海洋石油平台电气设备和仪表的防爆问题分析

杨玉冰，梁伟（中海油能源发展装备技术有限公司渤海工程技术服务中心，天津，300452）



海洋石油平台电气设备和仪表的防爆问题分析

杨玉冰，梁伟
（中海油能源发展装备技术有限公司渤海工程技术服务中心，天津，300452）

在海洋石油平台中，电气设备和仪表的正常稳定运行对于整个石油开采工作运行有着至关重要的影响。本文介绍了海洋石油平台的电力网络，针对发电机、电力变压器、主配电盘、不同等级的配电盘和用电设备等装备，分析了保证各项设备和仪表安全性且防爆的理论基础；结合区域划分，区别性的研究了海洋石油平台电气设备和仪表的防爆问题。希望本文可以为海洋石油电气网络的发展和完善提供一些借鉴。

海洋石油平台；电气设备和仪表；防爆

引言

海洋石油的开发是高危行业，主要工作人员不仅面临海水和潮湿，还需要经常与石油蒸汽、天然气等易燃易爆的气体打交道，这些气体与空气混合后，一旦不慎被点燃引起爆炸，对海洋平台设施、工作人员生命健康都会造成严重的损害，这也是我们进行海洋石油平台电气设备和仪表防爆研究的主要原因。

海洋平台上电气设备和仪表的防爆安全技术在世界范围内已经引起了广泛的关注和重视，防爆科技的发展在一定程度上也促进了国民经济的健康稳定发展。

1　海洋石油平台电气设备和仪表的影响因素分析

与一般的陆地石油开采相比，海洋环境的变化性更强，环境的复杂性也更高，因而需要面对更多不安全的因素。海洋石油平台建设所面临的环境千差万别，有些空气中腐蚀性气体的浓度较高，还有些环境会十分易于细菌和霉菌的生长，还有些需要一直处在高浓度的盐雾以及油雾中，导致电气设备和仪表极易受到侵蚀［1］。以下笔者对此进行了详细的分析。

1.1主要影响因素

盐雾因素——电气设备在这种高浓度高湿度的盐雾下外表的绝缘组织容易受到侵蚀，导致漏电等情况的出现，如果设备维护人员不能及时发现很可能导致人员的触电，造成经济和人员上的双重损失。如果不能做好相应的安全防护工作，人员将处于不安之中工作的效率也很难得到保证。

油雾因素——海洋石油平台工程建设的地区油气含量一定是较为丰富这就导致空气中的油雾含量也会比较高，这些油气一般具有可燃性，平台内部如果温度超过界限或者是有明火的出现将极其容易导致失火以及爆炸等安全事故。电气系统的中性点接地以及设备的安全接地也是保证系统安全性的关键所在，但是如果同路的定位出现差错将极有可能出现报警设备失灵或者是故障排除系统的反应错误，导致安全事故的出现。

人为因素——人是海洋石油开采的主体，也是各种电气设备和仪表的直接操控者，而在实际的开采过程中极易出现技术人员不按既定的流程和标准操作仪表和设备的情况，电气设备的故障由此产生。除此之外安全事故是由于设计和安装环节出现了差别，设备的本身就存在安全漏洞或者是未能选择最为恰当的安全防爆电气设备也是安全事故出现的主要原因。

1.2先进的防卫及防护措施

海洋石油平台所用电器设备和仪表由于环境的复杂性和恶劣性更容易出现短路、爆炸等问题。对设备和仪表的防护主要从短路保护、漏电保护、接地和接零保护几个方面来进行。熔断器是防短路的重要保护手段，当被保护的电路出现短路等异常时熔体过热熔化，电路切断，起到保护设备的作用。此外海洋石油平台还要注重带漏电保护的空气开关的选择。零线具有保护电压系统稳定的作用，因而保护零线也是对电气设备进行防护的有效措施。

通过对外界环境的控制也可以来达到设备和仪表的防护目的，包括火源的控制和消除、危险物料的控制、工艺参数的控制以及自动控制和安全保护装置的应用等方面。设备和仪表应尽可能避免油雾和盐雾等的侵蚀，当必须置于恶劣环境下是要注意做好隔离措施，即隔绝外部的易燃易爆或者腐蚀性气体。此外要严格控制各项工艺参数，包括温度、湿度、气体含量等等。随着数字和智能化技术的不断发展目前也出现高清视频设备防护设备等自动控制的保护装置［2］。

