DP3鉆井船危險(xiǎn)區(qū)域劃分設(shè)計(jì)要點(diǎn)

邱 錦，洪 鍵，郭 金

（上海中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司，上海 200231）

DP3鉆井船危險(xiǎn)區(qū)域劃分設(shè)計(jì)要點(diǎn)

邱 錦，洪 鍵，郭 金

（上海中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司，上海 200231）

針對(duì)DP3鉆井船對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域的具體要求及設(shè)備布置，依據(jù)相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合鉆井船的鉆井設(shè)備的工作特性，文章從危險(xiǎn)區(qū)基本概念、危險(xiǎn)區(qū)的具體畫(huà)法、危險(xiǎn)區(qū)的具體分類(lèi)、危險(xiǎn)區(qū)區(qū)域辨別等方面進(jìn)行了闡述，歸納總結(jié)了危險(xiǎn)區(qū)劃分的基本方法和特點(diǎn)，給出了一套針對(duì)DP3鉆井船危險(xiǎn)區(qū)劃分的設(shè)計(jì)方法。

鉆井船；危險(xiǎn)區(qū)；蓄電池間；正壓保護(hù)

0 引言

危險(xiǎn)區(qū)域劃分是一個(gè)項(xiàng)目在設(shè)計(jì)之初的指導(dǎo)性文件，直接涉及設(shè)備的選購(gòu)以及電纜、管路、風(fēng)管的走向?？紤]到項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，危險(xiǎn)區(qū)域的劃分與設(shè)計(jì)是與安全性直接相關(guān)的重要工作，因此根據(jù)相關(guān)項(xiàng)目的特點(diǎn)，分析了危險(xiǎn)區(qū)的概念，提出了危險(xiǎn)區(qū)域的分類(lèi)方式，明確了項(xiàng)目危險(xiǎn)區(qū)域所覆蓋的基本范圍，并針對(duì)各類(lèi)危險(xiǎn)區(qū)域，從總體設(shè)計(jì)和分類(lèi)設(shè)計(jì)等方面提出安全設(shè)計(jì)措施，并依據(jù)此圖提交危險(xiǎn)區(qū)域設(shè)備清單。

1 危險(xiǎn)區(qū)域基本概念

對(duì)于危險(xiǎn)區(qū)而言，顧名思義就是能對(duì)人員或設(shè)備造成傷害的區(qū)域。從廣義上講，危險(xiǎn)區(qū)域除了包含爆炸危險(xiǎn)區(qū)域、火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)域、電磁輻射危險(xiǎn)區(qū)域和高空墜物危險(xiǎn)區(qū)域[1]；對(duì)于爆炸危險(xiǎn)區(qū)域也可能是因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)原因引起的爆炸，以及物理壓縮引起的爆炸。但對(duì)于具體研究的鉆井船等石油裝備產(chǎn)品而言，根據(jù)它的工作特性，發(fā)生可燃性氣體化學(xué)爆炸的可能性更大，更難以防范，所以一般需要送審專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)的危險(xiǎn)區(qū)域主要是這類(lèi)危險(xiǎn)區(qū)，在這里討論的也主要是這類(lèi)危險(xiǎn)區(qū)。

2 鉆井船危險(xiǎn)區(qū)域設(shè)計(jì)

典型鉆井船的危險(xiǎn)區(qū)域劃分如圖1所示。

2.1 鉆井船存在的危險(xiǎn)源

眾所周知，發(fā)生可燃性氣體化學(xué)爆炸的介質(zhì)是可燃性氣體以及氧氣，根據(jù)鉆井船等石油裝備的工作特性，環(huán)境中的主要危險(xiǎn)氣體為：鉆井系統(tǒng)釋放的石油氣、氨氣，油漆稀料散發(fā)氣體，乙炔、電池釋放的氫氣。因此需要定義為危險(xiǎn)區(qū)的區(qū)域基本就是圍繞這些氣體可能出現(xiàn)的區(qū)域來(lái)劃分。

