UK HSE对海洋工程电气设计的要求

王克虎，杨雪莲，田庆明

（上海外高桥造船有限公司，上海 200137）

电气与自动化

UK HSE对海洋工程电气设计的要求

王克虎，杨雪莲，田庆明

（上海外高桥造船有限公司，上海 200137）

简述英国安全与健康执行局（UK HSE）对海洋工程平台电气部分在设计和设备选型上的一些不同于船级社常规要求的理念，分析其对海洋工程平台电气安全设计方面的要求，同时对其要求的关于安全报告的核心理念进行说明。UK HSE规范是JU2000E自升式钻井平台必须满足的规范之一，着重介绍其对气体探测、照明照度及设备防坠落等方面的要求。在气体探测方面，着重介绍设定浓度的方法；在照明照度方面，着重介绍不同区域的照度设计要求及最新的CAP437设计要求；在设备防坠落方面，提出以往规范没有提及的问题，把高空设备的二次安装紧固作为海洋工程平台的设计基础及强制性要求。通过介绍，初步掌握UK HSE对海洋工程平台电气设计方面的要求，为后续的海洋工程平台项目设计提供技术支撑。

英国安全与健康执行局；海工平台；安全报告；风险分析；气体探测；照度；防坠落

0 引 言

英国安全与健康执行局（UK HSE）是英国著名的行业协会联盟之一，由若干个协会成员组成，其中国际风险与安全管理协会、风险管理协会及职业安全与健康协会是影响力较大的协会，对潜在风险的评估、管理及预防有一套完整的体系和要求。对于海洋工程项目来说，若作业平台或其他辅助船舶需在英国海域进行生产作业活动，则必须在UK HSE审核通过之后才能进行。UK HSE是英国唯一有资质评估和分析项目是否能在英国所辖海域作业的机构，因此大多数的设计方、建造方乃至操作方为获得UK HSE的认可，减少一些不必要的麻烦，在项目设计初期就重视UK HSE的要求。

要设计出满足UK HSE要求的海工产品，首先必须向UK HSE提交安全报告，包括一系列危险评估和验证分析报告等证明文件，这些文件中应包含平台的技术数据、程序、应急预案和相关管理文件，以获得UK HSE的认可；然后将这些重要的依据作为设计的输入条件进行整个平台的设计。

1 UK HSE对电气设计的要求

1.1 概述

由于上海外高桥造船有限公司在建的JU2000E（由美国F&G设计公司设计的一种JACK-UP船型，靠3条桩腿支撑站立于工作海域）平台主要在英国海域工作，因此UK HSE的相关要求是该平台设计建造的指导性文件之一。相对于国际电工委员会（IEC）和美国船级社（ABS）对电气设计的具体要求，UK HSE所描述的更多是目标性的设计意见或结果要求。

由于对海工平台来说安全是最重要的，因此UK HSE的关注点同样集中在安全、环保及舒适度方面。

1) 安全。安全是每个项目设计首要考虑的因素，从电气专业的角度来看，设计着眼点首先是气体的探测、危险区域设备的选用及漏电保护。

(1) 对于气体探测而言，若监测和处理不到位，则可能会引发平台爆炸或人员中毒等灾难性事故，因此UK HSE对气体监测设定点及探测的要求更高、更灵敏。

(2) 关于危险区域设备选用及漏电保护方面的要求，UK HSE建议选用具有ATEX（欧盟认可的防爆认证，在欧盟是强制执行的）认可的认证机构所发证书的防爆设备，其他方面的要求与IEC及船级社相同。因此，只要按照IEC及船级社的要求进行设计就能通过UK HSE的安全评估分析。

(3) 对于漏电保护而言，除了要求设备尽可能地带有CE（是指符合欧洲共同体的安全合格标志）标志，没有提及其他特殊要求。因此，在性能要求上满足IEC要求即可。

2) 提供给工作人员的照明。若工作场所照明的照度不能满足要求，则可能会引起误操作，造成安全事故。考虑到在全船断电的紧急情况下让人员最快、最安全地撤离到集合点，UK HSE对应急照明和逃生照明提出了要求；同时，又从实际的人体工程学及舒适性的角度出发对某些场所的照度提出了更具体的要求。

此外，对于安装在高处的电气设备，为防止其坠落造成不必要的设备及人员损伤，UK HSE也给出了相关指导性文件，这项内容是目前IEC及船级社规范较少涉及的部分。

1.2 对海洋工程电气设计的具体要求

1.2.1 对气体监测的要求

对于正常钻井作业而言，油气是相互伴生的，随着钻探深度不断增加，气体的浓度和种类相应增多。因此，及时、准确地对气体进行预报和处理是保证钻井平台安全作业的重要任务之一。这其中，气体监测系统是最基础、最重要的一环，可为平台操作人员作出下一步决策提供重要的依据。通常情况下，这些气体既包括可燃气体（如碳氢化合物和氢气）、有毒气体（如H2S）等可能引起爆炸及人员伤亡的危险性气体，也包括烟、火焰等因内部燃料油或可燃物燃烧而引起的火灾释放出的有害气体。产生的有害气体若不能及时发现并处理，将会引起更大的灾难。因此，在少量气体产生并集聚之前就作出预警并提醒操作者进行预防处理，把事故抑制在萌芽状态显得极其重要。

