防爆电气应用现状研究

2018-08-16何金平

船电技术 2018年8期

关键词：爆炸性选型生命周期

何金平，张龙

防爆电气应用现状研究

何金平，张龙

（中海油能源发展采油服务公司，天津 300457）

防爆电气的管理对设施及船舶安全具有重要意义。本文通过对防爆电气的应用现状进行分析，结合防爆电气现场管理情况，研究防爆电气在设计、选型、安装、使用维护等方面的现状，总结防爆电气管理的策略，为防爆电气的全生命周期管理提供参考依据。

防爆电气海工设施船舶全生命周期

0 引言

使用于爆炸性气体和粉尘环境的电气设备，应在规定条件下不会引起周围爆炸性环境的点燃，人们通常把这类电气设备称为防爆电气设备。为满足防爆的要求，防爆电气设备应符合相应的防爆型式、选型、安装、检查、维护、修理及检修要求。

爆炸的发生需要一定的前提，即氧气、爆炸性物质、引爆源，只有当这三者在一定区域同时存在的时候才有可能发生爆炸，这就是所谓的爆炸三角形原理。而我们要做的就是控制这三个条件中的一个或多个。然而在爆炸性环境中氧气、爆炸性物质是客观存在的，由于爆炸性混合物普遍存在于煤炭、石油、化工、纺织、粮食加工等行业的生产、加工、储运等场所，如发生爆炸则危害极大，于是人们采取了多种防爆电气技术方法，防止爆炸危险性环境形成及其爆炸，这就是防爆。

为了进一步提高防爆电气管理工作的专业化水平，优化防爆电气管理，在海洋石油海工设施、船舶、油气处理厂等开展防爆电气专项管理，从防爆电气在设计、选型、采购、安装、验收等方面，对在用设备设施防爆电气管理中的连续监督、维护保养、定期检查、修理、检修、修复、改造、失效报废等工作管理要求进行梳理，同时对防爆电气从业资格及监督管理，指导相关人员在设备设施建设阶段进行防爆电气设备的设计、选型，在生产阶段进行正确操作和维护，以确保防爆电气设备性能的全可靠，有效降低生产过程中的隐患风险[1]。

1 防爆电气分类

1.1 爆炸性环境适用电气设备分类

爆炸性环境是指在大气条件下，可燃性物质以气体、蒸汽、粉尘、纤维或飞絮的形式与空气形成的混合物，被点燃后，能够保持燃烧自行传播的环境。

表1 Ⅱ类电气设备分类表

爆炸性环境用电气设备分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类。

1)Ⅰ类电气设备用于煤矿瓦斯气体环境。

2)Ⅱ类电气设备用于除煤矿瓦斯气体之外的其他爆炸性气体环境。按照拟使用的爆炸性环境种类可以进行进一步再细分如表1。

3)Ⅲ类电气设备用于除煤矿以外的爆炸性粉尘环境[2]。同样，按照拟使用的爆炸性环境的种类进一步分类，但海洋石油行业海工设施及船舶基本不涉及。

1.2 危险区域划分

危险区域是指通常可能聚集易燃或易爆气体、蒸汽、粉尘或爆炸物的区域。海洋石油行业海工设施及船舶，主要涉及到油气介质的存储与处理，对危险区域进行识别和划分的目的在于有区别地、合理地选择防爆电气设备、电缆和机械装置以及消除其他潜在的引爆源以避免爆炸的发生。根据拟使用防爆电气设备的选择，依据爆炸性气体存在的可能性及存在的时间长短，危险区域等级划分为以下三类[3]：

1）危险区0区：爆炸性气体环境连续出现或长时间存在的场所；

2）危险区1区：在正常运行时，可能出现爆炸性气体环境的场所

3）危险区2区：在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，如果出现也是偶尔发生并仅是短时间存在的场所

海洋石油行业海工设施及船舶，根据其处理的介质，以及危险气体存在的环境，依据危险区域等级划分定义为原则，制定危险区域划分图，如下图某LNG运输船危险区域划分图（局部）。该危险区域划分图需船级社等第三方认可，并依据该图进行危险区域电气设备等的选型与布置。

1.3 防爆电气类型与标志

防爆电气具体来讲有很多种技术，针对不同的用途，根据危险场所的适用性，防爆电气的型式主要有隔爆型、增安型、本安型等九类。在海工设施及船舶行业，本安型防爆技术和隔爆型防爆技术又以其高安全性、高可操作性被广泛应用。所谓的本安型防爆技术就是从根本上限制带电体工作过程中所产生的能量，使其达到即使出现一个或两个故障也不会引爆爆炸性环境中的爆炸性物质的技术；而隔爆型主要考察的是传爆能力和耐压能力，也就是说当隔爆箱内部（或外部）发生爆炸时其爆炸的能量不会通过隔爆箱的间隙传递出去从而引爆隔爆箱外部（或内部）爆炸性物质，同时隔爆箱亦不会因其内部（或外部）发生爆炸而损毁。防爆电气技术型式及危险场所适用性如表2所示。

