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LNG의 DECK MACHINERY

김병진 교수님
by

주영 전

on 30 April 2013

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Transcript of LNG의 DECK MACHINERY

LNGC의
CARGO MACHINERY 김병진 교수님 목차 1. Pump 2. Compressor 3. Vaporizer 4. Heater 1. Pump 3. VAPORIZER 왜 필요한가? LPG나 LNG의 액화 가스에 열을 가하여 기화시키는 일종의 열교환기이며,
LPG 등을 대량 소비하는 경우에 강제 기화시키기 위해 이용된다.
그 가열원의 열매체로는 온수 또는 증기가 사용된다. FuGas System VAPORIZER의 활용 2. Compressor 1. 왜 필요할까? 2. Compressor의 정의 3. Compressor의 원리 이상기체 방정식




(P:압력, V:부피, n:기체몰수, R:기체상수, T:온도) 1)용적형compressor 왕복compressor
피스톤의 왕복운동 이용

회전compressor
회전자의 회전 이용 날개차를 고속으로 회전시켜 날개를 지나는 기체운동량을 증가시켜 송출

기체분자들의 속도 증가 → 내부 에너지 증가 → T증가 → P증가 축류compressor 기체가 회전축과 나란히 원심compressor 날개의 사이를 기체가 반지름 방향으로 ⇒ H/D, L/D compressor VAPOR의 정의 증기, 정상 상태에서 안정한 상태가 액체상 또는 고체상인 물질의 기체 형태

Ex : 수증기, 알코올의 증기 2) 터보 compressor 기체를 압축하여 고압의 가스로 송출하는 기계적 장치 일정한 부피의 기체를 흡입해
부피를 감소시켜 송출
V감소 → P증가 BOG를 압축하여 활용 하자! 4. Compressor의 구조 1)Seal gas system - shaft seal Casing을 통한 Rotor로의 폭발성 Gas 누설을 방지 1)Seal gas system - Bulkhead Seal Compress Room으로부터 Motor Room으로 폭발성 Gas 유입 방지 2) L.O System (1) L.O pump :
Compressor의 시동 전이나 Shut down시 윤활유 공급

(2) L.O heater :
L.O 온도를 25℃ 이상으로 가열하기 위하여 설치

(3) L.O cooler :
L.O 온도를 약 45~48℃로 유지하기 위하여 설치

(4) Oil Filter :
L.O에 포함되어 있는 이물질을 정화하기 위하여 설치 3)Control System (1)Suction Flow Control System Compressor에 들어가는 흡입유량을 조절 3)Control System (2) Surge Control System

->Surging의 방지를 위해 설치 3. 펌프의 구조 한마디로 NPSHre는 펌프 자체의 흡입손실 이라고 볼 수 있다. NPSHre 펌프 내부에서 국부적 압력강하량을 표시(NPSHre).

펌프 설치위치가 CAVITATION발생에

어느정도 안전도를 갖고 있는가(NPSHav)표시 1. IAS상 Start
-보통 Soft Start
(부득이한 경우 dol start: Direct on logic start를 사용하기도 함.)

2. Local Start
펌프 Start방법 ▶Cool Down : 작동 전 충분히 Cool Down되어 있어야 하며,
3시간 이상 LNG에 잠겨 있어야 함.

▶Preparation for Start-up.
1. Motor와 Power Cable 절연 저항 Check.
2. Pump의 Discharging V/V Cool Down.
3. Start하고자 하는 Pump의 Column을 Liq.로 채움.
4. Pump 작동을 위한 Line-up.
(Branch V/V Shut (CLX07),
해당 Tank의 Filling V/V (CLx00) : 100% Open.
Disch. V/V (CLX01, CLX02) : 15 ~ 25% Open 작동 전 준비사항 LNG선의 Cargo Tank에는
Main Cargo P/P - 2 sets,
Stripping/Spray P/P - 1 set
Emergency Cargo Pump를 설치할 수 있는 P/P Column 이 설치되있음. 본선 각 Pump의 용도 LNG화물특성

액화시키면 부피가 1/600


비점이 영하 162도 초극저온

특수하게 단열된 탱크나 용기 필요! 이렇게 Cavitation, Hammering현상을
LNG선에서 매우 중요시하는 이유가 무엇일까? 1) VALVE 개도 조절

2) NON-RETURN VALVE 설치한다.

3) 펌프로 들어오는 전류의 주파수조절

4) 펌프로 들어오는 전압조절
(SOFT STARTING) ⊙ ESD Valve가 닫힐 경우

⊙ 기타 Cargo Valve를 수동 또는 자동으로 긴급히 열거나 닫는 경우

⊙ Non-Return Valve의 고장으로 인한 Valve 폐쇄

⊙ Pump의 기동 또는 정지 LNG선에서의 Water hammering 의 예 펌프가 물을 끌어올리거나 내보낼 때의 높이를
수두 또는 양정(HEAD)으로 표시하며,
단위는 m 또는 feet로 표시한다.

펌프가 일을 수행해내기 위해 필요한 에너지를
높이 H로 표시한 것을 양정이라고 한다. 양정(Head)이란? -흡입양정을 줄인다.

