黄克斌中海油田服务股份有限公司河北三河065201
摘要:石油是人类发展进入工业时代的重要不可再生资源,海洋石油行业环境非常苛刻,钻井行业是一个高风险的行业。防爆电气设备是在海上钻井平台中重要的设备,防爆电气设备的安全关系到海洋石油钻井作业的顺利进行,对海洋石油未来的发展具有重要的作用。因此要加强对海洋石油钻井平台的防爆电气的管理,严格划分危险区域,对防爆区内的防爆设备,如防爆电机、防爆照明设备、防爆配电箱等进行周期性的检查,确保防爆电气设备的安全使用。
关键词:石油;海上钻井平台;防爆电气设备;安全及其改进措施;
引言:在海上钻井平台作业的各个环节中,都需要各极易产生易燃易爆气体、电气设备可能爆炸,对平台人员的安全、钻井设备的有效运转情况等都有重要的影响,为保证海上钻井平台的整体安全性,我们应该要不断地提高平台防爆电气设备安全运行的重视程度。文章主要对海上钻井平台防爆电气设备的安全及改进措施进行刍议,并详细阐述了具体的安全措施,以供参考。
1海洋钻井平台存在潜在的爆炸风险
海上钻井平台作业条件恶劣,钻井行业是一个高风险的行业,极有可能会产生易燃易爆气体、如果电气设备发生故障,短路产出电火花,正好遇到易燃易爆气体、极有可能会引发灾难性爆炸或冲天大火。因此,防爆设备显得尤其的重要。可燃气体/空气混合物燃烧所需的3个元素是氧气、点火源和燃料(俗称着火三要素)为了使石油产品燃烧发生,需具备以下三个条件:供氧,点火源,供油。所以防爆电气设备是从点火源这个要素来防止可燃气体/空气混合物燃烧和爆炸。
1.1防爆设备的类型和温度等级
防爆产品的标志为EX,爆炸危险场所的防爆电气设备在运行过程中必须具备不引燃周围爆炸性混合物的性能。能满足以上要求而制成的防爆电气设备类型主要有8种类型[1],如图1所示
防爆设备温度等级共有T1-T6六级,如下图所示:
1.2防爆设备的防护等级要求
海上钻井平台作业条件恶劣,海上盐气多,湿度大,防爆电气设备除了满足防爆性能外,还要满足防护等级求,才能在海上环境使用,设备被海水浸蚀。设备的外壳防护等级就是电气设备的防护等级,英文字母缩写是Ingress Protection。电气设备的IP后面的数字越大,防护等级就越高,性能就越好。防护等级如下:
2 危险区域的划分
钻井平台是海上作业，具有作业环境复杂、难度大、危险系数高等特点，平台上可能存在可燃性气体与空气混合物,钻井平台上的防爆危险区域可以划分为:
0区(Zone0):可燃气体/空气混合物是连续的、长期的、频繁的存在的。
1区(Zone1):可燃气体/空气混合物可能偶尔出现在正常操作中。
2区(Zone2):可燃气体/空气混合物是不大可能存在的,或罕见而短期地存在。
根据标准,在钻井平台上危险区域只有1区和2区,划分图中的区域符号(Zone 0,1,2)应参照标注在图纸上的符号。参照完工图上确定区域(Zone 0,1,2),平台上危险局域一般分为钻台、振动筛房、计量罐区域、泥浆池、油漆库房、飞机甲板加油装置局域。
爆炸性气体的分级和分组:
以丙烷为代表性气体的设备防爆组别为II A(丙烷的气体组别属于 IIA);
以乙烯为代表性气体的设备防爆组别为II B(乙烯的气体组别属于 IIB);
以氢气为代表性气体的设备防爆组别为II C(氢气的气体组别属于 IIC)。
3钻井平台防爆电气设备的使用现状
防爆电气设备在海上钻井平台上使用频繁,日常检测时,我们发现防爆设备在实际使用中存在很多问题,,这对钻井平台上防爆电气设备整体防爆性能会造成影响。日常维护保养中常见普遍存以下问题:
3.1防爆设备的等级
在钻井平台上,维护人员没有参加防爆培训,平台上有的维护人员对防爆电气设备不够重视,，经常会发现等级偏低的防爆电气产品在危险区使用。例如,具有[ Ex ia]标志的设备只能安装在非危险区域(不可以直接安装在危险区域。还有就是温度使用等级不够,在危险区域安装的防爆电气设备应根据危险区域可能存在的可燃性气体或者蒸汽的点火温度来选择核实的温度代码T。例如泥浆池检测的H2S气体归类为”IIB”组,在这个区域使用的所有防爆电气设备温度等级应该在”T3″以上。
3.2防爆设备的性能
