鉆井井場(chǎng)防爆電氣設(shè)備應(yīng)用探討

周俊軍

（中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司鉆井二公司，遼寧 盤錦 124010）

1 防爆電氣設(shè)備概述

因?yàn)橛吞镢@井作業(yè)主要是針對(duì)油氣層進(jìn)行勘探和開(kāi)發(fā)，所以作業(yè)過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生大量的可燃且容易爆炸的伴生氣體，根據(jù)危險(xiǎn)環(huán)境區(qū)域可以將鉆井經(jīng)常分為1區(qū)和2區(qū)危險(xiǎn)區(qū)域。因此，鉆井井場(chǎng)范圍內(nèi)所應(yīng)用的電氣設(shè)備，應(yīng)當(dāng)能夠有效避免火花、危險(xiǎn)溫度、電弧或者爆炸性混合物所造成的爆炸，從而保證鉆井井場(chǎng)作業(yè)人員的人身安全。

防爆電氣設(shè)備的類型主要包括防爆型d、充油型o、本質(zhì)安全型、正壓型p、增加安全型e、組合型s等。因?yàn)榉辣姎庠O(shè)備所具有的特殊性，產(chǎn)品的質(zhì)量直接決定了設(shè)備的安全性，設(shè)備的型號(hào)選擇、安裝、應(yīng)用、保養(yǎng)維護(hù)以及使用環(huán)境等也會(huì)影響電氣設(shè)備的性能發(fā)揮，也就是說(shuō)，就算防爆電氣設(shè)備擁有絕好的質(zhì)量，如果不進(jìn)行有效的維護(hù)和保養(yǎng)，也會(huì)失去其應(yīng)有的防爆性能。

2 鉆井井場(chǎng)防爆電氣設(shè)備應(yīng)用中存在的問(wèn)題

2.1 防爆電氣設(shè)備型號(hào)選擇不科學(xué)

鉆井井場(chǎng)在配備防爆電氣設(shè)備時(shí)應(yīng)當(dāng)依據(jù)安全區(qū)域的劃分進(jìn)行產(chǎn)品型號(hào)和防爆等級(jí)的選擇，產(chǎn)品所標(biāo)示的防爆等級(jí)應(yīng)當(dāng)高于環(huán)境中存在的危險(xiǎn)物的等級(jí)，比如，旋轉(zhuǎn)電機(jī)應(yīng)當(dāng)分為爆炸隔離型、正壓型和增安型；變壓器、儀表以及電抗線圈所使用的互感器可以分為爆炸隔離型、正壓型以及增安型；控制器以及壓力較小的開(kāi)關(guān)均為隔爆型；燈具的類型通常為固定式，指示燈以及鎮(zhèn)流器都屬于隔爆型、本安型、正壓型以及增安型，移動(dòng)式開(kāi)關(guān)都屬于增安型和隔爆型；報(bào)警設(shè)備以及信號(hào)燈都是隔爆型、本安型、正壓型和增安型；電氣儀表應(yīng)當(dāng)屬于隔爆型、增安型和正壓型。經(jīng)調(diào)查研究可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前許多鉆井經(jīng)常中存在型號(hào)選擇不科學(xué)以及選擇使用不具備防爆性能電氣設(shè)備的情況，比如，在坐崗房以及干燥房中使用不具備防爆屬性的插座、監(jiān)視儀、控制箱、燈具等。

