石油化工抗爆控制室自控电缆进线研究

张 寅

（无锡蓝海工程设计有限公司，江苏无锡 214000）

在20世纪90年代之前，国内的石油化工工程项目中有关控制室的设计并没有谈论到有关“抗爆设计”的内容，但是在同期，国外公司以及国外标准中对抗爆控制室的设计已经能够找到明确的规定。伴随着我国的设计院与国外工程公司日益加深合作，慢慢了解到这个设计理念，并且一些先进企业的工程设计中，也接受了这个理念从而建造了抗爆控制室。

此后发生了一起案例，促使了国内相关抗爆控制室规范的颁布。在某次装置爆炸事故中，与控制室相邻的综合楼（非抗爆结构）受到严重冲击，不仅窗户等硬件严重受损，室内人员也都有不同程度的受伤，同时楼内各种设备装置也受到不同程度的损坏。而与之形成对比的是，由于当时的控制室采用了抗爆设计，所以控制室内包括硬件到人员都未受到波及。

所以经此次事故后，证明控制室抗爆设计的优势，于是各方专家通过现场调研，多方商议后颁布实施了规范SH 3006—1999，该规范中针对抗爆控制室的设计做出了一系列的规定。

本文将从常规的非抗爆控制室的进线方式、抗爆控制室进线方式的争议及改进措施以及相关标准规范对比这几个方面着手，具体探讨可行的方案。

1 非抗爆控制室常用进线方式

一般来说，对于没有爆炸危险的化工厂或化工装置，多数考虑建造非抗爆控制室。针对非抗爆控制室，较为常见的自控电缆进控制室的方式主要是电缆沟进线（埋砂）、架空进线、穿管进线三种。

电缆沟进线，当控制室位于建筑物一楼时，一般电气专业的动力电缆比较常使用这种进线方式。自控专业的信号电缆相较电气专业来说数量更多，外径更细，因此在埋地时需要考虑的密封难度就会更大，进线时一般也是使用砂子填充，但此做法不利于以后改扩建时放线查线，并且对防水措施的要求比较高。

架空进线是比较常被使用的一种做法，如果是生产装置规模比较大，线缆比较多的情况，通常自控专业都会考虑采用这种进线方式。架空进线从密封角度考虑，当桥架或线槽穿墙进入控制室内时，进墙孔洞要采用防爆堵泥进行封堵。这种方式当以后改扩建时删线放线均比较方便。

穿管进线，这个方式使用场合比较少，一般当生产装置规模非常小，或者自动化程度不高，电缆数量很少的情况下，才会采用。通常这种情况下，如果选用桥架的话投资太高，并不经济。当然该进线方式也不适合后续改扩建装置时电缆的增加。

2 抗爆控制室进线方式争议

与非抗爆控制室可采用多种方式进线不同，抗爆控制室的工程设计则没有如此随意。以我司某环氧树脂项目为例，安全预评价报告中明确要求控制室需设计为抗爆控制室。以此为前提，在针对自控电缆如何进线的设计方案上，专业内部产生了诸多不同的意见，因此设计人员展示出如图1的方案，公司内部针对其是否符合相关抗爆控制室的设计规范要求、是否符合施工的合理性以及经济适用性等诸多方面展开了公司级评审。

图1 抗爆控制室自控进线方案

针对该方案，会议在讨论过程中具体形成了两种不同的意见。第一种意见认为该方案不可行，不应实施，理由是抗爆墙不可以开设门窗洞口，这个方案不满足规范的要求。因为《石油化工控制室抗爆设计规范》GB 50779—2012中规定，活动地板下地面以上的外墙上不允许开设电缆进线孔，一旦发生装置爆炸，爆炸产生的冲击波将会通过电缆桥架和墙上开设的门窗洞口进入控制室内，将造成严重的后果。

第二种意见则同意实施该方案。理由是规范仅仅是要求活动地板下的实体地面以上的外墙不得开洞口，图中的洞口在实体地面以下。

从以上两种观点不难看出，造成分歧的正是对规范条文的不同理解。首先，毋庸置疑，进行自控设计工作的首要前提肯定是要遵照规范！那么抗爆控制室自控进线时究竟应该怎样设置才正确、合理？怎样设置才是符合规范要求的？这自然是需要详细研究解读相关规范。以下所列举的是目前石油化工行业最常用的两本提出抗爆控制室自控电缆如何进线的相关规范中的部分条文。

3 相关规范对比

《石油化工控制室抗爆设计规范》 GB 50779—2012中要求活动地板下地面以上的外墙上不许开设电缆进线洞口。该条文要求是为预防爆炸后产生的超压经过电缆桥架、槽盒或者建筑外墙上的洞口进入控制室室内，同时它还要求活动地板下的地面跟室外基础地面的高差不允许小于300mm。

《石油化工控制室设计规范》 SH/T 3006—2012中规定，控制室宜采取架空进线方式，电缆穿墙处宜采用电缆穿墙密封模块。只有在条件受限或特殊需求的时候，才可以采用电缆沟进线方式。该规范推荐架空进线的理由是，架空进线与地下进线比较起来利大于弊。架空进线相比较地下进线来说，可以更有效的防水、防鼠还有防污，并且费用相较地下进线更为低廉。

