KR20180048572A - 선박용 연료 가스 공급 시스템 - Google Patents

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KR20180048572A
KR20180048572A KR1020187001577A KR20187001577A KR20180048572A KR 20180048572 A KR20180048572 A KR 20180048572A KR 1020187001577 A KR1020187001577 A KR 1020187001577A KR 20187001577 A KR20187001577 A KR 20187001577A KR 20180048572 A KR20180048572 A KR 20180048572A
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신야 유아사
다카시 와타나베
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미쯔이 죠센 가부시키가이샤
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Abstract

가스 연소 가능한 저속 디젤 기관을 주기관(12)으로 하고, 주기관(12)에 연료 가스를 공급하는 제 1, 제 2 연료 가스 공급 라인(14, 21)을 설치한다. 제 1, 제 2 연료 가스 공급 라인(14, 21)으로부터 주기관(12)에 공급하는 연료 가스의 압력을 제어하기 위한 제 1, 제 2 제어기(17, 28)를 설치한다. 제 1, 제 2 제어기(17, 28)에서의 압력 제어를 회전수 세트값(SN)에 기초하여 행한다. 회전수 세트값(SN)이 변경된 때에는, 과도 기간에 걸쳐, 제 1, 제 2 제어기(17, 28)에서의 압력 제어를, 주기관 제어 장치(20)로부터 출력되는 연료 가스 요구 압력에 기초한 제어로 전환한다.

Description

선박용 연료 가스 공급 시스템
본 발명은, 가스 연소가 가능한 저속 디젤 기관을 주기관으로서 탑재한 액화 가스 운반선이나 액화 가스 연료선에 적용되는 연료 가스 공급 시스템에 관한 것이다.
환경 부하의 저감이나 에너지 소비 개선의 관점에서, 최근에는 LNG 운반선의 주기관에 가스 연소 저속 디젤 기관을 채용하고, LNG 카고탱크 내에서 자연히 발생하는 보일 오프 가스(NATURAL BOG)를 주기관의 연료로서 이용하는 구성이 알려져 있다. 그러나, 가스 연소 저속 디젤 기관에서는, 주기관의 부하에 따라 주기관의 연료 가스 입구부에서 필요한 연료 가스 압력이 결정되어 있고, 그 요구 압력으로 연료 가스를 공급할 필요가 있다. 그러므로, 보일 오프 가스를 연료에 사용하는 경우, 이 보일 오프 가스를 고압 가스 컴프레서에 의해 요구 압력까지 압축할 필요가 있다. 또한, 낮은 소비 전력으로 고압 연료 가스를 생성하는 방법으로서, 액화 천연 가스를 고압액 펌프로 가압하고, 이것을 가열하여 요구 압력의 고압 가스로 하는 구성도 알려져 있다(특허문헌 1).
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 특개2012-177333호
운항시에 있어서 선박의 주기관의 부하는 기상이나 해상에 의해 끊임없이 변동하고 있기 때문에, 주기관의 요구 압력에 맞춰서 주기관에 대한 연료 가스의 공급 압력을 제어하면 제어가 불안정해지고, 공급 압력이 요구 압력에 추종하지 않거나, 예를 들면 기기의 구성에 따라서는 제어의 성능 범위를 초과하여, 설정 압력과 실제 압력 사이에 지속적인 편차가 발생한다.
본 발명은 부하 변동이 있어도 가스 연소 가능한 주기관의 입구에 안정된 압력으로 연료 가스를 공급하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 선박용 연료 가스 공급 시스템은, 주기관으로서 사용되는 가스 연소 가능한 저속 디젤 기관에 연료 가스를 공급하는 연료 가스 공급 시스템으로서, 연료 가스를 주기관에 공급하는 가스 공급 수단과, 주기관에 공급되는 연료 가스의 공급 압력을 제어하는 압력 제어 수단을 구비하고, 압력 제어 수단은 공급 압력을 주기관의 회전수 세트값에 기초하여 설정하는 것을 특징으로 하고 있다.
