国标和美标在海洋平台电气防爆选型设计中的对比

李长伟，张永革，许建奎，蒋志鹏

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300451)

国标和美标在海洋平台电气防爆选型设计中的对比

李长伟，张永革，许建奎，蒋志鹏

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300451)

文章详细介绍了海洋平台电气防爆设计的特点，介绍了国标和美标关于爆炸危险区划分的方法以及划分区别，对比了2种标准体系在气体组别、温度组别、防爆标识中的差异。针对海洋平台电气防爆的具体要求，阐述了电气防爆技术的应用，比较了2种标准在防爆电气设备选型中的区别。最后针对海洋平台电气防爆设计中现存的一些问题，提出了一些建议。

海洋平台；防爆电气设计；中国标准；美国标准

海洋平台空间狭小，设备高度集中，挥发性可燃物质容易堆积，并且潮湿盐雾等作业环境恶劣，对电气设备有较强的腐蚀性，易引发事故。近年来，石化领域事故频发，海洋平台的电气防爆设计更加引起重视。包括我国在内的世界多个国家和地区对防爆电气产品的制造和使用采取了严格的管理措施，制定更严格的标准体系。

我国的电气防爆标准(GB 3836系列)是在IEC标准(IEC 60079系列)的基础上，结合国情编制修订的。国标的修订频率慢，且落后于IEC标准的更新时间。

电气法规是北美危险场所体系的基础[1]。法规中规定了包括设备结构、性能、安装方面以及危险场所划分方面的要求。从1997年开始，美标逐步接受了国际上广泛采用的区域划分体系，与传统的“分级划分体系”构成了“双轨”并存体系[2]。

1 爆炸危险区划分

1.1 适用规范情况

IEC标准中关于爆炸危险区划分的标准是IEC60079-10。其采用的是Ⅰ级/区/组别(ClassⅠ/Zone/Group)加温度、气体组别的划分方法。目前也是欧洲和世界多国主要采用的危险区划分规范。

1997年以前，美标划分危险区采用的是API 500，采取的是Ⅰ级/类/组别(ClassⅠ/Division/Group)加温度、气体组别的划分方法。在接受IEC标准划分方法后，美标API 505中，也采用Ⅰ级/区/组别(ClassⅠ/Zone/Group)加温度、气体组别的划分方法。

中国海上石油开采的研究起步较晚，开展研发时多与国外合作，采用了美标划分方法，一直延续到现在。目前国内的海洋平台进行爆炸危险区划分采用美标API 505。在中国海洋石油总公司拓展海外业务时，会应业主要求参照其他的标准，如GB 3836.14、IEC60079-10、API 500等。

1.2 危险区划分

API 500规定的1类包括了GB 3836.14规定的0区和1区,这是一种近似对应关系。有资料[3]显示，0区、1区、2区划分百分比分别为2%、28%和70%，而1类、2类的划分百分比为5%、95%。由于2区防爆技术不断发展和日趋成熟，2区划分区域范围在不断增大。在海洋平台中，0区范围很小，主要存在于密闭工业设备的内部，大范围存在的是1区和2区。

IEC标准、国标和美标API 505将危险区划分为3个区域，而美标API 500则将危险区划分为2个区域。相对而言，IEC等标准对危险区划分的更加细致。从而使得防爆电气设备设计时有更多型号可以选择，可以降低成本，提高经济性。

2 防爆电气设备选型

2.1 气体组别

爆炸性物质分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类。在国标中，Ⅰ类物质为煤矿瓦斯气体；Ⅱ类为其他爆炸气体；Ⅲ类为粉尘。其中Ⅱ类爆炸性气体又分为A、B、C三级。美标中，Ⅰ类物质为爆炸性气体，又细分为A、B、C和D四级；Ⅱ类为爆炸性粉尘；Ⅲ类物质为纤维。

2种不同的气体分级方法既有差异又有联系，表1给出了两者的对应关系。可以看出，甲烷需要的点燃能量最大，ⅡC级气体则最易被点燃。

表1 不同气体分级体系对比

2.2 温度组别

温度组别是指防爆电气设备本身发热带来的高温，可能引燃周围可燃性气体而划分的组别。根据IEC标准的推荐，国标将爆炸性气体按其引燃温度分为6个组别。美标对温度组别的划分与IEC基本一致，只是将部分温度组别划分得更细。表2给出了2种分组体系与引燃温度的对应关系。

温度组别划分细致，就要求设备能够更细致精确的控制本身温升，要求对设备进行更精密的设计和制造。在选型设计方面，可以更加合理、经济的选择设备，降低成本。

海洋平台的管线周围充斥着密度较大的可燃气体，这类气体常见的是乙烷、汽油、硫化氢、乙炔等，所以在电气防爆设备选型中，常见常用的温度组别为T3级别。

2.3 电气防爆技术的应用

我国基于国际实践经验，积极致力于防爆技术在国内的推广应用，海洋平台常见的防爆型式在不同防爆电气设备中的应用见表3。

表3 海洋平台常见防爆型式在防爆电气设备中的应用

在海上防爆电气设备中，隔爆型和增安型是最为常用的，此外，荧光灯中的镇流器多采用浇封型。而正压通风型、引燃火花型和充油型则偶尔使用。本质安全型则几乎用不到。

2.4 防爆标识

GB/IEC认证的防爆标识表示方法[4]：ExdⅡBT4 Gb。其中，Ex表示防爆认证设备；d表示防爆形式为隔爆型；ⅡB表示气体组别；T4表示温度组别；Gb表示设备保护等级。

