吴凤辉

(中国舰船研究设计中心，武汉 430064)

舰船危险区域划分及相关设计要点

吴凤辉

(中国舰船研究设计中心，武汉 430064)

考虑到舰船设计过程中，危险区域的划分与设计是与安全性直接相关的重要工作，根据舰船特点，分析舰船危险区域的概念，提出危险区域的分类方式，明确舰船危险区域所覆盖的基本范围，针对各类危险区域，从总体设计、电气设计等方面提出安全设计措施。

舰船；危险区域；爆炸

军用舰船在有限的空间内装载有大量燃料、弹药等危险品，因此难以避免会存在爆炸等各类危险。为提高舰船的安全性，需分析确定危险区域的类型，并在设计中有针对性地采取防止危险发生的各类措施。文中参考国内外相关标准规范和文献，结合舰船实际经验系统地提出舰船危险区域的划分方法与设计措施，供舰船安全性设计参考。

1 舰船危险区域的概念

在GB/T 17436—1998 《船舶危险区域防爆电气设备的选用》[1]中，危险区域定义为通常可能积聚可燃性或爆炸性气体或蒸汽的区域。

在GJB 3843—99《舰船装备危险部位及安全标志的一般要求》[2]中，对危险部位定义为舰船上可能损伤或危害人身健康的处所或区域。

以上两种定义，第一种从危险事件的起源角度定义，第二种从危险事件的危害角度定义，共同反映了危险区域的因果关系。

综合两种定义特点，舰船危险区域可定义为舰上可能积聚可燃性或爆炸性气体而对人员或设备产生爆炸性危害的处所或区域。

1)从广义讲，危险区域除包含爆炸危险区域外，还应包括火灾危险区域、电磁危险区域、辐射危险区域等;且爆炸危险区域也可包含因燃烧等化学性原因而引起的爆炸，以及因超压等物理性原因而引起的爆炸[3]。但在实际工作中，由于化学性爆炸更为普遍，危害性更大，因此在多数标准规范中危险区域概念已基本等同于化学性爆炸危险区域。

2)舰船危险区域的危险源主要针对可燃性或爆炸性气体，加之气体较固体更难以控制，因此安全性措施以气体为主要对象。

3)爆炸危害的对象除人以外，还包括设备，这与安全性定义及实际情况是一致的。

2 舰船危险区域的划分

2.1 危险区域的分类

关于危险区域划分，世界上存在多种体系，其中主要包括美国电气规程委员会的NEC标准体系以及国际电工委员会的IEC标准体系[4]。

美国电气规程委员会的NEC体系根据危险品的特性将危险区域划分为3级，各级又根据危险品出现的可能性分成1区和2区，“级”和“区”共同构成了危险区域的划分体系。NEC标准体系中各级危险区域如下。

Ⅰ级。易燃气体或蒸汽会以足能产生爆炸或形成燃烧混合物的数量在大气中出现或可能出现的区域。

Ⅱ级。存在易燃粉尘的危险区域。

Ⅲ级。有易燃纤维或粉尘存在，但悬浮于空气中的数量没有达到足以产生燃烧混合物的危险区域。

国际电工委员会的IEC标准体系根据危险品出现可能性将危险区域划分为3类，设计中根据危险品特性等因素采取规定措施。IEC标准体系中危险区域分类如下。

0 类危险区域。爆炸性气体混合物连续或长期存在的区域。

1 类危险区域。在正常运行时，可能出现爆炸性气体混合物的区域。

2 类危险区域。正常运行时，不大可能产生或积聚爆炸性气体混合物的区域，此类区域即使产生或积聚也只存在很短时间。

目前，IEC标准体系已为国际海事组织、德国、英国、挪威、中国等大量国家或机构采用，应用范围更广、配套技术也更为完善。

对于舰船危险区域划分，为与国际主流标准 体系及国内标准体系配套，应采用IEC标准体系或与之相当的国内标准体系，如GB 3836系列等。

2.2 危险区域的界定

在IEC或国内相当标准体系中，对于舰船危险区域只给出原则性的要求，并未明确具体范围。因此，舰船设计中需基于IEC或国内相当标准体系中的原则要求，根据易燃易爆危险品的特性、释放频度、持续时长，以及区域周界封闭情况、通风情况等对舰船0类、1类、2类危险区域进行界定。

