某補給船危險區域防爆控制系統的設計與工藝

曹志忻 楊亞男 包磊

摘 要：本文根據某補給船危險區域的防爆控制要求，在危險區域劃分的基礎上，結合電氣、通風、管系等專業對全船危險區域的防爆控制系統進行設計，重點闡述了電氣設備安裝及電纜敷設、防爆裝置配置、防爆控制報警系統等方面的設計方案。希望通過實船應用的總結來提高此類船舶建造的防爆控制設計及工藝水平。

關鍵詞：補給船危險區域；防爆控制；設計與工藝

中圖分類號：U674.98 文獻標識碼：A

Abstract： According to the requirement for explosion-proof control in dangerous zones of the supply ship， the design and optimization of explosion-proof control in the dangerous zones of the whole ship are carried out based on the division of danger zones， and the specialties of electrical， ventilation and pipe system are involved. Electrical equipment installation， cable laying， explosion-proof device design and explosion-proof alarm system design are expounded.

Key words： Supply ship； Dangerous zone； Explosion-proof control； Design and technology

1 引言

船舶的防火防爆是一項涉及船舶安全的重要工作。某大型補給船為我公司承建的補給船，貨油艙裝載閃點超過60 ℃的燃油，同時能裝載噴氣燃料、需要隨時對其它船只實施海上補給。因此，防火和防爆是本船安全控制的重點，對船舶危險區域防爆控制系統進行優化設計顯得非常重要。作者結合本船防爆裝置配置、防爆控制報警系統配置、艙室通風和電纜敷設等相關設計進行了較全面的介紹，希望能供類似船舶的設計和建造提供技術參考。

2 危險區域電氣設備及電纜

2.1 危險區域劃分

本文根據全船總圖與補給作業區、貨油艙的布置位置，可以看出此型船具有危險區域多、分布范圍廣的特點。本船危險區域劃分如下[1]：

0類危險區：貨油艙。

1類危險區：（1）貨油泵艙、噴氣燃料泵艙；（2）隔離艙；（3）貨油艙和噴氣燃料貨油艙艙頂板上方的封閉或半封閉的非露天甲板區域；（4）貨油泵艙或噴氣燃料泵艙以后周圍10 m以內的封閉或半封閉的非露天甲板區域；（5）輸油軟管貯存艙。

2類危險區：（1）橫向液貨補給作業區；（2）縱向液貨補給作業區；（3）離貨油艙口或氣體、蒸汽出口3 m范圍以內的露天甲板區域或露天甲板上的半封閉處所。

2.2 危險區域電氣設備選型

在危險區域除操縱所需要以及為提高全船安全的照明、監測、報警或控制裝置外，應盡量不安裝其它電氣設備，并且在危險區域中安裝的電氣設備必須是合格防爆型設備。

在對危險區的電氣設備進行選型時，首先要了解該電氣設備所在危險場所的類別；其次要了解溫度組別和氣體（蒸汽）的引燃溫度；最后還要考慮外部影響和環境溫度。

（1）本質安全型EX“i”：正常工作或規定的故障狀態下產生的電火花和熱效應均不能點燃規定的爆炸性氣體和蒸汽的電路。本質安全型電氣設備結構簡單、體積小、重量輕、制造和維護方便，具有可靠的安全性，能直接應用于最危險的0類危險區。它分為ia等級和ib等級：ia為連續2次故障所積累的能量，不會引發周圍的易燃易爆氣體爆炸；ib為1次故障產生的能量，不會引發周圍易燃易爆氣體爆炸。

（2）隔爆型EX“d”：指當爆炸性氣體進入殼內遇火花或是點燃該物質的點火能達到規定值時，爆炸危險氣體在設備內殼內發生爆炸時，不致引起外部爆炸性混合物爆炸的電氣設備。隔爆型電氣設備具有不傳爆外殼，外殼有一個不傳間隙，該間隙允許危險性氣體進入殼內，當爆炸危險氣體進入殼內產生爆炸時，外殼能承受10個大氣壓的壓力。雖然不傳爆間隙的寬度級別不同，但它們均起降溫、卸壓作用，同時不會引起機殼外部危險氣體爆炸。隔爆型電氣設備機殼的表面溫度不論正常或非正常運行時，都不超過危險氣體的自然溫度。

（3）除以上兩種類型的防爆電氣設備外，還有增安型EX“e”、特殊性EX“s”、正壓型EX“p”、無火花型EX“n”、沖砂型EX“q”、澆封型EX“m”等。

根據本船爆炸性氣體的特性，防爆電氣設備的類別與溫度組別應不低于IIA和T3。因此選擇的防爆電氣設備為Exd II BT3隔爆型或Exia II AT5本質安全型。

