摘要：石油是世界发展的重要资源，我国在海洋石油开采的过程中，应该不断提高石油钻井平台电气设备的安全性，保证平台工人的安全，提升石油平台的管理能力，并且对海洋石油钻井平台的设施进行严格管理，比如防保仪器仪表、防爆灯、防爆配电装置等等，并且依据石油平台的安全性划分出平台的危险区域，分别为：2区、1区和0区，石油平台上的所有设备均应具有专业部门的防爆合格证，从而有效提高石油钻井平台的安全性。
关键词：海洋石钻井平台；防爆设备；管理
引言：在海洋的石油钻井平台运转过程中，对工作人员的安全、石油开采的质量、采油设备的运转情况等都有影响，所以应该提高平台电气设施安全运行的重视程度，保证海洋石油钻井平台的安全性。文章主要对海洋石油钻井平台防保设备的管理工作进行探讨，并详细阐述了具体的工作措施，以供参考。
1平台电气设备的选择
1.1符合振动与冲击环境的设备
设备的振动会对石油钻井平台中的电气设备造成衔接性的问题，造成位置上的松动现象，从而会导致设备结构的损坏，在选择设备时要做好防震工作，如果出现振动过大的问题，则需要进行减震处理，减少振动对电气设备的损伤，保证电气设备的安全性。
1.2选择符合潮湿和腐蚀性环境的设备
海洋石油钻井平台工作过程中，由于环境潮湿，所以会产生大量的霉菌，对电气设备的绝缘材料产生严重影响。在电气设备的运行过程中，电气设备的绝缘层受到潮湿空气的腐蚀，使其安全性受到极大的影响，当绝缘材料表层温度超过一定范围时，会造成绝缘层的老化，降低了绝缘层的绝缘效果。所以选择电气设备时，不但要考虑电气设备的实用性、抗震性，还需要分析其是否具备抗腐蚀性和防潮性。
1.3选择符合海洋钻井平台电网电压频率转换的设备
在海洋石油钻井平台上，拥有独立的电网设备，并且能够承受一定的负载影响，电力频率和电压会进行转变，所以针对电气设备的频率，要进行快速转换，并且要有悖于陆地上的电压和频率，所以对电气设备的选择有一定的限制性。
2海洋石油钻井平台防爆设备的类型及防护等级要求
2.1防爆设备的类型
海洋石油钻井平台常用的防爆设备类型有浇封型、无火花型、充砂型、油浸型、隔爆型、正压型、本质安全型和增安型。各防爆设备类型的简要性能如下。第一，浇封型m。将有可能会点燃爆炸性混合物的高温部分、火花或电弧进行浇封，以避免其将周围的爆炸性混合物点燃；第二，无火花型n。为了进一步提高设备的安全程度，在防电缆事故、防机械火花、防冲击、防危险温度和外壳防护等级等方面采取措施；第三，通风、充气型或正压型p。为了避免防爆设备外壳内进入爆炸性混合物，可以连续性地向外壳内通入足量的保护气体（氮气和空气等可燃气体），或者充入带正压的惰性气体和清洁空气，以确保外壳内部混合物的浓度降至爆炸下限值以内；第四，本质安全型i。在故障状态、正常工作状态或规定条件下，防爆设备内部电路所产生的热能或者火花都不可以将爆炸性混合物点燃。其中，ib级本质安全型为发生１个故障及正常工作时不能将爆炸性混合物点燃的防爆电气设备；ia级本质安全型为发生２个故障、发生１个故障及正常工作时均不能将爆炸性混合物点燃的防爆电气设备；第五，充砂型q。能够在细粒状填充材料中完全埋入被固定导电部件，使得防爆设备外壳内所出现的颗粒状材料表面温度、壳壁温度、火花和电弧均不可能将外部爆炸性混合物点燃的防爆电气设备；第六，增安型e。为了提高正常工况下不出现火花、电弧或高温的防爆设备的可靠性和安全性，通过优化其结构来进一步保护；第七，隔爆型d。在正常运行时，防爆设备的外壳可以承受住内部爆炸性混合物的爆炸；同时，还能够通过间歇传播来降低内部火焰气体能量，使之不能将壳外的气体引爆；第八，油浸型o。在保护液中将整个防爆设备浸泡，使其不可能将外壳外表面或者液面上的爆炸性气体点燃。防爆设备应有充足的保护液，孔内不得有杂物；同时，外壳上还应设有排气孔。
2.2防爆设备的防护等级要求
海洋石油钻井平台位于海洋中，常伴随着波涛汹涌和狂风暴雨等，防护等级的设立应满足抵御恶劣自然现象浸蚀的要求。
