Стандартный для области промышленности вопрос — как бороться со статическим электричеством на производстве. Такой заряд, накапливаясь на рабочих поверхностях, может привести к порче дорогого оборудования, выходу из строя целых производственных линий, травмированию или, в серьёзных случаях, даже смерти работника. Природа явления практически исключает самопроизвольное рассеивание: заряд формируется на поверхности диэлектрика, при тесном контакте (механическом трении) с проводником, между двумя диэлектрическими оболочками.
Опасность статического электричества на производстве связана с возможностью накопления заряда также при сильном механическом воздействии (ударе, дроблении, разрыве) диэлектрика. Другой опасный вид статики — атмосферное накопление, проявляющееся в виде молнии. Снятие потенциала — важный вопрос для промышленности: проведёт необходимые измерения и выполнит мероприятия по нейтрализации опасности. В нашем распоряжении — своя мобильная лаборатория, содержащая все необходимые приборы для измерения опасности статического электричества. После завершения работ «ЛАБСИЗ» сформирует технический отчёт, пригодный для представления в любые надзорные инстанции. возможен выезд электриков на объекты в Москве, населённых пунктах Московской области.
Причины образования заряда
Опасный для оборудования и работников потенциал неизбежно возникает в промышленности: процесс не связан с нарушениями технологии, требует постоянной профилактики (предотвращения).
Статическое электричество на производстве образуется, в частности:
- На ремённых передачах, вследствие постоянного трения диэлектрических поверхностей, хорошо накапливающих заряд.
- При перемещении углеводородов (нефти, природного газа, продуктов ректификации) по трубопроводам.
- При передаче по трубам любых разрежённых газообразных соединений.
- При протяжке, обработке, нарезке бумаги: на целлюлозно-бумажных комбинатах, в цехах печати.
- Защита от статического электричества в нефтяной промышленности необходима и при наполнении/опустошении резервуаров для временного хранения углеводородов.
- При работе ткацко-прядильного оборудования: диэлектрические нити постоянно в динамике соприкасаются с металлической основой.
- При подготовке в мешалке состава для производства резинового клея.
- При накоплении в цехе большого количества органических мелкодисперсных частиц (пыли).
- Опасность накопления зарядов статического электричества связана и с ношением работниками униформы из шёлка, нейлона, лавсана, других хорошо накапливающих заряд материалов.
Возможно формирование статики и в других технологических процессах; убедиться, что опасности нет, помогут измерения, профессионально выполняемые специалистами «ЛАБСИЗ».
Как и откуда возникает статическое электричество
В наши дни причинами возникновения статического электричества являются такие:
- Наличие контакта между поверхностью одного материала и второго материала с дальнейшей отцепкой (в качестве примера может служить трение человеческого тела о шерстяной ковер на полу).
- Наличие ультрафиолетового излучения, радиации и пр.
- Вследствие резкого падения и повышения температуры.
Наиболее частые случаи проявления статического электричества возникают по первой причине. До конца данный процесс не изучен, но в то же время наиболее точно объясняет происхождение этого явления.
Статистика не способна привести данные, где именно такой разряд проявляется чаще: в быту или на производстве. Его присутствие определено везде.
Поэтому необходимо четко обозначить проблемный участок и взять его под контроль, принимая определенные защитные методы.
Будьте уверены: если Вы заметили, что какой-либо объект «заискрил», то очевидно, что он накопил тот самый заряд статического электричества. Не нужно напоминать, что именно этот факт и свидетельствует об опасности и необходимости предотвращения.
Ведь именно накопив большой заряд тот или иной объект делает возможным поражение током, например, рабочего производства. В таких условиях разряд провоцирует удар статическим электричеством по двум причинам.
Первая и самая распространенная – это индуцированный заряд. Он возникает, если соблюдается условие пребывания человека в поле электричества и взятия руками заряженного предмета. Тело такого человека накапливает заряд.
Однако при использовании индивидуальных средств защиты для предотвращения поражения током таких, как диэлектрические галоши, или пребывание во время обращения с током на специальном коврике, заряд останется в человеке.
Для его предотвращения необходимо дотронуться до временного переносного заземления. Так заряд уйдет в землю, а работник получит незначительный удар током, не опасный для его жизни и здоровья.
