DP3钻井船危险区域划分设计要点

邱 锦，洪 键，郭 金

（上海中远船务工程有限公司，上海 200231）

DP3钻井船危险区域划分设计要点

邱 锦，洪 键，郭 金

（上海中远船务工程有限公司，上海 200231）

针对DP3钻井船对危险区域的具体要求及设备布置，依据相应的规范和标准要求，结合钻井船的钻井设备的工作特性，文章从危险区基本概念、危险区的具体画法、危险区的具体分类、危险区区域辨别等方面进行了阐述，归纳总结了危险区划分的基本方法和特点，给出了一套针对DP3钻井船危险区划分的设计方法。

钻井船；危险区；蓄电池间；正压保护

0 引言

危险区域划分是一个项目在设计之初的指导性文件，直接涉及设备的选购以及电缆、管路、风管的走向。考虑到项目设计过程中，危险区域的划分与设计是与安全性直接相关的重要工作，因此根据相关项目的特点，分析了危险区的概念，提出了危险区域的分类方式，明确了项目危险区域所覆盖的基本范围，并针对各类危险区域，从总体设计和分类设计等方面提出安全设计措施，并依据此图提交危险区域设备清单。

1 危险区域基本概念

对于危险区而言，顾名思义就是能对人员或设备造成伤害的区域。从广义上讲，危险区域除了包含爆炸危险区域、火灾危险区域、电磁辐射危险区域和高空坠物危险区域[1]；对于爆炸危险区域也可能是因为化学反应原因引起的爆炸，以及物理压缩引起的爆炸。但对于具体研究的钻井船等石油装备产品而言，根据它的工作特性，发生可燃性气体化学爆炸的可能性更大，更难以防范，所以一般需要送审专业机构的危险区域主要是这类危险区，在这里讨论的也主要是这类危险区。

2 钻井船危险区域设计

典型钻井船的危险区域划分如图1所示。

2.1 钻井船存在的危险源

众所周知，发生可燃性气体化学爆炸的介质是可燃性气体以及氧气，根据钻井船等石油装备的工作特性，环境中的主要危险气体为：钻井系统释放的石油气、氨气，油漆稀料散发气体，乙炔、电池释放的氢气。因此需要定义为危险区的区域基本就是围绕这些气体可能出现的区域来划分。

2.2 危险区域划分类别

根据IEC 60079-10[2]及各船级社要求，根据爆炸性危险物质出现的频繁程度和持续时间，危险区域分为如下几类：

1）0类危险区：指正常工作条件下持续和长时间存在爆炸性气体环境的区域[3]；

2）1类危险区：指正常工作条件下有可能出现爆炸性气体环境的区域[3]；

3）2类危险区：指正常工作条件下不太可能出现爆炸性气体环境，即使出现也只是短时间存在的区域[3]。

2.3 危险区图例

虽然各船级社对于危险区各区图例审查没有硬性的要求，不过IEC 60079-10[2]对于危险区给出了标准图例，一般来说设绘人员需按图2中的图例进行绘制。

2.4 危险区范围划分

2.4.1 0类危险区域

根据危险区域的分类原则，以及IEC和各船级社要求，结合钻井船等石油设备的工作特性，对于钻井船而言，0类危险区域主要是井架顶部回流泥浆系统透气管及管口半径0.5 m区域。

这一划分要点适用于所有带泥浆系统的海上石油钻探设备。图3为钻井船及某半潜式钻井平台对于0类危险区域的划分。

2.4.2 1类危险区划分

根据危险区域的分类原则，以及IEC和各船级社要求，结合以上分析的危险源，1类危险区域有以下划分：

1）贮存或释放易燃易爆气体的区域，如油漆间、乙炔间、蓄电池间；

2）闪点小于或等于 60℃的燃油或易燃气体油柜、管路或机器；

3）泥浆池内部封闭区域；

4）油漆间、乙炔间、蓄电池间等1类区域房间的机械出风口半径为1.5 m区域；

5）油漆间、乙炔间、蓄电池间等1类区域房间的自然出风口半径为0.5 m区域；

6）泥浆透气口半径1.5 m区域；

7）内部已属于1类危险区域的柜体，管系排风口半径为1.5 m区域；

8）钻井设备钻杆周围半径1.5 m区域；

9）封闭的震动筛房间（半封闭房间为设备周围半径1.5 m区域）；

10）刮泥器周围1.5 m区域；

11）TRIP TANK内部及周围1.5 m区域；

12）BOP及采油树周围和下方的半围蔽、有遮挡且通风不良的地方。

一般来讲对于钻井船等石油设备1类危险区域的划分难点在于对钻井区域的区域划定，其他常规区域一般都有明确的规范要求，但对于钻井区域需要根据相关规范来理解判断，总结为上述区域。图4为某型钻井船钻井区域的危险区域划分。

