海洋石油平臺電氣設備和儀表的防爆問題分析

楊玉冰，梁偉（中海油能源發展裝備技術有限公司渤海工程技術服務中心，天津，300452）

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海洋石油平臺電氣設備和儀表的防爆問題分析

楊玉冰，梁偉
（中海油能源發展裝備技術有限公司渤海工程技術服務中心，天津，300452）

在海洋石油平臺中，電氣設備和儀表的正常穩定運行對于整個石油開采工作運行有著至關重要的影響。本文介紹了海洋石油平臺的電力網絡，針對發電機、電力變壓器、主配電盤、不同等級的配電盤和用電設備等裝備，分析了保證各項設備和儀表安全性且防爆的理論基礎；結合區域劃分，區別性的研究了海洋石油平臺電氣設備和儀表的防爆問題。希望本文可以為海洋石油電氣網絡的發展和完善提供一些借鑒。

海洋石油平臺；電氣設備和儀表；防爆

引言

海洋石油的開發是高危行業，主要工作人員不僅面臨海水和潮濕，還需要經常與石油蒸汽、天然氣等易燃易爆的氣體打交道，這些氣體與空氣混合后，一旦不慎被點燃引起爆炸，對海洋平臺設施、工作人員生命健康都會造成嚴重的損害，這也是我們進行海洋石油平臺電氣設備和儀表防爆研究的主要原因。

海洋平臺上電氣設備和儀表的防爆安全技術在世界范圍內已經引起了廣泛的關注和重視，防爆科技的發展在一定程度上也促進了國民經濟的健康穩定發展。

1　海洋石油平臺電氣設備和儀表的影響因素分析

與一般的陸地石油開采相比，海洋環境的變化性更強，環境的復雜性也更高，因而需要面對更多不安全的因素。海洋石油平臺建設所面臨的環境千差萬別，有些空氣中腐蝕性氣體的濃度較高，還有些環境會十分易于細菌和霉菌的生長，還有些需要一直處在高濃度的鹽霧以及油霧中，導致電氣設備和儀表極易受到侵蝕［1］。以下筆者對此進行了詳細的分析。

1.1主要影響因素

鹽霧因素——電氣設備在這種高濃度高濕度的鹽霧下外表的絕緣組織容易受到侵蝕，導致漏電等情況的出現，如果設備維護人員不能及時發現很可能導致人員的觸電，造成經濟和人員上的雙重損失。如果不能做好相應的安全防護工作，人員將處于不安之中工作的效率也很難得到保證。

油霧因素——海洋石油平臺工程建設的地區油氣含量一定是較為豐富這就導致空氣中的油霧含量也會比較高，這些油氣一般具有可燃性，平臺內部如果溫度超過界限或者是有明火的出現將極其容易導致失火以及爆炸等安全事故。電氣系統的中性點接地以及設備的安全接地也是保證系統安全性的關鍵所在，但是如果同路的定位出現差錯將極有可能出現報警設備失靈或者是故障排除系統的反應錯誤，導致安全事故的出現。

人為因素——人是海洋石油開采的主體，也是各種電氣設備和儀表的直接操控者，而在實際的開采過程中極易出現技術人員不按既定的流程和標準操作儀表和設備的情況，電氣設備的故障由此產生。除此之外安全事故是由于設計和安裝環節出現了差別，設備的本身就存在安全漏洞或者是未能選擇最為恰當的安全防爆電氣設備也是安全事故出現的主要原因。

1.2先進的防衛及防護措施

海洋石油平臺所用電器設備和儀表由于環境的復雜性和惡劣性更容易出現短路、爆炸等問題。對設備和儀表的防護主要從短路保護、漏電保護、接地和接零保護幾個方面來進行。熔斷器是防短路的重要保護手段，當被保護的電路出現短路等異常時熔體過熱熔化，電路切斷，起到保護設備的作用。此外海洋石油平臺還要注重帶漏電保護的空氣開關的選擇。零線具有保護電壓系統穩定的作用，因而保護零線也是對電氣設備進行防護的有效措施。

通過對外界環境的控制也可以來達到設備和儀表的防護目的，包括火源的控制和消除、危險物料的控制、工藝參數的控制以及自動控制和安全保護裝置的應用等方面。設備和儀表應盡可能避免油霧和鹽霧等的侵蝕，當必須置于惡劣環境下是要注意做好隔離措施，即隔絕外部的易燃易爆或者腐蝕性氣體。此外要嚴格控制各項工藝參數，包括溫度、濕度、氣體含量等等。隨著數字和智能化技術的不斷發展目前也出現高清視頻設備防護設備等自動控制的保護裝置［2］。

