油船电气防爆探讨

1油船电气防爆探讨孙培德摘要：介绍了油船（驳）危险区域或处所的划分。电气防爆设备的种类、特性、适用安装的危险区域或处所以及在检验中应该注意的一些事项主题词：油船（驳）电气防爆探讨运载（闪点≤60°）的原油和石油产品的船舶上产生爆炸的条件有两个：一是爆炸性气体、蒸气与空气的混合达到一定比例，二是有点燃这种混合物的着火源。要控制上述混合物的比例几乎是不可能的，因此一般都采用避免这些处所中所存在着火源的方式达到防爆目的。而船舶电气设备是个名副其实的着火源，它们本身及其供电电缆在运行中，特别是在发生故障时，会产生火花或危险温度。都有可能引起爆炸事故，但是为了船舶作业，在这些处所中安装必要的照明、检测等电气设备又是不可避免的，这使电气防爆问题成为油船（驳）防爆的重点。为此人们不断总结经验，分析研究，制订出了一整套行之有效的电气防爆措施：一是将有爆炸危险的区域处所分为不同类型的危险区域，二是研制出一系列的防爆电气设备，三是根据这些危险区域的危险程度，规定了允许在这些区域或处所内安装的防爆电气设备的要求。下面对油船（驳）电气防爆作一些简要探讨。一．危险区域或处所的划分油船（驳）的危险区域或处所是指含有油蒸气和空气混合物的区域或处所，这种混合物在爆炸上下限之间是极易燃烧和爆炸的，对油品的不同，其爆炸上下限也不同。如汽油在1.58~6.48%体积浓度之间易爆；原油在2~10%体积浓度之间易爆。如果油船（驳）某区域或处所经常存在上述汽油或原油的体积浓度，则该区域或处所便是危险区域或处所。因为产生危险区域或处所的根源是货油舱，所以油船（驳）危险区域或处所的划分应以货油舱为中心。总体来说，油船（驳）上经常会积聚易燃易爆的蒸气或气体的舱室和空间均属于危险区域或处所。《规范》中规定了危险区域或处所的划分原则：1．装载原油或易燃易爆石油产品的货油舱及邻近货油舱的所有区域或处所都属于危险区域或处所。2．有通道直接进入危险区域或处所的封闭或半封闭处所也属于危险区域或处所。3．在装卸、压载、洗舱和和除气时，可能出现的爆炸性或可燃性气体或蒸气的扩散而形成的危险区域或处所，属于扩大危险区域或处所。艏尖舱空舱泵舱隔离舱货油舱机舱艏尖舱严禁烟火隔离舱货油舱燃油舱R3500R30002厨房CO2卫生间室客厅船员室驾驶室舵机舱艏尖舱空舱泵舱隔离舱货油舱4机舱隔离舱货油舱2燃油舱货油舱3货油舱1泵机舱上图为内河500吨级油船危险区域划分图以上危险区域或处所的划分只是一般性的油船（驳）而言，对于特种结构的油船（驳）应根据具体情况进行划分，如油囤船、两种油品混合装载的油船（驳）等。总之划分危险区域或处所是一件十分重要的环节，应依据爆炸气体的浓度，出现的几率和时间；处所的防护要求，通风情况；电气设备的防爆级别等情况加以划分，即不能任意地提高也不能随意地减低。二．适用于船舶的几种类型的防爆电气设备1．本质安全型EX“i”：是指电路系统及设备在正常状态下和故障状态下产生的电火花和温度均不能引起周围的易燃易爆气体爆炸的电气设备。本质安全型电气设备结构简单、体积小、重量轻、制造和维护方便，具有可靠的安全性，能直接应用在最危险的0区场所。它分为ia等级和ib等级。（1）ia：连续产生2次故障所积累的能量，不会引发周围的易燃易爆气体爆炸；（2）ib：1次产生故障的能量，不会引发周围的易燃易爆气体爆炸；2.