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油田鉆井井場(chǎng)防爆電氣設備應用現狀淺析
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發(fā)布時(shí)間：
2020-06-04
由于油田鉆井作業(yè)是對油氣層的勘探開(kāi)采過(guò)程，作業(yè)過(guò)程中容易產(chǎn)生可燃易爆性伴生氣體，鉆井井場(chǎng)按照危險環(huán)境區域劃分屬于1區(井口位置)、2區危險區域。所以，鉆井井場(chǎng)范圍內使用的電氣設備，應是能防止由于在使用中產(chǎn)生火花、電弧或危險溫度成為安裝地點(diǎn)爆炸性混合物的引燃源的防爆電氣設備，從而保證鉆井井場(chǎng)的人身及設備安全。
防爆電氣設備可分為隔爆型d、增安型e、充油型o、充砂型q、本質(zhì)安全型、正壓型p、n型、特殊型s(組合型)等。由于防爆電氣設備的特殊性，其安全性能不僅取決于產(chǎn)品質(zhì)量，而且取決于設備的正確選型、安裝、使用、維護以及特殊環(huán)境(化學(xué)腐蝕、鹽霧、高溫高濕、粉塵雨水)的影響，否則，即使產(chǎn)品質(zhì)量再好，選型、安裝、使用和維護不當同樣會(huì )失去防爆性能。
經(jīng)連續多年現場(chǎng)檢測與分析發(fā)現，鉆井井場(chǎng)防爆電氣應用過(guò)程中存在一些不規范之處，對現場(chǎng)整體防爆性能造成影響。
一、部分防爆電氣設備選型不當
鉆井井場(chǎng)的設備應按照危險區域劃分配備相應型號、相應防爆等級的產(chǎn)品，它的防爆標志不應低于環(huán)境中危險物的級別與組別。如旋轉電機應為隔爆型、正壓型、增安型；變壓器、電抗線(xiàn)圈、儀表用的互感器為隔爆型、正壓型、增安型；低壓開(kāi)關(guān)和控制器類(lèi)為隔爆型；燈具類(lèi)多為固定式，指示燈、鎮流器為隔爆型、本安型、正壓型和增安型，移動(dòng)式只能為隔爆型、增安型；信號、報警裝置為隔爆型、本安型、正壓型和增安型；插接裝置為隔爆型；接線(xiàn)盒為隔爆型、增安型；電氣測量表(計)應為隔爆型、增安型、正壓型。通過(guò)調研發(fā)現部分鉆井井場(chǎng)存在選型不合理或者存在選用非防爆電氣設備的現象存在。例如：在干燥房和坐崗房中存在許多非防爆產(chǎn)品，如多用插座、監視儀、低壓控制箱、斷路器、燈具、風(fēng)扇等。
二、部分防爆電氣設備安裝敷設不規范
(1)導線(xiàn)或電纜的連接采用直接連接接頭較多：在危險爆炸性環(huán)境中，電纜間不應直接連接，必須在相應的防爆接線(xiàn)盒內連接或分路，電纜線(xiàn)路不應有中間接頭，絕緣導線(xiàn)連接必須敷設于鋼管內，但部分鉆井井場(chǎng)現場(chǎng)采用直接連接且接頭較多。
(2)彈性密封圈的密封不規范：防爆電氣設備引入裝置內的彈性密封圈應密封一根電纜；密封的電纜斷面，應近似圓形，能將電纜沿圓周均勻地擠緊，密封圈內徑與電纜外徑允許差值為±1mm；部分鉆井井場(chǎng)的電纜采用扁型電纜，更有的密封兩根及以上電纜或導線(xiàn)，這樣很難做到將電纜沿圓周擠緊；有的甚至沒(méi)有密封圈。
(3)金屬密封圈缺失或安裝不到位：標準要求應將電纜表面清理干凈，再采用金屬密封環(huán)式引入。GB50257中規定，采用金屬環(huán)引入時(shí)，必須貫通整個(gè)電纜，應清潔干燥。但現場(chǎng)金屬環(huán)未旋緊和生銹老化現象普遍存在。
(4)中性線(xiàn)的敷設不規范：電氣設備中性線(xiàn)絕緣層的額定電壓，應與相線(xiàn)電壓相同，并應在同一護套或鋼管內敷設，部分鉆井井場(chǎng)采用的相線(xiàn)與中性線(xiàn)截面相差很大，例如：某鉆井井場(chǎng)防爆接線(xiàn)盒內相線(xiàn)為6mrti，額定電壓為750/450V，而中性線(xiàn)為2.5mrri，額定電壓為500/300V，且無(wú)護套和無(wú)鋼管保護。
