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KR102212854B1 - 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템 및 그것의 운전 방법 - Google Patents

조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템 및 그것의 운전 방법 Download PDF

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KR102212854B1
KR102212854B1 KR1020150140244A KR20150140244A KR102212854B1 KR 102212854 B1 KR102212854 B1 KR 102212854B1 KR 1020150140244 A KR1020150140244 A KR 1020150140244A KR 20150140244 A KR20150140244 A KR 20150140244A KR 102212854 B1 KR102212854 B1 KR 102212854B1
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fresh water
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정영석
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현대중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 조수기에 엔진의 유무나 엔진의 운전상황에 구애받지 않고 청수 제조용 열원을 효과적이고 안정적으로 공급함으로써 청수 생산능력의 증대와 함께 시스템의 안정화를 가져올 수 있도록 하는 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템 및 그것의 운전 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템은, 증발부(12)와 응축부(14)를 가지는 조수기(10); 상기 증발부(12)에서 사용할 열매체를 제공하는 열매체 공급부(100); 상기 열매체 공급부(100)와 상기 증발부(12)의 열매체 입구를 연결하는 열매체 공급라인(110); 상기 증발부(12)의 열매체 출구로부터 상기 열매체 공급부(100)를 연결하는 열매체 회수라인(120); 상기 열매체 공급부(100)나 상기 열매체 회수라인(120) 중 어느 하나의 라인에 설치되어 열매체를 순환시키는 순환펌프 모듈(200); 상기 순환펌프 모듈(200)의 제어동작을 수행하는 열매체 순환 제어부(600); 를 포함하고, 상기 열매체 공급부(100)는, 급수를 일정 수위로 유지하는 가압 탱크(130)와, 가압 탱크(130)로부터 상기 열매체 공급라인(110)을 연결하는 가압 라인(132)과, 상기 가압 탱크(130)에 급수를 공급하는 급수 공급 라인(136)과, 상기 가압 탱크(130) 내의 급수에 압력을 가하기 위한 가압 라인(140)을 포함하여 이루어진다.

Description

조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템 및 그것의 운전 방법{HEAT TRANSFER MIDIUM CIRCULATION SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING HEAT SOURCE TO THE FRESH WATER GENERATOR}
본 발명은 조수기에 엔진의 유무나 엔진의 운전상황에 구애받지 않고 청수 제조용 열원을 효과적이고 안정적으로 공급함으로써 청수 생산능력의 증대와 함께 시스템의 안정화를 가져올 수 있도록 하는 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템 및 그것의 운전 방법에 관한 것이다.
선박의 조수기(Fresh water generator)는, 해수를 증발시켜 선내에 필요한 생활용수 등으로 청수를 생산하는 설비로서, 조수기 내로 해수 유입시켜 저압하에서 증발(비등)시키고, 만들어진 증기를 응축시켜 청수를 얻는 장치이다.
선박의 조수기는, 엔진의 워터 재킷과 실린더 헤드를 경유하면서 가열된 고온(보통 90℃ 내외)의 엔진냉각수를 끌어들여 열매체로서 사용하는 예가 있다.
열매체인 엔진냉각수를 조수기의 증발부에 제공하여 해수에 증발열을 제공하고, 증발부에서 증발된 증기를 습분 분리기를 통과시켜 응축부로 보내 해수(응축수)와 열교환으로 응축시키는 것에의해 청수를 생산한다.
이러한 조수기는 열매체로서 엔진냉각수를 사용하므로 엔진 정지시에는 조수기를 운전할 수가 없다. 또한, 엔진이 저부하 운전 중일 때에도 열매체의 순환 속도가 느려 조수기를 운전하기 어렵다. 이런 이유들로, 선내에 충분한 청수를 제공하기 어렵다.
또한, 엔진의 워터 재킷과 실린더 헤드를 순환하는 엔진냉각수는 엔진의 가동 상황(예, 고부하, 저부하 운전)에 따라 유동이 불균일하게 되기 때문에 원하는 양의 청수를 지속적으로 제조하기 어렵다.
