殷珠輝(中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518000)

0 引言

防爆電氣設(shè)備是保證石油天然氣行業(yè)安全的重要設(shè)備。在石油天然氣行業(yè)生產(chǎn)處理設(shè)施的設(shè)計(jì)、建造、調(diào)試和生產(chǎn)過(guò)程中，常常因防爆電氣設(shè)備選型不當(dāng)、安裝質(zhì)量不合格、維保質(zhì)量不合格等因素，使得防爆電氣失去了防爆性能，極易引發(fā)閃爆事故。因此，深入探究石油天然氣行業(yè)防爆電氣常見(jiàn)問(wèn)題及其解決方案就顯得尤為重要。

1 防爆電氣與危險(xiǎn)區(qū)域劃分概況

1.1 危險(xiǎn)區(qū)域的劃分

石油天然氣行業(yè)的危險(xiǎn)區(qū)域劃分，是防爆電氣設(shè)備正確應(yīng)用的根本前提。根據(jù)該區(qū)域積聚易燃、易爆氣體的難易程度，將危險(xiǎn)場(chǎng)所或區(qū)域分為0區(qū)、1區(qū)和2區(qū)。由具備相應(yīng)資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位依據(jù)GB 3836.14—2014《爆炸性環(huán)境 第14部分：場(chǎng)所分類 爆炸性氣體環(huán)境》進(jìn)行堪劃，并經(jīng)第三方檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)審圖部門(mén)批準(zhǔn)[1]。GB 3836.14—2014依據(jù)所涉及的爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所可能出現(xiàn)爆炸性氣體的頻率和可能持續(xù)的時(shí)間，將石油天然氣行業(yè)的爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所劃分如下：0區(qū)，連續(xù)出現(xiàn)或長(zhǎng)時(shí)間存在爆炸性氣體的場(chǎng)所；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；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)生并且僅是短時(shí)間存在的場(chǎng)所。

1.2 防爆電氣設(shè)備分類

1.2.1 按防爆原理分類

根據(jù)防爆結(jié)構(gòu)原理，可將防爆電氣設(shè)備分為如下幾類：隔爆型“Ex d”、增安型“Ex e”、本質(zhì)安全型“Ex i”、油浸型“Ex o”和澆封型“Ex m”。

1.2.2 按適用環(huán)境分類

根據(jù)適用的爆炸性物質(zhì)環(huán)境，將防爆電氣設(shè)備分成三類：Ⅰ類，礦井用電氣設(shè)備；Ⅱ類，除礦井氣體以外的爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備；Ⅲ類，爆炸性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備。

石油天然氣行業(yè)選用Ⅱ類防爆設(shè)備，即適用除礦井氣體以外的爆炸性氣體環(huán)境[2]。如表1所示，根據(jù)所適用的各個(gè)爆炸性環(huán)境的主要爆炸性氣體不同，可將Ⅱ類防爆電氣設(shè)備進(jìn)一步再分類。

表1 爆炸性環(huán)境代表性氣體及其分類

1.3 防爆標(biāo)志

防爆電氣設(shè)備標(biāo)志一般標(biāo)注：型式+類別+溫度組別[3]。例如：Ex dⅡB T3，表示隔爆型ⅡB類T3組電氣設(shè)備，其中，Ex為防爆，d為隔爆型，ⅡB為適用于Ⅱ類爆炸環(huán)境(即除礦井氣體以外的爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備)，代表性氣體為乙烯、二甲醚、環(huán)丙烷，T3表示防爆設(shè)備表面溫度可能達(dá)到200 ℃，適用于引燃溫度大于200 ℃的爆炸性氣體環(huán)境。

2 石油天然氣行業(yè)防爆電氣設(shè)備常見(jiàn)問(wèn)題

中海油深圳分公司某天然氣陸岸終端近3年連續(xù)開(kāi)展了設(shè)施防爆電氣設(shè)備專項(xiàng)檢查。針對(duì)防爆電氣專項(xiàng)檢查發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)工程施工類問(wèn)題占45%，設(shè)備檢修維保類問(wèn)題占34%，設(shè)備采購(gòu)類問(wèn)題占12%，方案設(shè)計(jì)類問(wèn)題占9%。其中，常見(jiàn)問(wèn)題及表現(xiàn)形式如下。

2.1 防爆電氣設(shè)備選型不當(dāng)

