海上油氣生產(chǎn)設(shè)施防爆電氣設(shè)備常見問(wèn)題

楊秘，楊軼，徐漸晗

(1.中海石油(中國(guó))有限公司 曹妃甸作業(yè)公司，天津 300457；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司 采油服務(wù)分公司，天津 300452；3.中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院有限公司，天津 300131)

《海上固定平臺(tái)安全規(guī)則》要求，在任何危險(xiǎn)區(qū)域或處所, 應(yīng)避免安裝電氣設(shè)備, 若無(wú)法避免, 則應(yīng)根據(jù)需要選用適當(dāng)?shù)姆辣姎庠O(shè)備[1]。但在海上油氣生產(chǎn)設(shè)施的建造、調(diào)試、試生產(chǎn)和生產(chǎn)過(guò)程中，由于防爆電氣設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量、施工安裝、機(jī)械損壞、自然老化等因素，會(huì)導(dǎo)致防爆設(shè)備的防爆性能下降甚至部分或完全失效[2]，特別是分布在危險(xiǎn)區(qū)的防爆電氣設(shè)備，如果防爆性能降低甚至是失效，存在很大的安全風(fēng)險(xiǎn)，極易發(fā)生閃爆事故。為此，進(jìn)行不同階段海上油氣生產(chǎn)設(shè)施防爆設(shè)備存在的具體問(wèn)題、風(fēng)險(xiǎn)及實(shí)施有效的應(yīng)對(duì)策略分析。

1 危險(xiǎn)區(qū)劃分及防爆電氣設(shè)備概況

海上油氣生產(chǎn)設(shè)施對(duì)于危險(xiǎn)區(qū)域的劃分規(guī)則，按照不同的標(biāo)準(zhǔn)有不同的劃分方法，常見的按照國(guó)標(biāo)將危險(xiǎn)區(qū)域劃分為 0 區(qū)、1 區(qū)和 2 區(qū)[3]。其中，0區(qū)是指在正常操作條件下, 連續(xù)地出現(xiàn)達(dá)到引燃或爆炸濃度的可燃性氣體或蒸氣的區(qū)域；1類危險(xiǎn)區(qū)是指在正常操作條件下, 斷續(xù)地或周期性地出現(xiàn)達(dá)到引燃或爆炸濃度的可燃性氣體或蒸氣的區(qū)域；2類危險(xiǎn)區(qū)是指在正常操作條件下,不大可能出現(xiàn)達(dá)到引燃或爆炸濃度的可燃性氣體或蒸氣,但在不正常操作條件下,有可能出現(xiàn)達(dá)到引燃或爆炸濃度的可燃性氣體或蒸氣的區(qū)域。在海上油氣生產(chǎn)設(shè)施的危險(xiǎn)區(qū)，防爆電氣設(shè)備被廣泛使用。以渤海油田某平臺(tái)為例，該平臺(tái)共劃分有11個(gè)危險(xiǎn)區(qū)，安裝使用防爆電氣設(shè)備多達(dá)2 598臺(tái)，其中包括防爆燈具、防爆儀器儀表、防爆接線箱、防爆配電箱、防爆空調(diào)、防爆電機(jī)等。為確保防爆電氣設(shè)備的本質(zhì)安全，油田作業(yè)者會(huì)定期對(duì)防爆電氣進(jìn)行自檢自查，或者委托有資質(zhì)的專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行防爆專項(xiàng)檢查，檢查內(nèi)容一般包括防爆電氣設(shè)備選型、安全標(biāo)識(shí)、外觀、緊固件、透明件、電纜引入裝置、電氣間隙和爬電距離、防爆參數(shù)、接地等。

2 防爆電氣設(shè)備問(wèn)題及形式

渤海某公司近5年連續(xù)開展了海上油氣生產(chǎn)設(shè)施防爆電氣設(shè)備專項(xiàng)檢查，涉及不同油氣生產(chǎn)處理設(shè)施。從專項(xiàng)檢查發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題分布情況來(lái)看，設(shè)計(jì)類問(wèn)題占6%，采購(gòu)類問(wèn)題比26%，工程類問(wèn)題占39%，生產(chǎn)類問(wèn)題占29%，常見問(wèn)題及表現(xiàn)形式如下。

