摘要：司鉆房一般位于鉆井離井口較近位置，屬于一級二區(qū)危險(xiǎn)區(qū)域，為確保房體內(nèi)大量電氣設(shè)備和人員安全，順利完成各項(xiàng)鉆井工藝，必須對司鉆房電氣柜采取正確防爆措施。本文主要從原理、設(shè)計(jì)及安全等方面淺析正壓防爆系統(tǒng)在司鉆電氣柜中的應(yīng)用情況，表明正壓防爆系統(tǒng)能夠較好滿足司鉆電氣柜防爆要求。

關(guān)鍵詞：鉆機(jī)司鉆房；電氣柜；正壓防爆系統(tǒng)

作為石油鉆機(jī)的“心臟”，司鉆房是顯示與控制系統(tǒng)的核心部件，包含大量電氣元件，且由于經(jīng)常處于易燃易爆的工作環(huán)境之中，防爆系統(tǒng)就尤為必要。按照《石油設(shè)施電氣設(shè)備安裝一級一類和二類區(qū)域劃分的推薦做法》要求，必須對司鉆房電氣柜安裝合適的防爆系統(tǒng)，以此維護(hù)鉆井工程與人員安全。正壓力防爆技術(shù)能夠從根本上實(shí)現(xiàn)電氣柜防爆，增加電氣元件防爆、防潮及防塵性能，提高司鉆房的環(huán)境適應(yīng)性，優(yōu)化司鉆房整體性能。

1.系統(tǒng)原理

一般，可燃?xì)怏w、空氣與點(diǎn)火源是發(fā)生爆炸不可或缺的三個(gè)因素，對司鉆房電氣柜采取防爆措施時(shí)必須避免同時(shí)滿足三者的工作環(huán)境。正壓防爆系統(tǒng)就是通過保持空氣或不可燃性氣體等防爆殼內(nèi)部保護(hù)氣體壓力高于外部爆炸性環(huán)境壓力，阻斷爆炸物進(jìn)入殼體接觸點(diǎn)火源，由此來實(shí)現(xiàn)防爆目的。

按照正壓防爆系統(tǒng)工作流程，在電氣柜通電之前，必須先向柜內(nèi)通入凈化、干燥的保護(hù)氣體，并迅速稀釋或排出柜內(nèi)危險(xiǎn)氣體，使柜內(nèi)危險(xiǎn)氣體的濃度降至安全程度；在通電運(yùn)行之后，必須自動關(guān)閉排氣口，使柜內(nèi)保護(hù)氣體壓力值不低于外界氣壓值；如果保護(hù)氣體壓力值過低，必須能夠自動報(bào)警，打開排氣口，并通入一定量保護(hù)氣體，維持系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。可燃?xì)怏w傳感器、防爆控制器、壓力表等都是正壓防爆系統(tǒng)必備設(shè)計(jì)。

2.優(yōu)點(diǎn)分析

與本安型、增安型等其他防爆措施相比，正壓防爆系統(tǒng)具有功率低、性能優(yōu)、通用強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠同時(shí)滿足司鉆房多個(gè)電氣柜的需求。司鉆房配電盤設(shè)計(jì)容量一般為60A，基本不受正壓防爆系統(tǒng)限制。外殼加工相對容易、耐腐蝕性與難燃性好，按《外殼防護(hù)等級的分類》規(guī)定，防護(hù)等級只要不低于IP40就能耐傳導(dǎo)最高表面溫度而不影響正壓防爆性能，承受不低于200Pa的壓力。殼體設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)本單位具體需求，靈活調(diào)整，通用性能優(yōu)越。

3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在選用材料與機(jī)械強(qiáng)度上，由于熱表面溫度本身就是極具危險(xiǎn)的點(diǎn)燃源，因此，司鉆房電氣柜連接管道及正壓外殼選材時(shí)必須謹(jǐn)慎，需選用一些不會損傷防爆性能的具有不燃性、難燃性、耐腐蝕性及耐高溫的材料。對于塑料選材，要預(yù)防靜電聚集，控制絕緣電阻范圍；對于鋁合金選擇，則要預(yù)防機(jī)械火花，控制鎂含量比重，使其不高于0.5%。電氣柜連接管道及正壓外殼受力程度要超過正常運(yùn)行受力值的1.5倍，一般不低于200Pa，能夠通過《爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求》規(guī)定的沖擊試驗(yàn)。

