 블로우오프 제어 밸브를 완전 폐쇄 상태로 하고 인렛 가이드 베인을 개방하는 부하 상태의 조합에 의해 터보 압축기를 제어하고 있다.
특허 문헌 1: 일본 특허공개 평7-158588호 공보 특허 문헌 2: 일본 특허공개 평11-107983호 공보 특허 문헌 3: 일본 특허공개 평10-299665호 공보 특허 문헌 4: 일본 특허공개 평8-144993호 공보
그러나, 터보 압축기의 블로우오프 제어 밸브를 공압식으로 하는 경우, 다음과 같은 상황이 상정된다.
장기간 휴업 등에 의해 플랜트를 가동시키지 않는 경우, 플랜트의 모관압이 제로가 되는 경우가 있다. 이 상태에서, 터보 압축기를 기동시키려고 하는 경우, 블로우오프 제어 밸브를 작동시키기 위한 작동 가스를 플랜트로부터 공급받지 못해, 터보 압축기를 무부하 운전에서 부하 운전으로 절환할 수 없다.
이 때문에, 종래는 터보 압축기를 도입한 사용자가 그 터보 압축기를 부하 운전으로 하기 위해 추가로 서브 압축기를 준비해, 메인 터보 압축기의 기동을 위한 작동 가스를 블로우오프 제어 밸브에 공급할 필요가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 메인 터보 압축기의 기동시에 서브 압축기를 준비하지 않아도 공압식 블로우오프 제어 밸브를 폐쇄할 수 있는 터보 압축기의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 형태는, 작동 가스의 공급에 의해 작동하는 공압식 블로우오프 제어 밸브와, 터보 압축기로부터 체크 밸브를 개재하여 토출 가스를 공급하는 공급 라인과, 상기 공급 라인에서 상기 체크 밸브보다 상류에서 분기해, 상기 블로우오프 제어 밸브에 상기 토출 가스의 일부를 상기 작동 가스로서 공급하는 블로우오프 제어 밸브 작동 라인을 구비하는 터보 압축기의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치이다.
본 발명의 제1 형태에서는, 토출 가스의 공급 대상에 터보 압축기의 상기 토출 가스를 공급하는 상기 공급 라인에서, 상기 체크 밸브보다 상류에 상기 블로우오프 제어 밸브 작동 라인을 마련한다. 이 때문에, 상기 터보 압축기의 기동시에 만들어진 상기 토출 가스의 일부를 작동 가스로서 자신의 상기 블로우오프 제어 밸브에 공급해, 상기 블로우오프 제어 밸브를 폐쇄할 수 있다. 즉, 본 발명의 제1 형태에서는, 상기 터보 압축기를 무부하 운전에서 부하 운전으로 절환할 때 상기 공급 라인의 상기 체크 밸브보다 상류의 내압 상승을 이용해, 그 내압 상승을 상기 블로우오프 제어 밸브 작동 라인을 통해 상기 블로우오프 제어 밸브에 전달해, 상기 블로우오프 제어 밸브를 폐쇄할 수 있다.
본 발명의 제2 형태는, 상기 제1 형태에서, 상기 공급 라인이 상기 체크 밸브보다 하류에서 분기해, 상기 블로우오프 제어 밸브에 상기 토출 가스의 일부를 상기 작동 가스로서 공급하는 제2 블로우오프 제어 밸브 작동 라인을 구비한다.
본 발명의 제2 형태에서는, 상기 공급 라인의 상기 체크 밸브보다 하류에 제2 블로우오프 제어 밸브 작동 라인을 마련한다. 이 때문에, 상기 체크 밸브보다 하류의 토출 가스 공급 대상의 모관압이 남아 있는 경우, 상기 모관 내의 상기 토출 가스의 일부를 상기 작동 가스로서 상기 블로우오프 제어 밸브에 공급해, 상기 블로우오프 제어 밸브를 폐쇄할 수 있다. 즉, 본 발명의 제2 형태에서는, 상기 공급 라인의 상기 체크 밸브보다 하류의 내압을 이용해, 그 내압을 제2 블로우오프 제어 밸브 작동 라인을 통해 상기 블로우오프 제어 밸브에 전달해 상기 블로우오프 제어 밸브를 닫을 수 있어, 토출 가스의 공급 대상의 상기 모관압 상태에 따라 상기 작동 가스의 공급 경로를 변경할 수 있다.