2.1 選型不當(dāng)

選型不當(dāng)常見于新建平臺(tái)和老舊設(shè)施，新建平臺(tái)選型問(wèn)題主要集中在成橇設(shè)備自帶的防爆電器，如存在非防爆電氣設(shè)備，I類危險(xiǎn)區(qū)使用n型防爆電氣設(shè)備，“IIC”類氣體環(huán)境(如電池間)使用 “IIB”類設(shè)備等選型問(wèn)題，主要是因?yàn)轫?xiàng)目采辦技術(shù)文件未詳細(xì)說(shuō)明成橇設(shè)備防爆電氣要求，或者成撬設(shè)備出廠前驗(yàn)收工作不細(xì)致等。老舊設(shè)施，大多數(shù)是由于設(shè)施建造之初設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，項(xiàng)目組專業(yè)工程師對(duì)防爆電氣設(shè)備的認(rèn)知或重視程度不夠，油田作業(yè)者后期在設(shè)備檢測(cè)、維護(hù)、保養(yǎng)等方面投入不足，導(dǎo)致歷史遺留問(wèn)題長(zhǎng)期存在。

2.2 防爆標(biāo)識(shí)

防爆標(biāo)識(shí)問(wèn)題常見于老舊設(shè)施，在以往安全檢查，包括防爆電氣專項(xiàng)檢查過(guò)程中常見的問(wèn)題如，設(shè)備銘牌字跡模糊，無(wú)法識(shí)別設(shè)備防爆信息；設(shè)備無(wú)銘牌；銘牌缺少防爆合格證編號(hào)；銘牌缺少防爆標(biāo)志；設(shè)備銘牌被油漆覆蓋，內(nèi)容無(wú)法識(shí)別；銘牌標(biāo)識(shí)為隔爆型設(shè)備，實(shí)際設(shè)備隔爆接合面處加裝有橡膠襯墊；銘牌上標(biāo)識(shí)的防爆型式為隔爆型，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)型式不符合隔爆型的要求等。

2.3 引入裝置

GB3836.1—2010 規(guī)定，電纜和導(dǎo)管引入裝置安裝到電氣設(shè)備上時(shí)，防爆電氣設(shè)備的防爆特性不應(yīng)受到損害。電纜封堵問(wèn)題主要表現(xiàn)在設(shè)備外部電纜引入導(dǎo)致封堵不合格，或者針對(duì)復(fù)合型防爆電器產(chǎn)品，不同類別腔體內(nèi)過(guò)線孔的封堵問(wèn)題。海上油氣生產(chǎn)設(shè)施電氣設(shè)備電纜分為填料式電纜引入裝置，或密封圈式電纜引入裝置。

填料式電纜引入裝置常見問(wèn)題，如填料函式引入裝置未安裝填料或填料不符合要求，雙組份填料未進(jìn)行充分混合或者封堵長(zhǎng)度小于20 mm；電纜引入裝置選擇不當(dāng)，如格蘭頭選擇 NPT 格蘭頭，但殼體對(duì)應(yīng)螺紋不是 NPT 螺紋；電纜鎧裝部分未進(jìn)行壓鎧安裝；儀表電纜未進(jìn)行單端接地等。密封圈電纜引入裝置常見問(wèn)題，如電纜外徑與密封圈內(nèi)徑不匹配，密封不嚴(yán)；冗余電纜引入孔未封堵或封堵不規(guī)范；填料函式引入裝置填充填料時(shí)未剝離電纜護(hù)套。

復(fù)合型防爆電氣設(shè)備通常由2個(gè)腔體組成，帶有打火元件的控制單元使用隔爆型，僅是接線部分的接線單元使用增安型，2個(gè)腔體的過(guò)線孔必須封堵?，F(xiàn)場(chǎng)檢查常見問(wèn)題，如未按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行封堵。GB3836.2—2010規(guī)定，封堵需要用環(huán)氧樹脂膠或能達(dá)到相應(yīng)效果的密封膠進(jìn)行分線澆封，澆封長(zhǎng)度不小于20 mm，常見問(wèn)題是未進(jìn)行分線或環(huán)氧樹脂膠使用不正確，澆封長(zhǎng)度不達(dá)標(biāo)等。

