淺析海洋石油鉆井平臺(tái)電氣安全問(wèn)題

梁偉，楊玉冰（中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司渤海工程技術(shù)服務(wù)中心，天津，300452）

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淺析海洋石油鉆井平臺(tái)電氣安全問(wèn)題

梁偉，楊玉冰
（中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司渤海工程技術(shù)服務(wù)中心，天津，300452）

開(kāi)采海洋石油以補(bǔ)充能源需求是社會(huì)發(fā)展的需要。在研發(fā)相關(guān)海洋技術(shù)、先進(jìn)設(shè)備建設(shè)鉆井平臺(tái)時(shí)，面對(duì)海水侵蝕和震動(dòng)影響，電氣安全是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文針對(duì)海洋石油鉆井平臺(tái)電氣的施工程序、電氣設(shè)備選擇，闡述了安全用電的相關(guān)技術(shù)，分析了可有效降低安全事故發(fā)生概率的措施。希望能夠?yàn)槲覈?guó)海洋石油開(kāi)采事業(yè)的發(fā)展提供一定的幫助。

海洋石油；電氣設(shè)備；電纜敷設(shè)；安全措施

引言

海洋平臺(tái)電氣系統(tǒng)是海洋石油開(kāi)采工程的重要組成部分，電氣設(shè)備的使用安全問(wèn)題影響到整個(gè)平臺(tái)的穩(wěn)定運(yùn)行以及全部工作人員的人身安全［1］。由于該工程工作環(huán)境的特殊性，以及工作環(huán)境的復(fù)雜性，因此對(duì)于海洋石油鉆井平臺(tái)電氣安全問(wèn)題的探討具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。電氣施工是海洋石油工程的第一步，也是最主要的部分，這決定了海洋石油開(kāi)采工程是否可運(yùn)行，運(yùn)行是否安全，以及后期維護(hù)與檢查的便利性［2］。本文分析探討的海洋石油鉆井平臺(tái)的電氣施工是最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，也是重要的環(huán)節(jié)。

1　海洋石油鉆井平臺(tái)的電氣施工程序

1.1電纜敷設(shè)路徑的確定

對(duì)于電纜線路確定，主要考慮的因素是溫度、油管位置、通信電纜位置等［3］，確定路線方案分為三步：首先，應(yīng)該先確定主電纜的敷設(shè)路線，應(yīng)該保證路線遠(yuǎn)離高溫處與油管線，例如發(fā)電機(jī)排煙口、水蒸氣通道以及油管線等；其次，電纜的鋪設(shè)應(yīng)該避免與油管線的交叉鋪設(shè)，當(dāng)無(wú)法回避時(shí)，必須保證兩者的距離大于安全距離，電纜應(yīng)離開(kāi)熱管絕緣外表面至少150mm，并采取必要的保護(hù)防范；最后不同電壓的電纜也應(yīng)該分別敷設(shè)。

還需要注意，如電壓較高的電纜路線的選擇應(yīng)該遠(yuǎn)離人員密集場(chǎng)所，不必要的電纜盡量遠(yuǎn)離通信室，避免電纜對(duì)信號(hào)頻率的干擾，電力及照明系統(tǒng)電纜應(yīng)與通訊儀表系統(tǒng)電纜分開(kāi)敷設(shè)，在條件允許的情況下：380V電力電纜與通訊儀表電纜間距不小于300mm，220V電力照明電纜與通訊儀表電纜間距不小于150mm。與此同時(shí)，電纜橋架的馬腳最多只能綁扎3根電纜，若多于3根，則應(yīng)該使用另外的電纜橋架。

1.2電氣設(shè)備位置的布置及安裝

電氣設(shè)備的位置安排主要分為室內(nèi)和室外兩類(lèi)。室內(nèi)的電氣設(shè)備安排是設(shè)備布置的重要內(nèi)容，主要包括：一是主控室以及配電室的設(shè)備布置，這些設(shè)備的布置需要在符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格要求的情況下，考慮工作人員使用的便利性，例如常用設(shè)備的位置安排應(yīng)該在易于使用的位置；二是設(shè)備的安排應(yīng)該方便工作人員的日常檢查與維修；三是設(shè)備的上方以及周?chē)鷳?yīng)該盡量避免油管線、輸水通道以及電纜線等存在。

室外的設(shè)備位置安排也應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離電纜線。在設(shè)備的危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，應(yīng)該禁止電纜線鋪設(shè)，并且周?chē)h(huán)境安全等級(jí)應(yīng)該符合設(shè)備的安全等級(jí)要求，電氣設(shè)備的位置安排應(yīng)該嚴(yán)格遵守國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