대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2010-0031975호 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2013-0110277호 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2010-0031975호
본 발명은 위와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 엔진의 유무나 엔진의 운전상황에 구애받지 않고 청수 제조용 열원을 지속적이고 안정적으로 공급함으로써 불합리한 조수기 작동 정지 문제를 해결하여 청수 생산능력을 증대하고 부족 현상을 줄일 수 있는 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템 및 그것의 운전 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 순환하는 열매체가 항상 정해진 압력 조건으로 가압되도록 함과 아울러 압력 변화를 감쇄하여 유동을 균일하게 함으로써 전체 영매체 순환 시스템의 안정화를 도모하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 조수기 유입 열매체의 온도를 조절함과 아울러 엔진으로 유입되는 열매체의 온도를 조절하여 조수기와 엔진의 효율을 증대하는 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템은, 증발부(12)와 응축부(14)를 가지는 조수기(10); 상기 증발부(12)에서 사용할 열매체를 제공하는 열매체 공급부(100); 상기 열매체 공급부(100)와 상기 증발부(12)의 열매체 입구를 연결하는 열매체 공급라인(110); 상기 증발부(12)의 열매체 출구로부터 상기 열매체 공급부(100)를 연결하는 열매체 회수라인(120); 상기 열매체 공급부(100)나 상기 열매체 회수라인(120) 중 어느 하나의 라인에 설치되어 열매체를 순환시키는 순환펌프 모듈(200); 상기 순환펌프 모듈(200)의 제어동작을 수행하는 열매체 순환 제어부(600); 를 포함하고, 상기 열매체 공급부(100)는, 급수를 일정 수위로 유지하는 가압 탱크(130)와, 가압 탱크(130)로부터 상기 열매체 공급라인(110)을 연결하는 가압 라인(132)과, 상기 가압 탱크(130)에 급수를 공급하는 급수 공급 라인(136)과, 상기 가압 탱크(130) 내의 급수에 압력을 가하기 위한 가압 라인(140)을 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템에서, 상기 열매체 공급라인(110)에 접속되어 열매체의 온도를 추가로 상승시키기 위한 스팀 히터(300)를 더 포함하고; 상기 열매체 순환 제어부(600)는, 상기 조수기(10)의 증발부(12) 입구 측의 열매체의 온도에 따라 상기 스팀 히터(300)를 경유하는 라인을 선택하는 제어동작을 수행하도록 이루어진다.
본 발명에 따른 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템에서, 상기 열매체 공급부(100)는 엔진(102)를 더 포함하고; 상기 열매체 공급라인(110)의 시작 단부는 상기 엔진(102)의 엔진 냉각수 배출측에 연결되고, 상기 열매체 회수라인(120)의 말단 단부는 상기 엔진(102)의 엔진 냉각수 유입측에 연결되도록 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템에서, 상기 열매체 회수라인(120)에는, 제어부(600)의 제어하에 상기 엔진(102)으로 유입되는 열매체의 온도를 높이기 위한 프리히터(400)를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템에서, 상기 열매체 공급라인(110)과 열매체 회수라인(120)을 연결하여 상기 엔진(102)을 우회시키도록 하는 엔진 우회 라인(150); 열매체가 상기 엔진(102)을 경유하는 엔진순환모드와 엔진(102)을 우회하는 엔진우회모드에 따라 제어부(600)의 제어 하에 엔진(102)으로 유입되는 라인과 상기 엔진 우회 라인(150)을 선택적으로 개폐하는 엔진 우회 밸브(152) 및 엔진 순환 밸브(156)를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템에서, 상기 조수기(10)의 증발부(12)의 입구측 열매체 공급라인(110)과 출구측 열매체 회수라인(120)을 우회연결하여 열매체가 상기 조수기(10)를 우회하도록 하는 조수기 우회라인(160)을 구비하고; 상기 증발부(12)로 들어가는 열매체 공급라인(110)과 상기 조수기 우회라인(160)을 선택적으로 개폐하는 개폐밸브(112) 및 조수기 우회밸브(162)를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템에서, 상기 순환펌프 모듈(200)은, 2대 이상의 병렬 펌프(210)를 구비하고, 각각의 펌프(210)의 입구와 출구의 압력을 검출하는 압력계(216)를 구비하며; 상기 제어부(600)는, 각 펌프(210)의 입구측 압력계와 출구측 압력계의 차압에 따라 차압이 기준범위를 초과하는 경우 고장으로 판단하고, 차압이 기준범위 내에 있는 펌프를 선택하도록 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템의 운전 방법은, 운용자에 의해 조수기(10)가 가동되면 엔진이 가동중인지 판별하는 단계(S12); 엔진이 가동중이면 운용자로부터 입력된 열매체 순환 모드가 엔진순환모드인지 엔진우회모드인지를 판별하는 단계(S13); 상기 단계(S13)에서 엔진순환모드일 경우, 엔진으로 유입되는 열매체의 온도가 기준온도를 초과하는지를 판별하는 단계(S14); 상기 단계(S14)에서 엔진으로 유입되는 열매체의 온도가 기준온도를 초과할 경우, 엔진 순환 밸브(156)를 개방하고 엔진 우회 밸브(152)를 폐쇄하여 열매체로 하여금 엔진(102)을 경유하도록 하는 단계(S16); 상기 단계(S15)와 상기 단계(S16) 이후, 조수기로 유입되는 열매체의 온도가 기준온도 미만인지를 판별하는 단계(S18); 상기 단계(S18)에서 조수기로 유입되는 열매체의 온도가 기준온도 미만일 경우 열매체 공급라인(110)을 통해 조수기(10)로 들어가는 열매체를 스팀 히터(300)를 경유시켜 온도를 높이는 단계(S19); 를 포함한다.
