精品石油设施电气设备安装一级一类和二类区域划分的推荐作法.docx
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精品石油设施电气设备安装一级一类和二类区域划分的推荐作法
石油设施电气设备安装一级一类和二类区域划分的推荐作法
SY/T10041-2002
第1章范 围
1.1目的
1.1.1本推荐作法的目的是为一级一类、一级二类区域的石油设施电气设备的安装和选择提供指南。
在制定本推荐作法时，一直遵循全国电气规程给出的基本定义，本推荐作法只作为指南，它仍需要运用正确的工程判断.
注：
关于一级0,l，2区区域程度、范围的确定在APIRP505（一级0，1，2区石油设施、电气安装区域划分的推荐作法）中有所规定。
1。
1。
2在易燃液体或气体开采、加工、贮存或其它处理区域，如果能清楚地确定潜在危险气体释放源和聚集的位置，那么就可以进行恰当的设计。
危险区域一经划定，宜根据适用的出版物标准确定对电气设备和相应的布线技术要求。
适用出版物可以包括NFPA70（NEC）或APIRP14F．其它适用出版物请参见第二部分。
1.2范围
1.2.1本推荐作法适用于临时或永久安装的电气设备的区域分类，即适用于正常大气环境中,存在与空气混合的易燃气体、蒸气的有危险的区域。
正常大气条件是在参考点大气压为101。
3kPa（14。
7psia）和温度为20℃（68℉）左右时，倘若上下变化对易燃材料的爆炸性的影响可忽略不计.
以下各项不包括在本推荐作法中:
a）用于炊事、加热、空调、洗衣机及类似设备的加味天然气燃料管线系统。
b）井喷、容器爆裂之类的灾难，当发生这样的极端情况时，需采取应急措施。
c）非电气设备安装位置的合理性。
d）含有可燃粉尘、可点燃纤维或飞散物区域的划分。
1.2。
2有关石油设施中通常遇到的关于区域划分程度和范围的推荐作法将在第8章～第14章中描述.在炼厂、生产、钻井设施以及管线设施中区域划分在某种程度上是一致的，这一点固然重要,但是在生产、钻井、运输和炼制设施中又有很多不同的地方,其主要的差别包括有工艺条件、处理产品的类型、数量、典型设施的外形尺寸,变化的房间和遮蔽物。
1。
2.3第8章中包括一些第9章～第14章中阐述的几种设施类型的常见应用作法。
1。
2.4第9章适用于对易燃、石油气、油蒸气和挥发性的易燃液体进行加工、贮存、装卸的场所或进行处理的石油炼厂.
1.2。
5第10章适用于围绕海上和陆上固定（底座式、非浮动）油气钻井与修井机械和设施的场所。
易燃石油气和挥发性液体在那里进行生产、加工（如压缩）、贮存、转送（如泵送）或在进入运输设施前的其它处理。
1。
2.6第11章适用于海上移动式钻井单元.
1.2.7第12章适用于浮式生产单元，例如，但不仅仅局限于张力腿平台（TLPS）、浮式生产系统（FPSs）．有卸载功能的浮式生产系统（FPSOs）、单锚腿系泊（SALM）、沉箱、Spars以及其它一些浮式结构上对进入运输设施前的易燃石油气和挥发性液体进行生产、加工（如压缩）、贮存、转送（如泵送）或在进入运输设施前的其它处理。
1.2。
8第13章为预留。
1.2。
9第14章适用于陆上及海上运送及处理易燃或可燃液化石油气、易燃气体的设施，管线装置包括泵、压缩机、贮存设施、管汇区、阀区和管线线路走廊。
第2章参考文献
2.1工业规程、指南和标准
目前，许多机构已发布了不少实际上已被工业界和政府各部门认可的工业规程、指南和标准。
适用于区域分类及电气系统设计与安装的规程、指南和标准列举如下,除非特殊注明,这些参考文献小应看作是本推荐作法的一部分.
