Защита от статического электричества

 

На предприятиях химической промышленности производят широко используют материалы, обладающие диэлектрическими свойствами.

Электризацией сопровождаются транспортировка углеводородных топлив и растворителей, перемещение сыпучих сред в пневмотранспорте, переработка полимерных материалов, деформация дробление (разбрызгивание), перемешивание и распыление химических веществ, а также другие технологические процессы.

Образование электростатических зарядов часто вызывает тех­нические трудности, приводит к порче перерабатываемых мате­риалов, оказывает негативное физиологическое воздействие н людей, создает опасные условия работы и, наконец, пожарную опасность вследствие возникновения искровых разрядов на по­верхности наэлектризованного материала.

Условия возникновения зарядов статического электричества. Под статическим электричеством понимают совокупность явлений, связанных с возникновением и релаксацией свободного электри­ческого заряда на поверхности или в объеме диэлектриков или на изолированных проводниках.

Образование и накопление зарядов на перерабатываемом ма­териале связано с двумя условиями. Во-первых, должен произой­ти контакт поверхностей, в результате которого возникнет двой­ной электрический слой. Образование двойного электрического слоя объясняется переходом электронов в элементарных донорно-акцепторных актах на поверхность контакта и обусловлено не­одинаковым сродством материала поверхностей к электрону, что определяет знак заряда. Во-вторых, хотя бы одна из контактиру­ющих поверхностей должна быть выполнена из диэлектрического материала. Заряды будут оставаться на поверхностях после их раз­деления только в том случае, если время разрушения контакта будет меньше времени релаксации зарядов. Последнее в значи­тельной степени определяет величину зарядов на разделенных поверхностях.

Основной величиной, характеризующей способность материа­ла к электризации, является удельное электрическое сопротивление поверхности контактируемых материалов. Если контактиру­ющие поверхности имеют низкое сопротивление, то при их разделении заряды с них стекут, и разделенные поверхности будут нести незначительный заряд. Если же сопротивление высокое или велика скорость отрыва поверхностей, то заряды сохранятся.

Итак, основными факторами, определяющими электризацию веществ, являются их электрофизические параметры и скорость деления поверхности. Экспериментально установлено, что чем нише скорость отрыва, тем больший заряд остается на поверхно­сти.

Принято, что при удельном электрическом сопротивлении «ыгериалов менее 10⁵ Ом • м заряды не сохраняются и материалы Mi* электризуются.

Ниже приведены значения удельного электрического сопро- шнления некоторых веществ, Ом • м:

 

полистирол.......................................... …10¹⁶

парафин............................................. …..10¹⁶

стекло................................................ …..10¹¹‒10¹⁴

жидкие углеводороды...................... …..10⁸‒10¹⁶

синтетические волокна...................... ….. 10¹⁰‒10¹⁴

натуральный каучук......................... …..10¹²‒10¹³

сухое дерево...................................... ….. 10⁸‒10¹⁴

синтетические смолы......................... ….. 10⁷‒10¹²

натуральные и регенерированные волокна… 10⁴‒10⁸

графит............................................... …..(8,0‒1,4)·10⁶

почва................................................. ….. (6,0‒5,0)·10³

электропроводящая резина............ …. (2,0 ‒2,0) · 10^б

дистиллированная вода................... …..10⁴

разбавленная серная кислота........... …. 1,0·10^-2

железо............................................... ….. 1,0·10^-7

серебро............................................. ….. 1,5·10^-8

медь.................................................... …. 1,55·10^-8

алюминий.......................................... ….. 2,41·10^-8

 

Кроме того, заряд в значительной степени зависит от электри­ческой емкости материала относительно земли. Наибольшей ем­костью обладают изолированные проводящие объекты. Энергия искрового разряда с них на заземленную поверхность бывает вполне достаточной для воспламенения большинства парогазовых и пылевоздушных смесей, а электрические разряды с диэлектрических поверхностей ввиду отсутствия проводимости обладают малой энергией. Проводящими объектами могут быть металлические обрезиненные материалы, вращающиеся части технологического оборудования и, наконец, люди, работающие с наэлектризован­ными материалами.

