何金平，張 龍

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防爆電氣應(yīng)用現(xiàn)狀研究

何金平，張 龍

（中海油能源發(fā)展采油服務(wù)公司，天津 300457）

防爆電氣的管理對(duì)設(shè)施及船舶安全具有重要意義。本文通過對(duì)防爆電氣的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，結(jié)合防爆電氣現(xiàn)場(chǎng)管理情況，研究防爆電氣在設(shè)計(jì)、選型、安裝、使用維護(hù)等方面的現(xiàn)狀，總結(jié)防爆電氣管理的策略，為防爆電氣的全生命周期管理提供參考依據(jù)。

防爆電氣海工設(shè)施 船舶 全生命周期

0 引言

使用于爆炸性氣體和粉塵環(huán)境的電氣設(shè)備，應(yīng)在規(guī)定條件下不會(huì)引起周圍爆炸性環(huán)境的點(diǎn)燃，人們通常把這類電氣設(shè)備稱為防爆電氣設(shè)備。為滿足防爆的要求，防爆電氣設(shè)備應(yīng)符合相應(yīng)的防爆型式、選型、安裝、檢查、維護(hù)、修理及檢修要求。

爆炸的發(fā)生需要一定的前提，即氧氣、爆炸性物質(zhì)、引爆源，只有當(dāng)這三者在一定區(qū)域同時(shí)存在的時(shí)候才有可能發(fā)生爆炸，這就是所謂的爆炸三角形原理。而我們要做的就是控制這三個(gè)條件中的一個(gè)或多個(gè)。然而在爆炸性環(huán)境中氧氣、爆炸性物質(zhì)是客觀存在的，由于爆炸性混合物普遍存在于煤炭、石油、化工、紡織、糧食加工等行業(yè)的生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)運(yùn)等場(chǎng)所，如發(fā)生爆炸則危害極大，于是人們采取了多種防爆電氣技術(shù)方法，防止爆炸危險(xiǎn)性環(huán)境形成及其爆炸，這就是防爆。

為了進(jìn)一步提高防爆電氣管理工作的專業(yè)化水平，優(yōu)化防爆電氣管理，在海洋石油海工設(shè)施、船舶、油氣處理廠等開展防爆電氣專項(xiàng)管理，從防爆電氣在設(shè)計(jì)、選型、采購、安裝、驗(yàn)收等方面，對(duì)在用設(shè)備設(shè)施防爆電氣管理中的連續(xù)監(jiān)督、維護(hù)保養(yǎng)、定期檢查、修理、檢修、修復(fù)、改造、失效報(bào)廢等工作管理要求進(jìn)行梳理，同時(shí)對(duì)防爆電氣從業(yè)資格及監(jiān)督管理，指導(dǎo)相關(guān)人員在設(shè)備設(shè)施建設(shè)階段進(jìn)行防爆電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)、選型，在生產(chǎn)階段進(jìn)行正確操作和維護(hù)，以確保防爆電氣設(shè)備性能的全可靠，有效降低生產(chǎn)過程中的隱患風(fēng)險(xiǎn)[1]。

1 防爆電氣分類

1.1 爆炸性環(huán)境適用電氣設(shè)備分類

爆炸性環(huán)境是指在大氣條件下，可燃性物質(zhì)以氣體、蒸汽、粉塵、纖維或飛絮的形式與空氣形成的混合物，被點(diǎn)燃后，能夠保持燃燒自行傳播的環(huán)境。

表1 Ⅱ類電氣設(shè)備分類表

爆炸性環(huán)境用電氣設(shè)備分為Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ類。

1)Ⅰ類電氣設(shè)備用于煤礦瓦斯氣體環(huán)境。

2)Ⅱ類電氣設(shè)備用于除煤礦瓦斯氣體之外的其他爆炸性氣體環(huán)境。按照擬使用的爆炸性環(huán)境種類可以進(jìn)行進(jìn)一步再細(xì)分如表1。

3)Ⅲ類電氣設(shè)備用于除煤礦以外的爆炸性粉塵環(huán)境[2]。同樣，按照擬使用的爆炸性環(huán)境的種類進(jìn)一步分類，但海洋石油行業(yè)海工設(shè)施及船舶基本不涉及。