API
APIRP2G 海上结构物上生产设施推荐作法
APIRP11S3 电潜泵安装推荐作法
APIRP14C 海上生产平台基本上部设施安全系统的分析、设计、安装和测试的推荐作法
APIRP14F 海上采油平台电气系统的设计、安装的推荐作法
APIRP14G 敞开式海上生产平台防火与消防的推荐作法
APIRP505 石油设施电气安装区域划分为一级0，1，2区的推荐作法
APIRP521 泄压和减压系统指南
APIRP540 石油加工工厂电气安装推荐作法
APIPub4322 石油开采中的不稳定烃类挥发物，第I、Ⅱ卷
APIPub4589 油、气开采中的不稳定烃类挥发物
APIPub4615 油、气开采币的挥发系数
APIPSD2216 户外地表热的着火危险
ABS 移动式海洋钻井平台建造、入级规定，钢船建造与分级规定
AGA
XF0227 电气安装在瓦斯使用区的区域划分
ANSI
C2 国家电气安装法规
ASHRAE 美国热工、制冷和空调工程师学会
美国热工、制冷和空调工程师基础手册
ASTM
D—323—82 石油开采中蒸气压力标准测试方法
CSA 危险区域——在爆炸性环境下，设备设计、测试、建造、安装指南（JohnA．Bossert著）
C22。
1 加拿大电气法规第一部分
IEC
IEC79–10 爆炸性气体环境下的电气设备第十部分：
危险区划分
IEEE
Std.45 船舶电气安装推荐作法
IMO
1989MODUcode 移动式海洋钻井平台建造、设备法规
IP
IP15 石油工业安全作法典型法规、石油安装区域划分法规
ISA
ISARP12。
1 危险区电动仪表定义和介绍
ISAS12。
4 危险区的仪表吹洗
ISARP12。
6 危险分类区域的本质安全系统的安装
ISAS12。
13 可燃气体探测器性能要求,第1部分
ISARP12.13 可燃气体探测仪表的安装操作与维护第Ⅱ部分
注：
包括从前地矿部第627号公告，可燃气体和蒸汽的易燃特性（不再出版）
ISAS12.24。
01 爆炸性气体环境下的电气设备分类区域划分
ISAS51.1 工艺仪表技术
油气开采设施的电气系统,David．N．Bishop著
危险区域中的电动仪表,Eruest。
C.Magiso著
NFPA
NFPA30 易燃与可燃液体规程
NFPA37 固定式内燃机和燃气透平使用标准
NFPA54 燃料气规程
NFPA69 防爆系统
NFPA70 美国国家电气规程
NFPA70B 电气设备维护推荐作法
NFPA70E 雇员工作场所电气安全要求
NFPA90A 空调一通风系统安装标准
NFPA91 工业用空气转换设备排风系统标准
NFPA325 易燃液体、气体、挥发性固体火灾特性指南
NFPA496 电气设备的吹洗和加压密封标准
NFPA497 化工场所电气安装一级危险区划分推荐作法
危险区电气安装（P.J。
Schram&M.W.Early）
UL
ULTechnicalReportNo.58 保险商实验公司技术报告No.58
关于电气设备在易燃气体或油蒸气条件下试验调查
UL913 本质安全型及相关设备在I、Ⅱ、Ⅲ级I类危险区的使用标准
2.2政府规程条例和法规
美国联邦规章机构已就油气开采与钻井设施的设计、安装和操作制定了某些技术要求，这些技术要求可能会影响电气系统的设计、安装与操作。
除了美国联邦规章外，一些州、市与地方规章也可适用。
下述资料与石油生产作业有关，如合适，可供参考。
DOI 美国内政部，矿产管理委员会
美国联邦法规规程30章,第250条外大陆架油、气、硫的操作
DOT 美国运输部，联邦法规规章40章，第190,191,192，193，195款
OSHA 美国劳工部职业安全与健康管理局
美国联邦法规规程29章第1910款H条，高危险化工场所工艺安全管理
美国联邦法规规程29章第1910款K条，安装（职业安全与健康管理局）
美国联邦法规规程29章第1910款S条,电气部分（职业安全与健康管理局）
美国国防部美国海岸警卫队
美国联邦法规规程33章第140～147款N条，外大陆架作业
美国联邦法规规程46章第107，108款，船舶I—A条,浮动海上钻井平台
美国联邦法规规程46章第110～113．船舶J条，电气工程
第3章缩写、简标与定义
3.1缩写
本推荐作法包括文中所引用的缩写，具体如下：
ABS 美国船级社
AGI、 自动监控传输装置
ANSI 美国国家标准学会
API 美国石油学会
ASHRAE 美国热工、制冷和空调工程师学会
ASTM 美国材料试验学会
BOP 防喷器
CSA 加拿大标准协会
DOT （美国）运输部
FM 上厂互助词查组织
FPS 浮式生产系统
FPSO 浮式生产储油轮
FPU 浮式生产单元
HVL 高挥发性液体
IEEE 电气电子工程师学会
IMO 国际海事组织
ISA 美国仪表协会
LEL 可爆炸下限
LFL 可燃下限
MESG 最大试验安全间隙
MIC 最小燃烧曲线
MODU 移动式海洋钻井平台
MMS 美国内陆部矿业管理司
NEC 美国国家电气规程
NFPA 美国国家防火协会
NRTL 美国国家认可的实验室
NPL 中性压力水平
SALM 单腿系泊
TFL 过出油管
TLP 张力腿平台
UEL 可爆炸上限
UFL 可燃上限
UL 保险商实验公司
USCG 美国海岸警卫队
3.2定义
本推荐作法引用以下简称与定义.