在系統(tǒng)監(jiān)控上，防爆控制器居于核心地位，能夠?qū)λ型鈬O(shè)備進(jìn)行控制，往往采用隔爆形式。雖其內(nèi)部所屬的防爆控制回路、風(fēng)機(jī)供電電路與配電箱供電電路自身并不具有防爆功能，但隔爆箱體足夠堅(jiān)固，能有效控制爆炸范圍，不會引起箱外可燃性氣體爆炸。控制器上涵括全部外圍防爆設(shè)備的開關(guān)按鈕，能夠監(jiān)測可燃性氣體與電氣柜內(nèi)壓力值情況，對于異常情況，能夠及時(shí)發(fā)出防爆警報(bào)、切斷非防爆電源。一般只有壓力值出現(xiàn)異常5s以上，控制器才會起作用，提高了防爆系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

在通風(fēng)設(shè)計(jì)上，為維持柜內(nèi)氣體正常壓力，必須在外殼的適當(dāng)部位設(shè)置一些進(jìn)、排氣口與進(jìn)、出風(fēng)管道相連，避免出現(xiàn)氣體滯留問題，充分保持氣流通暢，滿足換氣要求。可采用防爆鼓風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、通風(fēng)機(jī)等將清潔干燥的空氣由進(jìn)風(fēng)管道通入，將爆炸性氣體從出風(fēng)口排出。通過調(diào)節(jié)進(jìn)出口風(fēng)閘，能夠在柜內(nèi)形成一定正壓力，維持柜內(nèi)正常壓力值。

4.安全事項(xiàng)

防爆的目的在于維護(hù)安全，設(shè)計(jì)正壓防爆系統(tǒng)必須將安全作為基本原則。鉆機(jī)司鉆房電氣柜安裝正壓防爆裝置時(shí)，需要著重考慮安全裝置性能，確保選用與鉆井爆炸危險(xiǎn)環(huán)境相適宜的防爆安全產(chǎn)品。其一，必須設(shè)置流量檢測器、壓力控制器、可燃?xì)怏w傳感器、時(shí)間繼電器等安全裝置，以順利進(jìn)行保護(hù)氣體換氣，并將電氣柜內(nèi)爆炸性氣體濃度比例控制在安全線以內(nèi)。其中，最小換氣量要符合國家標(biāo)準(zhǔn)，不得低于正壓外殼與連接管道總?cè)萘康?倍。其二，正壓外殼內(nèi)的電氣設(shè)備若無防爆功能則不能接通電源，電氣柜內(nèi)保護(hù)氣體正壓值降至最低規(guī)定值時(shí)，則必須切斷電源及安全保護(hù)裝置。保護(hù)氣體供給系統(tǒng)出現(xiàn)故障，壓力值異常時(shí)，要采用正壓上限報(bào)警等安全裝置。其三，在正壓外殼泄露部位、進(jìn)排氣管口安置阻火元件器或其他阻擋層，防止柜內(nèi)火花、熾熱微粒濺出柜外，引起爆炸。根本上，司鉆房電氣柜防爆系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合自身實(shí)際情況，嚴(yán)格執(zhí)行國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，做好安全裝置設(shè)計(jì)與維修工作。

5.其他問題

首先，要做好防爆安檢認(rèn)證工作。按照國家相關(guān)防爆規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行專業(yè)性、規(guī)范性防爆沖擊試驗(yàn)，并到防爆電氣檢驗(yàn)中心進(jìn)行認(rèn)證，確保系統(tǒng)質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

其次，司鉆房電氣柜與外部電氣設(shè)備之間的連線，可直接導(dǎo)入外殼內(nèi)部，但要做好連線拔脫的補(bǔ)救準(zhǔn)備，避免損壞電氣柜外殼的密封性能及正壓防爆性能。進(jìn)行司鉆房多個(gè)電氣柜排氣管線連接時(shí)，要盡量簡短連線長度，避免排氣滯留，影響防爆安全。

再者，要限制防爆機(jī)柜的最高表面溫度，不得使排氣口、連接管道、正壓外殼表面及易泄露部位的最高溫度超過組別允許溫度。當(dāng)以上某個(gè)部件表面溫度超過組別允許溫度，保護(hù)氣體又中斷的時(shí)候，工作人員必須啟用輔助冷卻通風(fēng)系統(tǒng)、將器件制成氣密結(jié)構(gòu)或采用發(fā)熱元等措施，確保該部件在表面溫度降至允許值時(shí)，才能與外界爆炸危險(xiǎn)性氣體接觸。

6.結(jié)語

正壓防爆系統(tǒng)廣泛適用于充滿爆炸性危險(xiǎn)氣體的工作環(huán)境，在鉆井作業(yè)中應(yīng)用前景廣闊。特別隨著我國石油開采行業(yè)的發(fā)展，正壓防爆系統(tǒng)將進(jìn)一步得到推廣，它在運(yùn)行中的表現(xiàn)出來的可靠性與安全性將備受矚目，并在實(shí)踐中摒棄不足、趨向完善。

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作者簡介：尉文慧 （1983.12.5-） 學(xué)歷：本科 職稱： 助理工程師 目前從事的工作：機(jī)械工程師。