海上石油开采防爆电气设备问题及解决策略
胡 磊
（中海油田服务股份有限公司，天津 300459）
随着世界经济规模的不断扩大，生产和生活所需要的石油总量不断增加。为了应对日益严峻的石油能源短缺问题，很多国家开始探测海底石油资源并在探明储量海域兴建了海上油田，在这种情况下海上石油开采进入了一个快速发展时期[1]。但是海上石油开采与陆上石油开采有很大不同，海上自然条件更加恶劣、气象条件变化剧烈，这些都给海上石油开采带来了极大的安全隐患。陆上石油开采中常用的数据采集设备、传感器设备、监测设备、仪器仪表，都无法直接在海上石油开采的过程中使用，必须要经过特殊的防爆处理才能应用于海上石油开采。为了进一步规范海上石油开采作业，海上石油开采平台安全规则中明确规定了对防爆电气设备的使用要求。但是，防爆电气设备从设计、采购、安装到使用的过程中，仍然存在诸多可能发生事故的潜在问题[2-3]，给海上石油开采带来极大的安全隐患。为此，本文将对海上石油开采中防爆电气设备可能出现的问题进行归类分析，并提出有针对性的解决策略。
通过对海上石油开采企业和海上石油开采平台所使用的防爆电气设备的调查和数据统计分析，可以发现防爆电气设备出现问题的种类很多，并且存在一定程度的不确定性和相当程度的突发性。防爆电气设备的常见问题大致可以分为6类：第一类，选型问题；
第二类，标识问题；
第三类，导引装置问题；
第四类，隔爆问题；
第五类，辅助件问题；
第六类，接地问题。下面就按照这6类问题逐一加以分析和阐述。
1.1 防爆电气设备的选型问题
根据海上石油开采平台安全规则的相关要求，整个平台被划分为3类危险区域。第一类危险区域危险程度最高，是指在正常工况条件下就可能会发生连续燃爆的情况，此类区域一般在油蒸汽浓度较高并不易扩散的区域。第二类危险区域危险程度次之，是指在正常工况条件下可能发生断续燃爆的情况，此类区域一般在油蒸汽散发区域、浓度相对稀薄，但如果处置不当油蒸汽浓度会迅速蹿升。第三类危险区域的危险程度稍弱，是指在不正常工况条件下可能出现燃爆情况的区域，不正常工况条件多为海上气象异变或者工人操作严重失误。
对于这三类危险区域，防爆设备的使用也要有不同的针对性。例如，第一类危险区域需要使用防爆性能最好的电气设备，第三类危险区域则可以选择性价比较高的防爆电气设备。一些常见的防爆电气设备，如图1所示。虽然防爆电气设备的使用场合有着明确的规定，但因为前期设计错误、设备采购时过分考虑经济性、安装过程中的不合理调换、监督检查不利等种种原因，防爆电气设备会出现型不对位的问题，从而导致防爆电气设备的使用与所规定的场合并不相符，埋下安全隐患。此外，随着使用年限的增加，老旧防爆电气设备没有及时更换也会引发型号与服务区域不相符的问题。
1.2 防爆电气设备的标识问题
防爆电气设备的标识问题，主要表现为电气设备上的标识模糊不清、印刻字体无法看清、相关信息无法阅读辨认等。海上石油开采所用的防爆电气设备，因长时间的暴晒和雷雨冲刷，标识区域磨损老化的速度非常快。如果不能及时发现修补，或者不能引起足够重视，就可能引发防爆电气设备更换不及时的问题。如图2所示，就是防爆电气设备标识不清的情况。
图2 防爆电气设备标识模糊不清的情况
1.3 防爆电气设备的导引装置问题
防爆电气设备为了实现既定的电气功能，必然有电能传输所需的引线同外界相连。因此，在相对完整和密闭的防爆外壳上，会留存如电缆等进出的导引孔缝。正常情况下，这些导引孔缝必须进行良好的密封，通过密封装置或者密封处理使得导引孔缝、防爆外壳、电缆之间再次形成密闭的效果。一旦这个密闭效果无法达成，水蒸气、油蒸汽及其他杂物颗粒或液体就可能进入防爆电气设备的密闭腔体，使得正常的电气功能受损。
1.4 防爆电气设备的隔爆问题
防爆电气设备的防爆性能，主要是通过隔爆面来实现的。隔爆面的制作和使用都有非常明确的严格要求，包括材质选择、最低厚度、最低有效长度等。例如，隔爆面的材质能够抵御火焰灼烧、保护内部设备。但是，在实际使用中，因为污渍附着导致腐蚀就会影响到隔爆面的御火效果。同时，因为碰撞和不当外力作用，隔爆面可能会出现凹陷、有效长度丧失等问题，也会导致严重的隔爆失效问题。
1.5 防爆电气设备的辅助件问题
防爆电气设备中除了核心的功能部件以外，还有很多辅助件，如用于连接的部件、用于指示灯等光学器件保护的透明件等。如图3所示，就是防爆电气设备上用于保护内部指示灯的透明部件。
