鉆井井場防爆電氣設備應用探討

周俊軍

（中國石油集團長城鉆探工程有限公司鉆井二公司，遼寧 盤錦 124010）

1 防爆電氣設備概述

因為油田鉆井作業主要是針對油氣層進行勘探和開發，所以作業過程中不可避免地會產生大量的可燃且容易爆炸的伴生氣體，根據危險環境區域可以將鉆井經常分為1區和2區危險區域。因此，鉆井井場范圍內所應用的電氣設備，應當能夠有效避免火花、危險溫度、電弧或者爆炸性混合物所造成的爆炸，從而保證鉆井井場作業人員的人身安全。

防爆電氣設備的類型主要包括防爆型d、充油型o、本質安全型、正壓型p、增加安全型e、組合型s等。因為防爆電氣設備所具有的特殊性，產品的質量直接決定了設備的安全性，設備的型號選擇、安裝、應用、保養維護以及使用環境等也會影響電氣設備的性能發揮，也就是說，就算防爆電氣設備擁有絕好的質量，如果不進行有效的維護和保養，也會失去其應有的防爆性能。

2 鉆井井場防爆電氣設備應用中存在的問題

2.1 防爆電氣設備型號選擇不科學

鉆井井場在配備防爆電氣設備時應當依據安全區域的劃分進行產品型號和防爆等級的選擇，產品所標示的防爆等級應當高于環境中存在的危險物的等級，比如，旋轉電機應當分為爆炸隔離型、正壓型和增安型；變壓器、儀表以及電抗線圈所使用的互感器可以分為爆炸隔離型、正壓型以及增安型；控制器以及壓力較小的開關均為隔爆型；燈具的類型通常為固定式，指示燈以及鎮流器都屬于隔爆型、本安型、正壓型以及增安型，移動式開關都屬于增安型和隔爆型；報警設備以及信號燈都是隔爆型、本安型、正壓型和增安型；電氣儀表應當屬于隔爆型、增安型和正壓型。經調查研究可以發現，當前許多鉆井經常中存在型號選擇不科學以及選擇使用不具備防爆性能電氣設備的情況，比如，在坐崗房以及干燥房中使用不具備防爆屬性的插座、監視儀、控制箱、燈具等。

2.2 防爆電氣設備安裝敷設不規范

（1）導線跟電纜連接不規范。在具有較高爆炸風險的環境中，電纜之間不應當直接進行連接，需要在對應的防爆接線盒中進行連接或者通過分路，電纜線路當中不可存在中間接頭，絕緣導線的連接需要敷設在鋼管當中，但是，當前許多鉆井井場的導線或者電纜卻使用直連方式，存在許多的接口。（2）彈性密封圈沒有進行規范化密封。防爆電氣設備通過密封圈實現跟裝置的連接，需要將電纜進行密封，密封所使用的電纜斷面應當類似圓形，可以將電纜順著周邊均勻地進行擠壓緊實，密封圈的內部直徑跟電纜的外部直徑之間的差值應當保持在正負1mm；但是，當前許多鉆井經常中使用的電纜為扁形，甚至許多密封圈使用兩根或者兩根以上導線，這樣無法把電纜順著圓周進行擠壓緊實，甚至許多電纜沒有配備密封圈。（3）金屬密封圈缺少或者沒有進行規范安裝。按照有關的標準需要將電纜的表面進行全面的清理，然后利用金屬密封環進行引入。在GB50257中提出，通過金屬環進行引入的過程中，需要將電纜進行整體貫通，電纜應當保持干燥清潔。但是，當前許多鉆井井場的金屬環沒有旋轉擠緊或者存在許多的生銹老化問題。（4）中性線沒有規范化敷設。電氣設備所使用的中性線絕緣層所擁有的額定電壓應當跟相線電壓一樣，并且在同一鋼管或者護套中進行敷設，但是，許多鉆井井場所使用的相線跟中性線的截面存在較大的差距。（5）防爆電動機的配線不符合防爆要求。在進行防爆電動機電纜配線的引入過程中，應當撓性連接管，依據有關的爆炸防范要求跟防爆電動機的接線盒進行配合，當應用環境存在差異時，所使用的撓性連接管的材質也會不同。許多鉆井井場中的離心泵、電動機等都使用直接配線，與防爆配線的規范化標準不符。（6）未對電氣設備、端子箱、接線盒中的多余孔密封。電氣設備、端子箱以及接線盒中未進行使用的孔需要利用絲堵進行密封。在容易進水或者室外環境中，連接到設備引入裝置的電纜管口應當進行規范化的封堵；當孔中存在密封圈的情況下，外側應當配備鋼質堵板，厚度應當超過2mm，并使用螺母或者壓盤進行擠緊。（7）引入裝置夾緊元件損壞或者不配套。電纜引入裝置應當能夠利用密封圈、填料或者夾緊裝置將電纜進行夾緊，避免電纜在跟引入裝置連接過程中出現扭轉或者脫落，所以引入裝置需要與各種型號的電纜相匹配。電氣設備與電纜進行連接的過程中，所使用的人引入裝置需要與電纜的外部直徑匹配，如果不配套，需要利用過渡接線方法在對應的防爆接線盒中完成連接。（8）電纜和保護管易損位置未進行保護，存在老化問題。在進行線路的敷設過程中，要盡量繞開可能出現震動、腐蝕、發熱的位置，假如無法避開，需要采用相應的防范和保護措施，但是，當前許多鉆井井場的電纜沒有設置護套存在露銅的情況，許多保護管存在老化問題。（9）鋼管沒有進行規范敷設。配線鋼管應當利用鍍鋅焊進行焊接，通過螺紋進行連接，不可以利用套管進行焊接，在螺紋上不能纏結布料或者絕緣膠帶，管徑不超過0.25cm的情況下鋼管應當多于5扣，管徑不超過0.32cm的情況下，鋼管應當多于6扣，螺紋連接位置要將螺母進行鎖緊，外面落后的絲扣應當盡量的短。