본 발명에 따른 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템의 운전 방법에서, 상기 단계(S13)에서 엔진우회모드일 경우, 엔진 순환 밸브(156)를 폐쇄하고 엔진 우회 밸브(152)를 개방하여 열매체로 하여금 엔진 우회 라인(150)을 통해 엔진(102)을 우회하여 흐르도록 하고(S15), 이어서 상기 단계(S18)를 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템의 운전 방법에서, 상기 단계(S14)에서, 엔진(102)으로 유입되는 열매체의 온도가 기준온도를 초과하지 않는 경우, 프리히터(400)를 가동하여 엔진으로 유입되는 열매체의 온도를 기준온도를 초과하도록 가열하는 단계(S17)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템 및 운전 방법에 의하면, 가압 탱크에 의해 열매체 공급라인에 열매체를 조달하거나 부족한 열매체를 보충할 수 있고 열매체 공급라인(110)에 일정한 압력을 가함으로써, 열매체 순환 시스템 전체를 흐르는 열매체의 압력과 유량을 일정하게 또는 균일하게 유지하여 제어의 정밀도를 높이고 유동의 안정화를 가져온다.
또한, 조수기를 '엔진순환모드'와 '엔진우회모드'의 두 가지 모드로 운전할 수 있으므로, 엔진 정지시나 저부하시에도 조수기를 운전을 정지하지 않고 지속할 수 있다. 따라서 청수 생산 능력을 극대화할 수 있다.
또한, 프리히터를 통해 엔진으로 유입되는 열매체의 온도가 기준온도보다 낮은 경우(예; 엔진 시동 초기)에 별도의 열원을 통해 열매체를 가열함으로써 엔진 웜 업 시간을 단축하고 조수기에 필요한 온도로 올리는 시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 열매체 공급라인에 스팀 히터(300)를 구비하여 조수기로 들어가는 열매체의 온도가 기준온도에 미치지 못할 때에 경유하도록 함으로써, 열매체의 온도를 기준온도에 신속하면서 정밀하게 도달할 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템의 계통도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템의 운전 방법을 설명하기 위한 운전 수행 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템의 계통도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템 및 그것의 운전 방법의 실시예를 자세하게 설명한다.
도 1에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템의 계통도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템은, 조수기(10), 열매체 공급부(100), 열매체 공급라인(110), 열매체 회수라인(120), 순환펌프 모듈(200) 및 열매체 순환 제어부(600)를 포함한다.
조수기(10)는, 유입된 해수를 가열하여 저압 증발시키는 증발부(12)와, 증발부(12)에서 증발된 증기를 응축하여 청수를 생산하는 응축부(14)를 가진다. 증발부(12)는 열매체가 지닌 열을 해수로 전달하여 증발시키는 열교환부이고, 응축부(14)는 냉각수(해수)에 의한 열전달로 증기를 냉각하여 응축시킴으로써 응축수, 즉, 청수를 생산하는 열교환부이다.
열매체 공급부(100)는 조수기(10)의 증발부(12)를 순환하는 열매체(예; 엔진 각수)를 제공하는 열매체 공급원이다.
열매체 공급라인(110)은, 열매체 공급부(100)로부터 공급된 열매체가 흘러 조수기(10)의 증발부(12)의 입구로 유입되도록 하는 열매체 공급 관로이다.
열매체 회수라인(120)은, 조수기(10)의 증발부(12)를 경유하여 출구로부터 나오는 열매체를 다시 열매체 공급부(100)로 귀환시키는 관로이다.
즉, 열매체는 열매체 공급부(100)로부터 시작하여 열매체 공급라인(110)을 따라 흘러 조수기(10)의 증발부(12)로 유입되고, 증발부(12)에서 해수를 증발시키도록 열교환하고 나온 후에는 열매체 회수라인(120)을 따라 흘러 열매체 공급부(100)로 되돌아간다.
