FPSO中电气防爆的应用
夏建宁
摘 要：由于海上蕴藏着大量的石油和人类对石油资源的巨大需求，海上石油开采已越来越重要， FPSO作为海上一种集油气处理，存储，输送，居住于一体，长期锚泊于固定海域，是海上油气田开采的重要设备之一。由于油气的易燃易爆与海上环境的恶劣，对于所装配设备的要求极为严苛，特别是对防爆设备的要求。
关键词：FPSO;电气防爆;易燃易爆
1 引言
FPSO（海上浮式生产/储存/卸货装置）是在海洋石油/天然气工业中使用的浮式生产/储存/卸货装置。在FPSO工作过程中，会产生易燃易爆的气体，故防爆设备在海上浮式生产储存卸货装置上的应用极其重要，在此对FPSO中的电气防爆设备的应用进行探讨。
2 明确防爆设备要求标准
因为FPSO在生产过程中，经常产生可燃气体，可燃气体会渗透到室内外的每个区域，故在FPSO中，室外场所的电气设备一般要求是防爆2区，即使在划分为安全的室外危险区域场所，也得使用防爆设备。
2.1爆炸性气体混合物的分级：
由于每一种蒸气/气体的物理、化学性质的各不相同，其闪点、燃点、爆炸的性质也不相同。根据蒸气/气体的最小点燃能量和最大试验安全间隙的大小，将其划分不同的级别：即ⅡA、ⅡB、ⅡC，其中ⅡA级的约占全部气体/蒸气的80%左右，ⅡB级的约占全部蒸气/气体的15～20%左右，ⅡC级的目前仅辨识有6种。
2.2气体点燃温度组别划分：
所谓点燃温度是指：在一定的试验条件下，引燃爆炸性物质所需的最小温度。
在环境温度-20℃～+40℃下使用，不需附加标志。否则应标注特定的环境温度。
2.3符号“X”的表示
用来表示限定条件或特殊安全使用条件的符号。例如：对设备安装定位的限定要求、对引入电缆的选型要求、对设备外壳抗冲击的说明等。
“X”一般是加注在防爆合格证号后，并说明限制条件。例如：防爆灯具的合格证编号CE061032X
2.4 符号“U”的表示
用来表示Ex元件的符号。所谓Ex元件表明：此元件只是防爆结构型式的部分内容，只能与其它元件或部件配合使用，才能成为一个完整的防爆设备，不能够单独使用。此元件往往是制造商的通用配件。
“U”一般加注在此Ex元件的防爆合格证号后。
例如：“PBT 12 ATEX 1638 U”
3 确定防爆设备使用的区域
根据设备布置图和危险区域划分图确定设备安装的位置和区域，如0类危险区、1类危险区、2类危险区。根据这些信息，就确定了设备选型的基本信息：
1类区域防爆设备最低要求为符合1区防爆，气体组别为ⅡB，温度组别为T3，保护等级为IP56; 2类区域及室外安全区域防爆设备的要求为至少符合2区防爆，气体组别为ⅡB，温度组别为T3，保護等级为IP56。
4 设备的选用
4.1防爆电气设备的分类
Ⅰ类：煤矿用防爆电气设备;
Ⅱ类：除煤矿使用以外的电气设备;
本文仅对Ⅱ类防爆设备进行分析。
4.2防爆设备的通用要求
GB3836.1-2000《 爆炸性气体环境用电气设备》所规定的是各种防爆结构形式电气设备所必须要遵守的技术标准。这些技术要求约束着通常的潜在危险。
这个标准的内容除非被其它专业标准修改或补充。
适用条件：
按规范标准制造的防爆电气设备规定的运行条件为：
环境温度：
- 20℃～+40℃;
大气压力：80kPa（0.8bar）～110kPa（1.1bar）和标准氧含量体积比为21%的空气。
若设备铭牌上或证书中没有特殊说明，均视为一般的运行条件。
4.3 防爆电气设备的结构型式
爆炸性气体环境条件下安装的电气设备主要有本质安全型、隔爆型、正压型、增安型、浇封型、充油型、充沙型。
4.4防爆型式（Exd）
为防止电气设备引燃周围爆炸性气体而采取的特定防护措施。亦称之为“防爆结构型式”，可用于1类&2类区域，隔爆型的特点：
隔爆型防爆技术允许的易燃气体爆炸
在一个非常坚固的容器里爆炸
允许可发出火花的电气如接触器，开环，继电器应用在防爆区域里
燃烧后的热气通过火道被冷却，不会点燃周围的易燃气体
4.5增安型（Exe）
设法防止设备内外产生点火源，称为“增安型”，增安型防爆技术采用了额外的措施预防设备内外正常操作时增安型的特点为：
控制温度、温升;设备内外不允许产生火花;防护等级最低要求为IP54;箱子坚固，耐碰;接线端子必须有部件认证证书;只有带验证的部件才允许在箱子里安装。
4.6本安型（Exi）
在标准试验或正常运行条件下，所产生的火花或热量均不足以点燃周围爆炸性混合物的电气设备，称为本安型防爆设备，本安型设备广泛的应用在控制和仪表回路，适用于zone0，zone1，zone2区域，本安型防爆设备的特点：
安全区里的设备限制能量到防爆区域，远低于最容易点燃的气体。
现场设备表面温度不会点燃气体，即使在指定故障状态。
4.7正压型（Exp）
具有正压式外壳的电气设备称为正压型电气设备，即该外壳能保持设备内部的压力高于周围爆炸性气体的压力，从而能阻止外部爆炸性混合物的进入设备。正压型是一种相当复杂的防爆技术，但很多时候它是解决问题的唯一方法。正压型的一些特点：
安全气（通常为经过处理的空气或惰性气体）作为易燃气体和点火源的隔离
设备加压前必须用安全气吹净，以除去所积累的易燃气体，加压后通电。按标准，吹净风量是箱子和相关导管容量的五倍。
保护气体必须是无毒性，无污染，无杂物的安全气。
如果空气作为保护气，空气不可富氧。
排气管最理想的位置是在非防爆区里，但也可在防爆区域内，除非已经安装火花或灭弧器。
进出气管通过防爆区不可有泄漏，且气管要坚固，防生锈，不能阻碍气体流通
4.8无火花型（Exn）
在正常运行条件下，不会产生火花及超过温度组别的温度，但在特定设备外壳（限制呼吸外壳）内允许火花和热表面温度的存在。无火花型分为以下五类：
a.Exnl限制能量;b.Exnc密封型设备;c.Exnr限制呼吸外壳;d.Exna无火花型设备;e.Exnz简单正压。
无火花型电气设备仅适用于2类区危险场所。
4.9特定爆炸环境下使用的设备（特殊型）
在特定应用的爆炸性气体环境下，对设备进行特定检测验收。应在设备外表面上作出“s”的标志，并在防爆合格证中说明其允许使用的危险区域要求。例如：“ExsⅡT5”。
5确定设备防爆形式：
根据分析出的温度组别和气体成分等，确定防爆电气设备的一些基本参数，例如气体组成为group ⅡB，温度组别要求为T3，IP要求等级为IP66，设备防爆类型为Exd的，防爆设备的选择为Exd ⅡB T3 IP66
参考文献：
[1]徐延山.浅谈船舶电气设备安全管理及安全用电[J]，天津航海，2004（1）21-23.
[2]赵思连.内河散化船危险区域划分与防爆电气设备选择[J]，交通科技，2005（5）57-58.
[3]刘欢.油化船舶电气设备的使用要求与防火防爆措施.[J]，科技传播，2012（21）32-37.
[4]郑华耀.船舶电氣设备及系统.[M]，大连海事大学出版社，2005.
[5]陈国庆.陆守香.庄磊.船舶机舱油料火灾的发展过程研究[J].中国科学技术大学学报，2006（1）91-95.
[6] 海上移动式钻井平台构造和设备规则 国际海事组织 伦敦，2001