2.3 設備自身缺陷

（1）透明罩跟燈管距離不夠。有關規范中提出，燈管跟透明罩之間應當保持一定的距離，不超過100瓦的情況下需要超過5mm，從而有效地使燈具溫度降低，避免出現過熱破損。（2）移動式燈具的使用與環境不符。在GB7000中提出，應用于惡劣環境中的燈具，其所具備的防身、防水以及防固體異物的等級應當超過IP54。（3）燈具節點電阻超過標準。照明燈具所使用的接地線通常選擇與可靠電器進行連接的金屬管線系統，因此，燈具的支架管線需要跟前提通過焊接等有效手段進行固定，從而保證燈具能夠有效的與地面連接。（4）防爆設備存在結合面腐蝕、螺釘缺失問題。隔爆型電氣設備利用結合面之間的空隙實現電氣控制元件與容易爆炸和燃燒氣體的隔離，將螺釘進行擰緊固定是保證隔爆性能的重要措施，但是，當前許多鉆井井場存在隔爆面生銹以及螺釘配備不全等問題，使得隔爆型電氣設備喪失防爆性能，許多增安型防爆設備的密封沉淀存在嚴重的老化現象。（5）正壓型電氣設備不規范。正壓型電氣設備需要具有一個或者幾個進氣和排氣口，實現與通風系統的連接。微壓繼電器應當安裝敷設在氣體和風力壓力最小的出口位置，并在銘牌上標注好最小的風量、風的壓力、換氣時間以及正壓體積。但是，許多井場的變頻調速電機銘牌上沒有對有關參數進行標示，利用通風機進行現場的氣體吸入和排出，安全性較差，空氣的質量無法保證，而且沒有進行微壓繼電器的安裝，與GB3836.5中提出的標準不符，現場的取氣使得爆炸的危險性不斷提高。

2.4 接電線或者接零保護線與標準不符

（1）接地線的尺寸與標準不符。接電線應當選擇多股軟絞線，內部的銅線截面積最小也要超過4mm2，容易出現機械損傷的位置應當進行保護管的安裝敷設。但是，許多鉆井井場的接電線選擇使用的是內部具有三根芯線的護套軟線或者內芯為鋁材的橡皮線。（2）隔爆型電機沒有單獨的接電線。許多井場會將循環罐跟電機底座進行焊接使它們成為一體結構，所以認為不需要進行單獨的接地，然而，GB3836.2標準中提出，隔爆型電氣設備的接地需要使用單獨的線路，間接連接可能會造成接地的不穩固或者與地面之間的電阻過大。（3）隔爆型控制箱沒有單獨的接地線。GB50085中提出，在導線情況不好的位置，額定交流電壓不超過380V、額定直流電壓不超過440V的電器設備使用的外殼為金屬時需要進行接地；在環境較為干燥的情況下，額定交流電壓不超過127V、直流電壓不超過110V的電氣設備使用外殼為金屬，應用在爆炸環境中需要進行接地。（4）井場接地系統不規范。井場所使用的電力配給系統主要包括TN-C和IT系統，也具有采用TT系統。電工作業規范中，需要某些電器設備進行保護接地而某些設備需要保護接零，在具有爆炸風險的場所需要利用TN-S系統，也就是將工作零線與保護零線分開，即常說的三相五線制。

