正壓型防爆在石油鉆機電控系統(tǒng)中的應用

隨著經(jīng)濟及工業(yè)科學技術的迅速發(fā)展，石油鉆采裝備水平的不斷提高，越來越多的自動化裝置被廣泛地應用于石油鉆采過程中。為了滿足鉆采工作防爆安全性的要求,應采取必要的防爆處理。然而傳統(tǒng)的隔爆型增安型結(jié)構(gòu)已很難滿足要求，采取“正壓型"防爆結(jié)構(gòu)的防爆產(chǎn)品,對內(nèi)部所裝電器元件沒有任何附加要求，更適用于石油產(chǎn)業(yè)的特點。本文依據(jù)“正壓型"防爆原理的要求敘述其在石油鉆采設備中的應用。

01正壓型防爆原理

通過介質(zhì)來隔離點燃源，采用壓力控制系統(tǒng)來保證正壓外殼內(nèi)保護介質(zhì)(增壓的潔凈干燥空氣或惰性氣體)的壓力高于周圍爆炸性氣體環(huán)境的壓力,通過阻止外部爆炸性氣體混合物進入殼體與點燃源接觸,從而達到防爆的目的。

目前較為普遍采用的是補償泄漏增壓、保壓的方法,即正壓補償型控制系統(tǒng)。也有采用正壓通風型方法的,但運行經(jīng)濟性不是很好。

02正壓結(jié)構(gòu)分析

1、正壓殼體

要求具有一定的氣密性，能夠滿足電器元件的安裝以及正常工作時元器件的操作。另外還要具有一定的抗沖擊能力,在腐蝕性氣體的環(huán)境中具備一定的抗腐蝕的能力。

2、氣路部分的合理化設計

（1）氣源系統(tǒng)

氣源產(chǎn)生的氣體必須是潔凈干燥的，它的來源一定是遠離危險區(qū)。

（2）殼體的受氣及布氣

為了保證殼體內(nèi)電氣元器件能夠正常工作，通常要設定受氣壓力上限，這可以通過減壓閥來實現(xiàn)。

殼體內(nèi)布氣時要考慮到使保護氣體能夠均勻吹掃至正壓殼體內(nèi)各處,確保不留有死角。更重要的是在產(chǎn)品投入工作前換氣工作要*，進行吹掃、置換整個殼體內(nèi)的氣體，不能留有易燃、易爆的危險性氣體。

（3）工作壓力檢測

當換氣過程結(jié)束后，正壓殼體內(nèi)防爆電磁閥(排氣閥)得電，關閉排氣口并開始儲壓，此時防爆低壓差壓開關開始檢測殼體內(nèi)壓力，當達到工作壓力后繼電器動作，輸出開關信號送至殼體內(nèi)電氣元器件總電源,整個裝置投入運行。

（4）過載氣壓保護

應保證正壓殼體內(nèi)電氣元器件在額定氣體壓力范圍內(nèi)正常工作。當氣體壓力超過設計值時，高壓差壓繼電器使得進氣口防爆電磁閥關閉，此時正壓殼體處于保壓狀態(tài)中。當?shù)陀谝欢ㄖ禃r開啟進氣閥進行補氣，如此循環(huán)。

（5）報警系統(tǒng)

當裝置失壓到100Pa時，裝置內(nèi)設置的報警裝置啟動,發(fā)出音訊報警,提醒現(xiàn)場工作人員采取相應措施。當繼續(xù)失壓至60Pa以下時，系統(tǒng)斷電停止工作，以確保生產(chǎn)安全。

03正壓系統(tǒng)在石油鉆井電控系統(tǒng)的應用

由于石油鉆采環(huán)境屬于II類爆炸性氣體混合物危險場所，環(huán)境多處于污染、振動、溫度變化大等惡劣條件下。所以要求處于該危險區(qū)內(nèi)的電控系統(tǒng)必須采取防爆措施,以保證生產(chǎn)過程的安全。由于安裝在鉆井平臺上的電控產(chǎn)品受到安裝、使用、維護等條件的限制和鉆機系統(tǒng)中用于氣控傳動的大容量氣源的便利條件，所以處于該危險區(qū)的電控系統(tǒng)多采用隔爆或正壓充氣防爆的結(jié)構(gòu)。

目前采用這種正壓防爆結(jié)構(gòu)的電控產(chǎn)品已在陸地、海洋鉆井電控系統(tǒng)中得到了的應用，隨著 DCS系統(tǒng)的廣泛應用以及新材料和新加工工藝的不斷出現(xiàn)，防爆結(jié)構(gòu)的設計會向著小型化、集成化、智能化的方向發(fā)展，電氣防爆控制將會更加完善，自動化程度也會更高。