2.2 防爆電氣設(shè)備安裝敷設(shè)不規(guī)范

（1）導(dǎo)線跟電纜連接不規(guī)范。在具有較高爆炸風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境中，電纜之間不應(yīng)當(dāng)直接進(jìn)行連接，需要在對(duì)應(yīng)的防爆接線盒中進(jìn)行連接或者通過(guò)分路，電纜線路當(dāng)中不可存在中間接頭，絕緣導(dǎo)線的連接需要敷設(shè)在鋼管當(dāng)中，但是，當(dāng)前許多鉆井井場(chǎng)的導(dǎo)線或者電纜卻使用直連方式，存在許多的接口。（2）彈性密封圈沒(méi)有進(jìn)行規(guī)范化密封。防爆電氣設(shè)備通過(guò)密封圈實(shí)現(xiàn)跟裝置的連接，需要將電纜進(jìn)行密封，密封所使用的電纜斷面應(yīng)當(dāng)類似圓形，可以將電纜順著周邊均勻地進(jìn)行擠壓緊實(shí)，密封圈的內(nèi)部直徑跟電纜的外部直徑之間的差值應(yīng)當(dāng)保持在正負(fù)1mm；但是，當(dāng)前許多鉆井經(jīng)常中使用的電纜為扁形，甚至許多密封圈使用兩根或者兩根以上導(dǎo)線，這樣無(wú)法把電纜順著圓周進(jìn)行擠壓緊實(shí)，甚至許多電纜沒(méi)有配備密封圈。（3）金屬密封圈缺少或者沒(méi)有進(jìn)行規(guī)范安裝。按照有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)需要將電纜的表面進(jìn)行全面的清理，然后利用金屬密封環(huán)進(jìn)行引入。在GB50257中提出，通過(guò)金屬環(huán)進(jìn)行引入的過(guò)程中，需要將電纜進(jìn)行整體貫通，電纜應(yīng)當(dāng)保持干燥清潔。但是，當(dāng)前許多鉆井井場(chǎng)的金屬環(huán)沒(méi)有旋轉(zhuǎn)擠緊或者存在許多的生銹老化問(wèn)題。（4）中性線沒(méi)有規(guī)范化敷設(shè)。電氣設(shè)備所使用的中性線絕緣層所擁有的額定電壓應(yīng)當(dāng)跟相線電壓一樣，并且在同一鋼管或者護(hù)套中進(jìn)行敷設(shè)，但是，許多鉆井井場(chǎng)所使用的相線跟中性線的截面存在較大的差距。（5）防爆電動(dòng)機(jī)的配線不符合防爆要求。在進(jìn)行防爆電動(dòng)機(jī)電纜配線的引入過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)撓性連接管，依據(jù)有關(guān)的爆炸防范要求跟防爆電動(dòng)機(jī)的接線盒進(jìn)行配合，當(dāng)應(yīng)用環(huán)境存在差異時(shí)，所使用的撓性連接管的材質(zhì)也會(huì)不同。許多鉆井井場(chǎng)中的離心泵、電動(dòng)機(jī)等都使用直接配線，與防爆配線的規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)不符。（6）未對(duì)電氣設(shè)備、端子箱、接線盒中的多余孔密封。電氣設(shè)備、端子箱以及接線盒中未進(jìn)行使用的孔需要利用絲堵進(jìn)行密封。在容易進(jìn)水或者室外環(huán)境中，連接到設(shè)備引入裝置的電纜管口應(yīng)當(dāng)進(jìn)行規(guī)范化的封堵；當(dāng)孔中存在密封圈的情況下，外側(cè)應(yīng)當(dāng)配備鋼質(zhì)堵板，厚度應(yīng)當(dāng)超過(guò)2mm，并使用螺母或者壓盤進(jìn)行擠緊。（7）引入裝置夾緊元件損壞或者不配套。電纜引入裝置應(yīng)當(dāng)能夠利用密封圈、填料或者夾緊裝置將電纜進(jìn)行夾緊，避免電纜在跟引入裝置連接過(guò)程中出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)或者脫落，所以引入裝置需要與各種型號(hào)的電纜相匹配。電氣設(shè)備與電纜進(jìn)行連接的過(guò)程中，所使用的人引入裝置需要與電纜的外部直徑匹配，如果不配套，需要利用過(guò)渡接線方法在對(duì)應(yīng)的防爆接線盒中完成連接。（8）電纜和保護(hù)管易損位置未進(jìn)行保護(hù)，存在老化問(wèn)題。在進(jìn)行線路的敷設(shè)過(guò)程中，要盡量繞開(kāi)可能出現(xiàn)震動(dòng)、腐蝕、發(fā)熱的位置，假如無(wú)法避開(kāi)，需要采用相應(yīng)的防范和保護(hù)措施，但是，當(dāng)前許多鉆井井場(chǎng)的電纜沒(méi)有設(shè)置護(hù)套存在露銅的情況，許多保護(hù)管存在老化問(wèn)題。（9）鋼管沒(méi)有進(jìn)行規(guī)范敷設(shè)。配線鋼管應(yīng)當(dāng)利用鍍鋅焊進(jìn)行焊接，通過(guò)螺紋進(jìn)行連接，不可以利用套管進(jìn)行焊接，在螺紋上不能纏結(jié)布料或者絕緣膠帶，管徑不超過(guò)0.25cm的情況下鋼管應(yīng)當(dāng)多于5扣，管徑不超過(guò)0.32cm的情況下，鋼管應(yīng)當(dāng)多于6扣，螺紋連接位置要將螺母進(jìn)行鎖緊，外面落后的絲扣應(yīng)當(dāng)盡量的短。