회전수 세트값이 변경될 때, 압력 제어 수단은 회전수 세트값에 기초하지 않고 공급 압력을 설정한다. 회전수 세트값에 기초하지 않고 공급 압력의 설정이 이루어지는 기간은, 예를 들면 주기관의 회전수의 이행에 따른 과도 기간에 대응한다. 압력 제어 수단은, 변경 전의 회전수 세트값에 기초하여 설정되는 공급 압력으로부터 변경 후의 회전수 세트값에 기초하여 설정되는 공급 압력으로의 변경을 과도 기간에서 지연시킨다. 과도 기간에 있어서, 공급 압력은 예를 들면 주기관의 요구 압력이 된다.
연료 가스는 예를 들면 카고탱크 내의 보일 오프 가스이다. 가스 공급 수단은 연료 가스를 압축해 주기관에 공급하는 고압 가스 컴프레서를 구비하고, 압력 제어 수단은 고압 가스 컴프레서의 토출압을 제어하여 공급 압력을 제어한다. 또한 가스 공급 수단은 액화 가스를 가압해 주기관에 연료 가스로서 공급하는 고압액 펌프를 구비하고, 압력 제어 수단은 고압액 펌프의 토출압을 제어하여 공급 압력을 제어한다.
본 발명의 선박은 상기 연료 가스 공급 시스템을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의하면, 부하 변동이 있어도 가스 연소가 가능한 주기관의 입구에 안정된 압력으로 연료 가스를 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태인 연료 가스 공급 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 제 1, 제 2 제어기의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 기관 부하와 요구 압력의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4는 제 1 변형예의 연료 가스 공급 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 제 2 변형예의 연료 가스 공급 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태인 연료 가스 공급 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
본 실시형태의 연료 가스 공급 시스템(10)은 천연 가스 등의 액화 가스를 운반하는 선박에 적용되고, 액화 가스(본 실시형태에서는 LNG)는 선체 내에 설치된 카고탱크(11)에 적재된다. 주기관(12)은 가스 연소 가능한 저속 디젤 기관이고, 주기관(12)에는 고압 가스 컴프레서(13)를 포함하는 제 1 연료 가스 공급 라인(14)을 통하여 카고탱크(11) 안에서 자연 발생하는 보일 오프 가스(NATURAL BOG)를 공급하는 것이 가능하다.
카고탱크(11) 안에서 발생하는 보일 오프 가스는 제 1 연료 가스 공급 라인(14)의 상류측 라인을 통하여 고압 가스 컴프레서(13)에 보내지고, 고압 가스 컴프레서(13)에서 압축된다. 그리고 압축된 보일 오프 가스는 「고압 가스」로서, 하류측의 제 1 연료 가스 공급 라인(14)을 통하여 주기관(12)으로 송출된다. 고압 가스 컴프레서(13)는 예를 들면 다단 컴프레서이며, 상류측의 저압단(13A)과 하류측의 최종단(13B)을 구비한다. 예를 들면 저압단(13A)에서는 분기 라인(15)을 통하여 상대적으로 압력이 낮은 「저압 가스」로서 연료 가스를 송출 가능하고, 가스 연소 발전기 기관에 연료 가스를 공급 가능하다. 또한, 주기관(12)이나 발전기 기관에서 전부 소비할 수 없는 잉여 BOG에 대해서도, 분기 라인(15)을 통하여 BOG 처리 장치(보일러, 가스 연소 장치, 재액화 장치 등)에 연료 가스로서 공급한다. 또한, 잉여 가스를 BOG 처리 장치에 송출하는 라인은, 고압 가스 컴프레서(13)의 최종단(13B)의 토출측에서 BOG 처리 장치의 요구 압력까지 감압하여 공급하도록 구성하여도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는 저압단에서 고압단까지를 하나의 다단 고압 가스 컴프레서로서 기재하지만, 저압단을 다른 컴프레서로서 저압 가스 컴프레서와 고압 가스 컴프레서를 직렬로 설치하는 구성으로 하여도 좋다.