3。
2。
1经批准的：
为具有裁判权的权威机构所接受的.
3.2。
2区域：
见“场所”。
3。
2。
3相关设备：
凡在本质安全型系统内的电气设备，丽其电路本身不一定是本质安全型,但在本质安全型电路中影响着安全供电，而且在维持本质安全中起着重要作用。
详情请参见NEC504—2.
3。
2。
4—3。
2。
8预留.
3.2。
9驱气建筑物：
请参见驱气外壳。
3.2.10危险区域分类：
3。
2.10。
1一级区域:
一级区域是指空气中存在或可能出现易燃天然气或油蒸气,而且其混合浓度可以爆炸或点燃的场所.
3.2.10.2一级一类区域:
指在正常工作条件下预期存在着易燃气体或油蒸气的可点燃浓度的区域，或由于设备和工艺的误操作同时造成易燃气体或油蒸气的泄漏并造成电气设备运行故障的区域，参见第6章6.2.1。
1和NEC500—5（a）条详述。
3。
2.10。
3一级二类区域：
一级二类区域是指可能存在易燃气体或油蒸气的区域，但这些危险气体在正常情况下被限制在密闭系统里;并有充分的机械通风可防止易燃气体聚集；或与一级一类区域相邻，从那里已达引燃浓度的大气可能偶然扩散过来,见第6章6.2。
1.l。
b以及NEC500-5（b）条详述。
A组：
含有乙炔成分的大气环境，参见NEC500—3（a）
（1）。
B组：
含有氢气和其它气体的大气环境，参见NEC500（a）
（2）。
CD组：
含有乙烷基、乙醚、乙烷、硫化氢和其它气体或蒸气的大气环境.
D组：
含有丁烷、汽油、己烷、甲烷、天然气、丙烷和其它所有油气开采炼制和管线操作中的烃类油蒸气的大气环境，见5.5节和NEC500—3（a）（4）。
3。
2.10.4危险区域：
指由于易燃气体或油蒸气、易燃液体、可燃粉尘、可点燃的纤维和飞散物而可能导致火灾和爆炸危险的场所。
除特殊说明，否则本推荐作法并不包括可燃粉尘,可点燃的纤维或飞散物的场所。
3。
2。
10.5非分类区域：
不属于一类或二类区域的场所。
3.2.11预留。
3.2.12可燃液体（Ⅱ级、IIIA级、IIIB级液体）：
指那些闭杯闪点不低于37.8℃（100℉）的液体，而且其鉴定程序和所用设备都要符合NFPA30出版物的要求,可燃液体可进一步分类如下：
3.2。
12.1Ⅱ级液体：
闪点等于或高于37.8℃（100℉），但低于60℃（140℉）的液体.