2.2 危險(xiǎn)區(qū)域劃分類(lèi)別

根據(jù)IEC 60079-10[2]及各船級(jí)社要求，根據(jù)爆炸性危險(xiǎn)物質(zhì)出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間，危險(xiǎn)區(qū)域分為如下幾類(lèi)：

1）0類(lèi)危險(xiǎn)區(qū)：指正常工作條件下持續(xù)和長(zhǎng)時(shí)間存在爆炸性氣體環(huán)境的區(qū)域[3]；

2）1類(lèi)危險(xiǎn)區(qū)：指正常工作條件下有可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境的區(qū)域[3]；

3）2類(lèi)危險(xiǎn)區(qū)：指正常工作條件下不太可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境，即使出現(xiàn)也只是短時(shí)間存在的區(qū)域[3]。

2.3 危險(xiǎn)區(qū)圖例

雖然各船級(jí)社對(duì)于危險(xiǎn)區(qū)各區(qū)圖例審查沒(méi)有硬性的要求，不過(guò)IEC 60079-10[2]對(duì)于危險(xiǎn)區(qū)給出了標(biāo)準(zhǔn)圖例，一般來(lái)說(shuō)設(shè)繪人員需按圖2中的圖例進(jìn)行繪制。

2.4 危險(xiǎn)區(qū)范圍劃分

2.4.1 0類(lèi)危險(xiǎn)區(qū)域

根據(jù)危險(xiǎn)區(qū)域的分類(lèi)原則，以及IEC和各船級(jí)社要求，結(jié)合鉆井船等石油設(shè)備的工作特性，對(duì)于鉆井船而言，0類(lèi)危險(xiǎn)區(qū)域主要是井架頂部回流泥漿系統(tǒng)透氣管及管口半徑0.5 m區(qū)域。

這一劃分要點(diǎn)適用于所有帶泥漿系統(tǒng)的海上石油鉆探設(shè)備。圖3為鉆井船及某半潛式鉆井平臺(tái)對(duì)于0類(lèi)危險(xiǎn)區(qū)域的劃分。

2.4.2 1類(lèi)危險(xiǎn)區(qū)劃分

根據(jù)危險(xiǎn)區(qū)域的分類(lèi)原則，以及IEC和各船級(jí)社要求，結(jié)合以上分析的危險(xiǎn)源，1類(lèi)危險(xiǎn)區(qū)域有以下劃分：

1）貯存或釋放易燃易爆氣體的區(qū)域，如油漆間、乙炔間、蓄電池間；

2）閃點(diǎn)小于或等于 60℃的燃油或易燃?xì)怏w油柜、管路或機(jī)器；

3）泥漿池內(nèi)部封閉區(qū)域；

4）油漆間、乙炔間、蓄電池間等1類(lèi)區(qū)域房間的機(jī)械出風(fēng)口半徑為1.5 m區(qū)域；

5）油漆間、乙炔間、蓄電池間等1類(lèi)區(qū)域房間的自然出風(fēng)口半徑為0.5 m區(qū)域；

6）泥漿透氣口半徑1.5 m區(qū)域；

7）內(nèi)部已屬于1類(lèi)危險(xiǎn)區(qū)域的柜體，管系排風(fēng)口半徑為1.5 m區(qū)域；

8）鉆井設(shè)備鉆桿周?chē)霃?.5 m區(qū)域；

9）封閉的震動(dòng)篩房間（半封閉房間為設(shè)備周?chē)霃?.5 m區(qū)域）；

10）刮泥器周?chē)?.5 m區(qū)域；

11）TRIP TANK內(nèi)部及周?chē)?.5 m區(qū)域；

12）BOP及采油樹(shù)周?chē)拖路降陌雵?、有遮擋且通風(fēng)不良的地方。

一般來(lái)講對(duì)于鉆井船等石油設(shè)備1類(lèi)危險(xiǎn)區(qū)域的劃分難點(diǎn)在于對(duì)鉆井區(qū)域的區(qū)域劃定，其他常規(guī)區(qū)域一般都有明確的規(guī)范要求，但對(duì)于鉆井區(qū)域需要根據(jù)相關(guān)規(guī)范來(lái)理解判斷，總結(jié)為上述區(qū)域。圖4為某型鉆井船鉆井區(qū)域的危險(xiǎn)區(qū)域劃分。

