海上油氣生產設施防爆電氣設備常見問題

楊秘，楊軼，徐漸晗

(1.中海石油(中國)有限公司 曹妃甸作業公司，天津 300457；2.中海油能源發展股份有限公司 采油服務分公司，天津 300452；3.中海油天津化工研究設計院有限公司，天津 300131)

《海上固定平臺安全規則》要求，在任何危險區域或處所, 應避免安裝電氣設備, 若無法避免, 則應根據需要選用適當的防爆電氣設備[1]。但在海上油氣生產設施的建造、調試、試生產和生產過程中，由于防爆電氣設備產品質量、施工安裝、機械損壞、自然老化等因素，會導致防爆設備的防爆性能下降甚至部分或完全失效[2]，特別是分布在危險區的防爆電氣設備，如果防爆性能降低甚至是失效，存在很大的安全風險，極易發生閃爆事故。為此，進行不同階段海上油氣生產設施防爆設備存在的具體問題、風險及實施有效的應對策略分析。

1 危險區劃分及防爆電氣設備概況

海上油氣生產設施對于危險區域的劃分規則，按照不同的標準有不同的劃分方法，常見的按照國標將危險區域劃分為 0 區、1 區和 2 區[3]。其中，0區是指在正常操作條件下, 連續地出現達到引燃或爆炸濃度的可燃性氣體或蒸氣的區域；1類危險區是指在正常操作條件下, 斷續地或周期性地出現達到引燃或爆炸濃度的可燃性氣體或蒸氣的區域；2類危險區是指在正常操作條件下,不大可能出現達到引燃或爆炸濃度的可燃性氣體或蒸氣,但在不正常操作條件下,有可能出現達到引燃或爆炸濃度的可燃性氣體或蒸氣的區域。在海上油氣生產設施的危險區，防爆電氣設備被廣泛使用。以渤海油田某平臺為例，該平臺共劃分有11個危險區，安裝使用防爆電氣設備多達2 598臺，其中包括防爆燈具、防爆儀器儀表、防爆接線箱、防爆配電箱、防爆空調、防爆電機等。為確保防爆電氣設備的本質安全，油田作業者會定期對防爆電氣進行自檢自查，或者委托有資質的專業機構進行防爆專項檢查，檢查內容一般包括防爆電氣設備選型、安全標識、外觀、緊固件、透明件、電纜引入裝置、電氣間隙和爬電距離、防爆參數、接地等。

2 防爆電氣設備問題及形式

渤海某公司近5年連續開展了海上油氣生產設施防爆電氣設備專項檢查，涉及不同油氣生產處理設施。從專項檢查發現的問題分布情況來看，設計類問題占6%，采購類問題比26%，工程類問題占39%，生產類問題占29%，常見問題及表現形式如下。

2.1 選型不當

選型不當常見于新建平臺和老舊設施，新建平臺選型問題主要集中在成橇設備自帶的防爆電器，如存在非防爆電氣設備，I類危險區使用n型防爆電氣設備，“IIC”類氣體環境(如電池間)使用 “IIB”類設備等選型問題，主要是因為項目采辦技術文件未詳細說明成橇設備防爆電氣要求，或者成撬設備出廠前驗收工作不細致等。老舊設施，大多數是由于設施建造之初設計標準偏低，項目組專業工程師對防爆電氣設備的認知或重視程度不夠，油田作業者后期在設備檢測、維護、保養等方面投入不足，導致歷史遺留問題長期存在。

2.2 防爆標識

防爆標識問題常見于老舊設施，在以往安全檢查，包括防爆電氣專項檢查過程中常見的問題如，設備銘牌字跡模糊，無法識別設備防爆信息；設備無銘牌；銘牌缺少防爆合格證編號；銘牌缺少防爆標志；設備銘牌被油漆覆蓋，內容無法識別；銘牌標識為隔爆型設備，實際設備隔爆接合面處加裝有橡膠襯墊；銘牌上標識的防爆型式為隔爆型，產品結構型式不符合隔爆型的要求等。

2.3 引入裝置

GB3836.1—2010 規定，電纜和導管引入裝置安裝到電氣設備上時，防爆電氣設備的防爆特性不應受到損害。電纜封堵問題主要表現在設備外部電纜引入導致封堵不合格，或者針對復合型防爆電器產品，不同類別腔體內過線孔的封堵問題。海上油氣生產設施電氣設備電纜分為填料式電纜引入裝置，或密封圈式電纜引入裝置。

填料式電纜引入裝置常見問題，如填料函式引入裝置未安裝填料或填料不符合要求，雙組份填料未進行充分混合或者封堵長度小于20 mm；電纜引入裝置選擇不當，如格蘭頭選擇 NPT 格蘭頭，但殼體對應螺紋不是 NPT 螺紋；電纜鎧裝部分未進行壓鎧安裝；儀表電纜未進行單端接地等。密封圈電纜引入裝置常見問題，如電纜外徑與密封圈內徑不匹配，密封不嚴；冗余電纜引入孔未封堵或封堵不規范；填料函式引入裝置填充填料時未剝離電纜護套。

復合型防爆電氣設備通常由2個腔體組成，帶有打火元件的控制單元使用隔爆型，僅是接線部分的接線單元使用增安型，2個腔體的過線孔必須封堵。現場檢查常見問題，如未按標準進行封堵。GB3836.2—2010規定，封堵需要用環氧樹脂膠或能達到相應效果的密封膠進行分線澆封，澆封長度不小于20 mm，常見問題是未進行分線或環氧樹脂膠使用不正確，澆封長度不達標等。

