›

Статическое электричество — что такое, причины возникновения. Понятие статического электричества и защита от него Защита электрооборудования от статического электричества

Статическое электричество возникает вследствие сохранения зарядов электростатического поля на диэлектрических материалах. Оно отрицательно влияет на жизнь человека и эксплуатацию электрических устройств. Образование искр от статического электричества способствует пожарам и взрывам. Мощности энергии вполне хватит для возгорания газовоздушных смесей и пыли.

Заряд статического электричества может накапливаться на теле человека, если на нем одежда из шерсти или из химических волокон. Величина потенциала около 7 Джоулей не составляет опасности для человека, однако способна вызвать судороги и сокращения мышц. А это в свою очередь может создать условия для травмы на работе, падения с высоты и т.д.

Статическое электричество отрицательно влияет на функционирование точных приборов, радиосвязи, вызывает неисправности в работе. Работники, на которых постоянно воздействует статическое электричество, чаще болеют сердечно-сосудистыми заболеваниями и болезнями нервной системы.

Только защита от статического электричества способна свести к нулю или вовсе не допустить возникновение этого отрицательного явления.

Источники статического электричества
  • Действие различных излучений.
  • Резкое изменение температуры.
  • Взаимодействие тел друг с другом при движении.

Это явление оказывает негативное влияние и представляет опасность. Защита от статического электричества позволяет полностью предотвратить или значительно уменьшить его действие.

В бытовых условиях статическое поле часто возникает на шерсти животных, при снятии синтетической одежды, расчесывании волос, при ношении резиновой обуви, хождении по ковру в шерстяных носках, пользовании пластмассовыми изделиями.

Электростатическое поле не угрожает жизни человека, при разряде образуется слабый ток, который не способен слишком навредить организму человека. Он может создать лишь некоторое некомфортное состояние. Для предотвращения такого эффекта необходимо соблюдать всего лишь несколько простых правил: в морозную и сухую погоду не гладить животных, медленнее снимать шерстяную одежду, либо обработать ее специальным составом, при расчесывании волос применять деревянную или металлическую расческу.

Накапливанию электростатической энергии способствуют:
  • Железобетонные стены здания.
  • Слишком сухой воздух.

Для электронных устройств заряд электростатического поля является злейшим врагом. Некоторые элементы электронных устройств не способны выдержать высокие напряжения, возникающие при разряде. Чувствительные элементы могут выйти из строя или ухудшить свои параметры работы.

Если объектом воздействия электрического поля станут легковоспламеняющиеся жидкости, это создаст условия для их воспламенения. Эти жидкости при перевозке в цистернах могут накопить статический заряд. Также заряд возникает и от механизма или человека, подошедшего к ним близко. Поэтому в промышленном производстве, где имеются легковоспламеняющиеся жидкости, большое внимание уделяют устройству заземления подвижных конструкций, механизмов. Для пошива обуви и специальной одежды на производстве также применяются специальные ткани, которые не способны накапливать электрический заряд.

Принцип действия

Разберемся, как образуется статический заряд. В нормальном состоянии физические тела обладают одинаковым числом отрицательных и положительных частиц. За счет этого баланса создается нейтральное состояние тела. При нарушении нейтрального состояния тело получает электрический заряд одного полюса.

Статикой называется состояние тела в покое, когда оно находится без движения. В веществе тела может возникать поляризация, которая выражается в передвижении зарядов между частями тела, либо от находящегося рядом предмета.

Вещества электризуются из-за разделения тел, изменения зарядов во время трения, резкого изменения температуры, облучения. Заряды электрического поля находятся на поверхности тела или удалены от поверхности на расстояние, равное межатомному расстоянию. Если тела не заземлены, то заряды концентрируются на контактной площади, а при наличии заземления заряд уходит в контур заземления.

Процессы накапливания зарядов и их стекание происходят в одно время. Тело электризуется при условии получения им большего заряда энергии, по сравнению с расходуемым зарядом. В результате становится понятно, что защита от статического электричества должна отводить накапливаемые заряды на заземляющий контур.

Величина статического электричества

Все физические вещества имеют свою характеристику на трибоэлектрической шкале, в зависимости от их способности создавать электрические заряды различных полюсов при трении. Основные такие вещества изображены на рисунке.

Чтобы иметь представление о размерах возникающих статических зарядов, рассмотрим несколько примеров:
  • Вращающийся шкив с приводным ремнем способен зарядиться до 25000 вольт.
  • Кузов автомобиля, движущегося по сухой дороге, может получить заряд до 10000 вольт.
  • Человек в шерстяных носках при хождении по сухому ковру способен накопить заряд на теле до 6000 вольт.

В результате становится понятно, что напряжение электростатического поля может достигнуть значительных размеров даже в быту. Этот заряд не причиняет человеку значительного вреда ввиду его малой мощности. Разряд протекает через большое сопротивление и исчисляется в нескольких долях миллиампера.

Влажность воздуха также снижает электростатический заряд. Она влияет на значение потенциала тела во время прикосновений с разными материалами. Поэтому защита от статического электричества может заключаться в применении .

В природной среде существует статическое электричество, достигающее огромных значений. Например, при движении облаков между ними возникают большие потенциалы энергии, которые выражаются в разрядах молнии. Мощность этих разрядов вполне хватит, чтобы сжечь деревянный дом или расколоть ствол многолетнего дерева.

В бытовых условиях при разрядах электростатического поля человек чувствует мелкие пощипывания в пальцах, видны искры от трения шерстяной одежды, снижается работоспособность человека. Электростатическое поле негативно влияет на состояние человека, но явных повреждений не наносит.

Существуют измерительные приборы, способные точно измерить значение статического потенциала накопленного заряда на теле человека и на корпусе какого-либо устройства.

Защита от статического электричества

Существуют различные методы защиты от разрядов электростатического поля, как в быту, так и в промышленных условиях. Они имеют свои отличия. Рассмотрим подробнее каждые из них.

Защита в бытовых условиях

Каждый человек должен представлять опасность, которую несут статические разряды для организма. Их необходимо знать, и уметь их ограничивать. Для решения этой задачи организуются разные мероприятия по обучению людей методам защиты, в том числе телепередачи.

На этих мероприятиях людям объясняют, откуда и как появляется статическое поле, методы его измерения и приемы выполнения профилактической работы. Например, чтобы избежать неприятных ощущений статического поля, для расчесывания волос целесообразно использовать деревянные расчески, вместо пластиковых. Дерево имеет нейтральные характеристики, и во время трения не создает заряды электростатического поля. В магазинах можно без труда приобрести деревянную расческу любой формы и вида.

Чтобы предотвратить образование статического потенциала на кузове автомобиля при езде по сухому дорожному покрытию, применяют специальные антистатические ленты, которые фиксируются сзади автомобиля на днище кузова. В торговой сети можно без труда выбрать любой вариант такой ленты.

Если автомобиль ничем не защищен от возможного разряда накопленного заряда потенциала, то напряжение можно снимать временным заземлением кузова автомобиля путем его соединения с землей через металлическую часть. Для этого можно использовать ключ зажигания. Снимать напряжение в обязательном порядке необходимо перед тем, как заправлять автомобиль бензином.

Когда на одежде из химических волокон образуется статический заряд, то рекомендуется пользоваться «Антистатиком». Это специальный баллончик в виде аэрозоля, который продается в магазинах. Он снимает статическое электричество с одежды, тканей, с синтетических чехлов на сиденьях автомобиля, особенно в зимнее время, когда воздух сухой. Но, чтобы не использовать различные баллончики и химию, рекомендуется носить одежду из натуральных материалов: хлопка и льна.

Если на обуви прорезиненная подошва, то это создает условия для накопления потенциала напряжения. Чтобы этого не произошло, достаточно в обувь положить специальные антистатические стельки, которые сделаны из натуральных материалов. В результате негативное влияние на человека уменьшится.

Слишком сухой воздух зимой в городских квартирах способствует накапливанию электростатического заряда. Для этого существуют специальные устройства – увлажнители воздуха. Если такого устройства нет, то вполне подойдет большая влажная салфетка, которую необходимо положить на батарею. В результате процесс накопления заряда уменьшится, обстановка в квартире улучшится. Также рекомендуется регулярно производить влажную уборку. Это позволит вовремя удалять пыль и наэлектризованные участки. Такой способ является лучшим.

Электрические устройства в быту при эксплуатации также накапливают статический заряд на корпусе. Для снижения действия статического заряда выполняют систему уравнивания потенциалов. Она подключается к заземляющему контуру всего дома. Акриловая ванна подвержена накоплению на ней статического заряда, и ее необходимо защищать системой уравнивания потенциалов. Даже чугунная ванна с акриловым вкладышем также подвержена этому негативному явлению.