UK HSE就是基于这样的理念对通风系统进风口的气体探测提出更加严格的要求：

1) 可燃气体探测系统报警浓度设定值尽可能低，UK HSE要求低浓度报警设定值为10%，高浓度设定值为25%；而常规平台的低浓度设定值为20%，高浓度设定值为40%。

2) 采用红外探测器这样的高效探测装置对 HVAC进风口及其周围区域进行探测，并要求能分辨出气体分布不均等现象；而常规平台没有具体的要求，只要求基于惯例即可。

3) 建议使用多气体探测组合的装置，以便探测不同形式的混合气体组；而常规平台没有此要求。

4) 对于有毒气体H2S来说，设定更低的浓度报警值，以便更早地检测到H2S。UK HSE要求H2S低浓度报警设定值为5mg/L，高浓度设定值为10mg/L；而常规平台的低浓度设定值为10mg/L，高浓度设定值为20mg/L。

UK HSE对气体检测的要求比常规设计更高，其依据是对相关事故的分析及对试验数据的总结。例如，对于H2S气体，分析出不同浓度对人体的不同危害，提出一些不同的要求。根据HSE Offshore Information Sheets[1]引用的分析数据，人体能辨别出H2S味道的最低浓度是0.0047mg/L，导致人体感觉不舒服的浓度是10～20mg/L，导致人体眼睛受到损伤的浓度是50～100mg/L，导致短时就会使嗅觉神经系统瘫痪的浓度是150～250mg/L。因此，可基于这些数据分析保障人体在受到危害之前就作出报警或关断动作，以便平台操作者进行下一步分析判断和处理，从而保证人员和平台的安全。

1.2.2 对照明及照度的要求

IEC 61892-2[2]定义了常规区域照度的原则要求，UK HSE则从人体工程学和舒适性的角度出发对具体的要求作细致化的区分。例如：对于上层建筑区域中的居住舱室，书桌阅读区域的照度至少要达到200Lux（一种照度单位），而此舱室的整体照度达到50Lux即可；餐厅正常的平均照度要求是50Lux，而就餐区域至少要达到150Lux；游戏娱乐区至少要达到200Lux。从以上要求中可看出，UK HSE针对不同的功能区域设定了不同的要求，真正做到了更舒适性、更人性化的设计。而IEC 61892-2仅要求上述区域的照度平均达到 100Lux即可，对书桌阅读区或非阅读区的具体照度没有明确要求，这就导致设计人员在照明布置上存在很大的随机性，可能有些区域光线过强而有些特定区域又不满足UK HSE的要求。为直观了解这两者的具体差异，列表进行对比（见表1）。

表1 IEC与UK HSE照度要求对比

对于带蓄电池的照明灯具，正常的功能是在全船失电的情况下保证某些重要的控制场所能在紧急情况下操作设备；另外，在规定的逃生通道上也需布置带蓄电池的照明灯具，以便操作者从各个场所快速聚集到安全集合点。IEC及船级社对带蓄电池照明灯具的电池供电时间要求为 30min，而 UK HSE的要求是60min[3]，这就为人员操作设备或逃生赢得了更多的时间。

关于直升机甲板照明的布置，UK HSE的下属行业执行局CAA在2013年对CAP437[4]（关于直升机甲板的一些要求）提出了具体的修改意见。若按照目前CAP437的要求在甲板上布置投光灯，则在直升机夜降时容易对飞行员造成眩光而发生事故，因此UK HSE明确提出在2018年之后凡是在英国区域工作的夜降直升机甲板必须配置环形灯及H形灯（见图1），以取代目前的投光灯，且环形灯及H灯必须满足相应的承重要求。

据了解，目前满足CAP437要求并取得相关证书的环形灯及H形灯制造厂家很少，且大多采用LED型式的灯带，每条灯带的功率在1W左右。条状灯带的大致结构如图1所示。环形灯灯带采用黄色，H形灯灯带采用绿色，设计不同的颜色便于飞行员更准确地辨识。

1.2.3 对设备防坠落的要求

钻井平台本身就是一个多工种、不间断运转的大型装置，设备间相互干扰难以避免，因此随时有可能在误操作的情况下发生碰撞。同时，钻井平台作为海平面上的“障碍物”，会受海风、海浪频繁拍打及海洋环境盐雾侵蚀的影响，平台设备仅靠单次紧固安装不足以100%保证安全。基于此，UK HSE提出防坠落的理念，对此类设备进行必要的二次紧固，包括设备的底座。

图1 环形灯及H形灯的布置

图2 防坠落紧固方式

目前，常规的防坠落紧固工具有紧固绳索和紧固网2种（见图2）。

1) 紧固绳索的应用范围较广，也是应用最多的设备，如荧光灯具紧固、CCTV（闭路电视）探头紧固及广播紧固等，这类设备可直接利用壳体的安装孔或吊耳等紧固；

2) 紧固网通常用来紧固多组件的设备（如带整流器的投光灯），特别是整流器与投光灯未合成一体，除了投光灯本体需用紧固绳索紧固之外，这些整流器箱体也需用防坠落网罩住。

