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油田鉆井井場防爆電氣設備應用現(xiàn)狀淺析

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發(fā)布時間：

2020-06-04

由于油田鉆井作業(yè)是對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，鉆井井場按照危險環(huán)境區(qū)域劃分屬于1區(qū)(井口位置)、2區(qū)危險區(qū)域。所以，鉆井井場范圍內(nèi)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用過程中存在一些不規(guī)范之處，對現(xiàn)場整體防爆性能造成影響。

一、部分防爆電氣設備選型不當

鉆井井場的設備應按照危險區(qū)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(zhuǎn)電機應為隔爆型、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、風扇等。

二、部分防爆電氣設備安裝敷設不規(guī)范

(1)導線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盒內(nèi)連接或分路，電纜線路不應有中間接頭，絕緣導線連接必須敷設于鋼管內(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：防爆電氣設備引入裝置內(nèi)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(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(guī)定，采用金屬環(huán)引入時，必須貫通整個電纜，應清潔干燥。但現(xiàn)場金屬環(huán)未旋緊和生銹老化現(xiàn)象普遍存在。

(4)中性線的敷設不規(guī)范：電氣設備中性線絕緣層的額定電壓，應與相線電壓相同，并應在同一護套或鋼管內(nèi)敷設，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，且無護套和無鋼管保護。

(5)防爆電動機的配線達不到防爆要求：引入防爆電動機電纜配線需撓性連接管，它與防爆電動機接線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。部分鉆井井場循環(huán)罐電動機、離心泵、振動篩電動機和柴油罐電泵均采用直接配線，達不到防爆配線要求。

(6)電氣設備、接線盒和端子箱多余的孔無密封和封堵：電氣設備、接線盒和端子箱上多余的孔，應采用絲堵密封。在室外和易進水的地方，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(nèi)墊有彈性密封圈時，則密封圈的外側(cè)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夾緊裝置、密封圈和填料來實現(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。電纜與電氣設備連接時，應選用與電纜外徑相適應的引入裝置，如不適應時，應采用過渡接線方式，電纜與過渡線必須在相應的防爆接線盒連接。

(8)電纜易受損傷的地方無保護，保護管和電纜老化現(xiàn)象存在較多：線路敷設時宜避開可能受到機械損傷、振動、腐蝕以及可能受熱的地方；當不能避開時，應采取保護和預防措施，部分鉆井井場發(fā)現(xiàn)電纜局部有露銅和無護套現(xiàn)象，保護管有老化進水現(xiàn)象。

(9)鋼管敷設不規(guī)范：配線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，外露絲扣不應過長。

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系統(tǒng)作為接地線，所以燈具的支架管線應與罐體或野營房的墻體采用焊接或其他方法進行有效固定，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重：隔爆型電氣設備是通過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(xiàn)場部分隔爆面銹蝕、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(guī)范：正壓型電氣設備必須有一個或幾個與通風系統(tǒng)相連的進、排氣口。微壓繼電器應裝設在風壓、氣壓低點的出口處；銘牌上應明確標明小風量、風壓、換氣時間、正壓容積。部分井場變頻調(diào)速電機銘牌上沒有標明小風量、大容積，排氣和取氣也是通過通風機在現(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，并且沒有裝設微壓繼電器(風壓不小于50Pa)，不符合GB3836.5規(guī)定?，F(xiàn)場取氣反而增加了爆炸危險性。

四、接地線或接零保護線不符合標準

(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，易受機械損傷的部位應裝設保護管。現(xiàn)場有的鉆井井隊采用三根芯線的護套軟線和鋁芯橡皮線作為接地連接線。

(2)隔爆型電機無單獨接地線：部分井場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(guī)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)隔爆型控制箱無單獨接地線：GB50085規(guī)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(nèi)應進行接地。

(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(即一般不允許同時采用TN系統(tǒng)和TT系統(tǒng)的混合運行方式)。要求在爆炸危險性場所應采用TN-S系統(tǒng)，即保護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均應斷開、拆除，或者接到適當外殼的端子上。

③多余的進線孔的處理：對電氣設備、接線盒和端子箱上多余孔未封堵的應盡快用絲堵塞嚴密，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：對沒有裝設接地的設備，盡快按要求裝設接地線。

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(guī)定的時間間隔進行檢查，出現(xiàn)損壞或缺損時應及時更換。

②易松動部位的維護：對振動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?shù)谋Ｗo涂層進行防腐處理。