隔爆型EX“d“：是指当爆炸性气体进入壳内遇火花或是点燃该物质的点火能达到一定值时，爆炸危险气体在设备壳内发生爆炸时，不致引起外部爆炸性混合物的爆炸的电气设备。隔爆型电气设备具有不传爆外壳，外壳有一个不传间隙，而该间隙允许危险性气体进入壳内，当爆炸危险气体进入壳内产生爆炸时，外壳能承受1×106Pa的压力。虽然不传爆间隙的宽度级别不同，但它们均起降温、泄压作用，同时还不会引起机壳外部危险气体爆炸。隔爆型电气设备机壳的表面温度不论在正常或非正常时，都不超过危险气体的自然温度。3．增安型ET“e”：是指在正常运行时不会产生电火花、电弧和危险温度的电气设备，为了确保安全可靠性，在结构上采取措施以提高安全度，以免在正常和规定过载条件下出现点燃现象来达到防爆。它的特定条件必须在正常工作状态时不会产生电火花、电弧和危险温度。提高电气安全措施有增大接线端之间和对外壳的电气间隙和爬电距离，增强接线的防松措施，提高绝缘材料的绝缘等级，提高外壳的防护等级，增加外壳的散热等等。增安型设备从密封性能来看，优于隔爆型，但由于增安型的结构形式使得对极限温度的组别和设备的制造功率均有所限制。4．正压型EX“p”：防护外壳内充入惰性性气体，使其内部压力高于周围压力的电气设备，它与隔爆措施有本质区别，隔爆型是把可能引起的爆炸产物与周围爆炸性混合物隔离，3而它是先把点火源与爆炸性混合物隔离，根本没有发生爆炸现象。5．无火花型EX“n“：是指在正常运行情况下不会产生电弧或火花，表面也不会产生能够点燃周围的爆炸性混合气体的高温或灼热点，且一般不会发生有点燃作用故障的电气设备。三．在危险区域或处所中可安装的电气设备及可敷设电缆1．货油舱：只允许安装ia等级的本质安全型的电气设备2．毗邻货油舱的隔离空舱、货油泵舱、双层底、箱形龙骨、管隧等处：（1）可安装ia等级的本质安全型设备；（2）可安装隔爆型或空气驱动型灯具（具有正压型外壳，内装空气涡轮驱动发电机的灯具）；（3）可安装电测深装置的传感器；（4）可安装外加电流阴级保护系统（仅用于船体外壳保护）。而电缆必需穿经隔离空舱时，则此项电缆自上甲板以下部分应装在具有气密接头的厚壁钢管中。3．货油泵舱：（1）除上述2中可安装的设备外，可安装ib等级的本质安全型设备；（2）可安装隔爆型灯具；（3）除货油泵舱照明电缆外，在泵舱入口处走道外可路经敷设电缆，但应敷设在接口为气密的厚壁钢管内；4．直接在货油舱之上或具有在货油舱舱壁之上并与之成一直线的封闭或半封闭处所；直接在货油泵舱上面或在货油舱毗邻的垂直隔离空舱上面而不用气密甲板分隔、且无适当的机械通风的封闭或半封闭处所；以及放输油软管的舱室等处；（1）可安装本质安全型设备；（2）可安装：空气驱动型灯具；隔爆型灯具；增安型灯具；正压型灯具；（3）可路经敷电缆；5．除隔离空舱以外的其他与货油舱毗邻而且在货油舱顶板下面的处所；（1）可安装上述2中所允许安装的设备；（2）可路经敷设电缆，但须经船检同意；6．