Приведенный вариант предотвращения разряда электричества возникает благодаря изолирующей обуви. Касаясь заряженного предмета, заряд двигается и задерживается в теле, но при соприкосновении с предметом, являющимся ограждающим защитным средством, разряд быстро выходит из тела, сопровождая легким ударом.
К сожалению, невозможно доиться полного предотвращения попадания в такую ситуацию: ни в быту, ни на производстве. Ведь она появляется даже при взаимодействии обуви и ковра из искусственных волокон.
На выходе из автомобиля Вас внезапно ударило током, Вы растерялись и не знаете, что с этим делать? И отчего это может произойти?
Находясь в автомобиле, Ваше тело наэлектризовалось, поэтому дотронувшись до металлического предмета, в данном случае, двери, накопленный ранее заряд в один момент разряжается, уходя по автомобилю в землю.
Увы, но это единственный способ избавления от статического электричества. Иного способа нет.
Со второй причиной мы также сталкиваемся ежедневно и повсеместно – это появление заряда на электронных приборах.
Несмотря на свою распространенность, данный вид заряда возникает все же реже, чем ранее описанный. Поэтому при работе с такими компонентами следует принять меры по предотвращению накапливания разряда.
Известно, что разряд возникает при очень высоком напряжении и очень низком токе.
Казалось бы, простое расчесывание волос в день с сухим воздухом в состоянии привести к накоплению заряда. В то же время ток при высвобождении мизерно мал. Настолько, что он неощутим.
В этом и заключается вся суть предотвращения разряда: низкое значение тока не дает статическим зарядам нанести вред при мгновенном разряде.
Если столкнуться с этим явлением на производстве, с металлическими конструкциями большой емкости, то, несмотря ни на какие меры предосторожности по предотвращению, лучше одеть диэлектрические перчатки. Обычные латексные для этого, увы, не подойдут.
Возможна ли самопроизвольная нейтрализация
Естественным путём основная опасность статического электричества, то есть пробои или поражение рабочих током, ликвидирована быть не может: «разрядка» протекает очень медленно, и нельзя быть уверенным, что в настоящий момент имеющийся заряд достаточно ничтожен. Самопроизвольное снятие потенциала происходит за счёт ухода в землю или равномерного распределение по всей поверхности — эти же варианты применимы и для искусственных процессов, обеспечивающих безопасность электроустановок и людей. Такими же способами ликвидируется пожарная опасность статического электричества, выражающаяся в возможности возгорания за счёт искрения или резкого повышения температуры вследствие короткого замыкания.
Если снятия потенциала не происходит, постепенно накапливающийся заряд (он может достигать 10000 вольт и более) приводит к:
- Поражению человека, прикоснувшегося к заряженной поверхности. Ток идёт через тело, поражая сердце, участки нервной системы, иногда — прочие внутренние органы.
- Снятие статического электричества на производстве необходимо и предотвращения порчи сырья или готового товара.
- Пробоям проводки, коротким замыканиям, возгораниям или взрывам.
Все перечисленные последствия негативно сказываются на производстве: приходится останавливать линии, заменять дорогие приборы и узлы, выплачивать компенсации пострадавшим. Защита от статического электричества на производстве, выполняемая «ЛАБСИЗ», поможет сберечь здоровье работников и деньги предприятия.
Способы нейтрализации статики
Первое и необходимое условие обеспечения безопасности работников, оказывающихся в зоне возможного накопления заряда, — использование ими средств индивидуальной защиты: перчаток, ботинок, ковриков, прочих требуемых ГОСТом, ПТЭЭП, ПУЭ элементов СИЗ. Используемое оборудование необходимо регулярно проверять на отсутствие пробоев; эту услугу также можно получить в «ЛАБСИЗ».
Защита от статического электричества на производстве по ГОСТ обеспечивается:
- Заземлением проводящих частей оборудования, резервуаров, нефте-, газопроводов. Накопленный заряд быстро стекает в землю, оставляя рабочие поверхности безопасными. Максимальное допустимое сопротивление заземляющего устройства — 0,1 килоома, или 100 Ом.
- Периодическим увлажнением потенциально накапливающей заряд поверхности или воздуха в рабочей зоне. Частички влаги — хорошая защита от статического электричества в промышленности, не вызывающая короткого напряжения.
