摘 要：油氣管道中所用的絕緣接頭是管網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，絕緣接頭防爆測(cè)試箱質(zhì)量好壞對(duì)絕緣接頭的檢測(cè)及運(yùn)行有重要影響，本文針對(duì)測(cè)試箱存在的經(jīng)常打開(kāi)帶來(lái)的密封不良、接線(xiàn)腐蝕等缺陷，從石油天然氣行業(yè)安全角度出發(fā)，提出了一種改進(jìn)的絕緣接頭防爆測(cè)試箱。通過(guò)改造，絕緣接頭防爆測(cè)試箱可以在不打開(kāi)測(cè)試箱的情況下完成絕緣接頭的測(cè)試，改善了測(cè)試箱容易腐蝕生銹，接觸不良故障，同時(shí)有效提高測(cè)試效率，保證絕緣接頭運(yùn)行安全。
關(guān)鍵詞：防爆測(cè)試箱 優(yōu)化改造 絕緣接頭
0 前言
油氣管道中所用的絕緣接頭是管網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，管道的迅速增加導(dǎo)致絕緣接頭的使用量也大大增加。近年來(lái)，由于管道絕緣接頭發(fā)生泄漏、破損造成的事故也不斷增加，2006年11月1日某化工集團(tuán)公司氮肥分廠液氨輸送管道上的絕緣接頭處發(fā)生泄露，導(dǎo)致1人死亡，4人中毒住院治療[1]。2008年5月6日，某管道一座分輸站出站管道絕緣接頭發(fā)生漏氣事故，造成嚴(yán)重?fù)p失[2]；某輸氣管道接收站場(chǎng)竣工投產(chǎn)數(shù)十小時(shí)后發(fā)生爆炸火災(zāi)，后經(jīng)核查確認(rèn)，是天然氣進(jìn)站管道與站場(chǎng)內(nèi)鋼管之間相連接的絕緣接頭泄漏所致[3]；自2014年6月至2017年2月，僅中貴天然氣管道和中緬天然氣管道（國(guó)內(nèi)段）就陸續(xù)發(fā)生了10多處絕緣接頭泄漏事件[4]。
油氣管道絕緣接頭泄漏導(dǎo)致的事故對(duì)人身安全和自然環(huán)境造成巨大的危害，為減少絕緣接頭泄漏引起的事故，行業(yè)對(duì)絕緣接頭越來(lái)越重視，對(duì)絕緣接頭制造、安裝質(zhì)量要求不斷提高。絕緣接頭防爆測(cè)試箱是絕緣接頭的重要附屬設(shè)施，絕緣接頭防爆測(cè)試箱質(zhì)量好壞對(duì)絕緣接頭的檢測(cè)及運(yùn)行有重要影響，但其質(zhì)量往往被人們所忽視，實(shí)際運(yùn)行中經(jīng)常存在測(cè)試箱螺栓銹蝕無(wú)法打開(kāi)，接線(xiàn)柱銹蝕導(dǎo)致接觸不良的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了絕緣接頭保護(hù)裝置的保護(hù)效果。
基于以上現(xiàn)狀，本文對(duì)從石油天然氣行業(yè)安全角度出發(fā)，提出了一種改進(jìn)的絕緣接頭防爆測(cè)試箱，對(duì)絕緣接頭防爆測(cè)試箱進(jìn)行合理改造，并提出安裝要求。
1 絕緣接頭測(cè)試箱改造的必要性
絕緣接頭實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)輸干線(xiàn)與場(chǎng)站的電絕緣，有效的保障了干線(xiàn)陰極保護(hù)的可行性、有效性。為監(jiān)測(cè)絕緣接頭有效性，需定期對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)中經(jīng)常性的拆除絕緣接頭測(cè)試箱接線(xiàn)對(duì)操作帶來(lái)了不便，加速了構(gòu)件的損壞，甚至引發(fā)安全事故。絕緣接頭防爆測(cè)試箱是絕緣接頭的重要附屬設(shè)施，主要安裝在分輸站或者閥室等重要的場(chǎng)所中。為監(jiān)測(cè)絕緣接頭有效性，需定期對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)時(shí)需要擰開(kāi)螺栓打開(kāi)箱蓋，分別斷開(kāi)與絕緣接頭兩端連接的保護(hù)裝置，然后用儀器逐個(gè)測(cè)試每根電纜線(xiàn)，綜合判斷絕緣接頭及其保護(hù)裝置的性能。