-흡입관 손실을 줄인다.

- Pump Impeller입구에 Inducer를 설치한다. Cavitation 방지책
투포환을 놓는 순간 엄청난
힘으로 멀~~~리 날아감!! 원운동을 하는 물체에서는 중심방향으로 향하는 힘
(구심력)에 반대방향인 같은 크기의 힘이 존재!!!!
이 관성력을 원심력이라 합니다. 원심력이란? 원심펌프 이름만 들어보면
원심펌프? 원심 PUMP 란? 펌프는 외부로부터 일을 행함으로써

액체를 높은 곳이나 먼 곳으로 이동시키는 장비


-> 한마디로 액체를 이송하기 위한 장치(기계) PUMP 란? 펌프 관내를 일정한 속도로 흐르고 있는 유체에 대하여
Valve를 급격히 폐쇄하거나 급격히 개방함으로써
엄청난 압력이 펌프를 손상시키는 현상이다. Water hammering 현상 = pressure surge 포화증기압???????? Cavitation
가급적이면 Pump 보호측면에서 이러한 Trip이 발생되기 직전에 수동으로 정지시키는 것이 바람직하다.
P/P 2개 Start,
정상 작동.
Branch V/V Open,
Filling V/V Shut.

다음 Tank로 같은 과정을
반복. 양하가 총 4단계로 이뤄짐. 2. IMPELLER 액체를 연속적으로 유동시키고, 액체의 관성력을 이용하여, 승압하는 장비

펌프는 일을 행함으로써, 액체를 낮은 수위(저 압력)로부터 높은 수위(고 압력)로 이동하고, 그의 에너지를 높이는 기계이므로 임펠러의 역할이 중요 1. INDUCER MAIN IMPELLER로 규정양정을 만들기 위하여 필요한 흡입양정을 주기위한 보조 IMPELLER 1. PUMP 구성요소 <Soft Starter의 장점>
- 초기 기동전류가 낮아져 모터 및
전기라인을 보호하게 됨.
- 초기에 액이 천천히 흡입이 되도
록 하여 Water Hammering을
막아, Pipe Line보호하는 함. MOTOR의 초기 기동시, 줄여진 전압을 공급한 후, 모터가 정력 속도까지 도달 할 때 까지 천천히 부드럽게 Voltage Torque를 증가시키어, 전압 값과 전류 값을 조절하는 장치. Soft Start란? 작동 전 준비사항 3. MOTOR 펌프와 모터가 일체형인
SUB-MERGED TYPE 임

ABT -160℃에서의 운전은
도체의 전도율이 증가하기
때문에 특수설계로 되어 있다. 1. PUMP 구성요소 Centrifugal Pump 원심력을 이용한 펌프인가? 맞습니다!
작동원리로 원심력을 이용한 펌프를 통틀어
원심펌프라고 합니다. 엄청난 꿀벅지에서 나오는
빙글빙글 수차례 도는 힘! = 구심력 = 원심력 유체가 넓은 유로에서 좁은 곳으로 고속으로 유입할 때나 요철 혹은 만곡부가 있는 벽면을 따라 흐를 때 압력이 낮은 부분이 생기는데, 이 부분의 압력이 그 액체의 포화증기압보다 낮아지면 증기가 발생한다.

액체 속에는 압력에 비례하여 공기가 용입되어 있는데, 이 공기가 물과 분리되어 기포로 나타나게 되는데 이러한 현상을 CAVITATION이라 한다. NPSH CAVITATION에 대하여 안전한가 불안전한가를 판단하는데 쓰이는양정
-NPSHav
-NPSHre
이 저하분에 해당 하는 압력이 NPSHre PV=nRT NPSHav Pump 흡입구에서 액이 갖는 전수두(전양정)를 의미한다. 이 값은 설치위치에 따라 변하는 값으로써 아래 식으로 구해진다.
구하는 식= 대기압-(흡입측에 관련된 흡입양정+흡입배관손실
+사용 액체의 포화 증기압) 이 값은 펌프위치가 일정할 경우 펌프 capacity성능에 따라 흡입양정이 커지거나 배관이 길어져서 마찰 등에 이유로 인한 손실이 크면 작아지는 값이다. Cavitation은 NPSHav≥NPSHre가 되는 지점에서 발생하게 됨을 알 수 있다.

즉 펌프 자체의 흡입 손실보다 펌프 흡입구에서 액체가 가지는 에너지가 낮아지게 되면 공동현상이 발생함 Water hammering 방지책 상당히 고가!!!!!!!!!!!!!!! 1. PUMP 구성요소 Sequence Start 해당 Tank의 1st P/P Start,
정상 작동.
Branch V/V Open,
Filling V/V Shut.
2nd P/P Start,
다음 Tank로 차례로 시행.
다음 Tank로 같은 과정을 반복.
양하가 총 8단계로 이뤄짐. 4 Step Sequence Start 8 Step Pump의 정지 1. Tank내의 Liquid Level이 점차 낮아짐
Pump의 Discharge압력이 서서히 감소
Pump의 Cavitation 현상 발생

-> Pump Motor의 전류 불안정
Hunting하기 시작함. 2. Discharging Valve를 적절히 shut하여
(Discharge 압력은 최소치 이상을 유지)
유체의 흐름을 유지한다. 3. Motor전류지시기가 심하게 Hunting하면,
Motor의 Bearing이 손상될 수 있으므로,
즉시 정지하여야 한다. 계속 적절히 조절하며 Liquid Level을 낮추어가면,
Pump는 Low Current Trip 혹은
Low Discharge Pressure Trip이 되어 정지하게 될 것이다. 그러나, 목차
1. 왜 필요할까?