본 발명의 제3 형태에서는, 상기 제1 또는 제2 형태에서, 상기 블로우오프 제어 밸브 작동 라인을 차단하는 차단 밸브와, 상기 블로우오프 제어 밸브 작동 라인에서 상기 차단 밸브의 하류에 접속되어, 체크 밸브를 통해 상기 작동 가스를 공급하는 예비 작동 가스 공급 라인을 구비한다.
본 발명의 제3 형태에서는, 상기 블로우오프 제어 밸브 작동 라인에 마련한 상기 차단 밸브의 하류에 상기 예비 작동 가스 공급 라인을 마련한다. 이 때문에, 어떠한 원인에 의해 상기 블로우오프 제어 밸브가 닫히지 않는 긴급 상황이 발생한 경우에도 신속하게 대응할 수 있다. 즉, 본 발명의 제3 형태에서는, 상기 블로우오프 제어 밸브 작동 라인을 상기 차단 밸브에 의해 차단해, 그 상류로의 상기 작동 가스의 역류를 방지한 상태에서, 그 하류에 접속된 상기 예비 작동 가스 공급 라인으로부터 상기 체크 밸브를 통해 상기 작동 가스를 상기 블로우오프 제어 밸브 작동 라인에 도입함으로써, 상기 블로우오프 제어 밸브를 폐쇄할 수 있다.
본 발명의 제4 형태는, 상기 제1 내지 제3 중 어느 한 형태에서, 상기 공급 라인이 상기 체크 밸브보다 하류를 차단하는 제2 차단 밸브를 구비한다.
본 발명의 제4 형태에서는, 상기 공급 라인의 상기 체크 밸브보다 하류에 제2 차단 밸브를 마련한다. 이 때문에, 상기 공급 라인의 상기 체크 밸브보다 상류의 내압을 신속하게 상승시킬 수 있다. 즉, 상기 터보 압축기가 무부하 운전일 때에는 상기 블로우오프 제어 밸브가 개방 상태이고, 상기 블로우오프 제어 밸브와 상기 공급 라인의 상기 체크 밸브에서의 상기 토출 가스의 유로 저항에 의해, 상기 공급 라인의 상기 체크 밸브보다 상류의 내압이 높아진다. 이 때문에, 본 발명의 제4 형태에서는, 상기 제2 차단 밸브에 의해 상기 체크 밸브를 통과하는 상기 토출 가스가 빠져나가는 길의 하나를 차단함으로써, 상기 공급 라인의 상기 체크 밸브보다 상류의 내압을 신속하게 상승시킬 수 있다.
본 발명의 제5 형태는, 상기 제1 내지 제4 중 어느 한 형태에서, 상기 터보 압축기의 기동시에 상기 블로우오프 제어 밸브가 폐쇄될 때까지, 상기 블로우오프 제어 밸브 작동 라인의 분기점보다 하류 라인의 유로를 조이는 전동 제어 밸브를 구비한다.
본 발명의 제5 형태에서는, 상기 블로우오프 제어 밸브 작동 라인의 상기 분기점보다 하류에 상기 전동 제어 밸브를 마련한다. 이 때문에, 상기 터보 압축기의 기동시에 상기 블로우오프 제어 밸브를 신속하게 폐쇄할 수 있다. 즉, 본 발명의 제5 형태에서는, 상기 블로우오프 제어 밸브 작동 라인의 분기점보다 하류의 라인을 조임으로써, 상기 라인의 유로 저항에 의한 내압 상승을 상기 블로우오프 제어 밸브 작동 라인을 통해 상기 블로우오프 제어 밸브에 전달해, 상기 블로우오프 제어 밸브를 신속하게 폐쇄할 수 있다. 상기 전동 제어 밸브는 조임량을 조정할 수 있기 때문에, 상기 터보 압축기의 기동시에는 내압의 상승을 제어할 수 있고, 또한, 상기 터보 압축기의 기동 후에는 완전 개방 상태가 됨으로써 상기 토출 가스의 공급을 방해하지 않을 수 있게 된다.
본 발명에 의하면, 메인 터보 압축기의 기동시에, 서브 압축기를 준비하지 않아도 공압식 블로우오프 제어 밸브를 폐쇄할 수 있는 터보 압축기의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에서의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치가 마련된 터보 압축기의 계통도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에서의 블로우오프 제어 밸브의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에서의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치가 마련된 터보 압축기의 계통도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 형태에서의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치가 마련된 터보 압축기의 계통도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시 형태에서의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치가 마련된 터보 압축기의 계통도이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시 형태에서의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치가 마련된 터보 압축기의 계통도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조해 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에서의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치(50)가 마련된 터보 압축기(1)의 계통도이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에서의 블로우오프 제어 밸브(31)의 구성도이다.
