防爆電氣應(yīng)用現(xiàn)狀研究

何金平，張 龍

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防爆電氣應(yīng)用現(xiàn)狀研究

何金平，張 龍

（中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司，天津 300457）

防爆電氣的管理對設(shè)施及船舶安全具有重要意義。本文通過對防爆電氣的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，結(jié)合防爆電氣現(xiàn)場管理情況，研究防爆電氣在設(shè)計、選型、安裝、使用維護(hù)等方面的現(xiàn)狀，總結(jié)防爆電氣管理的策略，為防爆電氣的全生命周期管理提供參考依據(jù)。

防爆電氣海工設(shè)施 船舶 全生命周期

0 引言

使用于爆炸性氣體和粉塵環(huán)境的電氣設(shè)備，應(yīng)在規(guī)定條件下不會引起周圍爆炸性環(huán)境的點燃，人們通常把這類電氣設(shè)備稱為防爆電氣設(shè)備。為滿足防爆的要求，防爆電氣設(shè)備應(yīng)符合相應(yīng)的防爆型式、選型、安裝、檢查、維護(hù)、修理及檢修要求。

爆炸的發(fā)生需要一定的前提，即氧氣、爆炸性物質(zhì)、引爆源，只有當(dāng)這三者在一定區(qū)域同時存在的時候才有可能發(fā)生爆炸，這就是所謂的爆炸三角形原理。而我們要做的就是控制這三個條件中的一個或多個。然而在爆炸性環(huán)境中氧氣、爆炸性物質(zhì)是客觀存在的，由于爆炸性混合物普遍存在于煤炭、石油、化工、紡織、糧食加工等行業(yè)的生產(chǎn)、加工、儲運(yùn)等場所，如發(fā)生爆炸則危害極大，于是人們采取了多種防爆電氣技術(shù)方法，防止爆炸危險性環(huán)境形成及其爆炸，這就是防爆。

為了進(jìn)一步提高防爆電氣管理工作的專業(yè)化水平，優(yōu)化防爆電氣管理，在海洋石油海工設(shè)施、船舶、油氣處理廠等開展防爆電氣專項管理，從防爆電氣在設(shè)計、選型、采購、安裝、驗收等方面，對在用設(shè)備設(shè)施防爆電氣管理中的連續(xù)監(jiān)督、維護(hù)保養(yǎng)、定期檢查、修理、檢修、修復(fù)、改造、失效報廢等工作管理要求進(jìn)行梳理，同時對防爆電氣從業(yè)資格及監(jiān)督管理，指導(dǎo)相關(guān)人員在設(shè)備設(shè)施建設(shè)階段進(jìn)行防爆電氣設(shè)備的設(shè)計、選型，在生產(chǎn)階段進(jìn)行正確操作和維護(hù)，以確保防爆電氣設(shè)備性能的全可靠，有效降低生產(chǎn)過程中的隱患風(fēng)險[1]。

1 防爆電氣分類

1.1 爆炸性環(huán)境適用電氣設(shè)備分類

爆炸性環(huán)境是指在大氣條件下，可燃性物質(zhì)以氣體、蒸汽、粉塵、纖維或飛絮的形式與空氣形成的混合物，被點燃后，能夠保持燃燒自行傳播的環(huán)境。

表1 Ⅱ類電氣設(shè)備分類表

爆炸性環(huán)境用電氣設(shè)備分為Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ類。

1)Ⅰ類電氣設(shè)備用于煤礦瓦斯氣體環(huán)境。

2)Ⅱ類電氣設(shè)備用于除煤礦瓦斯氣體之外的其他爆炸性氣體環(huán)境。按照擬使用的爆炸性環(huán)境種類可以進(jìn)行進(jìn)一步再細(xì)分如表1。

3)Ⅲ類電氣設(shè)備用于除煤礦以外的爆炸性粉塵環(huán)境[2]。同樣，按照擬使用的爆炸性環(huán)境的種類進(jìn)一步分類，但海洋石油行業(yè)海工設(shè)施及船舶基本不涉及。

