电气工程师评职论文混合煤气加压站防爆电气设计

　　[摘 要]结合工程设计实例，介绍了煤气加压站爆炸危险环境的分区、电气装置的选型、管线敷设及防雷接地。

　　[关键词]电气工程师评职论文,核心期刊论文发表,煤气加压站,爆炸危险环境,防爆

　　引言：

　　为满足混合煤气压力及输送要求，八钢需新建一座混合煤气加压机。加压机选用D1200型，输气能力为72000Nm3/h，鼓风机的传动采用6kV高压电机，单台容量630kW，共4台，三用一备。工程中毗临煤气混合加压站需新建一座配电室，新建配电室内包括高压配电室、直流电源屏室、低压配电室。

　　1 煤气加压站爆炸危险环境的分区

　　爆炸危险区域的范围划分，是易燃易爆环境电气设计的首要任务，它直接影响到下面的一系列设计工作，如：主要电气设备的选型、电线电缆的选择、安装标准等，直接涉及生产和人身安全。

　　1.1根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间进行分区。按照《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92，第2.2.1条 爆炸性气体环境应根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间，按下列规定进行分区：

　　(1)0区：连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境;

　　(2)1区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境 ;

　　(3)2区：在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境，或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境。

　　煤气加压站在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境，或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境，按此条可将煤气加压站确定为危险环境2区。

　　1.2 根据易燃物质的释放频繁程度和持续时间长短进行分区。按照GB50058-92第2.2.3条 释放源应按易燃物质的释放频繁程度和持续时间长短分级，并应符合下列规定。

　　(1)连续级释放源：预计长期释放或短时频繁释放的释放源。

　　(2)第一级释放源：预计正常运行时周期或偶尔释放的释放源。

　　(3)第二级释放源：预计在正常运行下不会释放，即使释放也仅是偶尔短时释放的释放源。

　　(4)多级释放源：由上述两种或三种级别释放源组成的释放源。

　　本工程对会释放易燃物质的泵、压缩机和阀门的密封处充氮气的措施，有效地防止了煤气的泄露，可按此条将混合煤气加压站确定为第二级释放源。

　　1.3 根据释放源级别和通风条件进行分区。按照GB50058-92第2.2.5条 爆炸危险区域的划分应按释放源级别和通风条件确定，并应符合下列规定。按下列释放源的级别划分区域：

　　(1)存在连续级释放源的区域可划为0区;

　　(2)存在第一级释放源的区域可划为1区;

　　(3)存在第二级释放源的区域可划为2区。

　　本工程根据上文确定为第二级释放源，并设立了独立良好的通风系统，据此可确定为存在第二级释放源的区域可划为危险环境2区。

　　1.4根据工艺平面布置，考虑释放源的实际情况，设计划分时应采取合理措施尽量减少1区。当易燃物质重于空气时，以释放源为中心，半径为15m的范围内划为2区。当易燃物质轻于空气时，以释放源为中心，半径为4.5m的范围内划为2区。

　　2 煤气加压站煤气释放源的确认和厂房通风方式

　　爆炸性气体环境内的车间采用正压或连续通风稀释措施后，通常可认为是通风良好的状态，车间可降为非爆炸危险环境。本工程煤气加压站厂房，采用了自然通风和轴流风机强迫通风相结合的方式，一在厂房顶部开天窗，靠自然通风排出泄露煤气，二是在厂房南北外墙上分别设置3台轴流通风机，进行强迫通风。轴流风机工作方式，按照通风专业提出的要求，每小时固定通风6~8次，同时在现场设置了一氧化碳监测仪进行联动，充分保证良好的通风，以降低煤气环境危险区域等级，图2为煤气加压站厂房煤气设备及电气设备立面布置图。

　　3 现场电气装置的选型设计

　　根据爆炸危险区域的等级，电气设备的种类和使用条件。所选用的防爆电气设备的级别和组别，不应低于该爆炸危险环境的级别和组别。

　　本工程中仪表操作箱是用于加压风机的实际运行状况监测及控制，以便于检修及单机试车。根据工艺要求需在机旁安装，见图1中C设备。为了控制易爆气体，需人为地在危险场所营造一个没有易爆气体的空间，将电气仪表柜安装在其中。本工程仪表操作箱位于爆炸危险区域为2区，采用正压型防爆方法，即在一个密闭的仪表操作箱箱体内，充满不含易爆气体的惰性气体-氮气，并保持箱内气压略高于箱外气压，防止爆炸性混合物进入外壳内部。