열매체 공급부(100)나 열매체 회수라인(120) 중 어느 하나의 라인에는 열매체를 순환시키기 위한 순환펌프 모듈(200)이 설치된다. 도 1은, 순환펌프 모듈(200)이 열매체 회수라인(120)에 설치된 예를 보여준다. 순환펌프 모듈(200)을 열매체 회수라인(120)에 설치하면, 열매체를 밀어서 엔진(102)으로 보내는 것이므로, 엔진(102)의 열매체(엔진 냉각수) 부족 현상이 생기지 않아 엔진 효율 저하를 방지할 수 있는 한편, 엔진(102)으로부터 나오는 열매체의 양과 온도가 일정하게 유지되어 전체 시스템의 성능과 효율도 우수한 상태를 지속시킬 수 있다.
열매체 공급라인(110), 즉, 열매체 공급부(100)와 조수기(10) 사이의 열매체 공급라인(110)에는 스팀 히터(300)가 설치된다. 스팀 히터(300)에는 선박 보일러 등의 스팀 발생기에서 생성된 스팀이 스팀 공급라인(330)을 통해 유입되어 내부의 열교환기를 거친 다음 스팀 귀환라인(340)을 통해 되돌아간다. 스팀 공급라인(330)과 스팀 귀환라인(340)에는 각각 스팀 순환 밸브(332)(342)가 설치되어 회로를 개폐한다. 스팀 히터(300)의 반대측으로는, 열매체 공급라인(110)으로부터 스팀 히터(300)로 열매체를 유입시키기 위한 히터 유입라인(310)과, 스팀 히터(300) 내의 열교환기를 거쳐 온도가 올라간 열매체를 다시 열매체 공급라인(110)으로 내보내기 위한 히터 유출라인(320)이 연결된다. 따라서, 스팀 히터(300)는 조수기(10)로 들어가는 열매체의 온도가 기준온도에 미치지 못할 때에 경유하도록 하여 열매체의 온도를 기준온도에 도달하도록 추가로 가열한다. 히터 유입라인(310)과 히터 유출라인(320)에는 각각 히터 순환밸브(312)(322)가 구비된다.
히터 유입라인(310)과 히터 유출라인(320) 사이의 열매체 공급라인(110)에는 직결밸브(350)가 설치된다. 직결밸브(350)와 상기 히터 순환밸브(312)(322)의 선택적 개폐에 의해 열매체가 스팀 히터(300)를 경유하도록 하거나, 스팀 히터(300)를 경유하지 않고 열매체 공급라인(110)을 흐르도록 한다.
열매체 순환 제어부(600)는, 조수기(10)의 증발부(12) 입구 측의 열매체의 온도에 따라 스팀 히터(300)를 경유하는 라인을 선택하는 제어동작과, 순환펌프 모듈(200)의 제어동작을 포함하여, 열매체 순환 시스템을 전반적으로 제어한다.
입구 온도 검출기(114)는, 조수기(10)의 증발부(12) 입구 측의 열매체 공급라인(110)에 설치되어 증발부(12)로 들어가는 열매체의 온도를 검지하여 열매체 순환 제어부(600)로 전송하여 상기 스팀 히터(300)를 경유하는 라인과 직결 라인을 선택하는 기초 데이터를 제공한다.
출구 온도 검출기(124)는, 조수기(10)의 증발부(12) 출구 측의 열매체 회수라인(120)에 설치되어 증발부(12)에서 열교환을 하여 냉각되어서 나오는 열매체의 온도를 검지하여 열매체 순환 제어부(600)로 전송하여 후술하는 프리히터(400)의 구도 여부와 열매체의 엔진(102) 우회 여부를 결정하는 기초 데이터를 제공한다.
증발부(12)로부터 엔진(102)으로 되돌아가는 열매체의 온도를 전술한 바와 같이 증발부(12) 출구측에서 검출하는 대신에, 엔진(102) 유입부 가까이서(후술하는 프리히터(400)의 하류측 열매체 회수라인(120) 상에서) 설치되는 온도 검출기(TC)를 통해 검출할 수도 있다. 이것에 의하면, 열매체가 순환펌프 모듈(200)을 경유하면서 온도가 변한 이후 엔진(102)으로 들어가기 직전에 온도를 검출하여 제어 근거 데이터로 활용함으로써 엔진 효율을 향상시키거나 효율 저하를 방지하는 제어를 수행할 수 있다.
본 발명에서, 열매체 공급부(100)는 가압 탱크(130)를 포함할 수 있다.