由于測(cè)試箱經(jīng)常打開(kāi)會(huì)導(dǎo)致箱體密封性減弱，帶入水汽到箱體內(nèi)，容易造成測(cè)試箱腐蝕，同時(shí)經(jīng)常斷開(kāi)連接線(xiàn)也會(huì)造成接觸不良等故障。接觸不良可能導(dǎo)致雷擊中引線(xiàn)出現(xiàn)燒蝕、放電、絕緣接頭引雷失敗而損壞。絕緣接頭及其保護(hù)裝置的測(cè)試箱在正常運(yùn)行或預(yù)期故障條件下不是點(diǎn)燃源。但如果測(cè)試箱腐蝕或接觸不良，在雷擊或者故障電流的情況下，甚至可能形成點(diǎn)燃源，此時(shí)絕緣接頭如果泄漏，就會(huì)造成爆炸或爆燃事故。因此，測(cè)試時(shí)需打開(kāi)測(cè)試箱進(jìn)行操作對(duì)于油氣管網(wǎng)來(lái)說(shuō)存在安全隱患，有必要對(duì)現(xiàn)有的絕緣接頭及其保護(hù)裝置測(cè)試箱進(jìn)行合理改造，以克服上述缺點(diǎn)，提高絕緣接頭安全性。
2 絕緣接頭測(cè)試箱改造
2.1 內(nèi)部接線(xiàn)設(shè)計(jì)及改造
為了克服現(xiàn)有絕緣接頭測(cè)試箱存在的經(jīng)常打開(kāi)帶來(lái)的密封不良、接線(xiàn)腐蝕等缺陷。通過(guò)測(cè)試箱內(nèi)部接線(xiàn)設(shè)計(jì)及優(yōu)化改造，使其無(wú)需打開(kāi)就能很方便的測(cè)試絕緣接頭及其保護(hù)裝置性能，以保持測(cè)試箱本體可靠密封，有效避免水汽進(jìn)入箱體內(nèi)部造成的銹蝕和連接線(xiàn)頻繁裝拆產(chǎn)生的接觸不良故障，使防爆測(cè)試箱更安全可靠。
測(cè)試箱外部構(gòu)造，測(cè)試箱的外部構(gòu)造主要包括箱蓋、防爆插銷(xiāo)、固定套管、多通道轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)及工作開(kāi)關(guān)等部件。
1.一號(hào)防爆插銷(xiāo)；2.箱蓋；3.一號(hào)固定套管；4.二號(hào)固定套管；5.二號(hào)防爆插銷(xiāo)；6.二號(hào)多通道轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；7.一號(hào)多通道轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；8、工作開(kāi)關(guān)
測(cè)試箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)接線(xiàn)，測(cè)試箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括6個(gè)測(cè)試端、6個(gè)接線(xiàn)端、工作開(kāi)關(guān)左通道、工作開(kāi)關(guān)右通道、箱體等部件。
9.A測(cè)試端；10.B測(cè)試端；11.C測(cè)試端；12.D測(cè)試端；13.E測(cè)試端；14.F測(cè)試端；15.箱體；16.A接線(xiàn)端；17.B接線(xiàn)端；18.工作開(kāi)關(guān)左通道；19.C接線(xiàn)端；20.D接線(xiàn)端；21.工作開(kāi)關(guān)右通道；22.E接線(xiàn)端；23.F接線(xiàn)端
