(中海油天津化工研究設(shè)計院有限公司， 天津 300131)

0 引言

石油作為基礎(chǔ)戰(zhàn)略物資受到各國的高度重視，隨著陸上石油逐漸短缺，海上油氣的開采變得至關(guān)重要[1]。海洋有著豐富的油氣資源，由于科技的進步以及勘探技術(shù)的不斷提高，海洋石油產(chǎn)量在我國原油產(chǎn)量的比重逐年提高。海上石油開采不同于陸上采油，首先，開采成本高，一旦發(fā)生爆炸危險，會導(dǎo)致重大的經(jīng)濟損失；其次，距離陸地較遠，發(fā)生事故后，很難組織及時有效的救援[2]。因此保證海上平臺安全穩(wěn)定的生產(chǎn)運行是至關(guān)重要的。

危險化學(xué)品作業(yè)場所防爆電氣設(shè)備安全是保證海洋平臺安穩(wěn)運營的重要組成部分。國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局在《危險化學(xué)品建設(shè)項目安全設(shè)施目錄》中明確將防爆電氣設(shè)備、裝備和采取的安全措施列為預(yù)防事故安全設(shè)施[3]。《中華人民共和國安全生產(chǎn)法》第三十四條規(guī)定：生產(chǎn)經(jīng)營單位使用的危險物品的容器、運輸工具，以及涉及人身安全、危險性較大的海洋石油開采特種設(shè)備和礦山井下特種設(shè)備，必須按照國家有關(guān)規(guī)定，由專業(yè)生產(chǎn)單位生產(chǎn)，并經(jīng)具有專業(yè)資質(zhì)的檢測、檢驗機構(gòu)檢測、檢驗合格，取得安全使用證或者安全標志，方可投入使用。這充分表明國家對電氣防爆安全是極其重視的。對于生產(chǎn)經(jīng)營者來說，爆炸危險區(qū)域內(nèi)的防爆電氣設(shè)備的合理選用與正確安裝是保證平臺安全生產(chǎn)運行的基本條件。

1 危險區(qū)域劃分

防爆電氣的選型要依據(jù)有資質(zhì)的設(shè)計院設(shè)計的危險區(qū)域劃分圖(HAZARDOUS AREA)。要想經(jīng)濟合理的選用防爆電氣設(shè)備，就必須了解爆炸性氣體環(huán)境危險區(qū)域的劃分依據(jù)。IEC(國際電工委員會)、NEC(美國電氣規(guī)范)和國家標準(GB 3836.14—2000、GB 50058—2014)對爆炸性氣體環(huán)境危險區(qū)域的劃分、范圍和爆炸性氣體混合物的分級分組都做出了詳細的說明。我國采用標準等同于IEC標準，而NEC規(guī)范與IEC標準有一定的區(qū)別，因此精確了解海洋石油平臺的危險區(qū)域劃分是十分重要的。IEC標準指出，依照爆炸性氣體的存在情況(出現(xiàn)頻率和持續(xù)時間)，可將危險區(qū)域劃分為0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)[4]。根據(jù)海上石油平臺的特殊狀況，國內(nèi)在新建立平臺時常常最先依照以美國為代表的北美體系標準(NEC500)對危險區(qū)域進行劃分為DIVISION1、DIVISION2，分別對應(yīng)著IEC的0區(qū)、1區(qū)和2區(qū)，氣體類別劃分為GROUP A、B、C和D。NEC500系列標準和IEC系列標準關(guān)于爆炸性氣體環(huán)境標準的差異見表1。

表1 NEC500系列標準和和IEC系列標準差異

石化行業(yè)(石油、海洋石油、石油化工、化學(xué)工業(yè))中危險化學(xué)品作業(yè)場所存在的的易燃易爆氣體/蒸汽類型繁雜(世界上現(xiàn)有定性的4000余種左右，其中定量的有1900余種)[5]。海上平臺存在的危險化學(xué)品主要包括:天然氣(主要成分甲烷)等。值得注意的是海上平臺的電池間劃分為GROUPB級別氣體，對應(yīng)的IEC標準的是ⅡC氫氣，在選型時要特別注意下，ⅡB類、ⅡA類設(shè)備都不可以在電池間內(nèi)使用。

2 防爆電氣設(shè)備選型

2.1 防爆電氣設(shè)備基本概念

防爆電氣設(shè)備是指：在爆炸危險場所安全運行的所有帶電設(shè)備[6]。防爆電氣設(shè)備的分類：I類：煤礦用防爆電氣設(shè)備；Ⅱ類：除煤礦用以外的電氣設(shè)備(包括海上平臺)；Ⅲ類：粉塵環(huán)境，用“DIP”表示。由于防爆電氣設(shè)備種類的繁多，電氣設(shè)備的防爆型式也有許多種，下面主要列出海上平臺常見的防爆的型式和所執(zhí)行的國家標準[6-10]見表2。