가압 탱크(130)는, 급수(예; 청수, 엔진 냉각수와 같은 물 등)를 일정 수위로 유지하고 있으면서 열매체 공급라인(110)에 부족한 열매체를 보충함과 아울러 열매체 공급라인(110)에 일정한 압력을 가함으로써 열매체 순환 시스템 전체를 흐르는 열매체의 압력과 유량을 일정하게 또는 균일하게 유지하여 제어의 정밀도를 높이고 유동의 안정화를 가져온다.
가압 탱크(130)는, 가압 탱크(130) 내에 급수를 공급하는 급수 공급 라인(136)을 구비하고, 가압 탱크(130) 내의 급수에 일정한 압력을 가하기 위한 가압 라인(140)을 구비한다. 가압 라인(140)으로부터는 약 7㎏f/㎠의 압력의 압축 공기를 도입하여 가압 탱크(130) 내에 일정 수위를 유지하고 있는 급수를 가압하여 그 압력이 열매체 공급라인(110)에 전달되도록 할 수 있다.
또한, 가압 탱크(130)는 열매체의 유동 회로, 즉 열매체 공급라인(110)과 열매체 회수라인(120)을 포함하는 전체 순환 시스템 내의 열매체 온도에 따른 체적 변화를 흡수하고 월류를 방지하고 공기를 배출하거나 침입을 방지하여 유동의 안정화를 도모하며 안정적인 운전을 할 수 있도록 한다.
또한, 가압 라인(140)을 통해 가압 탱크(130)에 항상 일정 압력의 압축 공기가 가해지는 것에 의하면, 가압 탱크(130)를 낮은 곳에 설치하더라도 소망하는 압력 에너지(또는 압력 수두)를 유지할 수 있으므로 가압 탱크(130)의 설치 높이에 구애받지 않는다.
가압 라인(132)에는 개폐밸브(134)가 설치되고, 급수 공급 라인(136)에는 개폐밸브(138)가 설치되며, 가압 라인(140)에는 개폐밸브(142)가 설치된다.
본 발명에서, 열매체 공급부(100)는 엔진(102)를 더 포함할 수 있다.
열매체 공급라인(110)의 시작 단부는 엔진(102)의 엔진 냉각수 배출측에 연결되고, 열매체 회수라인(120)의 말단 단부는 엔진(102)의 엔진 냉각수 유입측에 연결된다. 따라서 엔진의 워터 재킷과 실린더 헤드를 경유하면서 소정의 온도(예; 90℃ 내외)로 이미 승온된 고온의 엔진 냉각수를 조수기(10)에 필요한 열매체로 활용함으로써 시스템의 열효율을 향상시킨다.
열매체 회수라인(120)에는, 제어부(600)의 제어하에 엔진(102)으로 유입되는 열매체의 온도를 높이기 위한 프리히터(400)를 구비할 수 있다.
프리히터(400)는 제어부(600)의 제어하에 엔진(102)으로 유입되는 열매체의 온도가 기준온도보다 낮은 경우(예; 엔진 시동 초기)에 별도의 열원을 통해 열매체를 가열함으로써 엔진 웜 업 시간을 단축하고 조수기(10)에 필요한 온도로 올리는 시간을 단축시킨다.
프리히터(400)에는 열매체 회수라인(120)으로부터 열매체를 유입하기 위한 프리히터 유입라인(410)과 열매체를 배출하기 위한 프리히터 유출라인(420)이 연결되며, 각각의 라인(410)(420)에는 개폐밸브(412)422)가 설치된다. 또한 프리히터 유입라인(410)과 프리히터 유출라인(420) 사이의 열매체 회수라인(120)에는 직결밸브(402)가 설치된다.
직결밸브(402)와 상기 프리히터 개폐 밸브(412)422)의 선택적 개폐에 의해 열매체로 하여금 프리히터(400)를 경유하도록 하거나, 프리히터(400)를 경유하지 않고 열매체 회수라인(120)을 그대로 흐르도록 한다.
열매체 순환 제어부(600)는, 엔진(102)으로 들어가는 열매체의 온도에 따라 프리히터(400)를 경유하는 라인을 선택하는 제어동작을 수행한다.
온도 검출기(TC)는, 엔진(102)으로 들어가는 열매체의 온도를 검지하여 열매체 순환 제어부(600)로 전송하여 상기 프리히터(400)를 경유하는 라인과 직결 라인을 선택하는 기초 데이터를 제공한다.
본 발명에서, 열매체 공급라인(110)과 열매체 회수라인(120)을 연결하여 엔진(102)을 우회시키도록 하는 엔진 우회 라인(150)이 설치된다.
