沙特阿美标准体系下危险区域划分体系变迁研究

2020-03-09孙伟俊胡月双宁会朋刘思刘镇东

海洋工程装备与技术 2020年6期

孙伟俊，胡月双，宁会朋，刘思，刘镇东

(海洋石油工程(青岛)有限公司，青岛，266520)

0 引言

沙特阿拉伯国家石油公司(以下称沙特阿美)是一个有多年历史的综合国际石油公司，随着“一带一路”倡议的持续推进，越来越多的中国企业进入沙特高端市场，成为沙特阿美的承包商。沙特阿美拥有庞大而完备的标准体系，在其项目执行过程中具有充分的严肃性和权威性，笔者在参与沙特阿美某海洋工程项目过程中，对其标准体系中与危险区域划分相关的内容进行了了解与研究，有了一些认识，希望与国内读者分享，以期对更好地理解其防爆区域设计及施工要求有所裨益。

1 沙特阿美标准体系介绍

1.1 沙特阿美标准结构与角色

沙特阿美标准体系是由材料规范、工程设计标准和标准图纸等组成的一系列文件规定。根据沙特阿美公司规定，这些标准是强制性的，适用于所有沙特阿美工程项目。对其标准的任何偏离，都必须直接提交至其工程主管部门，并得到设计和检验部门的正式批准方可实施。

沙特阿美工程标准传统上是基于北美标准制定的，其中NEC标准(美国国家电气规程)是其重要组成部分，对沙特阿美工程项目的电气安装有重大影响。除NEC外，其他用于电气设备安装的参考标准包括ANSI、 IEEE、 NEMA、 ICEA、 AEIC、 UL、 ISA等。在这些参考标准的基础上，沙特阿美制定了庞大的公司标准体系，并补充了这些标准中未详细说明的一些具体要求，在某些情况下，沙特阿美标准会删除或修改这些参考标准中的具体要求。

1.2 沙特阿美标准体系变迁背景

供应给沙特阿美的大多数电气设备是根据IEC而非NEC标准进行生产制造的。过去沙特阿美曾使用两种方法来接受根据IEC标准制造的设备和材料，第一种方法是由沙特阿美工程部的工程师在个案基础上对提议的设备或材料进行评估，看看它是否为特定的应用提供了与北美标准设备相同的功能和安全性。第二种方法即修改公司标准，以确定使用设备和材料的条件和要求按IEC标准制造。后者通过纳入“Zone(区)”爆炸危险区域分类体系几乎消除了逐案评价的需要。

2 Zone(区)和Division(类)体系对比

2.1 分类方法

按照NEC和IEC对不同危险区域的定义，Division 1大致对应Zone 0，Division 2大致对应Zone 1和Zone 2，但它们并不完全等同。对应关系如表1所示。

表1 Division(类)体系与Zone(区)体系对比

2.2 爆炸性气体组别

不同环境中气体的物理、化学性质不同，其点燃、爆炸的特性也各不相同，根据气体的最大试验安全间隙和最小点燃能量的大小，IEC将不同气体环境划分为不同的组别，即ⅡA、 ⅡB、 ⅡC，NEC中也对气体环境进行了类似分组，两者大致对应关系如表2所示。

表2 气体组别转换对应表

2.3 温度组别

通常，专门设计用于危险场所的电气设备都要在规定的环境温度下确定其最高运行温度，并且要求在设备上标明该值。NEC和IEC体系都采用标志数字来代替实际上的测量温度值。这些表明最高温度范围的标志数字通常称为“T”值。Division(类)方法下的温度级别分类比较详细，Zone(区)方法简化了温度级别的分类，更具有实际操作性。

2.4 防爆设备的保护形式

可燃气体燃烧爆炸需要3个条件：可燃物、助燃物及点火源，只有3个条件同时存在，才有可能发生爆炸。因此，采取适当的措施，使3个条件不同时具备即可达到防止爆炸的目的。根据电气设备所处的区域等级、所在环境的气体组别、温度组别，选取对应的设备保护形式，即可防止爆炸危险性环境形成及爆炸，NEC与IEC体系中均提出了电气设备防爆形式的划分。

NEC体系有保护方式(protection techniques)的概念，实际上就是IEC中的防爆形式(type of protection)。NEC第500章提出了与IEC不同的防爆形式。

NEC第505章是以IEC标准为基础制定的，其等效采用了部分IEC防爆形式，如隔爆形“d”、充油形“o”、增安形“e”、浇封形“m”、充砂形“q”等。

现行IEC标准IEC60079-14还引入了设备保护级别(equipment protection levels，EPL)的新概念。

2.5 设备标识

NEC和IEC体系下都要求对防爆设备的铭牌进行标识，但NEC体系中防爆设备的防爆标志是将此设备能适用的危险场所的Class/Division或是Class/Zone一同列出。示例如下：

(1) IEC体系： Exd ia IIC T4。

(2) NEC体系： IS Class I, Division 1，Group A，B，C&D T4。

除本安防爆结构用“IS”做前置标识外，其余防爆形式无前置标识。

3 沙特阿美由Division(类)转为Zone(区)体系的考虑

从历史上来看，沙特阿美标准体系一直严重依赖NEC。在过去的几十年里，沙特阿美标准逐渐演变，接受了越来越多对NEC的安装技术和设备的偏离，主要出于如下原因：

(1) 从与国际承包商和供应商合作建造设施中获得的经验。

(2) 需要更多的耐腐蚀产品用于海上/近海环境。

(3) 增加本地制造的IEC产品的可用性。

随着时间的推移，沙特阿美开始对其标准进行修改，允许IEC和北美标准设备的有限混合使用。此外，该公司的材料要求，如仪表设备、开关设备、控制设备等逐渐演变为对基于NEC或IEC标准的设计均可接受。

随着沙特阿美内部对于Zone(区)体系的应用越来越多，越来越倾向于使用Zone(区)体系进行分区，但考虑到沙特阿美标准体系过于依赖NEC和其他北美标准，完全由Division(类)转为Zone(区)体系一度被认为是难以实现的。1997年，API RP 505的发布移除了转换过程中的大部分障碍，此后，加拿大发布的加拿大电气规程(CEC)也纳入了Zone(区)体系，这与沙特阿美的想法不谋而合。1999年后期，沙特阿美公司开始起草修订标准，将Division(类)体系完全迁移到Zone(区)体系。