图3 防爆电气设备的透明部件
图3中，防爆电气设备上的透明件，因为具有透明功能相对壁厚都比较薄，因此容易破碎。一旦出现破裂的情况，也就会影响到内部元件的安全使用。连接的部件则可以实现主要组件、壳体之间的连接，起到连接、加固、辅助密闭等作用。一旦连接件疏松或脱落，也会引发连接稳定性、壳体出现空隙、内部元件裸露等问题。
1.6 防爆电气设备的接地问题
对于海上石油开采的作业过程而言，有些防爆电气设备的体积非常大、内部各种组件种类繁多，不同组件和不同电气回路之间存在错综复杂的接地关系，甚至直接导致接地电缆的安装都复杂混乱。防爆电气设备的复杂接地情况，如图4所示。
图4 防爆电气设备的复杂接地
防爆电气设备的接地问题，多表现为地线断开导致没有形成有效接地，地线错接导致多地线串联，地线未用符合要求的型号等。一旦出现接地问题，防爆电气设备也存在极大的安全隐患。
鉴于海上石油开采防爆电气设备常见的6大类问题，笔者根据工程经验逐一给出解决策略，具体如下。
2.1 防爆电气设备选型问题的解决策略
防爆电气设备选型问题的出现，实际上可能出现于前期总体设计环节、设备采购环节、设备安装环节和监督检查环节等。因此，要妥善解决防爆电气选型问题，主要从人的角度入手。在前期总体设计环节，要审慎分析本作业平台的各个区域都处于什么样的危险等级，对应选择合适的防爆电气设备。在设备采购环节，采购人员应该严格执行设计阶段的防爆电气设备选型要求，不能因为经济性降低设备品质。在设备安装环节，安装技术人员一定要仔细阅读安装指导手册或说明书，不能随意调换防爆电气设备的位置。监督检查环节，其重要性更大，检查人员除了要核对上述各个环节中的工作是否存在疏漏，还要对已经确认无误、投入使用的防爆电气设备进行定期的检查，对不符合的要及时更换处理。
2.2 防爆电气设备标识问题的解决策略
对于防爆电气设备出现的标识牌脱落、标识牌模糊不清等问题，也需要有安全检查相关人员定期巡检、及时发现、发现一例解决一例。如果能够和防爆电气设备厂家联系制作新的标识牌，应及时订购。同时，要用醒目标记临时粘贴在标识牌的位置。如果无法定制新的标识牌，应及时制作替代标识牌，务求字迹清晰、醒目。
2.3 防爆电气设备导引装置问题的解决策略
对于防爆电气设备导引装置问题的解决，主要是对导引电缆空隙进行重新密封，恢复防爆电气设备壳体的密闭性。这里，一般可以采用填制密封垫或密封圈，对于空隙较深的应填制多组密封垫或密封圈，密封垫和密封圈的直径选择要略大于导引孔隙，实现过盈配合以达到牢固填充。此外，也可以采用特殊材质进行浇注式密封，但要注意浇注过程不能损坏电缆和设备壳体。
2.4 防爆电气设备隔爆问题的解决策略
对于防爆电气设备隔爆问题的解决，要区分隔爆面所出现的具体情况进行有针对性的处理。如果是隔爆面出现附着物或附着液体的情况，要及时进行清理和清洗，清洗工作要选择不损害隔爆面材质的洗涤材料。对于隔爆面出现凹陷、破损的情况，一定要及时更换隔爆面，不能简单弥合解决。
2.5 防爆电气设备辅助件问题的解决策略
对于防爆电气设备辅助件问题的解决，也要先确定出现问题的实际情况再妥善处理。如果是连接件松动，应及时进行加固处理，如果加固效果不好可以配置垫圈。如果是连接件缺失或脱落，要及时补充新的连接件，务求恢复可靠连接。对于透明壳体部件破损的情况，一定要及时更换。
2.6 防爆电气设备接地问题的解决策略
对于防爆电气设备接地问题的解决，首先要梳理复杂接地线路，使其各归其类、清晰可备查，如必要可以贴标识签以明确其对应的接地设备或元件。对于断接的要恢复连接，对于错接的要按图索骥恢复正确的连接。同时，为了安全起见地线的截面积不应小于4mm2。
海上石油开采的工作环境条件非常复杂，自然环境条件恶劣、气象情况变化无常。这些情况给作业过程所需的电气设备提出了更为严苛的要求，需要根据安全等级使用合适的防爆电气设备。本文针对防爆电气设备经常出现的问题，逐一加以分析并提出了对应的解决策略。本文的研究工作，对于防爆电气设备的安全使用具有一定的指导意义，对于海上石油的安全开采也具有一定的实用价值。
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