도 1에 나타낸 터보 압축기(1)는 내부에 컴프레서 임펠러를 구비하고, 컴프레서 임펠러의 회전에 의해 흡입한 가스를 압축한다. 터보 압축기(1)의 상류에는 흡입 라인(10)이 접속되어 있다.
흡입 라인(10)은 대기로부터 흡입된 가스가 유통하는 유로이다. 흡입 라인(10)에는 흡입 필터(11)가 마련된다. 흡입 필터(11)는 대기 중에 포함되어 있는 먼지나 티끌 등을 제거한다. 흡입 필터(11)를 통과한 가스는, 흡입 제어 밸브(12)를 통해 터보 압축기(1)에 입력된다. 흡입 제어 밸브(12)는 흡입 라인(10)에 마련되어, 터보 압축기(1)의 가스 흡입량을 제어한다. 흡입 제어 밸브(12)는 모터 등을 구비하는 전동 구동기(12a)를 구비하여, 작동 가스를 필요로 하지 않는 전동 제어 밸브이다.
터보 압축기(1)의 하류에는 공급 라인(20)이 접속된다. 공급 라인(20)은 터보 압축기(1)로부터의 토출 가스가 유통하는 유로이다. 공급 라인(20)에는 체크 밸브(21)가 마련된다. 체크 밸브(21)는 공급 대상(터보 압축기(1)로부터의 토출 가스가 공급되는 플랜트 등)으로부터의 토출 가스의 역류를 방지한다. 터보 압축기(1)의 토출 가스는, 공급 라인(20)을 지나 체크 밸브(21)를 통해 플랜트로 공급된다. 체크 밸브(21)는 소정의 유로 저항을 갖고 있다.
공급 라인(20)에는 블로우오프 라인(30)이 접속된다. 블로우오프 라인(30)은 공급 라인(20)에서 체크 밸브(21)보다 상류에서 분기한 라인이며, 무부하 운전시에 터보 압축기(1)로부터의 토출 가스가 유통하는 유로이다. 블로우오프 라인(30)에는 블로우오프 제어 밸브(31)가 마련된다. 블로우오프 제어 밸브(31)는 흡입 제어 밸브(12)의 개폐 동작에 따라 동작한다(자세한 동작은 후술한다). 또한, 블로우오프 라인(30)에는, 블로우오프 제어 밸브(31)의 하류에 사이렌서(32)가 마련된다.
무부하 운전시에는 블로우오프 제어 밸브(31)가 개방 상태로, 터보 압축기(1)의 토출 가스는 블로우오프 라인(30)을 지나 블로우오프 제어 밸브(31)를 통해 사이렌서(32)로 공급되어 대기로 방출된다. 대기 방출시에 발생하는 소음은 사이렌서(32)에 의해 저감된다.
블로우오프 제어 밸브(31)는 작동 가스의 공급에 의해 작동하는 공압식 제어 밸브이며, 소정의 유로 저항을 갖고 있다. 블로우오프 제어 밸브(31)는 공압식 구동기(31a)를 구비하며, 예를 들면 도 2에 나타낸 바와 같은 구성이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 블로우오프 제어 밸브(31)는 공압식 피스톤 밸브이다. 블로우오프 제어 밸브(31)는, 피스톤(41)에 연결된 스템(42)의 하단에 밸브체(43)가 장착되어, 작동 가스의 압력과 스프링(44)의 바이어스에 의해 동작한다. 작동 가스 혹은 스프링(44)에 의해 피스톤(41)이 상하로 동작하면, 밸브체(43)가 상하로 동작해 밸브 본체(40)의 내부를 지나는 블로우오프 라인(30)이 개폐된다. 피스톤(41)을 둘러싸는 피스톤 케이싱(45)에는 작동 가스가 공급되는 공급구(46)가 형성된다.
이하, 다시 도 1을 참조하여 상기 구성의 블로우오프 제어 밸브(31)를 동작시키는 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치(50)에 대해 설명한다. 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치(50)는 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)과 삼방 전자 밸브(52)를 갖는다. 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)은, 공급 라인(20)에서 체크 밸브(21)보다 상류에서 분기한 라인이며, 터보 압축기(1)로부터의 토출 가스가 유통하는 유로이다. 본 실시 형태에서는, 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)의 분기점(51a)이 블로우오프 라인(30)의 분기점(30a)보다 상류에 마련된다.