1.2 危險區(qū)域劃分

危險區(qū)域是指通常可能聚集易燃或易爆氣體、蒸汽、粉塵或爆炸物的區(qū)域。海洋石油行業(yè)海工設(shè)施及船舶，主要涉及到油氣介質(zhì)的存儲與處理，對危險區(qū)域進(jìn)行識別和劃分的目的在于有區(qū)別地、合理地選擇防爆電氣設(shè)備、電纜和機(jī)械裝置以及消除其他潛在的引爆源以避免爆炸的發(fā)生。根據(jù)擬使用防爆電氣設(shè)備的選擇，依據(jù)爆炸性氣體存在的可能性及存在的時間長短，危險區(qū)域等級劃分為以下三類[3]：

1）危險區(qū)0區(qū)：爆炸性氣體環(huán)境連續(xù)出現(xiàn)或長時間存在的場所；

2）危險區(qū)1區(qū)：在正常運(yùn)行時，可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境的場所

3）危險區(qū)2區(qū)：在正常運(yùn)行時，不可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境，如果出現(xiàn)也是偶爾發(fā)生并僅是短時間存在的場所

海洋石油行業(yè)海工設(shè)施及船舶，根據(jù)其處理的介質(zhì)，以及危險氣體存在的環(huán)境，依據(jù)危險區(qū)域等級劃分定義為原則，制定危險區(qū)域劃分圖，如下圖某LNG運(yùn)輸船危險區(qū)域劃分圖（局部）。該危險區(qū)域劃分圖需船級社等第三方認(rèn)可，并依據(jù)該圖進(jìn)行危險區(qū)域電氣設(shè)備等的選型與布置。

1.3 防爆電氣類型與標(biāo)志

防爆電氣具體來講有很多種技術(shù)，針對不同的用途，根據(jù)危險場所的適用性，防爆電氣的型式主要有隔爆型、增安型、本安型等九類。在海工設(shè)施及船舶行業(yè)，本安型防爆技術(shù)和隔爆型防爆技術(shù)又以其高安全性、高可操作性被廣泛應(yīng)用。所謂的本安型防爆技術(shù)就是從根本上限制帶電體工作過程中所產(chǎn)生的能量，使其達(dá)到即使出現(xiàn)一個或兩個故障也不會引爆爆炸性環(huán)境中的爆炸性物質(zhì)的技術(shù)；而隔爆型主要考察的是傳爆能力和耐壓能力，也就是說當(dāng)隔爆箱內(nèi)部（或外部）發(fā)生爆炸時其爆炸的能量不會通過隔爆箱的間隙傳遞出去從而引爆隔爆箱外部（或內(nèi)部）爆炸性物質(zhì)，同時隔爆箱亦不會因其內(nèi)部（或外部）發(fā)生爆炸而損毀。防爆電氣技術(shù)型式及危險場所適用性如表2所示。

爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備防爆標(biāo)志包括：符號Ex，所使用的各種防爆型式符號，類別符號，對于II類電氣設(shè)備，表示溫度組別符號，設(shè)備保護(hù)等級；如Ex d [ia]ⅡC，表示為本質(zhì)安全型“ia”的隔爆外殼Ex d，用于C級爆炸性氣體環(huán)境。通常，許多防爆電氣產(chǎn)品在一個產(chǎn)品中就采用了多種防爆保護(hù)方法。例如，照明裝置可能采用了增安型保護(hù)(外殼和接線端盒)、隔爆型保護(hù)(開關(guān))和澆封型保護(hù)(鎮(zhèn)流器)。這樣能夠使制造商采用最適用的復(fù)合防爆保護(hù)方法[4]。

2 防爆電氣的全生命周期管理

防爆電氣設(shè)備的全生命周期管理，就是指防爆電氣的管理從設(shè)計、生產(chǎn)、選型、采購、安裝、使用、維護(hù)、檢查、檢修、最終報廢甚至回收再利用的全生命周期中的信息與過程。防爆電氣的全生命周期管理既是技術(shù)規(guī)范的研究執(zhí)行，又是一種特定設(shè)備的管理理念。

