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.

Существование человека в конкретной среде связывается с воздействием на него (и на окружающие условия) электромагнитных полей. Какой можно сделать вывод в случае наличия неподвижных зарядов? Значит, речь идет об электростатических полях.

Главная опасность

В данном случае нервная система людей испытывает большую нагрузку. Это обусловлено тем, что электрические поля от избыточного количества зарядов воздействуют на тело, одежду и предметы. Сердечно-сосудистая система организма также реагирует на данные явления.

Основная информация

Что представляет собой статическое электричество? Оно возникает тогда, когда происходит нарушение внутримолекулярного или атомного равновесия. Это обусловлено потерей или приобретением электрона. В норме для атома характерно равновесное состояние. Это объясняется одинаковым числом отрицательных и положительных частиц. Речь идет об электронах и протонах. Первые легко перемещаются от одних атомов к другим. При этом происходит формирование отрицательных и положительных ионов. Таким образом, статическое электричество возникает тогда, когда происходит подобный дисбаланс.

Главные причины появления

Статическое электричество может возникнуть под воздействием ряда факторов, среди которых можно выделить следующие:

Подробнее об опасностях

Электризация различных материалов может представлять угрозу для людей. В связи с этим правила защиты от статического электричества требуется знать каждому. Главная опасность заключается в возможности возникновения искрового разряда. Это относится как к изолированному проводящему объекту, так и к наэлектризованной поверхности.

Возможность возникновения разряда

Это происходит тогда, когда напряженность соответствующего поля над поверхностью проводника или диэлектрика (что обусловлено накоплением зарядов на них) достигло критической величины. Последнюю иногда называют пробивной. Данная величина для воздуха составляет приблизительно 30 кВ/м.

Другие опасности

Из-за искровых разрядов может произойти возгорание горючих смесей. Это случится тогда, когда выделяющаяся энергия будет больше той, которая поспособствовала началу пожара. Также существует общее значение. Эта энергия должна быть выше минимального аналогичного параметра зажигания горючей смеси.

Возможные последствия

Зачем нужно знать основные правила защиты от статического электричества? В некоторых случаях от его воздействия могут возникнуть нежелательные нервные и болевые ощущения. Иногда это приводит к непроизвольному резкому движению человека. В результате он может получить какую-либо механическую травму. В данном случае большую роль играет собственное статическое электричество человека.

Особенности контроля

Существует соответствующий ГОСТ. Статическое электричество действительно может быть крайне опасным. Для снижения рисков установлены допускаемые уровни напряженности соответствующих полей. Все это должно жестко контролироваться на рабочих местах. Также необходимо соблюдать санитарно-гигиенические нормы. Данные требования распространяются на поля, которые возникают из-за электризации определенных материалов, а также во время использования установок. В последнем случае подразумевается высокое напряжение постоянного тока. Их соблюдение - основная защита от статического электричества. ГОСТ определяет допускаемые уровни напряженности на рабочих местах. Также там прописаны общие требования к защитным средствам и осуществлению контроля. Что касается допустимых уровней напряженности электрических полей, то они устанавливаются с учетом времени пребывания сотрудников на рабочих местах.

Выбор подходящих средств

Защита от статического электричества может быть организована различными способами. Прежде всего нужно принимать во внимание следующее:

1. Особенности технологических процессов.
2. Микроклимат помещений.
3. Физико-химические свойства обрабатываемых материалов.

Таким образом, разрабатывается подход к организации мероприятий по безопасности. Снятие статического электричества может быть реализовано несколькими путями:

1. Устранением образовавшихся зарядов.
2. Уменьшением их интенсивности.

Что касается последнего случая, то ответ на вопрос о том, как снять статическое электричество, заключается в следующем: это достигается благодаря снижению силы и скорости трения, повышению проводимости материалов и различиям в их соответствующих свойствах. Далее следуют практические рекомендации:

Самые действенные методы

Заряды могут образоваться в процессе разбрызгивания, распыления и расплескивания определенных жидкостей. Идеально, когда такие явления будут устранены совсем. Если такой возможности нет, то нужно хотя бы максимально их ограничить. К примеру, при наполнении резервуаров диэлектрическими жидкостями использовать свободно падающую струю нельзя. В этом случае сливной шланг направляется вдоль стенки для того, чтобы избежать брызг. Идеально, если есть возможность опустить его под уровень жидкости. Чем меньше электропроводимость материалов, тем выше интенсивность образования зарядов. Таким образом, желательно повышать ранее указанный параметр имеющихся элементов. Это можно сделать с помощью введения антистатических присосок. Соответственно, для покрытия полов должен использоваться специальный линолеум. Проведение периодической антистатической обработки ковров очень желательно. Это также относится и к синтетическим тканям. Желательно, чтобы соприкасающиеся вещества и предметы были изготовлены из аналогичных материалов. В этом случае контактная электризация также исключена. К примеру, полиэтиленовый порошок должен храниться в бочках из аналогичных материалов. Транспортировать и пересыпать его лучше только с использованием соответствующего трубопровода и шланга. В некоторых случаях осуществить это невозможно. Тогда допустимо применение материалов, которые близки по диэлектрическим свойствам. Итак, можно сделать небольшой вывод о том, что для защиты от статического электричества необходимо применение слабо- или неэлектризующихся материалов. Также нужно стремиться к устранению следующих явлений в работе с диэлетрическими жидкостями:

1. Плескания.
2. Разбрызгивания.
3. Распыления.
4. Трения.

Если возможности полного устранения нет, то нужно хотя бы максимально ограничить их.

Дополнительные способы

Влажный воздух обладает достаточной проводимостью для того, чтобы образующиеся заряды могли стекать через него. Таким образом, в соответствующей среде они практически не возникают. Исходя из этого увлажнение воздуха - самый распространенный и наиболее простой способ борьбы со статическим электричеством. Также существуют и другие методы обеспечения безопасности. Речь идет об ионизации воздуха. Она также является распространенным методом борьбы с электрическими зарядами. Дело в том, что ионы способствуют их нейтрализации. Они вырабатываются специальным прибором. Бытовой ионизатор имеет массу преимуществ. Прежде всего, он способствует улучшению аэроионного состава воздушной среды помещения. При этом устраняются электрические заряды, которые возникают на одежде, синтетических покрытиях и коврах. Что касается производства, то там используются мощнейшие ионизаторы. Встречаются различные конструкции. Однако электрические ионизаторы наиболее распространены.

Электрические свойства тел определяются тем, как они проводят ток. Их разделяют на проводники и изоляторы. Если объёмное электросопротивление вещества превышает 10 5 Ом – это диэлектрик, который не проводит электрический ток. На схеме ниже представлены бытовые источники статического электричества (СЭ).

Бытовые источники статистического электричества

В электростатике граница между проводником и непроводником оценивается величиной удельного сопротивления всего 10 кОм*м. При превышении её предмет может стать источником СЭ.

Вещество может быть твёрдым или жидкостью. При его дроблении, трении, перемешивании, перекачивании электроны перераспределяются на поверхностях контакта, образуя двойные электрические слои. При этом происходит возникновение зарядов на поверхности диэлектрика (статического электричества).

Струя легковоспламеняющейся жидкости при свободном истечении легко электризуется. Накопление зарядов СЭ, появляющихся, при наливе нефтепродуктов может привести к разряду, представляющим большую взрывоопасность и пожароопасность.

В промышленности электрические заряды накапливаются на ремнях приводов, конвейерных лентах, в пылевоздушных смесях пневмосистем или аэрозольного транспорта.

На предприятиях пищевого производства СЭ образуется в процессах измельчения, дробления или просеивания сухих продуктов или при переработке зерна.

Источники статистического электричества в промышленности

СЭ образуется, когда соприкасаются тела с разной температурой, шероховатостью, концентрацией зарядов, электрическим состоянием атомов. При этом возникает упорядоченное распределение зарядов в местах контакта.

Когда тела разделяются, происходит частичная нейтрализация зарядов, но некоторая их часть остаётся на поверхностях, создавая электростатическое поле. При критической величине его напряжённости над поверхностью тела происходит электрический разряд. Для воздушной среды она составляет 30 кВ/см.

Степень электризации тела определяется величиной его потенциала по отношению к земле. Она может возрастать в различных технологических или физических процессах: при трении тел, перекачке и наливе свободной струёй неэлектропроводной жидкости, обработке и перемещении сухих материалов.

Заряды в диэлектриках могут появляться также при их трении об металл. Поэтому в данном случае металлический предмет должен быть заземлён, чтобы образующиеся заряды стекали в землю.

Определение энергии разряда

Электрическая искробезопасность – состояние исключения возможности образования искры от СЭ. Безопасную энергию, при которой не образуется пробой, можно рассчитать по формуле:

Э и = к∙Э min ,

где к = 0,4-0,5 – коэффициент безопасности;

Э min – минимальное значение энергии, при которой может произойти воспламенение горючего вещества (для воспламенения смесей паров и газов с воздухом Э min составляет доли миллиджоуля и находится по таблицам).

