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油田鉆井井場防爆電氣設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀淺析

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2020-06-04

由于油田鉆井作業(yè)是對(duì)油氣層的勘探開采過程，作業(yè)過程中容易產(chǎn)生可燃易爆性伴生氣體，鉆井井場按照危險(xiǎn)環(huán)境區(qū)域劃分屬于1區(qū)(井口位置)、2區(qū)危險(xiǎn)區(qū)域。所以，鉆井井場范圍內(nèi)使用的電氣設(shè)備，應(yīng)是能防止由于在使用中產(chǎn)生火花、電弧或危險(xiǎn)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(shè)備，從而保證鉆井井場的人身及設(shè)備安全。

防爆電氣設(shè)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(shè)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(shè)備的正確選型、安裝、使用、維護(hù)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(hù)不當(dāng)同樣會(huì)失去防爆性能。

經(jīng)連續(xù)多年現(xiàn)場檢測與分析發(fā)現(xiàn)，鉆井井場防爆電氣應(yīng)用過程中存在一些不規(guī)范之處，對(duì)現(xiàn)場整體防爆性能造成影響。

一、部分防爆電氣設(shè)備選型不當(dāng)

鉆井井場的設(shè)備應(yīng)按照危險(xiǎn)區(qū)域劃分配備相應(yīng)型號(hào)、相應(yīng)防爆等級(jí)的產(chǎn)品，它的防爆標(biāo)志不應(yīng)低于環(huán)境中危險(xiǎn)物的級(jí)別與組別。如旋轉(zhuǎn)電機(jī)應(yīng)為隔爆型、正壓型、增安型；變壓器、電抗線圈、儀表用的互感器為隔爆型、正壓型、增安型；低壓開關(guān)和控制器類為隔爆型；燈具類多為固定式，指示燈、鎮(zhèn)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(hào)、報(bào)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；接線盒為隔爆型、增安型；電氣測量表(計(jì))應(yīng)為隔爆型、增安型、正壓型。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)部分鉆井井場存在選型不合理或者存在選用非防爆電氣設(shè)備的現(xiàn)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(jiān)視儀、低壓控制箱、斷路器、燈具、風(fēng)扇等。

二、部分防爆電氣設(shè)備安裝敷設(shè)不規(guī)范

(1)導(dǎo)線或電纜的連接采用直接連接接頭較多：在危險(xiǎn)爆炸性環(huán)境中，電纜間不應(yīng)直接連接，必須在相應(yīng)的防爆接線盒內(nèi)連接或分路，電纜線路不應(yīng)有中間接頭，絕緣導(dǎo)線連接必須敷設(shè)于鋼管內(nèi)，但部分鉆井井場現(xiàn)場采用直接連接且接頭較多。

(2)彈性密封圈的密封不規(guī)范：防爆電氣設(shè)備引入裝置內(nèi)的彈性密封圈應(yīng)密封一根電纜；密封的電纜斷面，應(yīng)近似圓形，能將電纜沿圓周均勻地?cái)D緊，密封圈內(nèi)徑與電纜外徑允許差值為±1mm；部分鉆井井場的電纜采用扁型電纜，更有的密封兩根及以上電纜或?qū)Ь€，這樣很難做到將電纜沿圓周擠緊；有的甚至沒有密封圈。

(3)金屬密封圈缺失或安裝不到位：標(biāo)準(zhǔn)要求應(yīng)將電纜表面清理干凈，再采用金屬密封環(huán)式引入。GB50257中規(guī)定，采用金屬環(huán)引入時(shí)，必須貫通整個(gè)電纜，應(yīng)清潔干燥。但現(xiàn)場金屬環(huán)未旋緊和生銹老化現(xiàn)象普遍存在。

(4)中性線的敷設(shè)不規(guī)范：電氣設(shè)備中性線絕緣層的額定電壓，應(yīng)與相線電壓相同，并應(yīng)在同一護(hù)套或鋼管內(nèi)敷設(shè)，部分鉆井井場采用的相線與中性線截面相差很大，例如：某鉆井井場防爆接線盒內(nèi)相線為6mrti，額定電壓為750/450V，而中性線為2.5mrri，額定電壓為500/300V，且無護(hù)套和無鋼管保護(hù)。

(5)防爆電動(dòng)機(jī)的配線達(dá)不到防爆要求：引入防爆電動(dòng)機(jī)電纜配線需撓性連接管，它與防爆電動(dòng)機(jī)接線盒之間應(yīng)按防爆要求加以配合，不同的使用環(huán)境條件應(yīng)采用不同材質(zhì)的撓性連接管。部分鉆井井場循環(huán)罐電動(dòng)機(jī)、離心泵、振動(dòng)篩電動(dòng)機(jī)和柴油罐電泵均采用直接配線，達(dá)不到防爆配線要求。

