摘要：控制系統(tǒng)作為石油化工項(xiàng)目關(guān)鍵的部分，其中控制中心（控制室）在石油化工項(xiàng)目中占有重要的地位。本文闡述了石油化工控制室抗爆設(shè)計(jì)范圍、爆炸荷載及石油化工抗爆控制室的工程設(shè)計(jì)，以供參考。

關(guān)鍵詞：石油化工控制室；抗爆結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

1、概述

控制系統(tǒng)在石油加工過程中是最重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)之一。隨著控制技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，在石油加工生產(chǎn)過程中集散控制系統(tǒng)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。通常在現(xiàn)代化的煉油項(xiàng)目中只設(shè)置一個(gè)控制相關(guān)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的控制中心。在該控制中心中，設(shè)置了大量的控制儀器或設(shè)備，并配備了相應(yīng)的操作和系統(tǒng)維護(hù)人員。隨著人們不斷的提高安全意識(shí)，控制中心（控制室）抗爆作用越來越重要，應(yīng)用也越來越多。爆炸荷載作為一種動(dòng)態(tài)荷載，作用力較大，持續(xù)的時(shí)間較短，危害后果比較嚴(yán)重，發(fā)生來源和作用機(jī)理的特殊性較強(qiáng)，與常規(guī)的靜荷載不同。

2、石油化工控制室抗爆設(shè)計(jì)范圍

一直以來關(guān)于石油化工裝置控制室抗爆設(shè)計(jì)的范圍都缺乏明確的規(guī)定，所以在具體的執(zhí)行過程中會(huì)因設(shè)計(jì)單位和項(xiàng)目的不同，存在一定的差異。如中國(guó)成達(dá)工程有限公司對(duì)控制室（控制中心）、現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜間采用的抗爆設(shè)計(jì)的范圍規(guī)定為：（1）中石化、中石油、中海油等按照國(guó)內(nèi)石油石化行業(yè)建設(shè)項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；（2）國(guó)外引進(jìn)的工藝包或項(xiàng)目、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等文件中建設(shè)項(xiàng)目提出相關(guān)要求的；（3）業(yè)主針對(duì)建設(shè)項(xiàng)目提出的進(jìn)行抗爆設(shè)計(jì)要求的；（4）項(xiàng)目安全評(píng)價(jià)、政府部門安全消防審查意見中提出建設(shè)項(xiàng)目需要進(jìn)行抗爆設(shè)計(jì)的。

3、爆炸荷載分析

石油化工裝置可能產(chǎn)生的爆炸主要包括粉塵爆炸、蒸汽云爆炸、壓力容器爆炸及濃縮相物質(zhì)爆炸等。雖然可能發(fā)生很多形式的爆炸，但是石油化工裝置主要的爆炸形式為蒸氣云爆炸。蒸氣云指的是易燃易爆的氣體發(fā)生泄漏后在空氣中形成的氣團(tuán)，因?yàn)檎魵庠颇茏杂稍诳罩酗h移，所以其爆炸方向和位置具有較大的不確定性。爆炸最重要的特征是突然向空氣中釋放被壓縮的能量，而使其瞬時(shí)壓力激增的情況，即爆炸波超壓，向建筑物上傳遞便形成了爆炸荷載。因?yàn)樵诳諝庵行纬杀úㄖ?，在其傳播過程中強(qiáng)度得到快速的衰減，根據(jù)建筑物離爆炸源的距離不同，也會(huì)形成不同的爆炸波壓力。通常情況下，在臨近區(qū)域爆炸會(huì)形成沖擊波形式，在遠(yuǎn)離區(qū)域爆炸會(huì)形成壓力波形式。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的壓力波或沖擊波在其負(fù)壓階段形成的沖擊能量，比正壓階段的沖擊能量低許多，不會(huì)對(duì)建筑物造成大的影響，所以在抗爆設(shè)計(jì)中可以忽略不計(jì)。

4、石油化工抗爆控制室的工程設(shè)計(jì)

4.1建筑物強(qiáng)度及建筑結(jié)構(gòu)形式

一般在考慮爆炸力對(duì)建筑物的作用時(shí)，爆炸荷載的大小對(duì)建筑物的強(qiáng)度起著決定作用。所以應(yīng)該根據(jù)整體鋼筋混凝土矩形箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建筑物，以符合在爆炸荷載的影響下即使建筑物發(fā)生較大的變形也不會(huì)破壞垮塌的要求。

4.2建筑配件的抗爆構(gòu)造措施

4.2.1建筑外門

建筑外門是防護(hù)控制室抗爆體系中比較薄弱的部分，所以需要對(duì)外門設(shè)置的單模數(shù)量和尺寸進(jìn)行嚴(yán)格的控制?？贡刂剖业慕ㄖ忾T不應(yīng)該面向具有爆炸危險(xiǎn)的方位，應(yīng)在建筑物背立面或兩側(cè)布置，應(yīng)保證其強(qiáng)度和剛度相匹配與防護(hù)墻體的強(qiáng)度，可以一定程度抵抗超壓和負(fù)超壓帶來的沖擊，所有的外墻面上不能設(shè)置窗戶。為了使設(shè)備、操作人員進(jìn)出和緊急情況疏散人員的需求得到滿足，應(yīng)該把建筑外門分為設(shè)備門、通道門、緊急疏散出口門三種類型。