열매체가 엔진(102)을 경유하는 '엔진순환모드'와 엔진(102)을 우회하는 '엔진우회모드'에 따라 제어부(600)의 제어 하에 엔진(102)으로 유입되는 라인과 엔진 우회 라인(150)을 통해 엔진(102)을 우회하는 라인을 선택적으로 개폐하는 엔진 우회 밸브(152) 및 엔진 순환 밸브(156)를 구비한다.
엔진 우회 라인(150)의 선택은 엔진 정지 시에 선택할 수 있으며, 또는 엔진이 기준부하보다 낮는 저부하로 운전중일때에도 선택할 수 있다. 따라서, 엔진이 정한 경우나 저부하 운전 중인 경우에도 조수기(10)를 계속 가동하여 청수를 생산할 수 있다.
본 발명에서, 조수기(10)의 증발부(12)의 입구측 열매체 공급라인(110)과 출구측 열매체 회수라인(120)을 우회연결하여 열매체가 조수기(10)를 우회하도록 하는 조수기 우회라인(160)을 구비하고, 증발부(12)로 들어가는 열매체 공급라인(110)과 조수기 우회라인(160)을 선택적으로 개폐하는 개폐밸브(112) 및 조수기 우회밸브(162)를 구비할 수 있다.
조수기 우회라인(160)은, 조수기(10)의 가동을 멈춰야 하는 경우나, 조수기(10)는 가동하지 않고 엔진(102)을 기동하여 프리히터(400)를 통해 엔진 냉각수를 예열하고자 할 때, 조수기(10)를 수리할 때 열매체 유출 방지를 위해 선택할 수 있다.
본 발명에서, 순환펌프 모듈(200)은, 2대 이상의 병렬 펌프(210)를 구비하고, 각각의 펌프(210)의 입구와 출구의 압력을 검출하는 압력계(216)를 구비할 수 있다.
제어부(600)는, 병렬로 연결된 각 펌프(210)의 입구측 압력계와 출구측 압력계의 차압에 따라 차압이 기준범위를 초과하는 경우 고장으로 판단하고, 차압이 기준범위 내에 있는 펌프를 선택할 수 있다. 따라서, 하나의 펌프(210)의 고장에 대비할 수 있고, 펌프 압력이 낮은 경우에는 모든 펌프를 가동하여 압력을 맞출 수 있다.
조수기(10)와 순환펌프 모듈(200) 사이의 열매체 회수라인(120)에는 탈기기(500)를 설치할 수 있다.
탈기기(500)는 열매체 중의 공기 입자를 제거하여 열매체 순환 라인 내의 증기폐쇄 현상을 방지하여 열매체의 흐름을 원활하게 유지하고 유량을 일정하게 유지하여 전체 시스템의 유동을 더욱 안정화한다.
도 2에는 위와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템의 운전 방법을 설명하기 위한 운전 수행 흐름도가 도시되어 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 시스템 운용자에 의해 조수기(10)가 가동되면 열매체 순환 제어부(600)는 엔진이 가동중인지 정지중인지를 판별한다(S12).
엔진이 가동중이면, 운용자로부터 입력된 열매체 순환 모드가 '엔진순환모드'인지 '엔진우회모드'인지를 판별한다(S13). 운용자는 조수기(10)를 가동하면서 제어반에 구비된 '엔진순환모드' 스위치나 '엔진우회모드' 스위치를 조작하여 운전 모드를 입력하게 된다.
상기 단계(S13)에서 엔진순환모드일 경우에는, 엔진으로 유입되는 열매체의 온도가 기준온도를 초과하는지를 판별한다(S14). 엔진(102)의 유입부 측의 온도 검출기(TC)로부터 입력되는 열매체의 온도에 따르거나, 조수기(10)의 증발부(12) 출구 측에 구비되는 출구 온도 검출기(124)로부터 입력되는 열매체의 온도에 따른다. 엔진(102)을 구비하는 경우에는 온도 검출기(TC)로부터 입력되는 검출 데이터에 따른다.
또한, 상기 단계(S14)에서 엔진으로 유입되는 열매체의 온도가 기준온도를 초과할 경우에는, 엔진 순환 밸브(156)를 개방하고 엔진 우회 밸브(152)를 폐쇄하여 열매체로 하여금 엔진(102)을 경유하도록 한다(S16).
상기 단계(S15)와 상기 단계(S16) 이후에는, 조수기로 유입되는 열매체의 온도가 기준온도 미만인지를 판별한다(S18).