고압 가스 컴프레서(13)에서 최종단(13B)의 토출측에는, 최종단(13B)의 흡입측으로 연료 가스를 환류하기 위한 제 1 순환 라인(16)이 설치된다. 제 1 순환 라인(16)에는 환류되는 가스 유량을 제어하기 위한 제 1 밸브(16V)가 설치되고, 제 1 밸브(16V)의 개도(開度)는 제 1 제어기(17)에 의해 제어된다. 또한 최종단(13B)의 토출측에는 압력 센서(18)가 설치되고, 주기관(12)에 공급되는 연료 가스의 토출측에서의 압력값(PV1)이 측정된다. 한편, 제 1 연료 가스 공급 라인(14)의 상류측에는 카고탱크(11) 안의 보일 오프 가스의 압력(PV2)을 측정하기 위한 압력 센서(19)가 설치된다. 또한, 카고탱크(11)는 선체 내에 복수 설치되어 있지만, 본 실시형태에서는 압력(PV2)을 복수의 카고탱크(11)의 공통관에서의 1점에서 측량하고 있다. 그러나 복수 개소에서 압력을 측량해 그 평균을 압력(PV2)으로 하여도 좋다.
제 1 제어기(17)에는 이들의 측정된 압력값(PV1, PV2)이 입력되는 동시에, 주기관 제어 장치(20)로부터 주기관(12)의 연료 가스 요구 압력(SP1) 및 회전수(회전 속도) 세트값(SN), 오퍼레이터에 의해 설정되는 카고탱크(11) 안의 압력 설정값(SP2) 등이 입력된다. 제 1 제어기(17)는, 후술하는 바와 같이 이들 값에 기초하여 제 1 순환 라인(16)의 제 1 밸브(16V)의 개도 조정을 행하고, 제 1 연료 가스 공급 라인(14)으로부터 주기관(12)에 공급되는 보일 오프 가스의 공급량을 제어한다.
본 실시형태의 연료 가스 공급 시스템(10)에는 또한 제 2 연료 가스 공급 라인(21)을 구비한다. 제 2 연료 가스 공급 라인(21)은 카고탱크(11) 안의 밑바닥 부근에 배치되는 펌프(22)를 구비하고, 후술하는 운전 모드에 따라, 카고탱크(11) 안의 액화 가스는 펌프(22)에 의해 퍼올린다. 제 2 연료 가스 공급 라인(21)에서는, 퍼올려진 액화 가스는 석션 드럼(23)에 일시적으로 저장된다. 그리고 석션 드럼(23)의 하류측에는 고압액 펌프(24)가 접속되고, 석션 드럼(23) 안의 액화 가스가 가압되어 가스 히터(25)로 송출된다. 가스 히터(25)에서는 고압액 펌프(24)에 의해 가압된 액화 가스가 가열·기화되고, 고압 가스로서 주기관(12)으로 공급된다. 또한, 제 1 연료 가스 공급 라인(14)이 사용되지 않는 경우에서도, 액화 가스를 가스 연소 발전기 기관의 연료에 사용하기 때문에, 가스 히터(25)의 하류에 가스 연소 발전기 기관에 연료 가스를 공급하는 라인을 설치하거나, 석션 드럼(23)의 앞에서 가스 연소 발전기 기관에 가스를 공급하기 위한 라인을 분기시켜도 좋다.
고압액 펌프(24)는 모터(26)에 의해 구동되고, 모터(26)는 인버터(27)를 통하여 제 2 제어기(28)에 의해 구동 제어된다. 고압액 펌프(24)의 하류측에는 액화 가스를 석션 드럼(23)에 환류하기 위한 제 2 순환 라인(29)이 설치되고, 제 2 순환 라인(29)에는 환류되는 액화 가스 유량을 제어하기 위한 제 2 밸브(29V)가 설치된다. 제 2 제어기(28)에는 주기관 제어 장치(20)로부터 연료 가스 요구 압력(SP1) 및 회전수 세트값(SN)이 입력되는 동시에, 제 2 연료 가스 공급 라인(21)의 고압액 펌프(24)와 가스 히터(25) 사이에 설치되는 압력 센서(30)에서 측정된 압력값(PV3)이 입력된다. 제 2 제어기(28)는 후술하는 바와 같이, 운전 모드나 운전 상태에 따라 제 2 밸브(29V)의 개도 조정을 행하는 동시에, 모터(26)의 구동을 제어한다. 또한, 모터(26)는 유압 구동 모터로 하여도 좋고, 그 경우, 인버터(27)가 아니고, 유압 구동원을 통하여 유압 구동 모터의 구동을 제어한다. 또한, 본 실시형태에서는 제 2 순환 라인(29)은 석션 드럼(23)에 인도되고 있지만, 카고탱크(11)에 인도되어도 좋다.