- Изменение показателя электропроводности. На диэлектрическую поверхность (или в рабочую смесь-диэлектрик) добавляют составы, повышающие проводимость и не дающие сформироваться значительному электрическому потенциалу.
- Снижение вероятности электризации. Этот ответ, как защититься от статического электричества в производстве, заключается в замедлении скорости движения диэлектрических составов по трубопроводам, предотвращении турбулентного перемешивания заливаемых в резервуар веществ, добавлении в резервуары инертных газов.
- Устранение пыли в цеху. Избавиться от статически заряженных частичек помогает фильтровально-вытяжное оборудование.
- Следующий ответ, как избежать статического электричества, — применение нейтрализаторов (высоковольтных, индукционных, радиоактивных), эффективно снижающих потенциал во взрывопожароопасных условиях.
Специалисты «ЛАБСИЗ» подберут способы устранения опасности статического электричества исходя из ваших производственных условий — обращайтесь, чтобы сделать предприятие совершенно безопасным!
Опасность статического электричества и способы защиты
Трубопроводы наружных установок (на эстакадах или в каналах), оборудование и трубопроводы, расположенные в цехах, должны представлять на всем протяжении электрическую цепь и присоединяться к заземляющим устройствам. Считается, что электрическая проводимость фланцевых соединений трубопроводов и аппаратов, соединений крышек с корпусами аппаратов и т.п. достаточно высока, поэтому не требуется устанавливать специальных параллельных перемычек.
Каждая система аппаратов и трубопроводов в пределах цеха должна быть заземлена не менее, чем в двух местах. Все резервуары и емкости вместимостью более 50 м3 и диаметром более 2,5 м заземляют не менее чем в двух противоположенных точках. На поверхности горючих жидкостей в резервуарах не должно быть плавающих предметов.
Наливные стояки эстакад для заполнения железнодорожных цистерн и рельсы железнодорожных путей в пределах сливоналивного фронта должны быть электрически соединены между собой и надежно заземлены. Автоцистерны, наливные суда, самолеты, находящиеся под наливом (сливом) горючих жидкостей и сжиженных газов, должны также заземляться. Контактные устройства (без средств взрывозащиты) для присоединения заземляющих проводников должны быть установлены за пределами взрывоопасной зоны (не менее 5м от места налива или слива, ПУЭ). При этом проводники вначале присоединяются к корпусу объекта заземления, а затем к заземляющему устройству.
Если для защиты от статической электризации проводящего неметаллического оборудования с проводящей футеровкой применяется заземление, то к нему применяются те же требования, что и к заземлению металлического оборудования. Например, заземление трубопровода из диэлектрического материала, но с проводящим покрытием (краска, лак), может выполняться присоединением его к заземляющему контуру с помощью металлических хомутов и проводников через 20÷30 м.
Но заземление не решает задачу защиты от статического электричества резервуара, заполняемого наэлектризованной жидкостью, лишь исключает накопление заряда (натекающего из объема жидкости) на его стенках, но не ускоряет процесс рассеяния заряда в жидкости. Это объясняется тем, что скорость релаксации зарядов статического электричества в объеме диэлектрической жидкости нефтепродуктов определяется постоянной времени релаксации . Следовательно, в заполняемом наэлектризованными продуктами резервуаре в течении всего времени закачки жидкости и в течении времени, приблизительно равном , после ее окончания существует электрическое поле зарядов независимо от того, заполняется этот резервуар или нет. Именно в этот промежуток времени может существовать опасность воспламенения паровоздушной смеси нефтепродуктов в резервуаре разрядами статического электричества.
С учетом сказанного выше, значительную опасность представляет забор проб из резервуара сразу после его заполнения. Но через промежуток времени, примерно равный , после окончания заполнения заземленного резервуара заряды статического электричества в нем практически исчезают и проведение забора проб жидкости становится безопасным.
Для светлых нефтепродуктов, имеющих малую электропроводность (при Ом∙м), необходимое время выдержки после заполнения резервуара, обеспечивающее безопасность дальнейших операций, должно быть не менее 10 минут.
Заземление резервуара и выдержка необходимого времени после заполнения не дадут нужного эффекта безопасности, если в резервуаре имеются плавающие на поверхности жидкости изолированные предметы, которые могут приобрести заряд статического электричества при заполнении резервуара и сохранить его в течении времени, значительно превышающем . В этом случае при контакте плавающего предмета с заземленным проводящим телом может произойти опасное искрообразование.