Заряжение объектов может происходить двумя путями: за счет непосредственного контактирования с наэлектризованными материалами и вследствие индуктивного заряжения, а также при комбинированном — смешанном заряжении.

К чисто контактному заряжению относится электризация при перекачивании углеводородных топлив и растворителей по трубопроводам. А трубопроводы из прозрачного диэлектрического материала при перекачивании жидкостей даже светятся.

Наряду с контактным часто происходит индуктивное заряжение проводящих объектов и обслуживающего персонала в электрическом поле движущегося плоского наэлектризованного материала.

Смешанное заряжение наблюдается тогда, когда не электризованный материал поступает в какие-либо емкости, изолированные от земли. Оно наиболее распространено при заливе горючих жидкостей в цистерны и бочки, подаче резиновых клеев, тканей и пленок в передвижные емкости и тележки.

Опасность разрядов статического электричества в производственных условиях.Основная опасность, создаваемая электризацией различных материалов, состоит в возможности возникновении искрового разряда как с диэлектрической наэлектризованной по­верхности, так и с изолированного проводящего объекта.

Разряд статического электричества появляется в том случае когда напряженность электростатического поля над поверхность диэлектрика или проводника, обусловленная накоплением на н зарядов, достигает критической (пробивной) величины. Для воздуха эта величина составляет примерно 30 кВ/м.

Электростатическая искробезопасность объектов в соответствии с ГОСТ 12.1.018 — 93 обеспечивается благодаря созданию условий, предупреждающих возникновение разрядов статического электричества, способных стать источником зажигания объекта защиты.

Воспламенение горючих смесей искровыми разрядами статического электричества произойдет, если выделяющаяся при разряде энергия будет больше энергии воспламенения горючей смеси или, в общем случае, выше минимальной энергии зажигания горючей смеси. Электростатическая искробезопасность объекта достигается при выполнении следующего условия безопасности:

 

W _p ≤ KW _min,

 

где W _p — максимальная энергия разряда, который может воз­никнуть внутри объекта или с его поверхности, Дж; К — коэффициент безопасности, выбираемый исходя из условий допустимой (безопасной) вероятности зажигания или принимаемый равной 0,4; W _min — минимальная энергия зажигания горючих смесей, Дж.

Электростатическая искробезопасность объектов обеспечива­ется за счет снижения электростатической искроопасности объекта (путем уменьшения W _p) и чувствительности объектов окружающей п проникающей в них среды к зажигающему воздействию стати­ческого электричества (путем увеличения W _min).

Электростатическую искроопасность объектов снижают регла­ментированием W _p и за счет применения средств защиты от статисческого электричества в соответствии с требованиями ГОСТ 12.4.124-83.

Снижение чувствительности объектов окружающей и прони­кающей в них среды к зажигающему воздействию разрядов стати­ческого электричества обеспечивается регламентированием пара­метров производственных процессов (влагосодержания и диспер­сности аэровзвесей, давления и температуры среды и т.п.), влия­ющих на величину W _p и флегматизацию горючих сред.

Энергию разряда с заряженной диэлектрической поверхностью можно определить только экспериментально. Минимальная энер­гия зажигания горючих смесей зависит от природы веществ и так­же определяется экспериментально.

Воздействие статического электричества на человека. Заряды статического электричества могут накапливаться и на людях. Элек­тризация тела происходит при работе с наэлектризованными из­делиями и материалами. Человек может подвергаться длительно­му процессу электризации при контактировании с различного рода предметами, выполненными из материалов, обладающих высо­кими диэлектрическими свойствами (полы, непроводящая обувь, диэлектрические перчатки и т.д.).

Количество накопившегося на людях электричества может быть вполне достаточным для возникновения искрового разряда при контакте с заземленным предметом. Считается, что энергия раз­ряда с тела человека достаточна для зажигания практически всех газо-, паровоздушных и некоторых пылевоздушных горючих сме­сей.