IIIA级液体：
闪点在60℃（含60℃），93℃之间的液体。
IIIB级液体：
闪点不低于93℃（200℉）的液体。
3.2.13钻井区域:
指基于油气勘探或开采目的的正在钻井、重新完井,或修井作业的区域.凡符合上述任何条件的均可视为“钻并”。
本文中“钻井"一词不包括通过润滑器正在用钢丝绳进行作业的井，或在井上进行抽油设备安装或拆卸的井。
3。
2.14封闭区域：
（房屋、建筑或空间）指三维空间，其封闭投影面超过三分之二，并有足够通道保证人员正常出入。
对一典型建筑而言，这就要求它的墙壁、天花板、地板占其总投影面的三分之二以上.
3.2。
15电气外壳：
电气设备的外壳用来防止人员偶然接触带电部分并保护设备不受损坏。
当周围存在易燃气体时，某些外壳又起到防此电气设备成为易燃混合气体的点火源的作用.
3.2。
16防爆外壳：
这种外壳能够承受特定天然气和油蒸气在其内部爆炸，并能够防止点燃可能围绕在周围的易燃天然气或油蒸气，而且在运行时这种外壳的外表面温度也不会将其周围的易燃气体或油蒸气引燃。
3。
2。
17驱气外壳：
向壳体或建筑物内提供流量和正压的清洁空气或惰性气体，使原先存在的任何易燃气体或油蒸气的浓度降低到一个可接受的安全水平，并依靠正压来保持这个安全水平。
保持这个正压，可通过连续供冷气或问断供气来实现（见NFPA496）。
3。
2.18易燃：
是指容易点燃、燃烧强烈或蔓延迅速。
3。
2。
19易燃（爆炸）界限：
指易燃混合气体中天然气的体积含量百分比的下限和上限（见NFPA
325）.
3。
2。
20高挥发性易燃液体：
见“高挥发性液体"。
3。
2。
21易燃液体：
是指那些闭杯闪点低于37.8℃（100℉）的液体,而且其鉴定程序和所用设备都要符合NFPA30出版物的要求。
易燃液体可分为IA，IB，IC级（见5。
2节和NFPA30）。
3.2。
22闪点:
某一液体气化后产生的足够的蒸气与液体表面靠近，或与在所使用的容器内部的空气形成可以点燃的混合气体时的最低温度。
该鉴定程序和所用设备都要符合NFPA30出版物的要求。
3.2.23甲板面积：
水平投影切割某一封闭区域的最大面积.
3。
2。
24不稳定挥发物：
相对少于设备损坏的连续易燃气体、蒸气的泄漏。
这种泄漏产生在封闭系统正常操作中的密封部件和泵的密封、阀的密封和法兰垫片（参见附录B,API4615，API458和NF—PA30）.
3。
2。
25重于空气的气体：
相对密度大于1.0的气体，见7.2。
2。
3。
2.：
26轻于空气的气体：
相对密度小于1.0的气体,见7。
2。
2和5.4节.
3。
2。
27高温设备：
是指最高操作温度超过设备中天然气或油蒸气引燃温度80%的设备。
3。
2。
28高挥发性液体（HVL）：
指液体的蒸气压力在37.8℃（100．F）的条件下超过276kPa
（40psia），见5。
3节。
3。
2。
29可燃（易燃）混合物：
气体与空气的混合物，它能被明火电弧或电火花所引燃。
这种气体混合物，当设备在等于或大于其引燃温度的条件下运行,也能被引燃，见“易燃（爆炸）界限”。
3.2。
30引燃（自燃）温度:
是指在常压下，引燃一种可燃混合物或造成其自燃的最低温度（与任何外部热元件无关）。
3.2.31预留
3。
2.32本质安全型系统：
指由内部互相关联的本质安全型设备、相关设备及其内部连接的电缆组成的集合。
其中，那些可以用在危险区（分类区域）的部分称之为本质安全型电路,而本质安全型系统则包括不止一个本质安全型电路。
3。
2。
33本质安全型电路：
在UL913测试条件下，任何火花或热效应都不能引燃由易燃或可燃材料在空气中的混合物.