Защита от статического электричества на производстве
В промышленном производстве применяют несколько способов сохранения функциональности оборудования:
  • Увеличение стойкости устройств и оборудования к воздействию электростатического разряда.
  • Блокировка проникновения заряда на рабочее место.
  • Недопущение возникновения электростатических зарядов.

Два последних способа дают возможность осуществлять защиту многих устройств, а первый способ применяется только для отдельных видов оборудования.

Высокую защиту от разрядов статического поля и сохранения функциональности устройства обеспечивает . Это металлическая клетка в виде сетки с мелкой ячейкой. Клетка ограждает оборудование со всех сторон. Она подключается к заземляющему контуру. Внутрь клетки не проходят электрические поля, в то же время магнитному статическому полю, клетка Фарадея не мешает. По такому же принципу защищают кабели, оснащая их металлическим экраном.

Защита от статического электричества делится по методам выполнения:
  • Конструкционно-технологические.
  • Химические.
  • Физико-механические.

Последние два метода дают возможность снизить образование зарядов и повысить скорость их ухода в землю. Первый метод выполняет защиту устройств от зарядов, но не отводит их на заземление.

Оптимизировать снижение электростатического заряда можно следующим образом:
  • Увеличением токопроводимости материалов.
  • Созданием коронирования.
Такие задачи решают с помощью:
  • Выбора материалов с хорошей объемной проводимостью.
  • Увеличением рабочих поверхностей.
  • Ионизацией воздушного пространства.

Для реализации этих задач создают магистрали для протекания на землю статических зарядов, минуя рабочие компоненты устройств. Если материалы имеют высокое сопротивление, то применяют другие способы.

5.1. Общие положения

5.1.1. Для предотвращения возможности возникновения опасных разрядов с поверхности оборудования, веществ, перерабатываются, а также с тела человека необходимо предусматривать, с учетом особенностей производства и меры, которые могут обеспечить отвод заряда:

Снижение интенсивности генерации заряда статического электричества;

Отвод заряда путем заземления оборудования и коммуникаций, а также обеспечение постоянного электрического контакта с заземлением тела человека;

Отвод заряда путем уменьшения удельного объемного и поверхностного электрического сопротивления;

Нейтрализация заряда путем использования различных средств защиты от статического электричества по ГОСТ 12.4.124-83.

5.1.2. Для снижения интенсивности возникновения заряда:

Везде, где это технологически возможно, горючие газы должны очищаться от взвешенных жидких и твердых частиц, жидкости - от загрязнения нерастворимыми твердыми и жидкостными примесями;

Везде, где этого не требует технология производства, должно быть исключено разбрызгивание, дробление, распыление веществ;

Скорость движения материалов в аппаратах и магистралях не должна превышать значений, предусмотренных проектом.

5.1.3. Снижение чувствительности объектов, окружающей и проникающего в них среды к зажигая воздействия разрядов статического электричества следует обеспечить регламентированием параметров производственных процессов (влагосодержания и дисперсности аерозависив, давления и температуры среды и др.), влияющих на W, и флегматизацию горючих сред.

5.1.4. В случае, когда невозможно обеспечить стекание возникающих зарядов, для предотвращения зажигания искровыми разрядами статического электричества среды внутри аппаратов при передавливание легковоспламеняющихся жидкостей, пневмотранспортуванни горючих мелкодисперсных и сыпучих материалов, продувке оборудования при запуске и т.п., необходимо исключить возникновение взрывоопасных смесей путем использования закрытых систем с избыточным давлением или инертных газов для заполнения аппаратов, емкостей, закрытых транспортных систем или другими способами.

5.1.5. В случае использования оборудования, которое изготовлено из материалов с удельным объемным электрическим сопротивлением более 10 5 Ом · м, необходимо руководствоваться требованиями раздела 5.8 настоящих Правил.

5.1.6. В случае переработки и транспортировки в электропроводном оборудовании (см. п.5.8.1) без распыления и разбрызгивания веществ, обладающих удельное объемное электрическое сопротивление менее 10 5 Ом · м, использование средств защиты от статического электричества в соответствии с этими Правил не нужно.

5.2. Отвод заряда путем заземления

5.2.1. Заземляющие устройства для защиты от статического электричества разрешается объединять с заземляющими устройствами для электрооборудования. Такие заземляющие устройства должны быть выполнены в соответствии с требованиями "Правил устройства электроустановок" (ПУЭ, раздел 1), и ГОСТ 12.1.030-81, ГОСТ 21130-75, СНиП 3.5.06-85 "Электротехнические устройства".

Сопротивление заземляющих устройств, которые предназначаются исключительно для защиты от статического электричества, допускается не выше 100 Ом.

5.2.2. Все металлические и электропроводные неметаллические части технологического оборудования должны быть заземлены независимо от того, принимаются другие меры защиты от статического электричества.

5.2.3. Неметаллическое оборудование считается электростатически заземленным, если сопротивление любой точки его внутренней поверхности относительно контура заземления не превышает 10 7 Ом.

Измерения этого сопротивления должны проводиться при относительной влажности окружающего воздуха 50 ± 5% и температуре 23 ± 2 ° C, причем площадь соприкосновения измерительного электрода с поверхностью оборудования не должна превышать 20 см 2, а располагаться при измерениях электрод должен в точках поверхности оборудования, наиболее удаленных от точек контакта этой поверхности с заземленными металлическими элементами, деталями, арматурой.

5.2.4. Металлическое и электропроводное оборудование, трубопроводы, вентиляционные короба и кожухи термоизоляции трубопроводов и аппаратов, расположенных в цехе, а также на наружных установках, эстакадах и каналах, должны представлять собой по всей длине непрерывную цепь, который в пределах цеха (отделения, установки) должен быть присоединен к контуру заземления через каждые 40-50 м, но не менее чем в двух точках.

5.2.5. Присоединению к контуру заземления при помощи отдельного ответвления (независимо от наличия заземления соединенных с ними коммуникаций и конструкций) подлежат объекты на поверхности и внутри которых может образовываться заряд: аппараты, емкости, агрегаты, в которых происходит дробление, распыление, разбрызгивание продуктов; футерованные и эмалированные аппараты (емкости); машины, которые стоят отдельно, агрегаты, аппараты, не соединенные трубопроводами с общей системой аппаратов и емкостей. Эти ответвления должны быть выполнены в соответствии со СНиП 3.05.06-85 "Электротехнические устройства".

5.2.6. Резервуары и емкости объемом более 50 м 3, за исключением вертикальных резервуаров диаметром до 2,5 м, должны быть присоединены к заземлителю с помощью не менее двух заземляющих проводников в диаметрально противоположных точках.

5.2.7. Фланцевые соединения трубопроводов, аппаратов, корпусов с крышкой и соединения на розбортуванни, не окрашенные неэлектропроводных красками, имеют достаточный для отвода заряда статического электричества сопротивление (не более 10 Ом), не требуют дополнительных мер по созданию непрерывной электрической цепи, например, установки специальных перемычек.

В этих соединениях запрещается применение шайб, изготовленных из диэлектрических материалов и окрашенных неэлектропроводных красками.

5.2.8. Заземления трубопроводов, расположенных на внешних эстакадах, должно быть выполнено в соответствии с действующей "Инструкции по устройству молниезащиты зданий и сооружений" РД 34.21.122-87.

5.2.9. Наливные стояки эстакад для заполнения железнодорожных цистерн должны быть заземлены. Рельсы железнодорожных путей в пределах сливного-наливного фронта должны быть электрически соединены между собой и присоединены к заземляющему устройству, не связан заземлением электротяговый сети.

5.2.10. Автоцистерны, а также танки наливных судов, находящихся под наливом и сливом сжиженных газов и пожароопасных жидкостей, в течение всего времени заполнения и опорожнения должны быть присоединены к заземляющему устройству.

Контактные устройства для присоединения заземляющих проводников от автоцистерны и наливных судов должны быть установлены вне взрывоопасной зоны.

Гибкие заземляющие проводники поперечным сечением не менее 6 мм 2 должны быть постоянно присоединены к металлическим корпусам автоцистерн и танков наливных судов и иметь на конце струбцину или наконечник под болт М10 для присоединения к заземляющему устройству.При отсутствии постоянно присоединенных проводников заземления автоцистерн и наливных судов должно проводиться инвентарными проводниками в следующем порядке: заземляющий проводник сначала присоединяется к корпусу цистерны или танка), затем к заземляющего устройства.

Возможно использование во взрывоопасной зоне заземляющих устройств, имеющих соответствующий уровень взрывозащиты.