(6)電氣設(shè)備、接線盒和端子箱多余的孔無密封和封堵：電氣設(shè)備、接線盒和端子箱上多余的孔，應(yīng)采用絲堵密封。在室外和易進(jìn)水的地方，與設(shè)備引入裝置連接的電纜保護(hù)管的管口，應(yīng)嚴(yán)密封堵；當(dāng)孔內(nèi)墊有彈性密封圈時(shí)，則密封圈的外側(cè)應(yīng)設(shè)鋼質(zhì)堵板，其厚度不應(yīng)小于2mm，鋼質(zhì)絲堵應(yīng)經(jīng)壓盤或螺母壓緊。

(7)引入裝置夾緊部分損壞和不配套：電纜的引入裝置應(yīng)能夾緊電纜，這種夾緊作用是通過夾緊裝置、密封圈和填料來實(shí)現(xiàn)的。夾緊裝置是防止電纜從引入裝置中拔脫或扭轉(zhuǎn)，引入裝置要與不同的電纜相配套。電纜與電氣設(shè)備連接時(shí)，應(yīng)選用與電纜外徑相適應(yīng)的引入裝置，如不適應(yīng)時(shí)，應(yīng)采用過渡接線方式，電纜與過渡線必須在相應(yīng)的防爆接線盒連接。

(8)電纜易受損傷的地方無保護(hù)，保護(hù)管和電纜老化現(xiàn)象存在較多：線路敷設(shè)時(shí)宜避開可能受到機(jī)械損傷、振動(dòng)、腐蝕以及可能受熱的地方；當(dāng)不能避開時(shí)，應(yīng)采取保護(hù)和預(yù)防措施，部分鉆井井場發(fā)現(xiàn)電纜局部有露銅和無護(hù)套現(xiàn)象，保護(hù)管有老化進(jìn)水現(xiàn)象。

(9)鋼管敷設(shè)不規(guī)范：配線鋼管應(yīng)采用鍍鋅焊接鋼管，應(yīng)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(yīng)少于5扣；管徑為32~及以下的鋼管不應(yīng)少于6扣；螺紋連接處應(yīng)有鎖緊螺母，外露絲扣不應(yīng)過長。

三、部分防爆電氣設(shè)備本身存在缺陷

(1)燈管與透明罩之間距離較小：標(biāo)準(zhǔn)要求燈管(泡)與透明罩之間應(yīng)有一定距離，100W以下不應(yīng)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(guī)定惡劣條件下使用的燈具，其防塵、防固體異物和防水等級(jí)應(yīng)至少達(dá)到IP54。

(3)燈具的接地電阻超標(biāo)：照明燈具是利用有可靠電器連接的金屬管線系統(tǒng)作為接地線，所以燈具的支架管線應(yīng)與罐體或野營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(xiàn)象、緊固螺釘缺失狀況嚴(yán)重：隔爆型電氣設(shè)備是通過接合面的間隙達(dá)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(xiàn)場部分隔爆面銹蝕、緊固螺釘缺失情況嚴(yán)重，使得隔爆型電氣設(shè)備失去防爆性能。部分增安型的接合面密封襯墊老化嚴(yán)重。

(5)正壓型電氣設(shè)備不規(guī)范：正壓型電氣設(shè)備必須有一個(gè)或幾個(gè)與通風(fēng)系統(tǒng)相連的進(jìn)、排氣口。微壓繼電器應(yīng)裝設(shè)在風(fēng)壓、氣壓低點(diǎn)的出口處；銘牌上應(yīng)明確標(biāo)明小風(fēng)量、風(fēng)壓、換氣時(shí)間、正壓容積。部分井場變頻調(diào)速電機(jī)銘牌上沒有標(biāo)明小風(fēng)量、大容積，排氣和取氣也是通過通風(fēng)機(jī)在現(xiàn)場排氣和取氣，并非安全區(qū)域，空氣也不一定是純凈空氣，并且沒有裝設(shè)微壓繼電器(風(fēng)壓不小于50Pa)，不符合GB3836.5規(guī)定?，F(xiàn)場取氣反而增加了爆炸危險(xiǎn)性。

四、接地線或接零保護(hù)線不符合標(biāo)準(zhǔn)

(1)接地線尺寸選取不符合要求：宜采用多股軟絞線，其銅線小截面積不得小于4mrri，易受機(jī)械損傷的部位應(yīng)裝設(shè)保護(hù)管?，F(xiàn)場有的鉆井井隊(duì)采用三根芯線的護(hù)套軟線和鋁芯橡皮線作為接地連接線。