2　海洋石油钻井平台防爆设备管理目标及危险区域的划分

2.1海洋石油钻井平台防爆设备管理目标

首先，做到及时、全面的维护保养。由于受到海洋石油钻井工作特殊性质的要求，必须确保所有的电气设备和仪表都能正常使用，所以要求在使用过程中必须及时填写记录，同时还要定期对其进行检修，确保所有的设备和仪表都处于正常状态下；其次，快速追查事故原因。必须制定出健全的管理体系，能够及时有效的查找设备和仪表出现的故障原因。例如，位置和参数、维护保养记录等相关资料，以便快速地分析故障原因，并为制定预防措施提供依据。

2.2危险区域划分

在海洋石油平台的不同的区域爆炸性气体的含量以及存在的时间是存在差别的，按IEC观点可以将其分为零类、一类和二类三个区域，其中零类区域的危险性最高，爆炸性气体的浓度较高且存在的时间较长。一类区域与零类区域相比爆炸性气体和空气混合气体存在的可能性较低，在正常工作状态下比较容易出现和产生。而二类区域则不太可能有爆炸性以及空气混合气体的出现，安全性也最高［3］。（1）二类危险区域。一般来说二类危险区域已经较为安全。井口油气源为中心的周围5m以外的区域、油气处理存储设备运输和存储的场所、可能有油气泄漏的无通风口的场所、储油罐分离器等3m以内的空间等等，以及与上述环境类似的场所均可归属为二类危险区域。（2）一类危险区域。该类区域爆炸出现的可能性较之零类区域有所降低。主要包括一些采油装置或者是储油装置所在的封闭区域、与这些封闭区域相连的其他的场所、封闭区域的通风口以及接近的区域、与零类危险区域想邻近的半封闭区域或者是完全封闭区域等，以及与上述相似的区域均可以归属为一类危险区域。（3）零类危险区域。包括石油、天然气开采区域和存储区域两大部分。石油钻井的整个区域以及石油天然气的存储封闭货舱、爆炸性气体易于长期存在的管道、储油罐和储气罐、分离器等爆炸性气体易于长期存在的环境或者是上述相似的区域都可以归类为零类危险区域。

3　合理选择爆炸性气体环境下的电气设备和仪表的有效措施

3.1针对不同情况，科学选择安装方式

首先在有爆炸危险发生可能性的区域必须要按照相关的规范和标准进行防爆电气设备的安装和使用，这些区域的电缆、电气设备、插座的安全性应当给予提高。对于一些功能性较强影响较大的电气设备即使是安装在安全区域也应当选用具有防爆性质的产品，提高整个海洋石油平台的安全性。此外就是插座等的设计和安装，要尽可能选取安全系数较高的带开关的组合插座，且应做到开关连锁，插座接通后一旦插入的插头拔出后，可以及时地将电路所有极或相进行分断。如果插座安装的区域的危险性较高则电器设备的防爆性能和安全性也应相应提高，极或相在电源开关和保护装置的作用下可以全部切断。一些对环境要求较高的电气设备例如发射天线等的安装应远离易爆易燃气体浓度较高的区域。防爆灯具的安装极为关键，因为灯具本身爆炸的可能性较之其他设备就比较高，因而不需要照明的区域应尽可能避免灯具的安装，必须进行照明的区域要选择分路供电的防爆灯具，也就是当一个路线出现故障或者是进行检修时另一个分路仍可正常报警。

3.2根据区域不同，合理选择防爆仪器和设备

气体点燃能量是本质安全电路分组的主要依据。海洋石油平台需要应用大量的电气设备和仪表，这些仪表所采用的本质电路也千差万别，而一些安全性较高的本质电路则可以直接用于零类危险区域，本质安全电路仪表系统在陆地油气开采中也有应用。还有些海洋石油平台的仪表是通过外部防爆外壳的加护提高其防爆性能的，此外还有些将仪表浸入石油中的防爆方式，对于仪表的指示器和记录器等则可以通过充气的形式进行防爆。或者可以直接采用防爆性能较高的液压式或者是气动式的仪表［4］。目前海洋石油平台应用最多的是隔爆型仪表，也有一些危险系数较低的区域选用正压防爆型或者是增安防爆型仪表。在进行仪表设备等的选择时安全是第一要义，但是同时需要兼具经济性，一般来说需要选择成本较低且安全性较高的方案，报警、应急等室外的装置要尽可能选用防爆型较高的。生活区与工作区相比其安全性较高，但是在通风口以及空调的进出口和动力供风装置等处仍然需要充分考虑到易燃易爆气体的影响，需要安装相应的气体成分监测仪器和报警装置。