При накоплении СЭ величина зарядов на промышленных установках может достигать большой величины (45 кВ при транспортировке сыпучей среды на резиновой ленте конвейера, 80 кВ на кожаном ремне привода).

На теле человека потенциал достигает 20 кВ, но разряд не опасен из-за малого тока. При этом ощущение всё равно неприятное – в виде укола или судороги. В результате может произойти попадание в зону работу машин, падение с высоты и т. д.

Действие на человека разряда статического электричества

Электрическая ёмкость разряда статического электричества человеческого тела составляет от 100 до 350 пФ. Если через него произойдёт разряд на 10 кВ, выделяется энергия 5-17,5 мДж. Эта величина больше Э min воспламенения бензола или этилового спирта (0,2; 0,95 мДж) и является пожароопасной.

СЭ может нарушить технологический режим, создать помехи в системах связи и в работе автоматики, вывести из строя приборы.

Средства защиты от СЭ

Способы борьбы со статическим электричеством отличаются многообразием. Их можно разделить на три группы:

1. предупреждение появления электростатического заряда;

• Заземление оборудования. Систему трубопроводов или аппаратов заземляют как минимум в 2 точках. Заземляющее устройство только для защиты от статического электричества должно иметь сопротивление не выше 100 Ом. Чтобы между трубопроводами или металлоконструкциями, находящимися на расстоянии менее 10 см, не образовалось СЭ, делают замкнутые контуры, устанавливая с интервалом до 20 м металлические перемычки с заземлением. Автоцистерны заземляют стальной цепью, чтобы при движении она касалась дорожного полотна на участке не менее 20 см.
• Контактирующие тела подбирают из материалов, удельные сопротивления которых близки.
• Безопасные скорости перемещения жидких и сыпучих материалов. Если диэлектрическую жидкость пропускать через релаксационную ёмкость, участок трубы с большим диаметром, электростатические заряды снимаются до 98%, стекая через его стенки с заземлением Когда образуются брызги при наливе, капли электризуются особенно интенсивно. Поэтому заполнение емкостей начинается с небольшим расходом жидкости, после чего он постепенно увеличивается.

Схема релаксационной ёмкости с заземлением

• Тонкая очистка жидкостей позволяет уменьшить электризацию. СЭ не накапливается в идеально чистых диэлектриках.

1. снижение значения потенциала заряда до уровня безопасности;

• Увеличение влажности диэлектрика и окружающего воздуха для отвода зарядов.
• Химическая обработка поверхностей.
• Напыление электропроводных плёнок и антистатических аэрозолей.
• Электропроводные рабочие площадки, полы, трапы и заземлённые зоны. Пол на основе бетона считается электропроводным, если его толщина не превышает 3 см.
• Антиэлектростатическая одежда и обувь с подошвой из кожи или электропроводной резины. Популярным является способ введения проводящих веществ в состав изготавливаемого материала: графит, сажа, порошок меди и серебра, и др.
• Добавление растворимых солей меди, кобальта, хрома и других в диэлектрические растворы полимеров и жидкостей (снижение объёмного электрического сопротивления).
• Применение токопроводящих браслетов, легко снимаемых и не мешающих работе.

Нанесение антистатического аэрозоля для уровня безопасности

1. нейтрализация зарядов СЭ.

• Для ионной нейтрализации зарядов применяется ионизация воздуха. Ионизаторы могут быть разных типов: радиоизотопные, индукционные, облучение воздуха ультрафиолетовыми и инфракрасными лучами, созданием коронного разряда. При генерации ионов в воздухе они притягиваются электростатическим полем в зоне накопления зарядов, где происходит нейтрализация последних. На рисунке нижетизображена схема, где отрицательные ионы нейтрализуют положительные заряды СЭ. Эффективность нагнетания ионизированного воздуха в зону нейтрализации небольшая, поскольку ионы рекомбинируют в воздушном потоке. Причём рекомбинация становится интенсивней с увеличением плотности ионов.
• Подбираются поверхности трения из материалов, компенсирующих возникающие электрические заряды.

Схема нейтрализации зарядов СЭ потоком ионов

Мероприятия по устранению электризации должны проводиться с изучением специфики производства. Наиболее эффективными оказываются комбинированные методы, когда используется одновременно несколько приёмов.

Например, известно применение индукционного и радиоизотопного нейтрализаторов. Первый хорошо снижает большие заряды, а с малыми хорошо справляется второй.

