石油天然气行业防爆电气常见问题研究

殷珠辉(中海石油(中国)有限公司深圳分公司，广东 深圳 518000)

0 引言

防爆电气设备是保证石油天然气行业安全的重要设备。在石油天然气行业生产处理设施的设计、建造、调试和生产过程中，常常因防爆电气设备选型不当、安装质量不合格、维保质量不合格等因素，使得防爆电气失去了防爆性能，极易引发闪爆事故。因此，深入探究石油天然气行业防爆电气常见问题及其解决方案就显得尤为重要。

1 防爆电气与危险区域划分概况

1.1 危险区域的划分

石油天然气行业的危险区域划分，是防爆电气设备正确应用的根本前提。根据该区域积聚易燃、易爆气体的难易程度，将危险场所或区域分为0区、1区和2区。由具备相应资质的设计单位依据GB 3836.14—2014《爆炸性环境 第14部分：场所分类 爆炸性气体环境》进行堪划，并经第三方检验机构审图部门批准[1]。GB 3836.14—2014依据所涉及的爆炸危险场所可能出现爆炸性气体的频率和可能持续的时间，将石油天然气行业的爆炸危险场所划分如下：0区，连续出现或长时间存在爆炸性气体的场所；1区，在正常运行时，可能出现爆炸性气体环境的场所；2区，在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，如果出现也是偶尔发生并且仅是短时间存在的场所。

1.2 防爆电气设备分类

1.2.1 按防爆原理分类

根据防爆结构原理，可将防爆电气设备分为如下几类：隔爆型“Ex d”、增安型“Ex e”、本质安全型“Ex i”、油浸型“Ex o”和浇封型“Ex m”。

1.2.2 按适用环境分类

根据适用的爆炸性物质环境，将防爆电气设备分成三类：Ⅰ类，矿井用电气设备；Ⅱ类，除矿井气体以外的爆炸性气体环境用电气设备；Ⅲ类，爆炸性粉尘环境用电气设备。

石油天然气行业选用Ⅱ类防爆设备，即适用除矿井气体以外的爆炸性气体环境[2]。如表1所示，根据所适用的各个爆炸性环境的主要爆炸性气体不同，可将Ⅱ类防爆电气设备进一步再分类。

表1 爆炸性环境代表性气体及其分类

1.3 防爆标志

防爆电气设备标志一般标注：型式+类别+温度组别[3]。例如：Ex dⅡB T3，表示隔爆型ⅡB类T3组电气设备，其中，Ex为防爆，d为隔爆型，ⅡB为适用于Ⅱ类爆炸环境(即除矿井气体以外的爆炸性气体环境用电气设备)，代表性气体为乙烯、二甲醚、环丙烷，T3表示防爆设备表面温度可能达到200 ℃，适用于引燃温度大于200 ℃的爆炸性气体环境。

2 石油天然气行业防爆电气设备常见问题

中海油深圳分公司某天然气陆岸终端近3年连续开展了设施防爆电气设备专项检查。针对防爆电气专项检查发现的问题进行统计分析，发现工程施工类问题占45%，设备检修维保类问题占34%，设备采购类问题占12%，方案设计类问题占9%。其中，常见问题及表现形式如下。

2.1 防爆电气设备选型不当

在工程中，防爆电气设备选型，应该根据现场使用环境来确定防爆类型和气体级别、设备类别以及温度组别[4]。首先依据危险区的划分选择防爆类型，确保防爆类型适用该危险区，再确认其是否为Ⅱ类设备，再检查其气体级别是否合适，最后确定温度组别是否合适。

选型不当是石油天然气行业防爆电气检查最容易出现的问题。例如，石油天然气行业通常是Ⅱ类爆炸环境，但经常会出现使用Ⅰ类防爆电气设备的现象。又如气体环境(如电池间的典型气体为氢气)为“ⅡC”类，但却选用“ⅡB”类电气设备。