当然，对于防坠落来说，技术上没有难度，只是要在前期设计过程中做好策划。由于IEC及船级社规范中提及防坠落要求很少，因此如果没有详细了解UK HSE的要求，在设计阶段很容易被遗漏。

1.3 对提交相关电气安全报告的要求

对于UK HSE来说，上面提及的这些要求中有些是明确的（如气体的浓度设定、特定区域的照度），有些是不明确的，需经过风险评估分析得出相应的设计方案（如对防坠落电气设备的解决方案）。

从目前UK HSE的相关资料来看，其很少规定具体如何设计，更多的是提醒需要得到的结果，至于如何实现及是否合理，只有经过风险评估之后才能得出结论。而风险评估是安全报告的一部分，主要是对潜在的危险进行识别和修正，使危险被控制并降低到可接受的范围内。如前面提及电气设计的气体探测、防坠落方案，都要作为风险评估的一部分进行分析说明。

电气部分的安全报告是整个安全报告的一部分，如前面所述，也包括需要提交一系列危险评估和验证分析报告等证明文件。风险评估遵循“最小、合理、切实可行（As Low As Reasonably Practicable，ALARP）”[5]的原则。图3标识了风险评估的3种结论，包括可接受、风险合理及不可接受。特别是进行风险评估后得出不可接受结论的，意味着目前的设计或配置不足以保证本质安全，需额外的流程或补充来实现低风险操作，提供更多的证据或操作流程加以强化，若措施得当，同样可以达到风险合理可控的目标。

图3 风险评估结论示意

电气安全报告的结构和表述方式可以不同，但其主要涵盖的内容应是相同的，即平台的主要设备和系统描述、风险评估分析、应急响应和管理及持续改进等 4个方面。因此，从设计的角度来说，要牢牢把握住这 4点，特别是风险评估分析，只要设计理念始终以安全为核心，最终的安全报告就一定能得到UK HSE的认可。

2 结 语

随着工业技术不断发展，在英国海域工作的平台越来越多，UK HSE的要求也随之不断更新。由于UK HSE是英国真正能通过分析每个事故的原因再将相应措施上升为理论要求的联盟机构，因此其要求特别具有指导意义和针对性。

总之，UK HSE的要求不仅仅面对设计和设备本身，同样对设备的使用者有要求，比如维护周期、操作流程、专业技能及事故发生后的应对措施等都是UK HSE的关注点。对于电气设备及系统，设计越冗余、设备越自动化并不意味着越能满足要求，只有通过风险评估分析之后将风险降至合理的范围内才能得到UK HSE的认可。正如上述提到的，安全同样离不开操作。因此，合理、恰当的设计才是最好的设计。

[1] HSE. Managing hydrogen sulphide detection offshore: Offshore Information Sheet No.6/2009[S]. 2009.

[2] IEC. Mobile and fixed offshore units – Electrical installations – Part 2: System design: IEC 61892-2[S]. 2012.

[3] UK HSE. Emergency Lighting on offshore installations: SPC/Tech/OSD/40[S].

[4] Civil Aviation Anthority. Standards for Offhore Helicopter Landing Areas (7th Ed.): CAP437[S].

[5] Offshore Installations (Safety Case) Regulations. Regulation 12 – Demonstrating Compliance with Relevant Statutory Provisions: Offshore Information Sheet No 2/2006[S].

UK HSE Requirement for Offshore Electrical Design

WANG Ke-hu，YANG Xue-lian，TIAN Qing-ming

（Shanghai Waigaoqiao Shipbuilding Co., Ltd., Shanghai 200137, China）

This paper briefly introduces the differences between United Kingdom Health and Safety Executive (UK HSE) and the traditional classification societies in terms of the requirements for offshore platform electrical design and equipment selection; analyzes the electrical safety requirements of the offshore platform, and elaborates the key concept behind the safety report required by HSE. As UK HSE is one of the regulations that JU2000E jack-up drilling platform must meet, this paper puts an emphasis on HSE requirements for gas detection, illumination and equipment falling. For gas detection, emphasis is put on the concentration setting; for illumination, emphasis is on the illumination design requirements of different areas as well as the latest CAP437 design requirement; for equipment falling, problems not included in the previous regulations are mentioned and the secondary fastening of the equipment in high places is made mandatory as part of the offshore platform design. The introduction gives a preliminary understanding of the UK HSE requirements for offshore platform electrical design and provides technical support for the subsequent offshore platform project design.

UK HSE; offshore platform; safety report; risk analysis; gas detection; illumination; anti-falling

U665；U674.38

B

2095-4069 (2016) 06-0049-04

2016-04-06

王克虎，男，高级工程师，1976年生。2000年毕业于武汉理工大学，现从事电气设计工作。

10.14056/j.cnki.naoe.2016.06.009