石油化工抗爆控制室自控電纜進(jìn)線研究

張 寅

（無(wú)錫藍(lán)海工程設(shè)計(jì)有限公司，江蘇無(wú)錫 214000）

在20世紀(jì)90年代之前，國(guó)內(nèi)的石油化工工程項(xiàng)目中有關(guān)控制室的設(shè)計(jì)并沒有談?wù)摰接嘘P(guān)“抗爆設(shè)計(jì)”的內(nèi)容，但是在同期，國(guó)外公司以及國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)抗爆控制室的設(shè)計(jì)已經(jīng)能夠找到明確的規(guī)定。伴隨著我國(guó)的設(shè)計(jì)院與國(guó)外工程公司日益加深合作，慢慢了解到這個(gè)設(shè)計(jì)理念，并且一些先進(jìn)企業(yè)的工程設(shè)計(jì)中，也接受了這個(gè)理念從而建造了抗爆控制室。

此后發(fā)生了一起案例，促使了國(guó)內(nèi)相關(guān)抗爆控制室規(guī)范的頒布。在某次裝置爆炸事故中，與控制室相鄰的綜合樓（非抗爆結(jié)構(gòu)）受到嚴(yán)重沖擊，不僅窗戶等硬件嚴(yán)重受損，室內(nèi)人員也都有不同程度的受傷，同時(shí)樓內(nèi)各種設(shè)備裝置也受到不同程度的損壞。而與之形成對(duì)比的是，由于當(dāng)時(shí)的控制室采用了抗爆設(shè)計(jì)，所以控制室內(nèi)包括硬件到人員都未受到波及。

所以經(jīng)此次事故后，證明控制室抗爆設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，于是各方專家通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，多方商議后頒布實(shí)施了規(guī)范SH 3006—1999，該規(guī)范中針對(duì)抗爆控制室的設(shè)計(jì)做出了一系列的規(guī)定。

本文將從常規(guī)的非抗爆控制室的進(jìn)線方式、抗爆控制室進(jìn)線方式的爭(zhēng)議及改進(jìn)措施以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)比這幾個(gè)方面著手，具體探討可行的方案。

1 非抗爆控制室常用進(jìn)線方式

一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于沒有爆炸危險(xiǎn)的化工廠或化工裝置，多數(shù)考慮建造非抗爆控制室。針對(duì)非抗爆控制室，較為常見的自控電纜進(jìn)控制室的方式主要是電纜溝進(jìn)線（埋砂）、架空進(jìn)線、穿管進(jìn)線三種。

電纜溝進(jìn)線，當(dāng)控制室位于建筑物一樓時(shí)，一般電氣專業(yè)的動(dòng)力電纜比較常使用這種進(jìn)線方式。自控專業(yè)的信號(hào)電纜相較電氣專業(yè)來(lái)說(shuō)數(shù)量更多，外徑更細(xì)，因此在埋地時(shí)需要考慮的密封難度就會(huì)更大，進(jìn)線時(shí)一般也是使用砂子填充，但此做法不利于以后改擴(kuò)建時(shí)放線查線，并且對(duì)防水措施的要求比較高。

架空進(jìn)線是比較常被使用的一種做法，如果是生產(chǎn)裝置規(guī)模比較大，線纜比較多的情況，通常自控專業(yè)都會(huì)考慮采用這種進(jìn)線方式。架空進(jìn)線從密封角度考慮，當(dāng)橋架或線槽穿墻進(jìn)入控制室內(nèi)時(shí)，進(jìn)墻孔洞要采用防爆堵泥進(jìn)行封堵。這種方式當(dāng)以后改擴(kuò)建時(shí)刪線放線均比較方便。

穿管進(jìn)線，這個(gè)方式使用場(chǎng)合比較少，一般當(dāng)生產(chǎn)裝置規(guī)模非常小，或者自動(dòng)化程度不高，電纜數(shù)量很少的情況下，才會(huì)采用。通常這種情況下，如果選用橋架的話投資太高，并不經(jīng)濟(jì)。當(dāng)然該進(jìn)線方式也不適合后續(xù)改擴(kuò)建裝置時(shí)電纜的增加。

2 抗爆控制室進(jìn)線方式爭(zhēng)議

與非抗爆控制室可采用多種方式進(jìn)線不同，抗爆控制室的工程設(shè)計(jì)則沒有如此隨意。以我司某環(huán)氧樹脂項(xiàng)目為例，安全預(yù)評(píng)價(jià)報(bào)告中明確要求控制室需設(shè)計(jì)為抗爆控制室。以此為前提，在針對(duì)自控電纜如何進(jìn)線的設(shè)計(jì)方案上，專業(yè)內(nèi)部產(chǎn)生了諸多不同的意見，因此設(shè)計(jì)人員展示出如圖1的方案，公司內(nèi)部針對(duì)其是否符合相關(guān)抗爆控制室的設(shè)計(jì)規(guī)范要求、是否符合施工的合理性以及經(jīng)濟(jì)適用性等諸多方面展開了公司級(jí)評(píng)審。