爆炸性气体环境用电气设备防爆标志包括：符号Ex，所使用的各种防爆型式符号，类别符号，对于II类电气设备，表示温度组别符号，设备保护等级；如Ex d [ia]ⅡC，表示为本质安全型“ia”的隔爆外壳Ex d，用于C级爆炸性气体环境。通常，许多防爆电气产品在一个产品中就采用了多种防爆保护方法。例如，照明装置可能采用了增安型保护(外壳和接线端盒)、隔爆型保护(开关)和浇封型保护(镇流器)。这样能够使制造商采用最适用的复合防爆保护方法[4]。

2 防爆电气的全生命周期管理

防爆电气设备的全生命周期管理，就是指防爆电气的管理从设计、生产、选型、采购、安装、使用、维护、检查、检修、最终报废甚至回收再利用的全生命周期中的信息与过程。防爆电气的全生命周期管理既是技术规范的研究执行，又是一种特定设备的管理理念。

海洋石油行业防爆电气使用非常广泛，涵盖整个海洋石油上、中、下游领域。为了保证防爆电气的性能可靠，保证设备设施的安全，海工设施及船舶等都涉及到防爆电气的全生命周期。所以，防爆电气的全生命周期管理显得极为重要，直接关系到设施的安全生产。

2.1 防爆电气设备的设计与选型

爆炸环境的电力装置设计应使设备和线路布置满足规范要求，特别是正常运行时能发生火花的设备布置在爆炸性环境以外。当需要设置在爆炸性环境内时，应布置在爆炸危险较小的位置。

在设计中，在满足生产工艺及安全的前提下，应减少防爆电气设备的使用数量。首先根据生产及工艺，由具有资质的专业设计单位制定危险区域划分图，并取得监管机构或船级社等第三方审批，并根据危险区域划分图，设计危险区域爆炸环境防爆电气设备的选型要求。爆炸性环境内的电气设备及线路，应符合该环境条件对该设备的要求。爆炸性环境内使用防爆电气设备应符合现行国家标准《爆炸性环境第1部分：设备通用要求》GB3836.1的规定[5]。

表2 防爆型式及危险场所适用性

序号防爆型式代号国家标准防爆措施适用区域 1隔爆型dGB3836.2隔离存在的点火源Zone1，Zone2 2增安型eGB3836.3设法防止产生点火源Zone1，Zone2 3本安型iaGB3836.4限制点火源的能量Zone0-2 4正压型pGB3836.5危险物质与点火源隔开Zone1，Zone2 5充油型oGB3836.6危险物质与点火源隔开Zone1，Zone2 6充沙型qGB3836.7危险物质与点火源隔开Zone1，Zone2 7无火花型NGB3836.8设法防止产生点火源Zone2 8浇封型MGB3836.9设法防止产生点火源Zone1，Zone2 9气密型h GB3836.10设法防止产生点火源Zone1，Zone2

防爆电气设备的选型应根据爆炸性危险区域的等级和爆炸危险物质的类别、级别和组别选型，并符合安全可靠、经济合理的原则。

通常情况下，为了选择适用于爆炸危险场所的电气设备，通常需要下列资料或注意事项：

1) 危险区域划分图；

2) 危险区域内危险物质的名称及安全数据表；

3) 防爆电气产品防爆合格证件；

4) 防爆电气设备特殊使用条件的说明性文件；

5) 危险区域气体/蒸汽的温度组别及引燃温度等；

6) 外部影响和环境温度；

7) 其他要求等。

2.2 防爆电气设备使用与维护

防爆电气在设计、选型、安装等阶段，从源头做好防爆电气质量管理的同时，防爆电气设备的使用及维护也至关重要。大多数防爆电气设备的使用说明书中对设备的使用都作了相关的要求，防爆电气设备的使用环节也需满足相应的要求，如设备周围环境温度、湿度、按照倾斜度等，同时应保证设备应用的无腐蚀性、无滴水或其他液体浸入、无剧烈震动和冲击等。

对于使用中的防爆电气设备应实行定期检修制度，由于防爆电气设备工作环境特殊，设备会因外力损伤、化学腐蚀、机械磨损和自然老化等原因而影响设备防爆性能，必须定期有专业人员检查和维护。

防爆电气设备在做好日常检查的同时，最主要的是需要定期开展防爆电气防爆性能检查。防爆电气设备在生产现场使用越来越广泛。近年来，由于防爆电气设备故障，导致防爆电气设备失爆现象对危险区域安全构成极大危险，因此加强防爆电气设备防爆性能检查显得尤为重要

在防爆电气的使用和维护管理中，必须从防爆设备日常检查和防爆性能等检查入手，使防爆电气设备时刻处于正常状态。所以防爆电气的使用和维护对使用人员及管理人员提出了较高的要求。加强从业人员的维护检修水平，提高对防爆电气理论知识和业务技能是非常重要的。在日常培训中，可以开展理论与实践相结合的模式，一方面让从业者了解电气设备防爆的原理，掌握维护检修的重点和要点，另一方面，可以通过现场实践，提高维护人员对防爆电气设备失爆现象和防爆检查的技术要领的理解，才能做好防爆电气设备的安全可靠[6]。