(2)隔爆型電機(jī)無單獨(dú)接地線：部分井場由于電機(jī)底座與循環(huán)罐焊接為一體，故認(rèn)為不采用單獨(dú)接地，但是GB3836.2標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定，隔爆型的電氣設(shè)備必須有單獨(dú)的接地，間接連接容易導(dǎo)致接地不牢固，接觸電阻較大等。

(3)隔爆型控制箱無單獨(dú)接地線：GB50085規(guī)定，在不良導(dǎo)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(shè)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(shè)備正常不帶電的金屬外殼，在爆炸性環(huán)境內(nèi)應(yīng)進(jìn)行接地。

(4)井場接地系統(tǒng)比較混亂：井場配電系統(tǒng)有TN-C(即干線部分保護(hù)零線與工作零線完全共用的系統(tǒng))和IT系統(tǒng)，也有的普遍采用TT系統(tǒng)(即三相四線配電網(wǎng))。電工作業(yè)要求不允許一部分電氣設(shè)備采用保護(hù)接地而另一部分采用保護(hù)接零(即一般不允許同時(shí)采用TN系統(tǒng)和TT系統(tǒng)的混合運(yùn)行方式)。要求在爆炸危險(xiǎn)性場所應(yīng)采用TN-S系統(tǒng)，即保護(hù)零線與工作零線分開的系統(tǒng)，也就是三相五線制。

五、建議

(1)整改建議

①隔爆接合面的維修：對(duì)隔爆接合面密封性能不達(dá)標(biāo)的設(shè)備應(yīng)重新檢修，注意接合面的間隙并涂潤滑脂等措施加以保護(hù)。

②不常使用的線路和設(shè)備：對(duì)永久停止使用的設(shè)備，與之相關(guān)的所有供電電源的導(dǎo)線均應(yīng)斷開、拆除，或者接到適當(dāng)外殼的端子上。

③多余的進(jìn)線孔的處理：對(duì)電氣設(shè)備、接線盒和端子箱上多余孔未封堵的應(yīng)盡快用絲堵塞嚴(yán)密，孔內(nèi)有彈性密封圈的用2mm鋼質(zhì)堵板柱經(jīng)壓盤或螺母壓緊。

④接地線的安裝：對(duì)沒有裝設(shè)接地的設(shè)備，盡快按要求裝設(shè)接地線。

⑤易老化件的處理：對(duì)老化的電纜和保護(hù)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(xiǎn)場所，應(yīng)盡快更換為防爆產(chǎn)品。

(2)維護(hù)建議

①易損件的維護(hù)：對(duì)如軟電纜、撓性管及其終端連接容易損壞的部分，應(yīng)按規(guī)定的時(shí)間間隔進(jìn)行檢查，出現(xiàn)損壞或缺損時(shí)應(yīng)及時(shí)更換。

②易松動(dòng)部位的維護(hù)：對(duì)振動(dòng)部位的設(shè)備應(yīng)特別注意設(shè)備的螺栓和電纜引入裝置的緊固性。

③易腐蝕設(shè)備的維護(hù)：設(shè)備的金屬外殼應(yīng)采用適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)涂層進(jìn)行防腐處理。

(3)管理建議

①源頭的把關(guān)：沒有生產(chǎn)資質(zhì)和安裝資質(zhì)的生產(chǎn)廠家應(yīng)盡快取得相應(yīng)的防爆資質(zhì)，并且設(shè)備安裝前應(yīng)由專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查。

②人員的培訓(xùn)：對(duì)電氣裝置的檢查與維護(hù)應(yīng)由有經(jīng)驗(yàn)的人員進(jìn)行，這些人員應(yīng)接受適當(dāng)?shù)睦^續(xù)教育或定期培訓(xùn)，并具備相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和獲得相應(yīng)的資質(zhì)證書。

③設(shè)備的初始檢查：在整套設(shè)備投入運(yùn)行前應(yīng)對(duì)其防爆型式和安裝要求適應(yīng)性進(jìn)行初始檢查。 ④設(shè)備的抽樣檢查：為了將故障早期檢測出來，應(yīng)對(duì)運(yùn)行后和任何更換、修理、修改或調(diào)整后的設(shè)備進(jìn)行抽樣檢查和連續(xù)監(jiān)督。

石化企業(yè)低壓防爆異步電動(dòng)機(jī)保護(hù)措施

油田鉆井振動(dòng)篩用隔爆型振動(dòng)源三相異步電動(dòng)機(jī)