(5)防爆電動(dòng)機的配線(xiàn)達不到防爆要求：引入防爆電動(dòng)機電纜配線(xiàn)需撓性連接管，它與防爆電動(dòng)機接線(xiàn)盒之間應按防爆要求加以配合，不同的使用環(huán)境條件應采用不同材質(zhì)的撓性連接管。部分鉆井井場(chǎng)循環(huán)罐電動(dòng)機、離心泵、振動(dòng)篩電動(dòng)機和柴油罐電泵均采用直接配線(xiàn)，達不到防爆配線(xiàn)要求。
(6)電氣設備、接線(xiàn)盒和端子箱多余的孔無(wú)密封和封堵：電氣設備、接線(xiàn)盒和端子箱上多余的孔，應采用絲堵密封。在室外和易進(jìn)水的地方，與設備引入裝置連接的電纜保護管的管口，應嚴密封堵；當孔內墊有彈性密封圈時(shí)，則密封圈的外側應設鋼質(zhì)堵板，其厚度不應小于2mm，鋼質(zhì)絲堵應經(jīng)壓盤(pán)或螺母壓緊。
(7)引入裝置夾緊部分損壞和不配套：電纜的引入裝置應能夾緊電纜，這種夾緊作用是通過(guò)夾緊裝置、密封圈和填料來(lái)實(shí)現的。夾緊裝置是防止電纜從引入裝置中拔脫或扭轉，引入裝置要與不同的電纜相配套。電纜與電氣設備連接時(shí)，應選用與電纜外徑相適應的引入裝置，如不適應時(shí)，應采用過(guò)渡接線(xiàn)方式，電纜與過(guò)渡線(xiàn)必須在相應的防爆接線(xiàn)盒連接。
(8)電纜易受損傷的地方無(wú)保護，保護管和電纜老化現象存在較多：線(xiàn)路敷設時(shí)宜避開(kāi)可能受到機械損傷、振動(dòng)、腐蝕以及可能受熱的地方；當不能避開(kāi)時(shí)，應采取保護和預防措施，部分鉆井井場(chǎng)發(fā)現電纜局部有露銅和無(wú)護套現象，保護管有老化進(jìn)水現象。
(9)鋼管敷設不規范：配線(xiàn)鋼管應采用鍍鋅焊接鋼管，應采用螺紋連接，不得采用套管焊接；不得在螺紋上纏布或絕緣膠帶；管徑為25~及以下的鋼管不應少于5扣；管徑為32~及以下的鋼管不應少于6扣；螺紋連接處應有鎖緊螺母，外露絲扣不應過(guò)長(cháng)。
三、部分防爆電氣設備本身存在缺陷
(1)燈管與透明罩之間距離較?。簶藴室鬅艄?泡)與透明罩之間應有一定距離，100W以下不應小于s~，以便降低燈具的溫升及熱破損。
(2)采用的移動(dòng)式燈具不符合使用環(huán)境：GB7000.1規定惡劣條件下使用的燈具，其防塵、防固體異物和防水等級應至少達到IP54。
(3)燈具的接地電阻超標：照明燈具是利用有可靠電器連接的金屬管線(xiàn)系統作為接地線(xiàn)，所以燈具的支架管線(xiàn)應與罐體或野營(yíng)房的墻體采用焊接或其他方法進(jìn)行有效固定，保證燈具接地的可靠性。
(4)隔爆型接合面銹蝕現象、緊固螺釘缺失狀況嚴重：隔爆型電氣設備是通過(guò)接合面的間隙達到電氣控制元件與可燃易爆氣體的隔離，緊固螺釘是隔爆電氣隔爆性能高低的保證，現場(chǎng)部分隔爆面銹蝕、緊固螺釘缺失情況嚴重，使得隔爆型電氣設備失去防爆性能。部分增安型的接合面密封襯墊老化嚴重。
(5)正壓型電氣設備不規范：正壓型電氣設備必須有一個(gè)或幾個(gè)與通風(fēng)系統相連的進(jìn)、排氣口。微壓繼電器應裝設在風(fēng)壓、氣壓低點(diǎn)的出口處；銘牌上應明確標明小風(fēng)量、風(fēng)壓、換氣時(shí)間、正壓容積。部分井場(chǎng)變頻調速電機銘牌上沒(méi)有標明小風(fēng)量、大容積，排氣和取氣也是通過(guò)通風(fēng)機在現場(chǎng)排氣和取氣，并非安全區域，空氣也不一定是純凈空氣，并且沒(méi)有裝設微壓繼電器(風(fēng)壓不小于50Pa)，不符合GB3836.5規定?，F場(chǎng)取氣反而增加了爆炸危險性。