또한, 석션 드럼(23)에는 드럼 내의 보일 오프 가스를 제 1 연료 가스 공급 라인(14)의 상류측(카고탱크(11)측)에 환류하기 위한 제 3 순환 라인(31)이 설치되고, 제 3 순환 라인(31)에는 제 3 밸브(31V)가 설치된다. 또한, 제 2 연료 가스 공급 라인(21)의 카고탱크(11)를 나온 아주 가까운 곳에는, 펌프의 부하를 일정하게 유지하기 위한 제 4 밸브(21V)가 설치되는 동시에, 그 바로 하류측에는 고압액 펌프(24)에 공급하는 액화 가스의 공급 압력을 조정하기 위한 분기 라인(32)이 설치되고, 분기 라인(32)은 제 5 밸브(32V)를 구비한다.
또한, 석션 드럼(23)을 설치하지 않아도 고압액 펌프(24)의 NPSH(유효 흡입 헤드)가 충분히 확보되고, 카고탱크(11)과 고압액 펌프(24) 사이에서 기화된 가스를 가스 제거하는 석션 드럼(23)을 대신하는 수단이 설치된 경우에는, 석션 드럼(23)을 반드시 설치하지 않아도 좋고, 그 경우, 제 3 순환 라인(31)도 설치하지 않고, 제 2 순환 라인(29)은 카고탱크(11)에 인도된다.
또한, 본 실시형태에서, 분기 라인(15)을 통한 잉여(BOG)의 BOG 처리 장치(보일러, 가스 연소 장치, 재액화 장치 등)로의 공급은, 분기 라인(15)에 설치된 제 6 밸브(15V)의 개도를 제 3 제어기(33)에 의해 조정함으로써 제어된다. 제 3 제어기(33)에는 카고탱크 압력값(PV2)과, 오퍼레이터에 의해 설정되는 압력 설정값(SP2)이 입력되고, 이들 값에 기초하여 제 6 밸브(15V)의 개도를 조정하고, 잉여(BOG)를 BOG 처리 장치로 공급한다.
본 실시형태에서는 액화 가스가 적재된 상태에서, BOG 발생량과 주기관(12)에서의 연료 소비량이 균형을 이루는 기준 운전점보다도 고속측(고속 운전 영역)에서 액화 가스 운반선이 운항될 때에는, 제 1 운전 모드(하이브리드 모드)가 선택된다. 제 1 운전 모드에서는 제 1 연료 가스 공급 라인(14)을 통하여 고압 가스 컴프레서(13)에서 압축한 보일 오프 가스를 주기관(12)에 공급하는 동시에, 제 2 연료 가스 공급 라인(21)을 통하여 부족한 분의 연료를 공급한다. 즉, 제 1 운전 모드에서는 펌프(22), 고압액 펌프(24) 및 가스 히터(25)가 구동되어 카고탱크(11) 안의 액화 가스로부터 고압 가스를 생성하고, 고압 가스 컴프레서(13)에서 압축된 보일 오프 가스와 함께 주기관(12)에 공급한다.
제 1 운전 모드에서는, 제 1 제어기(17)는 카고탱크(11)측의 측정 압력값(PV2)이 오퍼레이터로 설정된 압력(SP2)이 되도록 고압 가스 컴프레서(13)의 제 1 밸브(16V)를 제어한다. 그리고 제 2 제어기(28)는 제 2 연료 가스 공급 라인(21)의 토출압이, 주기관(12)의 연료 가스 요구 압력(SP1) 또는 회전수 세트값(SN)으로부터 결정되는 압력이 되도록(후술), 고압액 펌프(24)의 토출측 압력값(PV3)을 모니터하여 고압액 펌프(24)의 구동을 제어한다.