防爆測(cè)試箱體內(nèi)腔中設(shè)有兩組由三個(gè)接線(xiàn)端組成的接線(xiàn)端組，其中左接線(xiàn)端組的三個(gè)接線(xiàn)端分別為A接線(xiàn)端、B接線(xiàn)端以及C接線(xiàn)端，而A接線(xiàn)端、B接線(xiàn)端以及C接線(xiàn)端通過(guò)左固定套管支座穿線(xiàn)分別接絕緣接頭一端的管道電纜線(xiàn)、保護(hù)裝置與管道連線(xiàn)以及保護(hù)裝置電纜線(xiàn)，其中穿線(xiàn)處采用符合相應(yīng)的防爆等級(jí)要求技術(shù)處理。防爆測(cè)試箱上設(shè)有測(cè)試接口和多通道轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)及工作開(kāi)關(guān)，測(cè)試接口內(nèi)設(shè)有D測(cè)試端和E測(cè)試端及F測(cè)試端，且三者相互獨(dú)立，所述三個(gè)測(cè)試端和三個(gè)接線(xiàn)端各自通過(guò)電纜線(xiàn)接入一號(hào)多通道轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，當(dāng)一號(hào)多通道轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)在三個(gè)檔位切換時(shí)擇一導(dǎo)通A測(cè)試端與D接線(xiàn)端或B測(cè)試端與E接線(xiàn)端或C測(cè)試端與F接線(xiàn)端，并且當(dāng)工作開(kāi)關(guān)閉合或斷開(kāi)時(shí)B接線(xiàn)端與F接線(xiàn)端對(duì)應(yīng)導(dǎo)通或斷開(kāi)。另一組右側(cè)的三個(gè)接線(xiàn)端組成的接線(xiàn)端組原理左側(cè)。絕緣接頭及其保護(hù)裝置測(cè)試時(shí)，先斷開(kāi)工作開(kāi)關(guān)，即斷開(kāi)了絕緣接頭與保護(hù)器的連接，然后將一、二號(hào)多通道轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)調(diào)至相應(yīng)的檔位。在測(cè)試接口接入相應(yīng)測(cè)試設(shè)備，就能方便的測(cè)試絕緣接頭以及保護(hù)器是性能。達(dá)到不需要打開(kāi)測(cè)試箱就能完成測(cè)試工作的目的。
2.2 引入裝置選擇
隔爆型電氣設(shè)備的引入結(jié)構(gòu)分為直接引入（圖3）和間接引入（圖4）兩種方式，直接引入指的是從主體殼內(nèi)或與主體外殼互通的端子腔內(nèi)的連接裝置將電氣設(shè)備與外電路連接的方式，即電纜或?qū)Ь�(xiàn)采用接入主外殼內(nèi)的連接方式[5]。間接接入是通過(guò)一個(gè)單獨(dú)的終端箱體，電纜接線(xiàn)在該箱體上且只有電纜導(dǎo)線(xiàn)在此被端接，且該箱體內(nèi)不存在點(diǎn)火源。這個(gè)終端箱體可以提供Exd或Exe型式的防護(hù)，但卻與主要的箱體空腔分開(kāi)，內(nèi)部的接線(xiàn)在連接此終端部分的設(shè)備內(nèi)側(cè)之前需穿過(guò)線(xiàn)屏障或線(xiàn)套。電纜進(jìn)線(xiàn)段處通常不再需要膠泥來(lái)密封電纜密封接頭，除非為了防止危險(xiǎn)氣體通過(guò)電纜內(nèi)部空隙滲入和氣體傳輸?shù)诫娎|另一端的風(fēng)險(xiǎn)。
直接引入結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且接線(xiàn)箱成本優(yōu)勢(shì)明顯，因此采用直接引入，但直接引入對(duì)于引入裝置要求較高。因?yàn)榻舆M(jìn)線(xiàn)到隔爆型箱體的電纜密封接頭必須保證整個(gè)箱體隔爆型“d”的整體防爆。
2.3 防爆認(rèn)證及標(biāo)準(zhǔn)選擇
防爆測(cè)試箱必須進(jìn)行防爆資質(zhì)認(rèn)證，全球防爆認(rèn)證大致有：歐盟的ATEX認(rèn)證，采用EN標(biāo)準(zhǔn)；國(guó)際電工委員的IECEX認(rèn)證，采用IEC標(biāo)準(zhǔn)；獨(dú)聯(lián)體地區(qū)如俄羅斯、哈薩克斯坦采用CU-012(TP．TC012/2011)防爆認(rèn)證，采用標(biāo)準(zhǔn)和IEC類(lèi)似。亞洲如中國(guó)的防爆合格證、煤安認(rèn)證，日本的TIIS認(rèn)證內(nèi)容和IEC的要求絕大多數(shù)一致。