2.2.1 0 类危险区域

根据危险区域的分类内涵，提出0类危险区域主要包括：闪点小于或等于60 ℃的可燃液体或易燃气体的液体舱柜或管路内部，例如汽油库内部等。对于可燃液体，国内外船舶设计均把闪点是否达到60 ℃作为油料是否安全的界限，小于或等于60 ℃认为具有危险性，而超过60 ℃一般认为相对安全[5]。

2.2.2 1 类危险区域

根据危险区域的分类内涵，提出1类危险区域的主要范围如下。

1) 贮存或释放易燃、易爆气体的区域，如油漆间、乙炔间、蓄电池室等。

2)弹药贮存区域。

3)布置闪点小于或等于60 ℃燃油或易燃气体油柜、管路或机器的区域。

4)液体温度能升高至高于其闪点以下10 ℃的装有闪点高于60 ℃的液体或燃油(喷气燃料除外)的液舱、容器、加热器、管路等。

2.2.3 2 类危险区域

根据危险区域的分类内涵，提出2类危险区域的主要范围。

1)可能有较少爆炸危险气体溢出的通风口或透气口周围半径为3 m的球形区域或露天甲板上的半封闭舱室。

2)可能有较多爆炸危险气体溢出的通风口或透气口周围半径为10 m的球形区域或露天甲板上的半封闭舱室。

3)闪点小于或等于60 ℃的燃油补给接收装置周围3 m的球形区域或露天甲板上的半封闭舱室。

4)与1类危险区域直接毗邻，其间具备关闭物，但因设计或使用等原因难以完全密性分隔的区域。

由于舰船危险区域存在爆炸危险，且其配套措施会占用总体资源，并增加采购成本，因此，在满足使用和安全要求的前提下，在舰船设计过程中，应尽可能控制危险区域的范围。

3 危险区域的设计

发生爆炸危险必须同时具备以下条件[6]。

1)存在易燃气体、液体的蒸气。

2) 上述物质与空气混合且质量浓度在爆炸极限范围内。

3)存在足以点燃爆炸性混合物的火花、电弧或高温等引爆源。

舰船危险区域的防爆主要针对以上引爆条件采取措施。

3.1 总体安全性设计

舰船危险区域需从总布置、船体结构、探测报警、通风消防等方面采取安全设计措施。

在总布置方面，为避免火灾等外部因素引起危险区域内的爆炸，危险区域的布置宜尽量远离厨房、机舱等易于发生火灾的场所，而若无法避免，则需考虑设置防火分隔等措施予以保障。此外，军用舰船因设置有大量雷达天线，而电磁波在特定情况下也可能成为引爆源，因此天线布置也应尽量远离危险区域。

危险区域的危险品常以气体或液体形式存在，因此为防止可燃气体或液体扩散，若危险区域具有实体边界，其与非危险区域间的分隔应气密或水密，并从船体结构、门或盖等关闭物、电缆穿舱填料等方面予以保障。

对于易于积聚可燃气体的危险区域宜配置可燃气体监测报警装置和防爆通风装置，且相应装置应为防爆型。

危险区域内的机械装置、电气设备、管系等设施应通过焊接、栓接、导线连通等方式可靠连接于船体，以确保静电安全耗散。

3.2 电气安全性设计

对于舰船危险区域，在设计及施工过程中应尽量减少设置电气设备，若因特殊原因必须设置时，则应根据危险区域类别和危险品的特性等选择适当的电气设备。

电气设备有8种防爆类型[7]，但舰船一般只应用本安型(i)、隔爆型(d)、正压型(p)、增安型(e)、和无火花型(n)5种，各类型具体含义如下。

本安型(i)。在标准规定条件(包括正常工作和规定的故障条件)下产生的任何电火花或任何热效应均不能点燃规定的爆炸性气体环境的形式。本安型设备根据容许故障数和电流差异又可分ia和ib两级，其中ia级更为安全。

隔爆型(d)。电气设备外壳能承受住通过外壳任何接合面或结构间隙渗透到外壳内部的可燃性混合物的内部爆炸而不损坏，并且不会点燃外部由一种或多种气体或蒸气形成的爆炸性环境的防爆形式。