Воздействие статического электричества на человека смертель­ной опасности не представляет. Искровой разряд статического электричества человек ощущает как укол, толчок или судорогу. При внезапном уколе возникает испуг, и человек может непроиз­вольно сделать движения, которые приведут к его падению с вы­соты, попаданию в опасную зону и т.д.

Длительное воздействие статического электричества неблаго­приятно отражается на здоровье людей, отрицательно сказывает­ся на их психофизическом состоянии.

Средства защиты от статического электричества. В соответствии с «Правилами защиты от статического электричества в производ­ствах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности» эти средства должны применяться во взрыво- и пожароопасных помещениях и зонах открытых установок, отнесенных по классификации ПУЭ к классам B-I, B-Ia, B-Iб, B-Iг, B-II, B-IIa, П-1 и П-II. В помещениях и зонах, которые не относятся к указанным классам, защита осуществляется лишь на т участках, где статическое электричество отрицательно влияет lit технологический процесс и качество продукции.

Для предупреждения возможности возникновения опасных искровых разрядов с поверхности оборудования, перерабатывае­мых веществ, а также с тела человека необходимо с учетом осо­бенностей производства обеспечивать стекание накапливаемых зарядов статического электричества. Это достигается применени­ем средств коллективной и индивидуальной защиты от статиче­ского электричества согласно требованиям ГОСТ 12.4.124—83. Средства коллективной защиты от статического электричества по принципу действия делят на следующие виды: заземляющие уст­ройства, нейтрализаторы, увлажняющие устройства, антиэлектро­статические вещества, экранирующие устройства.

Отвод зарядов заземляющими устройствами. Заземление — наи­более простой и часто применяемый способ защиты от статиче­ского электричества. Все металлические и электропроводные не­металлические части технологического оборудования должны быть заземлены. Сопротивление заземляющего устройства, предназна­ченного исключительно для защиты от статического электриче­ства, не должно превышать 100 Ом. Как правило, такие заземля­ющие устройства объединяют с устройствами, предназначенны­ми для заземления электрооборудования.

Нейтрализация зарядов статического электричества. При невозможности использования простых средств защиты от статическо­го электричества рекомендуется нейтрализовать заряды иониза­цией воздуха в местах их возникновения или накопления. Для по­лучения заряженных частиц ионов, оказывающих нейтрализующее действие, применяют нейтрализаторы нескольких типов: индук­ционные и высоковольтные (коронного разряда), радиоизотоп­ные с α- и β-излучающими источниками, комбинированные.

Во взрывоопасных помещениях всех классов для нейтрализа­ции зарядов статического электричества используют радиоизотоп­ные нейтрализаторы, для ионизации воздуха — источники α - и β -излучения. В помещениях, не являющихся взрывоопасными, для нейтрализации зарядов статического электричества на плоских поверхностях (пленках, лентах, тканях, листах) допускается при­менение индукционных нейтрализаторов, как наиболее простых и дешевых. В случае невозможности использования индукционных нейтрализаторов или при их недостаточной эффективности для помещений, не являющихся взрывоопасными, пригодны высо­ковольтные нейтрализаторы и нейтрализаторы скользящего раз­ряда.

Для нейтрализации зарядов статического электричества в труднодоступных местах, где невозможна установка нейтрализаторов, производят вдувание ионизированного воздуха.

Отвод зарядов путем уменьшения удельного объемного и поверхностного электрического сопротивления. С этой целью повышают относительную влажность воздуха до 65 —70 % (если это допусти­мо по условиям производства). Применяют как общее, так и мест­ное увлажнение воздуха в помещении при постоянном контроле щ относительной влажностью воздуха.

При увлажнении поверхности твердых материалов на ней образуется электропроводящая пленка воды. Этот метод не эффек­тней, когда электризующийся материал гидрофобен или когда его температура выше температуры окружающей среды. В этом случае полимерные материалы и химические волокна дополнитель­но обрабатывают растворами поверхностно-активных веществ.

Для уменьшения удельного объемного электрического сопротивления в диэлектрические жидкости и растворы полимеров (клеев) вводят различные растворимые в них антиэлектростатические вещества, в частности соли металлов переменной валентности высших карболовых кислот, нафтеновые и синтетические жирные кислоты.