3危险区域的划分
所谓危险场所是指存在或可能存在可燃性气体与空气混合物的场所。据资料，煤矿井下约有60%的场所属于爆炸性危险场所，石油开采现场和精炼厂约有60%～80%的场所属于爆炸性危险场所。在化学工业中，约有80%以上的生产车间是爆炸性危险场所。用于这些危险场所的电气设备都必须采取特殊有效的预防措施来避免其成为危险点燃源。通常情况下，为了使采取的预防措施经济、合理、可靠，爆炸性气体危险环境至少需按两种不同的形式划分场所。其一是，按气体的类型进行划分(即气体分级和分组);其二是，按出现可燃性气体的可能性进行划分(即区域)。它们是定义爆炸性危险场所的独立参数。目前，世界各国对爆炸性危险场所的定义不尽相同，但归纳起来大致可分为两个派系。其中，包括中国和欧洲国家在内的大多数国家采用国际电工委员会(IEC)的划分方法，而以美国和加拿大为主要代表的其他国家则采用北美划分方法。
3.1爆炸性气体的分级和分组
首先，爆炸性气体的分级。爆炸性物质的分类，将危险物质按其物态，进行粗划分。对同是气体的爆炸性物质，由于其爆炸特性差别很大，故又将爆炸性气体进行了分组。GB3836.1通用要求中，将爆炸性气体按其最大实验电压安全间隙和最小试验电流分为A、B、C三组。三组的代表性气体分别为：氢气和乙炔、乙烯和丙烷。I类爆炸性物质(只有甲烷气体一种)不分级。Ⅱ类爆炸性气体，可按其不同的点燃特性进行分级。我国与IEC标准一样，对Ⅱ类爆炸性气体，按其最大试验安全间隙(MESG)和最小点燃电流比其最大试验安全间隙(MESG)和最小点燃电流比(MICR)进一步分为A、B、C三级。其中，A级的代表气体是甲烷;B级的代表气体是乙烯;C级的代表气体是氢气。北美国家将爆炸性气体(ClassI)又细分为A、B、C和D四级(英文称之为“Group”，常译为“组”)。其中，GroupA的代表气体是乙炔；GroupB的代表气体是氢气；GroupC的代表气体是乙烯;GroupD的代表气体是丙烷和甲烷。由此可见，两种不同气体分级方法在形式上存在较大的差异。但是，仔细分析后可以发现它们在本质上却有着一定的联系。其中，甲烷需要的点燃能量最大。ⅡC级气体则最易被点燃。另外，爆炸性气体的分组。温度(热表面)是爆炸性气体产生爆炸的重要点燃源。每一种爆炸性气体都有一个特定的温度。在该温度下，即使没有任何外界点燃源的条件下，它都将发生点燃。通常，人们将这一温度称作为该气体的引燃温度(AIT)。它是反映爆炸性气体点燃特性的又一重要特征参数。按照IEC标准的推荐，我国将爆炸性气体按其引燃温度分为T1～T6六个组别。北美对温度组别的划分与IEC基本一致，它们只是将部分温度组别划分的更细而已。而不同的爆炸性气体的引燃温度千差万别，各不相同。温度组别为T1的气体引燃温度最高，而温度组别为T6的气体则最易被点燃。在实践中，我们应严格控制电气设备的最高表面温度，并使之不能点燃设备使用环境中最易点燃的爆炸性气体混合物，即保证设备的最高表面温度不超过设备可能接触到的气体的引燃温度。因此，就电气设备的最高表面温度而言，凡满足T6温度组别气体环境用的电气设备，它也必定能满足T1～T5组别的气体环境的应用要求[1]。
3.2爆炸性危险场所的区域划分
由于爆炸性气体的物理性质、出现的方式、涉及的范围、存在的机率和持续的时间的不同，发生爆炸的可能性及危害程度是不一样的。因此，除了需对爆炸性环境中存在的气体进行分级、分组外，还应根据爆炸性气体的频繁程度和持续时间，对爆炸性气体危险场所进行区域划分。危险场所就是由于存在着易燃易爆性气体、蒸气、液体、可燃性粉尘或者可燃性纤维而具有引起火灾或者爆炸危险的场所。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆典型的危险场所，如石油化工行业中爆炸性物质的生产、加工和贮存过程中所形成的环境、煤矿井下(由于煤层中不断渗透出的甲烷气体而形成的工作环境)等等。