조수기로 유입되는 열매체의 온도가 기준온도 미만일 경우에는, 열매체 공급라인(110)을 통해 조수기(10)로 들어가는 열매체를 스팀 히터(300)를 경유시켜 온도를 높인다(S19). 이와 함께, 스팀 히터(300)를 구동하고, 직결밸브(350)는 닫고 히터 순환밸브(312)(322)는 개방한다.
상기 단계(S13)에서, 엔진우회모드일 경우에는, 엔진 순환 밸브(156)를 폐쇄하고 엔진 우회 밸브(152)를 개방하여 열매체로 하여금 엔진 우회 라인(150)을 통해 엔진(102)을 우회하여 흐르도록 한다(S15). 이어서는 상기 단계(S18)로 넘어간다.
또한, 상기 단계(S14)에서, 엔진(102)으로 유입되는 열매체의 온도가 기준온도를 초과하지 않는 경우에는, 프리히터(400)를 가동하여 엔진으로 유입되는 열매체의 온도를 기준온도를 초과하도록 가열한다(S17). 이때, 직결밸브(402)는 폐쇄하고 프리히터 순환밸브(412)(422)는 개방한다. 이는 엔진의 초기 시동시 열매체(즉, 엔진 냉각수)의 온도가 낮은 경우에 수행하여 엔진 예열 시간을 줄이고 열매체의 온도를 정상 온도로 신속하게 올릴 수 있다.
다음으로, 도 3에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템의 계통도가 도시되어 있다.
도 3에 도시된 제2 실시예의 시스템은, 열매체 공급부(100)에 엔진(102)을 포함하지 않는 경우의 회로 구성을 나타낸다. 이는 엔진이 없는 특수선에 적용하기 바람직한 실시예이다.
엔진이 없으므로 프리히터(400)도 필요 없다.
열매체는 가압 탱크(130)로부터 조달되고 보충된다.
따라서 열매체 공급라인(110)의 시작 단부는 가압 라인(132)에 연결되고, 열매체 회수라인(120)의 말단 단부 또한 가압 라인(132)에 연결된다.
나머지의 구성 및 역할은 제1 실시예와 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.
이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.
10 : 조수기 12 : 증발부
14 : 응축부`
100 : 열매체 공급부 102 : 엔진
110 : 열매체 공급라인 112 : 개폐밸브
114 : 입구 온도 검출기 120 : 열매체 회수라인
122 : 개폐밸브 124 : 출구 온도 검출기
130 : 가압 탱크 132 : 가압 라인
134 : 개폐밸브 136 : 열매체 추가 라인
138 : 개폐밸브
140 : 가압 라인 142 : 개폐밸브
150 : 엔진 우회 라인 152 : 엔진 우회 밸브
154 : 체크 밸브(154) 156 : 엔진 순환 밸브
160 : 조수기 우회라인 162 : 조수기 우회밸브
200 : 순환펌프 모듈 210 : 펌프
212 : 개폐밸브 214: 단속밸브
216 : 압력계
300 : 스팀 히터 310 : 히터 유입라인
312 : 히터 순환밸브 320 : 히터 유출라인
322 : 히터 순환밸브 330 : 스팀 공급라인
332 : 스팀 순환 밸브 340 : 스팀 귀환라인
342 : 스팀 순환밸브 350 : 직결밸브
400 : 프리히터 402 : 직결밸브
410 : 프리히터 유입라인 412 : 프리히터 순환밸브
420 : 프리히터 유출라인 422 : 프리히터 순환밸브
500 : 탈기기 600 : 열매체 순환 제어부

Claims (10)

  1. 증발부(12)와 응축부(14)를 가지는 조수기(10);
    엔진(102)을 포함하며, 상기 증발부(12)에서 사용할 열매체를 제공하는 열매체 공급부(100);
    시작 단부가 상기 엔진(102)의 엔진 냉각수 배출 측에 연결되고 말단 단부가 상기 증발부(12)의 열매체 입구에 연결되는 열매체 공급라인(110);
    시작 단부가 상기 증발부(12)의 열매체 출구에 연결되고, 말단 단부가 상기 엔진(102)의 엔진 냉각수 유입측에 연결되는 열매체 회수라인(120); 및
    상기 열매체 공급부(100)나 상기 열매체 회수라인(120) 중 어느 하나의 라인에 설치되어 열매체를 순환시키는 순환펌프 모듈(200);
    상기 순환펌프 모듈(200)의 제어동작을 수행하는 열매체 순환 제어부(600); 를 포함하고,
    상기 열매체 공급부(100)는, 급수를 일정 수위로 유지하는 가압 탱크(130)와, 가압 탱크(130)로부터 상기 열매체 공급라인(110)을 연결하는 가압 라인(132)과, 상기 가압 탱크(130)에 급수를 공급하는 급수 공급 라인(136)과, 상기 가압 탱크(130) 내의 급수에 압력을 가하기 위한 가압 라인(140)을 포함하며,
