Статическое электричество. Характеристика статического электричества. Нормирование

• Название: Характеристика статического электричества. Нормирование
• Анкор: Статическое электричество
• Дата: 15.11.2022
• Размер: 56.82 Kb.
• Имя файла: tema10.docx
• Тип: Документы; #790086
• страница: 2 из 4

Воздействие статического электричества на ход технологических процессов

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 поли- мерных 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.

4. Нормирование электростатических полей на рабочих местах

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

Предельно допустимые уровни напряженности электростатического поляустанавливаются в зависимости от времени пребывания персонала на рабочихместахи не должны превышать:

• 
  при воздействии до 1 ч - 60 кВ/м;
  
• 
  при воздействии от 1 до 9 ч - ПДУ определяется по формуле Е_пд =
  

=60

,

где Т - время, ч.

При напряженности электростатического поля менее 20 кВ/м время пребывания в электростатическом поле не регламентируется.

Средства защиты от статического электричествадолжныприменятьсявовсехвзрыво-ипожароопасныхпомещениях изонах открытых установок,отнесенных по классификации ПУЭ к классам В-1, В-1а, В-16, В-1г, В-П, В-Па, П-1, 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 трибоэлектрическиеряды(растирание, заряды возникающие при трении) 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, возрас- тает.

Безопасные скорости транспортировки жидких и пылевидных веществ в зависимости от удельного объемного электрического сопротивления нормируются Правилами устройства и эксплуатации средств защиты от статического электричества. Так, жидкости с ρ_υ<10⁵ Ом•м можно перекачивать со скоростью до 10 м/с, с ρ_υ<10⁹ Ом•м — до 5 м/с, а при ρ_υ ,>10⁹ Ом•м допустимая скорость транспортировки не должна превышать 1,2 м/с.

Наиболее опасны по диэлектрическим и другим свойствам этиловый эфир, сероуглерод, бензол, бензин, этиловый и метиловый спирты.

Во взрывоопасных помещениях, где могут накапливаться заряды статического электричества, технологическое оборудование и коммуникации изготавливают из материалов, имеющих ρ_υ не выше 10⁵ Ом•м.

2. Методы защиты работников от статического электричества

Защита от статического электричества ведется по двум направлениям:

-уменьшением интенсивности генерации электрических зарядов;

• 
  устранением уже образовавшихся зарядов.
  

Устранение уже образовавшихся зарядов достигается:

• 
  заземлением металлических и электропроводных элементов оборудования;
  

-применением нейтрализаторов статического электричества;

-увеличением относительной влажности воздуха до 65 – 75%;

-увеличением поверхностной и объемной проводимости диэлектриков;

• 
  удалением зон пребывания обслуживающего персонала от источников электростатических полей (ограничение времени).
  

Заземлениеотносится к основнымметодамзащитыотстатическогоэлектричестваи 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.

ГОСТ 12»4.124 предписывает, что заземление должно применяться на всех электропроводных элементах технологического оборудования и других объектов, на которых возможно возникновение или накопление электростатических

зарядов независимо от использования других средств защиты от статического электричества. Необходимо также заземлятьметаллическиевентиляционныекороба и кожухи теплоизоляции аппаратов и трубопроводов, расположенных вцехах,наружныхустановках,эстакадах,каналах.Причем указанные технологические линии должны представлять собой на всем протяжении непрерывную электрическую цепь, которая присоединяется к контуру заземления не менее чем в двух точках.

Величинасопротивлениязаземляющегоустройства,предназначенногоисключительнодлязащитыотстатическогоэлектричества,должнабытьневыше100 Ом.

Особое внимание необходимо уделять заземлению передвижных объектовиливращающихсяэлементовоборудования,неимеющихпостоянногоконтакта 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 зарядовстатическогоэлектричествапроизводится в тех случаях, когда не представляется возможным снизить интенсивность его образования технологическими и иными способами. Для этой цели используют нейтрализаторыразличныхтипов:

• 
  коронного (имеющий вид светящейся короны) разряда (индукционные и высоковольтные);
  
• 
  радиоизотопные с α- и β- излучающими источниками;
  
• 
  комбинированные, объединяющие в одной конструкции коронные и радиоизотопные нейтрализаторы;
  
• 
  создающие поток ионизированного воздуха.
  

Наиболее простыми по исполнению являются индукционныенейтрализаторы.В большинстве случаев они представляют собой корпус или стержень с закрепленными на них заземленными разрядниками, представляющими собой иглы, струны, щеточки. В этих нейтрализаторах используется электрическое поле, создаваемое самим наэлектризованным материалом. Под действием этого поля вблизи разрядника возникает большой градиент электрического потенциала, достаточного для образования и под- держания ионизационных процессов в воздухе, что в конечном счете приводит к повышению его проводимости. Образующиеся ионы, одноименные по знаку с зарядом материала, отводятся на заземленные части оборудования или корпус нейтрализатора, а ионы противоположного заряда под действием электрического

поля обрабатываемого материала создают ток разряда на его поверхности, тем са- мым нейтрализуя образующиеся заряды.

Длясниженияинтенсивностиэлектризациижидкостейиспользуютструнныеили игольчатыенейтрализаторы,которые за счет увеличения проводимости среды способствуют отеканию образующихся зарядов на зазем- ленные стенки трубопроводов (оборудования) или корпус нейтрализатора.

