石油化工抗爆控制室自控電纜進線研究

張 寅

（無錫藍海工程設計有限公司，江蘇無錫 214000）

在20世紀90年代之前，國內的石油化工工程項目中有關控制室的設計并沒有談論到有關“抗爆設計”的內容，但是在同期，國外公司以及國外標準中對抗爆控制室的設計已經能夠找到明確的規定。伴隨著我國的設計院與國外工程公司日益加深合作，慢慢了解到這個設計理念，并且一些先進企業的工程設計中，也接受了這個理念從而建造了抗爆控制室。

此后發生了一起案例，促使了國內相關抗爆控制室規范的頒布。在某次裝置爆炸事故中，與控制室相鄰的綜合樓（非抗爆結構）受到嚴重沖擊，不僅窗戶等硬件嚴重受損，室內人員也都有不同程度的受傷，同時樓內各種設備裝置也受到不同程度的損壞。而與之形成對比的是，由于當時的控制室采用了抗爆設計，所以控制室內包括硬件到人員都未受到波及。

所以經此次事故后，證明控制室抗爆設計的優勢，于是各方專家通過現場調研，多方商議后頒布實施了規范SH 3006—1999，該規范中針對抗爆控制室的設計做出了一系列的規定。

本文將從常規的非抗爆控制室的進線方式、抗爆控制室進線方式的爭議及改進措施以及相關標準規范對比這幾個方面著手，具體探討可行的方案。

1 非抗爆控制室常用進線方式

一般來說，對于沒有爆炸危險的化工廠或化工裝置，多數考慮建造非抗爆控制室。針對非抗爆控制室，較為常見的自控電纜進控制室的方式主要是電纜溝進線（埋砂）、架空進線、穿管進線三種。

電纜溝進線，當控制室位于建筑物一樓時，一般電氣專業的動力電纜比較常使用這種進線方式。自控專業的信號電纜相較電氣專業來說數量更多，外徑更細，因此在埋地時需要考慮的密封難度就會更大，進線時一般也是使用砂子填充，但此做法不利于以后改擴建時放線查線，并且對防水措施的要求比較高。

架空進線是比較常被使用的一種做法，如果是生產裝置規模比較大，線纜比較多的情況，通常自控專業都會考慮采用這種進線方式。架空進線從密封角度考慮，當橋架或線槽穿墻進入控制室內時，進墻孔洞要采用防爆堵泥進行封堵。這種方式當以后改擴建時刪線放線均比較方便。

穿管進線，這個方式使用場合比較少，一般當生產裝置規模非常小，或者自動化程度不高，電纜數量很少的情況下，才會采用。通常這種情況下，如果選用橋架的話投資太高，并不經濟。當然該進線方式也不適合后續改擴建裝置時電纜的增加。

2 抗爆控制室進線方式爭議

與非抗爆控制室可采用多種方式進線不同，抗爆控制室的工程設計則沒有如此隨意。以我司某環氧樹脂項目為例，安全預評價報告中明確要求控制室需設計為抗爆控制室。以此為前提，在針對自控電纜如何進線的設計方案上，專業內部產生了諸多不同的意見，因此設計人員展示出如圖1的方案，公司內部針對其是否符合相關抗爆控制室的設計規范要求、是否符合施工的合理性以及經濟適用性等諸多方面展開了公司級評審。

圖1 抗爆控制室自控進線方案

針對該方案，會議在討論過程中具體形成了兩種不同的意見。第一種意見認為該方案不可行，不應實施，理由是抗爆墻不可以開設門窗洞口，這個方案不滿足規范的要求。因為《石油化工控制室抗爆設計規范》GB 50779—2012中規定，活動地板下地面以上的外墻上不允許開設電纜進線孔，一旦發生裝置爆炸，爆炸產生的沖擊波將會通過電纜橋架和墻上開設的門窗洞口進入控制室內，將造成嚴重的后果。

第二種意見則同意實施該方案。理由是規范僅僅是要求活動地板下的實體地面以上的外墻不得開洞口，圖中的洞口在實體地面以下。

從以上兩種觀點不難看出，造成分歧的正是對規范條文的不同理解。首先，毋庸置疑，進行自控設計工作的首要前提肯定是要遵照規范！那么抗爆控制室自控進線時究竟應該怎樣設置才正確、合理？怎樣設置才是符合規范要求的？這自然是需要詳細研究解讀相關規范。以下所列舉的是目前石油化工行業最常用的兩本提出抗爆控制室自控電纜如何進線的相關規范中的部分條文。

3 相關規范對比

《石油化工控制室抗爆設計規范》 GB 50779—2012中要求活動地板下地面以上的外墻上不許開設電纜進線洞口。該條文要求是為預防爆炸后產生的超壓經過電纜橋架、槽盒或者建筑外墻上的洞口進入控制室室內，同時它還要求活動地板下的地面跟室外基礎地面的高差不允許小于300mm。

《石油化工控制室設計規范》 SH/T 3006—2012中規定，控制室宜采取架空進線方式，電纜穿墻處宜采用電纜穿墻密封模塊。只有在條件受限或特殊需求的時候，才可以采用電纜溝進線方式。該規范推薦架空進線的理由是，架空進線與地下進線比較起來利大于弊。架空進線相比較地下進線來說，可以更有效的防水、防鼠還有防污，并且費用相較地下進線更為低廉。

