UK HSE對(duì)海洋工程電氣設(shè)計(jì)的要求

王克虎，楊雪蓮，田慶明

（上海外高橋造船有限公司，上海 200137）

電氣與自動(dòng)化

UK HSE對(duì)海洋工程電氣設(shè)計(jì)的要求

王克虎，楊雪蓮，田慶明

（上海外高橋造船有限公司，上海 200137）

簡(jiǎn)述英國(guó)安全與健康執(zhí)行局（UK HSE）對(duì)海洋工程平臺(tái)電氣部分在設(shè)計(jì)和設(shè)備選型上的一些不同于船級(jí)社常規(guī)要求的理念，分析其對(duì)海洋工程平臺(tái)電氣安全設(shè)計(jì)方面的要求，同時(shí)對(duì)其要求的關(guān)于安全報(bào)告的核心理念進(jìn)行說明。UK HSE規(guī)范是JU2000E自升式鉆井平臺(tái)必須滿足的規(guī)范之一，著重介紹其對(duì)氣體探測(cè)、照明照度及設(shè)備防墜落等方面的要求。在氣體探測(cè)方面，著重介紹設(shè)定濃度的方法；在照明照度方面，著重介紹不同區(qū)域的照度設(shè)計(jì)要求及最新的CAP437設(shè)計(jì)要求；在設(shè)備防墜落方面，提出以往規(guī)范沒有提及的問題，把高空設(shè)備的二次安裝緊固作為海洋工程平臺(tái)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及強(qiáng)制性要求。通過介紹，初步掌握UK HSE對(duì)海洋工程平臺(tái)電氣設(shè)計(jì)方面的要求，為后續(xù)的海洋工程平臺(tái)項(xiàng)目設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐。

英國(guó)安全與健康執(zhí)行局；海工平臺(tái)；安全報(bào)告；風(fēng)險(xiǎn)分析；氣體探測(cè)；照度；防墜落

0 引 言

英國(guó)安全與健康執(zhí)行局（UK HSE）是英國(guó)著名的行業(yè)協(xié)會(huì)聯(lián)盟之一，由若干個(gè)協(xié)會(huì)成員組成，其中國(guó)際風(fēng)險(xiǎn)與安全管理協(xié)會(huì)、風(fēng)險(xiǎn)管理協(xié)會(huì)及職業(yè)安全與健康協(xié)會(huì)是影響力較大的協(xié)會(huì)，對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估、管理及預(yù)防有一套完整的體系和要求。對(duì)于海洋工程項(xiàng)目來說，若作業(yè)平臺(tái)或其他輔助船舶需在英國(guó)海域進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)活動(dòng)，則必須在UK HSE審核通過之后才能進(jìn)行。UK HSE是英國(guó)唯一有資質(zhì)評(píng)估和分析項(xiàng)目是否能在英國(guó)所轄海域作業(yè)的機(jī)構(gòu)，因此大多數(shù)的設(shè)計(jì)方、建造方乃至操作方為獲得UK HSE的認(rèn)可，減少一些不必要的麻煩，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)初期就重視UK HSE的要求。

要設(shè)計(jì)出滿足UK HSE要求的海工產(chǎn)品，首先必須向UK HSE提交安全報(bào)告，包括一系列危險(xiǎn)評(píng)估和驗(yàn)證分析報(bào)告等證明文件，這些文件中應(yīng)包含平臺(tái)的技術(shù)數(shù)據(jù)、程序、應(yīng)急預(yù)案和相關(guān)管理文件，以獲得UK HSE的認(rèn)可；然后將這些重要的依據(jù)作為設(shè)計(jì)的輸入條件進(jìn)行整個(gè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)。

1 UK HSE對(duì)電氣設(shè)計(jì)的要求

1.1 概述

由于上海外高橋造船有限公司在建的JU2000E（由美國(guó)F&G設(shè)計(jì)公司設(shè)計(jì)的一種JACK-UP船型，靠3條樁腿支撐站立于工作海域）平臺(tái)主要在英國(guó)海域工作，因此UK HSE的相關(guān)要求是該平臺(tái)設(shè)計(jì)建造的指導(dǎo)性文件之一。相對(duì)于國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）和美國(guó)船級(jí)社（ABS）對(duì)電氣設(shè)計(jì)的具體要求，UK HSE所描述的更多是目標(biāo)性的設(shè)計(jì)意見或結(jié)果要求。

