某補給船危險區(qū)域防爆控制系統(tǒng)的設(shè)計與工藝

曹志忻 楊亞男 包磊

摘 要：本文根據(jù)某補給船危險區(qū)域的防爆控制要求，在危險區(qū)域劃分的基礎(chǔ)上，結(jié)合電氣、通風(fēng)、管系等專業(yè)對全船危險區(qū)域的防爆控制系統(tǒng)進行設(shè)計，重點闡述了電氣設(shè)備安裝及電纜敷設(shè)、防爆裝置配置、防爆控制報警系統(tǒng)等方面的設(shè)計方案。希望通過實船應(yīng)用的總結(jié)來提高此類船舶建造的防爆控制設(shè)計及工藝水平。

關(guān)鍵詞：補給船危險區(qū)域；防爆控制；設(shè)計與工藝

中圖分類號：U674.98 文獻標識碼：A

Abstract： According to the requirement for explosion-proof control in dangerous zones of the supply ship， the design and optimization of explosion-proof control in the dangerous zones of the whole ship are carried out based on the division of danger zones， and the specialties of electrical， ventilation and pipe system are involved. Electrical equipment installation， cable laying， explosion-proof device design and explosion-proof alarm system design are expounded.

Key words： Supply ship； Dangerous zone； Explosion-proof control； Design and technology

1 引言

船舶的防火防爆是一項涉及船舶安全的重要工作。某大型補給船為我公司承建的補給船，貨油艙裝載閃點超過60 ℃的燃油，同時能裝載噴氣燃料、需要隨時對其它船只實施海上補給。因此，防火和防爆是本船安全控制的重點，對船舶危險區(qū)域防爆控制系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計顯得非常重要。作者結(jié)合本船防爆裝置配置、防爆控制報警系統(tǒng)配置、艙室通風(fēng)和電纜敷設(shè)等相關(guān)設(shè)計進行了較全面的介紹，希望能供類似船舶的設(shè)計和建造提供技術(shù)參考。

2 危險區(qū)域電氣設(shè)備及電纜

2.1 危險區(qū)域劃分

本文根據(jù)全船總圖與補給作業(yè)區(qū)、貨油艙的布置位置，可以看出此型船具有危險區(qū)域多、分布范圍廣的特點。本船危險區(qū)域劃分如下[1]：

0類危險區(qū)：貨油艙。

1類危險區(qū)：（1）貨油泵艙、噴氣燃料泵艙；（2）隔離艙；（3）貨油艙和噴氣燃料貨油艙艙頂板上方的封閉或半封閉的非露天甲板區(qū)域；（4）貨油泵艙或噴氣燃料泵艙以后周圍10 m以內(nèi)的封閉或半封閉的非露天甲板區(qū)域；（5）輸油軟管貯存艙。

2類危險區(qū)：（1）橫向液貨補給作業(yè)區(qū)；（2）縱向液貨補給作業(yè)區(qū)；（3）離貨油艙口或氣體、蒸汽出口3 m范圍以內(nèi)的露天甲板區(qū)域或露天甲板上的半封閉處所。

2.2 危險區(qū)域電氣設(shè)備選型

在危險區(qū)域除操縱所需要以及為提高全船安全的照明、監(jiān)測、報警或控制裝置外，應(yīng)盡量不安裝其它電氣設(shè)備，并且在危險區(qū)域中安裝的電氣設(shè)備必須是合格防爆型設(shè)備。

在對危險區(qū)的電氣設(shè)備進行選型時，首先要了解該電氣設(shè)備所在危險場所的類別；其次要了解溫度組別和氣體（蒸汽）的引燃溫度；最后還要考慮外部影響和環(huán)境溫度。

（1）本質(zhì)安全型EX“i”：正常工作或規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不能點燃規(guī)定的爆炸性氣體和蒸汽的電路。本質(zhì)安全型電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、制造和維護方便，具有可靠的安全性，能直接應(yīng)用于最危險的0類危險區(qū)。它分為ia等級和ib等級：ia為連續(xù)2次故障所積累的能量，不會引發(fā)周圍的易燃易爆氣體爆炸；ib為1次故障產(chǎn)生的能量，不會引發(fā)周圍易燃易爆氣體爆炸。

