某补给船危险区域防爆控制系统的设计与工艺

曹志忻 杨亚男 包磊

摘 要：本文根据某补给船危险区域的防爆控制要求，在危险区域划分的基础上，结合电气、通風、管系等专业对全船危险区域的防爆控制系统进行设计，重点阐述了电气设备安装及电缆敷设、防爆装置配置、防爆控制报警系统等方面的设计方案。希望通过实船应用的总结来提高此类船舶建造的防爆控制设计及工艺水平。

关键词：补给船危险区域；防爆控制；设计与工艺

中图分类号：U674.98 文献标识码：A

Abstract： According to the requirement for explosion-proof control in dangerous zones of the supply ship， the design and optimization of explosion-proof control in the dangerous zones of the whole ship are carried out based on the division of danger zones， and the specialties of electrical， ventilation and pipe system are involved. Electrical equipment installation， cable laying， explosion-proof device design and explosion-proof alarm system design are expounded.

Key words： Supply ship； Dangerous zone； Explosion-proof control； Design and technology

1 引言

船舶的防火防爆是一项涉及船舶安全的重要工作。某大型补给船为我公司承建的补给船，货油舱装载闪点超过60 ℃的燃油，同时能装载喷气燃料、需要随时对其它船只实施海上补给。因此，防火和防爆是本船安全控制的重点，对船舶危险区域防爆控制系统进行优化设计显得非常重要。作者结合本船防爆装置配置、防爆控制报警系统配置、舱室通风和电缆敷设等相关设计进行了较全面的介绍，希望能供类似船舶的设计和建造提供技术参考。

2 危险区域电气设备及电缆

2.1 危险区域划分

本文根据全船总图与补给作业区、货油舱的布置位置，可以看出此型船具有危险区域多、分布范围广的特点。本船危险区域划分如下[1]：

0类危险区：货油舱。

1类危险区：（1）货油泵舱、喷气燃料泵舱；（2）隔离舱；（3）货油舱和喷气燃料货油舱舱顶板上方的封闭或半封闭的非露天甲板区域；（4）货油泵舱或喷气燃料泵舱以后周围10 m以内的封闭或半封闭的非露天甲板区域；（5）输油软管贮存舱。

2类危险区：（1）横向液货补给作业区；（2）纵向液货补给作业区；（3）离货油舱口或气体、蒸汽出口3 m范围以内的露天甲板区域或露天甲板上的半封闭处所。

2.2 危险区域电气设备选型

在危险区域除操纵所需要以及为提高全船安全的照明、监测、报警或控制装置外，应尽量不安装其它电气设备，并且在危险区域中安装的电气设备必须是合格防爆型设备。

在对危险区的电气设备进行选型时，首先要了解该电气设备所在危险场所的类别；其次要了解温度组别和气体（蒸汽）的引燃温度；最后还要考虑外部影响和环境温度。

（1）本质安全型EX“i”：正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性气体和蒸汽的电路。本质安全型电气设备结构简单、体积小、重量轻、制造和维护方便，具有可靠的安全性，能直接应用于最危险的0类危险区。它分为ia等级和ib等级：ia为连续2次故障所积累的能量，不会引发周围的易燃易爆气体爆炸；ib为1次故障产生的能量，不会引发周围易燃易爆气体爆炸。

（2）隔爆型EX“d”：指当爆炸性气体进入壳内遇火花或是点燃该物质的点火能达到规定值时，爆炸危险气体在设备内壳内发生爆炸时，不致引起外部爆炸性混合物爆炸的电气设备。隔爆型电气设备具有不传爆外壳，外壳有一个不传间隙，该间隙允许危险性气体进入壳内，当爆炸危险气体进入壳内产生爆炸时，外壳能承受10个大气压的压力。虽然不传爆间隙的宽度级别不同，但它们均起降温、卸压作用，同时不会引起机壳外部危险气体爆炸。隔爆型电气设备机壳的表面温度不论正常或非正常运行时，都不超过危险气体的自然温度。

（3）除以上两种类型的防爆电气设备外，还有增安型EX“e”、特殊性EX“s”、正压型EX“p”、无火花型EX“n”、冲砂型EX“q”、浇封型EX“m”等。

根据本船爆炸性气体的特性，防爆电气设备的类别与温度组别应不低于IIA和T3。因此选择的防爆电气设备为Exd II BT3隔爆型或Exia II AT5本质安全型。