2.2 防爆电气设备安装质量不合格

2.2.1 防爆电气设备安装的一般规定

(1)铭牌应清晰完好，清晰体现防爆标志、生产日期、产品编号和生产厂家等信息[5]。

(2)防爆电气设备外观应该完好，无裂纹及损伤，螺栓应牢固、并有防松动措施。

(3)防爆电气设备应该安装在牢固的金属支架上，使用合适的防爆堵塞元件封堵多余的电缆口，否则会破坏或降低其防爆性能。

(4)若隔爆型防爆电气设备的紧固螺栓缺失、不配套或者缺少垫片，易严重影响其防爆性能。

(5)在防爆危险区域不能有电缆中间接头，若有，则应采用防爆接线盒。

防爆电气设备安装质量参差不齐，其中又以等电位(接地)连接和电缆引入装置问题最为突出。

2.2.2 等电位(接地)连接

等电位(接地)系统对于防爆危险区内的防爆电气设备是至关重要的。该系统主要包括钢护铠、金属导管和保护线。等电位保护线宜采用多股软绞线，且是截面积大于4 mm2的铜芯，不得互相串联接地[6]。管线、外壳或其他金属导管等，可用于辅助接地。对中性点不接地的系统，其接地阻值应当小于10 Ω；而对中性点接地的系统，其接地阻值不能大于4 Ω[7]。若没有特别要求，本安型“Ex i”防爆电气设备的金属外壳不用进行等电位连接。

2.2.3 电缆引入装置

电缆引入装置是防爆电气设备的电缆接入时必须使用的设备部件，并且应采用密封填料、弹性密封圈等方式对其进行密封。GB 3836.1—2010《爆炸性环境第1部分设备通用要求标准》规定，电缆及其引入装置连接到防爆电气设备上时，不能破坏其防爆性能。

当密封形式为密封圈的电缆引入装置时，常出现的问题是：选用的密封圈内径不能很好地匹配电缆外径，使得密封不严；未按规范封堵冗余电缆引入孔；弹性密封圈应与所密封电缆的相匹配，一个孔只允许密封单根电缆，禁止一孔多线，且不允许进线前剥线。填料式电缆引入装置主要问题表现在：没有进行充分混合双组份填料或者其封堵长度过窄，小于20 mm[8]；引入装置选择错误，如NPT格兰头安装在非NPT螺纹的壳体上；铠装电缆未按要求进行压铠安装。对由2个单元组成的复合型防爆电气设备，比如某防爆电气设备的接线部分是增安型，而其容易产生火花的控制单元采用的是隔爆型，那么必须封堵这两个单元腔室的过线孔。

2.3 防爆电气设备维保质量不合格

(1)在拆卸、检修防爆电气设备后，恢复安装防爆电气设备时，常会因为各种原因出现螺栓未拧紧甚至缺失的情况，直接损坏了设备的防爆性能。

(2)许多维修人员不认为使用生料带会损坏设备的防爆性能，导致防爆温度变送器、压力变送器的检修普遍存在使用生料带的问题，实际上，在导管的螺纹处只能涂导电性防锈脂或者电力复合脂。

(3)防爆标识问题明显。对老旧设施，较多的是防爆标识问题：设备无铭牌或者字迹模糊，导致防爆信息难以识别；铭牌不符合规范，缺少防爆标志、缺少合格证编号等；设备铭牌标识为隔爆型设备，但其结构型式明显与隔爆型设备相关技术要求不相符，譬如常发现部分隔爆型设备在隔爆接合面处加装橡胶衬垫。

3 防爆电气设备管理解决方案

3.1 加强科学选型与采购管理

加强防爆电气设备科学选型是石油天然气行业防爆电气设备管理的首要条件。项目设计人员、维保维修工程师应科学选型，以保证设备设施安全性。应石油天然气行业实际生产运行情况和爆炸危险区域划分情况，选择防爆电气设备型号。另外，针对海上油气平台，选择防爆电气时，还应着重考虑其耐腐蚀性能。