2. Compressor의 정의

3. Compressor의 원리



4. Compressor의 구조




5. Compressor의 용도 3. Compressor의 원리 3. Compressor의 원리 4. Compressor의 구조 4. Compressor의 구조 4. Compressor의 구조 4. Compressor의 구조 4. Compressor의 구조 ⇒ Compressor의 효율저하와 손상 설계유량에 비해 현저하게 적은 유량의 상태에서
가동하였을 때 압력, 유량, 회전수가 주기적으로 변동하여
진동을 일으키는 현상 Surging이란? 5. Compressor의 용도 1. Loding시 Cargo Tank에 발생하는 Vapor를 육상으로 반송한다.

2. Initial Cool-down시 Cargo Tank에 발생하는 Vapor를 육상으로 반송한다.

3. Cargo Tank Warm-up시 발생하는 Vapor를 Gas Heater를 경유하여 순환시킨다.

4. Gas filling 또는 Aeration시 Cargo Tank에 있는 Inert Gas를 Vent Mast로 방출한다.

5. L/D compressor 고장 시 비상용으로 Boiler에 Gas를 공급한다. 1) H/D(High Duty) compressor 5. Compressor의 용도
Cargo Tank로부터 발생된 BOG 또는 강제 기화된 BOG를 가압하여 Boiler로 보낸다. 2) Low Duty Compressor 목차 1. Vaporizer의 정의

2. 왜 필요할까

3. Vaporizer의 구조

4. Vaporizer의 종류



5. Vaporizer의 활용

6. Heater의 정의

7. Heater의 용도 구조 FORCING VAPORIZER LNG VAPORIZER 종류 LNG Discharge Mode
NG Filling Mode
LN2 Inerting Mode VAPORIZER?! LNG 부 압 방 지 ! WHEN ? Cargo Discharge 중 shore 측에서 vapor 공급이 없을 때 1) LNG Vaporizer의 용도 - (1) LNG Discharge Mode Cold vapor 종류 WHEN ? 종류 NG로 치환 후 LNG 하역 드라이 아이스 생성 LNG Inert gas (CO2) Cargo Tank 내에 문제가 있거나,
입거 수리 후 또는 장기 대기 후 LNG Loading 작업 전 1) LNG Vaporizer의 용도 - (2) NG Filling MODE 종류 1)LNG Vaporizer의 용도 - (2) NG Filling Mode 1)LNG Vaporizer의 용도 - (3) LN2 Inerting Mode 종류 BOILER BOG VAPORIZER LNG 2) FORCING VAPORIZER WHEN ? BOG의 발생량이 적어서, 연소가 불가능할 때 종류 VAPOR를
데우는 장치 HEATER 1. BOG를 연료로 사용할 때

2. WARM UP MODE 일 때 HEATER는 언제 사용할까요? 기화된 LNG 연료로 사용 BOG의 처리 재액화 25~30°C HEATER BOILER 연료로 사용 1) Boil Off Mode 약 -100°C의
COLD VAPOR LOW DUTY COMPRESSOR TANK HEATING 80도까지
가열 LIQUID FILLING LINE VAPOR LINE HEATER H/D COMPRESSOR CARGO TANK 2) Warm Up Mode 7. Heater의 용도 7. Heater의 용도 목차 1.펌프의 개요
-펌프란
-원심펌프의 원리

2. Cavitation현상과 Hammering현상
-Cavitation현상과 방지책
-양정
-Hammering현상과 방지책

3. 펌프의 구조

4. 펌프의 용도

5. 펌프의 작동과 정지 Thank You! Is there any question?? 1) 용적형 Compressor
2) 터보 Compressor 1) Seal Gas System
2) L.O System
3) Control System 1) High Duty Compressor
2) Low Duty Compressor 1) LNG Vaporizer의 용도
2) Forcing Vaporizer의 용도 1) Boil Off Mode
2) Warm Up Mode 1. 펌프의 개요 - 펌프란?
- 원심펌프의 원리 2. Cavitation현상과 Hammering 현상 - Cavitation현상과 방지책
- 양정
- Hammering현상과 방지책
이 값은 펌프 고유의 값 ! 4. 펌프의 용도 5. 펌프의 작동과 정지 PUMP내에서 압력이 가장 저하하는 곳은 IMPELLER의 깃 입구 직후이다. (임펠러로 유입되는 부분에서 속도가 빨라지면서 압력이 낮아짐.) => 가장 많이 사용하는 Soft Start방법에 대해 설명! Pump의 정지 Pump의 정지 Pump의 정지
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