設(shè)備門是為進(jìn)出建筑物的計(jì)算機(jī)、儀表盤、空氣調(diào)節(jié)設(shè)備等便于安裝、檢修而設(shè)置的專用通道，其尺寸大小應(yīng)該以設(shè)備的具體尺寸為依據(jù)，但一般應(yīng)保持洞口的尺寸大于1.8mx2.5m，并且是雙扇門的形式。可以不在專用的設(shè)備門設(shè)置門斗，不使用時(shí)可以完全封閉。如果該門還同時(shí)用作通道門，則應(yīng)封閉其中的一扇門，保證另一扇門具備所有通道門的性能；通道門一般是操作人員進(jìn)出建筑物的通道，應(yīng)該向外開啟，應(yīng)在通道門內(nèi)側(cè)設(shè)置門斗，并且保證門斗內(nèi)所有的內(nèi)門都可以承受正、負(fù)超壓的沖擊。為了使建筑物內(nèi)的正壓環(huán)境得以保障，還應(yīng)該對(duì)所有和門斗相同的門上設(shè)置自動(dòng)閉門器。通道門的門扇上應(yīng)該設(shè)置可以觀察通道門外側(cè)情況的門鏡，便于在發(fā)生火災(zāi)時(shí)操作人員可以安全撤離。一般應(yīng)控制通道門洞口的尺寸小于1.0mx2.4m；除了面對(duì)裝置區(qū)的立面外，應(yīng)根據(jù)抗爆控制室的要求在另外三個(gè)立面設(shè)置緊急出口，這種用于緊急情況下人員迅速疏散的出口在正常時(shí)應(yīng)該保持完全封閉狀態(tài)，可以不設(shè)門斗。一般應(yīng)控制緊急出口的門洞口尺寸為0.8mx1.8m。

按三種類型分別設(shè)置抗爆控制室的外門，在滿足正常使用需求的情況下有利于緊急疏散人員，有利于建筑節(jié)能滿足控制室內(nèi)不環(huán)境穩(wěn)定性的需求，還可以使工程的造價(jià)得以降低。一般情況下抗爆控制室通道門系統(tǒng)的的造價(jià)較高。

4.2.2建筑外窗

因?yàn)檠b置爆炸后產(chǎn)生的有害煙、氣、火、熱流等可能會(huì)通過炸壞的窗洞口進(jìn)入控制室，所以不應(yīng)該在抗爆控制室外墻設(shè)窗戶。特別是計(jì)算機(jī)室、控制室、電器設(shè)備及電池間、儀表機(jī)柜間、采暖通風(fēng)空調(diào)機(jī)機(jī)房、急救室、門斗、操作值班人員辦公室、人員集中的場(chǎng)所如會(huì)議室及輔助間等房間的功能都是維持正常裝置生產(chǎn)的必需品，因此不能在外墻上開設(shè)窗戶。

為了使建筑熱工的要求得到滿足可以采用雙層玻璃窗，但應(yīng)該保證兩層都是夾層玻璃。窗框應(yīng)是鍍鋅鋼材制造，并用焊接的方式和鋼筋混凝土洞口相連，應(yīng)采用鋼質(zhì)卡具把玻璃緊固到窗框上，保證可以把爆炸產(chǎn)生的壓力由玻璃片向周圍的結(jié)構(gòu)體傳遞。不能使用塑料或鋁窗框，因?yàn)槠鋸?qiáng)度無法抵抗爆炸產(chǎn)生的超壓力，并且塑料窗框還會(huì)在發(fā)生火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺激氣味和有毒氣體，對(duì)消防和救援工作造成影響。

4.2.3建筑屋面

屋面應(yīng)該具有良好的保溫、防水、隔熱性能，但是注意不能使用如架空隔熱板等的裝配式混凝土構(gòu)件，因?yàn)樵诒_擊波的作用下這類構(gòu)造會(huì)被掀起，可能對(duì)疏散人員的生命安全造成威脅，進(jìn)而形成次生災(zāi)害。

結(jié)語

綜上所述，石油化工控制室花費(fèi)較多的成本采用抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是為了在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)對(duì)人的關(guān)懷和重視，反映出抗爆控制室設(shè)計(jì)的基本理念是以人為本，因?yàn)榭贡b置爆炸時(shí)產(chǎn)生的沖擊波超壓的性質(zhì)與破壞力具有一定的不確定性，所以在設(shè)計(jì)過程中除了需要進(jìn)行力學(xué)設(shè)計(jì)外，還應(yīng)該對(duì)概念設(shè)計(jì)引起重視。

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