石油天然氣行業防爆電氣常見問題研究

殷珠輝(中海石油(中國)有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518000)

0 引言

防爆電氣設備是保證石油天然氣行業安全的重要設備。在石油天然氣行業生產處理設施的設計、建造、調試和生產過程中，常常因防爆電氣設備選型不當、安裝質量不合格、維保質量不合格等因素，使得防爆電氣失去了防爆性能，極易引發閃爆事故。因此，深入探究石油天然氣行業防爆電氣常見問題及其解決方案就顯得尤為重要。

1 防爆電氣與危險區域劃分概況

1.1 危險區域的劃分

石油天然氣行業的危險區域劃分，是防爆電氣設備正確應用的根本前提。根據該區域積聚易燃、易爆氣體的難易程度，將危險場所或區域分為0區、1區和2區。由具備相應資質的設計單位依據GB 3836.14—2014《爆炸性環境 第14部分：場所分類 爆炸性氣體環境》進行堪劃，并經第三方檢驗機構審圖部門批準[1]。GB 3836.14—2014依據所涉及的爆炸危險場所可能出現爆炸性氣體的頻率和可能持續的時間，將石油天然氣行業的爆炸危險場所劃分如下：0區，連續出現或長時間存在爆炸性氣體的場所；1區，在正常運行時，可能出現爆炸性氣體環境的場所；2區，在正常運行時，不可能出現爆炸性氣體環境，如果出現也是偶爾發生并且僅是短時間存在的場所。

1.2 防爆電氣設備分類

1.2.1 按防爆原理分類

根據防爆結構原理，可將防爆電氣設備分為如下幾類：隔爆型“Ex d”、增安型“Ex e”、本質安全型“Ex i”、油浸型“Ex o”和澆封型“Ex m”。

1.2.2 按適用環境分類

根據適用的爆炸性物質環境，將防爆電氣設備分成三類：Ⅰ類，礦井用電氣設備；Ⅱ類，除礦井氣體以外的爆炸性氣體環境用電氣設備；Ⅲ類，爆炸性粉塵環境用電氣設備。

石油天然氣行業選用Ⅱ類防爆設備，即適用除礦井氣體以外的爆炸性氣體環境[2]。如表1所示，根據所適用的各個爆炸性環境的主要爆炸性氣體不同，可將Ⅱ類防爆電氣設備進一步再分類。

表1 爆炸性環境代表性氣體及其分類

1.3 防爆標志

防爆電氣設備標志一般標注：型式+類別+溫度組別[3]。例如：Ex dⅡB T3，表示隔爆型ⅡB類T3組電氣設備，其中，Ex為防爆，d為隔爆型，ⅡB為適用于Ⅱ類爆炸環境(即除礦井氣體以外的爆炸性氣體環境用電氣設備)，代表性氣體為乙烯、二甲醚、環丙烷，T3表示防爆設備表面溫度可能達到200 ℃，適用于引燃溫度大于200 ℃的爆炸性氣體環境。

2 石油天然氣行業防爆電氣設備常見問題

中海油深圳分公司某天然氣陸岸終端近3年連續開展了設施防爆電氣設備專項檢查。針對防爆電氣專項檢查發現的問題進行統計分析，發現工程施工類問題占45%，設備檢修維保類問題占34%，設備采購類問題占12%，方案設計類問題占9%。其中，常見問題及表現形式如下。

2.1 防爆電氣設備選型不當

在工程中，防爆電氣設備選型，應該根據現場使用環境來確定防爆類型和氣體級別、設備類別以及溫度組別[4]。首先依據危險區的劃分選擇防爆類型，確保防爆類型適用該危險區，再確認其是否為Ⅱ類設備，再檢查其氣體級別是否合適，最后確定溫度組別是否合適。

選型不當是石油天然氣行業防爆電氣檢查最容易出現的問題。例如，石油天然氣行業通常是Ⅱ類爆炸環境，但經常會出現使用Ⅰ類防爆電氣設備的現象。又如氣體環境(如電池間的典型氣體為氫氣)為“ⅡC”類，但卻選用“ⅡB”類電氣設備。