3 防爆電氣設備整改建議

3.1 設備的整改

（1）要對隔爆結合面進行維修。針對隔爆結合面沒有進行規范化密封的情況，要及時進行重新的檢查和維修，要重點關注結合面之間的空隙，并進行潤滑脂的涂抹，從而進行有效的保護。

（2）使用頻率較低的線路和設備。對于不再使用的設備，要將與其存在連接的所有電源導線進行切斷和拆除，或者連接到合理的外殼端子上。

（3）剩余進線孔的處理。針對端子箱、接線盒以及電氣設備中沒有使用的孔，要利用絲進行嚴密的封堵，孔中具有彈性密封圈的情況下，要利用2mm的鋼質堵板柱通過螺母或者壓盤進行緊密的壓實。

（4）接地線的處理。針對沒有進行接地處理的設備，需要盡快依據有關規范進行接地線的安裝和鋪設。

（5）容易老化元件的處理。針對容易出現老化的電纜、保護管以及襯墊，要定期進行檢查和更換。

（6）不具備防爆性能產品的處理。在具有爆炸風險的環境中，不可使用非防爆產品，要及時地利用防爆設備進行替換。

（7）鉆井井場的電路要利用具有橡膠外套的電纜，從而保證絕緣效果，其他的照明線路可以利用防腐蝕電纜。電纜的走向要依據一定的次序和規律進行安排，電路連接方式要依據有關標準進行，并進行嚴格的監督和管理。

（8）要把以前的三項閘刀開關替換成具有較高安全系數的空氣開關，并將其與防漏電保護設備有效地連接，提高設備的安全性，避免由于漏電造成火災風險事故。

（9）要把普遍使用的液處理系統分散管理模式進行完善，將一配一的模式替換成總控制中心模式，對電氣設備進行統一的管理，并將控制中心放在專門的室內，避免由于天氣原因造成損害。

3.2 防爆電氣設備的維護

首先，針對容易損壞元件的維護。對于撓性管、軟電纜以及各種容易出現損壞的終端部分，要依據有關規定定期地進行檢查，如果出現損壞或者破損的情況，要及時用新的部件進行替換。其次，容易松動部位的維護。針對存在振動部位的元件，需要重點關注設備中的螺栓，如果發現脫落要及時進行擰緊，要及時對電纜引入裝置的牢固性進行檢查，如果發現松動，要及時擰緊。再次，容易腐蝕設備的維護。針對具有金屬外殼的防爆電氣設備，要進行保護涂層的涂抹，從而達到防腐的效果。最后，要減少對設備接口位置和密封處的檢查頻率。如果要進行檢查，要嚴格地依據有關規范開展，在檢查結束后，要對檢查位置進行全面的清理，保證沒有異物會對設備的正常運行造成影響，在清理結束后，要進行防銹劑的涂抹。最后，要保證防爆電氣設備都接地，要選擇符合國家標準的品牌，保證接地效果的良好性，使用符合統一標準的設備。

3.3 防爆電氣設備的管理

（1）設備購買源頭的管理。不具備防爆電器設備安裝和生產資質的企業，要盡快地獲得有關的資質，并且在進行設備的安裝過程中，應當聘請專業的機構進行指導與檢查。

（2）員工的培訓。要安排具有專業知識和相關經驗的員工進行防爆電氣設備的檢查和維護，要對他們進行定期的培訓，安排他們進行繼續教育，并考取有關的資質證書，通過實踐獲得有關的設備管理經驗。

（3）設備的初始檢查。在防爆電氣設備安裝完成后，要對其防爆性能以及安裝規范進行檢查，保證其滿足環境標準。

（4）設備抽樣檢查。為了保證及早地發現設備存在的故障，在設備投入運行后，要對更換、修改、調整和修理過的設備進行定期的抽樣檢查，并進行持續動態的監督。

4 結語

鉆井井場作業具有非常高的危險性，因此，需要加強對防爆工作的重視。防爆電氣設備的重要性不斷凸顯，需要對設備進行不斷的改造和完善，總體來說，石油鉆井的安全需要從設備自身的性能出發，以安全作為切入點，依據設備所處環境情況保證防護措施的全面性和有效性。