安裝環(huán)節(jié)中，電氣設(shè)備應(yīng)根據(jù)圖紙安裝在指定位置，設(shè)備安裝不應(yīng)該破壞結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，所有電氣設(shè)備的支架應(yīng)使用合適的型鋼。照明燈具的支架應(yīng)能承載燈具的重量，并滿(mǎn)足其安裝位置要求。所有電氣設(shè)備應(yīng)該安裝在合適的底座或撬座上，該底座或撬座用恰當(dāng)?shù)姆椒ü潭ㄔ阡摻Y(jié)構(gòu)、鋼壁、地板、頂板等處。設(shè)備安裝完成后，應(yīng)對(duì)馬達(dá)的按鈕盒內(nèi)部、接線箱以及配電盤(pán)內(nèi)部應(yīng)進(jìn)行徹底清潔。所有設(shè)備在試驗(yàn)或運(yùn)行前要檢查螺栓或螺絲。

1.3電纜敷設(shè)的安全要求

在進(jìn)行電纜敷設(shè)工作時(shí)，需要嚴(yán)格根據(jù)電纜使用的實(shí)際需求、路線以及材料等進(jìn)行相關(guān)等級(jí)的安全防范，如在安裝電纜時(shí)，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需求安裝相關(guān)的電纜筒、導(dǎo)線板等安全防護(hù)設(shè)置。同時(shí)電纜的安裝應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙的具體要求，尤其在對(duì)電纜穿壁時(shí)的施工，應(yīng)該小心謹(jǐn)慎，避免對(duì)電纜的材料以及結(jié)構(gòu)等造成破壞，而且電纜安全防護(hù)設(shè)置的安裝工作應(yīng)該嚴(yán)謹(jǐn)，在需要用電纜框的時(shí)候不可用電纜筒應(yīng)付。

電纜貫通室內(nèi)的水密或防火圍壁（艙壁或地板）應(yīng)采用MCT或電纜護(hù)管，在MCT中要留有20%的備用空間以備將來(lái)擴(kuò)充。電纜貫通室內(nèi)外的同一防火等級(jí)的甲板將采用帶密封堵料的電纜護(hù)管。貫通防火等級(jí)艙壁的貫通件形式應(yīng)由工程師根據(jù)規(guī)格書(shū)的框架要求認(rèn)可。在平臺(tái)頂部施工，尤其在進(jìn)行焊接與氣割工作時(shí)，應(yīng)該注意對(duì)設(shè)備與電纜進(jìn)行保護(hù)；只有在設(shè)備布置完全以及電焊、氣割工作基本完成之后，再進(jìn)行電纜敷設(shè)，這樣更加安全。

2　海洋石油鉆井平臺(tái)電氣設(shè)備的選擇依據(jù)

海洋石油鉆機(jī)平臺(tái)的電氣設(shè)備選擇應(yīng)根據(jù)不同項(xiàng)目和背景條件，選用不同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來(lái)進(jìn)行選型，相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)有：API（美國(guó)石油組織）、ANSI（美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化組織）、IEC（國(guó)際電工委員會(huì)）、CCS（中國(guó)船級(jí)社）、IEEE（電氣和電子工程協(xié)會(huì)）等［4］。同時(shí)所有平臺(tái)電氣設(shè)備必須要有所在國(guó)船級(jí)社頒發(fā)的相應(yīng)證書(shū)才可以使用。除此之外，還需要強(qiáng)調(diào)抗震、抗腐蝕等性能。

海洋石油鉆井平臺(tái)是復(fù)雜的、功能齊全的平臺(tái)，具體見(jiàn)圖1。

2.1抗震能力

在海洋環(huán)境中電氣設(shè)備的抗震能力是最基本的要求之一。對(duì)于海洋石油開(kāi)采中用到的相關(guān)設(shè)備的具體要求與陸地石油開(kāi)采設(shè)備的具體要求大不相同，由于海洋環(huán)境對(duì)設(shè)備的選擇提出了更高的要求，一般海洋石油平臺(tái)上都配有發(fā)電機(jī)和空壓機(jī)等設(shè)備，運(yùn)行時(shí)震動(dòng)強(qiáng)烈，由于震動(dòng)會(huì)導(dǎo)致設(shè)備零件的損壞或散落。所以對(duì)于海洋的電氣設(shè)備要具有更強(qiáng)的抗震能力；同時(shí)，對(duì)于震動(dòng)較大的設(shè)備應(yīng)該配置專(zhuān)門(mén)的減震設(shè)備，海洋電氣設(shè)備的使用必須能夠承受海洋最平常的震動(dòng)。