离任何货油舱口或气体、蒸气出口（例如：货油舱口、观察孔、洗舱开口、测量管口、货油泵舱入口、隔离空舱入口、货油泵舱通风机出口、输油软管接口等）至少3M范围内的露天甲板区域或露天甲板上的半封闭处所；货油舱透气口和呼吸阀出口的周围和上面半径为10M以及从该处所向下直至甲板为止的圆柱体区域；所有货油舱（包括在货油舱范围内的所有压载舱）上面的露天甲板区域且宽度为船的全宽，前后向尾各延伸3M，离甲板高度为2.4M以内的区域，以及有开口直接通向上述任何处所的封闭或半封闭处所：（1）可安装适用于露天甲板使用的合格防爆电气设备；（2）可路经敷设电缆，敷设在露天甲板上危险区域的电缆必须穿管敷设，其电缆管距甲板的高度应不小于200MM，并尽量远离油舱口和有爆炸性气体的出口处，管子接头应密封。7．扩大的危险区域或处所（例如：全部露天甲板区域，货油舱以前、位于主甲板上或下，并有开口直接向主甲板的处所）安装的有可能暴露于爆炸性气体和蒸气环境中的电气设备，应按其种类和用途而选用适当的措施，例如：（1）采用防爆电气设备；（2）采用在工作时不会产生火花或电弧和不会产生不允许的表面温度的电气设备；（3）在爆炸危险存在的短暂期间无需使用的电气设备应能控制中心站进行切断四．油船（驳）安装防爆电气设备时，在检验过程中的一些事项41．防爆灯具的选择配备及安装工艺：（1）不同类型的危险区域内，所允许配备的防爆灯具的类型是不同的。另外室内用防爆灯具的防护等级应不低于IP44，室外用防爆灯具的防护等级应不低于IP56。（2）防爆灯具的外壳主体和盖用螺栓和螺母坚固可靠程度直接影响防爆性能，须附有防松装置，常用的方法可加弹簧垫圈或双重螺母等；灯具的金属防护罩应完全整并与外壳可靠固定；灯具的金属外壳和接线盒应可靠接地。（3）货油泵舱照明应选用隔爆型灯具，其灯点应至少分成两个分路，两分路的灯点应交错布置，由安装在非危险处所内的单独控制箱控制，每个分路均应设有接通批示灯。灯具的隔爆接合面不准涂油漆，电缆和导线的引入应采用间接引入方式可靠连接（需注意当进线口的密封闭橡胶圈找不到或不合适时，不能用密封胶泥当替代物来堵塞，因为如果灯具内部发生爆炸时，密封胶泥可能经受不起爆炸产生有压力而冲出，使爆炸产生的火焰传到灯具外部，以致起不到防爆作用）。（4）航行灯中的前桅灯不应安装在连有货油舱透气口或呼吸阀出口的集气桅杆上。（5）隔壁灯照明：若危险处所系以通过固定装在舱壁上或甲板上的玻璃窗进行照明，则此项玻璃窗的结构应坚固且不应破坏船体结构强度以及油密和气密的完整性。照明灯具及其配线应固定安装在非照明危险处所，对灯具的通风散热应加以考虑，使不致引起玻璃窗的过度温升。2．危险区域中电缆的敷设工艺：（1）电缆敷设时应与甲板、舱壁、油舱以及管系离开足够的距离。（2）电缆或电缆管穿越分隔危险与非危险区域或处所的气密舱壁或甲板时，其布置不应该破坏舱壁或甲板的气密完整性。（3）每个本质安全电路应具有各自的专用电缆并与非本质安全电路的电缆分开敷设。（4）穿越甲板或首尾步桥的电缆应穿管或涵道敷设，防止其遭受机械性损伤。3．应设有连续监测绝缘电阻，并于绝缘电阻异常低时发出报警的装置。此项装置的监测范围特别应包括接往安装在危险处所的电气设备或路过危险处所的所有电路，但本质安全电路除外。4．货油舱中的自动探火与失火报警系统的探测器和手动报警按钮应为本质安全型设备；固定式CO2释放报警应采用气动声响报警装置。油船（驳）防爆电气设备并非一劳永逸。由于船上恶劣的工作环境，防爆电气设备工作一段时间后，因外力损伤、化学腐蚀、机械磨损、自然老化等原因，其防爆性能会有所降低甚至失效，因此必须定期请专业人员或送交专业部门进行检测、维护、保养，以保证防爆性能良好。（作者单位杭州市内河地方海事处）