블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)에는 삼방 전자 밸브(52)가 마련된다. 삼방 전자 밸브(52)는 흡입 제어 밸브(12)의 개폐 동작에 따라 동작한다(자세한 동작은 후술한다). 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)의 끝단은, 도 2에 나타낸 공급구(46)에 접속된다. 이 때문에, 터보 압축기(1)의 토출 가스는, 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)을 지나 삼방 전자 밸브(52)를 통해 공압식 구동기(31a)로 공급된다. 즉, 블로우오프 제어 밸브(31)에는, 작동 가스로서 터보 압축기(1)의 토출 가스의 일부가 공급된다.
다음으로, 상기 구성의 제어 밸브계에 의한 터보 압축기(1)의 운전 절환 동작(통상시)에 대해 설명한다.
터보 압축기(1)가 부하 상태일 때에는, 흡입 제어 밸브(12)가 개방되고, 블로우오프 제어 밸브(31)가 폐쇄되며, 삼방 전자 밸브(52)는 여자(勵磁)된다. 한편, 삼방 전자 밸브(52)가 여자되면, 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)이 개방되고, 터보 압축기(1)의 토출 가스가 블로우오프 제어 밸브(31)에 공급되어, 피스톤(41)을 아래로 밂으로써 블로우오프 제어 밸브(31)가 폐쇄된다.
한편, 터보 압축기(1)가 무부하 상태일 때에는, 흡입 제어 밸브(12)가 폐쇄되고, 블로우오프 제어 밸브(31)가 개방되며, 삼방 전자 밸브(52)가 비여자(非勵磁)된다. 한편, 삼방 전자 밸브(52)가 비여자되면, 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)이 폐쇄되어, 터보 압축기(1)의 토출 가스가 블로우오프 제어 밸브(31)에 공급되지 않는다. 그리고, 공압식 구동기(31a) 내의 토출 가스가 삼방 전자 밸브(52)를 통해 대기로 방출되고, 스프링(44)이 피스톤(41)을 밀어올림으로써 블로우오프 제어 밸브(31)가 열린다.
계속해서, 상기 구성의 제어 밸브계에 의한 터보 압축기(1)의 운전 절환 동작(기동시)에 대해 설명한다.
터보 압축기(1)를 기동해, 토출 가스의 압력이 상기 통상시와 비교해 충분하지 않은 상태에서, 무부하 운전에서 부하 운전으로 절환하는 경우, 먼저, 흡입 제어 밸브(12)를 폐쇄 상태에서 개방 상태로 절환함과 동시에 삼방 전자 밸브(52)도 여자한다. 단, 절환 직후는 블로우오프 제어 밸브(31)를 폐쇄할 만큼의 공급 압력에 도달해 있지 않기 때문에, 블로우오프 제어 밸브(31)는 개방 상태이다.
흡입 제어 밸브(12)가 개방 상태가 되면, 터보 압축기(1)에 대량의 가스가 흡입된다. 그리고, 터보 압축기(1)로부터의 토출 가스가 공급 라인(20), 블로우오프 라인(30)을 흐르기 시작한다. 토출 가스가 흐르기 시작하면, 공급 라인(20)에서는 체크 밸브(21)의 유통 과정에서의 유로 저항으로, 또한, 블로우오프 라인(30)에서는 블로우오프 제어 밸브(31)의 유통 과정에서의 유로 저항으로, 터보 압축기(1)의 하류에 접속된 라인의 내압이 서서히 높아진다.
블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)은, 공급 라인(20)에서 체크 밸브(21)보다 상류에서 분기하고 있다. 따라서, 공급 라인(20)의 체크 밸브(21)보다 상류의 내압이 높아지면, 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)의 내압이 높아져, 공압식 구동기(31a)에 소정 압력의 토출 가스가 작동 가스로서 공급된다. 이에 의해, 블로우오프 제어 밸브(31)가 폐쇄되면, 터보 압축기(1)의 하류에 접속된 공급 라인(20)의 내압이 더욱 높아져, 체크 밸브(21)를 통해 공급 대상으로 토출 가스를 공급할 수 있는 부하 운전으로 절환된다.