5.2.11. Открытие люков автоцистерн и танков наливных судов и погружение в них шлангов должно производиться только после присоединения заземляющих проводников к заземляющему устройству.

5.2.12. Резиновые или другие шланги из неэлектропроводных материалов с металлическими наконечниками, используемые для налива жидкостей в железнодорожные цистерны, автоцистерны, наливные суда и другие передвижные сосуды и аппараты, должны быть обвиты медной проволокой диаметром не менее 2 мм (или медным тросиком сечением не менее 4 мм 2) с шагом витка 100-150 мм.Один конец проволоки (или тросика) соединяется пайкой (или под болт) с металлическими заземленными частями продуктопровода, а другой - с наконечником шланга.

При использовании армированных шлангов или антиелектростатичних рукавов их обвивка не требуется при условии обязательного соединения арматуры или электропроводного резинового слоя с заземленным продуктопроводом и металлическим наконечником шланга.

Наконечники шлангов должны быть изготовлены из меди или других металлов, которые не дают механической искры.

5.3. Рассеивание заряда путем уменьшения удельного объемного и поверхностного электрического сопротивления

5.3.1. В тех случаях, когда заземление оборудования не предотвращает накопление опасного количества статического электричества, нужно принимать меры для уменьшения удельного объемного или поверхностного электрического сопротивления материалов, перерабатываются с помощью использования увлажняющих устройств или антиелектростатичних веществ.

5.3.2. Для уменьшения удельного поверхностного электрического сопротивления диэлектриков рекомендуется увеличивать относительную влажность воздуха до 55-80% (если это допускается условиями производства). Для этого нужно применять общее или местное увлажнение воздуха в помещении при постоянном контроле его относительной влажности.

Примечание.

Способ уменьшения удельного поверхностного электрического сопротивления путем повышения относительной влажности воздуха и создания тем самым адсорбированного слоя влаги на поверхности материала не эффективен в случаях, когда:

Когда материал, электризуется, гидрофобный;

Когда температура материала, электризуется, выше температуры окружающей среды;

Когда время движения материала в зоне влияния увлажняющего воздуха меньше, чем время образования адсорбированных влажной пленки;

Когда температура воздуха в рабочее зоне выше температуры, при которой пленка влаги может удержаться на материале.

5.3.3. Для местного увеличения относительной влажности воздуха в зоне, где происходит электризация материалов, рекомендуется:

Подача в зону водяного пара (при этом электропроводящие предметы, которые находятся в зоне, должны быть заземлены;

Охлаждение поверхностей наелектризувалися, до температуры на 10 ° C ниже температуры окружающей среды;

Распыление воды;

Свободное испарение воды с больших поверхностей.

Для общего увеличения влажности в помещении может быть использована система приточной вентиляции с промывкой воздуха в оросительной камере.

5.3.4. Для уменьшения удельного поверхностного электрического сопротивления, в случаях, когда повышение относительной влажности окружающей среды неэффективно, возможно дополнительно рекомендовать применение антиелектростатичних веществ (Приложения 5, 6, 7).

Нанесения их на поверхность материалов, электризуются, может осуществляться погружением, пропиткой или напылением с последующей сушкой, обтиранием поверхности изделия тканью, которая пропитана антиелектростатичним раствором.

Примечание.

Действие антиелектростатичних веществ при поверхностном нанесении их непродолжительная (до одного месяца) за неустойчивости к промыванию растворителями, долговременного хранения и трения.

Продолжительность антиелектростатичнои действия можно повысить введением в состав материалов, перерабатываются, различных полимерных связующих (например, поливинилацетат) или применением высокомолекулярных антиелектростатичних средств с пленкообразующими свойствами.

Введение антиелектростатичних веществ в состав материалов, перерабатываются, менее эффективно, однако свое действие эти вещества содержатся в течение нескольких лет.

Введение антиелектростатичних веществ может быть осуществлено различными способами:

Добавлением к мономеров перед их полимеризации;

Введением непосредственно в момент самой полимеризации;

Введением при вальцовке, экструзии или смешивании в смесителе.

5.3.5. Для уменьшения удельного объемного сопротивления диэлектрических жидкостей и растворов полимеров (клеев) может быть применена введения различных растворенных в них антиелектростатичних присадок, в частности, солей металлов переменной валентности, высших карбоновых, нафтеновых и синтетических жирных кислот (см. Приложения 8, 9).

5.3.6. Введение поверхностно-активных веществ и других антиелектростатичних добавок и присадок допустимо только в тех случаях, когда есть разрешение органов санитарного надзора и применение не влечет нарушений технических требований, предъявляемых к выпускаемой продукции.

5.4. Нейтрализация заряда на поверхности твердых диэлектрических материалов

5.4.1. В случаях, когда опасное воздействие электризации ограничивается каким-либо местом или небольшим количеством мест в технологическом процессе, или когда нельзя достичь отвода заряда статического электричества с помощью более простых средств (див.розд. 5.2, 5.3), рекомендуется осуществлять нейтрализацию путем ионизации воздуха в непосредственной близости от поверхности заряженного материала. С этой целью могут быть использованы нейтрализаторы статического электричества (ГОСТ 12.4.124-83), типы и основные технические характеристики которых приведены в Приложении 10.

5.4.2. Для нейтрализации зарядов статического электричества во взрывоопасных помещениях всех классов следует применять радиоизотопные нейтрализаторы, если они не запрещены другими нормативными документами. Их установка и эксплуатация осуществляется в соответствии с требованиями инструкций, к ним прилагаются.

Выбор необходимого типа радиоизотопных нейтрализаторов осуществляется согласно отраслевым методикам и рекомендациями.

Примечание.

При изготовлении продукции санитарно-гигиенического и бытового назначения (салфетки, тампоны, папиросная и мундштучный бумага, ткани и т.п.), а также тетрадных продукции применения радиоизотопных нейтрализаторов запрещается.

5.4.3. В случаях, когда материал (пленка, ткани, лента, лист) электризуется настолько сильно, что применение радиоизотопных нейтрализаторов не обеспечивает нейтрализацию заряда статического электричества, допускается установка комбинированных (индукционно-радиоизотопных) или взрывозащитных индукционных и высоковольтных (постоянной и переменной напряжения) нейтрализаторов.

5.4.4. Во всех случаях, когда позволяет характер технологического процесса и конструкция машин, следует применять индукционные нейтрализаторы.

Устанавливаться они должны таким образом, чтобы расстояние между их коронирующих электродами (иглами, струнами, лентами) и заряженной поверхностью было минимальным и не превышало 20-50 мм (в зависимости от конструкции нейтрализатора). Во взрывоопасных помещениях при этом необходимо принимать меры, исключающие возможность возникновения искрового разряда между заряженной поверхностью и коронирующих электродами.

5.4.5. В случае невозможности применения индукционных нейтрализаторов или недостаточной их эффективности в помещении, которое не является взрывоопасным, необходимо применять высоковольтные нейтрализаторы и ней-трализаторы скользящего разряда.

Примечание.

В случае использования игольчатых индукционных и высоковольтных нейтрализаторов необходимо предусмотреть меры, предупреждающие возможность травмирования обслуживающего персонала иглами нейтрализаторов.

5.4.6. Для нейтрализации заряда статического электричества в труднодоступных местах, на поверхности объектов, имеющих сложную конфигурацию, меняют непрерывно геометрические размеры, т.е. там, где невозможна установка нейтрализаторов в непосредственной близости от заряженной поверхности, следует применять аэродинамические нейтрализаторы с принудительной подачей ионов струей воздуха.

В случае, когда этот способ нейтрализации применяется в взрывоопасном помещении, ионизаторы (кроме радиоизотопных) должны быть взрывозащищенными или располагаться в соседних помещениях, не являющихся взрывоопасными.

Примечание.

В случае, когда на заряженном материале существуют как положительно, так и отрицательно заряженные участки, или когда знак заряда неизвестен, необходимо применять ионизаторы, обеспечивающих образование в воздушном потоке как положительных, так и отрицательных ионов.

Когда материал заряженный преимущественно зарядом одного знака, желательно обеспечить униполярные ионизацию воздушного потока (ионами противоположного знака). В этом случае степень ионизации воздушного потока уменьшается медленнее, чем при биполярной ионизации, что позволяет устанавливать ионизатор на большем расстоянии.

5.5. Предотвращение опасных разрядам из жидкостей

5.5.1. Когда в трубопроводах и технологической аппаратуре, в которых содержатся жидкие продукты, исключена возможность образования взрывоопасных концентраций паровоздушных смесей (температура жидкости ниже нижнего температурного предела взрываемости, среда не содержит окислителей и находится под избыточным давлением; аппараты и коммуникации заполнены инертными газами), скорости транспортировки жидкостей по трубопроводам и истечения их в аппараты не ограничиваются.