正压型(p)。电气设备内部保护气体压力高于周围爆炸性气体环境的压力，阻止外部气体进入电气设备外壳的防爆形式。

增安型(e)。对在正常条件下不会产生电弧或火花的电气设备进一步采取措施，提高其安全程度，防止电气设备产生危险温度、电弧和火花的可能性的防爆形式。

无火花型(n)。在正常运行条件下，不会点燃周围爆炸性混合物，且一般不会发生有点燃作用故障的电气设备防爆形式。

舰船上电气设备的防爆形式应与安装所在危险区域的类别相适应，见表1。

对于防爆电气设备，根据其应用场所的差异分为两类：Ⅰ类，适用于煤矿、井下；Ⅱ类，适用于除煤矿、井下之外的所有场所，包括舰船。

表1 电气设备防爆形式

本安型设备根据其最小引燃电流分成A、B、C 3个级别，隔爆型电气设备根据其最大试验安全间隙，也分成A、B、C 3个级别，其中C级更为安全。正压型、增安型、无火花型没有级别的划分。

各种类型防爆电气设备在正常工作状态下都有其表面工作温度，该温度若超过可燃气体的燃点则会爆炸，所以又按其工作时的表面温度分为T1至T6共 6个组别，从组别T1 ～T6表面工作温度逐次降低。

在危险区域的电气设备选取过程中，舰船上的危险处所都要使用Ⅱ类设备。至于“级”与“组”，则需根据危险区域内可能存在的爆炸性气体的性质来确定。由于成本差异，所选设备适当即可，并非“级”别和“组”别越高越好。在GB3836.1—2000《爆炸性气体环境用电气设备 第1部分：通用要求》[8]的附录中所列的可燃性气体温度组别中，属T6组的仅亚硝酸乙酯，属T5组的仅二硫化碳。可见，只要舰船上相应区域不装载二硫化碳以及亚硝酸乙酯等危险品，选用ⅡC T4防爆等级的电气设备就能全部满足要求。但是，若无法确定危险品的品种和特性时，则电气设备的选择宜适当保守。

危险区域内敷设的电缆仅限于本安型电路，且电缆应具有铠装或编织的屏蔽层，否则应安装在钢质气密套管内，以进行可靠保护。信号、控制和内通系统的本质安全电路应与舰上供电系统分开[9-10]。

[1] 中国船舶工业总公司708研究所.GB/T 17436—1998 船舶危险区域防爆电气设备的选用[S]. 北京：中国标准出版社，1998.

[2] 海军装备部驻上海地区军事代表局.GJB 3843—1999 舰船装备危险部位及安全标志的一般要求[S].北京：总装备部军标出版社，1999.

[3] 李长文. 防爆安全技术实用手册[M]. 天津：天津电子出版社，2004.

[4] 李明亮.海详工程危险区域划分探讨[J]. 中国海洋平台，1998，13(5/6)：32-35.

[5] 张灼端.液货船的危险区域与电气设备选用[J]. 造船技术，2002(2)：16-21.

[6] 马 宁. 浅谈气体爆炸危险区域划分[J]. 电气防爆，2008(4)：14-16.

[7] 刘 宁.浅析爆炸危险区域的划分及防爆电气设备的选型[J]. 石油化工安全技术，2005，21(3)：47-52.

[8] 全国防爆电气设备标准化技术委员会.GB3836 爆炸性环境用防爆电气设备[S].北京：中国标准出版社，2000.

[9] 付俊明.液化气体船舶设计建造中值得注意的问题[J]. 船海工程，2012，41(4)：45-47.

[10] 董海杰，李 彤.浮式生产储油船(FPSO)消防系统设计[J]. 船海工程，2012，41(4)：33-37.

Compartmentalization and Design Cruces of Warship Hazardous Areas

WU Feng-hui

(China Ship Development and Design Center, Wuhan 430064, China)

In the progress of design for warships, compartmentalization and design of warship hazardous areas is an important job connected to warship safety. Base on characteristics of warships, the definition of warships hazardous areas is analyzed to put forward the method to classify hazardous areas, and to confirm the range of warships hazardous areas. In light of various kinds of hazardous areas, the safety measures are put forward from view of general design and electric design.

warship; hazardous area; explosion

10.3963/j.issn.1671-7953.2015.01.022

2014-09-01

国防科工技术基础项目 (JSJC 2013207BB01)

吴凤辉(1979-)，男，学士，工程师

U662.2

A

1671-7953(2015)01-0086-04

修回日期：2014-09-25

研究方向:船舶总体设计

E-mail:Dreamfly701x@163.com