4 抗爆控制室的进线方式改进

两本规范一本是国标，一本是石化行业的行业推荐性规范，初看两者似乎表述矛盾。《石油化工控制室抗爆设计规范》 GB 50779—2012这本针对抗爆控制室的设计规范，不允许在地面以上的外墙上开孔，那是否就意味着按照该规范的条文就必须要采用地下进线的方式呢？按照此前诸多工程项目的实际施工情况，地下进线的难点在于防水问题，在不少工厂内查验时都发现电缆存在泡水的现象，这将会影响电缆的功能和寿命，还会增加电缆的维护工作，同时这也会对控制系统的安全性构成威胁。因此，单从防水、防污和防鼠方面来看，似乎是SH/T 3006中推荐的采用架空进线的方式更为合理。

其实SH/T 3006是针对控制室的设计规范，它不仅仅局限于对抗爆控制室的设计提出要求，所以它提出的进线方式面向了更广的受众面，它是针对各种类型控制室综合地提出了建议措施。因此两本规范对于抗爆控制室进线方式表面看起来并不一致，但通过优化改进还是可以得出兼顾两者条文的比较合理的方案。商议后最终得出统一意见，首选最合适的穿墙位置是位于室外基础地面以上，它便于施工，又可以最大程度避免防水问题。根据前文第三章中《石油化工控制室抗爆设计规范》 GB 50779—2012规范中要求的内容来看，在控制室内活动地板下基础地面与室外基础地面之间产生的“高差”之间进线是符合规范的。但需要考虑到的是，这仅仅是站在控制室内的这一方向来判断它是符合规范的，而对于从室外这一方向来看，外墙依旧开有孔洞，如果没有采取任何的抗爆措施，依旧会存在《石油化工控制室抗爆设计规范》 GB 50779—2012规范中提到的生产装置爆炸后产生的超压经过电缆桥架或者建筑外墙上的洞口进入控制室的风险。所以到此能够确认，图1方案的重点在如何消除爆炸后超压冲击波进入室内。

结合工程项目的实际应用情况并在了解清楚编制规范相关专家的理念后，最终对于如下2种方案达成了一致认可的意见，被认为是符合规范要求并且能够解决安全隐患的抗爆控制室自控电缆的进线方式。

方案一：开孔处采用防爆密封模块的进线方案

采用防爆密封模块后，由于它本身能够防护电缆受到外部的爆炸危害，达到抗爆的作用。所以一般认为采用它后墙体依然具有原本的抗爆性能。具体做法可参考图2所示。

图2 抗爆控制室自控进线改进方案

1）电缆采取架空进线方式，穿墙开孔的位置在控制室内活动地板下的基础地面和室外基础地面之间，孔底标高高于室外基础地面标高150mm，采用该方案时，活动地板下基础地面标高需至少高于室外基础地面标高600mm。

2）电缆穿墙开孔处使用防爆密封模块进行封堵处理。一

方案二：室外采用“砂池+抗爆围堰”进线的方案。

该方案是对图1所示方案的改进，在图1的基础上以“砂池+抗爆围堰”方式作为阻挡爆炸冲击波进入控制室内的抗爆措施，弥补了图1 的缺陷。由于室外未破土向下挖，遭遇的电缆浸水问题会相对减少。具体做法可参考如图3~图4所示。

图3 抗爆控制室自控进线改进方案二

图4 抗爆控制室自控进线改进方案二

1）电缆采取架空进线方式，穿墙开孔的位置在室内活动地板下的基础地面和室外基础地面之间，孔底标高高于室外基础地面标高150mm，采用该方案时，活动地板下基础地面标高需至少高于室外基础地面标高600mm。

2）电缆穿墙开孔处使用防爆堵泥等密封材料进行封堵处理并盖上钢板。

3）电缆进线位置处的室外地面需设置抗爆围堰，并应设计相关排水措施，待电缆敷设结束后，在围堰内充砂以达到隔爆效果。

5 结束语

当然以上最终确定的设计方案也并非金规铁律，还是应具体情况具体分析。比如方案一提到的防爆密封模块造价高昂，并非所有工厂都能够承担这份投资经费。又比如方案二在遇到装置规模庞大造成桥架数量众多时，现场没有条件做到让所有桥架平铺进线，那就需考虑两层桥架的电缆叠着进入控制室内，这会造成开孔高度变高，导致室内外基础地面高差变大，若再加上防静电地板的高度，这个高差会进一步放大，此时还是坚持在室外地面以上进线就变得不合理了，需考虑在室外下挖。

抗爆控制室的电缆进线方式关系到消防安全、控制室室内的设备情况以及操作员的人身健康，因此在设计、施工、维护等各环节都应该予以重视。采用以上哪种进线方案，设计人员在选择时需要结合项目所在地、装置规模的大小、业主的需求、投资经费、设计人员理念等各方面，选取符合规范要求和项目实际的进线方案。