北美地區(qū)的UL、FM等防爆認(rèn)證，主要采用NEC本地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)的NEC500的標(biāo)準(zhǔn)在危險(xiǎn)場(chǎng)所劃分，爆炸性氣體分類(lèi)以及工作時(shí)設(shè)備表面最高溫度劃分與IEC 標(biāo)準(zhǔn)有著很大的區(qū)別，但NEC505采用的和IEC的標(biāo)準(zhǔn)基本一致，石油化工領(lǐng)域一般采用美國(guó)石油協(xié)會(huì)的APIRP500和APIRP505標(biāo)準(zhǔn)。
本防爆測(cè)試箱地處中國(guó)境內(nèi)，防爆認(rèn)證為中國(guó)的防爆合格證、煤安認(rèn)證。若以后此產(chǎn)品需要進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)則需要進(jìn)行國(guó)際上認(rèn)可的防爆認(rèn)證。
2.4 防爆測(cè)試箱外殼選擇
絕緣接頭及其保護(hù)裝置的測(cè)試箱使用中危險(xiǎn)氣體主要是天然氣，主要成分是甲烷以及少量的乙烷和丙烷，屬于IIB和IIA類(lèi)危險(xiǎn)氣體，而防爆測(cè)試箱在正常運(yùn)行或預(yù)期故障條件下不是點(diǎn)燃源(EPL-Gb)，一般情況下，考慮到經(jīng)濟(jì)性和適用性，防爆測(cè)試箱外殼選用鋁合金壓鑄即可，若使用在腐蝕性較嚴(yán)重的環(huán)境中（如靠近海邊）宜選用不銹鋼材質(zhì)。
3 防爆測(cè)試箱安裝要求
防爆測(cè)試箱安裝時(shí)從埋地管線(xiàn)引入測(cè)試箱的電纜線(xiàn)，會(huì)隨著地面沉降而產(chǎn)生應(yīng)力傳遞到防爆測(cè)試箱接線(xiàn)格蘭及接線(xiàn)端子上，電纜張拉力同時(shí)破壞防爆測(cè)試箱密封。安裝時(shí)需要在穿線(xiàn)管中預(yù)留一定長(zhǎng)度的電纜線(xiàn)，以防沉降產(chǎn)生應(yīng)力造成防爆測(cè)試箱安裝出現(xiàn)故障。
防爆測(cè)試箱安裝在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，對(duì)于工程建設(shè)單位來(lái)講，防爆測(cè)試箱安裝必須以規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，對(duì)方案改進(jìn)時(shí)必須在規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)框架內(nèi)進(jìn)行，以滿(mǎn)足項(xiàng)目的防爆要求[6]。
4 應(yīng)用效果及推廣
通過(guò)絕緣接頭防爆測(cè)試箱使用效果顯示，完成一個(gè)絕緣接頭性能測(cè)試，若是采用傳統(tǒng)的測(cè)試箱，需要半小時(shí)，而采用改進(jìn)的防爆測(cè)試箱，僅僅需要10分鐘。很大程度的節(jié)省了人工成本，明顯的提高效率。防爆測(cè)試箱價(jià)格相對(duì)較貴，但是對(duì)于場(chǎng)站工藝區(qū)及閥室等重要場(chǎng)所，發(fā)生事故對(duì)人身安全和自然環(huán)境造成巨大危害的場(chǎng)所，推薦使用此款防爆絕緣接頭測(cè)試箱。
5 結(jié)論與展望
本文對(duì)絕緣接頭防爆測(cè)試箱的內(nèi)部接線(xiàn)進(jìn)行了優(yōu)化改造，同時(shí)對(duì)測(cè)試箱的引入裝置、防爆認(rèn)證及外殼的選擇進(jìn)行了探討，并提出了測(cè)試箱的安裝要求。通過(guò)防爆測(cè)試箱的改造，實(shí)現(xiàn)了在不打開(kāi)測(cè)試箱的情況下完成絕緣接頭的測(cè)試，有效改善了測(cè)試箱容易腐蝕生銹的現(xiàn)狀，克服了傳統(tǒng)測(cè)試箱需要經(jīng)常打開(kāi)帶來(lái)的密封不良、接線(xiàn)故障等缺陷。