（2）隔爆型EX“d”：指當爆炸性氣體進入殼內(nèi)遇火花或是點燃該物質(zhì)的點火能達到規(guī)定值時，爆炸危險氣體在設(shè)備內(nèi)殼內(nèi)發(fā)生爆炸時，不致引起外部爆炸性混合物爆炸的電氣設(shè)備。隔爆型電氣設(shè)備具有不傳爆外殼，外殼有一個不傳間隙，該間隙允許危險性氣體進入殼內(nèi)，當爆炸危險氣體進入殼內(nèi)產(chǎn)生爆炸時，外殼能承受10個大氣壓的壓力。雖然不傳爆間隙的寬度級別不同，但它們均起降溫、卸壓作用，同時不會引起機殼外部危險氣體爆炸。隔爆型電氣設(shè)備機殼的表面溫度不論正?；蚍钦＿\行時，都不超過危險氣體的自然溫度。

（3）除以上兩種類型的防爆電氣設(shè)備外，還有增安型EX“e”、特殊性EX“s”、正壓型EX“p”、無火花型EX“n”、沖砂型EX“q”、澆封型EX“m”等。

根據(jù)本船爆炸性氣體的特性，防爆電氣設(shè)備的類別與溫度組別應(yīng)不低于IIA和T3。因此選擇的防爆電氣設(shè)備為Exd II BT3隔爆型或Exia II AT5本質(zhì)安全型。

2.3 電器設(shè)備安裝工藝

（1）處于危險區(qū)域或危險處所中的測量、監(jiān)視、控制和船內(nèi)通信等設(shè)備及電路應(yīng)盡量采用本質(zhì)安全型，其它系統(tǒng)可采用隔爆型；

（2）爆炸危險處所不準安裝插座；危險處所電氣設(shè)備的非防爆供電電路控制開關(guān)和保護電器安裝于危險處所之外；

（3）液貨泵艙的照明應(yīng)與通風(fēng)連鎖，使得在照明燈具打開時亦開啟通風(fēng)裝置，并且通風(fēng)系統(tǒng)故障時不影響照明的正常使用；

（4）電氣設(shè)備應(yīng)盡可能不貼近油艙、油柜、雙層底和和外壁表面安裝，若必須安裝時則電氣設(shè)備與此類艙壁表面之間至少應(yīng)有50 mm的距離，并加焊墊片。上述艙壁上禁止安裝在正常工作時會產(chǎn)生高溫的電氣設(shè)備。

2.4 電纜走向及其敷設(shè)工藝

（1）危險區(qū)域或處所的電纜均采用鍍錫銅絲編織鎧裝層，及低煙無鹵交聯(lián)聚烯烴外護套的電纜；

（2）0類危險區(qū)不允許電纜穿過；1類危險區(qū)電纜采用穿管敷設(shè)，并且設(shè)備兩端采用防爆軟管或管接頭將電纜管與設(shè)備填料函間達到密性連接（本質(zhì)安全型電路除外）；II類危險區(qū)電纜均采用金屬編制鎧裝電纜（本質(zhì)安全型電路除外）；本質(zhì)安全型電路的電纜與其它電纜走向一致時，應(yīng)盡可能考慮分開敷設(shè)；