Уменьшение объемного и поверхностного удельных электрических сопротивлений (8 мин).
При этом увеличивается электропроводность и обеспечивается способность диэлектрика отводить заряды статического электричества. Устранение опасности статической электризации диэлектриков этим способом является весьма эффективным и может быть достигнуто повышением влажности воздуха, химической обработкой поверхности, применением электропроводных покрытий и антистатических веществ (присадок).
А. Повышение относительной влажности воздуха.
Большинство пожаров от искр статического электричества происходит обычно зимой, когда относительная влажность воздуха велика. При относительной влажности 65÷70%, как показывают исследования и практика, число вспышек и загораний становится незначительным.
Ускорение стекания электростатических зарядов с диэлектриков при высокой влажности объясняют тем, что на поверхности гидрофильных диэлектриков адсорбируется тонкая пленка влаги, содержащая обычно большое количество ионов из загрязнений и растворенного вещества, за счет которых обеспечивается достаточная поверхностная электропроводность электролитического характера.
Однако, если материал находится при более высокой температуре, чем та, при которой пленка может удерживаться на поверхности, указанная поверхность не может стать проводящей даже при очень высокой влажности воздуха. Эффект также не будет достигнут, если заряженная поверхность диэлектрика гидрофобна (несмачиваемая: сера, парафин, масла и другие углеводороды) или скорость ее перемещения больше, чем скорость образования поверхностной пленки.
Увеличение влажности достигается распылением водяного пара или воды, циркуляцией влажного воздуха, а иногда свободным испарением с поверхности воды или охлаждением электризующей поверхности на 10о С ниже температуры окружающей среды.
Б.Химическая обработка поверхности, электропроводные покрытия.
Уменьшение удельного поверхностного сопротивления полимерных материалов может быть достигнуто химической обработкой их поверхности кислотами (например серной или хлорсульфоновой). В результате этого поверхности полимера (полистирол, полиэтилен и полиэфирные пленки) окисляются или сульфируются и удельное сопротивление уменьшается до 106 Ом при относительной влажности воздуха 75%.
Положительный эффект достигается и при обработке изделий из полистирола и полиолефинов погружением образцов в петролейный эфир при одновременном воздействии ультразвуком. Методы химической обработки эффективны, но требуют точного соблюдения технологических условий.
Иногда нужный эффект достигается нанесением на диэлектрик поверхостной проводящей пленки, например, тонкой металлической, получаемый распылением, разбрызгиванием, испарением в вакууме или наклеиванием металлической фольги. Пленки на углеродной основе получают распылением углерода в жидкой среде или порошка с частицами меньше 1 мкм.
В. Применение антистатических веществ.
Большинство горючих и легковоспламеняющихся жидкостей характеризуются высоким удельным электрическим сопротивлением. Поэтому при некоторых операциях, например с нефтепродуктами, происходит накопление зарядов статического электричества, которое препятствует интенсификации технологических операций, а также служит источником взрывов и пожаров на нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятиях.
Движение жидких углеводородов относительно твердой, жидкой или газообразной среды может привести к разделению электрических зарядов на поверхности соприкосновения. При движение жидкости по трубе слой зарядов находящихся на поверхности жидкости, уносится её потоком, а заряды противоположного знака остаются на контактирующей с жидкостью поверхностью трубы и если, металлическая труба заземлена, стекают в землю. Если же металлический трубопровод изолирован или изготовлен из диэлектрических материалов, то он приобретает положительный заряд, а жидкость — отрицательный.
Степень электризации нефтепродуктов зависит от состава и концентрации содержащихся в них активных примесей, физико-химического состава нефтепродуктов, состояние внутренней поверхности трубопровода или технологического аппарата (наличия коррозии, шероховатости и т.д.), диэлектрических свойств, вязкости и плотности жидкости, а также скорости движения жидкости, диаметра и длины трубопровода. Например, присутствие 0,001% механических примесей превращает инертное углеводородное топливо в электризуемое до опасных пределов.