이와 같이, 상기 구성의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치(50)에 의하면, 공급 라인(20)의 체크 밸브(21)보다 상류의 내압 상승을 이용해, 그 내압 상승을 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)을 통해 블로우오프 제어 밸브(31)에 전달해, 블로우오프 제어 밸브(31)를 폐쇄할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 공급 대상으로 터보 압축기(1)의 토출 가스를 공급하는 공급 라인(20)에서, 체크 밸브(21)보다 상류에 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)을 마련한다. 이 때문에, 예를 들면 공급 대상의 모관압이 없는(=0 MPaG) 환경하였더라도, 터보 압축기(1)의 기동시에 터보 압축기(1)에서 만들어 낸 토출 가스의 일부를 작동 가스로서 자신의 블로우오프 제어 밸브(31)에 공급해, 블로우오프 제어 밸브(31)를 폐쇄할 수 있다.
따라서, 전술한 본 실시 형태는, 작동 가스의 공급에 의해 작동하는 공압식 블로우오프 제어 밸브(31)를 갖는 터보 압축기(1)의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치(50)로서, 터보 압축기(1)로부터 체크 밸브(21)를 통해 토출 가스를 공급하는 공급 라인(20)에서, 체크 밸브(21)보다 상류에서 분기해, 블로우오프 제어 밸브(31)에 토출 가스의 일부를 작동 가스로서 공급하는 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)을 갖는다. 이 때문에, 터보 압축기(1)에서 만들어 낸 토출 가스를 사용해 블로우오프 제어 밸브(31)를 구동시킬 수 있어, 터보 압축기(1)의 기동시에, 서브 압축기를 준비하지 않아도 공압식 블로우오프 제어 밸브(31)를 닫아 부하 운전으로 절환할 수 있다.
(제2 실시 형태)
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 이하의 설명에서, 전술한 실시 형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호 또는 명칭을 부여하고, 간략하게 설명하거나 혹은 생략한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에서의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치(50)가 마련된 터보 압축기(1)의 계통도이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 제2 실시 형태에서는 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치(50)가 제2 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(53)을 구비하고 있는 점에서 상기 실시 형태와 상이하다.
제2 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(53)은, 공급 라인(20)에서 체크 밸브(21)보다 하류에서 분기한 라인이며, 공급 대상으로 공급된 토출 가스가 유통하는 유로이다. 제2 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(53)의 끝단은, 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)(이하, 제1 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)이라고 칭하는 경우가 있다)에 접속된다. 제2 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(53)에는 체크 밸브(54)가 마련된다.
체크 밸브(54)는 제1 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)으로부터의 토출 가스의 역류를 방지한다. 또한, 제1 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)에도 체크 밸브(55)가 마련된다. 체크 밸브(55)는 제2 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(53)으로부터의 토출 가스의 역류를 방지한다. 제2 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(53)은, 제1 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)에서 삼방 전자 밸브(52)보다 상류이면서 체크 밸브(55)보다 하류에 접속된다.
상기 구성의 제2 실시 형태의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치(50)에 의하면, 공급 라인(20)의 체크 밸브(21)보다 하류의 내압을 이용하여, 그 내압을 제2 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(53)을 통해 블로우오프 제어 밸브(31)에 전달해, 블로우오프 제어 밸브(31)를 폐쇄할 수 있다. 따라서, 제2 실시 형태에서는, 공급 라인(20)의 체크 밸브(21)보다 하류에 제2 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(53)을 마련한다. 이 때문에, 체크 밸브(21)보다 하류의 공급 대상의 모관압이 남아 있는 경우, 그 모관 내의 토출 가스의 일부를 작동 가스로서 블로우오프 제어 밸브(31)에 공급해, 블로우오프 제어 밸브(31)를 폐쇄할 수 있다.
따라서, 전술한 제2 실시 형태는, 공급 라인(20)에서 체크 밸브(21)보다 하류에서 분기해, 블로우오프 제어 밸브(31)에 토출 가스의 일부를 작동 가스로서 공급하는 제2 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(53)을 갖는다. 이 때문에, 공급 대상의 모관압 상태에 따라, 블로우오프 제어 밸브(31) 작동 가스의 공급 경로를 제1 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51) 혹은 제2 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(53)으로 변경할 수 있다. 공급 대상의 모관압이 남아 있으면, 제2 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(53)을 통해 신속하게 블로우오프 제어 밸브(31)를 폐쇄할 수 있으므로, 터보 압축기(1)의 부하 운전으로의 절환이 빨라진다.