海洋石油行業(yè)防爆電氣使用非常廣泛，涵蓋整個海洋石油上、中、下游領(lǐng)域。為了保證防爆電氣的性能可靠，保證設(shè)備設(shè)施的安全，海工設(shè)施及船舶等都涉及到防爆電氣的全生命周期。所以，防爆電氣的全生命周期管理顯得極為重要，直接關(guān)系到設(shè)施的安全生產(chǎn)。

2.1 防爆電氣設(shè)備的設(shè)計與選型

爆炸環(huán)境的電力裝置設(shè)計應(yīng)使設(shè)備和線路布置滿足規(guī)范要求，特別是正常運(yùn)行時能發(fā)生火花的設(shè)備布置在爆炸性環(huán)境以外。當(dāng)需要設(shè)置在爆炸性環(huán)境內(nèi)時，應(yīng)布置在爆炸危險較小的位置。

在設(shè)計中，在滿足生產(chǎn)工藝及安全的前提下，應(yīng)減少防爆電氣設(shè)備的使用數(shù)量。首先根據(jù)生產(chǎn)及工藝，由具有資質(zhì)的專業(yè)設(shè)計單位制定危險區(qū)域劃分圖，并取得監(jiān)管機(jī)構(gòu)或船級社等第三方審批，并根據(jù)危險區(qū)域劃分圖，設(shè)計危險區(qū)域爆炸環(huán)境防爆電氣設(shè)備的選型要求。爆炸性環(huán)境內(nèi)的電氣設(shè)備及線路，應(yīng)符合該環(huán)境條件對該設(shè)備的要求。爆炸性環(huán)境內(nèi)使用防爆電氣設(shè)備應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《爆炸性環(huán)境第1部分：設(shè)備通用要求》GB3836.1的規(guī)定[5]。

表2 防爆型式及危險場所適用性

序號防爆型式代號國家標(biāo)準(zhǔn)防爆措施適用區(qū)域 1隔爆型dGB3836.2隔離存在的點火源Zone1，Zone2 2增安型eGB3836.3設(shè)法防止產(chǎn)生點火源Zone1，Zone2 3本安型iaGB3836.4限制點火源的能量Zone0-2 4正壓型pGB3836.5危險物質(zhì)與點火源隔開Zone1，Zone2 5充油型oGB3836.6危險物質(zhì)與點火源隔開Zone1，Zone2 6充沙型qGB3836.7危險物質(zhì)與點火源隔開Zone1，Zone2 7無火花型NGB3836.8設(shè)法防止產(chǎn)生點火源Zone2 8澆封型MGB3836.9設(shè)法防止產(chǎn)生點火源Zone1，Zone2 9氣密型h GB3836.10設(shè)法防止產(chǎn)生點火源Zone1，Zone2

防爆電氣設(shè)備的選型應(yīng)根據(jù)爆炸性危險區(qū)域的等級和爆炸危險物質(zhì)的類別、級別和組別選型，并符合安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的原則。

通常情況下，為了選擇適用于爆炸危險場所的電氣設(shè)備，通常需要下列資料或注意事項：

1) 危險區(qū)域劃分圖；

2) 危險區(qū)域內(nèi)危險物質(zhì)的名稱及安全數(shù)據(jù)表；

3) 防爆電氣產(chǎn)品防爆合格證件；

4) 防爆電氣設(shè)備特殊使用條件的說明性文件；

5) 危險區(qū)域氣體/蒸汽的溫度組別及引燃溫度等；

6) 外部影響和環(huán)境溫度；

7) 其他要求等。

2.2 防爆電氣設(shè)備使用與維護(hù)