（3）敷設(shè)在有可能受到機械性損傷的電纜，需制作適當工裝避免損壞。

2.5 接地與防止靜電

（1）在危險區(qū)域或處所中的所有電氣設(shè)備，不管其工作電壓如何，其金屬外殼均需可靠接地；

（2）為防止液體、氣體、蒸汽、流動而產(chǎn)生的靜電放電危害，凡用作易燃液體和能揮發(fā)氣體的液貨艙、柜、管系均需安全接地；

（3）桅索應(yīng)與船體有可靠的電氣連接。

3 危險區(qū)域防爆消防裝備的配置

3.1按區(qū)域冗余配置惰化防爆裝置

根據(jù)運輸?shù)挠土霞皺C器處所的特性，本船配有可用于保護艙室A類可燃固體表面火災(zāi)或B類可燃液體表面火災(zāi)或C類可燃氣體火災(zāi)及帶點設(shè)備火災(zāi)所需的鹵代烷滅火劑，在情況發(fā)生時，可經(jīng)過人工遙控或就地應(yīng)急手動操作釋放，由鹵代烷滅火劑輸送管路從被保護艙室的噴灑嘴噴入被保護艙室內(nèi)。

3.2 配置甲板泡沫滅火系統(tǒng)

本船在貨油艙甲板區(qū)和直升機起降平臺設(shè)置了泡沫滅火系統(tǒng)，以防在補給過程中出現(xiàn)燃油泄露引發(fā)的火災(zāi)。

3.3 設(shè)置獨立的防爆通風(fēng)系統(tǒng)

為保證爆炸性氣體及時擴散，本船在機庫、噴氣燃料泵艙、加油站、噴氣燃料隔離艙、易燃物品儲存艙等艙室設(shè)有機械式抽出通風(fēng)系統(tǒng)。該通風(fēng)系統(tǒng)獨立，不與其他非危險區(qū)域通風(fēng)系統(tǒng)連通。

防爆通風(fēng)系統(tǒng)的出風(fēng)口應(yīng)設(shè)置防火網(wǎng)，并避開舷窗、通風(fēng)機吸入口以及其它熱源，需布置在可燃氣體可能積聚的地方，并且不應(yīng)產(chǎn)生死角，以達到最佳效果。

4 多重防爆控制報警系統(tǒng)設(shè)計

4.1 可燃氣體濃度監(jiān)測報警系統(tǒng)

為實時監(jiān)測危險區(qū)內(nèi)是否有爆炸性氣體產(chǎn)生，本船配有可燃氣體監(jiān)測報警儀，可多點、遠距離、連續(xù)監(jiān)測可燃氣體L.E.L%濃度。當任何被測點氣體濃度超過20%L.E.L時，輸出聲、光報警信號，報警儀控制箱輸出控制信號開啟風(fēng)機；當氣體濃度降至5%L.E.L時，可燃氣體檢測報警儀自動恢復(fù)至正常監(jiān)測狀態(tài)，同時輸出檢測信號，通過報警儀控制箱使風(fēng)機停止工作；當任何被測點氣體濃度超過50%L.E.L時，持續(xù)輸出聲、光報警信號直至人工復(fù)位為止，通過報警儀控制箱輸出關(guān)閉油泵信號[2]。

本船配置可燃氣體探測裝置能檢測航煤氣、柴油氣、石油氣、氫氣、液化石油氣及烷類、醇類、苯類等各種可燃氣體及可燃液體蒸氣。其布置的區(qū)域有：加油站、直升機輔助燃油儲藏室、噴氣燃料泵艙、機庫、噴氣燃料隔離艙、后泵艙、管弄圍井、管弄、防爆電梯圍井。

4.2 液位監(jiān)測報警系統(tǒng)

為防止油料溢出，本船設(shè)有液位監(jiān)測裝置，可實時對貨油、柴油、噴氣燃料進行液位監(jiān)測。當液位達到設(shè)計高度時可發(fā)出高位報警信號，并將報警信號傳至損管系統(tǒng)。

5 結(jié)束語

該船檢驗結(jié)果，證明了上述防爆控制系統(tǒng)設(shè)計和工藝能很好地確保船舶使命和安全，有利于現(xiàn)場施工進度及人員的統(tǒng)籌安排，降低了建造成本，提高了建造質(zhì)量。希望本文可為今后承接類似船舶提供一定的技術(shù)借鑒和支持。

參考文獻

[1]德國GL船級社.GL規(guī)范[S].

[2]中國船舶電氣總公司.船舶電氣設(shè)計手冊[M].1997.