2.4 隔爆面

隔爆型產(chǎn)品主要是依靠隔爆面阻斷爆炸火焰?zhèn)鞯酵獠凯h(huán)境，引燃周圍環(huán)境，并保證外殼不出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的形變，所以，隔爆面應(yīng)非常嚴(yán)密，并且有效長(zhǎng)度要足夠長(zhǎng)，以達(dá)到降低火焰溫度的效果。海上油氣生產(chǎn)設(shè)施防爆面問(wèn)題如隔爆面粗糙度過(guò)大，存在坑包、劃痕等；焊縫缺陷導(dǎo)致隔爆面間隙超差，不能有效密封；隔爆面長(zhǎng)度不足；隔爆面銹蝕嚴(yán)重；隔爆面存在膠質(zhì)雜物；防爆面有油污；ⅡA 級(jí)別氣體環(huán)境隔爆接合面與固體障礙物之間的距離小于10 mm。

2.5 緊固件透明件

緊固件問(wèn)題相對(duì)簡(jiǎn)單，常常出現(xiàn)緊固件缺失，緊固件不一致等，一旦緊固件缺失或不匹配，導(dǎo)致隔爆面間隙超差，防爆電氣設(shè)備失去防爆性能。透明件問(wèn)題常出現(xiàn)于設(shè)備觀察窗，以及控制箱上燈或者相關(guān)儀表的透明件護(hù)罩，主要存在于隔爆型設(shè)備中，做工不細(xì)，出現(xiàn)透明件粘結(jié)長(zhǎng)度不足，私加膠墊；透明件破損等。

2.6 接地

接地問(wèn)題比較常見，如接地線斷開、未連接；接地線由多個(gè)設(shè)備串聯(lián)；接地線借用緊固螺栓或接地線接至安裝螺栓，未接專用接地點(diǎn)；接地線虛接；儀表鎧裝接地，未進(jìn)行單端接地；接地連接件未用專用線鼻子連接。

3 應(yīng)對(duì)策略

3.1 選型不當(dāng)

新建項(xiàng)目要做好源頭控制，項(xiàng)目組應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行海上油氣設(shè)施危險(xiǎn)場(chǎng)所劃分的設(shè)計(jì)要求，在項(xiàng)目采辦技術(shù)文件和合同中明確提出設(shè)備廠家不得采購(gòu)不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、安全性能要求、能效指標(biāo)以及國(guó)家明令淘汰的防爆電氣設(shè)備；采購(gòu)防爆電氣設(shè)備要索要防爆合格證、生產(chǎn)許可證復(fù)印件、產(chǎn)品合格證、安裝及使用維護(hù)保養(yǎng)說(shuō)明、檢驗(yàn)報(bào)告等相關(guān)技術(shù)文件；驗(yàn)收時(shí)應(yīng)確認(rèn)銘牌、安全標(biāo)志及其說(shuō)明等與防爆合格證和產(chǎn)品合格證內(nèi)容一致。海上油氣設(shè)施在建造階段，項(xiàng)目組應(yīng)重點(diǎn)檢查布置在危險(xiǎn)區(qū)的，由供應(yīng)商提供的成撬設(shè)備，避免選型錯(cuò)誤的防爆電氣設(shè)備存在。針對(duì)老舊設(shè)施，應(yīng)重新評(píng)估危險(xiǎn)區(qū)劃分是否合理，根據(jù)危險(xiǎn)區(qū)劃分圖及氣體類別進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核查，對(duì)于檢查不合格的防爆電氣設(shè)備，應(yīng)按照風(fēng)險(xiǎn)大小，制定整改計(jì)劃逐批次更換到位。

3.2 防爆標(biāo)識(shí)

針對(duì)銘牌字跡模糊、無(wú)銘牌或銘牌標(biāo)識(shí)信息不清晰、信息錯(cuò)誤等問(wèn)題，通過(guò)查詢防爆電氣設(shè)備檔案，進(jìn)一步核實(shí)防爆電氣設(shè)備本身是否有防爆方面的問(wèn)題，如果防爆電氣設(shè)備防爆本身沒(méi)有問(wèn)題，應(yīng)重新標(biāo)識(shí)設(shè)備防爆信息，重新制作設(shè)備銘牌，替換原來(lái)的不合格銘牌。針對(duì)缺少防爆合格證編號(hào)、缺少防爆標(biāo)志的問(wèn)題，應(yīng)重點(diǎn)核查防爆電氣設(shè)備的防爆性能，如果設(shè)備防爆性能不符合要求，必須根據(jù)危險(xiǎn)區(qū)劃分圖，參照 AQ3009 第5條相關(guān)規(guī)定重新選型并更換。