(제3 실시 형태)
다음으로, 본 발명의 제3 실시 형태에 대해 설명한다. 이하의 설명에서, 전술한 실시 형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호 또는 명칭을 부여하고, 간략하게 설명하거나 혹은 생략한다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 형태에서의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치(50)가 마련된 터보 압축기(1)의 계통도이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 제3 실시 형태에서는 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치(50)가 예비 작동 가스 공급 라인(56)을 구비하는 점에서 상기 실시 형태와 상이하다.
제3 실시 형태의 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)에는, 차단 밸브(57)가 마련된다. 차단 밸브(57)는 긴급용이므로, 작동 가스나 전기를 필요로 하지 않는 수동 개폐 밸브가 바람직하다. 예비 작동 가스 공급 라인(56)은, 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)에서 차단 밸브(57)의 하류이면서 삼방 전자 밸브(52)의 상류에 접속된다. 예비 작동 가스 공급 라인(56)에는 체크 밸브(58)가 마련된다. 체크 밸브(58)는 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)으로부터의 토출 가스의 역류를 방지한다.
상기 구성의 제3 실시 형태의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치(50)에 의하면, 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)을 차단 밸브(57)에 의해 차단해 그 상류로의 작동 가스의 역류를 방지한 상태에서, 그 하류에 접속된 예비 작동 가스 공급 라인(56)으로부터 체크 밸브(58)를 통해 작동 가스를 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)으로 도입함으로써, 블로우오프 제어 밸브(31)를 폐쇄할 수 있다. 따라서, 제3 실시 형태에서는, 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)에 마련한 차단 밸브(57)의 하류에 예비 작동 가스 공급 라인(56)을 마련함으로써, 어떠한 원인에 의해 블로우오프 제어 밸브(31)가 폐쇄되지 않는 긴급 상황이 발생한 경우에도, 사용자가 질소 봄베 등을 예비 작동 가스 공급 라인(56)에 접속해 일시적으로 가압함으로써, 신속하게 블로우오프 제어 밸브(31)를 폐쇄할 수 있다.
따라서, 전술한 제3 실시 형태에 의하면, 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)을 차단하는 차단 밸브(57)와, 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)에서 차단 밸브(57)의 하류에 접속되어, 체크 밸브(58)를 통해 작동 가스를 공급하는 예비 작동 가스 공급 라인(56)을 갖는다. 이 때문에, 예를 들면 사용 중의 경년 열화에 의해, 블로우오프 제어 밸브(31)의 공압식 구동기(31a)의 내부 저항이 커짐으로써, 터보 압축기(1)의 기동시에 저압력으로 동작하는 것이 전제인 블로우오프 제어 밸브(31)의 동작이 둔해졌을 경우 등, 본 메커니즘이 성립되지 않게 되는 등의 긴급시에도 대응할 수 있다.
(제4 실시 형태)
다음으로, 본 발명의 제4 실시 형태에 대해 설명한다. 이하의 설명에서, 전술한 실시 형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호 또는 명칭을 부여하고, 간략하게 설명하거나 혹은 생략한다.
도 5는 본 발명의 제4 실시 형태에서의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치(50)가 마련된 터보 압축기(1)의 계통도이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 제4 실시 형태에서는, 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치(50)가 제2 차단 밸브(59)를 구비하고 점에서 상기 실시 형태와 상이하다.
제2 차단 밸브(59)는, 공급 라인(20)에서 체크 밸브(21)보다 하류에 마련된다. 제2 차단 밸브(59)에는 개폐 속도가 요구되지 않기 때문에, 제2 차단 밸브(59)는 전동 혹은 수동의 개폐 밸브인 것이 바람직하다.
상기 구성의 제4 실시 형태의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치(50)에 의하면, 공급 라인(20)의 체크 밸브(21)보다 하류에 제2 차단 밸브(59)를 마련함으로써, 공급 라인(20)의 체크 밸브(21)보다 상류의 내압을 신속하게 상승시킬 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 터보 압축기(1)가 무부하 운전일 때에는, 블로우오프 제어 밸브(31)가 개방 상태이며, 블로우오프 제어 밸브(31)와 공급 라인(20)의 체크 밸브(21)에서의 토출 가스의 유로 저항에 의해, 공급 라인(20)의 체크 밸브(21)보다 상류의 내압이 높아진다. 이 때문에, 제4 실시 형태에서는, 제2 차단 밸브(59)에 의해 체크 밸브(21)를 통과하는 토출 가스가 빠져나가는 길의 하나를 폐쇄함으로써, 공급 라인(20)의 체크 밸브(21)보다 상류의 내압을 신속하게 상승시킬 수 있다.