2.3 电器设备安装工艺

（1）处于危险区域或危险处所中的测量、监视、控制和船内通信等设备及电路应尽量采用本质安全型，其它系统可采用隔爆型；

（2）爆炸危险处所不准安装插座；危险处所电气设备的非防爆供电电路控制开关和保护电器安装于危险处所之外；

（3）液货泵舱的照明应与通风连锁，使得在照明灯具打开时亦开启通风装置，并且通风系统故障时不影响照明的正常使用；

（4）电气设备应尽可能不贴近油舱、油柜、双层底和和外壁表面安装，若必须安装时则电气设备与此类舱壁表面之间至少应有50 mm的距离，并加焊垫片。上述舱壁上禁止安装在正常工作时会产生高温的电气设备。

2.4 电缆走向及其敷设工艺

（1）危险区域或处所的电缆均采用镀锡铜丝编织铠装层，及低烟无卤交联聚烯烃外护套的电缆；

（2）0类危险区不允许电缆穿过；1类危险区电缆采用穿管敷设，并且设备两端采用防爆软管或管接头将电缆管与设备填料函间达到密性连接（本质安全型电路除外）；II类危险区电缆均采用金属编制铠装电缆（本质安全型电路除外）；本质安全型电路的电缆与其它电缆走向一致时，应尽可能考虑分开敷设；

（3）敷设在有可能受到机械性损伤的电缆，需制作适当工装避免损坏。

2.5 接地与防止静电

（1）在危险区域或处所中的所有电气设备，不管其工作电压如何，其金属外壳均需可靠接地；

（2）为防止液体、气体、蒸汽、流動而产生的静电放电危害，凡用作易燃液体和能挥发气体的液货舱、柜、管系均需安全接地；

（3）桅索应与船体有可靠的电气连接。

3 危险区域防爆消防装备的配置

3.1按区域冗余配置惰化防爆装置

根据运输的油料及机器处所的特性，本船配有可用于保护舱室A类可燃固体表面火灾或B类可燃液体表面火灾或C类可燃气体火灾及带点设备火灾所需的卤代烷灭火剂，在情况发生时，可经过人工遥控或就地应急手动操作释放，由卤代烷灭火剂输送管路从被保护舱室的喷洒嘴喷入被保护舱室内。

3.2 配置甲板泡沫灭火系统

本船在货油舱甲板区和直升机起降平台设置了泡沫灭火系统，以防在补给过程中出现燃油泄露引发的火灾。

3.3 设置独立的防爆通风系统

为保证爆炸性气体及时扩散，本船在机库、喷气燃料泵舱、加油站、喷气燃料隔离舱、易燃物品储存舱等舱室设有机械式抽出通风系统。该通风系统独立，不与其他非危险区域通风系统连通。

防爆通风系统的出风口应设置防火网，并避开舷窗、通风机吸入口以及其它热源，需布置在可燃气体可能积聚的地方，并且不应产生死角，以达到最佳效果。

4 多重防爆控制报警系统设计

4.1 可燃气体浓度监测报警系统

为实时监测危险区内是否有爆炸性气体产生，本船配有可燃气体监测报警仪，可多点、远距离、连续监测可燃气体L.E.L%浓度。当任何被测点气体浓度超过20%L.E.L时，输出声、光报警信号，报警仪控制箱输出控制信号开启风机；当气体浓度降至5%L.E.L时，可燃气体检测报警仪自动恢复至正常监测状态，同时输出检测信号，通过报警仪控制箱使风机停止工作；当任何被测点气体浓度超过50%L.E.L时，持续输出声、光报警信号直至人工复位为止，通过报警仪控制箱输出关闭油泵信号[2]。

本船配置可燃气体探测装置能检测航煤气、柴油气、石油气、氢气、液化石油气及烷类、醇类、苯类等各种可燃气体及可燃液体蒸气。其布置的区域有：加油站、直升机辅助燃油储藏室、喷气燃料泵舱、机库、喷气燃料隔离舱、后泵舱、管弄围井、管弄、防爆电梯围井。

4.2 液位监测报警系统

为防止油料溢出，本船设有液位监测装置，可实时对货油、柴油、喷气燃料进行液位监测。当液位达到设计高度时可发出高位报警信号，并将报警信号传至损管系统。

5 结束语

该船检验结果，证明了上述防爆控制系统设计和工艺能很好地确保船舶使命和安全，有利于现场施工进度及人员的统筹安排，降低了建造成本，提高了建造质量。希望本文可为今后承接类似船舶提供一定的技术借鉴和支持。

参考文献

[1]德国GL船级社.GL规范[S].

[2]中国船舶电气总公司.船舶电气设计手册[M].1997.