圖1　海洋石油鉆井平臺(tái)

2.2抗腐蝕性

由于海洋空氣的鹽分較重且水分較多，海洋上空氣具有較大的腐蝕性。在海洋環(huán)境中，大量的鹽分、微生物等會(huì)使得電氣設(shè)備的絕緣性能大大降低，且設(shè)備的生銹與腐蝕，會(huì)在很大程度加大了設(shè)備漏電事故的發(fā)生概率。在電氣設(shè)備中，絕緣材料的耐熱性較差，由于霉菌與灰塵的粘附，會(huì)使得電氣設(shè)備的散熱性大大降低。伴隨溫度上升，也使得設(shè)備的絕緣材料在高溫下產(chǎn)生一定的變軟或損壞，絕緣性能散失，使用壽命大大降低。因此，在電氣設(shè)備的選擇上應(yīng)該注意其抗腐蝕性的強(qiáng)弱，應(yīng)該選擇耐熱性較高、且抗腐蝕性較強(qiáng)的設(shè)備，嚴(yán)禁使用鋁制的電纜與普通的油管等。

2.3防爆炸

由于海洋環(huán)境的特殊性，海洋石油工程的施工事故屢見(jiàn)不鮮，設(shè)備的防爆屬性是保證設(shè)備在海洋環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行的重要性能之一。電氣設(shè)備的防爆屬性有很多類(lèi)型，如防爆型、無(wú)火花型等。防爆型主要是指設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，能夠承受外界的爆炸而降低損壞。而正壓型主要是利用較為穩(wěn)定的稀有氣體使得設(shè)備內(nèi)部的氣體得到一定程度的稀釋?zhuān)煌瑫r(shí)稀有氣體的穩(wěn)定性能夠在很大程度上降低爆炸事故的發(fā)生概率。

油浸型設(shè)備中灌滿(mǎn)較為穩(wěn)定的液體，即保護(hù)液體，使得設(shè)備與外界的易爆氣體隔絕，保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。無(wú)火花型是針對(duì)運(yùn)行環(huán)境存在較多機(jī)械火花的電氣設(shè)備，主要是為了提升設(shè)備運(yùn)行的安全性。在防爆屬性的選擇上，應(yīng)結(jié)合危險(xiǎn)區(qū)域劃分圖，具體分析并確定電氣設(shè)備的防爆屬性。

3　海洋石油鉆井平臺(tái)安全用電措施

海洋石油鉆井平臺(tái)的電氣安全貫穿了功能設(shè)計(jì)、建造施工、操作使用等方面，每個(gè)環(huán)節(jié)都需要嚴(yán)格按照規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行，從而確保用電安全［5］。

3.1設(shè)備的保護(hù)接零

電力設(shè)備的保護(hù)接零主要是為了在設(shè)備發(fā)生故障時(shí)能夠自動(dòng)切除斷電，以保證設(shè)備的安全［5］。設(shè)備的保護(hù)接零使用了設(shè)備連接方法，主要是將電氣設(shè)備的外殼與系統(tǒng)的零線相連，一旦設(shè)備出現(xiàn)漏電情況，就會(huì)與零線形成短路。在短路的一瞬間，設(shè)備的電流瞬間增大，則使得設(shè)備的繼電器開(kāi)關(guān)彈開(kāi)，或者設(shè)備的熔斷器斷開(kāi)，設(shè)備就會(huì)停止工作，既可防止工作人員觸電，又能夠及時(shí)切除設(shè)備的故障部位，保證系統(tǒng)整體的最佳保護(hù)。設(shè)計(jì)的功能要足夠強(qiáng)大，即使在繼電器開(kāi)關(guān)彈開(kāi)之前接觸設(shè)備，也不會(huì)造成觸電事件，要保證回路電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于人體的電阻，使之通過(guò)人體的電流很小。

3.2設(shè)備的接地保護(hù)

由于海洋環(huán)境的潮濕與腐蝕性強(qiáng)，工作人員的觸電事件是海洋石油開(kāi)采工程中經(jīng)常發(fā)生的一類(lèi)事件，設(shè)備的接地就是為了避免工作人員觸電的一項(xiàng)安全措施，接地保護(hù)主要是將沒(méi)有電的金屬或者結(jié)構(gòu)與地面進(jìn)行連接，一旦發(fā)生設(shè)備漏電現(xiàn)象，則與該金屬接觸的工作人員并不會(huì)發(fā)生觸電事件。因?yàn)榻饘倥c地面有良好的連接，所以站在地上的人就會(huì)與金屬、設(shè)備、地面等形成一個(gè)良好的回路，經(jīng)過(guò)人體的電量小到可以忽略不計(jì)，保證工作人員不會(huì)觸電。

