FPSO中電氣防爆的應(yīng)用

夏建寧

摘 要：由于海上蘊藏著大量的石油和人類對石油資源的巨大需求，海上石油開采已越來越重要， FPSO作為海上一種集油氣處理，存儲，輸送，居住于一體，長期錨泊于固定海域，是海上油氣田開采的重要設(shè)備之一。由于油氣的易燃易爆與海上環(huán)境的惡劣，對于所裝配設(shè)備的要求極為嚴苛，特別是對防爆設(shè)備的要求。

關(guān)鍵詞：FPSO;電氣防爆;易燃易爆

1 引言

FPSO（海上浮式生產(chǎn)/儲存/卸貨裝置）是在海洋石油/天然氣工業(yè)中使用的浮式生產(chǎn)/儲存/卸貨裝置。在FPSO工作過程中，會產(chǎn)生易燃易爆的氣體，故防爆設(shè)備在海上浮式生產(chǎn)儲存卸貨裝置上的應(yīng)用極其重要，在此對FPSO中的電氣防爆設(shè)備的應(yīng)用進行探討。

2 明確防爆設(shè)備要求標準

因為FPSO在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常產(chǎn)生可燃氣體，可燃氣體會滲透到室內(nèi)外的每個區(qū)域，故在FPSO中，室外場所的電氣設(shè)備一般要求是防爆2區(qū)，即使在劃分為安全的室外危險區(qū)域場所，也得使用防爆設(shè)備。

2.1爆炸性氣體混合物的分級：

由于每一種蒸氣/氣體的物理、化學(xué)性質(zhì)的各不相同，其閃點、燃點、爆炸的性質(zhì)也不相同。根據(jù)蒸氣/氣體的最小點燃能量和最大試驗安全間隙的大小，將其劃分不同的級別：即ⅡA、ⅡB、ⅡC，其中ⅡA級的約占全部氣體/蒸氣的80%左右，ⅡB級的約占全部蒸氣/氣體的15～20%左右，ⅡC級的目前僅辨識有6種。

2.2氣體點燃溫度組別劃分：

所謂點燃溫度是指：在一定的試驗條件下，引燃爆炸性物質(zhì)所需的最小溫度。

在環(huán)境溫度-20℃～+40℃下使用，不需附加標志。否則應(yīng)標注特定的環(huán)境溫度。

2.3符號“X”的表示

用來表示限定條件或特殊安全使用條件的符號。例如：對設(shè)備安裝定位的限定要求、對引入電纜的選型要求、對設(shè)備外殼抗沖擊的說明等。

“X”一般是加注在防爆合格證號后，并說明限制條件。例如：防爆燈具的合格證編號CE061032X

2.4 符號“U”的表示

用來表示Ex元件的符號。所謂Ex元件表明：此元件只是防爆結(jié)構(gòu)型式的部分內(nèi)容，只能與其它元件或部件配合使用，才能成為一個完整的防爆設(shè)備，不能夠單獨使用。此元件往往是制造商的通用配件。

“U”一般加注在此Ex元件的防爆合格證號后。 例如：“PBT 12 ATEX 1638 U”

3 確定防爆設(shè)備使用的區(qū)域

根據(jù)設(shè)備布置圖和危險區(qū)域劃分圖確定設(shè)備安裝的位置和區(qū)域，如0類危險區(qū)、1類危險區(qū)、2類危險區(qū)。根據(jù)這些信息，就確定了設(shè)備選型的基本信息： 1類區(qū)域防爆設(shè)備最低要求為符合1區(qū)防爆，氣體組別為ⅡB，溫度組別為T3，保護等級為IP56; 2類區(qū)域及室外安全區(qū)域防爆設(shè)備的要求為至少符合2區(qū)防爆，氣體組別為ⅡB，溫度組別為T3，保護等級為IP56。

4 設(shè)備的選用

4.1防爆電氣設(shè)備的分類

Ⅰ類：煤礦用防爆電氣設(shè)備;

Ⅱ類：除煤礦使用以外的電氣設(shè)備;

本文僅對Ⅱ類防爆設(shè)備進行分析。

4.2防爆設(shè)備的通用要求

GB3836.1-2000《 爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備》所規(guī)定的是各種防爆結(jié)構(gòu)形式電氣設(shè)備所必須要遵守的技術(shù)標準。這些技術(shù)要求約束著通常的潛在危險。 這個標準的內(nèi)容除非被其它專業(yè)標準修改或補充。

適用條件：

按規(guī)范標準制造的防爆電氣設(shè)備規(guī)定的運行條件為：

環(huán)境溫度： - 20℃～+40℃;