四、接地線(xiàn)或接零保護線(xiàn)不符合標準
(1)接地線(xiàn)尺寸選取不符合要求：宜采用多股軟絞線(xiàn)，其銅線(xiàn)小截面積不得小于4mrri，易受機械損傷的部位應裝設保護管?，F場(chǎng)有的鉆井井隊采用三根芯線(xiàn)的護套軟線(xiàn)和鋁芯橡皮線(xiàn)作為接地連接線(xiàn)。
(2)隔爆型電機無(wú)單獨接地線(xiàn)：部分井場(chǎng)由于電機底座與循環(huán)罐焊接為一體，故認為不采用單獨接地，但是GB3836.2標準中明確規定，隔爆型的電氣設備必須有單獨的接地，間接連接容易導致接地不牢固，接觸電阻較大等。
(3)隔爆型控制箱無(wú)單獨接地線(xiàn)：GB50085規定，在不良導電地面處，交流額定電壓380V及以下和直流額定電壓440V及以下的電氣設備正常不帶電的金屬外殼；在干燥環(huán)境，交流額定電壓為127V及以下，直流電壓為110V及以下的電氣設備正常不帶電的金屬外殼，在爆炸性環(huán)境內應進(jìn)行接地。
(4)井場(chǎng)接地系統比較混亂：井場(chǎng)配電系統有TN-C(即干線(xiàn)部分保護零線(xiàn)與工作零線(xiàn)完全共用的系統)和IT系統，也有的普遍采用TT系統(即三相四線(xiàn)配電網(wǎng))。電工作業(yè)要求不允許一部分電氣設備采用保護接地而另一部分采用保護接零(即一般不允許同時(shí)采用TN系統和TT系統的混合運行方式)。要求在爆炸危險性場(chǎng)所應采用TN-S系統，即保護零線(xiàn)與工作零線(xiàn)分開(kāi)的系統，也就是三相五線(xiàn)制。
五、建議
(1)整改建議
①隔爆接合面的維修：對隔爆接合面密封性能不達標的設備應重新檢修，注意接合面的間隙并涂潤滑脂等措施加以保護。
②不常使用的線(xiàn)路和設備：對永久停止使用的設備，與之相關(guān)的所有供電電源的導線(xiàn)均應斷開(kāi)、拆除，或者接到適當外殼的端子上。
③多余的進(jìn)線(xiàn)孔的處理：對電氣設備、接線(xiàn)盒和端子箱上多余孔未封堵的應盡快用絲堵塞嚴密，孔內有彈性密封圈的用2mm鋼質(zhì)堵板柱經(jīng)壓盤(pán)或螺母壓緊。
④接地線(xiàn)的安裝：對沒(méi)有裝設接地的設備，盡快按要求裝設接地線(xiàn)。
⑤易老化件的處理：對老化的電纜和保護管、襯墊盡快更換。
⑥非防爆產(chǎn)品的改造：非防爆產(chǎn)品不允許使用在爆炸危險場(chǎng)所，應盡快更換為防爆產(chǎn)品。
(2)維護建議
①易損件的維護：對如軟電纜、撓性管及其終端連接容易損壞的部分，應按規定的時(shí)間間隔進(jìn)行檢查，出現損壞或缺損時(shí)應及時(shí)更換。
②易松動(dòng)部位的維護：對振動(dòng)部位的設備應特別注意設備的螺栓和電纜引入裝置的緊固性。
③易腐蝕設備的維護：設備的金屬外殼應采用適當的保護涂層進(jìn)行防腐處理。
(3)管理建議
①源頭的把關(guān)：沒(méi)有生產(chǎn)資質(zhì)和安裝資質(zhì)的生產(chǎn)廠(chǎng)家應盡快取得相應的防爆資質(zhì)，并且設備安裝前應由專(zhuān)業(yè)機構進(jìn)行檢查。
②人員的培訓：對電氣裝置的檢查與維護應由有經(jīng)驗的人員進(jìn)行，這些人員應接受適當的繼續教育或定期培訓，并具備相關(guān)經(jīng)驗和獲得相應的資質(zhì)證書(shū)。
③設備的初始檢查：在整套設備投入運行前應對其防爆型式和安裝要求適應性進(jìn)行初始檢查。 ④設備的抽樣檢查：為了將故障早期檢測出來(lái)，應對運行后和任何更換、修理、修改或調整后的設備進(jìn)行抽樣檢查和連續監督。
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