表2 防爆型式和對應(yīng)執(zhí)行的國家標準

其中GB 3836.1—2010《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第1部分：通用要求》[6]規(guī)定的是各種防爆結(jié)構(gòu)類型電氣設(shè)備所共同需要遵守的技術(shù)指標。這些技術(shù)條款約束著它們共性的潛在危險。這個標準的內(nèi)容除非被其它專業(yè)標準修改或補充。

2.2 防爆電氣設(shè)備選型問題

海上平臺發(fā)生的爆炸和火災(zāi)事故大部分是由電氣設(shè)備的選型、安裝或使用不符合標準要求造成的，在進行采購防爆電氣設(shè)備時首先要確定使用場所的危險區(qū)域類別，判斷是Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類場所[11]，海上平臺通常是Ⅱ類爆炸環(huán)境，在檢查時通常會發(fā)現(xiàn)Ⅰ類防爆電氣設(shè)備使用在海上平臺，不符合標準要求，如圖1所示，Ⅱ類爆炸性環(huán)境選用Ⅰ類防爆電話。

圖1 某海上平臺防爆電話機

由于采購人員的專業(yè)技術(shù)能力有限，往往是采購到非防爆電氣設(shè)備或者是假的防爆電氣設(shè)備，如圖2、圖3所示。因此在采購時首先注意設(shè)備銘牌是否具有防爆標志和防爆合格證編號，可在發(fā)證機構(gòu)的網(wǎng)站上查詢防爆合格證是否有效。

圖3 防爆合格證號

上文提到過的ⅡC級環(huán)境中使用ⅡB類設(shè)備，也是常見問題，在海上平臺的電池間應(yīng)該特別注意如圖4所示。

圖4 ⅡB類船用防爆燈使用在ⅡC環(huán)境中

在進行防爆設(shè)備選型時還要注意的防爆合格證有效期為5年，通常是發(fā)證的年份加上5小于產(chǎn)品生產(chǎn)日期即可，若防爆設(shè)備防爆合格證失去效力，應(yīng)按規(guī)定重新取證。

3 防爆電氣設(shè)備安裝

防爆電氣設(shè)備需依照不同防爆原理特征和有關(guān)安裝標準準確安裝。因此在海上平臺建造初期，危險區(qū)域內(nèi)防爆電氣設(shè)備應(yīng)嚴格按照GB 3836.15—2000《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備第15部分-危險場所電氣安裝(煤礦除外)》[12]標準進行安裝。由于海上平臺作業(yè)環(huán)境有限，一旦建成再去整改，會影響平臺正常的生產(chǎn)運行，還會消耗巨大的人力、物力和財力。下面介紹現(xiàn)場檢查時常遇到不符合標準要求的安裝誤區(qū)。

(1)引入口處無密封圈，安裝時用填料封堵

某些施工作業(yè)人員為圖方便，在電纜穿過設(shè)備引入口后，常把防爆電氣設(shè)備引入口處的密封圈直接丟棄，改用阻火膠泥來堵塞如圖5所示，并以為可以阻止外部爆炸性氣體進入設(shè)備內(nèi)部從而起到防爆的作用。其實不然，首先隔爆型電氣設(shè)備引入口處密封圈有兩個作用，一是夾緊電纜，防止電纜拔脫；二是實現(xiàn)引入口處致密封堵，防止內(nèi)部產(chǎn)生爆炸產(chǎn)生的火焰向外界擴散。通常阻火膠泥為軟膠泥，不能起到隔離密封的作用，因此不能當作密封填料來使用。正確的安裝方法為：補齊對應(yīng)的密封圈、墊圈，密封圈的內(nèi)徑與電纜外護套外徑的配套符合要求(建議允許差值為±1mm)。重新接線，電纜護套穿入壓緊元件、墊圈、密封圈后，旋緊壓緊元件，彈性密封圈壓緊后，應(yīng)該可以將電纜沿圓周均勻地被擠緊。

圖5 引入口處無密封圈

(2)引入口與鋼管直接相連，沒有過度壓緊元件

在海上平臺進行防爆電氣設(shè)備現(xiàn)場檢查時，通常會發(fā)現(xiàn)壓縮機組、撬裝和二氧化碳滅火系統(tǒng)采用鋼管布線系統(tǒng)，針對這種布線系統(tǒng)，引入口穿一根電纜時，引入口處應(yīng)加一個過度壓緊元件再連接鋼管，連接有困難處可以增加活接頭；內(nèi)穿多根到導(dǎo)線或電纜時，需在點燃源外殼的450mm范圍內(nèi)安裝設(shè)置隔離密封盒[13]。