由于對(duì)海工平臺(tái)來說安全是最重要的，因此UK HSE的關(guān)注點(diǎn)同樣集中在安全、環(huán)保及舒適度方面。

1) 安全。安全是每個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)首要考慮的因素，從電氣專業(yè)的角度來看，設(shè)計(jì)著眼點(diǎn)首先是氣體的探測(cè)、危險(xiǎn)區(qū)域設(shè)備的選用及漏電保護(hù)。

(1) 對(duì)于氣體探測(cè)而言，若監(jiān)測(cè)和處理不到位，則可能會(huì)引發(fā)平臺(tái)爆炸或人員中毒等災(zāi)難性事故，因此UK HSE對(duì)氣體監(jiān)測(cè)設(shè)定點(diǎn)及探測(cè)的要求更高、更靈敏。

(2) 關(guān)于危險(xiǎn)區(qū)域設(shè)備選用及漏電保護(hù)方面的要求，UK HSE建議選用具有ATEX（歐盟認(rèn)可的防爆認(rèn)證，在歐盟是強(qiáng)制執(zhí)行的）認(rèn)可的認(rèn)證機(jī)構(gòu)所發(fā)證書的防爆設(shè)備，其他方面的要求與IEC及船級(jí)社相同。因此，只要按照IEC及船級(jí)社的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)就能通過UK HSE的安全評(píng)估分析。

(3) 對(duì)于漏電保護(hù)而言，除了要求設(shè)備盡可能地帶有CE（是指符合歐洲共同體的安全合格標(biāo)志）標(biāo)志，沒有提及其他特殊要求。因此，在性能要求上滿足IEC要求即可。

2) 提供給工作人員的照明。若工作場(chǎng)所照明的照度不能滿足要求，則可能會(huì)引起誤操作，造成安全事故?？紤]到在全船斷電的緊急情況下讓人員最快、最安全地撤離到集合點(diǎn)，UK HSE對(duì)應(yīng)急照明和逃生照明提出了要求；同時(shí)，又從實(shí)際的人體工程學(xué)及舒適性的角度出發(fā)對(duì)某些場(chǎng)所的照度提出了更具體的要求。

此外，對(duì)于安裝在高處的電氣設(shè)備，為防止其墜落造成不必要的設(shè)備及人員損傷，UK HSE也給出了相關(guān)指導(dǎo)性文件，這項(xiàng)內(nèi)容是目前IEC及船級(jí)社規(guī)范較少涉及的部分。

1.2 對(duì)海洋工程電氣設(shè)計(jì)的具體要求

1.2.1 對(duì)氣體監(jiān)測(cè)的要求

對(duì)于正常鉆井作業(yè)而言，油氣是相互伴生的，隨著鉆探深度不斷增加，氣體的濃度和種類相應(yīng)增多。因此，及時(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)氣體進(jìn)行預(yù)報(bào)和處理是保證鉆井平臺(tái)安全作業(yè)的重要任務(wù)之一。這其中，氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是最基礎(chǔ)、最重要的一環(huán)，可為平臺(tái)操作人員作出下一步?jīng)Q策提供重要的依據(jù)。通常情況下，這些氣體既包括可燃?xì)怏w（如碳?xì)浠衔锖蜌錃猓?、有毒氣體（如H2S）等可能引起爆炸及人員傷亡的危險(xiǎn)性氣體，也包括煙、火焰等因內(nèi)部燃料油或可燃物燃燒而引起的火災(zāi)釋放出的有害氣體。產(chǎn)生的有害氣體若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，將會(huì)引起更大的災(zāi)難。因此，在少量氣體產(chǎn)生并集聚之前就作出預(yù)警并提醒操作者進(jìn)行預(yù)防處理，把事故抑制在萌芽狀態(tài)顯得極其重要。

UK HSE就是基于這樣的理念對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)口的氣體探測(cè)提出更加嚴(yán)格的要求：

1) 可燃?xì)怏w探測(cè)系統(tǒng)報(bào)警濃度設(shè)定值盡可能低，UK HSE要求低濃度報(bào)警設(shè)定值為10%，高濃度設(shè)定值為25%；而常規(guī)平臺(tái)的低濃度設(shè)定值為20%，高濃度設(shè)定值為40%。