1.2 危險(xiǎn)區(qū)域劃分

危險(xiǎn)區(qū)域是指通?？赡芫奂兹蓟蛞妆瑲怏w、蒸汽、粉塵或爆炸物的區(qū)域。海洋石油行業(yè)海工設(shè)施及船舶，主要涉及到油氣介質(zhì)的存儲(chǔ)與處理，對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行識(shí)別和劃分的目的在于有區(qū)別地、合理地選擇防爆電氣設(shè)備、電纜和機(jī)械裝置以及消除其他潛在的引爆源以避免爆炸的發(fā)生。根據(jù)擬使用防爆電氣設(shè)備的選擇，依據(jù)爆炸性氣體存在的可能性及存在的時(shí)間長(zhǎng)短，危險(xiǎn)區(qū)域等級(jí)劃分為以下三類[3]：

1）危險(xiǎn)區(qū)0區(qū)：爆炸性氣體環(huán)境連續(xù)出現(xiàn)或長(zhǎng)時(shí)間存在的場(chǎng)所；

2）危險(xiǎn)區(qū)1區(qū)：在正常運(yùn)行時(shí)，可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境的場(chǎng)所

3）危險(xiǎn)區(qū)2區(qū)：在正常運(yùn)行時(shí)，不可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境，如果出現(xiàn)也是偶爾發(fā)生并僅是短時(shí)間存在的場(chǎng)所

海洋石油行業(yè)海工設(shè)施及船舶，根據(jù)其處理的介質(zhì)，以及危險(xiǎn)氣體存在的環(huán)境，依據(jù)危險(xiǎn)區(qū)域等級(jí)劃分定義為原則，制定危險(xiǎn)區(qū)域劃分圖，如下圖某LNG運(yùn)輸船危險(xiǎn)區(qū)域劃分圖（局部）。該危險(xiǎn)區(qū)域劃分圖需船級(jí)社等第三方認(rèn)可，并依據(jù)該圖進(jìn)行危險(xiǎn)區(qū)域電氣設(shè)備等的選型與布置。

1.3 防爆電氣類型與標(biāo)志

防爆電氣具體來講有很多種技術(shù)，針對(duì)不同的用途，根據(jù)危險(xiǎn)場(chǎng)所的適用性，防爆電氣的型式主要有隔爆型、增安型、本安型等九類。在海工設(shè)施及船舶行業(yè)，本安型防爆技術(shù)和隔爆型防爆技術(shù)又以其高安全性、高可操作性被廣泛應(yīng)用。所謂的本安型防爆技術(shù)就是從根本上限制帶電體工作過程中所產(chǎn)生的能量，使其達(dá)到即使出現(xiàn)一個(gè)或兩個(gè)故障也不會(huì)引爆爆炸性環(huán)境中的爆炸性物質(zhì)的技術(shù)；而隔爆型主要考察的是傳爆能力和耐壓能力，也就是說當(dāng)隔爆箱內(nèi)部（或外部）發(fā)生爆炸時(shí)其爆炸的能量不會(huì)通過隔爆箱的間隙傳遞出去從而引爆隔爆箱外部（或內(nèi)部）爆炸性物質(zhì)，同時(shí)隔爆箱亦不會(huì)因其內(nèi)部（或外部）發(fā)生爆炸而損毀。防爆電氣技術(shù)型式及危險(xiǎn)場(chǎng)所適用性如表2所示。

爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備防爆標(biāo)志包括：符號(hào)Ex，所使用的各種防爆型式符號(hào)，類別符號(hào)，對(duì)于II類電氣設(shè)備，表示溫度組別符號(hào)，設(shè)備保護(hù)等級(jí)；如Ex d [ia]ⅡC，表示為本質(zhì)安全型“ia”的隔爆外殼Ex d，用于C級(jí)爆炸性氣體環(huán)境。通常，許多防爆電氣產(chǎn)品在一個(gè)產(chǎn)品中就采用了多種防爆保護(hù)方法。例如，照明裝置可能采用了增安型保護(hù)(外殼和接線端盒)、隔爆型保護(hù)(開關(guān))和澆封型保護(hù)(鎮(zhèn)流器)。這樣能夠使制造商采用最適用的復(fù)合防爆保護(hù)方法[4]。