    상기 열매체 공급라인(110)의 시작단부에 가까운 부분과 상기 열매체 회수라인(120)의 말단 단부에 가까운 부분을 연결하여 열매체를 상기 엔진(102)을 우회하여 순환시키도록 하는 엔진 우회 라인(150)과, 상기 엔진(102)을 경유하는 엔진순환모드와 엔진(102)을 우회하는 엔진우회모드에 따라 상기 순환 제어부(600)의 제어 하에, 열매체 전체가 상기 엔진(102)으로 유입되거나 상기 엔진 우회 라인(150)으로 우회하는 경로를 선택적으로 개폐하도록 상기 엔진 우회 라인(150)과 상기 열매체 회수라인(120)에 설치되는 엔진 우회 밸브(152) 및 엔진 순환 밸브(156)를 구비하는 것을 특징으로 하는 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열매체 공급라인(110)에 접속되어 열매체의 온도를 추가로 상승시키기 위한 스팀 히터(300)를 더 포함하고,
    상기 열매체 순환 제어부(600)는, 상기 조수기(10)의 증발부(12) 입구 측의 열매체의 온도에 따라 상기 스팀 히터(300)를 경유하는 라인을 선택하는 제어동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열매체 회수라인(120)에는, 제어부(600)의 제어하에 상기 엔진(102)으로 유입되는 열매체의 온도를 높이기 위한 프리히터(400)를 구비하는 것을 특징으로 하는 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 조수기(10)의 증발부(12)의 입구측 열매체 공급라인(110)과 출구측 열매체 회수라인(120)을 우회연결하여 열매체가 상기 조수기(10)를 우회하도록 하는 조수기 우회라인(160)을 구비하고,
    상기 증발부(12)로 들어가는 열매체 공급라인(110)과 상기 조수기 우회라인(160)을 선택적으로 개폐하는 개폐밸브(112) 및 조수기 우회밸브(162)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 순환펌프 모듈(200)은,
    2대 이상의 병렬 펌프(210)를 구비하고,
    각각의 펌프(210)의 입구와 출구의 압력을 검출하는 압력계(216)를 구비하며,
    상기 제어부(600)는, 각 펌프(210)의 입구측 압력계와 출구측 압력계의 차압에 따라 차압이 기준범위를 초과하는 경우 고장으로 판단하고, 차압이 기준범위 내에 있는 펌프를 선택하는 것을 특징으로 하는 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템.
  8. 운용자에 의해 조수기(10)가 가동되면 엔진이 가동중인지 판별하는 단계(S12);
    엔진이 가동중이면 운용자로부터 입력된 열매체 순환 모드가 엔진순환모드인지 엔진우회모드인지를 판별하는 단계(S13);
    상기 단계(S13)에서 엔진순환모드일 경우, 엔진으로 유입되는 열매체의 온도가 기준온도를 초과하는지를 판별하는 단계(S14);
    상기 단계(S14)에서 엔진으로 유입되는 열매체의 온도가 기준온도를 초과할 경우, 엔진 순환 밸브(156)를 개방하고 엔진 우회 밸브(152)를 폐쇄하여 열매체로 하여금 엔진(102)을 경유하도록 하는 단계(S16);
    상기 단계(S16) 이후, 조수기로 유입되는 열매체의 온도가 기준온도 미만인지를 판별하는 단계(S18); 및
    상기 단계(S18)에서 조수기로 유입되는 열매체의 온도가 기준온도 미만일 경우 열매체 공급라인(110)을 통해 조수기(10)로 들어가는 열매체를 스팀 히터(300)를 경유시켜 온도를 높이는 단계(S19); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템의 운전 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 단계(S13)에서 엔진우회모드일 경우, 엔진 순환 밸브(156)를 폐쇄하고 엔진 우회 밸브(152)를 개방하여 열매체로 하여금 엔진 우회 라인(150)을 통해 엔진(102)을 우회하여 흐르도록 하고(S15), 이어서 상기 단계(S18)를 수행하는 것을 특징으로 하는 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템의 운전 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 단계(S14)에서, 엔진(102)으로 유입되는 열매체의 온도가 기준온도를 초과하지 않는 경우, 프리히터(400)를 가동하여 엔진으로 유입되는 열매체의 온도를 기준온도를 초과하도록 가열하는 단계(S17)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조수기 열원 공급용 열매체 순환 시스템의 운전 방법.
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