2) 采用紅外探測(cè)器這樣的高效探測(cè)裝置對(duì) HVAC進(jìn)風(fēng)口及其周圍區(qū)域進(jìn)行探測(cè)，并要求能分辨出氣體分布不均等現(xiàn)象；而常規(guī)平臺(tái)沒有具體的要求，只要求基于慣例即可。

3) 建議使用多氣體探測(cè)組合的裝置，以便探測(cè)不同形式的混合氣體組；而常規(guī)平臺(tái)沒有此要求。

4) 對(duì)于有毒氣體H2S來說，設(shè)定更低的濃度報(bào)警值，以便更早地檢測(cè)到H2S。UK HSE要求H2S低濃度報(bào)警設(shè)定值為5mg/L，高濃度設(shè)定值為10mg/L；而常規(guī)平臺(tái)的低濃度設(shè)定值為10mg/L，高濃度設(shè)定值為20mg/L。

UK HSE對(duì)氣體檢測(cè)的要求比常規(guī)設(shè)計(jì)更高，其依據(jù)是對(duì)相關(guān)事故的分析及對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的總結(jié)。例如，對(duì)于H2S氣體，分析出不同濃度對(duì)人體的不同危害，提出一些不同的要求。根據(jù)HSE Offshore Information Sheets[1]引用的分析數(shù)據(jù)，人體能辨別出H2S味道的最低濃度是0.0047mg/L，導(dǎo)致人體感覺不舒服的濃度是10～20mg/L，導(dǎo)致人體眼睛受到損傷的濃度是50～100mg/L，導(dǎo)致短時(shí)就會(huì)使嗅覺神經(jīng)系統(tǒng)癱瘓的濃度是150～250mg/L。因此，可基于這些數(shù)據(jù)分析保障人體在受到危害之前就作出報(bào)警或關(guān)斷動(dòng)作，以便平臺(tái)操作者進(jìn)行下一步分析判斷和處理，從而保證人員和平臺(tái)的安全。

1.2.2 對(duì)照明及照度的要求

IEC 61892-2[2]定義了常規(guī)區(qū)域照度的原則要求，UK HSE則從人體工程學(xué)和舒適性的角度出發(fā)對(duì)具體的要求作細(xì)致化的區(qū)分。例如：對(duì)于上層建筑區(qū)域中的居住艙室，書桌閱讀區(qū)域的照度至少要達(dá)到200Lux（一種照度單位），而此艙室的整體照度達(dá)到50Lux即可；餐廳正常的平均照度要求是50Lux，而就餐區(qū)域至少要達(dá)到150Lux；游戲娛樂區(qū)至少要達(dá)到200Lux。從以上要求中可看出，UK HSE針對(duì)不同的功能區(qū)域設(shè)定了不同的要求，真正做到了更舒適性、更人性化的設(shè)計(jì)。而IEC 61892-2僅要求上述區(qū)域的照度平均達(dá)到 100Lux即可，對(duì)書桌閱讀區(qū)或非閱讀區(qū)的具體照度沒有明確要求，這就導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員在照明布置上存在很大的隨機(jī)性，可能有些區(qū)域光線過強(qiáng)而有些特定區(qū)域又不滿足UK HSE的要求。為直觀了解這兩者的具體差異，列表進(jìn)行對(duì)比（見表1）。

表1 IEC與UK HSE照度要求對(duì)比

對(duì)于帶蓄電池的照明燈具，正常的功能是在全船失電的情況下保證某些重要的控制場(chǎng)所能在緊急情況下操作設(shè)備；另外，在規(guī)定的逃生通道上也需布置帶蓄電池的照明燈具，以便操作者從各個(gè)場(chǎng)所快速聚集到安全集合點(diǎn)。IEC及船級(jí)社對(duì)帶蓄電池照明燈具的電池供電時(shí)間要求為 30min，而 UK HSE的要求是60min[3]，這就為人員操作設(shè)備或逃生贏得了更多的時(shí)間。