В других случаях скорость движения жидкостей по трубопроводам и истечения их в аппараты (резервуары) необходимо ограничить таким образом, чтобы плотность заряда, потенциал, напряженность поля в резервуаре (аппарате), которая заполняется, не превышали значения, при котором возможно возникновение искрового разряда с энергией, не превышает 0,4 минимальной энергии зажигания окружающей среды.

Максимально безопасные скорости движения жидкостей по трубопроводам и истечения их в аппараты (резервуары) определяются в каждом отдельном случае в зависимости от свойств жидкости и содержания в ней нерастворимых примесей, размера, свойств материала стенок трубопровода (аппарата), давления и температуры в аппарате, который заполняется. При этом явно безопасным является транспортировка по заземленных металлических трубопроводах жидкостей с удельным объемным электрическим сопротивлением до 10 5 Ом · м со скоростями до 10 м / с, а жидкостей с удельным объемным электрическим сопротивлением до 10 9 Ом · м - со скоростями до 5м / с.

Для жидкостей с удельным объемным электрическим сопротивлением более 10 9 Ом · м допустимые скорости транспортировки и истечения устанавливаются для каждой жидкости отдельно, безопасной скоростью истечения таких жидкостей из заземленных металлических трубопроводов в заземленные металлические резервуары (аппараты) является 1,0 м / с.

5.5.2. Для снижения до безопасного значения плотности заряда в потоке жидкости, имеющей удельное объемное электрическое сопротивление более 10 9 Ом · м, при необходимости транспортировки ее по трубопроводам со скоростями, превышающими безопасны, необходимо применять специальные устройства для отвода заряда.

Устройства для отвода заряда из жидкого продукта должны устанавливаться на загрузочном трубопроводе непосредственно у входа в аппарат (резервуар), которая заполняется так, чтобы при максимальной скорости транспортировки время движения продукта по загрузочному трубопроводе после выхода из устройства до истечения его в аппарат не превышал 10% постоянной времени релаксации заряда в жидкости. Когда это условие конструктивно не может быть выполнена, отвод возникающего в загрузочном патрубке заряда должно быть обеспечено в середине аппарата, заполняется (резервуара) до выхода заряженного потока на поверхность жидкости, которая есть в аппарате.

5.5.3. Как устройства для отвода заряда из жидкого продукта могут использоваться:

Индукционные нейтрализаторы со струнами или иглами;

Релаксационные емкости, которые представляют собой горизонтальный участок трубопровода увеличенного диаметра.

При этом диаметр этого участка трубопровода должен быть не менее:

где Д р - диаметр релаксационной емкости, м;

Д т - диаметр трубопровода, м;

V т - скорость жидкости в трубопроводе, м / с.

Длина его (м) должна быть не менее

где e - диэлектрическая постоянная жидкости;

r v - удельное объемное электрическое сопротивление жидкости, Ом · м.

5.5.4. Как устройство для отвода заряда внутри аппарата (резервуара), которая заполняется, возможно применять:

Клетки с заземленной металлической сетки, охватывающие некоторый объем около конца загрузочного патрубка таким образом, чтобы заряженный поток из патрубка поступал Внутри клетки.

При этом объем клетки должен быть не менее

где V - объем клетки, м 3;

Q - производительность перекачки жидкости (расходы), м 3 / ч;

t = ee 0 r v - постоянная времени релаксации заряда в жидкости, с;

e - диэлектрическая проницаемость жидкости, безразмерная;

e 0 - электрическая постоянная, равна 8,854 · 10 -12 ф / м;

r v - удельное объемное электрическое сопротивление жидкости, Ом · м;

Специальные насадки на конце загрузочного патрубка, которые так формируют и направляют заряженный струю, вытекающую, чтобы обеспечить максимальное время распространения его на поверхности днища и стенок аппарата (резервуара), которая заполняется;

Нейтрализаторы погружного типа, которые представляют собой толстостенную трубу из диэлектрика с установленными в ней протяженными электродами-струнами.

5.5.5. Для обеспечения отвода заряда из потока жидкости электризуется, в широком диапазоне изменений удельного объемного электрического сопротивления от 10 9 до 13 Октябрь Ом · м может использоваться автономная система устройств защиты от статического электричества, которые состоят из индукционного струнного нейтрализатора и устройства для обеспечения релаксации.

5.5.6. Для предотвращения опасных искровых разрядов нужно не допускать наличия на поверхности горючих и легковоспламеняющихся жидкостей в аппаратах и резервуарах незаземленным электропроводных плавающих предметов.

Понтоны из электропроводящих материалов, предназначенных для уменьшения потери жидкости от испарения, должны быть заземлены с помощью не менее двух гибких заземляющих проводников, присоединенных к понтону в диаметрально противоположных точках.

Примечания:

1. При применении поплавковых или буйкових уровнемеров их поплавки должны быть изготовлены из электропроводного материала и при любом положении иметь надежный контакт с заземлением.

2. В случае, когда при существующей технологии производства невозможно предотвратить наличие на поверхности жидкости незаземленным плавающих предметов, необходимо принять меры, исключающие возможность создания над ней взрывоопасной среды.

3. Использование неэлектропроводных плавающих устройств и предметов (понтонов, пластмассовых шаров и др.), которые предназначены для уменьшения потерь жидкости от испарения, разрешается только по согласованию со специализированной организацией.

5.5.7. Жидкости должны подаваться в аппараты, резервуары, тару полным сечением трубы таким образом, чтобы не допускать их разбрызгивания, распыления.

5.5.8. Налива жидкости свободно падающей струей не разрешается. Расстояние от конца загрузочной трубы до дна приемной сосуда не должно превышать 200 мм, а когда это невозможно, то струя должен быть направлен вдоль стенки. При этом форма конца трубы и скорость подачи жидкости должны быть выбраны таким образом, чтобы предотвратить ее разбрызгивание.

При верхнем наливе аппарата, резервуара, цистерны и т.д. с помощью резинового шланга необходимо предусмотреть его вертикальное расположение.

Исключение составляют лишь случаи, когда гарантирована невозможность возникновения в приемной сосуде взрывоопасных концентраций парогазовых смесей.

5.5.9. Жидкости должны поступать в резервуары ниже уровня остатка жидкости в них находится.

В начале заполнения пустого резервуара жидкости, имеющие удельное объемное электрическое сопротивление более 10 5 Ом · м, должны подаваться в него со скоростью не более 0,5 м / с до момента погружения конца загрузочной трубы.

При дальнейшем заполнении скорость надо выбирать с учетом требований п.5.5.1.

5.5.10. Ручной отбор жидкости из резервуаров и емкостей, а также измерение уровня с помощью разного рода мерных линеек и метр-штоков через люки разрешается только по истечении времени, превышающего 3 (см. п.5.5.4) после прекращения движения жидкости, когда она находится в состоянии покоя. При этом устройства для проведения измерений должны быть изготовлены из материала с удельным объемным электрическим сопротивлением менее 10 5 Ом · м и заземлены.

В случае изготовления этих устройств из диэлектрических материалов должны соблюдать условия электростатической искробезопасности согласно ГОСТ 12.1.018-93.

5.6. Предотвращение опасных разрядам в газовых потоках

5.6.1. Для предотвращения возникновения опасных искровых разрядов при перемещении газов и паров по трубопроводам и аппаратах необходимо везде, где это технологически возможно, принять меры по исключению присутствия в газовых потоках твердых и жидких частиц.

5.6.2. Конденсация паров и газов при большом перепаде давлений вызывает сильную электризацию газовых струй при утечки через неплотности. Это требует повышенного внимания к герметизации оборудования, которое удерживает пары и газы под высоким давлением.

5.6.3. Не допускается присутствие в газовом потоке незаземленным металлических частей и деталей оборудования.

5.7. Отвод заряда при переработке сыпучих и мелкодисперсных материалов

5.7.1. Переработку сыпучих (в особенности мелкодисперсных) материалов предстоит вести в металлическом или электропроводном (см. п.5.8.1) неметаллической оборудовании.

Особенно важно соблюдать это требование в установках по транспортировке, сушке и размоле материалов в газовых потоках (струях.

5.7.2. В случаях применения для переработки сыпучих материалов антиелектростатичного или диэлектрического оборудования и трубопроводов (см. пп.5.8.2, 5.8.3) для улучшения условий стекания заряда с перероблюемого материала надлежит обращать особое внимание на тщательное выполнение требований, изложенных в пп. 5.8.5, 5.8.6, 5.8.8, 5.8.10, 5.8.11.

Для уменьшения электризации при пневмотранспортуванни гранулированных, измельченных и порошкообразных полимерных материалов по неметаллических трубопроводах принадлежит применить трубы из того же или близкого по составу полимерного материала (например, транспортировка порошкообразного или гранулированного полиэтилена лучше вести по полиэтиленовых трубах).

5.7.3. В установках по транспортированию и размола материалов в воздушных потоках (струях) воздуха, подаваемого должен быть увлажнен до такой степени, чтобы относительная влажность воздуха на выходе из пневмотранспорта, а также в месте размола материалов в мельницах, составляла не менее 65%.

Когда за технологическими условиями увеличение относительной влажности воздуха не допустимо, то рекомендуется применять его ионизацию (см. розд.5.4). При этом наиболее подходящими для использования в бункерах, циклонах, на конечных участках пневмотранспортных трубопроводов есть специальные устройства со стержневыми, иголочными или струнными заземленными электродами (индукционные нейтрализаторы).

5.7.4. В случае, когда указанные в п.5.7.3 меры по каким причинам не могут быть применены, перечисленные процессы должны проводиться в потоке инертного газа.

Примечание.

Применение воздуха допускается только в случае, когда результаты непосредственных измерений степени электризации материалов в действующем оборудовании подтверждают безопасность ведения процесса.

5.7.5. С целью улучшения условий стекания заряда с тканевых рукавов, применяемых для затаривания гранулированных и других сыпучих материалов и соединение подвижных элементов оборудования с неподвижными, а также с рукавными фильтрами, принадлежит пропитывать их соответствующими растворами поверхностно-активных веществ (см. Приложение 5) с последующим просушкой, обеспечивая при креплении надежный контакт с заземленными металлическими элементами оборудования.

Для рукавных фильтров следует выбирать пропитку, которая не снижает после просушки фильтрующих свойств ткани.

Допускается применение металлизированной ткани.

5.7.6. Запрещается загрузка сыпучих продуктов непосредственно из бумажных, полиэтиленовых, полихлорвиниловых и других мешков в люки аппаратов, в которых содержатся жидкости при температуре выше их температуры вспышки.

В этом случае следует применять металлические шнековые, секторные и другие питатели.

5.7.7. Для предотвращения взрывов пыли от искровых разрядов необходимо:

Избегать образование взрывоопасных пылевоздушных смесей;

Не позволять падения и сброса пыли, образования клубов пыли и ее завихрения;

Очищать систематически оборудование и строительные конструкции в помещениях от пыли, осевший в сроки, установленные действующими нормами и правилами.

5.8. Защита футерованные и неметаллического оборудования

5.8.1. Электропроводным считается оборудования, в котором поверхности, имеющие контакт с веществами (сырья, полупродуктов, готовой продукцией), что перерабатываются, изготовленные из материалов с удельным объемным электрическим сопротивлением не более 10 5 Ом · м.

5.8.2. Антиелектростатичним считается оборудования, в котором поверхности, имеющие контакт с веществами, перерабатываются, изготовленные из материалов с удельным объемным электрическим сопротивлением не более 10 8 Ом · м.

5.8.3. Диэлектрической считается оборудования, в котором поверхности, имеющие контакт с веществами, перерабатываются, изготовленные из материалов с удельным объемным электрическим сопротивлением более 10 8 Ом · м.

5.8.4. Защита от статического электричества электропроводного неметаллического оборудования и оборудования с электропроводной футеровкой должна осуществляться методами, предусмотренными настоящими Правилами для металлического оборудования (см. разд. 5.2).

5.8.5. В случае использования антиелектростатичного и диэлектрического неметаллического оборудования не допускается наличие в них металлических частей и деталей, имеющих сопротивление относительно земли более 100 Ом.

5.8.6. Внешняя поверхность диэлектрических трубопроводов, по которым транспортируются вещества и материалы с удельным объемным электрическим сопротивлением более 10 5 Ом · м, должна метализуватися или краситься электропроводными эмалями и лаками (см.Приложение 11). При этом должен быть обеспечен электрический контакт между электропроводным слоем и заземленной металлической арматурой.

Вместо электропроводных покрытий допускается обматывать указанные трубопроводы металлической проволокой сечением не менее 4 мм 2 шагом намотки 100-150 мм, который должен быть присоединен к заземленной металлической арматуры.

Электропроводное покрытия (или обертывание) внешних поверхностей, сплошные электропроводные основы, отдельные электропроводящие элементы и арматура диэлектрических трубопроводов должны составлять по всей длине сплошное электрическую цепь, который в пределах цеха (отделения, установки) должен быть подсоединен к контуру заземления через каждые 20-30 м, но не менее чем в двух точках.

5.8.7. Для обеспечения необходимого контакта с заземлением антиелектростатичних неметаллических трубопроводов достаточно обвивкы их металлической проволокой согласно п.5.8.6 или укладки их на сплошной электропроводные основе.

5.8.8. Опоры трубопроводов из полимерных материалов должны быть изготовлены из электропроводных материалов и заземлены, или иметь заземлены прокладки из электропроводных материалов в местах, где на них опираются трубопроводы.

5.8.9. Жидкости с удельным объемным сопротивлением не более 10 9 Ом · м практически не электризуются при движении со скоростью до:

2 м / с - в трубопроводах и аппаратах с диэлектрических материалов и с диэлектрической футеровкой;

5 м / с - в трубопроводах и аппаратах с антиелектростатичного материала и с антиелектростатичною футеровкой.

5.8.10. Неметаллические антиелектростатични и диэлектрические емкости и аппараты должны покрываться снаружи (а когда позволяет имеющееся в аппарате среду, то и внутри) электропроводными лаками и эмалями при условии обеспечения надежного их контакта с заземленной металлической арматурой.

Надежный контакт электропроводного покрытия с заземлением может быть обеспечен путем окраски сплошным слоем электропроводной эмали всех внутренних и внешних поверхностей аппаратов (емкостей) с установкой под его опоры заземленных металлических (или электропроводящих неметаллических) прокладок.

При невозможности покрытия сплошным слоем внутренней и внешней поверхностей аппарата заземления внутреннего электропроводящего слоя допускается путем применения дополнительных электродов или проводников.

5.8.11. Для отвода статического электричества от веществ, которые находятся в середине диэлектрического оборудования и способны накапливать заряды при контактном или индуктивном воздействии от наэлектризованной поверхности этого оборудования, допускается ввод не менее двух заземленных электродов, стойких к данной среды.

При этом не должна нарушаться герметичность оборудования и электроды, которые вводятся, не должны выступать над внутренней поверхностью. Эти меры оказываются достаточными, когда удельное объемное электрическое сопротивление среды в аппарате не превышает 10 9 Ом · м для жидких сред и 10 8 Ом · м - для сыпучих.

5.9. Отвод заряда, возникающего на людях, передвижных емкостях и аппаратах

5.9.1. Передвижные аппараты и сосуды, особенно для транспортировки диэлектрических горючих и легковоспламеняющихся жидкостей, следует выполнять из электропроводящих материалов (см. пп. 5.8.1, 5.8.2). Транспортироваться по цехам предприятия они должны на металлических тележках с колещатамы из электропроводящих материалов, причем должен быть обеспечен контакт сосуда или аппарата с корпусом тележки.

При транспортировке взрывоопасных веществ, электризуются, на тележках или электрокарах с неэлектропроводных покрышками колес допускается обеспечение контакта тележки или электрокары с землей и электропроводной полом (см. п. 5.9.7) с помощью присоединенного к корпусу цепочки из меди или другого металла, который не дает механической искры, имеет такую длину, чтобы несколько колец при транспортировке постоянно находились на земле или на полу.

Примечание.

Для уменьшения шума при движении металлических тележек их колеса могут быть покрыты электропроводной резиной (см. Приложение 12).

5.9.2. В местах заполнения передвижных сосудов пол должен быть электропроводной (см. п.5.9.7) или на ней должны быть положены заземленные металлические листы, на которые устанавливаются сосуды при заполнении; допускается заземление передвижных сосудов с помощью присоединения их к заземляющему устройству медным тросиком со струбциной.

5.9.3. При заполнении передвижных сосудов наконечник шланга должен быть опущен до дна сосуда на расстояние не более 200 мм.

Когда диаметр горловины сосуда вместимостью более 10 л не позволяет опустить шланг внутрь, необходимо использовать заземленную воронку из меди или другого электропроводящие материала, который не дает механической искры, конец которой должен находиться на расстоянии не более 200 мм от дна сосуда.