2.4.3 2類(lèi)危險(xiǎn)區(qū)劃分

根據(jù)危險(xiǎn)區(qū)域的分類(lèi)原則，以及IEC和各船級(jí)社要求，2類(lèi)危險(xiǎn)區(qū)域有以下劃分：

1）可能有較少爆炸危險(xiǎn)氣體溢出的通風(fēng)口或透氣口周?chē)霃綖? m的球形區(qū)域或露天區(qū)域上半封閉艙室；

2）閃點(diǎn)小于或等于60°C的燃油補(bǔ)給接受裝置周?chē)? m的球形區(qū)域或露天甲板上的半封閉艙室；

3）泥漿池外部封閉區(qū)域（MUD PIT ROOM）；

4）油漆間、乙炔間、蓄電池間等1類(lèi)區(qū)域房間的機(jī)械出風(fēng)口1類(lèi)危險(xiǎn)區(qū)域以外的半徑為1.5 m區(qū)域；

5）油漆間、乙炔間、蓄電池間等1類(lèi)區(qū)域房間的自然出風(fēng)口1類(lèi)危險(xiǎn)區(qū)域以外的半徑為0.5 m區(qū)域；

6）鉆井設(shè)備鉆桿周?chē)?1類(lèi)區(qū)域以外半徑為1.5 m區(qū)域；

7）通風(fēng)充足的BOP存放區(qū)；

8）鉆臺(tái)到擋風(fēng)墻以上1.5 m的內(nèi)部區(qū)域及以擋風(fēng)墻上部邊界的1.5 m球形區(qū)域；

9）月池區(qū)域及月池周?chē)? m的區(qū)域；

10）鉆井系統(tǒng)瀉放管系管口區(qū)域；如果該管路已經(jīng)有特殊的處理（例如：U型水封）可作為安全區(qū)處理。

3 蓄電池間劃分

電池間是一個(gè)專(zhuān)門(mén)存放蓄電池的區(qū)域，由于蓄電池工作會(huì)釋放一定量的可燃?xì)怏w，一般意義上認(rèn)為應(yīng)該將其劃定為危險(xiǎn)區(qū)（按前文敘述劃分），但是近年來(lái)隨著電池技術(shù)的不斷革新，電池的氫氣釋放量各廠家也大不相同，因此對(duì)于電池間的危險(xiǎn)區(qū)域劃分，如果氫氣釋放量在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，可將其設(shè)計(jì)為安全區(qū)。

結(jié)合鉆井船等采用DP3的動(dòng)力定位系統(tǒng)，用于定位系統(tǒng)控制的蓄電池采用分散性布置，即各控制系統(tǒng)擁有獨(dú)立的蓄電池供電系統(tǒng)，這樣設(shè)計(jì)蓄電池存放區(qū)過(guò)多且都臨近重要的電氣設(shè)備，如果都劃分為危險(xiǎn)區(qū)會(huì)大大提高整個(gè)項(xiàng)目的施工要求和難度，因此，建議在購(gòu)買(mǎi)蓄電池時(shí)對(duì)電池的氫氣釋放參數(shù)提出要求，滿(mǎn)足規(guī)范要求的最低釋放量，并將蓄電池間按照安全區(qū)來(lái)進(jìn)行劃分。

4 正負(fù)壓保護(hù)

為了保證人員的生命安全以及設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，鉆井船等海上石油設(shè)備必須給予各個(gè)密閉的房間足夠的通風(fēng)，對(duì)于危險(xiǎn)區(qū)及其毗鄰的區(qū)域，通風(fēng)能直接影響區(qū)域內(nèi)可燃?xì)怏w的流向，因此通風(fēng)也是影響危險(xiǎn)區(qū)的重要因素。

