海上石油開采防爆電氣設備問題及解決策略

胡 磊

（中海油田服務股份有限公司，天津 300459）

隨著世界經濟規模的不斷擴大，生產和生活所需要的石油總量不斷增加。為了應對日益嚴峻的石油能源短缺問題，很多國家開始探測海底石油資源并在探明儲量海域興建了海上油田，在這種情況下海上石油開采進入了一個快速發展時期[1]。但是海上石油開采與陸上石油開采有很大不同，海上自然條件更加惡劣、氣象條件變化劇烈，這些都給海上石油開采帶來了極大的安全隱患。陸上石油開采中常用的數據采集設備、傳感器設備、監測設備、儀器儀表，都無法直接在海上石油開采的過程中使用，必須要經過特殊的防爆處理才能應用于海上石油開采。為了進一步規范海上石油開采作業，海上石油開采平臺安全規則中明確規定了對防爆電氣設備的使用要求。但是，防爆電氣設備從設計、采購、安裝到使用的過程中，仍然存在諸多可能發生事故的潛在問題[2-3]，給海上石油開采帶來極大的安全隱患。為此，本文將對海上石油開采中防爆電氣設備可能出現的問題進行歸類分析，并提出有針對性的解決策略。

1 海上石油開采防爆電氣設備的常見問題

通過對海上石油開采企業和海上石油開采平臺所使用的防爆電氣設備的調查和數據統計分析，可以發現防爆電氣設備出現問題的種類很多，并且存在一定程度的不確定性和相當程度的突發性。防爆電氣設備的常見問題大致可以分為6類：第一類，選型問題；第二類，標識問題；第三類，導引裝置問題；第四類，隔爆問題；第五類，輔助件問題；第六類，接地問題。下面就按照這6類問題逐一加以分析和闡述。

1.1 防爆電氣設備的選型問題

根據海上石油開采平臺安全規則的相關要求，整個平臺被劃分為3類危險區域。第一類危險區域危險程度最高，是指在正常工況條件下就可能會發生連續燃爆的情況，此類區域一般在油蒸汽濃度較高并不易擴散的區域。第二類危險區域危險程度次之，是指在正常工況條件下可能發生斷續燃爆的情況，此類區域一般在油蒸汽散發區域、濃度相對稀薄，但如果處置不當油蒸汽濃度會迅速躥升。第三類危險區域的危險程度稍弱，是指在不正常工況條件下可能出現燃爆情況的區域，不正常工況條件多為海上氣象異變或者工人操作嚴重失誤。

對于這三類危險區域，防爆設備的使用也要有不同的針對性。例如，第一類危險區域需要使用防爆性能最好的電氣設備，第三類危險區域則可以選擇性價比較高的防爆電氣設備。一些常見的防爆電氣設備，如圖1所示。雖然防爆電氣設備的使用場合有著明確的規定，但因為前期設計錯誤、設備采購時過分考慮經濟性、安裝過程中的不合理調換、監督檢查不利等種種原因，防爆電氣設備會出現型不對位的問題，從而導致防爆電氣設備的使用與所規定的場合并不相符，埋下安全隱患。此外，隨著使用年限的增加，老舊防爆電氣設備沒有及時更換也會引發型號與服務區域不相符的問題。

1.2 防爆電氣設備的標識問題

防爆電氣設備的標識問題，主要表現為電氣設備上的標識模糊不清、印刻字體無法看清、相關信息無法閱讀辨認等。海上石油開采所用的防爆電氣設備，因長時間的暴曬和雷雨沖刷，標識區域磨損老化的速度非常快。如果不能及時發現修補，或者不能引起足夠重視，就可能引發防爆電氣設備更換不及時的問題。如圖2所示，就是防爆電氣設備標識不清的情況。

圖2 防爆電氣設備標識模糊不清的情況

1.3 防爆電氣設備的導引裝置問題

防爆電氣設備為了實現既定的電氣功能，必然有電能傳輸所需的引線同外界相連。因此，在相對完整和密閉的防爆外殼上，會留存如電纜等進出的導引孔縫。正常情況下，這些導引孔縫必須進行良好的密封，通過密封裝置或者密封處理使得導引孔縫、防爆外殼、電纜之間再次形成密閉的效果。一旦這個密閉效果無法達成，水蒸氣、油蒸汽及其他雜物顆粒或液體就可能進入防爆電氣設備的密閉腔體，使得正常的電氣功能受損。

1.4 防爆電氣設備的隔爆問題

防爆電氣設備的防爆性能，主要是通過隔爆面來實現的。隔爆面的制作和使用都有非常明確的嚴格要求，包括材質選擇、最低厚度、最低有效長度等。例如，隔爆面的材質能夠抵御火焰灼燒、保護內部設備。但是，在實際使用中，因為污漬附著導致腐蝕就會影響到隔爆面的御火效果。同時，因為碰撞和不當外力作用，隔爆面可能會出現凹陷、有效長度喪失等問題，也會導致嚴重的隔爆失效問題。