在工程中，防爆電氣設(shè)備選型，應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境來(lái)確定防爆類型和氣體級(jí)別、設(shè)備類別以及溫度組別[4]。首先依據(jù)危險(xiǎn)區(qū)的劃分選擇防爆類型，確保防爆類型適用該危險(xiǎn)區(qū)，再確認(rèn)其是否為Ⅱ類設(shè)備，再檢查其氣體級(jí)別是否合適，最后確定溫度組別是否合適。

選型不當(dāng)是石油天然氣行業(yè)防爆電氣檢查最容易出現(xiàn)的問(wèn)題。例如，石油天然氣行業(yè)通常是Ⅱ類爆炸環(huán)境，但經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)使用Ⅰ類防爆電氣設(shè)備的現(xiàn)象。又如氣體環(huán)境(如電池間的典型氣體為氫氣)為“ⅡC”類，但卻選用“ⅡB”類電氣設(shè)備。

2.2 防爆電氣設(shè)備安裝質(zhì)量不合格

2.2.1 防爆電氣設(shè)備安裝的一般規(guī)定

(1)銘牌應(yīng)清晰完好，清晰體現(xiàn)防爆標(biāo)志、生產(chǎn)日期、產(chǎn)品編號(hào)和生產(chǎn)廠家等信息[5]。

(2)防爆電氣設(shè)備外觀應(yīng)該完好，無(wú)裂紋及損傷，螺栓應(yīng)牢固、并有防松動(dòng)措施。

(3)防爆電氣設(shè)備應(yīng)該安裝在牢固的金屬支架上，使用合適的防爆堵塞元件封堵多余的電纜口，否則會(huì)破壞或降低其防爆性能。

(4)若隔爆型防爆電氣設(shè)備的緊固螺栓缺失、不配套或者缺少墊片，易嚴(yán)重影響其防爆性能。

(5)在防爆危險(xiǎn)區(qū)域不能有電纜中間接頭，若有，則應(yīng)采用防爆接線盒。

防爆電氣設(shè)備安裝質(zhì)量參差不齊，其中又以等電位(接地)連接和電纜引入裝置問(wèn)題最為突出。

2.2.2 等電位(接地)連接

等電位(接地)系統(tǒng)對(duì)于防爆危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)的防爆電氣設(shè)備是至關(guān)重要的。該系統(tǒng)主要包括鋼護(hù)鎧、金屬導(dǎo)管和保護(hù)線。等電位保護(hù)線宜采用多股軟絞線，且是截面積大于4 mm2的銅芯，不得互相串聯(lián)接地[6]。管線、外殼或其他金屬導(dǎo)管等，可用于輔助接地。對(duì)中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)，其接地阻值應(yīng)當(dāng)小于10 Ω；而對(duì)中性點(diǎn)接地的系統(tǒng)，其接地阻值不能大于4 Ω[7]。若沒(méi)有特別要求，本安型“Ex i”防爆電氣設(shè)備的金屬外殼不用進(jìn)行等電位連接。

2.2.3 電纜引入裝置

電纜引入裝置是防爆電氣設(shè)備的電纜接入時(shí)必須使用的設(shè)備部件，并且應(yīng)采用密封填料、彈性密封圈等方式對(duì)其進(jìn)行密封。GB 3836.1—2010《爆炸性環(huán)境第1部分設(shè)備通用要求標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，電纜及其引入裝置連接到防爆電氣設(shè)備上時(shí)，不能破壞其防爆性能。

當(dāng)密封形式為密封圈的電纜引入裝置時(shí)，常出現(xiàn)的問(wèn)題是：選用的密封圈內(nèi)徑不能很好地匹配電纜外徑，使得密封不嚴(yán)；未按規(guī)范封堵冗余電纜引入孔；彈性密封圈應(yīng)與所密封電纜的相匹配，一個(gè)孔只允許密封單根電纜，禁止一孔多線，且不允許進(jìn)線前剝線。填料式電纜引入裝置主要問(wèn)題表現(xiàn)在：沒(méi)有進(jìn)行充分混合雙組份填料或者其封堵長(zhǎng)度過(guò)窄，小于20 mm[8]；引入裝置選擇錯(cuò)誤，如NPT格蘭頭安裝在非NPT螺紋的殼體上；鎧裝電纜未按要求進(jìn)行壓鎧安裝。對(duì)由2個(gè)單元組成的復(fù)合型防爆電氣設(shè)備，比如某防爆電氣設(shè)備的接線部分是增安型，而其容易產(chǎn)生火花的控制單元采用的是隔爆型，那么必須封堵這兩個(gè)單元腔室的過(guò)線孔。