3。
2.34本质安全型设备:
指其内部所有电路均为本质安全型的设备。
3.2。
35场所：
在本推荐作法中,系指区域、空间及场所这些宜被认为是互相代替的三维空间。
3。
2。
36最大实验安全间隙：
对所有被测气体或油蒸气在空气中的聚集,要求测试设备内部气室的两个接合部保持最大的间隙.这样，即使内部的气体混合物在特定的条件下被点燃，由于有25mm（1in）长的连接手段，也不会因为火焰的蔓延而点燃测试设备外部的气体混合物.
3.2。
37最小引燃电流：
最小引燃电流是指,在特定的火花测验装置和特定情况下，能够引燃最易燃烧的混合物的电流.
3。
2.38石油炼厂:
对石油液体或蒸气在高温和压力下进行连续加工，使之发生化学和物理变化的工厂设施。
3.2。
39管线输送装置：
是指易燃或可燃石油液体或易燃天然气输送的处理装置，主要包括泵压缩机站、贮存装置、管汇、阀组和管线线路走廊。
3。
2。
40生产区域：
是指易燃气体和挥发性液体在进入运输装置前进行生产、加工（如压缩）、贮存、运输（如加压）或处理的区域。
3。
2.41保护性受火容器：
指任何一个配备有用于消除作为引燃源,即空气来源和流通的保护装置（入灭火器、烟气温度高关断阀、带安全控制装置的强制通风燃烧器及灭火花器的受火容器）。
3.2.42释放源：
指易燃气体、油蒸气或液体可能由此释放到大气中以形成可燃气体环境的点或场所.
3.2。
43空间：
见“场所”.
3。
2.44非分类区域：
见“危险区域分类”.
3.2.45蒸气压力：
由液体产生的压力，按ASTMD323（石油产品蒸气压力标准测试方法）测定并以lbf/in2（绝压）计量。
3.2。
46气密型隔离层：
在大气压力下能阻止大量天然气体或油蒸气通过的隔离层.
3。
2。
47充分通风:
指通风条件（自然通风或人工通风）足以防止油蒸气或可燃气体混合物的大量聚集，致使浓度达到高于其可燃（爆炸）下限（LEL）的25%，见6.3。
2。
3。
2。
48不充分通风：
指通风不充分，见6.3。
3。
3.2。
49挥发性易燃液体：
温度高于它的闪点易燃液体，或蒸气压力在37。
8℃（100℉）下不超过276kPa（400psia）且其温度高于它的闪点的Ⅱ级可燃液体.
温度高于其闪点的易燃液体，或温度高于其闪点不超过37。
8℃（100℉）,276kPa（40psia）的可燃液体.
3。
2。
50用钢丝绳进行作业的区域：
指通过润滑器进行的钢丝绳作业的井口区域。
第4章着火或爆炸的基本条件
4.1 因电气设备两造成着火或爆炸需要三个基本条件
a）必须有易燃气体或油蒸气出现:
对一个特定区域进行划分，看其是否有易燃气体或油蒸气出现的可能性，这是决定区域分类的一个十分重要的因素。
判断原则主要基于：
在正常条件下或仅在不正常条件下（包括设备故障）是否有易燃气体混合物出现.
b）天然气或油蒸气必须与空气或氧气混合到所要求的一定比例与数量级后,才形成易燃或可燃气体混合物.这个条件在决定危险区域的界限或范围时至关重要，对那些可能释放的物质的量、物理特性、操作压力以及气体与油蒸气这种易扩散到大气中的自然趋势都宜给予考虑.
c）混合物必须是被点燃的,进行区域划分时，所谓潜在的引燃源可以看作是某一项电气安装操作达到一定的能量级或是温度时，对混合物足以致燃。
第5章易燃与可燃液体、气体及油蒸气
5.1概述
石油设施所处理的工作介质包括易燃与可燃液体、易燃高挥发性液体（HVLS）和易燃气体。
当进行电气安装区域分类时，对所存在的易燃液体、气体或油蒸气宜按美国国家电气规程NEC进行分组（A．B,C或D）.