СЭ на изолированных проводниках

Согласно ГОСТ 12.1.018 статическое электричество может появляться не только на диэлектриках, но и на изолированных от земли проводниках.

В металлоконструкциях могут наводиться ЭДС под влиянием переменных электрических полей. При сближении с заземлёнными проводниками возникают электрические разряды, которые могут привести к электротравматизму или воспламенению горючих веществ. Все металлоконструкции необходимо заземлять.

Заземление металлоконструкций для избегания электротравматизма

На металлических предметах, не связанных электрически с землёй, может наводиться электростатическая индукция. Заряды могут перетекать на ближайшие предметы, не имеющие заземления, что также приводит к появлению разрядов.

По металлокоммуникациям зданий могут заноситься высокие потенциалы. Чтобы этого не происходило, следует заземлять крюки, удерживающие фазные провода.

Видео про электричество

Как возникает и действует статическое электричество, можно узнать из видео ниже.

Заряды, возникающие от СЭ, могут вызывать пожары и взрывы в технологических процессах, где применяются легковоспламеняющиеся вещества. Разряды от СЭ вызывают у человека неприятные ощущения и могут привести к ошибочным действиям или травмам. Существуют различные методы борьбы со СЭ, наиболее действенными из которых являются комбинированные.

Под данным термином принято понимать сохранение электрических зарядов на диэлектрических поверхностях. Статическое электричество является негативным явлением для жизни человека и работы электроаппаратов, т.к. искры, возникающие впоследствии, способны привести к пожарам и взрывам. Их энергии хватит для воспламенения пыли и газовоздушных смесей.

Разряд накопившегося на теле человека статического электричества

Заряд также накапливается и на теле человека при ношении синтетики и шерстяной одежды. Само по себе значение потенциала не более 7 кДж не опасно для здоровья человека, но может вызывать сильные сокращения мышц и даже судороги, и как следствие, падение с высоты, травматизм на рабочих местах.

Научно подтвержден факт благотворного воздействия хождения босиком по земле, что является снятием статического заряда с тела человека.

Наличие разрядов вблизи высокоточных приборов может вызывать нарушения в работе (устройства радиосвязи и др.).

Персонал, который постоянно подвергается влиянию электрических зарядов, чаще страдает хроническими заболеваниями нервной и сердечно-сосудистой систем.

У тех, кто работает в непосредственной близости с электрополем, часто возникают жалобы на чрезмерную раздражительность и головные боли, расстройство сна.

Причины возникновения

Возникает это физическое явление вследствие трения диэлектриков друг о друга или о металлы. На поверхностях начинают накапливаться заряды, которые способны удерживаться на большие промежутки времени. Интенсивность возникновения зарядов увеличивается пропорционально скорости трения, площади соприкосновения, приложенной силе и удельному сопротивлению материалов.

Второй причиной считают электроиндукцию, вследствие которой изолированные от земли поверхности накапливают заряженные частицы. Например, на металлических предметах, находящихся вблизи высоковольтных ЛЭП, может накапливаться статическое электричество в сухую погоду.

В химической отрасли явление наблюдается по время плавления пластичных материалов. В радиоэлектронике разряды возникают во время производства техники, где применяются диэлектрики. Такая же картина наблюдается при сматывании в рулоны бумаги, полиэтиленовой пленки, пересыпании и пневмотранспортировке диэлектриков (измельченного стекла, эбонита), перевозке жидкостей (бензина и аналогичных по составу). Дома это проявляется на экранах мониторов, на которых собирается большое количество протонов, вызванных электрическими пучками лучевой трубки.

Ситуации, где велика вероятность получить удар электрическим током

Разработан ряд технологий и средств защиты, направленных на минимизацию и предотвращение данного явления.

Уменьшение интенсивности зарядов

Мероприятия направлены на обеспечение безопасности технологических процессов:

• согласно действующим ГОСТам на производстве обеспечивается контроль скорости перемещаемого по трубам сырья;
• перед переработкой рабочие газы и жидкости должны быть очищены от примесей и посторонних взвесей;
• в процессах переработки и транспортировки недопустимо разбрызгивание жидкостей и газов;
• на производстве, где невозможно организовать естественное стекание статических зарядов, применяют закрытые транспортные системы (при пневмотранспортировке жидкостей, продувке оборудования).