Один из наиболее эффективных способов устранения электризации нефтепродуктов,- введение специальных антистатических веществ. Добавление их в тысячных или десятитысячных долях процента позволяет уменьшить удельное сопротивление нефтепродуктов на несколько порядков и обезопасить операции с ними. К таким антистатическим веществам относятся: олеаты и нафтенаты хрома и кобальта, соли хрома на основе синтетических жирных кислот, присадка «Сигбаль» и другие. Так, присадка на основе олеиновой кислоты олеат хрома уменьшает ρv бензина Б-70 в 1,2 ∙104 раза. Широкое применение в операциях по промывке деталей нашли присадки «Анкор -1» и АСП-1.
Для получения «безопасной» электропроводности нефтепродуктов в любых условиях надо вводить 0,001÷0,005% присадок. На физико-химические свойства нефтепродуктов они обычно не влияют.
Для получения проводящих растворов полимеров (клеев) также применяют антистатические присадки, растворимые в них, например соли металлов переменной валентности высших карбоновых и синтетических кислот.
Положительные результаты достигаются при использовании антистатических веществ на предприятиях по переработке синтетических волокон, поскольку они обладают способностью увеличивать их ионную проводимость и тем самым снижать электрическое сопротивление волокон и получаемых из них материалов.
Для приготовления антистатических веществ, которые влияют на электрические свойства волокон применяют: углеводороды парафинового ряда, жиры, масла, гигроскопические вещества, поверхностно-активные вещества
(ПАВ).
Антистатические вещества используются в промышленности полимеров, например, при обработке полистирола и полиметилметакрилата. Обработка полимеров антистатическими добавками производится как поверхностным нанесением, так и введением в расплавленную массу. В качестве таких добавок применяют например ПАВ. При поверхностном нанесении ПАВ ρs полимеров снижается на 5÷8 порядков, но срок эффективного действия мал (до одного месяца). Введение ПАВ внутрь более перспективно т.к. антистатические свойства полимеров сохраняются несколько лет, полимеры становятся менее подверженными действию растворителей, истиранию и т.д. Для каждого диэлектрика оптимальные концентрации ПАВ различны и варьируются от 0,05 до 3,0%.
В настоящее время широко используются трубы, выполненные из полупроводящих полимерных композиций с наполнителями: ацетиленовой сажей, алюминиевой пудрой. графитом, цинковой пылью. Лучший наполнитель – ацетиленовая сажа, снижающая сопротивление на 10÷11 порядков даже при 20% от массы полимера. Её оптимальная массовая концентрация для создания электропроводящего полимера составляет 25%.
Для получения электропроводной или антистатической резины в неё вводят наполнители: порошковый графит, различные сажи, мелкодисперсные металлы. Удельное сопротивление ρv такой резины достигает 5 ∙102 Ом∙м, а обычной до 106 Ом∙м.
Антистатическими резинами марки КР-388, КР-245 пользуются во взрывоопасных производствах, покрывают полы, рабочие столы, детали оборудования и колеса внутрицехового транспорта. Такое покрытие быстрее отводит возникающие заряды, снижает электризацию людей до безопасного уровня.
В последнее время разработана маслобензостойкая электропроводящая резина с использованием бутадиеннитральных и полихлоропреновых каучуков, которая широко используется для изготовления напорных рукавов и шлангов для перекачки ЛВЖ. Такие рукава значительно снижают опасность воспламенения при сливе и наливе ЛВЖ в авто- и железнодорожные цистерны и другие емкости, исключают применение специальных устройств для заземления заправочных воронок и наконечников.
Эффективное снижение потенциала ременных передач и ленточных транспортеров, изготовленных из материалов с ρs =105 Ом∙м, достигается увеличением поверхностной проводимости ремня и обязательным заземлением установки. Для увеличения поверхностной проводимости ремня его внутренняя поверхность покрывается антистатической смазкой, возобновляемой не реже одного раза в неделю.
Ионизация воздуха.
Сущность этого способа состоит в нейтрализации или компенсации поверхностных электрических зарядов ионами разного знака, которые создаются специальными приборами — нейтрализаторами. Ионы, имеющие полярность, противоположную полярности зарядов наэлектризованных материалов, под действием электрического поля, создаваемое зарядами таких материалов, оседают на их поверхностях и нейтрализуют заряды.
⇐ Предыдущая13Следующая ⇒
Рекомендуемые страницы:
