电工培训资料之静电灾害及其防护.docx

静电灾害及其防护 大约在公元前600年的时候，希腊哲学家泰利斯就曾经叙述过用毛织物摩擦过的琥珀具有一种能吸引轻小物体的能力，也就是我们现在常说的静电起电现象。到了1600年，一位名叫威廉.吉尔伯特的英国学者对上述现象在深入研究后指出，用丝绸摩擦玻璃或许多其它物质同样也会观察到类似现象。为了区别直流电、交流电，人们通常把相对于观察者宏观上不发生定向流动的电荷称为静电。 第一节、静电学基础知识 一、电位与电位差 在静电场中a、b两点的电位之差称为电位差，通常也叫做电压。 注意：需要明确一个概念，无论是正负电荷，只要存在差值，就存在电压。 二、导体和绝缘体 各种物体对电流的通过有着不同的阻碍能力，这种不同的物体允许电流通过的能力叫做物体的导电性能。 通常把电阻系数小的、导电性能好的物体叫做导体。例如：银、铜、铝是良导体；含有杂质的水、人体、潮湿的树木、钢筋混凝土电杆、墙壁、大地等，也是导体，但不是良导体。 电阻系数很大的、导电性能很差的物体叫做绝缘体。例如：陶瓷、云母、玻璃、橡胶、塑料、电木、纸、棉纱、树脂等物体，以及干燥的木材等都是绝缘体（也叫电介质）。 导电性能介于导体和绝缘体之间的物体叫做半导体。例如：硅、锗、硒、氧化铜等都是半导体。半导体在电子技术领域应用越来越广泛。 第二节、静电的产生、积聚和消散 一、固体静电 固体起电通常包括有接触起电、物理效应起电、非对称摩擦起电、电解起电、静电感应起电等起电类型。 （一）、接触起电 1.金属之间的接触起电 两种不同材料的固体相接触，在它们之间的距离达到或小于25埃时，一种物质中的电子就会传给另一种物质。失去电子的带正电，得到电子的带负电。人们通常认为两物体只有相互摩擦才能起电，其实摩擦只不过是增加了接触面及提高了接触后的分离速度，因此可以认为摩擦知识接触的一种特殊形式而已。 1879年亥姆霍兹指出，在互相接触的两金属间会形成等量异号的电荷层，通常称作偶电层。 应该指出，金属之间紧密接触虽然可产生偶电层，但当两金属分开时各接触点不可能做到同时分开，因而接触面两边的正负电荷将通过尚未分开的那些接触点构成到电通道而互相中和，致使在通常情况下导体分开后仍不带电。只有绝缘状态下的金属与绝缘材料摩擦时，两者都有可能带电。 2.金属与高分子固体间的接触起电 实践证明由橡胶带、皮革或合成材料制成的传动皮带与皮带轮或导向轮间发生摩擦和接触分离时，不论皮带轮或导向轮是用非金属材料制成的还是金属材料制成的，都会在皮带和轮子上产生等量异号的静电电荷。在橡胶、塑料、造纸、纤维等行业生产中的静电有时可高达几万伏甚至十几万伏，如不采取适当消除措施，则很容易导致电击和火灾。 （二）、其它起电 其它起电有：固体的物理效应起电（热电效应、压电效应、.因材料破裂而带电）、非对称摩擦起电、电解起电、静电感应带电等。 二、粉体静电 粉体是指由固体物质分散而成的细小颗粒。在生产过程中，例如在研磨、搅拌、筛选、过滤等工序中经常有静电产生。轻则是操作人员遭到电击影响生产，重则引起重大爆炸事故。 （一）、影响粉体静电产生的几个因素 1.材质影响 粉体与管道材料相同时，静电产生量很少；当管道由金属材料制成时，静电产生量与金属材质种类关系不大；当管道及粉体均由绝缘材料制成时，材料性质对静电影响显著。 2.时间影响 开始时随输送时间或搅拌时间的增加，静电产生量也不断增多，但经过一段时间之后便逐渐趋于饱和。 3.运动速度的影响 速度越高，颗粒的摩擦和碰撞越激烈，静电产生量也越多，而达到饱和所需要的时间却大为缩小。 4.粉体颗粒大小的影响 粉体颗粒越小，产生的电荷也越多。 粉体静电的产生还同管道、料槽和搅拌浆的形状、结构有关。例如：弯曲的管道比直管道容易产生静电；管道的狭窄部分币宽阔部分容易产生静电。 三、液体静电 液体在流动、搅拌、沉降、过滤、摇晃、喷射、飞溅、冲刷、灌注等过程中都可能产生静电。这种静电场场能引起易燃液体和可燃气体的火灾和爆炸。 （一）、在液体介质中产生静电的几种形式 流动带电、喷射带电、冲击带电、沉降带电。 （二）、影响液体静电产生的几个因素 1.液体所含杂质对静电产生量的影响 非常纯净的高度精炼的石油产品在管道流动时是不容易带电的。如果在轻油中存在胶体杂质，例如当油品中含有少量水时，就很容易带电，甚至引起静电事故。 2.液体电阻率对静电产生量的影响 在一定范围内液体中静电产生量随电阻率的增加而增大，但达到某一数值后，它随着电阻率值得增加而减小。 3.