危險環境下柴油機飛車風險

○ 文／Jogen Bhalla

危險環境下柴油機飛車風險

○ 文／Jogen Bhalla

引用并改編自Society of Petroleum Engineers，SPE索引號：136694-PP

近年來，油氣、煉油行業爆炸事故屢有發生，導致了巨大的人身、財產損失和環境危害。BP的兩次重大事故——2005年德州煉油廠爆炸事故、2010年墨●圖1 卡車飛車引起的油庫爆炸。來源：2009年10月，化學工藝安全中心（CCPS），AIChE西哥灣深水平臺漏油和爆炸事故都與危險環境下柴油機飛車相關。

部分油氣、石化企業，特別是處理可燃性氣體和粉塵的工廠，應該系統地審查，避免可燃物質釋放到大氣中而造成危害。

認識危害

柴油機在油氣生產、煉化行業都有著廣泛的應用。在這些行業中，由于可燃性介質的存在，柴油機飛車的可能性較高。

隨著煉油業的發展、油氣田開采活動的增加，可燃性介質泄漏的可能性也進一步增加。煉油廠大修、擴建時需要使用大量柴油機，工作人員在使用柴油機的時候，如果沒有采取安全防護措施，則會增加火災、爆炸等意外事故發生的風險。

了解原因

如下是常見的引起柴油機超速的原因：

危險區域的維護工作 控制閥或安全閥泄漏設備故障 墊片失效/法蘭泄漏操作人員失誤 泵密封、閥門填料、連接件泄漏工藝設備超負荷工作 觀察器爆裂自然災害（如：地震） 電氣故障油氣噴發 腐蝕引起的細孔工廠試機 儀表調試問題管道損壞/泄漏 金屬疲勞

柴油機飛車

飛車是指柴油機因吸入過多外部燃料而失去控制，常規的停機方法無法使柴油機停止運轉。此時，最有效的方法是在柴油機進氣位置安裝空氣切斷系統。

柴油機轉速的監控主要靠兩部分實現：1）由燃料系統控制進入柴油機的燃料量；2）內部轉速監測。當周圍環境中出現額外燃料源，如易燃氣體時，柴油機可能會吸入這些額外的燃料導致超速的發生。常規的停機僅僅是關斷了柴油機正常燃料源，實際上柴油機仍然會因外部額外燃料源的吸入而繼續運轉。

●圖2 常見四缸柴油機進氣系統

在油氣生產及煉化過程中，很多設備都是由柴油機驅動的，為防止飛車，如下應用的柴油機須安裝保護裝置：

·固定設備：天然氣壓縮機柴油機，發動機，泵站

·移動設備：叉車、吊車

·油服設備：鉆機

·輔助鉆井設備：反鏟挖掘機、裝載機、挖土機、滑移裝載機、移動發電機、泵系統、挖溝機碾壓設備、燈塔

·焊接設備車：高空作業平臺、工業鏟車及其他類似設備

·應急車輛：特種消防車、救護車

·由柴油機驅動的其他車輛：小貨車、垃圾運輸車、真空吸污車、環境清洗車輛、油罐車、產品運輸車、泵系統

柴油機廠家及專家推薦的飛車控制方式

大多數柴油機生產廠家及經銷商在柴油機上配備進氣切斷裝置作為必選或可選項。而柴油機進氣切斷系統生產廠家可以根據不同的柴油機機型提供速度傳感器、速度開關、進氣切斷閥以及成套安裝附件。如圖4中所示，一套自動超速保護系統監測著柴油的機實時轉速，一旦柴油機轉速達到設定值，該系統即觸發進氣切斷閥關閉，從而防止柴油機發生超速。

自動超速保護系統有如下幾種配置

·電控，帶手動裝置

·氣控，帶手動裝置

·液控-機械聯合控制，帶手動裝置

手動超速保護系統有如下幾種配置

·手動控制電路系統

·手動控制氣路系統

·手動線纜控制系統

手動超速保護系統如圖5所示，通常安裝在小型柴油機上，當危險發生時，由操作人員觸動手動開關關閉進氣切斷閥。

行業推薦規范

API、ISO和其它相關的國際標準中都提到，為了防止柴油機超速，任何有可能吸入可燃性物質的柴油機都需安裝超速保護系統。在距離井口23米或者油氣井鉆井、服務工作過程中的柴油機需配有進氣切斷裝置和干式離心火星熄滅器。

●圖3 2005年BP德州煉油廠爆炸事故及；2010年墨西哥灣海洋平臺爆炸事故。

●圖4 帶手動控制的自動超速關斷系統。

●圖5 電動轉氣動進氣切斷系統（帶手動操作）

在API區域劃分指南中規定，在煉油、石化等工廠，距離（電氣上）Class I, Division 2區域7.6米（25英尺）以內工作的柴油機應加裝超速保護系統及火星熄滅器。

柴油機排氣系統加裝火星熄滅器的作用是防止燃燒后產生的火星排到排氣系統尾部開放端或者進入大氣中。火星熄滅器的主要缺點是容易積碳，如果不及時清理，可能導致發動機功率損耗或者過熱。此外，火星熄滅器價格昂貴且容易損壞。即便如此，在特殊工況（如海洋平臺）下，為安全起見，柴油發動機需安裝火星熄滅器。

美國及現有國際規范

目前，關于柴油機超速保護已經有很多規范和標準，比如：

·MMS: 30 CFR 250.510, 250.610和250.803(b)(5)(ii) 海工柴油機

·MSHA: 規范30CFR 36, 段落V(E) 1985

·OSHA 2007 石油煉油工藝安全管理國家重點項目 A-53頁 電動設備

·NFPA 37-固定內燃機和燃氣輪機的安裝和使用

·API RP 54-鉆修井作業中職業安全的推薦作法

·API RP 2001-4.2.10

·Cal OSHA加利福尼亞州 14分章-石油安全規范-鉆井和生產第5條 鉆井和修井機械及設備

·美國海岸警衛隊-58.10-15

·ISO 3046-6; 1990

·API RP 2219-石油服務領域真空吸污車的安全操作規范

·歐洲- EEMUA-107 潛在可燃性環境中柴油機操作規范

·美國核管理委員會。