2.4 隔爆面

隔爆型產品主要是依靠隔爆面阻斷爆炸火焰傳到外部環境，引燃周圍環境，并保證外殼不出現不可逆轉的形變，所以，隔爆面應非常嚴密，并且有效長度要足夠長，以達到降低火焰溫度的效果。海上油氣生產設施防爆面問題如隔爆面粗糙度過大，存在坑包、劃痕等；焊縫缺陷導致隔爆面間隙超差，不能有效密封；隔爆面長度不足；隔爆面銹蝕嚴重；隔爆面存在膠質雜物；防爆面有油污；ⅡA 級別氣體環境隔爆接合面與固體障礙物之間的距離小于10 mm。

2.5 緊固件透明件

緊固件問題相對簡單，常常出現緊固件缺失，緊固件不一致等，一旦緊固件缺失或不匹配，導致隔爆面間隙超差，防爆電氣設備失去防爆性能。透明件問題常出現于設備觀察窗，以及控制箱上燈或者相關儀表的透明件護罩，主要存在于隔爆型設備中，做工不細，出現透明件粘結長度不足，私加膠墊；透明件破損等。

2.6 接地

接地問題比較常見，如接地線斷開、未連接；接地線由多個設備串聯；接地線借用緊固螺栓或接地線接至安裝螺栓，未接專用接地點；接地線虛接；儀表鎧裝接地，未進行單端接地；接地連接件未用專用線鼻子連接。

3 應對策略

3.1 選型不當

新建項目要做好源頭控制，項目組應嚴格執行海上油氣設施危險場所劃分的設計要求，在項目采辦技術文件和合同中明確提出設備廠家不得采購不符合國家標準、安全性能要求、能效指標以及國家明令淘汰的防爆電氣設備；采購防爆電氣設備要索要防爆合格證、生產許可證復印件、產品合格證、安裝及使用維護保養說明、檢驗報告等相關技術文件；驗收時應確認銘牌、安全標志及其說明等與防爆合格證和產品合格證內容一致。海上油氣設施在建造階段，項目組應重點檢查布置在危險區的，由供應商提供的成撬設備，避免選型錯誤的防爆電氣設備存在。針對老舊設施，應重新評估危險區劃分是否合理，根據危險區劃分圖及氣體類別進行現場核查，對于檢查不合格的防爆電氣設備，應按照風險大小，制定整改計劃逐批次更換到位。

3.2 防爆標識

針對銘牌字跡模糊、無銘牌或銘牌標識信息不清晰、信息錯誤等問題，通過查詢防爆電氣設備檔案，進一步核實防爆電氣設備本身是否有防爆方面的問題，如果防爆電氣設備防爆本身沒有問題，應重新標識設備防爆信息，重新制作設備銘牌，替換原來的不合格銘牌。針對缺少防爆合格證編號、缺少防爆標志的問題，應重點核查防爆電氣設備的防爆性能，如果設備防爆性能不符合要求，必須根據危險區劃分圖，參照 AQ3009 第5條相關規定重新選型并更換。

3.3 引入裝置

針對新建項目，從采辦防爆電氣設備的驗收工作做起，重點檢查設備所配備的附件是否符合標準要求，2個腔體間的穿腔孔是否按標準進行封堵，現場安裝前，確保安裝人員具備防爆電氣安裝技能，監理人員具備防爆電氣專業知識，重點檢查安裝合理情況，針對在役設施，聘請專業機構進行防爆電氣設備專項檢查，利用停產檢修時間徹底整改，如針對引入口與撓性管直接連,引入口處無引入裝置的問題，必須加裝與設備防爆型式及引入口螺紋型式相匹配的引入裝置并正確安裝。

3.4 防爆面

針對新建項目，工程項目組應把好防爆設備產品驗收關，發現防爆電氣設備防爆面方面的質量問題，必須返修、返工或退換貨處理；在安裝階段，應汲取以往防爆電氣設備安裝方面的教訓，避免施工單位現場粗暴安裝引起防爆面損壞等；針對已經投用的防爆電氣設備，油氣生產設施現場應加強對防爆電氣設備的檢查和維修保養力度，及時清理隔爆面夾雜物等。

3.5 緊固件透明件

海上油氣設施現場應定期檢查，針對緊固件缺失等現象，要及時增補同型緊固件并將緊固件安裝到位；透明件粘結問題屬于產品質量問題，針對不合格產品，應協調廠家解決，現場無法解決的，分批次完成更換。

3.6 接地

針對外接地線導線截面積小于4 mm2，以及接地線未連接到接地體上的問題，將外接地連接件與接地系統用截面積不小于4 mm2的多股軟絞絲線進行可靠連接；針對外接地連接件銹蝕嚴重問題，更換外接地連接件，一旦檢查發現問題，要及時修復。

4 做好防爆電氣設備全生命周期管理

防爆電氣設備涉及加工制造、采購、安裝、檢測、維修保養等多個環節，任何一個環節出現差錯，都會影響防爆電氣質量，降低防爆性能[4]，企業應加強防爆電氣設備的全生命周期管理，即從設計、生產、選型、采購、安裝、使用、維護、檢查、檢修到最終報廢的全過程管理。維修部門應建立防爆電氣設備檔案(包含設備臺賬、防爆合格證、安裝區域、位號、使用說明書、維護保養記錄等)，防爆電氣設備使用、維保人員應經過各種防爆型式、安裝實踐、以及危險場所劃分的專業培訓，具備必要的知識和能力。對于日常檢查檢驗發現的問題，根據風險等級采取應對措施，確保防爆電氣設備本質安全。