安全生产第四章-静电的特性及危害

第四章静电的特性及危害主讲：李宝霞第一节静电的产生静电现象是日常生活中和工业生产中常见的带电现象；静电并不是静止的电，是宏观上暂时停留在某处的电；静电电量虽然不大，但是电压很高，容易发生火花放电，从而引起火灾、爆炸。为防止静电危害，必须懂静电产生的原理和静电危害，掌握防止静电危害的基本措施。第一节静电的产生静电产生的原理：1.双电层和接触电位差物质有分子组成的，分子由原子组成的，而原子由原子核和外面若干电子组成的。物质在一般情况下，不呈现电性。不同物质对其周围电子束缚能力是不同的，两种物质紧密接触时，电子从束缚小的一方转移偏向于束缚大的一方，这时，在接触的界面两侧会出现数量相等，极性相反的两层电荷，这两层电荷叫双电层，它们之间的电位差叫接触电位差。当这两种物质分离时，由于存在电位差，电子就不能完全复原，从而产生了电荷的滞留，形成了静电。静电就是相对静止的电荷，即在外力作用下产生的电子偏移物体的一侧会发生电子脱离带正电的质子：10个带负电的电子：9个带正电的质子多带正电带正电的质子：10个带负电的电子：11个带负电的电子多带负电静电的产生摩擦、碰撞、剥离静电感应电容改变电磁辐射感应产生静电的动作日常生活可以感觉得到的静电现象：闪电：带异种电荷的云层或云层与大地之间的一种放电现象，当带异种电荷的云层相互间的距离由于运动而缩小到一定距离时，正负电荷间的强大电势差将空气击穿而发生瞬间放电，放电时产生的放电火花就是我们见到的闪电，同时放电时产生的声音就是雷声。这些对我们平常生活没有很大影响，但它对电子元件及电子线路板有很大的冲击。冬天在地毯上行走及接触把手时的触电感在冬天穿毛衣时所产生的噼啪声第一节静电的产生静电起电序列按照物质得失电子的难易，或按物质相互接触时起电性不同，可把带正电荷的物质排在前面，把带负电荷的物质排在后面，依次排列下去，形成一个长长的序列。（+）玻璃——头发——尼龙——羊毛——绸——黑橡胶——莎纶——聚四氟乙烯（–）防静电作业环境温度：20℃~25℃湿度：40％~70%（一般工场标准）静电皮表面电阻：106～1011Ω静电接地电阻：10Ω以下注：一般温度越高越容易产生静电，湿度越大越不易产生静电不同形态的静电（1）固体静电：固体静电可以用双电层和接触电位差理论来解释，两种固体物质相距25×10-8cm以下时，即可以认为是紧密接触，分离时即可产生静电。与块状固体相比，粉尘具有分散性和悬浮状态的特点，由于分散性，其表面积就大的很多，与空气摩擦的机会就越多，产生的静电也多，又因处于悬浮态，粉尘颗粒与大地之间是绝缘的，因此金属粉体也容易带静电。（2）液体静电：在生产中，液体的管道输送、过滤、搅拌、喷雾、喷射、飞溅、冲刷、灌注等过程中，都能产生静电。尤其是电阻率高的有机液体，最容易产生静电。液体的带电现象，也可以用双电层理论来解释。有机液体在管道内流动时，与管壁摩擦、冲击，因而管壁界面上是一层正电荷，液体界面上极薄的一层内是负电荷，与其相邻的较厚的一层内又是正电荷。正电荷随着液体的流动形成流动电流。如果把金属管道接地，则不会产生静电。（3）气体静电：完全纯净的气体是不会带静电。在工艺生产中，几乎所有的气体都含有少量的固体或液体颗粒的杂质，因此在压缩或排出空气时，由于气体杂质的碰撞摩擦等作用，都会产生静电。为什么二、影响静电产生和聚散的因素1.物质的电阻率物质产生的静电荷能不能聚集起来，很大程度在取决于电阻率的大小。由电阻率高的物质组成的物体导电性差，物体上的电荷不易流失，静电荷就能逐渐聚集起来。由电阻率小的物质组成的物体，电荷很容易从接触点返回原处，物体表现为中性，因此不容易聚集电荷。物质电阻率在106-108欧﹒厘米以下的，就是聚集了电荷，也很快就会消散，不易带静电。电阻率在1010-1015欧﹒厘米的物质容易带静电，是防静电的重点。当电阻率大于1015欧﹒厘米时，物体就不易产生静电，但是一旦产生静电就很难消除。二、影响静电产生和聚散的因素2.