圖1 抗爆控制室自控進(jìn)線方案

針對(duì)該方案，會(huì)議在討論過程中具體形成了兩種不同的意見。第一種意見認(rèn)為該方案不可行，不應(yīng)實(shí)施，理由是抗爆墻不可以開設(shè)門窗洞口，這個(gè)方案不滿足規(guī)范的要求。因?yàn)椤妒突た刂剖铱贡O(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50779—2012中規(guī)定，活動(dòng)地板下地面以上的外墻上不允許開設(shè)電纜進(jìn)線孔，一旦發(fā)生裝置爆炸，爆炸產(chǎn)生的沖擊波將會(huì)通過電纜橋架和墻上開設(shè)的門窗洞口進(jìn)入控制室內(nèi)，將造成嚴(yán)重的后果。

第二種意見則同意實(shí)施該方案。理由是規(guī)范僅僅是要求活動(dòng)地板下的實(shí)體地面以上的外墻不得開洞口，圖中的洞口在實(shí)體地面以下。

從以上兩種觀點(diǎn)不難看出，造成分歧的正是對(duì)規(guī)范條文的不同理解。首先，毋庸置疑，進(jìn)行自控設(shè)計(jì)工作的首要前提肯定是要遵照規(guī)范！那么抗爆控制室自控進(jìn)線時(shí)究竟應(yīng)該怎樣設(shè)置才正確、合理？怎樣設(shè)置才是符合規(guī)范要求的？這自然是需要詳細(xì)研究解讀相關(guān)規(guī)范。以下所列舉的是目前石油化工行業(yè)最常用的兩本提出抗爆控制室自控電纜如何進(jìn)線的相關(guān)規(guī)范中的部分條文。

3 相關(guān)規(guī)范對(duì)比

《石油化工控制室抗爆設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB 50779—2012中要求活動(dòng)地板下地面以上的外墻上不許開設(shè)電纜進(jìn)線洞口。該條文要求是為預(yù)防爆炸后產(chǎn)生的超壓經(jīng)過電纜橋架、槽盒或者建筑外墻上的洞口進(jìn)入控制室室內(nèi)，同時(shí)它還要求活動(dòng)地板下的地面跟室外基礎(chǔ)地面的高差不允許小于300mm。

《石油化工控制室設(shè)計(jì)規(guī)范》 SH/T 3006—2012中規(guī)定，控制室宜采取架空進(jìn)線方式，電纜穿墻處宜采用電纜穿墻密封模塊。只有在條件受限或特殊需求的時(shí)候，才可以采用電纜溝進(jìn)線方式。該規(guī)范推薦架空進(jìn)線的理由是，架空進(jìn)線與地下進(jìn)線比較起來(lái)利大于弊。架空進(jìn)線相比較地下進(jìn)線來(lái)說(shuō)，可以更有效的防水、防鼠還有防污，并且費(fèi)用相較地下進(jìn)線更為低廉。

4 抗爆控制室的進(jìn)線方式改進(jìn)

兩本規(guī)范一本是國(guó)標(biāo)，一本是石化行業(yè)的行業(yè)推薦性規(guī)范，初看兩者似乎表述矛盾?！妒突た刂剖铱贡O(shè)計(jì)規(guī)范》 GB 50779—2012這本針對(duì)抗爆控制室的設(shè)計(jì)規(guī)范，不允許在地面以上的外墻上開孔，那是否就意味著按照該規(guī)范的條文就必須要采用地下進(jìn)線的方式呢？按照此前諸多工程項(xiàng)目的實(shí)際施工情況，地下進(jìn)線的難點(diǎn)在于防水問題，在不少工廠內(nèi)查驗(yàn)時(shí)都發(fā)現(xiàn)電纜存在泡水的現(xiàn)象，這將會(huì)影響電纜的功能和壽命，還會(huì)增加電纜的維護(hù)工作，同時(shí)這也會(huì)對(duì)控制系統(tǒng)的安全性構(gòu)成威脅。因此，單從防水、防污和防鼠方面來(lái)看，似乎是SH/T 3006中推薦的采用架空進(jìn)線的方式更為合理。

其實(shí)SH/T 3006是針對(duì)控制室的設(shè)計(jì)規(guī)范，它不僅僅局限于對(duì)抗爆控制室的設(shè)計(jì)提出要求，所以它提出的進(jìn)線方式面向了更廣的受眾面，它是針對(duì)各種類型控制室綜合地提出了建議措施。因此兩本規(guī)范對(duì)于抗爆控制室進(jìn)線方式表面看起來(lái)并不一致，但通過優(yōu)化改進(jìn)還是可以得出兼顧兩者條文的比較合理的方案。商議后最終得出統(tǒng)一意見，首選最合適的穿墻位置是位于室外基礎(chǔ)地面以上，它便于施工，又可以最大程度避免防水問題。根據(jù)前文第三章中《石油化工控制室抗爆設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB 50779—2012規(guī)范中要求的內(nèi)容來(lái)看，在控制室內(nèi)活動(dòng)地板下基礎(chǔ)地面與室外基礎(chǔ)地面之間產(chǎn)生的“高差”之間進(jìn)線是符合規(guī)范的。但需要考慮到的是，這僅僅是站在控制室內(nèi)的這一方向來(lái)判斷它是符合規(guī)范的，而對(duì)于從室外這一方向來(lái)看，外墻依舊開有孔洞，如果沒有采取任何的抗爆措施，依舊會(huì)存在《石油化工控制室抗爆設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB 50779—2012規(guī)范中提到的生產(chǎn)裝置爆炸后產(chǎn)生的超壓經(jīng)過電纜橋架或者建筑外墻上的洞口進(jìn)入控制室的風(fēng)險(xiǎn)。所以到此能夠確認(rèn)，圖1方案的重點(diǎn)在如何消除爆炸后超壓沖擊波進(jìn)入室內(nèi)。