钻井平台在海上作业,面临盐雾水汽严重,湿度比较大,设备容易生锈腐蚀,设备的名牌也会腐蚀模糊不清或者缺失。平台上人员除锈刷漆时,用油漆给设备上的名牌刷漆,在检测的时候,我们就无法核实防爆设备上的铭牌信息，所以就无法确定电气设备的防爆性能。还有另外一个问题是有的防爆电气设备因为局部更改或者损坏，其整体的防爆性能会失效，但仍然在防爆区继续使用。例如,隔爆型EXD防爆接线盒中,用来的穿电缆的孔使用了非防爆的格兰来封堵[2]。另外由于海上环境湿度大,会导致很多防爆电气产品的电缆格兰头会有氧化的迹象,内部的接线端子和本体会生锈,接地线腐蚀或者缺失,针对这种情况我们应该及时维护这些设备,除掉腐蚀的锈后,应该涂抹防腐蚀的喷剂,以保证防护性能的完整性。最后,使用正压型防爆电气设备时,其通风源应该取自非危险区域,并经常检查通风电机的完好性。但有的正压型防爆设备在安装时直接取自危险区域的风压。包括防爆电气设备的结构变化,以及外壳的损坏腐蚀等,甚至还存在使用非防爆电气设备的问题,针对以上问题我们应结合实际使用情况对防爆电气设备加强管理和检查。
4海上钻井平台防爆电气设备的安全及改进措施
4.1防爆设备的安装要求
在钻井平台防爆区域的任何防爆电气设备,一定要规范安装,否则会影响防爆电气设备的整体性能,不规范的安装也会导致很多防爆电气产品防爆性能失效[3]。例如:新的设备要用在”有潜在爆炸气体环境”,应依据标准来安装,适合的安装标准是 IEC60079-14。应该根据IEC 60079-17标准明确对在潜在爆炸性气体环境中电气设备的检验和维护。具有[ Ex ia]标志的设备只能安装在非危险区域(不可以直接安装在危险区域),为确保安全操作,在进行 Exd 设备的通电测试时,对隔爆设备箱盒体上螺栓拧紧的最低要求是:在操作之前,设备箱体上的所有螺栓安装好并且使用扳手拧紧,并且检查缝隙。
4.2防爆电气设备的维护
第一,标识。在钻井平台上检测防爆设备时,主要如果设备标识为 II,则可用于 IIA,IIB 和 IIC 所有气体检测防爆设备上的标示,如果设备标识为 IIA,则只可用于 IIA 气体·如果设备标识为 IIB,则可用于 IIB 和 IIA 气体,如果设备标识为 IIC,则可可用于 IIA,IIB 和 IIC 所有气体。设备的标识是非常重要,就像是我们的身份证一样,我们要维护好每一件防爆电气设备上的标示,日常保养中对缺失标识的设备及时纠正。比如可以订购些包含所有字母和数字的不锈钢标签,在日常检测的过程中,如果发现标签模糊不清或者缺失,可以用这些标签来及时对设备进行标识。要保管好防爆电气的防爆证书,确保防爆区域内的防爆电气设备都有防爆证书。如果无法提供这些设备在危险区域的防爆证书,这些设备应许拆除[4]。
4.3系统维护
对于钻井平台上使用的防爆电气设备,要建立防爆电气设备台账,并对此进行系统的维护,日常维护中根据防爆电气设备台账一一进行检测并及时更新,保证实际使用的设备和台账上记录的相符。在钻井平台上新增防爆设备后,要及更新设备证书等资料,并将其添加防爆电气设备台账中,把信息录入平台上的AMOS保养系统,并根据AMOS工单,对防爆电气设备进行定期的执行维护并记录,同样的在钻井平台上也会经常会移除一些防爆电气设备,拆除了防爆电气设备后,我们也需将其从防爆电气台账中删除。防爆电气设备进行检修后,我们也要及时对其更新,确保防爆电气设备台账的可靠性和完整性,每3到5年还需要请有资质的第三方公司对平台的防爆电气设备进行检验并整改取证。[5]
4.4在防爆区域安装火气报警系统
在海洋钻井平台上,我们要根据造船时的图纸,明确划分出危险防爆区域、在防爆区域严格的使用防爆的电气设备,除此外,我们还要安装H2S、可燃气、火气报警系统,硫化氢、可燃气、感温、感烟探头也要确实防爆性能完好,并每个月进行模拟测试,对整个平台的易爆气体等进行监测,确保报警系统功能正常。
结论：
简而言之,在危险区域,比如在海上钻井平台上的泥浆池、振动筛房、钻台、井口区可能会存在大量的爆炸性混合气体,在危险区域的设备必须是防爆设备,通过严格的管理防爆电气设备、在防爆区域内制定严谨的安全管理措施,,定期要求有资质的防爆机构对防爆区域内的防爆电气进行防爆检查整改,并取证,从而有效提高海洋钻井平台上防爆电气设备的防爆性能,并且形成系统的管理系统,如平台的AMOS保养系统,定期对防爆设备进行自检自查,保障钻井平台安全作业。
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