物体的运动速度在静电产生的同时，也存在静电的消失。一般开始时，静电的产生多于静电的泄露，静电就逐渐积累，当积累到一定程度，产生与泄露的静电量达到了平衡，保持为一动态稳定值，及达到饱和状态。不同的物体达到静电饱和状态所需要的时间是不同的，一般不超过十几秒或几十秒，物体达到静电饱和状态所需的时间与物体的运动速度有关，速度加快，时间缩短。故生产中控制物料速度。二、影响静电产生和聚散的因素3.空气的湿度吸湿性越大的物体（特别是绝缘体），收湿度的影响很大，当空气的相对湿度在50%-70%以上时，物体表面会形成一层水膜，使表面电阻率降低，加速静电的泄露。如果空气的相对湿度低于40%，则静电不易逸散，可能形成高电压。4.杂质一般情况下，物体含有杂质，会增加静电的产生，如液体含有高分子材料的杂质时，会增加液体静电的产生。但有些杂质能减少物体的静电，这些杂质有较好的导电性或较强的吸湿性，可加快静电的泄露。抗静电剂就是利用这个原理。第二节静电的特性及危害一、静电的特性1.电量小，但是静电电压高。如橡胶带与滚筒的摩擦。2.虽然静电压很高，因其电量很小，故能量很小。静电能量越大，发生火花放电时表现的危险性也越大。3.导体表面曲率越大，电荷密度越大。发生电晕放电。4.静电感应可能产生意外的火花。5.绝缘体电阻率很大，所以静电泄露很慢，这样使带电体保留危险性状态的时间也长，危险性相应增加。第二节静电的特性及危害二、静电的危害在生产中，静电的危害主要有三个方面，即引起火灾爆炸、静电电击和妨碍生产。1.静电放电电火花引起爆炸和火灾事故（固液气）用槽车运苯、汽油、丙酮、等有机溶剂的时候，由于行驶中的震动，溶剂与槽车罐壁发生强烈的摩擦，会产生大量的静电，另外，橡胶轮胎与地面摩擦产生的静电，均可造成槽车静电起火和爆炸事故的发生。易燃液体与管道摩擦和注入容器时冲击、飞溅产生的静电，均可导致静电火花起火和爆炸事故的发生。用对地绝缘的金属取样器，在贮有易燃液体的贮罐等容器内取样的时候，由于取样器与液体的摩擦而产生静电，有时会对容器壁放电产生火花而发生火灾或爆炸事故。（P78案例）过滤时过滤物质与过滤器发生摩擦，会产生大量静电而出现放电火花，易导致事故发生。在研磨、搅拌和输送粉体时，粉体与管道或容器强烈摩擦与碰撞，会产生具有危险的静电火花放电。用胶带传送与输运时，运行中的三角皮带、输送胶带与金属皮带轮摩擦，产生大量静电，静电电位有时高达万伏，产生火花放电，引起事故。人的原因造成的事故在生产中操作人员在活动时，穿的衣服、鞋及携带的工具与其他物体摩擦时，就有可能产生静电，比如穿塑料底鞋的人在木板或塑料地板上行走时，人体静电可达数千伏以上，当携带静电荷的人走进金属管道或其他金属物品时，人的手指或脚会放出电火花。再生产过程中，人的活动范围比较大，而人体静电又容易被忽视，所以人体静电的放电，称为酿成静电灾害的主要原因。第二节静电的特性及危害二、静电的危害2.静电电击橡胶或塑料制品等高分子材料与金属摩擦时，产生的静电荷不易泄露，当人体接近这些带电体时，会受到意外电击。这种电击是由于从带电体向人体发生放电，电流流向人体产生。同样当人体带有较多的静电荷时，电流从人体流向接地体，也会发生电击现象。静电电击不是电流持续通过人体的电击，而是静电放电造成的瞬间冲击性电击。虽然不会对人造成致命伤害，但是操作人员屡遭电击后特别容易产生恐惧心理，使工作效率下降或受到其他伤害。表4-2静电电击时人体的反应第二节静电的特性及危害二、静电的危害3.静电妨碍生产主要表现在粉料加工工艺过程中；如在粉体筛分时，由于静电电场力的作用，筛网吸附了细微的粉末，使筛孔变小，降低生产效率；气流输送工序里，管道的某些部位由于静电作用，积存了一些物料，减小管道的流通面积，使运输效率降低，粉体装袋时，因为静电斥力的作用，使粉体四处飞扬。粉体计量时，由于计量器具吸附粉体，造成计量误差。第三节静电的消除静电引起燃烧爆炸的基本条件：1.有产生静电来源2.静电得以积累，并达到足以引起火花放电的静电电位3.