3.3 引入裝置

針對(duì)新建項(xiàng)目，從采辦防爆電氣設(shè)備的驗(yàn)收工作做起，重點(diǎn)檢查設(shè)備所配備的附件是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，2個(gè)腔體間的穿腔孔是否按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行封堵，現(xiàn)場(chǎng)安裝前，確保安裝人員具備防爆電氣安裝技能，監(jiān)理人員具備防爆電氣專業(yè)知識(shí)，重點(diǎn)檢查安裝合理情況，針對(duì)在役設(shè)施，聘請(qǐng)專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行防爆電氣設(shè)備專項(xiàng)檢查，利用停產(chǎn)檢修時(shí)間徹底整改，如針對(duì)引入口與撓性管直接連,引入口處無(wú)引入裝置的問(wèn)題，必須加裝與設(shè)備防爆型式及引入口螺紋型式相匹配的引入裝置并正確安裝。

3.4 防爆面

針對(duì)新建項(xiàng)目，工程項(xiàng)目組應(yīng)把好防爆設(shè)備產(chǎn)品驗(yàn)收關(guān)，發(fā)現(xiàn)防爆電氣設(shè)備防爆面方面的質(zhì)量問(wèn)題，必須返修、返工或退換貨處理；在安裝階段，應(yīng)汲取以往防爆電氣設(shè)備安裝方面的教訓(xùn)，避免施工單位現(xiàn)場(chǎng)粗暴安裝引起防爆面損壞等；針對(duì)已經(jīng)投用的防爆電氣設(shè)備，油氣生產(chǎn)設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)防爆電氣設(shè)備的檢查和維修保養(yǎng)力度，及時(shí)清理隔爆面夾雜物等。

3.5 緊固件透明件

海上油氣設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)定期檢查，針對(duì)緊固件缺失等現(xiàn)象，要及時(shí)增補(bǔ)同型緊固件并將緊固件安裝到位；透明件粘結(jié)問(wèn)題屬于產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，針對(duì)不合格產(chǎn)品，應(yīng)協(xié)調(diào)廠家解決，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法解決的，分批次完成更換。

3.6 接地

針對(duì)外接地線導(dǎo)線截面積小于4 mm2，以及接地線未連接到接地體上的問(wèn)題，將外接地連接件與接地系統(tǒng)用截面積不小于4 mm2的多股軟絞絲線進(jìn)行可靠連接；針對(duì)外接地連接件銹蝕嚴(yán)重問(wèn)題，更換外接地連接件，一旦檢查發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，要及時(shí)修復(fù)。

4 做好防爆電氣設(shè)備全生命周期管理

防爆電氣設(shè)備涉及加工制造、采購(gòu)、安裝、檢測(cè)、維修保養(yǎng)等多個(gè)環(huán)節(jié)，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯(cuò)，都會(huì)影響防爆電氣質(zhì)量，降低防爆性能[4]，企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)防爆電氣設(shè)備的全生命周期管理，即從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、選型、采購(gòu)、安裝、使用、維護(hù)、檢查、檢修到最終報(bào)廢的全過(guò)程管理。維修部門應(yīng)建立防爆電氣設(shè)備檔案(包含設(shè)備臺(tái)賬、防爆合格證、安裝區(qū)域、位號(hào)、使用說(shuō)明書、維護(hù)保養(yǎng)記錄等)，防爆電氣設(shè)備使用、維保人員應(yīng)經(jīng)過(guò)各種防爆型式、安裝實(shí)踐、以及危險(xiǎn)場(chǎng)所劃分的專業(yè)培訓(xùn)，具備必要的知識(shí)和能力。對(duì)于日常檢查檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)采取應(yīng)對(duì)措施，確保防爆電氣設(shè)備本質(zhì)安全。