또한, 액화 가스가 적재된 상태에서 기준 운전점, 또는 기준 운전점보다도 저속측(감속 운전 영역)에서 운항될 때에는, 제 2 운전 모드(컴프레서 모드)가 선택되고, 고압 가스 컴프레서(13)를 사용하는 제 1 연료 가스 공급 라인(14)만을 사용한다. 즉, 보일 오프 가스만을 사용하여 주기관(12)의 운전이 행하여지고, 잉여 가스가 있는 경우에는, 분기 라인(15)을 통하여 BOG 처리 장치(보일러, 가스 연소 장치, 재액화 장치 등)에 가스를 공급한다.
제 2 운전 모드에서는, 제 1 제어기(17)는 제 1 연료 가스 공급 라인(14)의 토출압이, 주기관(12)의 연료 가스 요구 압력(SP1) 또는 회전수 세트값(SN)으로부터 결정되는 압력이 되도록(후술), 토출측의 압력값(PV1)을 모니터하여 고압 가스 컴프레서(13)의 제 1 밸브(16V)를 제어한다.
또한, 액화 가스 공하(空荷)시의 운항에서 스프레이 작업이 행하여질 때에는, 스프레이 작업에서 발생하는 단위 시간당 보일 오프 가스의 양은 스프레이 작업에서 사용하는 액의 양에 따라 상하로 변화한다. 그러므로, 스프레이 작업에 의한 보일 오프 가스 발생량과 주기관(12)에서의 연료 소비량이 균형을 이루는 스프레이시 기준 운전점보다도 고속측에서는 제 1 운전 모드(하이브리드 모드)가 선택되고, 스프레이시 기준 운전점, 또는 스프레이시 기준 운전점보다도 저속측에서는 제 2 운전 모드(컴프레서 모드)가 선택된다. 즉, 제 1 또는 제 2 운전 모드 중 어느 하나가 저속 디젤 기관의 연료 소비량과 보일 오프 가스 발생량과의 관계에서 선택된다.
또한, 스프레이 작업에 의해 발생하는 보일 오프 가스량이 주기관(12) 및 발전기 기관에 의한 소비량을 상회할 때에는, 분기 라인(15)을 통하여 잉여 보일 오프 가스를 BOG 처리 장치(보일러, 가스 연소 장치, 재액화 장치 등)에 공급한다. 또한, 액화 가스 공하시의 운항이라도, 액화 가스를 카고탱크 냉각용의 스프레이 액으로서, 또한 주기관의 연료로서 사용하기 위해서, 어느 정도의 액화 가스가 저장되어 있고, 모든 카고탱크(11)가 완전하게 비워져 있는 것은 아니다.
액화 가스 공하시의 운항에서 스프레이 작업이 행하여지지 않을 때에는, 제 3 운전 모드(펌프 모드)가 선택되고, 제 2 연료 가스 공급 라인(21)만을 통하여 연료 가스가 주기관(12)으로 공급된다. 즉, 펌프(22), 고압액 펌프(24) 및 가스 히터(25)를 사용하여 카고탱크(11) 안의 액화 가스로부터 고압 가스가 생성되어 주기관(12)에 공급된다. 그리고, 제 1 연료 가스 공급 라인(14)은 사용되지 않고, 고압 가스 컴프레서(13)는 오프된다.
제 3 운전 모드에서, 제 2 제어기(28)는 제 1 운전 모드시와 마찬가지로, 제 2 연료 가스 공급 라인(21)의 토출압이, 주기관(12)의 연료 가스 요구 압력(SP1) 또는 회전수 세트값(SN)으로부터 결정되는 압력이 되도록(후술), 고압액 펌프(24)의 토출측 압력값(PV3)을 모니터하여 고압액 펌프(24)의 구동을 제어한다. 또한, 제 3 운전 모드에서, 고압액 펌프(24)의 운전 가능한 최소 용량(모터(26)의 최소회전수)에서의 연료 가스 공급량보다도 낮은 공급량으로 주기관(12)에 연료 가스를 공급할 필요가 있는 경우, 제 2 제어기(28)는 고압액 펌프(24)를 운전 가능한 최소 용량으로 구동하는 동시에, 제 2 밸브(29V)를 열어서 고압액 펌프(24)로부터 토출 되는 잉여 연료를 석션 드럼(23)에 제 2 순환 라인(29)을 통하여 환류한다.