2.3 設(shè)備自身缺陷

（1）透明罩跟燈管距離不夠。有關(guān)規(guī)范中提出，燈管跟透明罩之間應(yīng)當(dāng)保持一定的距離，不超過(guò)100瓦的情況下需要超過(guò)5mm，從而有效地使燈具溫度降低，避免出現(xiàn)過(guò)熱破損。（2）移動(dòng)式燈具的使用與環(huán)境不符。在GB7000中提出，應(yīng)用于惡劣環(huán)境中的燈具，其所具備的防身、防水以及防固體異物的等級(jí)應(yīng)當(dāng)超過(guò)IP54。（3）燈具節(jié)點(diǎn)電阻超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)。照明燈具所使用的接地線通常選擇與可靠電器進(jìn)行連接的金屬管線系統(tǒng)，因此，燈具的支架管線需要跟前提通過(guò)焊接等有效手段進(jìn)行固定，從而保證燈具能夠有效的與地面連接。（4）防爆設(shè)備存在結(jié)合面腐蝕、螺釘缺失問(wèn)題。隔爆型電氣設(shè)備利用結(jié)合面之間的空隙實(shí)現(xiàn)電氣控制元件與容易爆炸和燃燒氣體的隔離，將螺釘進(jìn)行擰緊固定是保證隔爆性能的重要措施，但是，當(dāng)前許多鉆井井場(chǎng)存在隔爆面生銹以及螺釘配備不全等問(wèn)題，使得隔爆型電氣設(shè)備喪失防爆性能，許多增安型防爆設(shè)備的密封沉淀存在嚴(yán)重的老化現(xiàn)象。（5）正壓型電氣設(shè)備不規(guī)范。正壓型電氣設(shè)備需要具有一個(gè)或者幾個(gè)進(jìn)氣和排氣口，實(shí)現(xiàn)與通風(fēng)系統(tǒng)的連接。微壓繼電器應(yīng)當(dāng)安裝敷設(shè)在氣體和風(fēng)力壓力最小的出口位置，并在銘牌上標(biāo)注好最小的風(fēng)量、風(fēng)的壓力、換氣時(shí)間以及正壓體積。但是，許多井場(chǎng)的變頻調(diào)速電機(jī)銘牌上沒(méi)有對(duì)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)示，利用通風(fēng)機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的氣體吸入和排出，安全性較差，空氣的質(zhì)量無(wú)法保證，而且沒(méi)有進(jìn)行微壓繼電器的安裝，與GB3836.5中提出的標(biāo)準(zhǔn)不符，現(xiàn)場(chǎng)的取氣使得爆炸的危險(xiǎn)性不斷提高。