Заземление электроприборов и токоведущих частей:

• согласно ПУЭ, действующим ГОСТам и СНиП, ЗУ электроустановок допускается объединять с заземляющими приспособлениями от статических зарядов;
• сопротивление ЗУ для защиты от статического электричества не должно быть больше 100 Ом;
• все электропроводящие поверхности и токоведущие части оборудования должны иметь качественное зануление;
• пневмотрубопроводы, вентиляционные шахты должны образовывать единую цепь, присоединенную к заземлителям через каждые 40 м, минимальное количество точек – 2 шт;
• в обязательном порядке отдельным ЗУ к общему контуру подключают аппараты, на поверхностях (внутри) которых может образовываться заряд: дробилки, распылители и др.;
• крупногабаритная тара подлежит заземлению корпуса в двух противоположных точках по ГОСТу;
• цистерны во время налива (слива) газов должны быть присоединены к ЗУ, которые, в свою очередь, должны располагаться вне взрывоопасных зон; разгерметизацию люков цистерн производят после присоединения корпуса к контуру заземления;

Заземление приборов с целью защиты человека от поражения электрическим током

• шланги, через которые наливаются сжиженные газы и жидкости, должны быть обвиты медными проволоками или тросами, диаметром не менее 4 мм. Проводник должен быть соединен одной стороной с краем шланга, а другим – к заземленной части существующего контура.

Снятие зарядов с твердых поверхностей

Процесс состоит в нейтрализации зарядов ионизацией воздуха вблизи технологического процесса. Согласно действующим ГОСТам, для этого применяют нейтрализаторы:

• во взрывоопасных цехах устанавливают радиоизотопные нейтрализаторы;
• для производства гигиенической продукции запрещено применение радиоизотопных нейтрализаторов, в таких случаях целесообразно применение индукционных или высоковольтных нейтрализаторов;
• если невозможно использовать индукционные нейтрализаторы, целесообразно применить нейтрализационные устройства скользящего разряда;
• если оборудование имеет сложные геометрические формы, и невозможно обеспечить отвод заряда стандартными методами, используют аэродинамические нейтрализаторы, посредством которых принудительно впрыскиваются ионы в необходимое пространство.

Заряды в газовых смесях

• для обеспечения безопасных условий, согласно действующим ГОСТам технологических процессов, необходимо применять предварительно очищенные от твердых частиц газы;
• оборудование должно иметь качественную герметизацию;
• недопустимо присутствие в газовых смесях металлических частиц и мелких деталей.

Снятие заряда с сыпучих материалов

• Согласно действующим ГОСТам, перерабатывать сыпучие материалы необходимо в металлических емкостях, или токопроводящих неметаллических.
• Порошкообразное сырье допускается транспортировать в схожих по составу трубопроводах (если это полимеры, то трубы должны быть из полиэтилена).
• В производственных помещениях влажность воздуха должна составлять не менее 65%. При невозможности организовать это условие, прибегают к ионизации воздуха.
• Для улучшения процесса стекания, рабочие поверхности пропитывают поверхностно-активными смазками.
• Запрещено производить выгрузку сыпучего сырья из целлюлозных, ПВХ и полиэтиленовых пакетов в емкости, температура жидкости в которых выше температуры их воспламенения. В таких случаях используют шнековые установки.

Во избежание возникновения взрывов (вследствие образования искры), следует предотвращать образование взрывоопасных смесей, не допускать скопления пыли, регулярно чистить оборудование от пылевоздушных смесей.

Правила защиты

Правила защиты от статического электричества в производствах химической промышленности:

• Устройства для снятия статического электротока должны быть установлены у входа в резервуары загрузочных трубопроводов.
• Для обеспечения безопасности технологического процесса, согласно действующим ГОСТам, применяют: индукционные нейтрализаторы, нейтрализаторы погружного типа, специальные насадки для направления потока, релаксационные емкости.
• Жидкости при загрузке (выгрузке) не должны разбрызгиваться.

Отвод зарядов с поверхностей передвижных составов, аппаратов и людей:

• Согласно действующим ГОСТам, передвижные составы должны быть изготовлены из электропроводящих материалов. Перемещение по территории выполняется на металлических погрузчиках.
• В помещениях, где происходит наполнение передвижных цистерн, пол выполняется из электропроводных материалов.
• Рабочие должны пребывать в помещении в антиэлектростатической обуви.
• Не допускается проведение работ в емкостях, внутри которых могут возникать взрывоопасные смеси, в рабочей одежде из синтетических волокон.