또한, 배의 순항 속도는 기준 운전점, 또는 그보다도 약간 낮은 속도로 설정된다. 즉 선박은 대부분의 시간을 순항 속도로 항행하기 때문에, 예를 들면 기준 운전점 부근에서 운전된다. 그러므로, 액화 가스 적재시에는 대략 고압 가스 컴프레서(13)만 구동되고, 보일 오프 가스의 대부분이 주기관(12)의 연료로서 소비된다. 그리고, 고속 운전 영역에서의 운전이 필요한 경우에만, 고압액 펌프(24)가 구동되어 액화 가스로부터 직접적으로 고압 가스가 생성된다. 또한, 액화 가스 공하시의 운항에서 대부분의 시간은 스프레이 작업이 행하여지고 있는 것은 아니기 때문에, 거의 제 3 운전 모드의 운항 형태를 취하고, 고압 가스 컴프레서(13)를 운전하지 않고 고압액 펌프(24)에 의해 연료 가스 공급이 이루어진다. 한편, 스프레이 작업이 행하여지고, 보일 오프 가스가 발생하는 경우에는, 고압 가스 컴프레서(13)가 구동되고, 보일 오프 가스는 대략 모두 주기관(12)의 연료로서 이용된다.
다음에, 도 2의 블럭도를 참조하여 제 1, 제 2 제어기(17, 28)의 구성에 대하여 설명한다. 또한, 양자의 구성은 도 2에 도시되는 범위에서 공통된다.
제 1, 제 2 제어기(17, 28)에는 연료 가스 요구 압력(SP1)과 주기 회전수 세트값(SN)이 입력된다. 여기에서 연료 가스 요구 압력(SP1)은 주기관 제어 장치(20)에서 구해진 값이며, 예를 들면 회전수 일정 제어를 행하는 주기관 제어 장치(20)의 주기관(12)으로의 연료 공급량(퓨엘 인덱스)에 기초하여 기관 부하를 산출하고, 산출된 기관 부하와 도 3에 나타낸 바와 같은 소여의 그래프 또는 관계식을 참조하여 결정된다. 또한, 주기 회전수 세트값(SN)은 조종자가 주기관 제어 장치(20)에 입력한 값에 기초하여, 주기관 제어 장치(20) 안에서 연산되어 주기관의 회전수를 설정하는 값이고, 주기관 제어 장치(20)는 주기관(12)이 이 회전수로 일정 회전하도록 연료 공급량을 제어한다. 또한, 도 2에서, 제 1, 제 2 제어기(17, 28)에 입력되는 압력 측정값(PV1, PV2, PV3)은 PV로 대표하여 표시된다.
도 3에서, 가로축은 기관 부하(%)이고, 세로축은 주기관(12)의 연료 가스 요구 압력(MPa)이다. 주기관 제어 장치(20)에서, 연료 가스 요구 압력(SP1)은 주기관(12)의 부하의 변화에 따라 도 3의 그래프 S에 대응하여 변화한다.
제 1, 제 2 제어기(17, 28)에서는 입력된 주기 회전수 세트값(SN)의 값으로부터 주기관의 부하가 주기관의 회전수의 3승에 대강 비례하는 프로펠러 법칙에 기초하여 기관 부하가 산출되고, 함수(17A)를 참조하여 주기 회전수 세트값(SN)이 주기관 입구에서의 연료 가스 요구 압력(SP0)으로 변환된다. 함수(17A)는 도 3의 그래프와 동등한 것이고, 기관 부하(%)가 결정되면, 그래프 S로부터 연료 가스의 요구 압력(세로축)이 구해진다.
제 1, 제 2 제어기(17, 28)에 입력된 연료 가스 요구 압력(SP1)과, 함수(17A)를 참조하여 산출된 압력(SP0)은 전환 스위치(17B)에 입력되고, 어느 한쪽의 신호가 연료 가스 공급 시스템의 압력 제어기(17C)로 입력된다. 압력 제어기(17C)는 측정 압력값(PV)과 입력되는 압력 지령값(SP0 또는 SP1)에 기초하여, 예를 들면, 밸브(16V, 29V), 인버터(27) 등의 조작계에 대하여, 측정 압력(PV)이 압력 지령값이 되도록 조작량(MV)을 출력하여 제어한다.