關(guān)于直升機(jī)甲板照明的布置，UK HSE的下屬行業(yè)執(zhí)行局CAA在2013年對(duì)CAP437[4]（關(guān)于直升機(jī)甲板的一些要求）提出了具體的修改意見。若按照目前CAP437的要求在甲板上布置投光燈，則在直升機(jī)夜降時(shí)容易對(duì)飛行員造成眩光而發(fā)生事故，因此UK HSE明確提出在2018年之后凡是在英國(guó)區(qū)域工作的夜降直升機(jī)甲板必須配置環(huán)形燈及H形燈（見圖1），以取代目前的投光燈，且環(huán)形燈及H燈必須滿足相應(yīng)的承重要求。

據(jù)了解，目前滿足CAP437要求并取得相關(guān)證書的環(huán)形燈及H形燈制造廠家很少，且大多采用LED型式的燈帶，每條燈帶的功率在1W左右。條狀燈帶的大致結(jié)構(gòu)如圖1所示。環(huán)形燈燈帶采用黃色，H形燈燈帶采用綠色，設(shè)計(jì)不同的顏色便于飛行員更準(zhǔn)確地辨識(shí)。

1.2.3 對(duì)設(shè)備防墜落的要求

鉆井平臺(tái)本身就是一個(gè)多工種、不間斷運(yùn)轉(zhuǎn)的大型裝置，設(shè)備間相互干擾難以避免，因此隨時(shí)有可能在誤操作的情況下發(fā)生碰撞。同時(shí)，鉆井平臺(tái)作為海平面上的“障礙物”，會(huì)受海風(fēng)、海浪頻繁拍打及海洋環(huán)境鹽霧侵蝕的影響，平臺(tái)設(shè)備僅靠單次緊固安裝不足以100%保證安全?；诖?，UK HSE提出防墜落的理念，對(duì)此類設(shè)備進(jìn)行必要的二次緊固，包括設(shè)備的底座。

圖1 環(huán)形燈及H形燈的布置

圖2 防墜落緊固方式

目前，常規(guī)的防墜落緊固工具有緊固繩索和緊固網(wǎng)2種（見圖2）。

1) 緊固繩索的應(yīng)用范圍較廣，也是應(yīng)用最多的設(shè)備，如熒光燈具緊固、CCTV（閉路電視）探頭緊固及廣播緊固等，這類設(shè)備可直接利用殼體的安裝孔或吊耳等緊固；

2) 緊固網(wǎng)通常用來緊固多組件的設(shè)備（如帶整流器的投光燈），特別是整流器與投光燈未合成一體，除了投光燈本體需用緊固繩索緊固之外，這些整流器箱體也需用防墜落網(wǎng)罩住。

當(dāng)然，對(duì)于防墜落來說，技術(shù)上沒有難度，只是要在前期設(shè)計(jì)過程中做好策劃。由于IEC及船級(jí)社規(guī)范中提及防墜落要求很少，因此如果沒有詳細(xì)了解UK HSE的要求，在設(shè)計(jì)階段很容易被遺漏。

1.3 對(duì)提交相關(guān)電氣安全報(bào)告的要求

對(duì)于UK HSE來說，上面提及的這些要求中有些是明確的（如氣體的濃度設(shè)定、特定區(qū)域的照度），有些是不明確的，需經(jīng)過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析得出相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案（如對(duì)防墜落電氣設(shè)備的解決方案）。

從目前UK HSE的相關(guān)資料來看，其很少規(guī)定具體如何設(shè)計(jì)，更多的是提醒需要得到的結(jié)果，至于如何實(shí)現(xiàn)及是否合理，只有經(jīng)過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估之后才能得出結(jié)論。而風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是安全報(bào)告的一部分，主要是對(duì)潛在的危險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別和修正，使危險(xiǎn)被控制并降低到可接受的范圍內(nèi)。如前面提及電氣設(shè)計(jì)的氣體探測(cè)、防墜落方案，都要作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的一部分進(jìn)行分析說明。

電氣部分的安全報(bào)告是整個(gè)安全報(bào)告的一部分，如前面所述，也包括需要提交一系列危險(xiǎn)評(píng)估和驗(yàn)證分析報(bào)告等證明文件。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估遵循“最小、合理、切實(shí)可行（As Low As Reasonably Practicable，ALARP）”[5]的原則。圖3標(biāo)識(shí)了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的3種結(jié)論，包括可接受、風(fēng)險(xiǎn)合理及不可接受。特別是進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后得出不可接受結(jié)論的，意味著目前的設(shè)計(jì)或配置不足以保證本質(zhì)安全，需額外的流程或補(bǔ)充來實(shí)現(xiàn)低風(fēng)險(xiǎn)操作，提供更多的證據(jù)或操作流程加以強(qiáng)化，若措施得當(dāng)，同樣可以達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)合理可控的目標(biāo)。