1.5 防爆電氣設備的輔助件問題

防爆電氣設備中除了核心的功能部件以外，還有很多輔助件，如用于連接的部件、用于指示燈等光學器件保護的透明件等。如圖3所示，就是防爆電氣設備上用于保護內部指示燈的透明部件。

圖3 防爆電氣設備的透明部件

圖3中，防爆電氣設備上的透明件，因為具有透明功能相對壁厚都比較薄，因此容易破碎。一旦出現破裂的情況，也就會影響到內部元件的安全使用。連接的部件則可以實現主要組件、殼體之間的連接，起到連接、加固、輔助密閉等作用。一旦連接件疏松或脫落，也會引發連接穩定性、殼體出現空隙、內部元件裸露等問題。

1.6 防爆電氣設備的接地問題

對于海上石油開采的作業過程而言，有些防爆電氣設備的體積非常大、內部各種組件種類繁多，不同組件和不同電氣回路之間存在錯綜復雜的接地關系，甚至直接導致接地電纜的安裝都復雜混亂。防爆電氣設備的復雜接地情況，如圖4所示。

圖4 防爆電氣設備的復雜接地

防爆電氣設備的接地問題，多表現為地線斷開導致沒有形成有效接地，地線錯接導致多地線串聯，地線未用符合要求的型號等。一旦出現接地問題，防爆電氣設備也存在極大的安全隱患。

2 海上石油開采防爆電氣設備常見問題的解決策略

鑒于海上石油開采防爆電氣設備常見的6大類問題，筆者根據工程經驗逐一給出解決策略，具體如下。

2.1 防爆電氣設備選型問題的解決策略

防爆電氣設備選型問題的出現，實際上可能出現于前期總體設計環節、設備采購環節、設備安裝環節和監督檢查環節等。因此，要妥善解決防爆電氣選型問題，主要從人的角度入手。在前期總體設計環節，要審慎分析本作業平臺的各個區域都處于什么樣的危險等級，對應選擇合適的防爆電氣設備。在設備采購環節，采購人員應該嚴格執行設計階段的防爆電氣設備選型要求，不能因為經濟性降低設備品質。在設備安裝環節，安裝技術人員一定要仔細閱讀安裝指導手冊或說明書，不能隨意調換防爆電氣設備的位置。監督檢查環節，其重要性更大，檢查人員除了要核對上述各個環節中的工作是否存在疏漏，還要對已經確認無誤、投入使用的防爆電氣設備進行定期的檢查，對不符合的要及時更換處理。

2.2 防爆電氣設備標識問題的解決策略

對于防爆電氣設備出現的標識牌脫落、標識牌模糊不清等問題，也需要有安全檢查相關人員定期巡檢、及時發現、發現一例解決一例。如果能夠和防爆電氣設備廠家聯系制作新的標識牌，應及時訂購。同時，要用醒目標記臨時粘貼在標識牌的位置。如果無法定制新的標識牌，應及時制作替代標識牌，務求字跡清晰、醒目。

2.3 防爆電氣設備導引裝置問題的解決策略

對于防爆電氣設備導引裝置問題的解決，主要是對導引電纜空隙進行重新密封，恢復防爆電氣設備殼體的密閉性。這里，一般可以采用填制密封墊或密封圈，對于空隙較深的應填制多組密封墊或密封圈，密封墊和密封圈的直徑選擇要略大于導引孔隙，實現過盈配合以達到牢固填充。此外，也可以采用特殊材質進行澆注式密封，但要注意澆注過程不能損壞電纜和設備殼體。

2.4 防爆電氣設備隔爆問題的解決策略

對于防爆電氣設備隔爆問題的解決，要區分隔爆面所出現的具體情況進行有針對性的處理。如果是隔爆面出現附著物或附著液體的情況，要及時進行清理和清洗，清洗工作要選擇不損害隔爆面材質的洗滌材料。對于隔爆面出現凹陷、破損的情況，一定要及時更換隔爆面，不能簡單彌合解決。

2.5 防爆電氣設備輔助件問題的解決策略

對于防爆電氣設備輔助件問題的解決，也要先確定出現問題的實際情況再妥善處理。如果是連接件松動，應及時進行加固處理，如果加固效果不好可以配置墊圈。如果是連接件缺失或脫落，要及時補充新的連接件，務求恢復可靠連接。對于透明殼體部件破損的情況，一定要及時更換。

2.6 防爆電氣設備接地問題的解決策略

對于防爆電氣設備接地問題的解決，首先要梳理復雜接地線路，使其各歸其類、清晰可備查，如必要可以貼標識簽以明確其對應的接地設備或元件。對于斷接的要恢復連接，對于錯接的要按圖索驥恢復正確的連接。同時，為了安全起見地線的截面積不應小于4mm2。

3 結束語

海上石油開采的工作環境條件非常復雜，自然環境條件惡劣、氣象情況變化無常。這些情況給作業過程所需的電氣設備提出了更為嚴苛的要求，需要根據安全等級使用合適的防爆電氣設備。本文針對防爆電氣設備經常出現的問題，逐一加以分析并提出了對應的解決策略。本文的研究工作，對于防爆電氣設備的安全使用具有一定的指導意義，對于海上石油的安全開采也具有一定的實用價值。