5.2易燃与可燃液体
5.2。
1概述
有关特殊易燃液体、气体和挥发性固体性质，参见NFPA325。
易燃与可燃液体，具有不同的挥发度，这在NFPA30一文中已作规定。
易燃液体（I类）如汽油，定义为闭杯闪点低于37。
8℃（100℉）的液体,其签定程序和所用设备都要符合NFPA30出版物的要求。
可燃（Ⅱ,Ⅲ级）液体,如煤油、柴油定义为闭杯闪点等于或大于37。
8℃（100℉），其中Ⅱ级液体是闪点等于或大于37.8℃并且低于60℃的可燃液体．Ⅲ级液体是闪点不低于60℃（140℉）的可燃液体。
注：
这里所用于鉴定易燃与可燃液体的“级”一词，不应与美国国家电气规程NEC中用来鉴定特殊型易燃或爆炸气体的“级”相混淆，见5.5节。
5.2。
2 I级液体
5。
2。
2。
1 I级液体通常在高于其闪点的温度下进行处理，因此可能产生易燃气体，它们在大气中挥发到一定程度就会形成大量蒸气.那些挥发性较高的I级液体尤其如此。
在常温下那些挥发性差的I级液体释放蒸气的速度要慢得多，而且仅在该液体表面才能点燃，当温度升高时，这些重质液体会释放大量可扩散的蒸气。
这些蒸气即使释放得很快，仍具有扩散到大气巾的自然趋势，这样就很快地稀释，并低于其可燃下限.随着空气的流动这种趋势会增强。
5。
2。
2。
2在正常环境温度下,含易燃液体蒸气的大气饱和气体的密度要重于空气.可是当这些蒸气被足够的空气稀释成易燃混合气以后，该混合气的密度接近于空气。
5.2。
3Ⅱ级液体
5。
2.3。
1对于Ⅱ级液体而言，其蒸气与空气的混合物点燃的可能性会小些。
这主要是因为II级液体通常是在低于其闪点的温度下进行处理，因此不会产生足够的蒸气量以形成可燃混合气。
当这些液体加热到高于其闪点涡度时，会释放出更多的蒸气，燃烧的概率会增大。
5。
2.3。
2 Ⅱ级液体蒸气引燃机率远不如I级液体蒸气大，且Ⅱ级液体蒸气运动范围也比I级液体小。
通常，除了靠近释放点的地方,Ⅱ级液体不会产生出足够的蒸气来达到电气区域分类所规定的危险区域范围。
5.2.4Ⅱ级液体
通常，Ⅲ级液体不会产生足够的蒸气来达到电气区域分类所规定的危险区域范围。
如果Ⅲ级液体受热,其温度高于其闪点,Ⅲ级液体会在其表面释放，并形成易燃蒸气，但所形成的危险区域的范围通常也是很小的，小到接近释放点.
5。
2。
5原油
5。
2.5.1因为原油是一种多变组分的烃类混合物，所以不可能对其进行特殊分类.有些原油蒸气尽管含有挥发性物质（丁烷、丙烷、天然汽油）可是通常规定原油为I级易燃液体，其闪点范围为-6.7℃～32。
2℃（20℉～90℉）。
5.3商挥发性易燃液体（HVLS）
5。
3。
1高挥发易燃液体包括丁烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯.这些液体的蒸气压力值在37。
8℃
（100℉）条件下超过276kPa（40psia）。
5.3.2高挥发性液体在温度很低时就会形成蒸气（即闪点低）。
当释放到大气中时，这些液体气化——形成大量密度高于空气的冷却气体，考虑到危险气体所影响的范围，特别是当释放点处于或靠近地表时，处理高挥发性液体必须十分谨慎.如果空气流通不加速扩散，在这种情况下，重气体能沿地表传播很长距离。
如果高挥发液体是在高空释放,或以相当大的速度直接向上释放，那么这种蒸气—空气的扩散、稀释速度会加快，而具有可爆炸下限浓度的释放点的距离却缩小。
5.4轻于空气的易燃气体
5。
4.1石油设施通常处理轻于空气的天然气（甲烷或甲烷与少量的低分子量烃类混合物）.
5。
4。
2露天区域释放的这种轻于空气的易燃气体通常能很快地扩散，这是由于它们相对低密度的缘故，它们所影响的范围也不像易燃液体蒸气或重于空气的天然气那样大,这种气体在露天区域很难形成大量的易燃混合物并接近所有电气安装区域分类所规定的分级标准，但在密闭区域就可以形成易燃混合物.
5.4。
3
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