여기에서 전환 스위치(17B)의 전환은 주기 회전수 세트값(SN)의 변경에 맞추어서, 예를 들면 주기관 제어 장치(20)에서 지령에 의해 행하여진다. 즉 전환 스위치(17B)는 통상 주기 회전수 세트값(SN)에서 구해진 압력(SP0)을 압력 제어기(17C)에 입력하고 있고, 주기 회전수 세트값(SN)이 변경되면, 기관 회전수가 변경 후의 회전수로 이행할 때까지의 과도 기간에 걸쳐, 압력 제어기(17C)에 입력되는 압력 지령값을 연료 가스 요구 압력(SP1)으로 전환한다. 또한 과도 기간 종료 후에는, 새로운 회전수 세트값(SN)에서 구해진 압력(SP0)이 압력 제어기(17C)에 다시 입력된다.
이상과 같이, 본 실시형태의 구성에 의하면, 조종자가 주기의 회전수 세트값을 전환하지 않는 한, 압력 제어기로의 압력 지령값은 일정하고, 운항중의 주기의 부하 변동에 영향을 주지 않기 때문에, 안정된 압력으로 가스 연료를 주기에 공급할 수 있다.
다음에 도 4, 도 5를 참조하여 본 실시형태의 제 1, 제 2 변형예에 대하여 설명한다. 도 4에 나타낸 제 1 변형예의 연료 가스 공급 시스템(10’)은 도 1의 실시형태로부터, 고압액 펌프(24)를 사용하는 제 2 연료 가스 공급 라인(21)에 관한 구성을 제거하고, 고압 가스 컴프레서(13)를 사용한 제 1 연료 가스 공급 라인(14)만으로 연료 가스 공급 시스템을 구성한 것이다. 또한, 도 5에 나타낸 제 2 변형예의 연료 가스 공급 시스템(10”)은 도 1의 실시형태로부터, 고압 가스 컴프레서(13)를 사용한 제 1 연료 가스 공급 라인(14)에 관한 구성을 제거하고, 고압액 펌프(24)를 사용하는 제 2 연료 가스 공급 라인(21)만으로 연료 가스 공급 시스템을 구성한 것이다. 제 1, 제 2 변형예와 함께, 그 밖의 구성은 실시형태와 같다.
제 1, 제 2 변형예에서도 실시형태와 마찬가지로 안정된 압력으로 연료 가스를 주기에 공급할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 기관 회전수 변경시의 과도 기간에, 압력 지령값을 연료 가스 요구 압력으로 전환하고 있지만, 요구 압력을 사용하지 않고, 과도 기간에 걸쳐 압력 지령값을 변경 후의 값에 연속적으로 완만하게 지연시켜 변경하는 구성으로 하거나, 미리 설정된 스텝에서 단계적으로 변경하는 구성으로 할 수도 있다. 또한 전환 기간은 과도 기간에 한정되는 것이 아니고, 그것보다 길더라도, 약간 짧더라도 좋다. 또한 과도 기간의 종료는 실측되는 기관 회전수로부터 검지하여도 좋고, 미리 시간을 설정해 두어도 좋다.
또한, 주기관은 가스 전연(專燃: 단일의 연료 연소)의 저속 디젤 기관이라도 좋고, 오일 연료와의 2원 연료 연소 저속 디젤 기관이라도 좋고, 이 경우에는 예를 들면 고속 운전 영역에서 오일을 추가 연료로서 이용하여도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는 메탄을 주성분으로 하는 LNG를 나르는 액화 가스 운반선을 대상으로 기재했지만, LNG 이외의 화물을 나르는 액화 가스 운반선에 대해서도 적용 가능하다. 사용하는 연료 가스(예를 들면 에탄 등)의 성상(性狀)에 의해, 저속 디젤 기관이 요구하는 기관 입구의 가스 압력은 다양하고, LNG를 연료로서 사용하는 경우보다도 높은 압력이 필요하게 되는 경우가 있지만(예를 들면 40MPa 내지 60MPa), 메탄을 주성분으로 한 실시형태와 마찬가지로 적용할 수 있다. 또한, 액화 가스를 주기 연료에 사용하는 선박이면, 액화 가스 운반선에 한정되는 것도 아니다.