管道材质和管道内壁状况对液流电流的影响 同种液体流过不同材质的管道时，其静电的产生量仅有微小差别，但由于材质的电阻率差异很大，因此对其静电的消散却有显著的影响，从而明显影响液流电流的大小。 管道内壁的约粗糙，静电产生量越大。 4.水分的影响 当油品中混入水分在1-5%时，其静电产生量最多，静电危险性也越大。 5.管路几何形状及容器尺寸的影响 注油管管口形状对静电产生有很大影响。例如，45斜口圆筒管头比平圆筒管头产生的静电量要少得多。 6.过滤器的影响 过滤器会大大增加接触和分离的强度，更换不同的过滤器，可使液体静电的电压增加十几倍甚至近百倍。 7.流速和管径的影响 流速越快，油品的静电产生量越多。 8.液体流动状态的影响 流动的液体由层流变为喘流时，其带电量会有显著的增加。 四、石油静电的产生 （一）、输油管线中静电的产生 由一般的液体起电机理可知，油品经管路输送过程中，因摩擦将有大量的静电产生。当油品流量较小时（比如100立方米/分时），在泵内即管道内所产生的液流电流接近相等，当流量逐渐增加时，在泵及管道内的液流电流值虽然均有上升，但是管道内的电流值增加幅度远远超过泵内的液流电流的增加幅度。 （二）、过滤器对静电产生量的影响 过滤器是一个静电发生源。起电量的大小主要取决于过滤器的结构和过滤器滤芯材质的种类。 （三）、影响储油罐内静电产生量的几个因素 1.静电荷的产生与装油方式的关系 装油方式可分为两种：一种为底部装油法又称潜流装油；另一种是上部装油法又称为喷溅装油。 这两种方法相比，后者（喷溅式装油）静电产生量大。同时，喷溅式装油法还因油品冲击到罐壁造成喷溅飞沫而产生静电，与此同时还常常有油雾出现，如果油雾与空气混合达到爆炸浓度，则有更大的危险性。 2.油品的流出口至油面的距离（落差）越高，静电产生量也越大。 3.不同油品相混合会增加静电的产生量。 4.当罐底有沉降水时，若采用底部进油方式，则会搅起沉降水，从而大大的增加静电的产生量。 5.用蒸汽清洗油罐也会产生很高的静电电位。 6.油罐在注油过程中，从注油停止到油面产生最大静电电位，往往需要经过一段时间，这个时间通常称为延迟时间。 （四）、铁路槽车静电的产生 铁路槽车装油基本上有两种方式，一种是泵式装油系统；另一种是自流式装油系统。分析这两种进油系统的静电分布可以看出，泵式系统的静电量主要产生在泵及过滤器处，且在过滤器静电产生量达到峰值。自流系统与泵式装油系统相比，没有因泵使静电急剧产生的这一个环节，这使得进入过滤器时的初始电荷较少。二者相同之处是在过滤器处都有大量静电产生，因此通常把过滤器设置在离装油口100米以外（无硬性规定），以便有充裕的时间逸散电荷。 （五）、汽车油罐车静电的产生 1.静电主要产生部位虽然仍是泵、过滤器、管道等，但油罐车上的加注系统的静电产生量要比地面管道高得多。 2.油罐车的猪油过程中罐内油面电位的变化规律通常是随油面高度的增加而增大，当达到某一值后又开始下降。 五、气体静电的产生 当气体在管道内流动或由阀门等处的缝隙高速喷出时均能产生强烈的静电。完全纯净的气体是不容易产生静电的，但是由于气体内往往都含有灰尘、粉末、液滴等细小颗粒，因此都有静电产生。 气体和蒸汽的静电虽然比固体和液体产生的静电弱一些，但其静电电压也常常高达万伏。 六、人体静电的产生 （一）、人体起电的原因 1.接触分离带电 当人在地毯上或工业橡胶上行走时，就会因鞋底和地面之间不断的紧密接触与分离而发生接触起电。有人曾作过如下实验：当人穿着尼龙、羊毛、混纺衣服从人造革面椅子上起历时，人体可产生高达近万伏的静电电压。 2.人体感应起电 当人体紧急某带电体时，人体可以因受到静电感应而带电。 3.吸附带电 当人在具有带电微粒空间里活动时，由于带电微粒被人体所吸附，也会使人体带电。例如，当人走近有带电水雾的空间时，人体会发生吸附带电。 （二）、影响人体带电的几个因素 七、静电的消散 物体所带的静电，在没有其他来源供给时，其原有的静电总是要逐渐消散的。 静电的消散主要是通过两种途径，即放电和泄漏。 （一）、静电的放电 （二）、静电的泄漏 1.静电泄漏的规律性 绝缘体上的静电的泄漏一般来说，有两条途径，一条是绝缘体表面，另一条是通过绝缘体内部进行泄漏。这两种泄漏分别取决于绝缘体的表面电阻和体积电阻。 2.影响静电泄漏的因素 （1）、湿度的影响 吸湿性越大的绝缘体，对静电泄漏的影响越大。如：玻璃表面容易被水湿润，从而加速静电的泄漏；石蜡等不易被水湿润，其静电泄漏受湿度影响较小。 （2）、气体中的离子的影响 含有大量电子和离子的气体覆盖在绝缘体表面时，也能加速绝缘体静电的泄漏。