Отвод заряда от ременных передач:

• Согласно действующим ГОСТам, на производстве недопустимо использование подшипников, выполненных из нетокопроводящих элементов.
• Для повышения надежности работы электроаппаратов применяют электропроводящие смазки.
• В цехах, где нет возможности применить другие защитные меры, применяют нейтрализаторы.
• Недопустимо применение смазок типа воска, канифоли. Эти вещества способствуют увеличению поверхностного сопротивления электроустановок.
• Нельзя допускать загрязнение ремней маслом, и легковоспламеняющимися веществами.
• В цехах необходимо поддерживать влажность атмосферы не менее 70%, согласно нормативам.

Антенны, установленные на крыше, принято считать потенциально опасным оборудованием: на них скапливаются заряды от действия ветра и трения облаков. Поэтому на высотных зданиях, где поблизости нет соответствующих защит, необходимо сооружение качественного молниеотвода.

Проявление в быту

На ковровых покрытиях (из шерсти или синтетики) накапливаются заряды, под действием которых может возникнуть искра, и затем пожар.

Источники накопления статического электричества дома

Накопление пыли на поверхностях может стать причиной бытовых пожаров. Частое явление в регионах с тяжелой экологической ситуацией, вблизи металлургических и машиностроительных предприятий.

Для предотвращения вредного влияния статического электричества необходимо:

• предусмотреть в домах молниеотводы;
• предусмотреть в квартирах и домах зануление и заземление электропроводки;
• регулярно проводить тестирование электропроводки и электроприборов;
• регулярно проводить уборки в помещениях;
• не допускать пылевых скоплений на коврах и полках;
• во время строительно-монтажных и ремонтных работ соблюдать правила электро,- и пожаробезопасности.

Присутствие статического электричества в волосах

Видео про электричество

Как образуется статическое электричество и чем оно опасно, рассказывает видео ниже.

Защита от статического электричества обеспечивается современными технологиями на высоком уровне. Знания о явлении и мерах борьбы с ним поможет избежать негативного влияния на здоровье человека и аварийных ситуаций.

Согласно действующим правилам защиты от разрядов статического электричества должна осуществляться во взрывоопасных и пожароопасных производствах при наличие зон классов В-I, B-Ia, B-II, B-IIa, П-I и П-II, в которых применяются и вырабатываются вещества с удельным объёмным электрическим сопротивлением Ом∙м.

В остальных случаях защита осуществляется лишь тогда, когда статическое электричество предоставляет опасность для обслуживающего персонала, отрицательно влияет на технологический процесс или качество продукции.

Основными способами устранения опасности от статического электричества является (слайд):

1) заземление оборудования, коммуникаций, аппаратов и сосудов, а так же обеспечение постоянного электрического контакта с заземлением тела человека;

2) уменьшение удельного объемного и поверхностного электрического сопротивления путем повышения влажности воздуха или применения антистатических примесей;

3) ионизацией воздуха или среды, в частности, в нутрии аппарата, сосуда и т.д.

Кроме этих способов используют: предотвращение образования взрывоопасных концентрации, ограничение скорости движения жидкости, замену ЛВЖ на негорючие растворители и т.д. Практический способ устранения опасности от статического электричества выбирается с учётом эффективности и экономической целесообразности.

Остановимся более подробно на указанных выше способах устранения опасности от статического электричества.

Заземление (18 мин) – наиболее часто применяемая мера защиты от статического электричества. Его целью является устранение опасности возникновения электрических разрядов с проводящих частей оборудования. Поэтому все проводящие части оборудования, и электропроводные неметаллические предметы подлежат обязательному заземлению, независимо от того, применяются ли другие способы защиты от статического электричества. Заземлять следует не только те части оборудования, которые участвуют в генерировании статического электричества, но и все другие указанного выше свойства, так как они могут зарядиться по закону электростатической индукции.

В случаях, когда оборудование выполнено из электропроводящих материалов, заземление является основным и почти всегда достаточным способом защиты.

Если же на внешней поверхности или внутренних стенках металлических аппаратов, резервуаров и трубопроводов образуются отложения непроводящих веществ (смолы, пленки, осадки), заземление становится неэффективным. Заземление не устраняет опасности и при использовании аппаратов с эмалированными и другими неэлектропроводящими покрытиями.

Неметаллическое оборудование считается электростатически заземленным, если сопротивление растеканию тока на землю с любых точек его внешней и внутренней поверхности Ом при относительной влажности. Такое сопротивление обеспечивает необходимое значение постоянной времени релаксации в пределах десятой доли секунды в невзрывоопасной и тысячные доли секунды во взрывоопасной среде. Постоянная времени релаксациисвязана с сопротивлениемR заземления аппарата или оборудования и его емкостью C соотношением τ = R ∙ C .

