危險環(huán)境下柴油機飛車風險

○ 文／Jogen Bhalla

危險環(huán)境下柴油機飛車風險

○ 文／Jogen Bhalla

引用并改編自Society of Petroleum Engineers，SPE索引號：136694-PP

近年來，油氣、煉油行業(yè)爆炸事故屢有發(fā)生，導(dǎo)致了巨大的人身、財產(chǎn)損失和環(huán)境危害。BP的兩次重大事故——2005年德州煉油廠爆炸事故、2010年墨●圖1 卡車飛車引起的油庫爆炸。來源：2009年10月，化學工藝安全中心（CCPS），AIChE西哥灣深水平臺漏油和爆炸事故都與危險環(huán)境下柴油機飛車相關(guān)。

部分油氣、石化企業(yè)，特別是處理可燃性氣體和粉塵的工廠，應(yīng)該系統(tǒng)地審查，避免可燃物質(zhì)釋放到大氣中而造成危害。

認識危害

柴油機在油氣生產(chǎn)、煉化行業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用。在這些行業(yè)中，由于可燃性介質(zhì)的存在，柴油機飛車的可能性較高。

隨著煉油業(yè)的發(fā)展、油氣田開采活動的增加，可燃性介質(zhì)泄漏的可能性也進一步增加。煉油廠大修、擴建時需要使用大量柴油機，工作人員在使用柴油機的時候，如果沒有采取安全防護措施，則會增加火災(zāi)、爆炸等意外事故發(fā)生的風險。

了解原因

如下是常見的引起柴油機超速的原因：

危險區(qū)域的維護工作 控制閥或安全閥泄漏設(shè)備故障 墊片失效/法蘭泄漏操作人員失誤 泵密封、閥門填料、連接件泄漏工藝設(shè)備超負荷工作 觀察器爆裂自然災(zāi)害（如：地震） 電氣故障油氣噴發(fā) 腐蝕引起的細孔工廠試機 儀表調(diào)試問題管道損壞/泄漏 金屬疲勞

柴油機飛車

飛車是指柴油機因吸入過多外部燃料而失去控制，常規(guī)的停機方法無法使柴油機停止運轉(zhuǎn)。此時，最有效的方法是在柴油機進氣位置安裝空氣切斷系統(tǒng)。

柴油機轉(zhuǎn)速的監(jiān)控主要靠兩部分實現(xiàn)：1）由燃料系統(tǒng)控制進入柴油機的燃料量；2）內(nèi)部轉(zhuǎn)速監(jiān)測。當周圍環(huán)境中出現(xiàn)額外燃料源，如易燃氣體時，柴油機可能會吸入這些額外的燃料導(dǎo)致超速的發(fā)生。常規(guī)的停機僅僅是關(guān)斷了柴油機正常燃料源，實際上柴油機仍然會因外部額外燃料源的吸入而繼續(xù)運轉(zhuǎn)。

●圖2 常見四缸柴油機進氣系統(tǒng)

在油氣生產(chǎn)及煉化過程中，很多設(shè)備都是由柴油機驅(qū)動的，為防止飛車，如下應(yīng)用的柴油機須安裝保護裝置：

·固定設(shè)備：天然氣壓縮機柴油機，發(fā)動機，泵站

·移動設(shè)備：叉車、吊車

·油服設(shè)備：鉆機

·輔助鉆井設(shè)備：反鏟挖掘機、裝載機、挖土機、滑移裝載機、移動發(fā)電機、泵系統(tǒng)、挖溝機碾壓設(shè)備、燈塔

·焊接設(shè)備車：高空作業(yè)平臺、工業(yè)鏟車及其他類似設(shè)備

·應(yīng)急車輛：特種消防車、救護車

·由柴油機驅(qū)動的其他車輛：小貨車、垃圾運輸車、真空吸污車、環(huán)境清洗車輛、油罐車、產(chǎn)品運輸車、泵系統(tǒng)

