Статическое электричество и защита от его воздействия

Статическое электричество образуется в результате трения (соприкосновения и разделения) двух диэлектриков друг о друга или диэлектриков о металлы. При этом на трущихся веществах могут накапливаться электрические заряды, которые легко стекают на землю, если тело является проводником электричества и оно заземлено. На диэлектриках электрические заряды удерживаются продолжительное время, вследствие чего они и получили название статического электричества. Процесс возникновения и накопления электрических зарядов в веществах принято называть электризацией.

По существующим представлениям статическое электричество возникает в результате сложных процессов, связанных с перераспределением электронов и ионов при соприкосновении двух поверхностей неоднородных жидких, газообразных или твердых веществ.

Экспериментально установлено, что положительные заряды скапливаются на поверхности того из двух соприкасающихся (трущихся) веществ, диэлектрическая проницаемость которого выше. Если соприкасающиеся вещества имеют одинаковую диэлектрическую проницаемость, то электрические заряды не возникают. Поэтому, например, в чистом виде пары и газы не электризуются. Однако при истечении из аппаратов или баллонов газ может электризоваться, что объясняется присутствием в нем твердых или жидких примесей или продуктов конденсации. Поэтому следует всегда считаться с возможностью электризации газа в таких случаях, так как в стальных трубах или баллонах, аппаратах практически всегда может образовываться ржавчина, а в газе могут появляться кристаллики твердой двуокиси углерода или капли конденсата.

Явление статической электризации наблюдается, в частности: в потоке и при разбрызгивании жидкостей; в струе газа или пара; при соприкосновении и последующем удалении двух твердых разнородных тел (контактная электризация).

В производственных условиях возникновение и накопление статического электричества происходит:

при пневмотранспортировании пылевидных и сыпучих материалов, при движении их в аппаратах; дроблении, перемешивании и просеивании; при перемещении в смесителях;

при сливе, наливе и перекачке светлых нефтепродуктов по трубопроводам и резиновым шлангам в резервуарные емкости. При этом степень электризации зависит от многих факторов (диэлектрических свойств и кинематической вязкости жидкости, скорости потока, диаметра трубопровода и его длины, материала трубопровода, шероховатости и состояния внутренних стенок, температуры жидкости и др.);

при транспортировании сжатых и сжиженных газов по трубам и истечении их через отверстия (особенно, если в них содержится тонко распыленная жидкость, суспензия или пыль);

в процессе обработки материалов, а также при применении ременных передач и транспортерных лент. Степень электризации в этих случаях зависит от физико-химических свойств соприкасающихся материалов, плотности их контакта, скорости движения, относительной влажности и температуры воздуха и др.;

при движении транспортных средств, тележек на резиновых шинах и людей по сухому изолирующему покрытию;

в других подобных случаях.

Интенсивная электризация материалов часто выражается в ярких внешних проявлениях. Она препятствует нормальному ходу технологических процессов, обусловливает появление брака и снижение скоростей выполняемых операций. Так, например, в текстильном производстве это приводит к необходимости ограничения скорости обработки волокна; создает затруднения в бумажной и полиграфической промышленности; в производстве фотопленок и во многих других отраслях. Искрообразование в результате разрядов статического электричества в ряде случаев может привести к пожарам и взрывам, создающим непосредственную угрозу жизни человека. Известны случаи пожаров и взрывов, вызванных разрядами статического электричества на танкерах, при транспортировке сыпучих веществ, загрузке топливозаправщиков и т.п., связанные с человеческими жертвами. Особенно опасны разряды статического электричества в помещениях, резервуарах и аппаратах, заполненных горючими паро- и газовоздушными смесями.

Действие статического электричества на человека смертельной опасности не представляет, поскольку сила тока не велика. Искровой разряд статического электричества человек ощущает как толчок или судорогу. При внезапном уколе и вследствие рефлекторных движений человек может сделать непроизвольно движения, приводящие к падению с высоты, попаданию в неогражденные части машин и др. Имеются также сведения о том, что длительное воздействие статического электричества неблагоприятно отражается на здоровье работающего, на его психофизиологическом состоянии. Вредно влияет на состояние человека также электрическое поле, возникающее при статической электризации.

Вызываемые статическим электричеством неприятные ощущения могут явиться причинами развития неврастении, головной боли, раздражительности, неприятных ощущений в области сердца, нарушения сна, снижения аппетита и т.п.

Основные меры защиты от статического электричества направлены на предупреждение возникновения и накопления зарядов статического электричества, создание условий рассеивания зарядов и устранение опасности их вредного воздействия. Они обобщены в Правилах защиты от статического электричества в производствах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности и ГОСТ 12.4.124«ССБТ. Средства защиты от статического электричества. Общие технические требования».

К ним относят:

предотвращение накопления зарядов на электропроводящих частях оборудования, что достигается заземлением оборудования и коммуникаций, на которых могут появиться заряды (аппараты, резервуары, трубопроводы, транспортеры, сливо-наливочные устройства, эстакады и т.п.);

уменьшение электрического сопротивления перерабатываемых веществ;

снижение интенсивности зарядов статического электричества (достигается соответствующим подбором скорости движения веществ, исключением разбрызгивания, дробления и распыления веществ, отводом электростатического заряда, подбором поверхностей трения, очисткой горючих газов и жидкостей от примесей);

отвод зарядов статического электричества, накапливающихся на людях (позволяет исключить опасность электрических разрядов, которые могут вызвать воспламенение и взрыв взрыво- и пожароопасных смесей, а также вредное воздействие статического электричества на человека). Основными мерами защиты являются: устройство электропроводящих полов или заземленных зон, помостов и рабочих площадок, заземление ручек дверей, поручней лестниц, рукояток приборов, машин и аппаратов; обеспечение работающих токопроводящей обувью, антистатическими халатами.

Известны способы увеличения поверхностной и объемной электропроводности для твердых и жидких диэлектриков:

увлажнение воздуха до 65-75%, если это допустимо по условиям технологического процесса;

химическая обработка поверхности электропроводными покрытиями;

нанесение на поверхность антистатических веществ, добавление антистатических присадок в горючие диэлектрические жидкости;

нейтрализация зарядов, достигаемая применением различных типов нейтрализаторов (индукционных, высоковольтных, высокочастотных, радиоактивных и др.).

Для снижения интенсивности возникновения зарядов статического электричества, если это позволяют технологические возможности, горючие газы очищают от взвешенных жидких и твердых частиц, а жидкости - от нерастворимых твердых и жидких примесей, стараются исключить разбрызгивание, дробление и распыление веществ.

Скорость движения материалов в аппаратах и магистралях не должна превышать значений, предусмотренных технологическим регламентом. Если невозможно обеспечить стекание возникающих зарядов из аппаратов, то необходимо исключить образование в них взрывоопасных смесей, чтобы предотвратить воспламенение последних искровыми разрядами. Для этого применяют закрытые системы с избыточным давлением, используют инертные газы для заполнения аппаратов, емкостей, закрытых транспортных систем и другого оборудования; оборудование перед пуском подвергают продувке инертными газами.

Во взрывоопасных производствах, где могут накапливаться заряды статического электричества, технологическое и транспортное оборудование рекомендуется изготовлять из материалов, имеющих удельное объемное электрическое сопротивление не более 10⁵ Ом м, и т.п.

Дата добавления: 2014-01-04