邱 錦，洪 鍵，郭 金

（上海中遠船務工程有限公司，上海 200231）

DP3鉆井船危險區(qū)域劃分設計要點

邱 錦，洪 鍵，郭 金

（上海中遠船務工程有限公司，上海 200231）

針對DP3鉆井船對危險區(qū)域的具體要求及設備布置，依據(jù)相應的規(guī)范和標準要求，結(jié)合鉆井船的鉆井設備的工作特性，文章從危險區(qū)基本概念、危險區(qū)的具體畫法、危險區(qū)的具體分類、危險區(qū)區(qū)域辨別等方面進行了闡述，歸納總結(jié)了危險區(qū)劃分的基本方法和特點，給出了一套針對DP3鉆井船危險區(qū)劃分的設計方法。

鉆井船；危險區(qū)；蓄電池間；正壓保護

0 引言

危險區(qū)域劃分是一個項目在設計之初的指導性文件，直接涉及設備的選購以及電纜、管路、風管的走向。考慮到項目設計過程中，危險區(qū)域的劃分與設計是與安全性直接相關的重要工作，因此根據(jù)相關項目的特點，分析了危險區(qū)的概念，提出了危險區(qū)域的分類方式，明確了項目危險區(qū)域所覆蓋的基本范圍，并針對各類危險區(qū)域，從總體設計和分類設計等方面提出安全設計措施，并依據(jù)此圖提交危險區(qū)域設備清單。

1 危險區(qū)域基本概念

對于危險區(qū)而言，顧名思義就是能對人員或設備造成傷害的區(qū)域。從廣義上講，危險區(qū)域除了包含爆炸危險區(qū)域、火災危險區(qū)域、電磁輻射危險區(qū)域和高空墜物危險區(qū)域[1]；對于爆炸危險區(qū)域也可能是因為化學反應原因引起的爆炸，以及物理壓縮引起的爆炸。但對于具體研究的鉆井船等石油裝備產(chǎn)品而言，根據(jù)它的工作特性，發(fā)生可燃性氣體化學爆炸的可能性更大，更難以防范，所以一般需要送審專業(yè)機構的危險區(qū)域主要是這類危險區(qū)，在這里討論的也主要是這類危險區(qū)。

2 鉆井船危險區(qū)域設計

典型鉆井船的危險區(qū)域劃分如圖1所示。

2.1 鉆井船存在的危險源

眾所周知，發(fā)生可燃性氣體化學爆炸的介質(zhì)是可燃性氣體以及氧氣，根據(jù)鉆井船等石油裝備的工作特性，環(huán)境中的主要危險氣體為：鉆井系統(tǒng)釋放的石油氣、氨氣，油漆稀料散發(fā)氣體，乙炔、電池釋放的氫氣。因此需要定義為危險區(qū)的區(qū)域基本就是圍繞這些氣體可能出現(xiàn)的區(qū)域來劃分。

2.2 危險區(qū)域劃分類別

根據(jù)IEC 60079-10[2]及各船級社要求，根據(jù)爆炸性危險物質(zhì)出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時間，危險區(qū)域分為如下幾類：

1）0類危險區(qū)：指正常工作條件下持續(xù)和長時間存在爆炸性氣體環(huán)境的區(qū)域[3]；

2）1類危險區(qū)：指正常工作條件下有可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境的區(qū)域[3]；

3）2類危險區(qū)：指正常工作條件下不太可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境，即使出現(xiàn)也只是短時間存在的區(qū)域[3]。

2.3 危險區(qū)圖例

雖然各船級社對于危險區(qū)各區(qū)圖例審查沒有硬性的要求，不過IEC 60079-10[2]對于危險區(qū)給出了標準圖例，一般來說設繪人員需按圖2中的圖例進行繪制。

2.4 危險區(qū)范圍劃分

2.4.1 0類危險區(qū)域

根據(jù)危險區(qū)域的分類原則，以及IEC和各船級社要求，結(jié)合鉆井船等石油設備的工作特性，對于鉆井船而言，0類危險區(qū)域主要是井架頂部回流泥漿系統(tǒng)透氣管及管口半徑0.5 m區(qū)域。

這一劃分要點適用于所有帶泥漿系統(tǒng)的海上石油鉆探設備。圖3為鉆井船及某半潛式鉆井平臺對于0類危險區(qū)域的劃分。

2.4.2 1類危險區(qū)劃分

根據(jù)危險區(qū)域的分類原則，以及IEC和各船級社要求，結(jié)合以上分析的危險源，1類危險區(qū)域有以下劃分：

1）貯存或釋放易燃易爆氣體的區(qū)域，如油漆間、乙炔間、蓄電池間；

2）閃點小于或等于 60℃的燃油或易燃氣體油柜、管路或機器；

3）泥漿池內(nèi)部封閉區(qū)域；

4）油漆間、乙炔間、蓄電池間等1類區(qū)域房間的機械出風口半徑為1.5 m區(qū)域；

5）油漆間、乙炔間、蓄電池間等1類區(qū)域房間的自然出風口半徑為0.5 m區(qū)域；

6）泥漿透氣口半徑1.5 m區(qū)域；

7）內(nèi)部已屬于1類危險區(qū)域的柜體，管系排風口半徑為1.5 m區(qū)域；

8）鉆井設備鉆桿周圍半徑1.5 m區(qū)域；

9）封閉的震動篩房間（半封閉房間為設備周圍半徑1.5 m區(qū)域）；

10）刮泥器周圍1.5 m區(qū)域；

11）TRIP TANK內(nèi)部及周圍1.5 m區(qū)域；

12）BOP及采油樹周圍和下方的半圍蔽、有遮擋且通風不良的地方。

一般來講對于鉆井船等石油設備1類危險區(qū)域的劃分難點在于對鉆井區(qū)域的區(qū)域劃定，其他常規(guī)區(qū)域一般都有明確的規(guī)范要求，但對于鉆井區(qū)域需要根據(jù)相關規(guī)范來理解判斷，總結(jié)為上述區(qū)域。圖4為某型鉆井船鉆井區(qū)域的危險區(qū)域劃分。

2.4.3 2類危險區(qū)劃分

根據(jù)危險區(qū)域的分類原則，以及IEC和各船級社要求，2類危險區(qū)域有以下劃分：

1）可能有較少爆炸危險氣體溢出的通風口或透氣口周圍半徑為3 m的球形區(qū)域或露天區(qū)域上半封閉艙室；

2）閃點小于或等于60°C的燃油補給接受裝置周圍3 m的球形區(qū)域或露天甲板上的半封閉艙室；

3）泥漿池外部封閉區(qū)域（MUD PIT ROOM）；

4）油漆間、乙炔間、蓄電池間等1類區(qū)域房間的機械出風口1類危險區(qū)域以外的半徑為1.5 m區(qū)域；

5）油漆間、乙炔間、蓄電池間等1類區(qū)域房間的自然出風口1類危險區(qū)域以外的半徑為0.5 m區(qū)域；

6）鉆井設備鉆桿周圍 1類區(qū)域以外半徑為1.5 m區(qū)域；

7）通風充足的BOP存放區(qū)；

8）鉆臺到擋風墻以上1.5 m的內(nèi)部區(qū)域及以擋風墻上部邊界的1.5 m球形區(qū)域；

9）月池區(qū)域及月池周圍3 m的區(qū)域；

10）鉆井系統(tǒng)瀉放管系管口區(qū)域；如果該管路已經(jīng)有特殊的處理（例如：U型水封）可作為安全區(qū)處理。

3 蓄電池間劃分

電池間是一個專門存放蓄電池的區(qū)域，由于蓄電池工作會釋放一定量的可燃氣體，一般意義上認為應該將其劃定為危險區(qū)（按前文敘述劃分），但是近年來隨著電池技術的不斷革新，電池的氫氣釋放量各廠家也大不相同，因此對于電池間的危險區(qū)域劃分，如果氫氣釋放量在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，可將其設計為安全區(qū)。

結(jié)合鉆井船等采用DP3的動力定位系統(tǒng)，用于定位系統(tǒng)控制的蓄電池采用分散性布置，即各控制系統(tǒng)擁有獨立的蓄電池供電系統(tǒng)，這樣設計蓄電池存放區(qū)過多且都臨近重要的電氣設備，如果都劃分為危險區(qū)會大大提高整個項目的施工要求和難度，因此，建議在購買蓄電池時對電池的氫氣釋放參數(shù)提出要求，滿足規(guī)范要求的最低釋放量，并將蓄電池間按照安全區(qū)來進行劃分。