2.2 防爆電氣設備安裝質量不合格

2.2.1 防爆電氣設備安裝的一般規定

(1)銘牌應清晰完好，清晰體現防爆標志、生產日期、產品編號和生產廠家等信息[5]。

(2)防爆電氣設備外觀應該完好，無裂紋及損傷，螺栓應牢固、并有防松動措施。

(3)防爆電氣設備應該安裝在牢固的金屬支架上，使用合適的防爆堵塞元件封堵多余的電纜口，否則會破壞或降低其防爆性能。

(4)若隔爆型防爆電氣設備的緊固螺栓缺失、不配套或者缺少墊片，易嚴重影響其防爆性能。

(5)在防爆危險區域不能有電纜中間接頭，若有，則應采用防爆接線盒。

防爆電氣設備安裝質量參差不齊，其中又以等電位(接地)連接和電纜引入裝置問題最為突出。

2.2.2 等電位(接地)連接

等電位(接地)系統對于防爆危險區內的防爆電氣設備是至關重要的。該系統主要包括鋼護鎧、金屬導管和保護線。等電位保護線宜采用多股軟絞線，且是截面積大于4 mm2的銅芯，不得互相串聯接地[6]。管線、外殼或其他金屬導管等，可用于輔助接地。對中性點不接地的系統，其接地阻值應當小于10 Ω；而對中性點接地的系統，其接地阻值不能大于4 Ω[7]。若沒有特別要求，本安型“Ex i”防爆電氣設備的金屬外殼不用進行等電位連接。

2.2.3 電纜引入裝置

電纜引入裝置是防爆電氣設備的電纜接入時必須使用的設備部件，并且應采用密封填料、彈性密封圈等方式對其進行密封。GB 3836.1—2010《爆炸性環境第1部分設備通用要求標準》規定，電纜及其引入裝置連接到防爆電氣設備上時，不能破壞其防爆性能。

當密封形式為密封圈的電纜引入裝置時，常出現的問題是：選用的密封圈內徑不能很好地匹配電纜外徑，使得密封不嚴；未按規范封堵冗余電纜引入孔；彈性密封圈應與所密封電纜的相匹配，一個孔只允許密封單根電纜，禁止一孔多線，且不允許進線前剝線。填料式電纜引入裝置主要問題表現在：沒有進行充分混合雙組份填料或者其封堵長度過窄，小于20 mm[8]；引入裝置選擇錯誤，如NPT格蘭頭安裝在非NPT螺紋的殼體上；鎧裝電纜未按要求進行壓鎧安裝。對由2個單元組成的復合型防爆電氣設備，比如某防爆電氣設備的接線部分是增安型，而其容易產生火花的控制單元采用的是隔爆型，那么必須封堵這兩個單元腔室的過線孔。

2.3 防爆電氣設備維保質量不合格

(1)在拆卸、檢修防爆電氣設備后，恢復安裝防爆電氣設備時，常會因為各種原因出現螺栓未擰緊甚至缺失的情況，直接損壞了設備的防爆性能。

(2)許多維修人員不認為使用生料帶會損壞設備的防爆性能，導致防爆溫度變送器、壓力變送器的檢修普遍存在使用生料帶的問題，實際上，在導管的螺紋處只能涂導電性防銹脂或者電力復合脂。

(3)防爆標識問題明顯。對老舊設施，較多的是防爆標識問題：設備無銘牌或者字跡模糊，導致防爆信息難以識別；銘牌不符合規范，缺少防爆標志、缺少合格證編號等；設備銘牌標識為隔爆型設備，但其結構型式明顯與隔爆型設備相關技術要求不相符，譬如常發現部分隔爆型設備在隔爆接合面處加裝橡膠襯墊。

3 防爆電氣設備管理解決方案

3.1 加強科學選型與采購管理

加強防爆電氣設備科學選型是石油天然氣行業防爆電氣設備管理的首要條件。項目設計人員、維保維修工程師應科學選型，以保證設備設施安全性。應石油天然氣行業實際生產運行情況和爆炸危險區域劃分情況，選擇防爆電氣設備型號。另外，針對海上油氣平臺，選擇防爆電氣時，還應著重考慮其耐腐蝕性能。