2　海洋石油鉆井平臺防爆設備管理目標及危險區域的劃分

2.1海洋石油鉆井平臺防爆設備管理目標

首先，做到及時、全面的維護保養。由于受到海洋石油鉆井工作特殊性質的要求，必須確保所有的電氣設備和儀表都能正常使用，所以要求在使用過程中必須及時填寫記錄，同時還要定期對其進行檢修，確保所有的設備和儀表都處于正常狀態下；其次，快速追查事故原因。必須制定出健全的管理體系，能夠及時有效的查找設備和儀表出現的故障原因。例如，位置和參數、維護保養記錄等相關資料，以便快速地分析故障原因，并為制定預防措施提供依據。

2.2危險區域劃分

在海洋石油平臺的不同的區域爆炸性氣體的含量以及存在的時間是存在差別的，按IEC觀點可以將其分為零類、一類和二類三個區域，其中零類區域的危險性最高，爆炸性氣體的濃度較高且存在的時間較長。一類區域與零類區域相比爆炸性氣體和空氣混合氣體存在的可能性較低，在正常工作狀態下比較容易出現和產生。而二類區域則不太可能有爆炸性以及空氣混合氣體的出現，安全性也最高［3］。（1）二類危險區域。一般來說二類危險區域已經較為安全。井口油氣源為中心的周圍5m以外的區域、油氣處理存儲設備運輸和存儲的場所、可能有油氣泄漏的無通風口的場所、儲油罐分離器等3m以內的空間等等，以及與上述環境類似的場所均可歸屬為二類危險區域。（2）一類危險區域。該類區域爆炸出現的可能性較之零類區域有所降低。主要包括一些采油裝置或者是儲油裝置所在的封閉區域、與這些封閉區域相連的其他的場所、封閉區域的通風口以及接近的區域、與零類危險區域想鄰近的半封閉區域或者是完全封閉區域等，以及與上述相似的區域均可以歸屬為一類危險區域。（3）零類危險區域。包括石油、天然氣開采區域和存儲區域兩大部分。石油鉆井的整個區域以及石油天然氣的存儲封閉貨艙、爆炸性氣體易于長期存在的管道、儲油罐和儲氣罐、分離器等爆炸性氣體易于長期存在的環境或者是上述相似的區域都可以歸類為零類危險區域。

3　合理選擇爆炸性氣體環境下的電氣設備和儀表的有效措施

3.1針對不同情況，科學選擇安裝方式

首先在有爆炸危險發生可能性的區域必須要按照相關的規范和標準進行防爆電氣設備的安裝和使用，這些區域的電纜、電氣設備、插座的安全性應當給予提高。對于一些功能性較強影響較大的電氣設備即使是安裝在安全區域也應當選用具有防爆性質的產品，提高整個海洋石油平臺的安全性。此外就是插座等的設計和安裝，要盡可能選取安全系數較高的帶開關的組合插座，且應做到開關連鎖，插座接通后一旦插入的插頭拔出后，可以及時地將電路所有極或相進行分斷。如果插座安裝的區域的危險性較高則電器設備的防爆性能和安全性也應相應提高，極或相在電源開關和保護裝置的作用下可以全部切斷。一些對環境要求較高的電氣設備例如發射天線等的安裝應遠離易爆易燃氣體濃度較高的區域。防爆燈具的安裝極為關鍵，因為燈具本身爆炸的可能性較之其他設備就比較高，因而不需要照明的區域應盡可能避免燈具的安裝，必須進行照明的區域要選擇分路供電的防爆燈具，也就是當一個路線出現故障或者是進行檢修時另一個分路仍可正常報警。