大氣壓力：80kPa（0.8bar）～110kPa（1.1bar）和標準氧含量體積比為21%的空氣。

若設(shè)備銘牌上或證書中沒有特殊說明，均視為一般的運行條件。

4.3 防爆電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)型式

爆炸性氣體環(huán)境條件下安裝的電氣設(shè)備主要有本質(zhì)安全型、隔爆型、正壓型、增安型、澆封型、充油型、充沙型。

4.4防爆型式（Exd）

為防止電氣設(shè)備引燃周圍爆炸性氣體而采取的特定防護措施。亦稱之為“防爆結(jié)構(gòu)型式”，可用于1類&2類區(qū)域，隔爆型的特點：

隔爆型防爆技術(shù)允許的易燃氣體爆炸

在一個非常堅固的容器里爆炸

允許可發(fā)出火花的電氣如接觸器，開環(huán)，繼電器應(yīng)用在防爆區(qū)域里

燃燒后的熱氣通過火道被冷卻，不會點燃周圍的易燃氣體

4.5增安型（Exe）

設(shè)法防止設(shè)備內(nèi)外產(chǎn)生點火源，稱為“增安型”，增安型防爆技術(shù)采用了額外的措施預(yù)防設(shè)備內(nèi)外正常操作時增安型的特點為：

控制溫度、溫升;設(shè)備內(nèi)外不允許產(chǎn)生火花;防護等級最低要求為IP54;箱子堅固，耐碰;接線端子必須有部件認證證書;只有帶驗證的部件才允許在箱子里安裝。

4.6本安型（Exi）

在標準試驗或正常運行條件下，所產(chǎn)生的火花或熱量均不足以點燃周圍爆炸性混合物的電氣設(shè)備，稱為本安型防爆設(shè)備，本安型設(shè)備廣泛的應(yīng)用在控制和儀表回路，適用于zone0，zone1，zone2區(qū)域，本安型防爆設(shè)備的特點：

安全區(qū)里的設(shè)備限制能量到防爆區(qū)域，遠低于最容易點燃的氣體。

現(xiàn)場設(shè)備表面溫度不會點燃氣體，即使在指定故障狀態(tài)。

4.7正壓型（Exp）

具有正壓式外殼的電氣設(shè)備稱為正壓型電氣設(shè)備，即該外殼能保持設(shè)備內(nèi)部的壓力高于周圍爆炸性氣體的壓力，從而能阻止外部爆炸性混合物的進入設(shè)備。正壓型是一種相當(dāng)復(fù)雜的防爆技術(shù)，但很多時候它是解決問題的唯一方法。正壓型的一些特點：

安全氣（通常為經(jīng)過處理的空氣或惰性氣體）作為易燃氣體和點火源的隔離

設(shè)備加壓前必須用安全氣吹凈，以除去所積累的易燃氣體，加壓后通電。按標準，吹凈風(fēng)量是箱子和相關(guān)導(dǎo)管容量的五倍。

保護氣體必須是無毒性，無污染，無雜物的安全氣。

如果空氣作為保護氣，空氣不可富氧。

排氣管最理想的位置是在非防爆區(qū)里，但也可在防爆區(qū)域內(nèi)，除非已經(jīng)安裝火花或滅弧器。

進出氣管通過防爆區(qū)不可有泄漏，且氣管要堅固，防生銹，不能阻礙氣體流通

4.8無火花型（Exn）

在正常運行條件下，不會產(chǎn)生火花及超過溫度組別的溫度，但在特定設(shè)備外殼（限制呼吸外殼）內(nèi)允許火花和熱表面溫度的存在。無火花型分為以下五類：

a.Exnl限制能量;b.Exnc密封型設(shè)備;c.Exnr限制呼吸外殼;d.Exna無火花型設(shè)備;e.Exnz簡單正壓。

無火花型電氣設(shè)備僅適用于2類區(qū)危險場所。

4.9特定爆炸環(huán)境下使用的設(shè)備（特殊型）

在特定應(yīng)用的爆炸性氣體環(huán)境下，對設(shè)備進行特定檢測驗收。應(yīng)在設(shè)備外表面上作出“s”的標志，并在防爆合格證中說明其允許使用的危險區(qū)域要求。例如：“ExsⅡT5”。

5確定設(shè)備防爆形式：

根據(jù)分析出的溫度組別和氣體成分等，確定防爆電氣設(shè)備的一些基本參數(shù)，例如氣體組成為group ⅡB，溫度組別要求為T3，IP要求等級為IP66，設(shè)備防爆類型為Exd的，防爆設(shè)備的選擇為Exd ⅡB T3 IP66

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