The purpose of this study is to develop a structural. analysis system of LNG pump tower structure. The system affords to build optimized finite element model and procedure of the pump tower structure. The pump tower structure is one of the most important components of LNG (liquefied natural gas) carriers. The pump tower structure is subject to sloshing load of LNG induced by ship motion depending on filling ratio. Three types of loading components, which are thermal, inertia and self-gravity are considered in the analysis. All these design and analysis procedures are embedded in to the analysis system successfully.
Korea Gas Corporation(KOGAS) is a Liquified Natural Gas(LNG) supplier through out the Korea. LNG, which is imported wholly from foreign countries, is compressed 1/600 for easy transportation and is stored in a liquid state in the storage tanks at Incheon, Pyeongtaek and Tongyeong. At LNG receiving terminals, LNG is vaporized to natural gas before supplying to City Gas Consumer of Power Plant. The secondary pump is a equipment which compress LNG from 1- kgf/cm2 to 70 kgf/cm2. The secondary pump at Tongyeong LNG receiving terminal is consisted of two pumps in one underground PIT, and is connected to supporting structures. It is therefore expected that there is a vibration problem whit the pump and was found that high level vibration was occurred in a low frequency band($5^{\sim}10Hz$). In this paper, the vibration of secondary pump was analyzed, and the main cause of vibration was found out.
In this paper, the study presents the development of 34kW class cryogenic induction motor using LNG Pump. Operating temperature of an induction motor using LNG Main Cargo Pump is at −163℃. Due to variation of the resistivity, these motor have different torque characteristics. So, it should design to considering the resistivity change. The most important consideration of induction machine operating is cryogenic temperature. If the temperature rise, LNG is vaporized. it is a major cause of pump failure. There are several causes of heat source like coreloss, hysterisysloss, copperloss. This paper analyzed the thermal distribution of the induction motor at rated speed operation.
최근, LNG는 저렴한 가격과 친환경적 연료 등의 이유로 선박용 대체연료로 각광을 받고 있으며, 그 수요량도 급성장이 예상된다. 그러나, 선박의 LNG 연료공급을 위한 극저온펌프(Cryogenic Pump) 제작과 관련한 국내 기술력은 매우 미흡한 실정으로 핵심 부품의 설계와 제작 기술이 절실한 시점이다. 따라서, 본 연구는 선박용 LNG 공급 시스템용 극저온 잠액식 원심펌프(Cryogenic Submerged Centrifugal Pump)의 단계별 개발절차에 대하여 기술하였다. 그리하여, 각 단계별 특성 및 주요 개발항목을 공학적이고 관리적인 측면에서 접근함으로써 실질적이고 구체적인 개발방법을 제시하는데 연구 목적을 두었다.
Because of environmental regulations in emissions control area, the demand for ships to use LNG as fuel is increasing. Orders for domestic shipbuilders to produce LNG carriers are steadily increasing. However, major appliances such as spray pump, main cargo pump and others have been relied on imports. Therefore, development of pump motor using at cryogenic temperature is necessary. Operating temperature of an induction motor is at $-163^{\circ}C$. At this low temperature, the resistivity of a motor coil is quite different from normal ones, and so does the torque characteristics of motor. This paper presents a designing method of a cryogenic induction motor for LNG pump. The variation of resistivity of motor coil is considered in the design process. The heat source such as core-loss, hysteresis-loss and copper-loss are analyzed to prevent the LNG evaporation which may cause the motor failure.
본 연구는 LNG 기지 내 주요 프로세스 설비인 LNG 고압펌프의 운전유량 및 토출압력을 조절함으로서 공정운영 조건을 개선하기 위해 수행되었다. 공정 해석 시뮬레이터인 ASPEN PLUS를 사용한 고압펌프의 실제 운전 성능분석 및 천연가스 송출부하 분석을 통하여 계절별 적정 LNG 고압펌프 토출유량을 결정하였고 그 결과는 현장운전에 적용되었다. 이로 인하여 고압펌프 소모 전력비용을 낮출 수 있으며, LNG기지 내 운영 프로세스 압력을 감소 시켜 보다 안전적인 기지운영을 유도할 수 있었다.
한국가스공사는 천연가스를 외국으로부터 수입하여 전국의 도시가스회사에 공급하는 일을 하고 있다. 이 때 수입하는 천연가스는 영하 162도의 액화된 상태로 LNG 운반선을 이용하여 운반한다. 한국가스공사에는 평택, 인천, 통영에 액화된 천연가스를 하역, 저장하고 액화천연가스를 기화시키기 위한 설비들이 있고, 이를 통상 생산기지라 명명한다. 생산기지에서는 여러 가지 다양한 설비들이 있는 데, 이 중에서, 2차 펌프는 액화천연가스를 압력이 $10 kgf/cm^2$ 에서 $70 kgf/cm^2$ 로 승압 시키는 부분을 담당한다. 이 펌프는 한 개의 지하 PIT내에 두 개의 펌프가 설치되어 있고, 이로 인해 한 펌프가 옆에 있는 펌프에 영향을 주는 것으로 의심되고 있다 또한 펌프 지지대 구조물과의 공진여부를 판단하기 위하여, 진동 분석을 실시하였다.
본 연구의 목적은 LNG 펌프타워 구조물의 전용 구조해석 GUI를 개발하는데 있다. 이 시스템은 펌프타워 구조물의 유한요소모델을 가장 적절한 형태로 만들어 주며, 가장 적합한 과정을 통하여 해석이 자동으로 수행되도록 해준다. 펌프타워 구조물은 LNG선의 가장 중요한 것 중의 하나이다. 펌프타워 구조물은 주로 카고탱크 안의 LNG가 채워져 있는 양과 선박의 운동에 의한 슬로싱(sloshing) 하중이 주가된다. 그 밖에 하중의 형태는 열, 관성, 자중 등의 세 가지에 대하여도 고려하였다. 이러한 하중들을 범용 유한요소해석 프로그램인 ANSYS에 적용하여 구조해석을 수행하였다. 미국선급협회(ABS) 내의 API Unity check를 통하여 구조부재의 강도 계산과 조인트(Joint)에서의 Punching shear unity 값도 검토하여 그 건전성 여부를 판단할 수 있도록 하였다. 상위의 과정을 새로운 형태의 GUI로 개발하였다. 펌프타워 전용해석 툴(tool)은 Tcl/tk언어로 개발되었다. 위의 모든 과정들이 GUI 성공적으로 적용되었다.
The purpose of this study is to develop a structural analysis system of LNG pump tower structure. The system affords to build optimized finite element model and analysis procedure of the pump tower structure. The pump tower structure is one of the most important components of LNG (liquefied natural gas) carriers. The pump tower structure is subject to sloshing load of LNG induced by ship motion depending on filling ratio. Three types of loading components, which are thermal, inertia and self-gravity are considered in the system. All these design and analysis procedures are embedded in to the analysis system successfully.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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