4 抗爆控制室的進線方式改進

兩本規范一本是國標，一本是石化行業的行業推薦性規范，初看兩者似乎表述矛盾。《石油化工控制室抗爆設計規范》 GB 50779—2012這本針對抗爆控制室的設計規范，不允許在地面以上的外墻上開孔，那是否就意味著按照該規范的條文就必須要采用地下進線的方式呢？按照此前諸多工程項目的實際施工情況，地下進線的難點在于防水問題，在不少工廠內查驗時都發現電纜存在泡水的現象，這將會影響電纜的功能和壽命，還會增加電纜的維護工作，同時這也會對控制系統的安全性構成威脅。因此，單從防水、防污和防鼠方面來看，似乎是SH/T 3006中推薦的采用架空進線的方式更為合理。

其實SH/T 3006是針對控制室的設計規范，它不僅僅局限于對抗爆控制室的設計提出要求，所以它提出的進線方式面向了更廣的受眾面，它是針對各種類型控制室綜合地提出了建議措施。因此兩本規范對于抗爆控制室進線方式表面看起來并不一致，但通過優化改進還是可以得出兼顧兩者條文的比較合理的方案。商議后最終得出統一意見，首選最合適的穿墻位置是位于室外基礎地面以上，它便于施工，又可以最大程度避免防水問題。根據前文第三章中《石油化工控制室抗爆設計規范》 GB 50779—2012規范中要求的內容來看，在控制室內活動地板下基礎地面與室外基礎地面之間產生的“高差”之間進線是符合規范的。但需要考慮到的是，這僅僅是站在控制室內的這一方向來判斷它是符合規范的，而對于從室外這一方向來看，外墻依舊開有孔洞，如果沒有采取任何的抗爆措施，依舊會存在《石油化工控制室抗爆設計規范》 GB 50779—2012規范中提到的生產裝置爆炸后產生的超壓經過電纜橋架或者建筑外墻上的洞口進入控制室的風險。所以到此能夠確認，圖1方案的重點在如何消除爆炸后超壓沖擊波進入室內。

結合工程項目的實際應用情況并在了解清楚編制規范相關專家的理念后，最終對于如下2種方案達成了一致認可的意見，被認為是符合規范要求并且能夠解決安全隱患的抗爆控制室自控電纜的進線方式。

方案一：開孔處采用防爆密封模塊的進線方案

采用防爆密封模塊后，由于它本身能夠防護電纜受到外部的爆炸危害，達到抗爆的作用。所以一般認為采用它后墻體依然具有原本的抗爆性能。具體做法可參考圖2所示。

圖2 抗爆控制室自控進線改進方案

1）電纜采取架空進線方式，穿墻開孔的位置在控制室內活動地板下的基礎地面和室外基礎地面之間，孔底標高高于室外基礎地面標高150mm，采用該方案時，活動地板下基礎地面標高需至少高于室外基礎地面標高600mm。

2）電纜穿墻開孔處使用防爆密封模塊進行封堵處理。一

方案二：室外采用“砂池+抗爆圍堰”進線的方案。

該方案是對圖1所示方案的改進，在圖1的基礎上以“砂池+抗爆圍堰”方式作為阻擋爆炸沖擊波進入控制室內的抗爆措施，彌補了圖1 的缺陷。由于室外未破土向下挖，遭遇的電纜浸水問題會相對減少。具體做法可參考如圖3~圖4所示。

圖3 抗爆控制室自控進線改進方案二

圖4 抗爆控制室自控進線改進方案二

1）電纜采取架空進線方式，穿墻開孔的位置在室內活動地板下的基礎地面和室外基礎地面之間，孔底標高高于室外基礎地面標高150mm，采用該方案時，活動地板下基礎地面標高需至少高于室外基礎地面標高600mm。

2）電纜穿墻開孔處使用防爆堵泥等密封材料進行封堵處理并蓋上鋼板。

3）電纜進線位置處的室外地面需設置抗爆圍堰，并應設計相關排水措施，待電纜敷設結束后，在圍堰內充砂以達到隔爆效果。

5 結束語

當然以上最終確定的設計方案也并非金規鐵律，還是應具體情況具體分析。比如方案一提到的防爆密封模塊造價高昂，并非所有工廠都能夠承擔這份投資經費。又比如方案二在遇到裝置規模龐大造成橋架數量眾多時，現場沒有條件做到讓所有橋架平鋪進線，那就需考慮兩層橋架的電纜疊著進入控制室內，這會造成開孔高度變高，導致室內外基礎地面高差變大，若再加上防靜電地板的高度，這個高差會進一步放大，此時還是堅持在室外地面以上進線就變得不合理了，需考慮在室外下挖。

抗爆控制室的電纜進線方式關系到消防安全、控制室室內的設備情況以及操作員的人身健康，因此在設計、施工、維護等各環節都應該予以重視。采用以上哪種進線方案，設計人員在選擇時需要結合項目所在地、裝置規模的大小、業主的需求、投資經費、設計人員理念等各方面，選取符合規范要求和項目實際的進線方案。