通過(guò)對(duì)密閉區(qū)域的供風(fēng)和排風(fēng)，可以使得該區(qū)域達(dá)到正壓和負(fù)壓的效果，正壓即供風(fēng)量大于排風(fēng)量；負(fù)壓即排風(fēng)量大于供風(fēng)量。一般對(duì)于規(guī)范規(guī)定的密閉危險(xiǎn)區(qū)而言，需將內(nèi)部設(shè)計(jì)為負(fù)壓效果，使得內(nèi)部危險(xiǎn)氣體不至于通過(guò)自然排風(fēng)口擴(kuò)散到區(qū)域外；對(duì)于毗鄰危險(xiǎn)區(qū)的密閉空間，需將其設(shè)計(jì)為正壓效果，這樣通過(guò)內(nèi)部氣壓阻止外部危險(xiǎn)氣體進(jìn)入該空間。

很多危險(xiǎn)區(qū)域的劃分需要取決于通風(fēng)情況，這種情況應(yīng)采取措施使得通風(fēng)的不連續(xù)性不允許長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)，并且使得在任何釋放源或電氣設(shè)備安裝處所附近不能有可燃?xì)怏w聚積。一般來(lái)說(shuō)毗鄰危險(xiǎn)區(qū)的處所需要通過(guò)機(jī)械通風(fēng)使區(qū)域空氣產(chǎn)生正壓而成為安全區(qū)域，使危險(xiǎn)區(qū)的危險(xiǎn)氣體不可能進(jìn)入到該區(qū)域。

相關(guān)規(guī)范規(guī)定保持正壓的壓力不小于25 Pa[4-5]。

在這些處所的機(jī)械通風(fēng)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)在有人值班處所發(fā)出聲光報(bào)警。如果正壓消失，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不能恢復(fù)，應(yīng)立即手動(dòng)或自動(dòng)切斷相應(yīng)的非合格防爆型設(shè)備。

圖5為某型鉆井船泥漿區(qū)域及泥漿泵區(qū)域危險(xiǎn)區(qū)劃分采用的正負(fù)壓保護(hù)。

5 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)采用 DP3動(dòng)力定位系統(tǒng)鉆井船的危險(xiǎn)區(qū)域劃分的研究，對(duì)該類(lèi)型鉆井船以及同功能的海上鉆井設(shè)備的危險(xiǎn)區(qū)域劃分設(shè)計(jì)進(jìn)行匯總整理，內(nèi)容涵蓋了危險(xiǎn)區(qū)定義、危險(xiǎn)源的界定、做圖標(biāo)準(zhǔn)、危險(xiǎn)區(qū)劃分、重難點(diǎn)解析等。全面對(duì)該類(lèi)型鉆井船及海上鉆井設(shè)備危險(xiǎn)區(qū)域的劃分設(shè)計(jì)要點(diǎn)做出了分析，為該類(lèi)型鉆井船及海上鉆井設(shè)備危險(xiǎn)區(qū)域的劃分設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。

[1] 吳鳳輝. 艦船危險(xiǎn)區(qū)域劃分及相關(guān)設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J]. 船海工程, 2015, 44(1): 86-88.

[2] IEC. IEC Electrical Apparatus for Explosive Gas Atmospheres Part 10[S]. 2003.

[3] CCS. 鋼質(zhì)海船入級(jí)規(guī)范[S]. 2015.

[4] ABS. ABS Rules For Building And Classing Mobile Offshore Drilling Units[S]. 2008.

[5] ABS. ABS Rules For Building And Classing Steel Vessels[S]. 2009.

Design Key Points for Hazardous Area Plan of DP3 Drilling Ship

Qiu Jin, Hong Jian, Guo Jin

(COSCO Shanghai Shipyard Co., Ltd., Shanghai 200231, China)

For the specific requirements and equipment layout of the hazardous area plan of DP3 drilling ship, according to the requirements of relevant rules and standards, combined with the working characteristics of drilling equipment on the ship, the paper introduces the aspects of the hazardous area basic concept, hazardous area draw designs, hazardous area specific classification and hazardous area discrimination and so on. It summarizes the basic method and characteristics of the hazardous area plan in order to give a set of design method of hazardous area plan for DP3 drilling ship.

drilling ship; hazardous area; battery room; pressure protection

U662.2

A

10.14141/j.31-1981.2017.02.008

邱錦（1985—），男，助理工程師，研究方向：海洋工程電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究。