4 正負壓保護

為了保證人員的生命安全以及設備正常運轉(zhuǎn)，鉆井船等海上石油設備必須給予各個密閉的房間足夠的通風，對于危險區(qū)及其毗鄰的區(qū)域，通風能直接影響區(qū)域內(nèi)可燃氣體的流向，因此通風也是影響危險區(qū)的重要因素。

通過對密閉區(qū)域的供風和排風，可以使得該區(qū)域達到正壓和負壓的效果，正壓即供風量大于排風量；負壓即排風量大于供風量。一般對于規(guī)范規(guī)定的密閉危險區(qū)而言，需將內(nèi)部設計為負壓效果，使得內(nèi)部危險氣體不至于通過自然排風口擴散到區(qū)域外；對于毗鄰危險區(qū)的密閉空間，需將其設計為正壓效果，這樣通過內(nèi)部氣壓阻止外部危險氣體進入該空間。

很多危險區(qū)域的劃分需要取決于通風情況，這種情況應采取措施使得通風的不連續(xù)性不允許長時間出現(xiàn)，并且使得在任何釋放源或電氣設備安裝處所附近不能有可燃氣體聚積。一般來說毗鄰危險區(qū)的處所需要通過機械通風使區(qū)域空氣產(chǎn)生正壓而成為安全區(qū)域，使危險區(qū)的危險氣體不可能進入到該區(qū)域。

相關規(guī)范規(guī)定保持正壓的壓力不小于25 Pa[4-5]。

在這些處所的機械通風發(fā)生故障時，應在有人值班處所發(fā)出聲光報警。如果正壓消失，在規(guī)定的時間內(nèi)不能恢復，應立即手動或自動切斷相應的非合格防爆型設備。

圖5為某型鉆井船泥漿區(qū)域及泥漿泵區(qū)域危險區(qū)劃分采用的正負壓保護。

5 結(jié)論

本文通過對采用 DP3動力定位系統(tǒng)鉆井船的危險區(qū)域劃分的研究，對該類型鉆井船以及同功能的海上鉆井設備的危險區(qū)域劃分設計進行匯總整理，內(nèi)容涵蓋了危險區(qū)定義、危險源的界定、做圖標準、危險區(qū)劃分、重難點解析等。全面對該類型鉆井船及海上鉆井設備危險區(qū)域的劃分設計要點做出了分析，為該類型鉆井船及海上鉆井設備危險區(qū)域的劃分設計提供了參考依據(jù)。

[1] 吳鳳輝. 艦船危險區(qū)域劃分及相關設計要點[J]. 船海工程, 2015, 44(1): 86-88.

[2] IEC. IEC Electrical Apparatus for Explosive Gas Atmospheres Part 10[S]. 2003.

[3] CCS. 鋼質(zhì)海船入級規(guī)范[S]. 2015.

[4] ABS. ABS Rules For Building And Classing Mobile Offshore Drilling Units[S]. 2008.

[5] ABS. ABS Rules For Building And Classing Steel Vessels[S]. 2009.

Design Key Points for Hazardous Area Plan of DP3 Drilling Ship

Qiu Jin, Hong Jian, Guo Jin

(COSCO Shanghai Shipyard Co., Ltd., Shanghai 200231, China)

For the specific requirements and equipment layout of the hazardous area plan of DP3 drilling ship, according to the requirements of relevant rules and standards, combined with the working characteristics of drilling equipment on the ship, the paper introduces the aspects of the hazardous area basic concept, hazardous area draw designs, hazardous area specific classification and hazardous area discrimination and so on. It summarizes the basic method and characteristics of the hazardous area plan in order to give a set of design method of hazardous area plan for DP3 drilling ship.

drilling ship; hazardous area; battery room; pressure protection

U662.2

A

10.14141/j.31-1981.2017.02.008

邱錦（1985—），男，助理工程師，研究方向：海洋工程電氣系統(tǒng)設計與研究。