孫偉俊，胡月雙，寧會朋，劉思，劉鎮(zhèn)東

(海洋石油工程(青島)有限公司，青島，266520)

0 引 言

沙特阿拉伯國家石油公司(以下稱沙特阿美)是一個有多年歷史的綜合國際石油公司，隨著“一帶一路”倡議的持續(xù)推進，越來越多的中國企業(yè)進入沙特高端市場，成為沙特阿美的承包商。沙特阿美擁有龐大而完備的標準體系，在其項目執(zhí)行過程中具有充分的嚴肅性和權(quán)威性，筆者在參與沙特阿美某海洋工程項目過程中，對其標準體系中與危險區(qū)域劃分相關(guān)的內(nèi)容進行了了解與研究，有了一些認識，希望與國內(nèi)讀者分享，以期對更好地理解其防爆區(qū)域設計及施工要求有所裨益。

1 沙特阿美標準體系介紹

1.1 沙特阿美標準結(jié)構(gòu)與角色

沙特阿美標準體系是由材料規(guī)范、工程設計標準和標準圖紙等組成的一系列文件規(guī)定。根據(jù)沙特阿美公司規(guī)定，這些標準是強制性的，適用于所有沙特阿美工程項目。對其標準的任何偏離，都必須直接提交至其工程主管部門，并得到設計和檢驗部門的正式批準方可實施。

沙特阿美工程標準傳統(tǒng)上是基于北美標準制定的，其中NEC標準(美國國家電氣規(guī)程)是其重要組成部分，對沙特阿美工程項目的電氣安裝有重大影響。除NEC外，其他用于電氣設備安裝的參考標準包括ANSI、 IEEE、 NEMA、 ICEA、 AEIC、 UL、 ISA等。在這些參考標準的基礎(chǔ)上，沙特阿美制定了龐大的公司標準體系，并補充了這些標準中未詳細說明的一些具體要求，在某些情況下，沙特阿美標準會刪除或修改這些參考標準中的具體要求。

1.2 沙特阿美標準體系變遷背景

供應給沙特阿美的大多數(shù)電氣設備是根據(jù)IEC而非NEC標準進行生產(chǎn)制造的。過去沙特阿美曾使用兩種方法來接受根據(jù)IEC標準制造的設備和材料，第一種方法是由沙特阿美工程部的工程師在個案基礎(chǔ)上對提議的設備或材料進行評估，看看它是否為特定的應用提供了與北美標準設備相同的功能和安全性。第二種方法即修改公司標準，以確定使用設備和材料的條件和要求按IEC標準制造。后者通過納入“Zone(區(qū))”爆炸危險區(qū)域分類體系幾乎消除了逐案評價的需要。

2 Zone(區(qū))和Division(類)體系對比

2.1 分類方法

按照NEC和IEC對不同危險區(qū)域的定義，Division 1大致對應Zone 0，Division 2大致對應Zone 1和Zone 2，但它們并不完全等同。對應關(guān)系如表1所示。

表1 Division(類)體系與Zone(區(qū))體系對比

2.2 爆炸性氣體組別

不同環(huán)境中氣體的物理、化學性質(zhì)不同，其點燃、爆炸的特性也各不相同，根據(jù)氣體的最大試驗安全間隙和最小點燃能量的大小，IEC將不同氣體環(huán)境劃分為不同的組別，即ⅡA、 ⅡB、 ⅡC，NEC中也對氣體環(huán)境進行了類似分組，兩者大致對應關(guān)系如表2所示。

表2 氣體組別轉(zhuǎn)換對應表

2.3 溫度組別

通常，專門設計用于危險場所的電氣設備都要在規(guī)定的環(huán)境溫度下確定其最高運行溫度，并且要求在設備上標明該值。NEC和IEC體系都采用標志數(shù)字來代替實際上的測量溫度值。這些表明最高溫度范圍的標志數(shù)字通常稱為“T”值。Division(類)方法下的溫度級別分類比較詳細，Zone(區(qū))方法簡化了溫度級別的分類，更具有實際操作性。

2.4 防爆設備的保護形式

可燃氣體燃燒爆炸需要3個條件： 可燃物、助燃物及點火源，只有3個條件同時存在，才有可能發(fā)生爆炸。因此，采取適當?shù)拇胧?，?個條件不同時具備即可達到防止爆炸的目的。根據(jù)電氣設備所處的區(qū)域等級、所在環(huán)境的氣體組別、溫度組別，選取對應的設備保護形式，即可防止爆炸危險性環(huán)境形成及爆炸，NEC與IEC體系中均提出了電氣設備防爆形式的劃分。

NEC體系有保護方式(protection techniques)的概念，實際上就是IEC中的防爆形式(type of protection)。NEC第500章提出了與IEC不同的防爆形式。