美标(API 500体系和API 505体系)明确要求，在防爆标识上注明设备适用的爆炸危险区等级，如“Class Ⅰ，Division 1…”等。美标API 500体系认证的防爆标识表示为：Class Ⅰ,Division 1,Group B,C,D,T6。其中，Class Ⅰ表示危险场所级别；Division 1表示危险场所类别；Group B，C，D表示气体组别；T6表示温度组别。美标API 500体系认证的防爆标识也有如下表示方法：ClassⅠ,Division 2,ExdⅡBT4。

美标API 505规定的区域划分体系下的电气防爆标识为：ClassⅠ,Zone 2,AExdⅡCT5。其中，A表示设备满足美标要求。

2.5 防爆电气设备选型

美标API 500体系、API 505体系和国标在防爆电气设备选型上存在一定差异。表4列出了防爆型式与其适用的爆炸性区域之间的对应关系。可见，在美标API 500 体系中，一些防爆型式并没有得到认可，选型依据为承受的故障次数。而在API 505体系中，由于接纳了IEC国际标准中的爆炸危险区划分方法，一些防爆型式的适用分区基本和国标对应，但也存在不同之处。

浇封型(ma)在我国国内可以使用在0区，而美标API 505则不允许。正压外壳型在国标上又分为px、py、pz型，分别应用在不同区域，美标中则没有明显区分。而pz型可以使用在美标的1区，国标则不允许。根据我国的实际情况，允许使用的e型设备仅限于：①在正常运行中不产生火花、电弧或危险高温的接线盒或箱，包括主体为d或m型，接线部分为e型的电气产品；②配有合适热保护装置的e型低压异步电动机(启动频繁和环境恶劣条件除外)；③单插头e型荧光灯。美标则没有区分。

在美标API 500体系中，本质安全型(i型)，对应的是国标体系中的本质安全型的ia型，没有本质安全ib型，ib型在国标体系中也仅限于使用在1区，在结构要求上,等同于美标API 500体系中的“非诱发火花”电路。

3 结束语

海洋平台的开采、维修等作业中都存在较大的安全风险。根据国家标准和规范，结合实际工作环境需求，必须对可能导致灾难的电气设备进行防爆设计。世界范围内使用的标准规范比较多，本文比较了国标(以IEC标准为基础)和美标在海洋平台危险区划分的不同，分析出2种标准在电气防爆设计中的具体应用情况。

在此对海洋平台电气防爆设计提出以下几点建议。

严格遵守国家法律和法规，可以参照其他适合的标准。国家法律法规和标准规范是防爆电气设计工作的重要依据，通过对比可知，国标比IEC等国外标准更新速度慢，在一些传统工程问题、新技术、新产品方面，尤其是针对海洋工程电气设计方面，国外标准更新及时，能够解决工程中的部分缺乏设计依据的问题。因此建议在遵守国标的前提下，结合工程实际，积极吸收国外标准规范中有益的要求，尽可能提高防爆电气设计的安全型。

表4 防爆电气设备选型

2) 合理、经济的选择防爆电气设备。在满足标准和规范的前提下，结合设备特点和工程实际，合理选择防爆型式，避免一味选择防爆性能高的产品。例如不论1区还是2区都不加判断的选择防爆型。合理选型，不仅能降低成本，还能减轻质量，便于现场安装和维护工作。

3) 工程中关注防爆电气设备的安装和维护。在设计时就要考虑防爆设备后期维护的安全性和便利性，要注意设备空间位置摆放、角度安置等问题。如果没有规范的安装方法和良好的维护，即使是满足防爆要求的电气设备也可能会失去防爆能力，如电缆引入装置与电缆不匹配，安装不到位；对隔爆型设备焊接，现场开孔；隔爆面锈蚀，密封圈损坏；未有效接地，多余开孔未封堵或封堵不严等，都会对防爆性能产生影响。应由专业防爆技术人员定期进行检查和维护，确保电气防爆安全。

[1] 寇晓光．北美防爆电气安全体系和认证[J]．电气防爆，2006(4)：17-21．

[2] 李向光，付薇．浅谈国内外爆炸危险环境的电气设计[J]．电气防爆，2014(4)：26-29．

[3] 徐建平．工业防爆技术与产品认证体系[J] ．化工自动化及仪表，2007,34(4)：1-8．

[4] 徐伟，邱宣振．国内外防爆标准对照和认证及推广的新形式[J]．医药工程设计，2007,28(2)：56-61．

In this article,the characteristic of offshore electrical explosion-proof design is described in detail,the method and difference are introduced on how to divide Chinese standard American standard about hazardous area classification,the differences are compared of gas group,temperature group and explosion-proof identification between the two systems of standard.The application is set forth of the electrical explosion-proof technology based on the requirements and the differences are compared in selecting electrical explosion-proof equipments between two standards.Some certain suggestions are given to the issues in offshore platform electrical explosion-proof design.

offshore platform;electrical explosion-proof design;Chinese standard;American standard

李长伟(1981-)，男，山东聊城人，工程师，大学本科，主要从事海洋平台电力系统设计工作。

P75

10.13352/j.issn.1001-8328.2016.03.015

2015-12-28