2.4 接電線或者接零保護(hù)線與標(biāo)準(zhǔn)不符

（1）接地線的尺寸與標(biāo)準(zhǔn)不符。接電線應(yīng)當(dāng)選擇多股軟絞線，內(nèi)部的銅線截面積最小也要超過(guò)4mm2，容易出現(xiàn)機(jī)械損傷的位置應(yīng)當(dāng)進(jìn)行保護(hù)管的安裝敷設(shè)。但是，許多鉆井井場(chǎng)的接電線選擇使用的是內(nèi)部具有三根芯線的護(hù)套軟線或者內(nèi)芯為鋁材的橡皮線。（2）隔爆型電機(jī)沒(méi)有單獨(dú)的接電線。許多井場(chǎng)會(huì)將循環(huán)罐跟電機(jī)底座進(jìn)行焊接使它們成為一體結(jié)構(gòu)，所以認(rèn)為不需要進(jìn)行單獨(dú)的接地，然而，GB3836.2標(biāo)準(zhǔn)中提出，隔爆型電氣設(shè)備的接地需要使用單獨(dú)的線路，間接連接可能會(huì)造成接地的不穩(wěn)固或者與地面之間的電阻過(guò)大。（3）隔爆型控制箱沒(méi)有單獨(dú)的接地線。GB50085中提出，在導(dǎo)線情況不好的位置，額定交流電壓不超過(guò)380V、額定直流電壓不超過(guò)440V的電器設(shè)備使用的外殼為金屬時(shí)需要進(jìn)行接地；在環(huán)境較為干燥的情況下，額定交流電壓不超過(guò)127V、直流電壓不超過(guò)110V的電氣設(shè)備使用外殼為金屬，應(yīng)用在爆炸環(huán)境中需要進(jìn)行接地。（4）井場(chǎng)接地系統(tǒng)不規(guī)范。井場(chǎng)所使用的電力配給系統(tǒng)主要包括TN-C和IT系統(tǒng)，也具有采用TT系統(tǒng)。電工作業(yè)規(guī)范中，需要某些電器設(shè)備進(jìn)行保護(hù)接地而某些設(shè)備需要保護(hù)接零，在具有爆炸風(fēng)險(xiǎn)的場(chǎng)所需要利用TN-S系統(tǒng)，也就是將工作零線與保護(hù)零線分開(kāi)，即常說(shuō)的三相五線制。

3 防爆電氣設(shè)備整改建議

3.1 設(shè)備的整改

（1）要對(duì)隔爆結(jié)合面進(jìn)行維修。針對(duì)隔爆結(jié)合面沒(méi)有進(jìn)行規(guī)范化密封的情況，要及時(shí)進(jìn)行重新的檢查和維修，要重點(diǎn)關(guān)注結(jié)合面之間的空隙，并進(jìn)行潤(rùn)滑脂的涂抹，從而進(jìn)行有效的保護(hù)。

（2）使用頻率較低的線路和設(shè)備。對(duì)于不再使用的設(shè)備，要將與其存在連接的所有電源導(dǎo)線進(jìn)行切斷和拆除，或者連接到合理的外殼端子上。

（3）剩余進(jìn)線孔的處理。針對(duì)端子箱、接線盒以及電氣設(shè)備中沒(méi)有使用的孔，要利用絲進(jìn)行嚴(yán)密的封堵，孔中具有彈性密封圈的情況下，要利用2mm的鋼質(zhì)堵板柱通過(guò)螺母或者壓盤進(jìn)行緊密的壓實(shí)。

（4）接地線的處理。針對(duì)沒(méi)有進(jìn)行接地處理的設(shè)備，需要盡快依據(jù)有關(guān)規(guī)范進(jìn)行接地線的安裝和鋪設(shè)。

（5）容易老化元件的處理。針對(duì)容易出現(xiàn)老化的電纜、保護(hù)管以及襯墊，要定期進(jìn)行檢查和更換。

（6）不具備防爆性能產(chǎn)品的處理。在具有爆炸風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境中，不可使用非防爆產(chǎn)品，要及時(shí)地利用防爆設(shè)備進(jìn)行替換。

（7）鉆井井場(chǎng)的電路要利用具有橡膠外套的電纜，從而保證絕緣效果，其他的照明線路可以利用防腐蝕電纜。電纜的走向要依據(jù)一定的次序和規(guī)律進(jìn)行安排，電路連接方式要依據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，并進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督和管理。