2 防爆電氣的全生命周期管理

防爆電氣設(shè)備的全生命周期管理，就是指防爆電氣的管理從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、選型、采購、安裝、使用、維護(hù)、檢查、檢修、最終報(bào)廢甚至回收再利用的全生命周期中的信息與過程。防爆電氣的全生命周期管理既是技術(shù)規(guī)范的研究執(zhí)行，又是一種特定設(shè)備的管理理念。

海洋石油行業(yè)防爆電氣使用非常廣泛，涵蓋整個(gè)海洋石油上、中、下游領(lǐng)域。為了保證防爆電氣的性能可靠，保證設(shè)備設(shè)施的安全，海工設(shè)施及船舶等都涉及到防爆電氣的全生命周期。所以，防爆電氣的全生命周期管理顯得極為重要，直接關(guān)系到設(shè)施的安全生產(chǎn)。

2.1 防爆電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型

爆炸環(huán)境的電力裝置設(shè)計(jì)應(yīng)使設(shè)備和線路布置滿足規(guī)范要求，特別是正常運(yùn)行時(shí)能發(fā)生火花的設(shè)備布置在爆炸性環(huán)境以外。當(dāng)需要設(shè)置在爆炸性環(huán)境內(nèi)時(shí)，應(yīng)布置在爆炸危險(xiǎn)較小的位置。

在設(shè)計(jì)中，在滿足生產(chǎn)工藝及安全的前提下，應(yīng)減少防爆電氣設(shè)備的使用數(shù)量。首先根據(jù)生產(chǎn)及工藝，由具有資質(zhì)的專業(yè)設(shè)計(jì)單位制定危險(xiǎn)區(qū)域劃分圖，并取得監(jiān)管機(jī)構(gòu)或船級(jí)社等第三方審批，并根據(jù)危險(xiǎn)區(qū)域劃分圖，設(shè)計(jì)危險(xiǎn)區(qū)域爆炸環(huán)境防爆電氣設(shè)備的選型要求。爆炸性環(huán)境內(nèi)的電氣設(shè)備及線路，應(yīng)符合該環(huán)境條件對(duì)該設(shè)備的要求。爆炸性環(huán)境內(nèi)使用防爆電氣設(shè)備應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《爆炸性環(huán)境第1部分：設(shè)備通用要求》GB3836.1的規(guī)定[5]。

表2 防爆型式及危險(xiǎn)場(chǎng)所適用性

序號(hào)防爆型式代號(hào)國家標(biāo)準(zhǔn)防爆措施適用區(qū)域 1隔爆型dGB3836.2隔離存在的點(diǎn)火源Zone1，Zone2 2增安型eGB3836.3設(shè)法防止產(chǎn)生點(diǎn)火源Zone1，Zone2 3本安型iaGB3836.4限制點(diǎn)火源的能量Zone0-2 4正壓型pGB3836.5危險(xiǎn)物質(zhì)與點(diǎn)火源隔開Zone1，Zone2 5充油型oGB3836.6危險(xiǎn)物質(zhì)與點(diǎn)火源隔開Zone1，Zone2 6充沙型qGB3836.7危險(xiǎn)物質(zhì)與點(diǎn)火源隔開Zone1，Zone2 7無火花型NGB3836.8設(shè)法防止產(chǎn)生點(diǎn)火源Zone2 8澆封型MGB3836.9設(shè)法防止產(chǎn)生點(diǎn)火源Zone1，Zone2 9氣密型h GB3836.10設(shè)法防止產(chǎn)生點(diǎn)火源Zone1，Zone2

防爆電氣設(shè)備的選型應(yīng)根據(jù)爆炸性危險(xiǎn)區(qū)域的等級(jí)和爆炸危險(xiǎn)物質(zhì)的類別、級(jí)別和組別選型，并符合安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的原則。

通常情況下，為了選擇適用于爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的電氣設(shè)備，通常需要下列資料或注意事項(xiàng)：

1) 危險(xiǎn)區(qū)域劃分圖；

2) 危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)危險(xiǎn)物質(zhì)的名稱及安全數(shù)據(jù)表；

3) 防爆電氣產(chǎn)品防爆合格證件；

4) 防爆電氣設(shè)備特殊使用條件的說明性文件；

5) 危險(xiǎn)區(qū)域氣體/蒸汽的溫度組別及引燃溫度等；

6) 外部影響和環(huán)境溫度；

7) 其他要求等。

2.2 防爆電氣設(shè)備使用與維護(hù)