따라서, 전술한 제4 실시 형태에 의하면, 공급 라인(20)에서 체크 밸브(21)보다 하류를 차단하는 제2 차단 밸브(59)를 갖는다. 이 때문에, 터보 압축기(1)의 기동시에, 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)을 통해 블로우오프 제어 밸브(31)에 공급되는 작동 가스의 압력을 높이기 쉬워지기 때문에, 터보 압축기(1)의 부하 운전으로의 절환이 빨라진다.
(제5 실시 형태)
다음으로, 본 발명의 제5 실시 형태에 대해 설명한다. 이하의 설명에서, 전술한 실시 형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호 또는 명칭을 부여하고, 간략하게 설명하거나 혹은 생략한다.
도 6은 본 발명의 제5 실시 형태에서의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치(50)가 마련된 터보 압축기(1)의 계통도이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 제5 실시 형태에서는 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치(50)가 전동 제어 밸브(60)를 구비하는 점에서 상기 실시 형태와 상이하다.
전동 제어 밸브(60)는 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)의 분기점(51a)보다 하류 라인의 유로를 조인다. 전동 제어 밸브(60)는, 공급 라인(20)에서 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)의 분기점(51a)보다 하류이면서, 블로우오프 라인(30)의 분기점(30a)보다 상류에 마련된다. 전동 제어 밸브(60)는 전동 구동기(60a)를 갖고, 닫힌 상태에서 완전하게 닫히지는 않는다.
전동 제어 밸브(60)는, 터보 압축기(1)의 기동시에 블로우오프 제어 밸브(31)가 폐쇄될 때까지 공급 라인(20)의 유로를 조임으로써 유로 저항을 형성해, 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)을 통해 블로우오프 제어 밸브(31)에 공급되는 작동 가스의 압력을 높이기 쉽게 한다. 또한, 전동 제어 밸브(60)는 블로우오프 제어 밸브(31)가 폐쇄된 후에 서서히 열려, 부하 운전에 들어가면 완전 개방 상태가 되어, 공급 라인(20)의 유로 저항이 되지 않도록 동작한다. 한편, 이 동작의 절환은, 예를 들면 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)에 마련한 도시하지 않은 압력 센서 등을 이용해 행할 수 있다.
상기 구성의 제5 실시 형태의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치(50)에 의하면, 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)의 분기점(51a)보다 하류의 라인을 조임으로써, 그 유로 저항에 의한 내압 상승을 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)을 통해 블로우오프 제어 밸브(31)에 전달해, 블로우오프 제어 밸브(31)를 폐쇄할 수 있다. 따라서, 제5 실시 형태에서는, 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)의 분기점(51a)보다 하류에 전동 제어 밸브(60)를 마련함으로써, 터보 압축기(1)의 기동시에 상기 실시 형태보다 블로우오프 제어 밸브(31)를 신속하게 폐쇄할 수 있다.
따라서, 전술한 제5 실시 형태에 의하면, 터보 압축기(1)의 기동시에 블로우오프 제어 밸브(31)가 폐쇄될 때까지, 블로우오프 제어 밸브 작동 라인(51)의 분기점(51a)보다 하류 라인의 유로를 조이는 전동 제어 밸브(60)를 갖는다. 전동 제어 밸브(60)는 조임량을 조정할 수 있기 때문에, 터보 압축기(1)의 기동시에는 내압의 상승을 제어할 수 있다. 또한, 터보 압축기(1)의 기동 후에는 전동 제어 밸브(60)가 완전 개방 상태가 됨으로써, 토출 가스의 공급을 방해하지 않게 할 수 있다. 또한, 전동 제어 밸브(60)를 마련함으로써 내압을 자유자재로 높일 수 있기 때문에, 블로우오프 제어 밸브(31)가 저압력의 사양으로 한정되는 일 없이, 선택의 폭을 넓힐 수 있다.
이상, 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되지 않는다. 전술한 실시 형태에서 나타낸 각 구성 부재의 여러 형상이나 조합 등은 일례이며, 본 발명의 주지로부터 일탈하지 않는 범위에서 설계 요구 등에 기초해 여러 가지로 변경이 가능하다.