圖3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)論示意

電氣安全報(bào)告的結(jié)構(gòu)和表述方式可以不同，但其主要涵蓋的內(nèi)容應(yīng)是相同的，即平臺(tái)的主要設(shè)備和系統(tǒng)描述、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析、應(yīng)急響應(yīng)和管理及持續(xù)改進(jìn)等 4個(gè)方面。因此，從設(shè)計(jì)的角度來說，要牢牢把握住這 4點(diǎn)，特別是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析，只要設(shè)計(jì)理念始終以安全為核心，最終的安全報(bào)告就一定能得到UK HSE的認(rèn)可。

2 結(jié) 語

隨著工業(yè)技術(shù)不斷發(fā)展，在英國(guó)海域工作的平臺(tái)越來越多，UK HSE的要求也隨之不斷更新。由于UK HSE是英國(guó)真正能通過分析每個(gè)事故的原因再將相應(yīng)措施上升為理論要求的聯(lián)盟機(jī)構(gòu)，因此其要求特別具有指導(dǎo)意義和針對(duì)性。

總之，UK HSE的要求不僅僅面對(duì)設(shè)計(jì)和設(shè)備本身，同樣對(duì)設(shè)備的使用者有要求，比如維護(hù)周期、操作流程、專業(yè)技能及事故發(fā)生后的應(yīng)對(duì)措施等都是UK HSE的關(guān)注點(diǎn)。對(duì)于電氣設(shè)備及系統(tǒng)，設(shè)計(jì)越冗余、設(shè)備越自動(dòng)化并不意味著越能滿足要求，只有通過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析之后將風(fēng)險(xiǎn)降至合理的范圍內(nèi)才能得到UK HSE的認(rèn)可。正如上述提到的，安全同樣離不開操作。因此，合理、恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)才是最好的設(shè)計(jì)。

[1] HSE. Managing hydrogen sulphide detection offshore: Offshore Information Sheet No.6/2009[S]. 2009.

[2] IEC. Mobile and fixed offshore units – Electrical installations – Part 2: System design: IEC 61892-2[S]. 2012.

[3] UK HSE. Emergency Lighting on offshore installations: SPC/Tech/OSD/40[S].

[4] Civil Aviation Anthority. Standards for Offhore Helicopter Landing Areas (7th Ed.): CAP437[S].

[5] Offshore Installations (Safety Case) Regulations. Regulation 12 – Demonstrating Compliance with Relevant Statutory Provisions: Offshore Information Sheet No 2/2006[S].

UK HSE Requirement for Offshore Electrical Design

WANG Ke-hu，YANG Xue-lian，TIAN Qing-ming

（Shanghai Waigaoqiao Shipbuilding Co., Ltd., Shanghai 200137, China）

This paper briefly introduces the differences between United Kingdom Health and Safety Executive (UK HSE) and the traditional classification societies in terms of the requirements for offshore platform electrical design and equipment selection; analyzes the electrical safety requirements of the offshore platform, and elaborates the key concept behind the safety report required by HSE. As UK HSE is one of the regulations that JU2000E jack-up drilling platform must meet, this paper puts an emphasis on HSE requirements for gas detection, illumination and equipment falling. For gas detection, emphasis is put on the concentration setting; for illumination, emphasis is on the illumination design requirements of different areas as well as the latest CAP437 design requirement; for equipment falling, problems not included in the previous regulations are mentioned and the secondary fastening of the equipment in high places is made mandatory as part of the offshore platform design. The introduction gives a preliminary understanding of the UK HSE requirements for offshore platform electrical design and provides technical support for the subsequent offshore platform project design.

UK HSE; offshore platform; safety report; risk analysis; gas detection; illumination; anti-falling

U665；U674.38

B

2095-4069 (2016) 06-0049-04

2016-04-06

王克虎，男，高級(jí)工程師，1976年生。2000年畢業(yè)于武漢理工大學(xué)，現(xiàn)從事電氣設(shè)計(jì)工作。

10.14056/j.cnki.naoe.2016.06.009