跟IEC标准的规定一样，我国GB3836.14-2000《爆炸性气体环境用电气设备第14部分：危险场所分类》、GB50058-1992《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》和《中华人民共和国爆炸危险场所电气安全规程》均规定了爆炸性气体危险场所划分为三个区域(Zone)，即0区、1区和2区。它们对应的定义如下：0区(Zone0)：在正常情况下，爆炸性气体混合物连接的或长时期的存在的场所。1区(Zone1)：在正常情况下，爆炸性气体混合物有可能出现在场所。2区(Zone2)：在正常情况下，爆炸性气体混合物不可能出现，即使出现也只是短时间存在的场所。这里的正常工作是指正常的开车、运转、停车、易燃物质产品的装卸、密闭容器盖的开闭安全阀、排放阀以及所在工厂设备在涉及要求规定范围内的工作状态。在这三个区域中，0区是最危险的场所，而2区相对来说比较安全。这是一种传统的定性判断的概念。通常对于一个具有潜在爆炸危险气体的工厂，可基于区域的定义和相关的要素划分区域。划分时，需要考虑下列主要因素：第一，存在危险气体的可能性；第二，危险气体的释放量；第三，危险气体的特性(如：气体的密度等)；第四，环境条件(如：气压、温度、湿度以及通风情况等)；第五，远离释放源的距离。此外，在具体的划分实践中，通常还必须同时考虑由爆炸产生的后果的严重性。如果爆炸可能会导致大量人身伤亡，则危险区域的划分应提高一级。但是，对于装有自动控制的检测仪器，当场所内任意地点的混合物浓度接近爆炸下限的25%时，能可靠地发出报警并同时起动有效通风设施的场所可降低一级[2]。当符合下列条件时，可划分为非爆炸危险区域。首先，没有释放源而易燃物质又不可能侵入区域；其次，易燃物质可能出现的最高体积浓度不超过爆炸下限(LEL)的10%。最后，在生产过程中，使用明火的设备附近或炽热部件表面温度超过区域内易燃物质引燃温度的设备附近；另外还有，在生产装置区外，露天或开敞设置的输送易燃物质的架空管道地带(但其阀门等的密封处除外)。
4钻井平台防爆电气设备的使用现状
防爆电气设备在钻井平台实际应用中尚存在一些普遍的缺陷和不足，对现场整体防爆性能造成影响。普遍存在的问题如下。
4.1防爆设备的等级
首先，对爆炸性气体的特性和防爆设备的等级理解不够，存在防爆设备等级偏低的问题。如某平台在泥浆池安装的搅拌机电机的防爆等级是dⅡAT4，而泥浆池区域可能释放出硫化氢气体，而硫化氢气体的防爆等级要求是ⅡB；另外，错误地认为防爆设备一定就能满足船用要求，不考虑具体的环境因素。常见的问题是设备的IP等级不能满足相应环境条件的要求[3]。
4.2防爆设备的性能
首先，防爆电气设备铭牌缺失或被油漆等其他污染物覆盖，无法核实电气设备的防爆性能；其次，防爆设备因其局部损坏或某部位使用了不合适的产品，而使其防爆性能失效，但该设备仍然在使用。例如，防爆接线盒未使用的孔使用了不符合防爆要求的元件封堵；再次，危险区域内接地不满足防爆要求；最后，正压型防爆设备不规范，其通风源直接取自当地危险区。应结合上述问题对防爆设备应用中的主要环节加强管理和控制。
5海洋石油钻井平台防爆设备管理措施
5.1防爆设备的安装要求
对于维护危险区内防爆设备的整体性能而言，安装环节也较为重要。很多海洋石油钻井平台防爆设备出现防爆性能失效的主要原因就在于对其安装不规范。电缆敷设时需注意：第一，按照设计图样，运用合适的穿舱件，大小和位置一定要符合设计要求，且不能对结构造成损伤；第二，焊接电缆支架时，不能对其他设备或材料造成损伤，需要做好防护工作，并用警示带将焊接区域隔离；第三，在平台主电缆通道上所有需要动用电焊和火焊的工作都基本完成，且小型设备也基本安装完毕的情况下，才可以进行电缆的敷设；第四，电力电缆、主电源电缆与应急电源电缆要尽量分开敷设，高压电缆与低压电缆要分层敷设，自控通信电缆与电力电缆也要分层敷设；第五，施工中先集中人力敷设大电缆，再敷设小电缆，其总原则是先粗后细，先长后短，做到整齐美观；第六，要对已经敷设的电缆做标牌标记，并做好记录，电缆敷设结束后，一定要进行检查，防止有漏敷设的电缆，确认无误后即可进行电缆接线和接地的工作，需要注意的是，电力电缆、仪表通信电缆及设备的接地要求是不一样的[4]。