2.3 電器設備安裝工藝

（1）處于危險區域或危險處所中的測量、監視、控制和船內通信等設備及電路應盡量采用本質安全型，其它系統可采用隔爆型；

（2）爆炸危險處所不準安裝插座；危險處所電氣設備的非防爆供電電路控制開關和保護電器安裝于危險處所之外；

（3）液貨泵艙的照明應與通風連鎖，使得在照明燈具打開時亦開啟通風裝置，并且通風系統故障時不影響照明的正常使用；

（4）電氣設備應盡可能不貼近油艙、油柜、雙層底和和外壁表面安裝，若必須安裝時則電氣設備與此類艙壁表面之間至少應有50 mm的距離，并加焊墊片。上述艙壁上禁止安裝在正常工作時會產生高溫的電氣設備。

2.4 電纜走向及其敷設工藝

（1）危險區域或處所的電纜均采用鍍錫銅絲編織鎧裝層，及低煙無鹵交聯聚烯烴外護套的電纜；

（2）0類危險區不允許電纜穿過；1類危險區電纜采用穿管敷設，并且設備兩端采用防爆軟管或管接頭將電纜管與設備填料函間達到密性連接（本質安全型電路除外）；II類危險區電纜均采用金屬編制鎧裝電纜（本質安全型電路除外）；本質安全型電路的電纜與其它電纜走向一致時，應盡可能考慮分開敷設；

（3）敷設在有可能受到機械性損傷的電纜，需制作適當工裝避免損壞。

2.5 接地與防止靜電

（1）在危險區域或處所中的所有電氣設備，不管其工作電壓如何，其金屬外殼均需可靠接地；

（2）為防止液體、氣體、蒸汽、流動而產生的靜電放電危害，凡用作易燃液體和能揮發氣體的液貨艙、柜、管系均需安全接地；

（3）桅索應與船體有可靠的電氣連接。

3 危險區域防爆消防裝備的配置

3.1按區域冗余配置惰化防爆裝置

根據運輸的油料及機器處所的特性，本船配有可用于保護艙室A類可燃固體表面火災或B類可燃液體表面火災或C類可燃氣體火災及帶點設備火災所需的鹵代烷滅火劑，在情況發生時，可經過人工遙控或就地應急手動操作釋放，由鹵代烷滅火劑輸送管路從被保護艙室的噴灑嘴噴入被保護艙室內。

3.2 配置甲板泡沫滅火系統

本船在貨油艙甲板區和直升機起降平臺設置了泡沫滅火系統，以防在補給過程中出現燃油泄露引發的火災。

3.3 設置獨立的防爆通風系統

為保證爆炸性氣體及時擴散，本船在機庫、噴氣燃料泵艙、加油站、噴氣燃料隔離艙、易燃物品儲存艙等艙室設有機械式抽出通風系統。該通風系統獨立，不與其他非危險區域通風系統連通。

防爆通風系統的出風口應設置防火網，并避開舷窗、通風機吸入口以及其它熱源，需布置在可燃氣體可能積聚的地方，并且不應產生死角，以達到最佳效果。

4 多重防爆控制報警系統設計

4.1 可燃氣體濃度監測報警系統

為實時監測危險區內是否有爆炸性氣體產生，本船配有可燃氣體監測報警儀，可多點、遠距離、連續監測可燃氣體L.E.L%濃度。當任何被測點氣體濃度超過20%L.E.L時，輸出聲、光報警信號，報警儀控制箱輸出控制信號開啟風機；當氣體濃度降至5%L.E.L時，可燃氣體檢測報警儀自動恢復至正常監測狀態，同時輸出檢測信號，通過報警儀控制箱使風機停止工作；當任何被測點氣體濃度超過50%L.E.L時，持續輸出聲、光報警信號直至人工復位為止，通過報警儀控制箱輸出關閉油泵信號[2]。

本船配置可燃氣體探測裝置能檢測航煤氣、柴油氣、石油氣、氫氣、液化石油氣及烷類、醇類、苯類等各種可燃氣體及可燃液體蒸氣。其布置的區域有：加油站、直升機輔助燃油儲藏室、噴氣燃料泵艙、機庫、噴氣燃料隔離艙、后泵艙、管弄圍井、管弄、防爆電梯圍井。

4.2 液位監測報警系統

為防止油料溢出，本船設有液位監測裝置，可實時對貨油、柴油、噴氣燃料進行液位監測。當液位達到設計高度時可發出高位報警信號，并將報警信號傳至損管系統。

5 結束語

該船檢驗結果，證明了上述防爆控制系統設計和工藝能很好地確保船舶使命和安全，有利于現場施工進度及人員的統籌安排，降低了建造成本，提高了建造質量。希望本文可為今后承接類似船舶提供一定的技術借鑒和支持。

參考文獻

[1]德國GL船級社.GL規范[S].

[2]中國船舶電氣總公司.船舶電氣設計手冊[M].1997.