3.3絕緣保護(hù)定期維護(hù)

由于海洋環(huán)境的空氣鹽分、微生物濃度較高，所以在海洋石油工程的施工中，工作人員觸電事件屢見(jiàn)不鮮，因此，做好海洋石油鉆井平臺(tái)的預(yù)防觸電工作具有不可忽視的重要性，這主要包括四大方面:第一，要定期對(duì)電氣設(shè)備的進(jìn)行必要的檢查與維護(hù)，消除電氣設(shè)備的安全隱患，但是在檢查與維護(hù)的過(guò)程中，不可以在通電的情況下開(kāi)展，除非特殊情況，可以使用絕緣工具對(duì)帶電設(shè)備進(jìn)行維護(hù)；第二，加強(qiáng)對(duì)工作人員的培訓(xùn)，降低施工操作的失誤率，工作人員的操作行為應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)與要求，避免由于操作的失誤造成安全事故的發(fā)生；第三，電纜的損壞是設(shè)備損壞中極其常見(jiàn)的一種現(xiàn)象，并且由于電纜的損壞一般較小，且不易被發(fā)現(xiàn)，但是其對(duì)于設(shè)備的運(yùn)行具有極其嚴(yán)重的威脅，因此對(duì)于電纜的安全檢查極其重要，工作人員應(yīng)該養(yǎng)成在使用電纜前進(jìn)行檢查的良好習(xí)慣，保證用電的安全性；最后應(yīng)該保證防火措施的完善，工程負(fù)責(zé)人應(yīng)該定期對(duì)滅火設(shè)備進(jìn)行一定的檢查，對(duì)于電氣設(shè)備的滅火應(yīng)該使用穩(wěn)定性較強(qiáng)的稀有氣體，在保證滅火效果的前提下不能對(duì)設(shè)備產(chǎn)生腐蝕性。

4　結(jié)束語(yǔ)

伴隨著人類(lèi)對(duì)石油資源的需求增加，海洋石油開(kāi)采事業(yè)得到了快速發(fā)展，對(duì)海洋石油鉆井平臺(tái)電氣的安全也提出了越來(lái)越高的要求。海洋石油鉆井平臺(tái)電氣的安全問(wèn)題已經(jīng)受到社會(huì)各界的密切關(guān)注，本文依據(jù)國(guó)際和國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)分析了海洋石油鉆井平臺(tái)電氣設(shè)備抗震能力、抗腐蝕性及防爆屬性等，提出了具體安全措施，希望能為我國(guó)海洋石油鉆井平臺(tái)電氣安全問(wèn)題的研究工作提供一定的借鑒與參考。

［1］崔海峰.關(guān)于海洋石油鉆井平臺(tái)電氣設(shè)備安全問(wèn)題探討［J］-《中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量》-2013，16.

［2］王傳鴻.鉆井平臺(tái)爆炸性環(huán)境中柴油發(fā)動(dòng)機(jī)防爆控制系統(tǒng)方案分析及應(yīng)用［J］-《石油天然氣氣報(bào)》-2014，12.

［3］崔棟棟.海洋鉆井平臺(tái)電氣安裝及安全防爆問(wèn)題研究［J］-《中國(guó)化工貿(mào)易》-2013，28.

［4］王磊.海洋石油鉆井平臺(tái)建造質(zhì)量管理［J］-《中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量》-2014，09.

［5］劉綺映.鉆井平臺(tái)用電子鎮(zhèn)流燈具［J］-《電氣防爆》-2013，03.

Analysis on Electrical Safety of Offshore Oil Drilling Platform

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

In order to meet the needs of society， the exploitation of offshore oil has entered the development stage. Corrosion exposed many problems， researching related to electrical safety is important， this paper also introduces mainly for offshore oil drilling platforms electrical construction procedures， equipment selection and safe use of electricity and other related measures hand， want to be able to effectively reduce the probability of occurrence of safety accidents， for offshore oil exploitation in our country. The development of the industry can provide some help.

Marine Petroleum； Electrical Equipment； Cable Laying； Safety Measures

梁偉（1986-），男，漢族，天津市，本科，中級(jí)職稱(chēng)，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化 現(xiàn)任電氣工程師。

TU-05

A

2095-8412 （2016） 03-525-04工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL: http//www.china-iti.com

10.14103/j.issn.2095-8412.2016.03.048