（8）要把以前的三項(xiàng)閘刀開(kāi)關(guān)替換成具有較高安全系數(shù)的空氣開(kāi)關(guān)，并將其與防漏電保護(hù)設(shè)備有效地連接，提高設(shè)備的安全性，避免由于漏電造成火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)事故。

（9）要把普遍使用的液處理系統(tǒng)分散管理模式進(jìn)行完善，將一配一的模式替換成總控制中心模式，對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的管理，并將控制中心放在專門的室內(nèi)，避免由于天氣原因造成損害。

3.2 防爆電氣設(shè)備的維護(hù)

首先，針對(duì)容易損壞元件的維護(hù)。對(duì)于撓性管、軟電纜以及各種容易出現(xiàn)損壞的終端部分，要依據(jù)有關(guān)規(guī)定定期地進(jìn)行檢查，如果出現(xiàn)損壞或者破損的情況，要及時(shí)用新的部件進(jìn)行替換。其次，容易松動(dòng)部位的維護(hù)。針對(duì)存在振動(dòng)部位的元件，需要重點(diǎn)關(guān)注設(shè)備中的螺栓，如果發(fā)現(xiàn)脫落要及時(shí)進(jìn)行擰緊，要及時(shí)對(duì)電纜引入裝置的牢固性進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)松動(dòng)，要及時(shí)擰緊。再次，容易腐蝕設(shè)備的維護(hù)。針對(duì)具有金屬外殼的防爆電氣設(shè)備，要進(jìn)行保護(hù)涂層的涂抹，從而達(dá)到防腐的效果。最后，要減少對(duì)設(shè)備接口位置和密封處的檢查頻率。如果要進(jìn)行檢查，要嚴(yán)格地依據(jù)有關(guān)規(guī)范開(kāi)展，在檢查結(jié)束后，要對(duì)檢查位置進(jìn)行全面的清理，保證沒(méi)有異物會(huì)對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行造成影響，在清理結(jié)束后，要進(jìn)行防銹劑的涂抹。最后，要保證防爆電氣設(shè)備都接地，要選擇符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的品牌，保證接地效果的良好性，使用符合統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。

3.3 防爆電氣設(shè)備的管理

（1）設(shè)備購(gòu)買源頭的管理。不具備防爆電器設(shè)備安裝和生產(chǎn)資質(zhì)的企業(yè)，要盡快地獲得有關(guān)的資質(zhì)，并且在進(jìn)行設(shè)備的安裝過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)聘請(qǐng)專業(yè)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行指導(dǎo)與檢查。

（2）員工的培訓(xùn)。要安排具有專業(yè)知識(shí)和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的員工進(jìn)行防爆電氣設(shè)備的檢查和維護(hù)，要對(duì)他們進(jìn)行定期的培訓(xùn)，安排他們進(jìn)行繼續(xù)教育，并考取有關(guān)的資質(zhì)證書，通過(guò)實(shí)踐獲得有關(guān)的設(shè)備管理經(jīng)驗(yàn)。

（3）設(shè)備的初始檢查。在防爆電氣設(shè)備安裝完成后，要對(duì)其防爆性能以及安裝規(guī)范進(jìn)行檢查，保證其滿足環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。

（4）設(shè)備抽樣檢查。為了保證及早地發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的故障，在設(shè)備投入運(yùn)行后，要對(duì)更換、修改、調(diào)整和修理過(guò)的設(shè)備進(jìn)行定期的抽樣檢查，并進(jìn)行持續(xù)動(dòng)態(tài)的監(jiān)督。

4 結(jié)語(yǔ)

鉆井井場(chǎng)作業(yè)具有非常高的危險(xiǎn)性，因此，需要加強(qiáng)對(duì)防爆工作的重視。防爆電氣設(shè)備的重要性不斷凸顯，需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行不斷的改造和完善，總體來(lái)說(shuō)，石油鉆井的安全需要從設(shè)備自身的性能出發(fā)，以安全作為切入點(diǎn)，依據(jù)設(shè)備所處環(huán)境情況保證防護(hù)措施的全面性和有效性。