예를 들면, 상기 실시 형태에서는 흡입 제어 밸브(12)가 전동 구동식인 구성에 대해 설명했지만, 작동 가스가 없어도 움직이는 밸브라면 된다. 예를 들면, 흡입 제어 밸브(12)에 유압식을 채용해도 무방하다.
또한, 상기 실시 형태에서는 블로우오프 제어 밸브(31)가 피스톤 밸브인 구성에 대해 설명했지만, 블로우오프 제어 밸브(31)는 예를 들면 다이어프램 밸브라도 된다.
또한, 예를 들면, 상기 제5 실시 형태에서는 전동 제어 밸브를 하나만 마련하는 구성에 대해 설명했지만, 예를 들면 블로우오프 라인의 분기점보다 하류에서 공급 라인과 블로우오프 라인의 각각에 마련하는 구성이라도 된다.
또한, 제1 실시 형태 내지 제5 실시 형태의 각 구성은 적절히 조합 및 치환 가능하다. 예를 들면, 도 3에 나타내는 제2 실시 형태의 제2 블로우오프 제어 밸브 작동 라인의 접속 위치에, 도 4에 나타내는 제3 실시 형태의 예비 작동 가스 공급 라인을 접속해도 된다.
〈산업상의 이용 가능성〉
본 발명에 의하면, 메인 터보 압축기의 기동시에, 서브 압축기를 준비하지 않아도 공압식 블로우오프 제어 밸브를 폐쇄할 수 있는 터보 압축기의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치를 제공할 수 있다.
1 터보 압축기
20 공급 라인
21, 58 체크 밸브
30 블로우오프라인
31 블로우오프 제어 밸브
50 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치
51 블로우오프 제어 밸브 작동 라인
51a 분기점
53 제2 블로우오프 제어 밸브 작동 라인
56 예비 작동 가스 공급 라인
57 차단 밸브
59 제2 차단 밸브
60 전동 제어 밸브

Claims (9)

  1. 작동 가스의 공급에 의해 작동하는 공압식 블로우오프 제어 밸브와,
    터보 압축기로부터 체크 밸브를 개재하여 토출 가스를 공급하는 공급 라인과,
    상기 공급 라인에서 상기 체크 밸브보다 상류에서 분기해, 상기 블로우오프 제어 밸브에 상기 토출 가스의 일부를 상기 작동 가스로서 공급하는 블로우오프 제어 밸브 작동 라인을 구비하는, 터보 압축기의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공급 라인이, 상기 체크 밸브보다 하류에서 분기해, 상기 블로우오프 제어 밸브에 상기 토출 가스의 일부를 상기 작동 가스로서 공급하는 제2 블로우오프 제어 밸브 작동 라인을 구비하는, 터보 압축기의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 블로우오프 제어 밸브 작동 라인을 차단하는 차단 밸브와,
    상기 블로우오프 제어 밸브 작동 라인에서 상기 차단 밸브의 하류에 접속되어, 상기 체크 밸브를 통해 상기 작동 가스를 공급하는 예비 작동 가스 공급 라인을 구비하는, 터보 압축기의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 공급 라인이, 상기 체크 밸브보다 하류를 차단하는 제2 차단 밸브를 구비하는, 터보 압축기의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 공급 라인이, 상기 체크 밸브보다 하류를 차단하는 제2 차단 밸브를 구비하는, 터보 압축기의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 터보 압축기의 기동시에 상기 블로우오프 제어 밸브가 폐쇄될 때까지, 상기 블로우오프 제어 밸브 작동 라인의 분기점보다 하류 라인의 유로를 조이는 전동 제어 밸브를 구비하는, 터보 압축기의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 터보 압축기의 기동시에 상기 블로우오프 제어 밸브가 폐쇄될 때까지, 상기 블로우오프 제어 밸브 작동 라인의 분기점보다 하류 라인의 유로를 조이는 전동 제어 밸브를 구비하는, 터보 압축기의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 터보 압축기의 기동시에 상기 블로우오프 제어 밸브가 폐쇄될 때까지, 상기 블로우오프 제어 밸브 작동 라인의 분기점보다 하류 라인의 유로를 조이는 전동 제어 밸브를 구비하는, 터보 압축기의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 터보 압축기의 기동시에 상기 블로우오프 제어 밸브가 폐쇄될 때까지, 상기 블로우오프 제어 밸브 작동 라인의 분기점보다 하류 라인의 유로를 조이는 전동 제어 밸브를 구비하는, 터보 압축기의 블로우오프 제어 밸브 개폐 장치.
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