2.3 防爆電氣設(shè)備維保質(zhì)量不合格

(1)在拆卸、檢修防爆電氣設(shè)備后，恢復(fù)安裝防爆電氣設(shè)備時(shí)，常會(huì)因?yàn)楦鞣N原因出現(xiàn)螺栓未擰緊甚至缺失的情況，直接損壞了設(shè)備的防爆性能。

(2)許多維修人員不認(rèn)為使用生料帶會(huì)損壞設(shè)備的防爆性能，導(dǎo)致防爆溫度變送器、壓力變送器的檢修普遍存在使用生料帶的問(wèn)題，實(shí)際上，在導(dǎo)管的螺紋處只能涂導(dǎo)電性防銹脂或者電力復(fù)合脂。

(3)防爆標(biāo)識(shí)問(wèn)題明顯。對(duì)老舊設(shè)施，較多的是防爆標(biāo)識(shí)問(wèn)題：設(shè)備無(wú)銘牌或者字跡模糊，導(dǎo)致防爆信息難以識(shí)別；銘牌不符合規(guī)范，缺少防爆標(biāo)志、缺少合格證編號(hào)等；設(shè)備銘牌標(biāo)識(shí)為隔爆型設(shè)備，但其結(jié)構(gòu)型式明顯與隔爆型設(shè)備相關(guān)技術(shù)要求不相符，譬如常發(fā)現(xiàn)部分隔爆型設(shè)備在隔爆接合面處加裝橡膠襯墊。

3 防爆電氣設(shè)備管理解決方案

3.1 加強(qiáng)科學(xué)選型與采購(gòu)管理

加強(qiáng)防爆電氣設(shè)備科學(xué)選型是石油天然氣行業(yè)防爆電氣設(shè)備管理的首要條件。項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員、維保維修工程師應(yīng)科學(xué)選型，以保證設(shè)備設(shè)施安全性。應(yīng)石油天然氣行業(yè)實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行情況和爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分情況，選擇防爆電氣設(shè)備型號(hào)。另外，針對(duì)海上油氣平臺(tái)，選擇防爆電氣時(shí)，還應(yīng)著重考慮其耐腐蝕性能。

加強(qiáng)防爆電氣設(shè)備的采購(gòu)管理，是影響整個(gè)防爆電氣管理周期的重要環(huán)節(jié)。市場(chǎng)上防爆電氣設(shè)備的生產(chǎn)廠家和銷售商家很多，其產(chǎn)品也是魚(yú)龍混雜，不少?gòu)S家鋌而走險(xiǎn)，生產(chǎn)、銷售未經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)、認(rèn)證的套牌產(chǎn)品。因此采購(gòu)防爆電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)詳細(xì)提出技術(shù)要求，并進(jìn)行跟蹤落實(shí)。防爆電氣設(shè)備到貨后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行驗(yàn)收，按照防爆電氣設(shè)備的產(chǎn)品要求，逐一核對(duì)其銘牌信息、防爆標(biāo)志、防爆合格證和設(shè)備圖紙、3C認(rèn)證以及整體外觀、接合面、進(jìn)出線口是否完整良好等。

3.2 保證防爆電氣設(shè)備安裝質(zhì)量

3.2.1 做好設(shè)備安裝作業(yè)管控

防爆性能是由防爆電氣設(shè)備產(chǎn)品合格和正確安裝維護(hù)兩部分形成的，兩者均應(yīng)得到足夠的重視。杜絕設(shè)備防爆性能失效現(xiàn)象，既要重視選型、采辦，也要重視設(shè)備安裝維護(hù)。故此，在科學(xué)選擇防爆電氣設(shè)備之后，現(xiàn)場(chǎng)專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)對(duì)其正確安裝，避免因違規(guī)安裝設(shè)備損壞其防爆性能。設(shè)備安裝人員應(yīng)按照相關(guān)技術(shù)文件，在第三方專業(yè)人員監(jiān)管下進(jìn)行安裝。

3.2.2 定期開(kāi)展防爆電氣設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

針對(duì)石油天然氣行業(yè)中的防爆電氣設(shè)備安裝問(wèn)題定期開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，可以有效規(guī)避防爆性能失效風(fēng)險(xiǎn)。在開(kāi)展作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作時(shí)重點(diǎn)關(guān)注以下三個(gè)方面：

(1)對(duì)相關(guān)的爆炸危險(xiǎn)環(huán)境進(jìn)行評(píng)估，充分考慮該爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的固有危險(xiǎn)等級(jí)及其劃分，以及直接影響當(dāng)前影響區(qū)域危險(xiǎn)程度的重要因素指標(biāo)。