柴油機廠家及專家推薦的飛車控制方式

大多數(shù)柴油機生產(chǎn)廠家及經(jīng)銷商在柴油機上配備進氣切斷裝置作為必選或可選項。而柴油機進氣切斷系統(tǒng)生產(chǎn)廠家可以根據(jù)不同的柴油機機型提供速度傳感器、速度開關(guān)、進氣切斷閥以及成套安裝附件。如圖4中所示，一套自動超速保護系統(tǒng)監(jiān)測著柴油的機實時轉(zhuǎn)速，一旦柴油機轉(zhuǎn)速達到設(shè)定值，該系統(tǒng)即觸發(fā)進氣切斷閥關(guān)閉，從而防止柴油機發(fā)生超速。

自動超速保護系統(tǒng)有如下幾種配置

·電控，帶手動裝置

·氣控，帶手動裝置

·液控-機械聯(lián)合控制，帶手動裝置

手動超速保護系統(tǒng)有如下幾種配置

·手動控制電路系統(tǒng)

·手動控制氣路系統(tǒng)

·手動線纜控制系統(tǒng)

手動超速保護系統(tǒng)如圖5所示，通常安裝在小型柴油機上，當危險發(fā)生時，由操作人員觸動手動開關(guān)關(guān)閉進氣切斷閥。

行業(yè)推薦規(guī)范

API、ISO和其它相關(guān)的國際標準中都提到，為了防止柴油機超速，任何有可能吸入可燃性物質(zhì)的柴油機都需安裝超速保護系統(tǒng)。在距離井口23米或者油氣井鉆井、服務(wù)工作過程中的柴油機需配有進氣切斷裝置和干式離心火星熄滅器。

●圖3 2005年BP德州煉油廠爆炸事故及；2010年墨西哥灣海洋平臺爆炸事故。

●圖4 帶手動控制的自動超速關(guān)斷系統(tǒng)。

●圖5 電動轉(zhuǎn)氣動進氣切斷系統(tǒng)（帶手動操作）

在API區(qū)域劃分指南中規(guī)定，在煉油、石化等工廠，距離（電氣上）Class I, Division 2區(qū)域7.6米（25英尺）以內(nèi)工作的柴油機應(yīng)加裝超速保護系統(tǒng)及火星熄滅器。

柴油機排氣系統(tǒng)加裝火星熄滅器的作用是防止燃燒后產(chǎn)生的火星排到排氣系統(tǒng)尾部開放端或者進入大氣中。火星熄滅器的主要缺點是容易積碳，如果不及時清理，可能導(dǎo)致發(fā)動機功率損耗或者過熱。此外，火星熄滅器價格昂貴且容易損壞。即便如此，在特殊工況（如海洋平臺）下，為安全起見，柴油發(fā)動機需安裝火星熄滅器。

美國及現(xiàn)有國際規(guī)范

目前，關(guān)于柴油機超速保護已經(jīng)有很多規(guī)范和標準，比如：

·MMS: 30 CFR 250.510, 250.610和250.803(b)(5)(ii) 海工柴油機

·MSHA: 規(guī)范30CFR 36, 段落V(E) 1985

·OSHA 2007 石油煉油工藝安全管理國家重點項目 A-53頁 電動設(shè)備

·NFPA 37-固定內(nèi)燃機和燃氣輪機的安裝和使用

·API RP 54-鉆修井作業(yè)中職業(yè)安全的推薦作法

·API RP 2001-4.2.10

·Cal OSHA加利福尼亞州 14分章-石油安全規(guī)范-鉆井和生產(chǎn)第5條 鉆井和修井機械及設(shè)備

·美國海岸警衛(wèi)隊-58.10-15

·ISO 3046-6; 1990

·API RP 2219-石油服務(wù)領(lǐng)域真空吸污車的安全操作規(guī)范

·歐洲- EEMUA-107 潛在可燃性環(huán)境中柴油機操作規(guī)范

·美國核管理委員會。