2.4.3 2类危险区划分

根据危险区域的分类原则，以及IEC和各船级社要求，2类危险区域有以下划分：

1）可能有较少爆炸危险气体溢出的通风口或透气口周围半径为3 m的球形区域或露天区域上半封闭舱室；

2）闪点小于或等于60°C的燃油补给接受装置周围3 m的球形区域或露天甲板上的半封闭舱室；

3）泥浆池外部封闭区域（MUD PIT ROOM）；

4）油漆间、乙炔间、蓄电池间等1类区域房间的机械出风口1类危险区域以外的半径为1.5 m区域；

5）油漆间、乙炔间、蓄电池间等1类区域房间的自然出风口1类危险区域以外的半径为0.5 m区域；

6）钻井设备钻杆周围 1类区域以外半径为1.5 m区域；

7）通风充足的BOP存放区；

8）钻台到挡风墙以上1.5 m的内部区域及以挡风墙上部边界的1.5 m球形区域；

9）月池区域及月池周围3 m的区域；

10）钻井系统泻放管系管口区域；如果该管路已经有特殊的处理（例如：U型水封）可作为安全区处理。

3 蓄电池间划分

电池间是一个专门存放蓄电池的区域，由于蓄电池工作会释放一定量的可燃气体，一般意义上认为应该将其划定为危险区（按前文叙述划分），但是近年来随着电池技术的不断革新，电池的氢气释放量各厂家也大不相同，因此对于电池间的危险区域划分，如果氢气释放量在规范允许的范围内，可将其设计为安全区。

结合钻井船等采用DP3的动力定位系统，用于定位系统控制的蓄电池采用分散性布置，即各控制系统拥有独立的蓄电池供电系统，这样设计蓄电池存放区过多且都临近重要的电气设备，如果都划分为危险区会大大提高整个项目的施工要求和难度，因此，建议在购买蓄电池时对电池的氢气释放参数提出要求，满足规范要求的最低释放量，并将蓄电池间按照安全区来进行划分。

4 正负压保护

为了保证人员的生命安全以及设备正常运转，钻井船等海上石油设备必须给予各个密闭的房间足够的通风，对于危险区及其毗邻的区域，通风能直接影响区域内可燃气体的流向，因此通风也是影响危险区的重要因素。

通过对密闭区域的供风和排风，可以使得该区域达到正压和负压的效果，正压即供风量大于排风量；负压即排风量大于供风量。一般对于规范规定的密闭危险区而言，需将内部设计为负压效果，使得内部危险气体不至于通过自然排风口扩散到区域外；对于毗邻危险区的密闭空间，需将其设计为正压效果，这样通过内部气压阻止外部危险气体进入该空间。

很多危险区域的划分需要取决于通风情况，这种情况应采取措施使得通风的不连续性不允许长时间出现，并且使得在任何释放源或电气设备安装处所附近不能有可燃气体聚积。一般来说毗邻危险区的处所需要通过机械通风使区域空气产生正压而成为安全区域，使危险区的危险气体不可能进入到该区域。

相关规范规定保持正压的压力不小于25 Pa[4-5]。

在这些处所的机械通风发生故障时，应在有人值班处所发出声光报警。如果正压消失，在规定的时间内不能恢复，应立即手动或自动切断相应的非合格防爆型设备。

图5为某型钻井船泥浆区域及泥浆泵区域危险区划分采用的正负压保护。

5 结论

本文通过对采用 DP3动力定位系统钻井船的危险区域划分的研究，对该类型钻井船以及同功能的海上钻井设备的危险区域划分设计进行汇总整理，内容涵盖了危险区定义、危险源的界定、做图标准、危险区划分、重难点解析等。全面对该类型钻井船及海上钻井设备危险区域的划分设计要点做出了分析，为该类型钻井船及海上钻井设备危险区域的划分设计提供了参考依据。

[1] 吴凤辉. 舰船危险区域划分及相关设计要点[J]. 船海工程, 2015, 44(1): 86-88.

[2] IEC. IEC Electrical Apparatus for Explosive Gas Atmospheres Part 10[S]. 2003.

[3] CCS. 钢质海船入级规范[S]. 2015.

[4] ABS. ABS Rules For Building And Classing Mobile Offshore Drilling Units[S]. 2008.

[5] ABS. ABS Rules For Building And Classing Steel Vessels[S]. 2009.

Design Key Points for Hazardous Area Plan of DP3 Drilling Ship

Qiu Jin, Hong Jian, Guo Jin

(COSCO Shanghai Shipyard Co., Ltd., Shanghai 200231, China)

For the specific requirements and equipment layout of the hazardous area plan of DP3 drilling ship, according to the requirements of relevant rules and standards, combined with the working characteristics of drilling equipment on the ship, the paper introduces the aspects of the hazardous area basic concept, hazardous area draw designs, hazardous area specific classification and hazardous area discrimination and so on. It summarizes the basic method and characteristics of the hazardous area plan in order to give a set of design method of hazardous area plan for DP3 drilling ship.

drilling ship; hazardous area; battery room; pressure protection

U662.2

A

10.14141/j.31-1981.2017.02.008

邱锦（1985—），男，助理工程师，研究方向：海洋工程电气系统设计与研究。