静电放电火花能量达到爆炸性混合物最小点燃能量4.静电火花周围有可燃气体、蒸汽和空气形成的混合物第三节静电的消除防止静电危害的7个措施：1.场所危险程序控制采取减轻或消除场所周围环境火灾、爆炸危险性的间接措施。如用不燃介质代替易燃介质，惰性气体保护，负压操作等，如果工艺条件允许，采用较大颗粒的粉体代替较小颗粒的粉体。第三节静电的消除防止静电危害的7个措施：2.工艺控制措施（1）控制流速：输送物料应控制流速，以减少静电的产生。输送物料时允许的流速与液体电阻率之间的关系：电阻率小于107欧．厘米时，允许流速不超过10m/s，当电阻率为107-1011欧．厘米，允许流速不超过5m/s，当电阻率大于107-1011欧．厘米时，允许流速取决于管道直径和管壁光滑程度等。输送物料时尽量减少转弯或变径，操作人员不得擅自提高流速。第三节静电的消除防止静电危害的7个措施：2.工艺控制措施（2）选用合适的材料：可根据静电起电序列，选用适当的材料匹配，使成产过程中产生的静电相互抵消，从而达到减少或消除静电的危险。（3）增加静止时间：生产中，将苯等液体注入容器、贮罐时，等会产生静电荷。液体内静电荷向器壁及液面集中并慢慢消散，完成这个过程需要一定时间。第三节静电的消除如在向油罐注油的过程中，静电电压随加入油量的变化而变化。参考图4-3由此可知，当输送易燃易爆液体时，停泵后不能立即进行检测等操作，应停留一段时间，等静电消散后，方可进行下一步操作，操作人员如果懂的这个道理，就会自觉遵守安全操作规程，不会发生赶时间而引发安全事故。第三节静电的消除防止静电危害的7个措施：2.工艺控制措施（4）改进灌注方式：经验表明，T形、锥形、45°斜口形和人字形注管头，有利于降低贮管液面的高静电电位。为避免灌注过程中液体的冲击、喷射和溅射，应将进液管延伸到近低部位等。第三节静电的消除防止静电危害的7个措施：3.接地（1）用来加工输送、储存各种易燃液体等设备必须接地（2）倾注容器的漏斗、浮动灌顶、工作站台等接地（3）汽车槽车在装卸之前，与贮存设备跨接并接地（4）可能产生和积累静电的固体和粉体设备，如筛分器接地第三节静电的消除防止静电危害的7个措施：4.增湿提高空气中水蒸气的浓度可在物体表面形成一层导电的液膜，从而提高静电从物体表面消散的能力。常用方法：通风加湿、地面撒水、喷雾水蒸气等，若工艺条件允许，空气相对湿度在70%为宜。第三节静电的消除防止静电危害的7个措施：5.加入抗静电剂抗静电剂具有较好的导电性或较强的吸湿性。因此在易产生静电的高绝缘材料中，加入抗静电剂，使材料的电阻率下降，加快静电泄露，消除静电危害。抗静电剂种类很多，有无机盐类如氯化钾等。第三节静电的消除防止静电危害的7个措施：6.采用静电消除器静电消除剂是一种能产生电子或离子的装置，借助于产生的电子或离子中和物体上的静电，从而达到消除静电危害的目的优点：使用方便，不影响产品质量。第三节静电的消除7.人体防静电措施（1）采用金属网或金属板等导电材料遮蔽带电体，以防带电体向人体放电。操作人员在接触静电带电体时，宜带金属线和导电性纤维混纺的手套，穿防静电工作服。（2）穿防静电工作鞋，防静电工作鞋的电阻为105-108欧，穿着后人体所带的静电荷防静电工作鞋卸掉。第三节静电的消除7.人体防静电措施（3）在易燃场所入口处，安装硬铝或铜等导电金属的接地走道，同时入口扶手也要采用金属结构并接地，可导除静电。（4）采用电导性地面，不但能导走设备上静电，而且有利于除掉人体上的静电。防静电方法1.接地2.静电屏蔽3.离子中和防静电的三种基本方法：2.管理方法防静电方法一：接地接地就是将静电通过一条线的连接放入大地导体.常用的接地方法有：带防静电手腕及工作表面接地等防静电腕带防静电脚带静电服防静电台垫2.管理方法静电敏感元件在储存或运输过程中会暴露于有静电的区域中，用静电屏蔽的方法可削弱外界静电对电子元件的影响。最通常的方法是用静电屏蔽袋作为保护。防静电方法二：静电屏蔽静电屏蔽袋防静电袋2