В случае использования короткой воронки, к концу ее должен быть присоединен цепочку из электропроводящего материала, не дает механической искры, устойчивого к переливаемои жидкости который при опускании воронки в сосуд должен ложиться на дно.

5.9.4. Для предотвращения опасных искровых разрядов, возникающих вследствие накопления на теле человека заряда статического электричества при контактном или индуктивном влиятельные наэлектризованного материала или элементов одежды, электризуются при трении друг о друга, во взрывоопасных производствах необходимо обеспечить стекание этого заряда в землю.

Основным методом выполнения этого требования является обеспечение электростатической проводимости пола и использование антиелектростатичного обуви.

Примечание.

В связи с большим распространением одежды из синтетических материалов, который сильно электризуется при движении и приводит к быстрому накоплению заряда на теле человека, устройство заземленных рукояток, перил, подмостей следует рассматривать как дополнительное средство отвода заряда с тела человека.

5.9.5. Антиелектростатични свойства обуви определяются отечественными и международными стандартами и техническими условиями на эту обувь.

В отдельных случаях для предоставления обуви антиелектростатичних свойств допускается прошивать или пробивать подошву электропроводными материалами, которые не дают механической искры, и получаются стельку.

Использование носков из шерстяной и синтетической пряжи не допускается, так как они препятствуют стоку заряда с тела человека.

5.9.6. В случае, когда работник выполняет работу в неэлектропроводных обуви сидя, заряд статического электричества, накопившегося на его теле, рекомендуется отводить с помощью антиелектростатичного халата в сочетании с электропроводной подушкой стула или с помощью электропроводных браслетов, которые легко снимаются, соединенных с землей через сопротивление 10 5 - 10 7 Ом.

5.9.7. Для обеспечения непрерывного отвода заряда с тела человека, с передвижных сосудов и аппаратов во взрывоопасных помещениях полы должны быть электростатически ведущей.

Примечания:

1. Покрытие пола считается электростатически ведущим, когда электрическое сопротивление между металлической пластиной площадью 20 см 2, положенной на пол и прижатой к ней силой в 5 кгс, и контуром заземления не превышает 10 6 Ом.

2. Рассеивающая пол - это пол, который характеризуется электрическим сопротивлением от 10 6 Ом до 10 9 Ом.

3. Астатическая пол - это пол, который характеризуется электрическим сопротивлением более 10 9 Ом и в какой сведено к минимуму возникновение зарядов при разделении контакта поверхностей или при трении с другим материалом, а именно подошвы обуви или колес.

4. Удельное объемное электрическое сопротивление некоторых покрытий пола приведена в Приложении 13.

5.9.8. Запрещается проведение работ внутри емкостей и аппаратов, где возможно образование взрывоопасных паро-, газо-и пылевоздушных смесей, в комбинезонах, куртках и другом верхней одежде из материалов, электризуются.

Примечание.

Для предоставления верхней одежде антиелектростатичних свойств рекомендуется пропитывать его растворами поверхностно-активных веществ с последующей просушкой, применение которых согласовано с органами Госсаннадзора Украине.

5.9.9. В случае, когда обслуживающий персонал при работе находится постоянно в электростатическом поле, созданном зарядом на материале, электризуется, или диэлектрическом оборудовании, в том числе дисплейных терминалах, напряженность электростатического поля на рабочих местах не должна превышать предельно допустимых значений, установленных ГОСТ 12.1. 045-84.

5.10. Отвод заряда от вращающихся и ременных передач

5.10.1. Способны электризоваться или заряжаться от наэлектризованного материала электропроводные части машин и аппаратов, которые вращаются и контакт которых с заземленным корпусом может быть нарушено благодаря наличию слоя смазки в подшипниках или применению диэлектрических антифрикционных материалов, должны иметь специальные устройства для обеспечения надежного заземления. Следует избегать применения во взрывоопасных помещениях подшипников или вкладышей к ним с неэлектропроводных материалов.

Лучшим средством для обеспечения контакта в электропроводных подшипниках является применение электропроводящих смазок.

В случае, когда нет возможности обеспечить отвод заряда от вращающихся, проще методами, допустимо применение нейтрализаторов (см. разд. 5.4).

5.10.2. В взрыво-и пожароопасных цехах рекомендуется непосредственно соединять электродвигатель с исполнительным механизмом или использовать редукторы и другие типы передач, изготавливаемых из металла и обеспечивают электрический контакт оси двигателя и исполнительного механизма.

5.10.3. При необходимости применения ременных передач они и все части установки должны изготавливаться из материалов, имеющих удельное объемное электрическое сопротивление не более 10 5 Ом · м, в частности, антиелектростатични клиновые ремни, а вся установка (ограждение и другие металлические предметы вблизи паса) должна заземляться.

5.10.4. В случае использования ремней, изготовленных из материалов с удельным объемным электрическим сопротивлением более 10 5 Ом · м следует применять одно из средств предотвращения опасной электризации:

Увеличение относительной влажности воздуха в местах расположения ременной передачи не менее чем до 70%;

Электропроводящие покрытия (смазки) пасов;

В особых условиях - ионизация воздуха с помощью нейтрализаторов установленных с внутренней стороны ремня, как можно ближе к точке его схода со шкива.

Примечания:

1. Как электропроводное покрытия для кожаных и резиновых ремней рекомендуется масло такого состава: на 100 ваг.ч. глицерина 40 ваг.ч. сажи. Эта смазка имеет наноситься на внешнюю поверхность с помощью щетки при остановке механизма в сроки, которые устанавливает администрация предприятия, но не реже одного раза в неделю.

2. Нужно принимать меры по недопущению загрязнения ремней маслом и другими жидкими и твердыми веществами, которые имеют удельное объемное сопротивление более 10 5 Ом · м.

5.10.5. Запрещается смазка ремней канифолью, воском и другими веществами, которые увеличивают поверхностное сопротивление во взрывоопасных помещениях всех классов.

Для устранения вредных и опасных проявлений статического электричества применяют такие меры, как: заземление корпусов производственного оборудования; заземление емкостей для хранения и транспортировки легковоспламеняющихся и горючих жидкостей; антистатическая обработка поверхностей; введение антистатических веществ в состав изделий; увеличение влажности обрабатываемых материалов и окружающей среды; ионизация среды; уменьшение скорости обработки материалов.

Заземление является обязательным и применяется даже в ущерб технологическому процессу. Этот способ является традиционным и наиболее широко распространен. Заземляются корпуса аппаратов и механизмов, наконечники сливных шлангов, автотранспорт для перевозки горюче смазочных материалов (бензовозы) и т.д. Заземление выполняется по правилам заземления электроустановок. Однако здесь сопротивление заземления не должно превышать 100 Ом.

Заземление является хотя и надежным способом защиты, но не всегда, поскольку с его помощью отводится на землю лишь часть заряда, накапливаемого на электропроводящих корпусах оборудования, а заряды, накапливаемые на диэлектрических материалах и частях оборудования, могут долго сохраняться и создавать опасность возникновения искровых разрядов.

Поскольку повышение влажности существенно уменьшает накопление зарядов, то этот метод защиты также находит достаточно широкое применение. Так, в промышленности при производстве и переработке синтетических волокон в качестве оптимальной рекомендуется поддерживать влажность на уровне 85 – 90 %. Однако следует учитывать, что существуют материалы, которые не могут обрабатываться при большой влажности или качество которых при этом может снизиться. Поэтому этот способ не всегда применим.

Антистатическая обработка поверхностей с помощью определенных химических составов увеличивает электропроводность этих поверхностей и снижает вероятность возникновения на них зарядов или вообще препятствует их электризации. Кроме того, многие из этих материалов имеют хорошие смазочные свойства и уменьшают трение, а также могут обладать гигроскопичностью, что может снизить электризацию. Антистатические вещества вводят и в состав изделий. Например, при изготовлении шлангов для налива и перекачки легковоспламеняющихся жидкостей в состав материала добавляют графит и сажу. Иногда антистатические добавки вводятся и в состав жидкостей, что повышает их электропроводность. Однако данный метод пока еще не во всех отраслях промышленности, где существует опасность появления статического электричества, нашел широкое распространение. Например, в порошковой промышленности он применяется только для некоторых комбинаций материалов.

Надежным методом нейтрализации зарядов статического электричества является создание электрических зарядов противоположной полярности и направление их к заряженному объекту.


При рекомбинации зарядов достигается желаемое нейтральное состояние. Данный метод защиты получил достаточно широкое распространение в промышленности. В зависимости от того, каким способом производится генерация зарядов (ионов), методы отличаются друг от друга. Из многочисленных способов создания ионов в воздухе практическое значение имеют следующие два: ионизация воздуха посредством управляемого коронного разряда; ионизация воздух с использованием рентгеновского, гамма- и ультрафиолетового излучения, а также a- и b-частиц.