防爆電氣在設(shè)計、選型、安裝等階段，從源頭做好防爆電氣質(zhì)量管理的同時，防爆電氣設(shè)備的使用及維護(hù)也至關(guān)重要。大多數(shù)防爆電氣設(shè)備的使用說明書中對設(shè)備的使用都作了相關(guān)的要求，防爆電氣設(shè)備的使用環(huán)節(jié)也需滿足相應(yīng)的要求，如設(shè)備周圍環(huán)境溫度、濕度、按照傾斜度等，同時應(yīng)保證設(shè)備應(yīng)用的無腐蝕性、無滴水或其他液體浸入、無劇烈震動和沖擊等。

對于使用中的防爆電氣設(shè)備應(yīng)實行定期檢修制度，由于防爆電氣設(shè)備工作環(huán)境特殊，設(shè)備會因外力損傷、化學(xué)腐蝕、機(jī)械磨損和自然老化等原因而影響設(shè)備防爆性能，必須定期有專業(yè)人員檢查和維護(hù)。

防爆電氣設(shè)備在做好日常檢查的同時，最主要的是需要定期開展防爆電氣防爆性能檢查。防爆電氣設(shè)備在生產(chǎn)現(xiàn)場使用越來越廣泛。近年來，由于防爆電氣設(shè)備故障，導(dǎo)致防爆電氣設(shè)備失爆現(xiàn)象對危險區(qū)域安全構(gòu)成極大危險，因此加強(qiáng)防爆電氣設(shè)備防爆性能檢查顯得尤為重要

在防爆電氣的使用和維護(hù)管理中，必須從防爆設(shè)備日常檢查和防爆性能等檢查入手，使防爆電氣設(shè)備時刻處于正常狀態(tài)。所以防爆電氣的使用和維護(hù)對使用人員及管理人員提出了較高的要求。加強(qiáng)從業(yè)人員的維護(hù)檢修水平，提高對防爆電氣理論知識和業(yè)務(wù)技能是非常重要的。在日常培訓(xùn)中，可以開展理論與實踐相結(jié)合的模式，一方面讓從業(yè)者了解電氣設(shè)備防爆的原理，掌握維護(hù)檢修的重點和要點，另一方面，可以通過現(xiàn)場實踐，提高維護(hù)人員對防爆電氣設(shè)備失爆現(xiàn)象和防爆檢查的技術(shù)要領(lǐng)的理解，才能做好防爆電氣設(shè)備的安全可靠[6]。

3 總結(jié)

防爆電氣現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于海洋石油行業(yè)，做好防爆電氣設(shè)備安全，直接關(guān)系到海洋石油行業(yè)的安全和人員的生命安全，因此，做好防爆電氣設(shè)備全生命周期管理，對于安全生產(chǎn)等具有十分重要的意義。

[1] 上海防爆電氣檢測檢驗中心. 國家安全生產(chǎn)危險場所電氣防爆安全規(guī)范: AQ3009-2007[S].2007.

[2] 中國船級社. 海上浮式裝置入級規(guī)范[M].北京: 人民交通出版社, 2014: 6-12.

[3] 馬偉明等.中國電氣工程大典第12卷, 船舶電氣工程[M]. 北京: 中國電力出版社, 2009.

[4] Explosiveatmospheres:Equipment protection.IEC60079: 2015.

[5] 南陽防爆電氣研究所. 爆炸性環(huán)境第1部分: 設(shè)備通用要求, GB3836. 1-2010 [S]. 2001.

[6] 劉國文, 王勇. 沿海油船電氣防爆安全淺析[J]. 中國水運(yùn), 2009,(4): 36-37.

Research on the Current Situation of Explosion-proof Electrical Application

He Jinping, Zhang Long

(CNOOC Energy Technology &Services-Oil Production Services Co., Tianjin 300457, China)

X937

A

1003-4862（2018）08-0045-03

2018-8-12

何金平（1981-），男，工學(xué)學(xué)士，高級工程師。研究方向：船舶及海洋工程發(fā)電、配電系統(tǒng)，以及LNG運(yùn)輸船雙燃料電力推進(jìn)系統(tǒng)。E-mail:hejp@cnooc.com.cn