3.2根據區域不同，合理選擇防爆儀器和設備

氣體點燃能量是本質安全電路分組的主要依據。海洋石油平臺需要應用大量的電氣設備和儀表，這些儀表所采用的本質電路也千差萬別，而一些安全性較高的本質電路則可以直接用于零類危險區域，本質安全電路儀表系統在陸地油氣開采中也有應用。還有些海洋石油平臺的儀表是通過外部防爆外殼的加護提高其防爆性能的，此外還有些將儀表浸入石油中的防爆方式，對于儀表的指示器和記錄器等則可以通過充氣的形式進行防爆。或者可以直接采用防爆性能較高的液壓式或者是氣動式的儀表［4］。目前海洋石油平臺應用最多的是隔爆型儀表，也有一些危險系數較低的區域選用正壓防爆型或者是增安防爆型儀表。在進行儀表設備等的選擇時安全是第一要義，但是同時需要兼具經濟性，一般來說需要選擇成本較低且安全性較高的方案，報警、應急等室外的裝置要盡可能選用防爆型較高的。生活區與工作區相比其安全性較高，但是在通風口以及空調的進出口和動力供風裝置等處仍然需要充分考慮到易燃易爆氣體的影響，需要安裝相應的氣體成分監測儀器和報警裝置。

3.3防爆電器設備選型匹配

防爆電氣設備主要有隔爆型、增安型、正壓防爆型、本質安全型、防爆充油型、防爆充砂型、防爆安全型以及組合型集中形式［5］，這些電氣設備在海洋石油平臺中或多或少都有應用，從而大大提高海洋石油開采的安全性。表1為海洋石油平臺常用防爆電器設備和標志。

隔爆型也就是將爆炸性氣體以及其爆炸封閉在一個區域內，并在這個區域外部加以隔絕，起到對外部隔爆的效果。增安型從其字面來了解就是增加其安全性，也就是通過一些措施的采取避免明火或者是高溫的出現，爆炸的必要條件無法形成，爆炸也就無法產生。正壓型也就是通過充氣、通風等所示將外殼內部保持在一個壓力范圍內，避免爆炸性氣體的涌入。本質安全型是針對電路而言的，即無論是在正常還是故障條件下爆炸所需要的明火以及高溫條件都不會出現。防爆充油以及防爆充砂都是將設備埋在其他物質中，從而避免爆炸影響到設備。防爆安全型也就是說設備在運行中殼內殼外的設備及零件的溫度都不超過界限值且不產生火花，對殼外防爆條件的控制是其區別于隔爆型的主要特征。組合型也就是將上述的防爆方式進行不同的組合從而得到防爆的效果。

表1　防爆電器設備和標志

4　結束語

綜上所述，石油開采對于現代工業的發展具有至關重要的影響，保證開采的效率和開采的安全性也是目前我國經濟發展的要求。海洋石油平臺系統較為復雜，需要用到大量的電氣設備和儀表，而其中存在的爆炸安全隱患也較多，因而技術人員應當結合不同的設備和儀表特點選擇恰當的防爆電氣設備和防爆措施。在海洋石油平臺電力系統設計時就應當充分考慮到其可能出現的爆炸情況，嚴格按照國家相關行業規范進行系統的設計和防爆電氣設備的選擇，降低爆炸發生的概率，保證平臺本身的安全性和工作人員的生命健康安全。

［1］黃樹寶.海洋石油平臺管線支架典型問題分析［J］ - 石油化工設備，2014（03）.

［2］梁羽.海洋石油平臺腐蝕特點分析及涂料涂裝工藝應用［J］ - 化學工程師，2013（05）.

［3］劉欣.海洋石油平臺火炬輻射及水幕隔熱特征分析［J］ - 天津大學學報，2014（09）.

［4］王興宇.關于海洋石油平臺防爆電氣設計的若干思考［期刊論文］-化工管理，2013（14）.

［5］李長偉.海洋石油平臺防爆電氣設備設計淺析［期刊論文］-城市建設理論研究（電子版），2015（28）.

Explosion Protection of Electrical Equipments and Instruments on Offshore Oil Platform

Yubing Yang， Wei Liang
（CNOOC energy development equipment Technology Co.， Ltd.，Bohai Engineering and Technical Service Center，Tianjin， 300452， China）

In the development of offshore oil platform， normal and stable operation of electrical equipment and instruments are very important. Offshore oil platform power network has been introduced in this paper， specially generator， power transformer， the main switchboard， different grades of board and equipment， such as electric equipment.This paper analyzed theoretical basis of ensureing all equipment and instrument and the explosion-proof， in other to explosion-proof problems，combining with the different zoning， distinctived electrical equipment was studied. Hopeing this article can provide some reference for the development of offshore oil electric network.

Offshore Oil Platform； Electrical Equipment and Instrument； Explosion Proof

楊玉冰（1984-），男，漢族本科，中級職稱，現任電氣工程師。研究方向：電氣工程及其自動化 。

TE951

A

2095-8412 （2016） 03-363-04