加強防爆電氣設備的采購管理，是影響整個防爆電氣管理周期的重要環節。市場上防爆電氣設備的生產廠家和銷售商家很多，其產品也是魚龍混雜，不少廠家鋌而走險，生產、銷售未經過檢驗、認證的套牌產品。因此采購防爆電氣設備時，應詳細提出技術要求，并進行跟蹤落實。防爆電氣設備到貨后應及時進行驗收，按照防爆電氣設備的產品要求，逐一核對其銘牌信息、防爆標志、防爆合格證和設備圖紙、3C認證以及整體外觀、接合面、進出線口是否完整良好等。

3.2 保證防爆電氣設備安裝質量

3.2.1 做好設備安裝作業管控

防爆性能是由防爆電氣設備產品合格和正確安裝維護兩部分形成的，兩者均應得到足夠的重視。杜絕設備防爆性能失效現象，既要重視選型、采辦，也要重視設備安裝維護。故此，在科學選擇防爆電氣設備之后，現場專業技術人員應對其正確安裝，避免因違規安裝設備損壞其防爆性能。設備安裝人員應按照相關技術文件，在第三方專業人員監管下進行安裝。

3.2.2 定期開展防爆電氣設備的風險評估

針對石油天然氣行業中的防爆電氣設備安裝問題定期開展風險評估，可以有效規避防爆性能失效風險。在開展作業風險評估工作時重點關注以下三個方面：

(1)對相關的爆炸危險環境進行評估，充分考慮該爆炸危險區域的固有危險等級及其劃分，以及直接影響當前影響區域危險程度的重要因素指標。

(2)對待安裝防爆電氣設備的防爆性能進行評估，主要考慮防爆設備性能是否良好、是否適用于該爆炸危險區域。

(3)對風險防范措施進行評估，風險評估內容包括但不限于設備安裝人員的資質、能力、安全意識，以及設備的設定、測試等方面。

3.3 加強設備維保人員專業化培訓

對防爆電氣設備的安裝、維護、保養相關技術人員，進行防爆電氣專業化培訓。隨著工業化產品、裝置逐步增多，防爆電氣設備也將越來越多，加強相關安裝、維保人員的專業化技能培訓便顯得尤為重要。安裝、維護人員應當科學維護防爆電氣設備，降低故障率，設備管理人員應該努力提高維護人員的維保技能，制定科學的防爆電氣設備維保計劃，保障其安全運行。

另外，在安裝、使用新的防爆電氣設備之后，應對實際操作人員進行新設備培訓，培訓內容應是針對性較強的新設備相關注意事項和使用方法，避免操作人員不了解使用方法而造成誤操作，使得防爆電氣設備防爆性能失效。

4 防爆電氣全生命周期管理體系

要真正做好防爆電氣管理，應該建立防爆電氣全生命周期管理體系。防爆電氣設備的全生命周期管理，涉及設備的加工制造、采購、驗收、安裝、檢驗、維保、檢修等多個環節。任何環節出現紕漏，都可能導致防爆性能失效。電氣專業維修部門應建立防爆電氣全生命管理體系檔案(包含設備臺賬、防爆合格證、位號、安裝區域、技術說明書、維保記錄、檢維修記錄等) 。

對于石油天然氣行業來說，防爆電氣的管理應該將重點放在維護保養方面。

首先，應該由接受過專業化培訓的人員進行防爆電氣設備的維護管理，組建專業的人才隊伍，每天對防爆電氣設備進行一次巡查，對表面出現銹蝕、破損或者儀表精度下降等問題及時解決。每季度進行全面檢查，測試防爆電氣的防爆性能，及時進行隱患整改。其次，在日常的設備維護管理中，要加強設備的防雷、接地系統的檢查。最后，重點管理高強度運轉的電氣設備，縮短檢查、維保周期，著重檢查設備外殼是否出現破損、接地系統是否完好、防水性能是否良好等，確保設備的安全運行。

5 結語

通過石油化工行業常見防爆問題的研究，基于現場防爆電氣的主要問題及其主要原因，提出了設備管理解決方案，使得相應問題得到很好解決。同時，進一步提出構建防爆電氣全生命周期管理體系，并在石油化工基地得到了很好的應用，使得石油化工防爆電氣壽命得到延長，安全管理得到顯著提升，同時也為相關行業設備管理提供借鑒。