FPSO中電氣防爆的應用

夏建寧

摘 要：由于海上蘊藏著大量的石油和人類對石油資源的巨大需求，海上石油開采已越來越重要， FPSO作為海上一種集油氣處理，存儲，輸送，居住于一體，長期錨泊于固定海域，是海上油氣田開采的重要設備之一。由于油氣的易燃易爆與海上環境的惡劣，對于所裝配設備的要求極為嚴苛，特別是對防爆設備的要求。

關鍵詞：FPSO;電氣防爆;易燃易爆

1 引言

FPSO（海上浮式生產/儲存/卸貨裝置）是在海洋石油/天然氣工業中使用的浮式生產/儲存/卸貨裝置。在FPSO工作過程中，會產生易燃易爆的氣體，故防爆設備在海上浮式生產儲存卸貨裝置上的應用極其重要，在此對FPSO中的電氣防爆設備的應用進行探討。

2 明確防爆設備要求標準

因為FPSO在生產過程中，經常產生可燃氣體，可燃氣體會滲透到室內外的每個區域，故在FPSO中，室外場所的電氣設備一般要求是防爆2區，即使在劃分為安全的室外危險區域場所，也得使用防爆設備。

2.1爆炸性氣體混合物的分級：

由于每一種蒸氣/氣體的物理、化學性質的各不相同，其閃點、燃點、爆炸的性質也不相同。根據蒸氣/氣體的最小點燃能量和最大試驗安全間隙的大小，將其劃分不同的級別：即ⅡA、ⅡB、ⅡC，其中ⅡA級的約占全部氣體/蒸氣的80%左右，ⅡB級的約占全部蒸氣/氣體的15～20%左右，ⅡC級的目前僅辨識有6種。

2.2氣體點燃溫度組別劃分：

所謂點燃溫度是指：在一定的試驗條件下，引燃爆炸性物質所需的最小溫度。

在環境溫度-20℃～+40℃下使用，不需附加標志。否則應標注特定的環境溫度。

2.3符號“X”的表示

用來表示限定條件或特殊安全使用條件的符號。例如：對設備安裝定位的限定要求、對引入電纜的選型要求、對設備外殼抗沖擊的說明等。

“X”一般是加注在防爆合格證號后，并說明限制條件。例如：防爆燈具的合格證編號CE061032X

2.4 符號“U”的表示

用來表示Ex元件的符號。所謂Ex元件表明：此元件只是防爆結構型式的部分內容，只能與其它元件或部件配合使用，才能成為一個完整的防爆設備，不能夠單獨使用。此元件往往是制造商的通用配件。

“U”一般加注在此Ex元件的防爆合格證號后。 例如：“PBT 12 ATEX 1638 U”

3 確定防爆設備使用的區域

根據設備布置圖和危險區域劃分圖確定設備安裝的位置和區域，如0類危險區、1類危險區、2類危險區。根據這些信息，就確定了設備選型的基本信息： 1類區域防爆設備最低要求為符合1區防爆，氣體組別為ⅡB，溫度組別為T3，保護等級為IP56; 2類區域及室外安全區域防爆設備的要求為至少符合2區防爆，氣體組別為ⅡB，溫度組別為T3，保護等級為IP56。

4 設備的選用

4.1防爆電氣設備的分類

Ⅰ類：煤礦用防爆電氣設備;

Ⅱ類：除煤礦使用以外的電氣設備;

本文僅對Ⅱ類防爆設備進行分析。

4.2防爆設備的通用要求

GB3836.1-2000《 爆炸性氣體環境用電氣設備》所規定的是各種防爆結構形式電氣設備所必須要遵守的技術標準。這些技術要求約束著通常的潛在危險。 這個標準的內容除非被其它專業標準修改或補充。

適用條件：

按規范標準制造的防爆電氣設備規定的運行條件為：

環境溫度： - 20℃～+40℃;

大氣壓力：80kPa（0.8bar）～110kPa（1.1bar）和標準氧含量體積比為21%的空氣。

若設備銘牌上或證書中沒有特殊說明，均視為一般的運行條件。

4.3 防爆電氣設備的結構型式

爆炸性氣體環境條件下安裝的電氣設備主要有本質安全型、隔爆型、正壓型、增安型、澆封型、充油型、充沙型。

4.4防爆型式（Exd）

為防止電氣設備引燃周圍爆炸性氣體而采取的特定防護措施。亦稱之為“防爆結構型式”，可用于1類&2類區域，隔爆型的特點：

隔爆型防爆技術允許的易燃氣體爆炸

在一個非常堅固的容器里爆炸

允許可發出火花的電氣如接觸器，開環，繼電器應用在防爆區域里

燃燒后的熱氣通過火道被冷卻，不會點燃周圍的易燃氣體

4.5增安型（Exe）

設法防止設備內外產生點火源，稱為“增安型”，增安型防爆技術采用了額外的措施預防設備內外正常操作時增安型的特點為：

控制溫度、溫升;設備內外不允許產生火花;防護等級最低要求為IP54;箱子堅固，耐碰;接線端子必須有部件認證證書;只有帶驗證的部件才允許在箱子里安裝。

4.6本安型（Exi）

在標準試驗或正常運行條件下，所產生的火花或熱量均不足以點燃周圍爆炸性混合物的電氣設備，稱為本安型防爆設備，本安型設備廣泛的應用在控制和儀表回路，適用于zone0，zone1，zone2區域，本安型防爆設備的特點：

安全區里的設備限制能量到防爆區域，遠低于最容易點燃的氣體。

現場設備表面溫度不會點燃氣體，即使在指定故障狀態。

4.7正壓型（Exp）

具有正壓式外殼的電氣設備稱為正壓型電氣設備，即該外殼能保持設備內部的壓力高于周圍爆炸性氣體的壓力，從而能阻止外部爆炸性混合物的進入設備。正壓型是一種相當復雜的防爆技術，但很多時候它是解決問題的唯一方法。正壓型的一些特點：

安全氣（通常為經過處理的空氣或惰性氣體）作為易燃氣體和點火源的隔離

設備加壓前必須用安全氣吹凈，以除去所積累的易燃氣體，加壓后通電。按標準，吹凈風量是箱子和相關導管容量的五倍。

保護氣體必須是無毒性，無污染，無雜物的安全氣。

如果空氣作為保護氣，空氣不可富氧。

排氣管最理想的位置是在非防爆區里，但也可在防爆區域內，除非已經安裝火花或滅弧器。

進出氣管通過防爆區不可有泄漏，且氣管要堅固，防生銹，不能阻礙氣體流通

4.8無火花型（Exn）

在正常運行條件下，不會產生火花及超過溫度組別的溫度，但在特定設備外殼（限制呼吸外殼）內允許火花和熱表面溫度的存在。無火花型分為以下五類：

a.Exnl限制能量;b.Exnc密封型設備;c.Exnr限制呼吸外殼;d.Exna無火花型設備;e.Exnz簡單正壓。

無火花型電氣設備僅適用于2類區危險場所。

4.9特定爆炸環境下使用的設備（特殊型）

在特定應用的爆炸性氣體環境下，對設備進行特定檢測驗收。應在設備外表面上作出“s”的標志，并在防爆合格證中說明其允許使用的危險區域要求。例如：“ExsⅡT5”。

5確定設備防爆形式：

根據分析出的溫度組別和氣體成分等，確定防爆電氣設備的一些基本參數，例如氣體組成為group ⅡB，溫度組別要求為T3，IP要求等級為IP66，設備防爆類型為Exd的，防爆設備的選擇為Exd ⅡB T3 IP66

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