В качестве примера рассмотрим принципиальную схему аппарата для нейтрализации статического электричества, в котором для генерации электрических зарядов используется коронный разряд (рис. 2.3) . Заряды в данном случае нейтрализуются на синтетической ленте 3, которая приводится в движение роликами 1 и 2. Ионизатор 4, находящийся под высоким напряжением противоположной относительно зарядов наэлектризованной ленте полярности, создает коронный разряд. Электрический ток разряда, т.е. количество зарядов, движущихся к материалу, растет с повышением напряжения. Таким образом, заряды,

направляющиеся к наэлектризованному материалу, будут компенсировать до требуемой величины его заряды. Наличие полярности и количество зарядов на материале контролируются электрометром 7. Регулируя напряжение регулятором 5 до тех пор, пока показания электрометра не станут равными нулю, можно добиться полной нейтрализации зарядов. Поскольку на внутренней поверхности ленты также может накапливаться заряд, то для полной нейтрализации возможно применение еще одного ионизатора, расположенного снизу от ленты. Однако экспериментально доказано , что практически для полной нейтрализации достаточно и одного ионизатора.

Рис. 2.3. Принципиальная схема аппарата для нейтрализации статического электричества

Радиоактивные нейтрализаторы в конструктивном исполнении достаточно просты и обычно имеют форму длинной пластины или диска с нанесенным на одной стороне радиоактивным препаратом. Чаще всего используют растворы радия (Ra) и полония (Po). Радий излучает частицы a и b с периодом полураспада Т 1/2 = 1590 лет, а полоний – частицы a с периодом полураспада Т 1/2 = 138 дней. Излучение a состоит из частиц гелия с зарядом 2e + и глубиной проникновения в воздухе 30 – 75 мм. Излучение b состоит из электронов и имеет для радия глубину проникновения 1 м. Гамма-излучение по сравнению с a- и b-частицами обладает меньшей проникающей способностью.

Радиоактивные ионизаторы располагают на таком расстоянии от нейтрализуемого тела, при котором достигается максимальная эффективность. Здесь следует отметить, что регулировать количество генерируемых зарядов (ионов) в данном типе нейтрализаторов достаточно сложно и, как правило, такая регулировка отсутствует.

На диэлектрических материалах после их трения между собой или о металлические предметы, происходит образование электрических зарядов повышенной плотности. Таким образом, возникает статическое электричество, меры защиты против которого совершенно необходимы. Прежде всего, это связано с медленным исчезновением заряда из-за того что диэлектрики обладают крайне низкой электропроводностью.

Появление и опасность статического электричества

Причиной электризации также может быть индукция. На металлической поверхности происходит появление электрического заряда с противоположным значением, плотность которого равномерна во всех местах. Условия для возникновения данного явления могут быть самыми различными. Нередко причиной выступает перекачиваемая жидкость, движущаяся по трубопроводам или в виде падающей струи. Такой же эффект дают сжатые или сжиженные газы, работа ременных передач, измельчение и обработка органических и полимерных материалов.

Электризация диэлектрических материалов часто достигает разности потенциалов с высоким напряжением. Например, в процессе перекачивания бензина с помощью трубопровода с изолированным участком, электрические потенциалы могут колебаться на уровне от 1460 до 14600 вольт.

Серьезную опасность представляет накопление статического электричества. В таких случаях нередко проявляется сильный искровой разряд. Освобожденная энергия искры со значением в 0,01 Дж уже способна вызвать пожар и взрыв. Напряжение в 300 вольт приводит к воздушному искровому разряду. Предотвратить последствия электрических разрядов помогает принятие своевременных специальных мер.

Защитные мероприятия от статического электричества

Чтобы выровнять потенциалы и предотвратить возникновение искр все трубопроводы, расположенные параллельно, на расстоянии менее 100 мм, соединяются перемычками через каждые 20-25 метров. Системы трубопроводов и оборудования должны иметь заземление минимум в двух местах. Проверка наличия заземления производится с помощью тестера или один раз в 6 месяцев и после выполнения ремонтных работ.

Во время налива, перекачки и транспортировки нефтепродуктов, возникающие электростатические разряды снимаются путем металлического соединения между собой насосов, трубопроводов, цистерн и других устройств. В случае разлива диэлектрических жидкостей в сосуды из стекла и других изолирующих материалов, необходимо пользоваться воронками, изготовленными из электропроводящих материалов. К ним подводится заземление и соединение медными тросами с подводящими шлангами. Каждая воронка должна доставать до дна сосуда. Если это невозможно, то через воронку пропускается заземленный трос, достающий до дна, по которому будет стекать жидкость.

Следует помнить, что максимальная электризация возникает в трубах, материалом которых служит низкоуглеродистая сталь. При наличии шероховатой поверхности появляется статическое электричество, меры защиты от которого заключаются в устранении завихрений жидкости, возникающих во время движения. Для усиления электризации необходимы наиболее благоприятные условия, возникающие в определенных местах. Участки с менее подходящими условиями способствуют потере зарядов электризованной жидкостью или сохранению их на одном и том же уровне.

Загрузочная труба во время наполнения емкости должна доходить до ее дна. Загрузочное отверстие должно иметь большое поперечное сечение, чтобы струя не могла соприкасаться со стенками и поверхностью заливаемой жидкости. При невозможности выполнения этих условий, необходимо максимально снизить скорость загрузки, доведя ее до 0,5-0,7 м/с. Принятые меры позволят гарантированно избежать неприятных последствий.

Лекция 11. Защита от воздействия производственных излучений

Широкое использование во всех областях хозяйствен­ной деятельности диэлектрических материалов и органи­ческих соединений (полимеров, бумаги, твердых и жид­ких углеводородов, нефтепродуктов и т.п.) неизбежно сопровождается образованием зарядов статического электричества, которые не только осложняют проведение технологических процессов, но и зачастую становят­ся причиной пожаров и взрывов, приносящих боль­шой материальный ущерб. Нередко это приводит к гибе­ли людей.

Статическое электричество - это совокупность яв­лений, связанных с возникновением, сохранением и ре­лаксацией свободного электрического заряда на поверх­ности, или в объеме диэлектриков, или на изолированных проводниках (ГОСТ 12.1.018). Образование и накопление зарядов на перерабатываемом материале связано с двумя следующими условиями:

♦ наличие контакта поверхностей, в результате чего создается двойной электрический слой, возникновение

которого связано с переходом электронов в элементарных донорско-акцепторных актах на поверхности контакта. Знак заряда определяет неодинаковое сродство материала поверхностей к электрону;

♦ хотя бы одна из контактирующих поверхностей должна быть из диэлектрического материала.

Заряды будут оставаться на поверхностях после прек­ращения контакта только в том случае, если время разру­шения контакта меньше времени релаксации зарядов. Последнее в значительной степени определяет величину зарядов на разделенных поверхностях.

Смешанное заряжение наблюдается тогда, когда наэлектризованный мате­риал поступает в какие-ли­бо емкости, изолированные отземли. Этот вид заряжения наиболее часто встреча­ется при заливке горючих жидкостей в емкости, при подаче резиновых клеев, тканей, пленок в передвиж­ные емкости, тележки и т.д. Образование зарядов стати­ческого электричества при контакте жидкого тела с твердым или одного твердо­го тела с другим во многом зависит от плотности соприкос­новения трущихся поверхностей; их физического состоя­ния, скорости и коэффициента трения, давления в зоне контакта, микроклимата окружающей среды, наличия внешних электрических полей и т.д.

Заряды статического электричества могут накапли­ваться и на теле человека (при работе или контакте с на­электризованными материалами и изделиями). Высокое поверхностное сопротивление тканей человека затрудня­ет отекание зарядов, и человек может длительное время находиться под большим потенциалом.

Основной опасностью при электризации различных ма­териалов является возможность возникновения искрового разряда как с диэлектрической наэлектризованной по­верхности, так и с изолированного проводящего объекта.

Наряду с пожарной опасностью статическое электриче­ство представляет опасность и для работающих.

Легкие «уколы» при работе с сильно наэлектризован­ными материалами вредно влияют на психику работаю­щих и в определенных ситуациях могут способствовать травмам на технологическом оборудовании. Сильные иск­ровые разряды, возникающие, например, при затарива­нии гранулированных материалов, могут приводить к бо­левым ощущениям. Неприятные ощущения, вызываемые статическим электричеством, могут явиться причинами развития неврастении, головной боли, плохого сна, разд­ражительности, покалываний в области сердца и т.д. Кро­ме того, при постоянном прохождении через тело, челове­ка малых токов электризации возможны неблагоприят­ные физиологические Изменения в организме, приводящие к профессиональным заболеваниям. Систематиче­ское воздействие электростатического поля повышенной напряжённости может вызывать функциональные Изме­нения центральной нервной, сердечно-сосудистой и дру­гих систем организма.