5.2防爆电气设备的维护
第一，标识。需要在每台设备上标识其防爆序号，以方便后续保养维护。标识时，要避免破坏或更改防爆设备结构，例如避免在其本体上粘贴标识，因为粘贴剂可能造成腐蚀，应尽量采用悬挂的方式或粘贴在设备的旁边。保护好设备铭牌和防爆标识铭牌，确保设备信息完整，以保持设备防爆的有效性；同时，要保存好设备的防爆证书；第二，普查及修复。防爆设备安装到平台并使用后，需要按区域对其进行全面的普查。普查需要收集的内容包括防爆设备的位置、描述、制造商、型号、序列号和防爆等级编码。普查时应同时检查防爆设备的状况是否符合防爆要求，对不符合要求的要及时整改，不能即时解决的需要制订整改计划并记录在案，以免遗忘[5]。例如，使用了非防爆电缆引入装置的防爆接线盒，可以通过更换成防爆电缆引入装置而修复；但对于丢失铭牌的防爆接线盒，则不能通过自制铭牌的方式修复。检修过程中，要正确地拆卸和回装，以免对防爆设备造成破坏，损坏其防爆结构。
5.3系统维护
系统维护主要是更新防爆设备资料，保证其和实际相符。日常新增防爆设备在安装完成后，应收集齐资料，并将其添加进系统，执行维护保养过程；同样，移除设备后，也需将其从系统中删除。对于检修后的防爆设备，也要注意对其信息内容的更新[6]。
5.4在危险区域安装爆炸性混合气体的报警系统
在海洋钻井平台上，除划分出危险区域、使用防爆机和电气设备以外，还需要安装专业的爆炸性气体检测系统和报警系统，依据爆炸性气体燃烧的三个要素，应该减少爆炸性气体与火源和氧气接触，防止海洋钻井平台出现安全事故，发生爆炸。在海洋钻井平台上工作时，由于需要人为操作，为了保证工作人员的生活和需求，火源和氧气是必不可免的生存条件，所以为了保证钻井平台的安全，需要制定严格的管理制度，并且在危险区域内，要安装上符合国家标准的爆炸性气体报警系统和检测系统，从而有效提高爆炸性气体的检测效率，如果出现其他浓度过大时，需要立刻发出报警，并且要及时采取相应的安全措施，以减少爆炸性气体的爆炸机率。
结论
简而言之，在海洋钻井平台上，存在丰富的爆炸性混合气体，严重的影响了人们的安全和健康，并且威胁了石油开采工作的顺利进行，通过选用科学的石油开采设备、划定专业的危险区域、制定严谨的安全管理措施，安装专业的爆炸性气体报警设备和检测设备，从而有效提高海洋钻井平台的安全性，并且形成完善、稳定的平台管理系统，保障平台系统的安全运行[7]。
参考文献：
[1]张光扬.海洋石油钻井平台防爆设备管理措施分析[J].科技创新与应用,2017(12):128.
[2]李平.海洋石油钻井平台设备安全管理研究[J].船舶工程，2017（sl）：253-256.
[3]刘超.海洋石油钻井平台设备安全管理研究[J].当代化工研究，2016（6）：92-94.
[4]邱宇.浅论海洋石油钻井平台设备安全管理[J].中国化工贸易。2016,8（7）.
[5]殷红．海上石油平台防爆电气设备常见问题浅析［J］．电气防爆，2017（01）：38-40.
[6]戴加彬．谈海洋平台危险区电气检验［J］．石油工业技术监督，2016(1):48－49．
[7]IEC60079－17:2017，爆炸性气体环境第17部分:电气设施的检查和维护［S］．
论文作者:徐翃成
论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期
论文发表时间:2018/10/1
标签：爆炸性论文; 气体论文; 设备论文; 危险论文; 平台论文; 石油论文; 电气设备论文; 《基层建设》2018年第26期论文;