GB 50058—2014要求鋼管與設(shè)備引入口連接，有效嚙合不小于5扣，而施工人員現(xiàn)場通過套絲機制作出來的鋼管外螺紋多為錐形，并與設(shè)備引入口直接連接，不能符合與設(shè)備引入口內(nèi)螺紋有效嚙合扣數(shù)的要求，只要隔爆型防爆電氣設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生火花，并點燃可能通過隔爆接合面進入設(shè)備內(nèi)部的爆炸性氣體，造成設(shè)備內(nèi)部發(fā)生爆炸，未壓緊的橡膠密封圈可能承受不了爆炸時產(chǎn)生的壓力，導(dǎo)致爆炸時產(chǎn)生的火焰進入到設(shè)備外部，因而引起更大范圍的爆炸產(chǎn)生，后果將不堪設(shè)想。所以在鋼管布線系統(tǒng)中，應(yīng)該在鋼管與設(shè)備引入口中間加裝防爆過渡壓緊元件，達到壓緊密封圈的效果。

圖6 引入口與鋼管直接連接

(3)外殼上存在改裝的電纜引入口

在安裝施工過程中，最常見的就是：由于進線引入口不夠，擅自在隔爆控制箱外殼上自行開孔進線，如圖7所示某平臺振動篩房內(nèi)隔爆型電氣控制箱，私自在外殼上開孔進線。施工人員誤認為增加引入口不會影響設(shè)備整體防爆安全，然而事實上，在設(shè)備外殼開孔，孔處達不到隔爆螺紋要求，一旦內(nèi)部發(fā)生爆炸，火焰會沿著開孔處向外傳播。

防爆電氣設(shè)備改動后需將改動的圖紙和相關(guān)說明交到原檢驗單位備案，重新審查和檢驗合格后，方能再次進行使用。

圖7 設(shè)備外殼上存在改裝的電纜引入口

對于海上平臺來說，防爆電氣設(shè)備安裝不當，會導(dǎo)致巨大的安全隱患，而且非常容易引起使用者的麻痹意識。安裝問題通常是安裝人員造成的，可從兩方面把控風(fēng)險，一是在平臺建造初期，從到貨驗收到安裝調(diào)試，請有資質(zhì)的防爆電氣檢測人員進行全方面把關(guān)；二是提高安裝施工人員的防爆電氣設(shè)備安裝施工水平，這就要加強對安裝人員定期進行防爆知識相關(guān)內(nèi)容的培訓(xùn)或繼續(xù)教育，實施從業(yè)企業(yè)和人員的資質(zhì)考評制度，從而規(guī)范防爆電氣安裝；同時還要建立全面科學(xué)、合理、有效的管理體系，規(guī)范安裝流程，加強安裝監(jiān)管，避免安裝人為因素造成的安裝缺陷所導(dǎo)致的防爆電氣設(shè)備性能降低或失效。

4 結(jié)語

本文主要介紹了海上平臺爆炸危險區(qū)域內(nèi)防爆電氣設(shè)備在選型和安裝時常見的一些問題和誤區(qū)，因此在平臺建造初期應(yīng)該建立一套完整的防爆電氣管理體系，從選型、安裝、使用和維護都進行嚴格的把關(guān)，實現(xiàn)對在用防爆電氣設(shè)備全壽命周期安全管理的科學(xué)化、規(guī)范化和標準化，并同時增加人員培訓(xùn)，提高專業(yè)技能，從而最大限度確保了防爆電氣設(shè)備的安全運行。

[1] 陳進娥，何順利，劉廣峰.我國海洋石油勘探開發(fā)裝備現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].油氣藏評價與開發(fā)，2012(2)：67-71.

[2] 殷紅.海上平臺防爆電氣設(shè)備常見問題淺析[J].電氣防爆，2013(1):38-42.

[3] 徐剛.論防爆電氣設(shè)備選型與安裝應(yīng)用[J].電氣防爆，2009(1):13-20.

[4] 馬俊.淺談海洋石油鉆井平臺防爆設(shè)備的管理[J].電氣防爆,2013(2):35-39.

[5] 龐建軍,徐剛.非礦用防爆電器、燈具的設(shè)計和制造應(yīng)注意的問題[J].電氣防爆，2007(3):13-16.

[6] GB 3836.1—2010爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第1部分：通用要求[S].

[7] GB 3836.2—2010爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第2部分：隔爆型“d”[S].

[8] GB 3836.3—2010爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第3部分：增安型“e”[S].

[9] GB 3836.4—2010爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第4部分：本質(zhì)安全型“i”[S].

[10] GB 3836.8—2003爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第8部分：“n”型電氣設(shè)備[S].

[11] 付林志.冶金企業(yè)煤氣爆炸危險區(qū)域劃分及泄漏擴散模擬[D].東北大學(xué)，2015.

[12] GB 3836.15—2000《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備 第15部分：危險場所電氣安裝(煤礦除外)》[S].

[13] AQ 3009—2007，危險場所電氣防爆安全規(guī)范[S]．