加强防爆电气设备的采购管理，是影响整个防爆电气管理周期的重要环节。市场上防爆电气设备的生产厂家和销售商家很多，其产品也是鱼龙混杂，不少厂家铤而走险，生产、销售未经过检验、认证的套牌产品。因此采购防爆电气设备时，应详细提出技术要求，并进行跟踪落实。防爆电气设备到货后应及时进行验收，按照防爆电气设备的产品要求，逐一核对其铭牌信息、防爆标志、防爆合格证和设备图纸、3C认证以及整体外观、接合面、进出线口是否完整良好等。

3.2 保证防爆电气设备安装质量

3.2.1 做好设备安装作业管控

防爆性能是由防爆电气设备产品合格和正确安装维护两部分形成的，两者均应得到足够的重视。杜绝设备防爆性能失效现象，既要重视选型、采办，也要重视设备安装维护。故此，在科学选择防爆电气设备之后，现场专业技术人员应对其正确安装，避免因违规安装设备损坏其防爆性能。设备安装人员应按照相关技术文件，在第三方专业人员监管下进行安装。

3.2.2 定期开展防爆电气设备的风险评估

针对石油天然气行业中的防爆电气设备安装问题定期开展风险评估，可以有效规避防爆性能失效风险。在开展作业风险评估工作时重点关注以下三个方面：

(1)对相关的爆炸危险环境进行评估，充分考虑该爆炸危险区域的固有危险等级及其划分，以及直接影响当前影响区域危险程度的重要因素指标。

(2)对待安装防爆电气设备的防爆性能进行评估，主要考虑防爆设备性能是否良好、是否适用于该爆炸危险区域。

(3)对风险防范措施进行评估，风险评估内容包括但不限于设备安装人员的资质、能力、安全意识，以及设备的设定、测试等方面。

3.3 加强设备维保人员专业化培训

对防爆电气设备的安装、维护、保养相关技术人员，进行防爆电气专业化培训。随着工业化产品、装置逐步增多，防爆电气设备也将越来越多，加强相关安装、维保人员的专业化技能培训便显得尤为重要。安装、维护人员应当科学维护防爆电气设备，降低故障率，设备管理人员应该努力提高维护人员的维保技能，制定科学的防爆电气设备维保计划，保障其安全运行。

另外，在安装、使用新的防爆电气设备之后，应对实际操作人员进行新设备培训，培训内容应是针对性较强的新设备相关注意事项和使用方法，避免操作人员不了解使用方法而造成误操作，使得防爆电气设备防爆性能失效。

4 防爆电气全生命周期管理体系

要真正做好防爆电气管理，应该建立防爆电气全生命周期管理体系。防爆电气设备的全生命周期管理，涉及设备的加工制造、采购、验收、安装、检验、维保、检修等多个环节。任何环节出现纰漏，都可能导致防爆性能失效。电气专业维修部门应建立防爆电气全生命管理体系档案(包含设备台账、防爆合格证、位号、安装区域、技术说明书、维保记录、检维修记录等) 。

对于石油天然气行业来说，防爆电气的管理应该将重点放在维护保养方面。

首先，应该由接受过专业化培训的人员进行防爆电气设备的维护管理，组建专业的人才队伍，每天对防爆电气设备进行一次巡查，对表面出现锈蚀、破损或者仪表精度下降等问题及时解决。每季度进行全面检查，测试防爆电气的防爆性能，及时进行隐患整改。其次，在日常的设备维护管理中，要加强设备的防雷、接地系统的检查。最后，重点管理高强度运转的电气设备，缩短检查、维保周期，着重检查设备外壳是否出现破损、接地系统是否完好、防水性能是否良好等，确保设备的安全运行。

5 结语

通过石油化工行业常见防爆问题的研究，基于现场防爆电气的主要问题及其主要原因，提出了设备管理解决方案，使得相应问题得到很好解决。同时，进一步提出构建防爆电气全生命周期管理体系，并在石油化工基地得到了很好的应用，使得石油化工防爆电气寿命得到延长，安全管理得到显著提升，同时也为相关行业设备管理提供借鉴。