3.3防爆电器设备选型匹配

防爆电气设备主要有隔爆型、增安型、正压防爆型、本质安全型、防爆充油型、防爆充砂型、防爆安全型以及组合型集中形式［5］，这些电气设备在海洋石油平台中或多或少都有应用，从而大大提高海洋石油开采的安全性。表1为海洋石油平台常用防爆电器设备和标志。

隔爆型也就是将爆炸性气体以及其爆炸封闭在一个区域内，并在这个区域外部加以隔绝，起到对外部隔爆的效果。增安型从其字面来了解就是增加其安全性，也就是通过一些措施的采取避免明火或者是高温的出现，爆炸的必要条件无法形成，爆炸也就无法产生。正压型也就是通过充气、通风等所示将外壳内部保持在一个压力范围内，避免爆炸性气体的涌入。本质安全型是针对电路而言的，即无论是在正常还是故障条件下爆炸所需要的明火以及高温条件都不会出现。防爆充油以及防爆充砂都是将设备埋在其他物质中，从而避免爆炸影响到设备。防爆安全型也就是说设备在运行中壳内壳外的设备及零件的温度都不超过界限值且不产生火花，对壳外防爆条件的控制是其区别于隔爆型的主要特征。组合型也就是将上述的防爆方式进行不同的组合从而得到防爆的效果。

表1　防爆电器设备和标志

4　结束语

综上所述，石油开采对于现代工业的发展具有至关重要的影响，保证开采的效率和开采的安全性也是目前我国经济发展的要求。海洋石油平台系统较为复杂，需要用到大量的电气设备和仪表，而其中存在的爆炸安全隐患也较多，因而技术人员应当结合不同的设备和仪表特点选择恰当的防爆电气设备和防爆措施。在海洋石油平台电力系统设计时就应当充分考虑到其可能出现的爆炸情况，严格按照国家相关行业规范进行系统的设计和防爆电气设备的选择，降低爆炸发生的概率，保证平台本身的安全性和工作人员的生命健康安全。

［1］黄树宝.海洋石油平台管线支架典型问题分析［J］ - 石油化工设备，2014（03）.

［2］梁羽.海洋石油平台腐蚀特点分析及涂料涂装工艺应用［J］ - 化学工程师，2013（05）.

［3］刘欣.海洋石油平台火炬辐射及水幕隔热特征分析［J］ - 天津大学学报，2014（09）.

［4］王兴宇.关于海洋石油平台防爆电气设计的若干思考［期刊论文］-化工管理，2013（14）.

［5］李长伟.海洋石油平台防爆电气设备设计浅析［期刊论文］-城市建设理论研究（电子版），2015（28）.

Explosion Protection of Electrical Equipments and Instruments on Offshore Oil Platform

Yubing Yang， Wei Liang
（CNOOC energy development equipment Technology Co.， Ltd.，Bohai Engineering and Technical Service Center，Tianjin， 300452， China）

In the development of offshore oil platform， normal and stable operation of electrical equipment and instruments are very important. Offshore oil platform power network has been introduced in this paper， specially generator， power transformer， the main switchboard， different grades of board and equipment， such as electric equipment.This paper analyzed theoretical basis of ensureing all equipment and instrument and the explosion-proof， in other to explosion-proof problems，combining with the different zoning， distinctived electrical equipment was studied. Hopeing this article can provide some reference for the development of offshore oil electric network.

Offshore Oil Platform； Electrical Equipment and Instrument； Explosion Proof

杨玉冰（1984-），男，汉族本科，中级职称，现任电气工程师。研究方向：电气工程及其自动化 。

TE951

A

2095-8412 （2016） 03-363-04