NEC第505章是以IEC標準為基礎(chǔ)制定的，其等效采用了部分IEC防爆形式，如隔爆形“d”、充油形“o”、增安形“e”、澆封形“m”、充砂形“q”等。

現(xiàn)行IEC標準IEC60079-14還引入了設備保護級別(equipment protection levels，EPL)的新概念。

2.5 設備標識

NEC和IEC體系下都要求對防爆設備的銘牌進行標識，但NEC體系中防爆設備的防爆標志是將此設備能適用的危險場所的Class/Division或是Class/Zone一同列出。示例如下：

(1) IEC體系： Exd ia IIC T4。

(2) NEC體系： IS Class I, Division 1，Group A，B，C&D T4。

除本安防爆結(jié)構(gòu)用“IS”做前置標識外，其余防爆形式無前置標識。

3 沙特阿美由Division(類)轉(zhuǎn)為Zone(區(qū))體系的考慮

從歷史上來看，沙特阿美標準體系一直嚴重依賴NEC。在過去的幾十年里，沙特阿美標準逐漸演變，接受了越來越多對NEC的安裝技術(shù)和設備的偏離，主要出于如下原因：

(1) 從與國際承包商和供應商合作建造設施中獲得的經(jīng)驗。

(2) 需要更多的耐腐蝕產(chǎn)品用于海上/近海環(huán)境。

(3) 增加本地制造的IEC產(chǎn)品的可用性。

隨著時間的推移，沙特阿美開始對其標準進行修改，允許IEC和北美標準設備的有限混合使用。此外，該公司的材料要求，如儀表設備、開關(guān)設備、控制設備等逐漸演變?yōu)閷贜EC或IEC標準的設計均可接受。

隨著沙特阿美內(nèi)部對于Zone(區(qū))體系的應用越來越多，越來越傾向于使用Zone(區(qū))體系進行分區(qū)，但考慮到沙特阿美標準體系過于依賴NEC和其他北美標準，完全由Division(類)轉(zhuǎn)為Zone(區(qū))體系一度被認為是難以實現(xiàn)的。1997年，API RP 505的發(fā)布移除了轉(zhuǎn)換過程中的大部分障礙，此后，加拿大發(fā)布的加拿大電氣規(guī)程(CEC)也納入了Zone(區(qū))體系，這與沙特阿美的想法不謀而合。1999年后期，沙特阿美公司開始起草修訂標準，將Division(類)體系完全遷移到Zone(區(qū))體系。

4 Division(類)體系向Zone(區(qū))體系的轉(zhuǎn)換完成過程

實施這一轉(zhuǎn)換主要是通過沙特阿美對其公司設計標準SAES-B-068(爆炸危險區(qū)域分級)的修訂。該標準修訂要求如下：

(1) 所有新建或擴建的設施均按API RP 505的要求按照Zone(區(qū))體系進行分區(qū)。

(2) 現(xiàn)有基于Division(類)體系的設施如需進行擴建，強烈建議將整個設施重新按Zone(區(qū))體系進行分區(qū)。

該標準中對具體的轉(zhuǎn)換細則要求如下：

(1) 將Group A和Group B對應轉(zhuǎn)換為Group ⅡC。

(2) 將Group C對應轉(zhuǎn)換為Group ⅡB。

(3) 將Group D對應轉(zhuǎn)換為Group ⅡA。

(4) 將Division 2對應轉(zhuǎn)換為Zone 2。

(5) 對于環(huán)繞在危險源周圍的開放區(qū)域，由Division 1轉(zhuǎn)換為Zone 1。

(6) 對于封閉的Division 1區(qū)域，需要咨詢消防工程師來指導轉(zhuǎn)換為Zone 1或者Zone 0區(qū)域。

爆炸危險區(qū)域轉(zhuǎn)換如圖1所示。

圖1 爆炸危險區(qū)域轉(zhuǎn)換示意

轉(zhuǎn)換為Zone(區(qū))體系后Zone 0區(qū)域的范圍將非常有限，由于0區(qū)通常存在于密閉系統(tǒng)中，這些系統(tǒng)一般會設置排放口至大氣環(huán)境中。Zone 1區(qū)域則更為常見，甚至比對應的Division 1區(qū)域更大，在大多數(shù)情況下會出現(xiàn)一個較小的Zone 1區(qū)域被較大的Zone 2區(qū)域環(huán)繞的情況。

5 結(jié) 語

沙特阿美從Division(類)體系轉(zhuǎn)為Zone(區(qū))體系，可以有效利用更廣泛的電氣設備、安裝技術(shù)，并消除對設備誤用的安全擔憂。兩種體系都各有優(yōu)勢，它們都有可靠的記錄，但Zone(區(qū))體系顯然更為靈活，它簡化了世界各地供應商對電儀設備的應用，并逐漸成為世界上主流的危險區(qū)域分級體系。