10: 연료 가스 공급 시스템
11: 카고탱크
12: 주기관
13: 고압 가스 컴프레서
13A: 저압단
13B: 최종단
14: 제 1 연료 가스 공급 라인
16: 제 1 순환 라인
16V: 제 1 밸브
17: 제 1 제어기
17A: 함수
17B: 전환 스위치
17C: 압력 제어기
18, 19, 30: 압력 센서
20: 주기관 제어 장치
21: 제 2 연료 가스 공급 라인
22: 펌프
23: 석션 드럼
24: 고압액 펌프
25: 가스 히터
28: 제 2 제어기
29: 제 2 순환 라인
29V: 제 2 밸브

Claims (9)

  1. 주기관으로서 사용되는 가스 연소 가능한 저속 디젤 기관에 연료 가스를 공급하는 연료 가스 공급 시스템으로서,
    연료 가스를 상기 주기관에 공급하는 가스 공급 수단과,
    상기 주기관에 공급되는 연료 가스의 공급 압력을 제어하는 압력 제어 수단을 구비하고,
    상기 압력 제어 수단은 상기 공급 압력을 상기 주기관의 회전수 세트값에 기초하여 설정하는 것을 특징으로 하는, 선박용 연료 가스 공급 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 회전수 세트값이 변경될 때, 상기 압력 제어 수단은 상기 회전수 세트값에 기초하지 않고 상기 공급 압력을 설정하는 것을 특징으로 하는, 연료 가스 공급 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 회전수 세트값에 기초하지 않고 상기 공급 압력의 설정이 이루어지는 기간이, 상기 주기관의 회전수의 이행에 따른 과도 기간에 대응하는 것을 특징으로 하는, 연료 가스 공급 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 압력 제어 수단은, 변경 전의 회전수 세트값에 기초하여 설정되는 상기 공급 압력으로부터 변경 후의 회전수 세트값에 기초하여 설정되는 상기 공급 압력으로의 변경을 상기 과도 기간에서 지연시키는 것을 특징으로 하는, 연료 가스 공급 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 과도 기간에서, 상기 공급 압력은 상기 주기관의 요구 압력이 되는 것을 특징으로 하는, 연료 가스 공급 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연료 가스가 카고탱크 내의 보일 오프 가스인 것을 특징으로 하는, 연료 가스 공급 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 공급 수단이 상기 연료 가스를 압축해 상기 주기관에 공급하는 고압 가스 컴프레서를 구비하고, 상기 압력 제어 수단은 상기 고압 가스 컴프레서의 토출압을 제어하여 상기 공급 압력을 제어하는 것을 특징으로 하는, 연료 가스 공급 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 공급 수단이, 액화 가스를 가압해 상기 주기관에 상기 연료 가스로서 공급하는 고압액 펌프를 구비하고, 상기 압력 제어 수단은 상기 고압액 펌프의 토출압을 제어하여 상기 공급 압력을 제어하는 것을 특징으로 하는, 연료 가스 공급 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 연료 가스 공급 시스템을 구비한 것을 특징으로 하는, 선박.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6882859B2 (ja) * 2016-07-05 2021-06-02 川崎重工業株式会社 運航管理システム
JP6867887B2 (ja) 2017-06-06 2021-05-12 川崎重工業株式会社 ガス漏洩検知システム及びガス漏洩検知方法
WO2022084570A1 (en) * 2020-10-20 2022-04-28 Wärtsilä Finland Oy Method and apparatus for automated boil-off gas (bog) management of marine vessel
CN112413393A (zh) * 2020-10-30 2021-02-26 沪东中华造船(集团)有限公司 一种lng船液化天然气储存舱压力自动控制方法及***

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6223565A (ja) * 1985-07-23 1987-01-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガス焚機関の燃料制御装置
JP2554053B2 (ja) * 1986-04-16 1996-11-13 三菱重工業株式会社 機関の燃料制御装置
JP5627628B2 (ja) * 2012-03-30 2014-11-19 三菱重工業株式会社 船舶、燃料供給装置、推進用主機への液化燃料ガスの供給方法

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