Использование для одежды искусственных или синте­тических тканей приводит также к накоплению зарядов статического электричества на человеке. В ГОСТ 29191 (МЭК 801-2-91) приводятся сведения о том, что синтети­ческие ткани могут заряжаться до потенциала, равного 15 кВ. Поэтому ток, протекающий через тело человека, одетого в костюм или халат из синтетической ткани, мо­жет достигать 3 мкА. Прикосновение к заземленным участкам рабочего места или к незаряженному телу вызы­вает искровой разряд с силой тока до 30 А.

Статическое электричество сильно влияет также на ход технологических процессов получения и переработки мате­риалов и качество продукции. При больших плотностях за­ряда Может возникать электрический пробой тонких поли­мерных пленок электро- и радиотехнического назначения, что приводит к браку выпускаемой продукции. Особенно большой ущерб наносит вызванное электростатическим притяжением налипание пыли на полимерные пленки.

Электризация затрудняет такие процессы, как просеи­вание, сушку, пневмотранспорт, печатание, транспорти­ровку полимеров, диэлектрических жидкостей, формова­ние синтетических волокон, пленок и т.п., автоматическое дозирование мелкодисперсных материалов, посколь­ку они прилипают к стенкам технологического оборудова­ния и слипаются между собой.

Допустимые уровни напряженности электростатиче­ских полей устанавливаются ГОСТ 12.1.045 и СанПиН 11-16-94.

Средства защиты от статического электричества долж­ны применяться во всех взрыво- и пожароопасных поме­щениях и зонах открытых установок, отнесенных по клас­сификации ПУЭ к классам B-I, B-Ia, B-I6, В-1г, В-П, В-Ца, П-I, П-П.

При организации производства следует избегать про­цессов, сопровождающихся интенсивной генерацией за­рядов статического электричества. Для этого необходимо правильно подбирать поверхности трения и скорости дви­жения веществ, материалов, устройств, избегать процес­сов разбрызгивания, дробления, распыления, очищать го­рючие газы и жидкости от примесей и т.д.

Эффективным методом снижения интенсивности гене­рации статического электричества является метод кон­тактных пар. Большинство конструкционных материа­лов по диэлектрической проницаемости расположены в трибоэлектрические ряды в такой последовательности, что любой из них приобретает отрицательный заряд при соприкосновении с последующим в ряду материалом и положительный - с предыдущим. При этом с увеличени­ем расстояния в ряду между двумя материалами абсолют­ная величина заряда, возникающего между ними, возрас­тает.

Для предупреждения возможности накопления стати­ческого электричества на поверхностях оборудования, пе­рерабатываемых материалов, а также на теле работающих выше минимальной энергии зажигания горючих смесей не­обходимо, с учетом особенностей производства, обеспечить стекание возникающих зарядов с заряженных объектов.

В соответствии с ГОСТ 12.4.124 это достигается использо­ванием средств коллективной и индивидуальной защиты.

Средства коллективной защиты от статического элект­ричества по принципу действия делятся на следующие ви­ды: заземляющие устройства, нейтрализаторы, увлажня­ющие устройства, антиэлектростатические вещества, эк­ранирующие устройства.

Заземление относится к основным методам защиты от статического электричества и представляет собой предна­меренное электрическое соединение с землей или ее экви­валентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Оно является наиболее простым, но необходимым средством защиты в связи с тем, что энергия искрового разряда с проводящих незаземленных элементов технологического оборудования во много раз выше энергии разряда с диэлектриков.

Величина сопротивления заземляющего устройства, предназначенного исключительно для защиты от стати­ческого электричества, должна быть не выше 100 Ом.

Особое внимание необходимо уделять заземлению пе­редвижных объектов или вращающихся элементов обору­дования, не имеющих постоянного контакта с землей. Например, передвижные емкости, в которые насыпают или наливают электризующиеся материалы, должны быть перед заполнением установлены на заземленные ос­нования или присоединены к заземлителю специальным проводником до того, как будет открыт люк.

Нейтрализация зарядов статического электричества производится в тех случаях, когда не представляется воз­можным снизить интенсивность его образования техноло­гическими и иными способами.

В некоторых случаях эффективно использование луче­вых нейтрализаторов статического электричества, кото­рые обеспечивают ионизацию материала или среды под воздействием ультрафиолетового, лазерного, теплового, электромагнитного и других видов излучения.

Отвод зарядов статического электричества путем сни­жения удельного и поверхностного электрического сопро­тивления используют в тех случаях, когда заземление оборудования не предотвращает накопления зарядов до безопасной величины.

Для уменьшения удельного поверхностного электри­ческого сопротивления диэлектриков можно повысить от­носительную влажность воздуха до 65-70%, если это до­пустимо по условиям производства. Для этой цели приме­няют общее или местное увлажнение воздуха в помеще­нии при постоянном контроле его относительной влаж­ности. При этом на поверхности твердых материалов обра­зуется электропроводящая пленка воды, по которой отво­дятся заряды статического электричества на заземленное технологическое оборудование.

Для снижения удельного объемного электрического сопротивления в диэлектрические жидкости и растворы полимеров (клеев) вводят различные растворимые в них антиэлектростатические присадки (антистатики), в частности, соли металлов переменной валентности выс­ших карбоновых, нафтеновые и синтетические жирные кислоты. К таким присадкам относятся «Сигбол», АСП-1, АСП-2, а также присадки на основе олеатов хрома, ко­бальта, меди, нафтенатов этих металлов, солей хрома и т.д. За рубежом наибольшее применение нашли присадки, разработанные фирмами «Экко» и «Шелл» (присадка ASA-3).

Для этого используют электропро­водящие полы из материалов, у которых удельное объем­ное электрическое сопротивление не должно быть выше 10 6 Ом×м. К непроводящим покрытиям относятся ас­фальт, резина, линолеум и др. Проводящими покрытиями являются бетон, пенобетон, ксилолит и т.д. Заземленные помосты и рабочие площадки, ручки дверей, поручни лестниц, рукоятки приборов, машин, механизмов, аппа­ратов являются дополнительными средствами отвода за­рядов с тела человека.

К индивидуальным средствам защиты от статического электричества относятся специальные электростатиче­ские обувь и одежда. Для изготовления такой одежды должны применяться материалы с удельным поверхност­ным электрическим сопротивлением не более 10 7 Ом×м, а электрическое сопротивление между токопроводящим элементом антиэлектростатической одежды и землей должно быть от 10 6 до 10 8 Ом. Электрическое сопротивле­ние между подпятником и ходовой стороной подошвы обу­ви должно быть от 10 6 до 10 8 Ом.

В некоторых случаях непрерывный отвод зарядов ста­тического электричества с рук человека может осущес­твляться с помощью специальных заземленных браслетов и колец. При этом они должны обеспечивать электриче­ское сопротивление в цепи человек - земля от 10 6 до 10 7 Ом и свободу перемещения рук.

Защита от электромагнитных полей (ЭМП)

В производстве широко применяются электромагнитные поля радиочастот и промышленной частоты, постоянные магнитные и электростатические поля, опасность воздействия которых усугубляется тем, что они не обнаруживаются органами чувств. Их используют для нагрева металла при плавке и ковке, получения плазменного состояния вещества, при термообработке различных материалов, в радиотехнических и электронных приборах. Степень и характер воздействия ЭМП на организм человека определяется плотностью потока энергии, частотой излучения, продолжительностью воздействия, режимов облучения (непрерывный, продолжительный), размером облучаемой поверхности тела, индивидуальными особенностями организма, комбинированным действием совместно с другими вредными факторами производственной среды (повышенная температура окружающей среды, наличие рентгеновского излучения, шум и другое).

В зоне действия ЭМП человек подвергается тепловому и биологическому воздействию: перегрев, облучение глаз, функциональные изменения центральной нервной и сердечно-сосудистой системы (головные боли, утомляемость, ухудшение самочувствия, нервно-психическое расстройство и др.) могут наблюдаться трофические расстройства: похудание, выпадение волос, ломкость ногтей, изменение в крови.

Средства и способы защиты: уменьшение параметров излучения непосредственно в самом источнике излучения, экранирование источников излучения, экранирование рабочего места, ограничение времени пребывания персонала в зоне действия ЭМП, увеличение расстояния между источником излучения и рабочим местом, применение предупредительной сигнализации, применение средств индивидуальной защиты и др.