　　为满足正常的生产及检修要求，在加压风机旁需要安装就地操作箱。根据GB50058-92第2.5.3条 各种电气设备防爆结构的选型的规定，在爆炸危险环境2区的操作箱和操作柱应选用隔爆或正压型电气设备。设计选用隔爆型操作柱，适用于含有爆炸性气体环境用的1区、2区危险场所，作为交流50Hz，电压至220/380V动力设备起动、停止控制使用。

　　4电气管线敷设要求

　　4.1爆炸性气体环境电气线路的设计和安装应符合下列要求：

　　电气线路应在爆炸危险性较小的环境或远离释放源的地方敷设。

　　(1) )当易燃物质比空气轻时，电气线路宜在较低处敷设或电缆沟敷设。本工程中的混合煤气比空气重，电气线路宜在较高处敷设。工程中在远离爆炸危险环境的2区A轴处，电气线路基本上都是由桥架架空引入，然后由桥架穿管架空敷设至仪表箱和操作柱旁，再由防爆挠性连接管引入电气设备接线口。

　　(2)电气线路宜在有爆炸危险的建、构筑物的墙外敷设。对于高压电动机的供电电缆，工程中采用了在+5.700m楼板下穿钢管暗敷设至电动机旁，再用防爆挠性连接管接至电机接线口处，并需增设相应的防爆隔离密封。

　　4.3爆炸危险环境明敷电缆过墙或穿出地面时应穿钢管，并需增设相应的防爆隔离密封(如在穿墙套管内填充不燃纤维作堵料，管口加密封胶泥)。当采用非密闭性电缆沟时，应在沟中充沙，并使电缆上、下各有100mm厚的细沙。

　　另外，架空桥架敷设时宜选用阻燃电缆，在1区、2区内电缆线路不应有中间接头。工程中不准明敷绝缘导线，必须采用钢管配线;穿线钢管应采用低压流体输送用镀锌焊接钢管。

　　5 防雷接地要求

　　GB50058-92标准规定，爆炸性气体环境1区内的所有电气设备以及爆炸性气体环境2区内除照明灯具以外的其他电气设备，应采用专用的接地线;爆炸性气体环境2区内的照明灯具可利用有可靠电气连接的金属管线系统作为接地线。爆炸性气体环境接地设计应符合下列要求。

　　(1)扩大接地范围，电气设备正常不带电的外壳应全部接地;

　　(2)1区、2区内除照明灯具以外的电气设备应采用专门的接地线，该接地线与相线有相同的绝缘，并且与相线同管敷设。

　　(3)接地干线应在爆炸区域不同方向两处以上与接地体连接。

　　(4)电气设备的接地装置与防止直接雷击的独立避雷针的接地装置应分开设置。为防止雷电感应对仪表、电力电子等绝缘性能低的设备造成破坏，应采用均压和屏蔽技术，并应在适当位置增加电涌保护器。

　　6 结束语

　　综上所示，混合煤气加压站的防爆电气设计，在满足规范、工艺要求的前提下，首先应合理控制防爆区域范围;并利用相对正压等条件，降低防爆区对临近非防爆区的影响;同时，在需要防爆的环境中，采用相应的设备和敷设安装方式，一方面保证生产的安全性，另一方面达到电控设备的相应环境要求。在工艺、电气、仪表、结构等专业的相互配合下，倡导“整体防爆”和“系统防爆”的思想，在技术先进、经济适用的前提下，合理确定防爆工程设计。

　　参考文献：

　　[1] 中国计划出版社, GB50058-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范, 1992

　　[2] 王纯. 爆炸性气体环境电气设计要点[J]. 电气防爆, 2008(4).

　　[3] 王鹏，顾浩. 隔爆型三相异步电动机常见隔爆结构设计[J]. 电气防爆, 2008(4).

　　[4] 秦海兵等 ，加压站防爆等级的探讨与划分[J]冶金动力2006(5).

　　作者简介：张云彬 电气设计员 工程师 从事电气供配电设计 新疆钢铁设计院有限责任公司 邮编：830022