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 м 3 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.

Следует отметить, что применяемые до сих пор для заземления автоцистерн заземляющие проводники не обеспечивают требуемого уровня пожаровзрывобезопасности технологии налива или слива топлива и других ЛВЖ. Поэтому в настоящее время разработаны и серийно выпускаются специальные устройства заземления автоцистерн (УЗА) типов УЗА-2МИ, УЗА-2МК и УЗА-2МК-03, которые соответствуют требованиям ГОСТов и могут устанавливаться во взрывоопасных зонах класса В-Iг.

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 10 о 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 10 6 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 ρ v бензина Б-70 в 1,2 ∙ 10 4 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

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 ρ s 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 ρ v такой резины достигает 5 ∙10 2 Ом∙м, а обычной до 10 6 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 ρ s =10 5 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 (9 мин).

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.

Ионизация воздуха электрическим полем высокой напряженности осуществляется с помощью нейтрализаторов двух типов: индукционных и высоковольтных.

Индукционные нейтрализаторы бывают с остриями (рис.2,а) и проволочными (рис. 2,б) У нейтрализатора с остриями в деревянном или металлическом стержне укреплены заземленные острия, тонкие проволочки или фольга. У проволочного нейтрализатора применена тонкая стальная проволочка, натянутая поперек движущегося заряженного материала. Работают они следующим образом. Под действием сильного электрического поля наэлектризованного тела вблизи острия или проволоки происходит ударная ионизация, в результате которой образуются ионы обоих знаков. Для повышения эффективности действия нейтрализаторов стремятся к сокращению расстояния между кончиками игл или проволокой и нейтрализуемой поверхностью до 5÷20 мм. Такие нейтрализаторы обладают высокой ионизационной способностью, особенно нейтрализаторы с остриями.

Рис. 2. Схема индукционного нейтрализатора (слайд):

а- с остриями; б- проволочного; 1- острия; 1"- проволока; 2- заряженная поверхность.

Недостатками их являются то, что они действуют, если потенциал наэлектризованного тела достигает несколько кВ.

Их достоинства: простота конструкции, низкая стоимость, малые эксплуатационные затраты, не требуют источника питания.

Высоковольтные нейтрализаторы (рис.3) работают на переменном, постоянном и токе высокой частоты. Они состоят из трансформатора с высоким выходным напряжением и игольчатого разрядника. В нейтрализатор на постоянном токе входит и высоковольтный выпрямитель. Принцип действия их основан на ионизации воздуха высоким напряжением. Максимальное расстояние между разрядным электродом и нейтрализуемым материалом, при нейтрализатор ещё эффективен, у таких нейтрализаторов может достигать 600 мм, но обычно рабочее расстояние принимается равным 200÷300 мм. Достоинство высоковольтных нейтрализаторов- достаточное ионизирующее действие и при низком потенциале наэлектризованного диэлектрического материала. Недостатком их является большая энергия возникающих искр, способных воспламенять любые взрывоопасные смеси, поэтому для взрывоопасных зон они могут применяться только во взрывозащищенном исполнении.

Рис.3 Схема высоковольтного нейтрализатора (слайд).

Для защиты обслуживающего персонала от высокого напряжения в высоковольтную цепь их включаются защитные сопротивления, которые ограничивают ток до величины в 50÷100 раз меньше тока, опасного для жизни.

Радиоизотопные нейтрализаторы очень просты по устройству, не требуют источника питания. достаточно эффективны и безопасны при использовании во взрывоопасных средах. Они широко применяются в различных отраслях промышленности. При использовании таких нейтрализаторов необходимо предусматривать надежную защиту людей, оборудования и выпускаемой продукции от вредного воздействия радиоактивного излучения.

Радиоизотопные нейтрализаторы чаще всего имеют вид длинных пластинок или маленьких дисков. Одна сторона содержит радиоактивное вещество, создающее радиоактивное излучение, ионизирующее воздух. Чтобы не загрязнять воздух, продукцию и оборудование, радиоактивное вещество покрывают тонким защитным слоем и специальной эмали и ли фольги. Для защиты от механических повреждений ионизатор помещают в металлический кожух, который одновременно создает нужное направление ионизированного воздуха. В таблице 3 приведены данные по применяемым в радиоизотопных нейтрализаторах радиоактивным веществам.

Данные по радиоактивным веществам радиоизотопных нейтрализаторов (слайд).