Введение поверхностно-активных веществ и других антиэлектростатических веществ возможно только, когда это не приводит к нарушению технологических требований, предъявляемых к вы­пускаемой продукции.

Хороший эффект защиты диэлектрических поверхностей от статического электричества дает покрытие их электропроводящи­ми эмалями, удельное электрическое сопротивление которых со­ставляет 1 ‒ 10 МОм • м.

Снижение интенсивности возникновения зарядов статического электричества. Это достигается соответствующим подбором ско­рости движения веществ, исключением их разбрызгивания, дроб­ления и распыления, отводом электростатических зарядов, под­бором поверхностей трения, очисткой горючих газов и жидко­стей от примесей.

Безопасные скорости транспортировки жидких и пылевидных веществ в зависимости от удельного объемного электрического сопротивления (р_v) нормируются «Правилами защиты от стати­ческого электричества». Так, для жидкостей с р_v < 0,1 МОм · м уста­новлена допустимая скорость v ≤ 10 м/с, при р_v < 1 000 МОм · м ‒ v < 5 м/с, а при р_v > 1 000 МОм · м скорость устанавливается для каждой жидкости отдельно. К наиболее опасным для транспорти­ровки относятся этиловый эфир, сероуглерод, бензол, бензин, этиловый и метиловый спирты.

При подаче жидкостей в резервуары и цистерны сливную тру­бу необходимо удлинить до дна приемного сосуда и направить струю вдоль стенки. Жидкости должны поступать в резервуары как правило, на уровне ниже уровня содержащегося в них остатка жидкости. При первоначальном заполнении резервуаров жидкости подают со скоростью до 0,5 ‒ 0,7 м/с.

В том случае, когда невозможно обеспечить стекание возникающих зарядов, для предотвращения воспламенения среды внутри аппаратов искровыми разрядами необходимо исключить образование взрывоопасных смесей. С этой целью в закрытых сие темах создают избыточное давление или используют инертны газы для заполнения аппаратов, емкостей, закрытых транспортных систем и другого оборудования, передавливания легковосп­ламеняющихся жидкостей, пневмотранспорта горючих мелкодис­персных и сыпучих материалов, а также продувки оборудования при запуске.

Отвод зарядов статического электричества, накапливающихся на людях. На взрывоопасных производствах для предотвращения возникновения опасных искровых разрядов вследствие накопле­ния на теле человека зарядов статического электричества необ­ходимо обеспечить их оттекание. К основным мерам, способству­ющим выполнению этого требования, относятся укладка элект­ропроводящих полов, обеспечение работающих средствами индивидуальной защиты (специальной антиэлектростатической обувью и одеждой), заземление помостов и рабочих площадок, ручек дверей, поручней лестниц, рукояток приборов, машин и аппаратов.

Заземленные рукоятки, поручни, помосты являются только дополнительными средствами отвода зарядов с тела человека. Если рабочий выполняет работу в неэлектропроводной обуви, для от­вода накапливающихся на теле зарядов ему следует одеть анти­электростатический халат и сидеть на электропроводной подушке стула. Для этой цели используют также легкоснимающиеся элект­ропроводные браслеты, соединенные с землей.

Для обеспечения непрерывного отвода зарядов статического электричества с тела человека во взрывоопасных помещениях полы выполняют электропроводными из материалов с удельным объем­ным сопротивлением не выше 10⁶ Ом · м.

К непроводящим покрытиям относятся асфальт, резиновый настил из нормальной резины, линолеум, нормальные террацевые плиты. Проводящими покрытиями являются бетон толщиной 30 мм, специальный бетон и пенобетон, ксилолит, настил из резины с пониженным сопротивлением, специальные террацевые плиты и другие покрытия.

При проведении работ внутри емкостей и аппаратов, где воз­можно создание взрывоопасных паро-, газо- и пылевоздушных смесей, недопустимо использование комбинезонов, курток и дру­гой верхней одежды из электризующихся материалов.

 

 

глава 27. СРЕДСТВА И МЕТОДЫ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ

 

⇐ Предыдущая26272829303132333435Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: