探叙工业生产作业中的静电及其应对策略
2020-5-7 来源:-- 作者:朱则刚
摘要:由于静电而造成的生产故障和灾害也时有发生,给国家和人民生命财产带来巨大损失。针对静电引起火灾爆炸的条件和危险场所或部位的形成及其危害,论述了工业生产中防控静电的途径,介绍了工业生产中静电接地的一般连接原则及其方法,研究了工业生产中的静电工艺控制中和法,提出了工业生产作业中常见的静电预防方法。
关键词:工业生产 作业静电 应对策略
由于物质的摩擦、接触与分离,致使静电在国民经济各部门工业生产以及我们的日常生活中随处产生和存在,因而由于静电而造成的生产故障和灾害也时有发生,给国家和人民生命财产带来巨大损失。因此工业静电的危害及其预防成为安全科技工作者重要的研究课题。
1.静电引起火灾爆炸的条件和危险场所或部位的形成及其危害
近年来在石油、化工、可燃气体、蒸汽、粉尘等行业发生很多的安全事故。引起事故的原因很多,其中很重要的一个原因就是静电引起的火灾。尤其化工生产行业由于静电放电而发生火灾和爆炸的灾害事故时有发生,使之造成严重的经济损失。
在化工行业中,大量生产和使用各种易燃易爆物料,如汽油、甲醇、苯粉、氢氧化钾、松香、油脂、硫磺、丙酮、各种生胶、再生胶、油脂、有机药品、纺织品等均属可燃物质。由于这些易燃和可燃物的掺杂混用,生产中极易发生火灾爆炸。而化工产品及橡胶制品中的涂胶作业、成型作业及运输途中,也会产生大量的静电荷,其电压可达几万伏,一旦放电,可引燃有机粉尘和化学易燃品,造成火灾和爆炸事故。随着微电子技术的发展和广泛应用,静电危害尤其是在电子、石油、化工工业中,给人们带来屡见不鲜的爆炸火灾等事故,这引起了人们极大的关注,静电危害经成了迫切需要解决的问题。
静电是指绝缘物质上携带的相对静止的电荷,它是由不同物体接触摩擦时在物质间发生了电子转移而形成的带电现象。这些电荷聚积于物体的表面上,不会像金属导体里的电流那样容易流动,因而称为静电。产生静电的因素很多,如两物体直接接触分离起电;带电微粒附着到绝缘固体上,使之带静电;感应起电;固定的金属与流动的液体之间电解起电;固体材料在机械力作用下产生压电效应以及流体、粉末喷出时,与喷口剧烈摩擦而带电等。
静电作为一种近场自然危害源,给人类社会已经造成了重大损失和危害。尤其是加油站的油品属于易燃易爆液体,当静电放电能量超过油蒸气的最小引燃能量时,就可引燃引爆油品。因此加油站、化工业等在营运过程中静电的危害是非常大的。
火灾爆炸是在一定条件下造成的,静电引起的爆炸一般也是燃烧爆炸,因而静电引起爆炸和火灾的条件可以归纳为以下几点:要具备产生静电电荷的条件;要具备产生火花放电的电压;有能引起火花放电的合适间隙;现场环境有爆炸性混合物;放电火花的足够能量。上述条件消除任何一个都可避免事故的发生。从预防静电火灾爆炸的角度出发,一般以控制静电积聚为主要手段,对于一些静电无法消除的场所,也可以通过防止爆炸性混合物生成达到预防静电火灾事故的目的。静电火花能量释放引发火灾爆炸事故的前提是静电火花能量大于爆炸性混合物的最小点火能种。静电火花能量一旦集中释放便可引爆多数混合爆炸系,虽然能量释放的集中程度因放电方式不同而有所差异,但这种集中程度的控制难以掌握,因而我们把易造成静电积聚和存在有爆炸性混合物的场所或部位作为预防静电火灾爆炸的危险场所或部位。可能同时满足易造成静电积聚和环境有爆炸性混合物场所或部位的形成,一般有两种情况:一是静电的积聚来自于可燃物或爆炸混合系的本身,如可燃液体或气体的输送或冲刷;另一种则是静电的产生独立于爆炸混合系,如人在有可燃性气体泄漏的场所脱毛衣或进行其他产生静电的作业。爆炸混合系的形成一般有4种情况:可燃性气体与助燃性气体相混合并达到爆炸极限;工作温度大于闪点温度的易燃液体的蒸气与空气的混合系;雾化了的可燃液体与空气混合系:达到爆炸极限范围的可燃性物质粉尘与空气的混合系。
静电放电是带电体周围的场强超过周围介质的绝缘击穿场强时,因介质电离而使带电体上的电荷部分或全部消失的现象。其静电能量变为热量、声音、光、电磁波等而消耗,这种放电能量较大时就会成为火灾、爆炸的引火源。静电的主要危害是引起火灾或爆炸。如在可燃液体的作业场所,可能由静电火花引起火灾;在有气体、蒸气、粉尘爆炸性混合物的场所,可能由静电引发爆炸。根据静电火花放电条件的形成,可以发现化工生产过程中几种常见工序的静电火灾爆炸危险场所或部位:一是易燃液体的输送:流动液体带电,电荷存在于液体中,在管道中流动的液体即使有较高的平均电荷密度,也会因为液体有较大的电容而不显示出较高的静电电位。易燃液体主要在液体刚与空气接触的空间部位带电,即输送管线出口;二是易燃液体的装卸或贮存:易燃液体在装卸或贮存时,静电会随着液体进入槽车或贮罐,自液面导向容器内壁,再由接地装置导走。此过程中若在液面上进行取样、检尺作业或接地装置不完好均易造成火花放电;三是易燃气体的流送:氢气等易燃气体在流送过程中若混入空气,可在管道中放电造成静电引发火灾爆炸事故。易燃气体管道输送过程中阀门、法兰泄漏,泄漏面未做等势体连接或高压喷射,易在泄漏面造成静电火灾爆炸事故。
静电的存在可能干扰正常的生产过程,损坏设备,降低产品质量;当人体带电时,或带静电的人体接近接地体时,也有可能产生静电电击。因此,凡是静电可能引起安全事故的场所必须采取防静电措施。静电的产生在工业生产中是不可避免的,其造成的危害主要可分为:静电引力危害和静电放电危害两大方面:一是静电引力造成的危害:电子行业吸附灰尘造成集成电路和半导体元件的污染大大降低成品率;造纸印刷行业纸张收卷不齐,套印不准,吸污严重,甚至纸张黏结影响生产;纺织行业造成根丝飘动、缠花断头、纱线纠结等危害;胶片和塑料行业使胶片或薄膜收卷不齐;胶片、CD塑盘沾染灰尘,影响品质;二是静电放电造成的危害:击穿集成电路和精密的电子元件,或者促使元件老化,降低生产成品率;引起电子设备的故障或误动作,造成电磁干扰;在多易燃易爆品或粉尘、油雾的生产场所极易引起爆炸和火灾;高压静电放电造成电击,危及人身安全。
2.工业生产中防控静电的途径
静电工艺控制中和法是利用静电消除器产生的消除静电所必需的离子来对异性电荷进行中和。在形成静电荷最强烈的地方安装放电针,以引起不断的无声放电,使放电地区的空气被游离,电荷得到中和,而不至积聚起来造成危险。
工业生产中静电的种类:一是固体静电。固体物质大面积的摩擦,固体物质在压力下接触后分离,固体物质在挤出过滤时与管道、过滤器等发生的摩擦,固体物质的粉碎、研磨和搅拌过程等均可能产生静电;二是粉体静电。粉体是固体的一种特殊形态,具有分散性和悬浮性的特点。其分散性使得表面积增加更容易产生静电;其悬浮性使得铝粉、镁粉等金属粉末通过空气与地绝缘,也能产生和积聚静电;三是液体静电。液体在输送、喷射、混合、搅拌、过滤、灌注、剧烈晃动过程中,会产生带电现象;四是气体(蒸气)静电。纯净的气体在通常条件下不会引起静电,但由于气体中往往含有悬浮液体微粒或灰尘等固体颗粒,当高压喷出时相互间摩擦、分离,能产生较强的静电;五是人体静电。当人进行各种活动时,由于衣服之间、皮肤与衣服、鞋与地面、衣服与接触的各种介质间发生摩擦,可产生几千伏甚至上万伏的静电。人体在静电场中也会感应起电,如果人体与地绝缘,就会成为独立的带电体,若空间存在带电颗粒,人在此环境中可产生吸附带电。
防止静电危害的基本途径有:在工艺方面控制静电的发生量;采用泄漏导走的方法,消除静电荷积聚;利用设备生产出异性电荷,来中和生产过程中产生的静电电荷。工艺控制法就是从工艺流程、设备结构、材料选择和操作管理等方面采取措施,限制静电的产生或控制静电的积累,使之达不到危险的程度。限制输送速度降低物料移动中的摩擦速度或液体物料在管道中的流速等工作参数,可限制静电的产生。为了不影响生产率,将最大允许流速定为安全流速,使物料在输送中不超过安全流速。在液体或粉体内夹入空气或气泡;粉尘在料斗或料仓内冲击;液体或粉体的混合搅动等。只要采取相应的措施,就可以减少静电的产生。
为避免液体在容器内喷溅,应从底部注油或将油管延伸至容器底部液面下。为减轻从油槽车附注油时的冲击,从而减少注油时产生的静电,应改变注油管出口处的几何形状,这样做对降低油槽内油面的电位有一定的效果。为了降低罐内油面电位,过滤器不宜离管出口太近。一般要求从罐内到出口有30s缓冲时间,如满足不了则需配置缓冲器或采取其他防静电措施。消除杂质油罐或管道内混有杂质时,有类似粉体起电的作用,静电发生量将增大。实践证明,油中含水5%,会使起电效应增大10~50倍。油品采用空气调合也是很不安全的。石油产品在生产输送中,要避免水、空气及其他杂质与油品之间,以及不同油品之间相混合。
对于粉体输送,防止尘垢、杂物落入料斗,料斗应有斜面,以减少冲击。应除掉粉体内的杂质,因为各种杂质的沉降速度不一致,会形成二次分离,产生带电尘雾,在悬浮的粒子中易造成火花放电。降低爆炸性混合物浓度降低爆炸性混合物浓度,可消除或减轻爆炸性混合物的危险。可以采用通风(抽气)装置,及时排出爆炸性混合物;也可以在危险空问填充惰性气体,如二氧化碳和氮等,隔绝空气或稀释爆炸性混合物,以达到防火、防爆的目的。
对于粉体输送,防止尘垢、杂物落入料斗,料斗应有斜面,以减少冲击。应除掉粉体内的杂质,因为各种杂质的沉降速度不一致,会形成二次分离,产生带电尘雾,在悬浮的粒子中易造成火花放电。降低爆炸性混合物浓度降低爆炸性混合物浓度,可消除或减轻爆炸性混合物的危险。可以采用通风(抽气)装置,及时排出爆炸性混合物;也可以在危险空问填充惰性气体,如二氧化碳和氮等,隔绝空气或稀释爆炸性混合物,以达到防火、防爆的目的。
增湿带电体在自然环境中放置,其所带有的静电荷会自行逸散。逸散的快慢与介质的表面电阻率和体积电阻率大有关系,而介质的电阻率又和环境的湿度有关。提高环境的相对湿度,不只可缩短电荷的半衰期,还能提高爆炸性混合物的最小引燃能量。对于表面可以被水湿润的材料,增湿效果不明显,这是由于高湿度空气在其表面不易形成水膜的缘故。增湿的水膜一般只要存在一秒以上即可消除静电。至于是否可以采取增湿措施,以及允许提高的湿度范围,应根据生产要求确定。从消除静电危害角度考虑,控制相对湿度在70%以上为宜。
加抗静电剂化学防静电剂也叫防静电添加剂。在非导体材料里加入抗静电剂后,能增加材料的吸湿性或离子化倾向,使材料的电阻率降到104~106Ω·m以下。有的抗静电剂本身有良好的导电性,同样可加速静电的温漏,消除电荷积累的危险。使用防静电剂是消除静电的有效办法,但是某一种产品或物料是否允许加入和加入何种类型的化学防静电剂,要根据物料的工艺状态及最终使用目的来确定。在电气制造业中,一般不使用化学抗静电剂,纺织行业则大量使用各种化学抗静电剂。化工、石油储运中,根据成本、毒性、腐蚀性、使用有效性和对物料产品性质的影响等来考虑抗静电剂的使用。如橡胶行业只允许使用炭黑作抗静电剂,因为其他类型的化学抗静电剂会使橡胶粘合不牢及产生气泡。也有一些抗静电制品采用直接渗入金属粉末、炭黑等导电性材料的方法制成。
对于塑料来说,内加型的表面活性剂保持其防静电的效果较为理想,它可掺到合成物质中,在表面的一层起防静电作用,表面层被洗掉之后,由手亲油亲水的平衡作用,仍然能从内部渗至表面。酰胺基季胺硝酸盐用于聚氯乙烯软质塑料比较成功,已经商品化,它的商业名称为卡特纳克SN防静电剂。防静电剂效果特别是防止吸尘作用是很显著的,用于纤维的防静电剂种类很多,绝大多数为表面活性剂。
确保静置时间和缓和时间经注油管输入容器和储罐的液体,将带入一定的静电荷。静电荷混杂在液体内,根据电导和同性相斥的原理,电荷将向容器壁及液面集中泄漏消散;而液面上的电荷又要通过液面导向器壁导人大地,显然是需要一段时间才能完成这个过程的。除上面提到的管道中的过滤器和管道出口之间需有30s缓冲时间外,油罐在注油过程中,从注油停止到油面产生最大静电电位,也有一段延迟时间。由此可见,刚停泵时检尺或采样是不安全的。对于容积小的储罐,装车后等2min即可取样;对于大储罐,则由于带电质点的沉降,使电荷不能正常消散,特别是油料里含有少量水分时,有时可能出现很强的电场,检尺工作必须在水完全沉降后才能进行。
3.工业生产中静电接地的一般连接原则及其方法
静电的危害有目共睹,现在越来越多的厂家已经开始实施各种程度的防静电措施和工程。完善有效的防静电工程要依照不同企业和不同作业对象的实际情况,制定相应的对策。防静电措施应是系统的、全面的,否则,可能会事倍功半,甚至造成破坏性的反作用。
接地就是将一些防静电产品或者其它设备连接到一条地线上。采用埋地线的方法建立“独立”地线。使地线与大地之间的电阻<10Ω,作用是泄放导体上可能集聚的电荷,对于导体上积聚的静电(如人体)通常用接地的方法来导走。金属导体应做静电跨接、直接接地;间接接地虽是必要的,但需靠其他措施相配合,如加抗静电剂、减少静电产生量、规定必要的静置时间、采用静电消除器等才能确保安全。需做静电接地连接的场所凡用来加工、储存、运输且能产生静电危险的管道和设备,如各种储罐、混合器、物料输送设备、排注器、过滤器、干燥器、反应器、吸附器、粉碎器等,金属体应跨接形成一个连续的导电整体并接地。特别注意在设备内部不允许有与地绝缘的导体部件。当与地绝缘的导体积聚了大量静电电荷时,在对该导体施以接地的瞬间,由于大量电荷通过连接点集中放电,会形成较大的冲击电流,导致产生火花造成危害。此种情况下的放电措施是:保证放电点的周围危险介质浓度小于爆炸范围;在欲接地放电回路中,串接106~108Ω的限流电阻。
防静电工作区场地地面材料应该选用由静电导体材料构成的地面,如防静电活动地板或在普通地面上铺设防静电地垫,并有效接地。禁止直接使用木质地板或铺设毛、麻、化纤地毯及普通地板革。防静电系统必须有独立可靠的接地装置,接地电阻一般应小于10Ω,埋设与检测方法应符合GBJ97的要求。防静电地线不得接在电源零线上,不得与防雷地线共用。使用三相五线制供电,其大地线可以作为防静电地线(但零线、地线不得混接)。接地主干线截面积应不小于100mm2;支干线截面积应不小于6mm2;设备和工作台的接地线应采用截面积不小于1.25mm2的多股敷塑导线,接地线颜色以黄绿色线为宜。接地主干线的连接方式应采用钎焊。防静电设备连接端子应确保接触可靠,易装拆,允许使用各种夹式连接器,如锷鱼夹、插头座等。对接地电阻值要求较高的工作场所应该安装接地系统监测报警仪。
静电接地静电与大地连接是消除导体上静电简单而又有效的方法,是防静电中最基本的措施。静电接地连接静电接地连接是接地措施中重要一环,其目的是使带电体上的电荷有一条导入大地的通路。实现的办法是静电跨接、直接接地、间接接地等手段,把设备上的各部分经过接地极与大地作可靠的电气连接。必须指出,对带电的绝缘体,如果没有其他条件相配合,静电接地连接只能消除带电体表面的自由电荷。流动中的物质所载的电荷,不会因为管道外皮接地而有所减少。接地的金属层能构成对静电危险源的屏蔽,从而消除放电的危险。静电接地连接系统的电阻是指被接地对象经金属容器接地支、干线,接地极到大地的电阻值。该值是衡量静电荷外界导出通路良好与否的依据,数值应小于100Ω。
静电跨接是将两个以上、没有电气连接的金属导体进行电气上的连接,使相互之间大致处于相同的静电电位。而跨接线必须与大地相连,才能起到确保安全的作用,跨接电阻是组成静电接地连接系统电阻值的一部分;直接接地是将金属体与大地进行电气上的连接,使金属体的静电电位接近于大地,简称接地;间接接地是将非金属体全部或局部表面与接地的金属紧密相连,从而获得接地的条件。例如在接地的金属容器内存放带静电的绝缘油,油品中的静电荷就是通过间接接地的形式经容器壁而导入大地的。
接地通过以下方法实施:人体通过手腕带接地;人体通过防静电鞋(或鞋带)和防静电地板接地;工作台面接地;测试仪器,工具夹,烙铁接地;防静电地板,地垫接地;防静电转运车,箱,架尽可能接地;防静电椅接地。防静电安全工作台:由工作台、防静电桌垫、腕带接头和接地线等组成。必要时,还应配备除静电设备;防静电桌垫上应有两个以上的腕带接头,一个供操作人员用,一个供技术人员,检验人员用。防静电安全工作台上不允许堆放塑料盒、橡皮、纸板、玻璃等易产生静电的杂物、图纸资料应放入防静电文件袋内。
静电消除设备:在易产生静电的产品组装工作台上应该放一个离子风机,用离子风机对着产品吹可以把随时产生的静电快速地消除。防静电腕带直接接触静电敏感器件的人员必须带防静电腕带,腕带与人体皮肤应有良好接触,腕带系统对地电阻值应在750KΩ~10.5MΩ范围内。防静电腕带应该经常用手腕带测试仪检测是否损坏。有条件或者要求比较高的公司最好是使用手腕带在线监测仪,因为在线监测仪使用时是把手腕带和地线连接起来。所以它可以随时检测防静电腕带是否损坏或者工人是否戴好。
进入防静电工作区的人员和接触静电敏感器件的人员必须穿防静电工作服,特别是在相对湿度小于50%的干燥环境中(如冬季).工作服面料应符合国家有关标准。进入防静电工作区的人员应该防静电鞋。穿普通鞋的人员应使用导电鞋束、防静电鞋套或脚跟带。防静电鞋要用人体综合测试仪经常检测它的防静电性能。很多公司对防静电袜不重视,其实这是不对的。穿防静电鞋时最好穿防静电袜,如没有防静电袜也可穿棉祙,但不应该穿尼龙祙,因为尼龙祙的导电性很差,会阻止静电向防静电鞋导走,有时用人体综合测试仪测一双合格的防静电鞋时发现电阻太高,就是因为穿尼龙祙的原因。
生产场所的元器件盛料袋、周转箱、PCB上下料架等应具备静电防护作用,不允许使用金属和普通容器,必要时,存放部件用的容器应接地。生产线上用的传送带和传动轴,应装有防静电接地的电刷和支杆。对传送带表面可使用静电消除设备,如离子风机和离子风棒。
生产场所使用的组装夹具、检测夹具、焊接工具、各种仪器等,都应设良好的接地线。生产场所入口处应安装人体综合测试仪,每一个进入生产现场的人员均应进行防静电测试,合格后方能进入现场。如人体综合测试仪。可以检测防静电鞋、手腕带和人体的综合电阻。
4.工业生产中的静电工艺控制中和法
静电消除器的种类静电消除器是指将气体分子进行电离产生消除静电所必要的离子(一般为正、负离子对)。其中与带电物体极性相反的离子,向带电物体移动,并和带电物体的电荷进行中和,从而达到消除静电的目的,它已被广泛应用于生产薄膜、纸、布、粉体等行业的生产中。但是如使用方法不当或失误会使消静电效果减弱,甚至导致灾害的发生,所以必须掌握静电消除器的特性和使用方法。目前的静电消除器主要有以下种类。
自感应式静电消除器自感应式静电消除器是一种最简单的消除静电装置,它没有外加电源,由接地的若干支非常尖的针、电刷或作消电电极用的细电线及其支架等附件组成。
使用时静电消除器针尖对准带电介质,放在距表面1~2cm的地方,或者将针插入带电液体介质内部,都可以得到消除静电的目的。自感应式静电消除器的性能,通常用两个指标来衡量:一是电晕电流,电晕电流越大,表面单位时间内消除掉的静电荷的数目越多,消除器效果就越好;另一个是临界电压,所谓临界电压,是指能够使消除器针尖起电晕作用的最低电压。这个数值越小,最后剩余的静电电压就越小,因此消除器的效果也越好。专用于油管上的感应式静电消除器(简称消电器)能解决槽车的静电安全问题,效果显著,可以使槽车油面电压由25kV下降为3~4kV。这种消电器在我国石油化工企业中已被广泛使用。
消电器的结构主要由三部分组成:接地钢管及法兰部分、内部绝缘管、针螺栓等。为了均匀地在油内产生相反的电荷,放电针沿长度方向交错布置4~5排,每排沿圆周围均匀布置3~4根针。为了方便检查和维修,放电针用螺栓做成,可装拆。
近年来,我国研制了充油夹套式消电器,选用有机玻璃或玻璃钢做成双层或单层管,使用时夹层之问充满所输送的油品做为电介质,以减少重量,降低成本。消电器的原理是:当带电油品进入消电器绝缘管后对地电容变小,使内部电位增高,这样在介质管内形成一个高电压段。在放电针端部由于具有高电位场使其因感应而堆积的电荷被拉入油中,或因高电场强度使油品部分电离而发生中和作用,达到消除部分电荷的效果。自感应式消电器结构简单,容易制作,价格低,便于维修,器本身不易成为引火源,是一种安全性较高的消电装置,对于不要求将静电消除干净的场合较为适用。
外接电源式静电消除器加到外接电源式静电消除器上的高压电源可以是直流,也可以是交流,交流又有工频和高频两种。外接电源式静电消除器的工作原理是:利用高电压消除器离子极(即针尖)与接地极之间形成强电场而使空气电离。但直流装置与交流装置消电的机理不完全一样,直流装置是产生与带电体电荷相反符号的离子,直接中和带电体上的电荷;而交流装置是在放电针尖端附近产生离子时(正、负离子),其中与带电体极性相反的离子向带电体移动,并与带电体上的电荷进行中和,其结果是带电体上的电荷被消除掉。
直流型静电消除器消电能力比交流型高,但所用电源复杂,一般多采用工频交流静电消除器。外接电源式消电器比自感应式消电器好,消电较彻底,但也容易使带电体载上反极性的静电。放射线式静电消除器放射线式静电消除器是利用放射性同位素使空气电离,产生正离子和负离子,消除生产物料上静电的装置。放射线式静电消除器可用于化工、橡胶、造纸、印刷等行业。放射线式静电消除器离带电体越近,消电效能越好,一般取1O~20mm。根据工艺要求,消电器至带电体之间的距离可以适当增大。使用放射线式静电消除器,一定要控制放射线对人体的伤害和对产品的污染。放射线式静电消除器应有坚固的外壳,防止机械损伤。放射线式静电消除器结构简单,不要求有外接电源,而且工作时又不产生火花,适用于有火灾和爆炸危险的场所。离子流式静电消除器在直流外接电源式静电消除器工作原理的基础上,用干净的压缩空气通过消电电极喷向带电体,于是就将离子极产生的离子源源不断、有方向地喷到带电体表面,达到中和静电的效果。组合式静电消除器组合式静电消除器可以是自感应作用和放射线作用或具有高压电场作用和放射线作用的静电消除器的组合,它能兼有两者消电的优点,故有很好的消电效果。感应式静电消除器在带电体表面电位比较低时不能进行工作,只有在电位高时才能发挥较高的效率。而放射线式静电消除器能在电位不大的情况下正常工作,但其效率受到电离电流的限制,电离电流不随介质上电位的增大而增大。两者组合在一起,就能弥补各自的缺点。这种组合式静电消除器的特性是由放射性线式和感应式两种消除器的特性叠加而成显然消电效果更为显著。
5.工业生产作业中常见的静电预防方法
在机械、化工、电子行业日益发展的今天,静电防护的重要性对人们来说已并不陌生,无非就是从“人、机、料、法、环”五大方面去控制。看似容易,但实际管控中却真没那么简单,就单拿“人”来讲,人体是个非常不稳定的因素。由于每个个体活动范围的不同,会导致们自身所带的静电也是不一样的,所以,为了避免人体静电对产品带来的危害,我们必须从人体静电防护入手,例如穿防静电服、防静电鞋、防静电手套、戴防静电手腕带等
静电危害防制方法可分为接地、增加湿度、限制速度、抗静电材料、与静电消除器等五种。工业生产过程中,因作业环境、程序及材料的不同,所实施的静电危害防制方法亦会有所不同。选用时必须考量现场制程环境、条件与限制,甚至经费、管理系统与人力素质等因素。没有一种静电危害防制方法可以适用於所有的工业制程或情况,有时同时采用二种或二种以上的静电危害防制方法。
针对机械、电子、化工行业的生产特点,为有效防止由于静电而引发的危害,必须在设计、试验、生产过程中,要从工艺流程,设备结构,材料选配,操作管理等方面采取可靠措施,以控制或减少静电的产生,为此应注意以下几点:利用静电序列优先选工艺配方和设备、材质、利用异性电荷材料,使静电抵消或减少;在易发生火灾和爆炸的场所传动部分尽量减少皮带传动和使用异质金属齿轮传动;设备管道应光滑、平整、无棱角、管径不宜突变接地。根据有关资料,应控制可燃的易燃液体的流速;定期搞好清扫工作,不要造成积灰结垢等。
为消除由于静电放电而引发各种燃爆灾害,首先必须防止和消除静电的积聚,使之不能达到足以引燃各种混合物的静电电位。为了不使静电荷达高电位,就必须通过一切的途径将电荷泄漏和消散,使之控制在安全范围内。将抗静电剂加入不导电材料中,能增加材料的吸湿性和离子性,使材料的电阻率降到106~186Ω以下。有的抗静电的液体或固体由于流速、摩擦等原因,电荷速度会过度集中,可通过一定的静置时间使电荷沿器壁或地面逐渐散去。增加空气的相对湿度,从消除静电危害角度考虑,取相对湿度为70%以上合适。静电接地是一种最简便的防静电措施。在有静电的危害场所,不得穿产生静电的衣服、鞋,应穿防静电服,防静电鞋和手套。应使用规定的劳动防护用品和工具,不得携带与工作无关的金属物品。
当空气的相对湿度在55~70%或以上时,物体表面往往会形成一层极微薄的水膜。水膜能溶解空气中的CO2,使物体表面电阻率大大降低,静电荷就不易积聚。如果周围空气的相对湿度降至40~50%或更低时,静电不易逸散,就有可能形成高电位,对物体造成损害。增加空气湿度的常用方法是向空气中喷水雾,一般选用超声波加湿器和湿膜加湿器。
根据工序产生静电的具体情况选用感应式静电消除器,高压电晕放电式静电消除器,放射性同位素静电消除器和离子流式静电消除器。此外,对易燃易爆的有机溶液,严格按有关规定操作,不得使用塑料桶盛装,防止容器倾倒,控制倾倒速度,使用不产生火花的工具等。
防护手套的品种很多,应根据防护功能来选用。首先应明确防护对象,然后再仔细选用。如耐酸碱手套,有耐强酸(碱)的,有只耐低浓度酸(碱)的,耐有机溶剂和化学试剂又各有不同。因此不能乱用,以免发生意外。防水、耐酸碱手套使用前应仔细检查,观察表面是否有破损,采取的简易办法是向手套内吹气,用手捏紧套口,观察是否漏气。若漏气则不能使用。
橡塑等类防护手套用后应冲洗干净晾干保存时避免高温,并在制品上撒上滑石粉以防粘连。绝缘手套应定期检验电绝缘性能,不符合规定的不能使用。接触强氧化酸如硝酸、铬酸等,因强氧化作用会造成产品发脆、变色、早期损坏。高浓度的强氧化酸甚至会引起烧损,应注意观察。乳胶工业手套只适用于弱酸,浓度不高的硫酸和各种盐类,不得接触强氧化酸。
天花板材料应选用抗静电型,一般情况下允许使用石膏板制品,禁止使用普通塑料制品。墙壁面料应使用抗静电型墙纸,一般情况下允许使用石膏涂料或石灰涂料墙面,禁止使用普通墙纸及塑料墙纸。防静电工作区的环境相对湿度以不低于50%为宜。
在不对产品造成有害影响前提下,允许使用增湿设备喷洒制剂或水,以增加环境湿度。计算机房的湿度应符合GB 2887中的有关规定,类似的机房也应符合此规定。区域界限防静电工作区应标明区域界限,并在明显处悬挂警示标志,警示标志应符合GJB1649规定,工作区入口处应配置离子化空气风浴设备。防静电工作区内禁止使用及接触易产生静电荷的产品。如工作台表面油漆或浸漆表面,普通塑料贴面,普通乙烯及树脂表面地板,塑料及普通地板革,抛光打蜡木地板。普通乙烯树脂工作服,帽,鞋,普通涤纶,合成纤维及尼龙面料,塑料及普通胶底鞋操作工具及设备,普通塑料盒,架,瓶,盘用品及纸制品,普通泡沫及一般移动工具,压缩机,喷射设备,蒸发设备等。
6.结束语
总之,大部份工业制程都可能产生静电荷的累积,轻则使人感到不舒适,重则对人体造成伤害,甚至产生火灾爆炸事故。工业生产作业中防止静电首先要设法不使静电产生;对已产生的静电应尽量限制,使其达不到危险的程度。其次使产生的电荷尽快泄漏或中和,从而消除电荷的大量积聚。静电作为一种近场自然危害源,给人类社会已经造成了重大损失和危害。我们要正确、全面认识静电危害,采取正确、有效的防静电措施,最大程度地减少静电危害给我们生产、生活带来的灾害和损失。
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