結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用情況并在了解清楚編制規(guī)范相關(guān)專家的理念后，最終對(duì)于如下2種方案達(dá)成了一致認(rèn)可的意見，被認(rèn)為是符合規(guī)范要求并且能夠解決安全隱患的抗爆控制室自控電纜的進(jìn)線方式。

方案一：開孔處采用防爆密封模塊的進(jìn)線方案

采用防爆密封模塊后，由于它本身能夠防護(hù)電纜受到外部的爆炸危害，達(dá)到抗爆的作用。所以一般認(rèn)為采用它后墻體依然具有原本的抗爆性能。具體做法可參考圖2所示。

圖2 抗爆控制室自控進(jìn)線改進(jìn)方案

1）電纜采取架空進(jìn)線方式，穿墻開孔的位置在控制室內(nèi)活動(dòng)地板下的基礎(chǔ)地面和室外基礎(chǔ)地面之間，孔底標(biāo)高高于室外基礎(chǔ)地面標(biāo)高150mm，采用該方案時(shí)，活動(dòng)地板下基礎(chǔ)地面標(biāo)高需至少高于室外基礎(chǔ)地面標(biāo)高600mm。

2）電纜穿墻開孔處使用防爆密封模塊進(jìn)行封堵處理。一

方案二：室外采用“砂池+抗爆圍堰”進(jìn)線的方案。

該方案是對(duì)圖1所示方案的改進(jìn)，在圖1的基礎(chǔ)上以“砂池+抗爆圍堰”方式作為阻擋爆炸沖擊波進(jìn)入控制室內(nèi)的抗爆措施，彌補(bǔ)了圖1 的缺陷。由于室外未破土向下挖，遭遇的電纜浸水問題會(huì)相對(duì)減少。具體做法可參考如圖3~圖4所示。

圖3 抗爆控制室自控進(jìn)線改進(jìn)方案二

圖4 抗爆控制室自控進(jìn)線改進(jìn)方案二

1）電纜采取架空進(jìn)線方式，穿墻開孔的位置在室內(nèi)活動(dòng)地板下的基礎(chǔ)地面和室外基礎(chǔ)地面之間，孔底標(biāo)高高于室外基礎(chǔ)地面標(biāo)高150mm，采用該方案時(shí)，活動(dòng)地板下基礎(chǔ)地面標(biāo)高需至少高于室外基礎(chǔ)地面標(biāo)高600mm。

2）電纜穿墻開孔處使用防爆堵泥等密封材料進(jìn)行封堵處理并蓋上鋼板。

3）電纜進(jìn)線位置處的室外地面需設(shè)置抗爆圍堰，并應(yīng)設(shè)計(jì)相關(guān)排水措施，待電纜敷設(shè)結(jié)束后，在圍堰內(nèi)充砂以達(dá)到隔爆效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)然以上最終確定的設(shè)計(jì)方案也并非金規(guī)鐵律，還是應(yīng)具體情況具體分析。比如方案一提到的防爆密封模塊造價(jià)高昂，并非所有工廠都能夠承擔(dān)這份投資經(jīng)費(fèi)。又比如方案二在遇到裝置規(guī)模龐大造成橋架數(shù)量眾多時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)沒有條件做到讓所有橋架平鋪進(jìn)線，那就需考慮兩層橋架的電纜疊著進(jìn)入控制室內(nèi)，這會(huì)造成開孔高度變高，導(dǎo)致室內(nèi)外基礎(chǔ)地面高差變大，若再加上防靜電地板的高度，這個(gè)高差會(huì)進(jìn)一步放大，此時(shí)還是堅(jiān)持在室外地面以上進(jìn)線就變得不合理了，需考慮在室外下挖。

抗爆控制室的電纜進(jìn)線方式關(guān)系到消防安全、控制室室內(nèi)的設(shè)備情況以及操作員的人身健康，因此在設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)等各環(huán)節(jié)都應(yīng)該予以重視。采用以上哪種進(jìn)線方案，設(shè)計(jì)人員在選擇時(shí)需要結(jié)合項(xiàng)目所在地、裝置規(guī)模的大小、業(yè)主的需求、投資經(jīng)費(fèi)、設(shè)計(jì)人員理念等各方面，選取符合規(guī)范要求和項(xiàng)目實(shí)際的進(jìn)線方案。