(2)對(duì)待安裝防爆電氣設(shè)備的防爆性能進(jìn)行評(píng)估，主要考慮防爆設(shè)備性能是否良好、是否適用于該爆炸危險(xiǎn)區(qū)域。

(3)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)防范措施進(jìn)行評(píng)估，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估內(nèi)容包括但不限于設(shè)備安裝人員的資質(zhì)、能力、安全意識(shí)，以及設(shè)備的設(shè)定、測(cè)試等方面。

3.3 加強(qiáng)設(shè)備維保人員專業(yè)化培訓(xùn)

對(duì)防爆電氣設(shè)備的安裝、維護(hù)、保養(yǎng)相關(guān)技術(shù)人員，進(jìn)行防爆電氣專業(yè)化培訓(xùn)。隨著工業(yè)化產(chǎn)品、裝置逐步增多，防爆電氣設(shè)備也將越來(lái)越多，加強(qiáng)相關(guān)安裝、維保人員的專業(yè)化技能培訓(xùn)便顯得尤為重要。安裝、維護(hù)人員應(yīng)當(dāng)科學(xué)維護(hù)防爆電氣設(shè)備，降低故障率，設(shè)備管理人員應(yīng)該努力提高維護(hù)人員的維保技能，制定科學(xué)的防爆電氣設(shè)備維保計(jì)劃，保障其安全運(yùn)行。

另外，在安裝、使用新的防爆電氣設(shè)備之后，應(yīng)對(duì)實(shí)際操作人員進(jìn)行新設(shè)備培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)是針對(duì)性較強(qiáng)的新設(shè)備相關(guān)注意事項(xiàng)和使用方法，避免操作人員不了解使用方法而造成誤操作，使得防爆電氣設(shè)備防爆性能失效。

4 防爆電氣全生命周期管理體系

要真正做好防爆電氣管理，應(yīng)該建立防爆電氣全生命周期管理體系。防爆電氣設(shè)備的全生命周期管理，涉及設(shè)備的加工制造、采購(gòu)、驗(yàn)收、安裝、檢驗(yàn)、維保、檢修等多個(gè)環(huán)節(jié)。任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)紕漏，都可能導(dǎo)致防爆性能失效。電氣專業(yè)維修部門(mén)應(yīng)建立防爆電氣全生命管理體系檔案(包含設(shè)備臺(tái)賬、防爆合格證、位號(hào)、安裝區(qū)域、技術(shù)說(shuō)明書(shū)、維保記錄、檢維修記錄等) 。

對(duì)于石油天然氣行業(yè)來(lái)說(shuō)，防爆電氣的管理應(yīng)該將重點(diǎn)放在維護(hù)保養(yǎng)方面。

首先，應(yīng)該由接受過(guò)專業(yè)化培訓(xùn)的人員進(jìn)行防爆電氣設(shè)備的維護(hù)管理，組建專業(yè)的人才隊(duì)伍，每天對(duì)防爆電氣設(shè)備進(jìn)行一次巡查，對(duì)表面出現(xiàn)銹蝕、破損或者儀表精度下降等問(wèn)題及時(shí)解決。每季度進(jìn)行全面檢查，測(cè)試防爆電氣的防爆性能，及時(shí)進(jìn)行隱患整改。其次，在日常的設(shè)備維護(hù)管理中，要加強(qiáng)設(shè)備的防雷、接地系統(tǒng)的檢查。最后，重點(diǎn)管理高強(qiáng)度運(yùn)轉(zhuǎn)的電氣設(shè)備，縮短檢查、維保周期，著重檢查設(shè)備外殼是否出現(xiàn)破損、接地系統(tǒng)是否完好、防水性能是否良好等，確保設(shè)備的安全運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)石油化工行業(yè)常見(jiàn)防爆問(wèn)題的研究，基于現(xiàn)場(chǎng)防爆電氣的主要問(wèn)題及其主要原因，提出了設(shè)備管理解決方案，使得相應(yīng)問(wèn)題得到很好解決。同時(shí)，進(jìn)一步提出構(gòu)建防爆電氣全生命周期管理體系，并在石油化工基地得到了很好的應(yīng)用，使得石油化工防爆電氣壽命得到延長(zhǎng)，安全管理得到顯著提升，同時(shí)也為相關(guān)行業(yè)設(shè)備管理提供借鑒。