防爆電氣在設(shè)計(jì)、選型、安裝等階段，從源頭做好防爆電氣質(zhì)量管理的同時(shí)，防爆電氣設(shè)備的使用及維護(hù)也至關(guān)重要。大多數(shù)防爆電氣設(shè)備的使用說明書中對(duì)設(shè)備的使用都作了相關(guān)的要求，防爆電氣設(shè)備的使用環(huán)節(jié)也需滿足相應(yīng)的要求，如設(shè)備周圍環(huán)境溫度、濕度、按照傾斜度等，同時(shí)應(yīng)保證設(shè)備應(yīng)用的無腐蝕性、無滴水或其他液體浸入、無劇烈震動(dòng)和沖擊等。

對(duì)于使用中的防爆電氣設(shè)備應(yīng)實(shí)行定期檢修制度，由于防爆電氣設(shè)備工作環(huán)境特殊，設(shè)備會(huì)因外力損傷、化學(xué)腐蝕、機(jī)械磨損和自然老化等原因而影響設(shè)備防爆性能，必須定期有專業(yè)人員檢查和維護(hù)。

防爆電氣設(shè)備在做好日常檢查的同時(shí)，最主要的是需要定期開展防爆電氣防爆性能檢查。防爆電氣設(shè)備在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用越來越廣泛。近年來，由于防爆電氣設(shè)備故障，導(dǎo)致防爆電氣設(shè)備失爆現(xiàn)象對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域安全構(gòu)成極大危險(xiǎn)，因此加強(qiáng)防爆電氣設(shè)備防爆性能檢查顯得尤為重要

在防爆電氣的使用和維護(hù)管理中，必須從防爆設(shè)備日常檢查和防爆性能等檢查入手，使防爆電氣設(shè)備時(shí)刻處于正常狀態(tài)。所以防爆電氣的使用和維護(hù)對(duì)使用人員及管理人員提出了較高的要求。加強(qiáng)從業(yè)人員的維護(hù)檢修水平，提高對(duì)防爆電氣理論知識(shí)和業(yè)務(wù)技能是非常重要的。在日常培訓(xùn)中，可以開展理論與實(shí)踐相結(jié)合的模式，一方面讓從業(yè)者了解電氣設(shè)備防爆的原理，掌握維護(hù)檢修的重點(diǎn)和要點(diǎn)，另一方面，可以通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，提高維護(hù)人員對(duì)防爆電氣設(shè)備失爆現(xiàn)象和防爆檢查的技術(shù)要領(lǐng)的理解，才能做好防爆電氣設(shè)備的安全可靠[6]。

3 總結(jié)

防爆電氣現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于海洋石油行業(yè)，做好防爆電氣設(shè)備安全，直接關(guān)系到海洋石油行業(yè)的安全和人員的生命安全，因此，做好防爆電氣設(shè)備全生命周期管理，對(duì)于安全生產(chǎn)等具有十分重要的意義。

[1] 上海防爆電氣檢測(cè)檢驗(yàn)中心. 國家安全生產(chǎn)危險(xiǎn)場(chǎng)所電氣防爆安全規(guī)范: AQ3009-2007[S].2007.

[2] 中國船級(jí)社. 海上浮式裝置入級(jí)規(guī)范[M].北京: 人民交通出版社, 2014: 6-12.

[3] 馬偉明等.中國電氣工程大典第12卷, 船舶電氣工程[M]. 北京: 中國電力出版社, 2009.

[4] Explosiveatmospheres:Equipment protection.IEC60079: 2015.

[5] 南陽防爆電氣研究所. 爆炸性環(huán)境第1部分: 設(shè)備通用要求, GB3836. 1-2010 [S]. 2001.

[6] 劉國文, 王勇. 沿海油船電氣防爆安全淺析[J]. 中國水運(yùn), 2009,(4): 36-37.

Research on the Current Situation of Explosion-proof Electrical Application

He Jinping, Zhang Long

(CNOOC Energy Technology &Services-Oil Production Services Co., Tianjin 300457, China)

X937

A

1003-4862（2018）08-0045-03

2018-8-12

何金平（1981-），男，工學(xué)學(xué)士，高級(jí)工程師。研究方向：船舶及海洋工程發(fā)電、配電系統(tǒng)，以及LNG運(yùn)輸船雙燃料電力推進(jìn)系統(tǒng)。E-mail:hejp@cnooc.com.cn