Таблица 3

Наиболее эффективны и безопасны радиоактивные вещества с α-частицами. Проникающая способность α-частиц в воздухе до 10см, а в более плотных средах значительно меньше. Например, лист обычной чистой бумаги ее полностью поглощает.

Нейтрализаторы с таким излучением пригодны для локальной ионизации воздуха и нейтрализации зарядов в месте их образования. Для нейтрализации электрических зарядов в аппаратах с большим объемом используют β-излучатели.

Радиоактивное вещество с γ-изучением из-за высокой проникающей способности и опасности для людей в нейтрализаторах не применяются.

Основным недостатком радиоизотопных нейтрализаторов является малый ионизационный ток по сравнению с другими нейтрализаторами.

Для нейтрализации электрических зарядов могут использоваться комбинированные нейтрализаторы, например, радиоактивно-индукционный. Подобные нейтрализаторы выпускаются промышленностью и имеют улучшенные рабочие характеристики. Рабочие характеристики выражают зависимость разряжающего ионизационного тока от величины потенциала заряженного тела.

Дополнительные способы уменьшения опасности от статической электризации (3 мин, слайд № 13).

Опасность статической электризации ЛВЖ и горючих жидкостей может быть значительно снижена или даже устранена уменьшением скорости потока v . Поэтому рекомендуется следующая скорость v диэлектрических жидкостей:

При ρ ≤ 10 5 Ом∙м принимают v ≤ 10 м/с;

При ρ > 10 5 Ом∙м принимают v ≤ 5 м/с.

Для жидкостей с ρ > 10 9 Ом∙м скорость транспортировки и истечения устанавливается отдельно для каждой жидкости. Безопасной для таких жидкостей обычно является скорость движения или истечения 1,2 м/с.

Для транспортировки жидкостей с ρ > 10 11 -10 12 Ом∙м со скоростью v ≥ 1,5 м/с рекомендуется применять релаксаторы (например, горизонтальные участки трубы увеличенного диаметра) непосредственно у входа в приёмный резервуар. Необходимый диаметр Д р ,м этого участка определяется по формуле

Д р =1.4 Д т ∙ . (7)

Длина релаксатора L p определяется по формуле

L p ≥ 2.2 ∙ 10 -11 ξρ, (8)

где ξ – относительная диэлектрическая проницаемость жидкости;

ρ – удельное объемное сопротивление жидкости Ом∙м.

При заполнении резервуара жидкостью с ρ >10 5 Ом∙м до момента затопления загрузочной трубы рекомендуется подавать жидкости со скоростью v ≤ 1 м/с, а затем с указанной скоростью v ≤ 5 м/с.

Иногда требуется увеличивать скорость жидкостей в трубопроводе до 4÷5 м/с.

Диаметр релаксатора, рассчитанный по формуле (7), оказывается в этом случае непомерно большим. Поэтому для увеличения эффективности релаксатора рекомендуется применять их со струнами или иглами. В первом случае внутри релаксатора и вдоль его оси натягиваются заземленные струны что более чем на 50% уменьшает ток электризации а во втором в поток жидкости вводят заземлённые иглы, чтобы отводить заряды от потока жидкости.

Максимально допустимые и безопасные (в отношении возможности воспламенения паров жидкости в промышленном резервуаре) режимы транспортировки нефтепродуктов по длинным трубам диаметром 100÷250 мм могут быть оценены по соотношению

v т 2 Д т ≤ 0.64 , (9)

где v т – линейная скорость жидкости в трубе м/с, Д т – диаметр трубы, м.

При операциях с сыпучими и мелко дисперсными материалами снижение опасности от статической электризации можно достичь следующими мерами: при их пневмотранспортировке использовать трубы из полиэтилена или из того же материала (или близкому по составу к транспортируемому веществу); относительная влажность воздуха на выходе из пневмотранспорта должна быть не менее 65% (если это неприемлемо, то рекомендуется ионизировать воздух или применять инертный газ).

Следует избегать возникновения пылевоздушных горючих смесей, не допускать падение пыли, её всклубления или завихрения. Необходимо очищать оборудование и конструкции здания от осевшей пыли.

При операциях с горючими газами необходимо следить за их чистотой, отсутствием на путях их движения незаземлённых частей оборудования или приборов.

Хороший эффект по условиям пожаро - и взрывобезопасности от искр статического электричества и всех других источников зажигания достигается заменой органических растворителей и ЛВЖ на негорючие если такая замена не нарушает хода технологического процесса и экономически целесообразна.