Индукционные нейтрализаторы неэффективны при небольших потенциалах на материале (до 2,5 кВ), что характерно, как правило, для обработки твердых материалов. Кроме того, эти нейтрализаторы необходимо устанавливать на расстоянии от обрабатываемого материала не более 10-15 мм.

В высоковольтныхнейтрализаторахкоронного и скользящего разрядов в отличие от индукционных используется высокое напряжение до 5 кВ, подаваемое на разрядник от внешнего источника питания. Они характеризуются высокой эффективностью практически при любых скоростях обработки материалов и могут быть установлены на значительном расстоянии от наэлектризованного материала, так как сила ионизационного тока в них может достигать 2,5•1^-4А на 1 м длины разрядника и выше. Однако необходимость использования высокого напряжения не позволяет применять их во взрывоопасных помещениях и производствах.

Во взрывоопасных помещениях всех классов рекомендуется использовать радиоизотопные нейтрализаторы на основе α-излучающих (плутоний-238, -239) типа НР и β-излучающих (тритий) типа НТСЭ источников. Эти нейтрализаторы малогабаритны, просты по устройству и в обслуживании, имеют большой срок эксплуатации и радиационно безопасны. Использование их в промышленности не требует согласования с органами санитарного надзора.

Конструктивно радиоизотопные нейтрализаторы представляют собой металлический плоский иди цилиндрический контейнер, в котором помещены поворачивающиеся или выдвигающиеся держатели источников излучения. В контейнере имеется окно, обращенное к электризующемуся материалу, а сам он жестко закреплен на технологическом оборудовании. Контейнер снабжается блокирующим механизмом, исключающим снятие его с оборудования, если не закрыта заслонка, экранирующая излучатель.

Основным недостатком радиоизотопных нейтрализаторов является их ограниченный ионизационный ток (3-7,5•10-⁶ А/м).

В случаях, когда материал (пленка, ткань, лента, лист и т.п.) электризуется с высокой интенсивностью либо движется с большой скоростью и применение радиоизотопных нейтрализаторов не обеспечивает нейтрализацию статического

электричества, устанавливают комбинированные индукционно-радиоизотопныенейтрализаторы типа НРИ. Они представляют собой сочетание радиоизотопного и индукционного (игольчатого) нейтрализаторов либо взрывозащищенных индукционных, высоковольтных (постоянного и переменного тока), высокочастотных нейтрализаторов. Сила ионизационного тока таких нейтрали- заторов не превышает 5•^10-5 А/м.

Весьма перспективными являются пневмоэлектрическиенейтрализаторымарок ВЭН-0,5 и ВЭН-1,0 и пневморадиоизотопныемарок ПРИН, в которых ионизированный воздух или какой-либо газ направляется в сторону наэлектризованного материала. Такие нейтрализаторы не только имеют повышенный радиус действия (до 1 м), но и обеспечивают нейтрализацию объемных зарядов в пневмотранспортных системах, аппаратах кипящего слоя, в бункерах, а также нейтрализацию статического электричества на поверхностях изделий сложной формы. Устройства для подачи ионизированного воздуха в данном случае во взрывоопасные помещения должны иметь на всем своем протяжении заземленный металлический экран.

В некоторых случаях эффективно использование лучевых нейтрализаторовстатического 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 помеще- нии 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.

Однако этот метод не эффективен, если электризующийся материал гидрофобен (водобоязнь) или его температура выше температуры окружающей среды. В таких случаях можно дополнительно применять обработку полимерных материалов и химических волокон поверхностно- активными веществами.

Для снижения удельного объемного электрического сопротивления в диэлектрические жидкости и растворы полимеров (клеев) вводят различные растворимые в них антиэлектростатическиеприсадки(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 СЖК и т.д. За рубежом наибольшее применение нашли присадки, разработанные фирмами «Экко» и «Шелл» (присадка АSА-3).

Антиэлектростатичские вещества должны обеспечивать снижение удельного объемного электрического сопротивления материала до величины 10⁷ Ом•м, а удельного поверхностного — до величины 10⁹ Ом•м.

Электрическое сопротивление твердых полимерных материалов (пластмасс, резин, пластиков и пр.) можно снизить, вводя в их состав различные электропроводящие материалы (технический углерод, порошки и т.д.).

Во взрывоопасных производствах для предотвращения опасных искровых разрядов статического электричества, возникающих на теле человека при контактном или индуктивном заряжении наэлектризованными материалами или элементами одежды, необходимо обеспечить отекание этих зарядов в землю. Для этого используют электропро- водящие полы из материалов, у которых удельное объемное электрическое сопротивление не должно быть выше 10⁶ Ом•м.

К непроводящим покрытиям относятся асфальт,резина,линолеумидр. Проводящими покрытиями являются бетон,пенобетон,ксилолитит.д. Заземленныепомостыирабочиеплощадки,ручкидверей,поручнилестниц,рукояткиприборов,машин,механизмов,аппаратовявляются 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 10⁷ Ом•м, а электрическое сопротивление между токопроводящим элементом антиэлектростатической одежды и землей должно быть от 10⁶ до 10⁸ Ом. Электрическое сопротивление между подпятником и ходовой стороной подошвы обуви должно быть от 10⁶ до 10⁸ 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 электриче- ское сопротивление в цепи человек - земля от 10⁶ до 10⁷ Ом и свободу перемещения рук.