输油气管道2静电产生与防护.ppt

隐患险于明火防范胜于救灾责任重于泰山 江泽民 第二部分静电的产生 危害及防治 学习主要内容1 静电的产生 危害及防治 2 几种常用的防静电器材及其工作原理3 油库 输油管线静电的防护4 接地电阻 工频接地电阻和冲击接地电阻学习中将力求从物理概念分析静电 雷电产生原因 并结合实际 掌握科学的防护方法 通过学习达到加深对规范 规章制度的理解目的 以便在生产中更好地贯彻执行各项规章制度 1 静电的产生 危害及防治 1 静电的产生我们都知道物质都是由分子 原子组成 原子由带负电的电子和带正电荷的原子核组成 在正常状况下 正负电荷相等 电子在原子核正电荷的吸引下 在一定的轨道上围原子核运转 整个原子对外呈中性 不带电 当电子受到外力的作用 将脱离轨道 即脱离原来原子核的引力 成为自由电子 自由电子在运动中受到其他原子核的吸引 在它的轨道上运动 这样 原来的原子失去一个电子带正电 后来的原子多了一个电子带负电 一般来讲 外层轨道离原子核越远 外层规道上的电子数越少 越容易脱离原子核吸引 越容易成为自由电子 促使电子脱离原轨道的外力可以是 动能 热能 化学能 光能等等 当两个不同材料的物体结合在一起在外力的作用下分开时 外力使这两个物体上的正负电荷发生变化 同一物体上正负电荷数量不再相等 其中一物体正电荷数量多 带正电 另一个物体电子数量多 带负电 如图所示 这样 这两物体都带有电 使原来呈中性 不带电的物体带电的现象称为起电 起电后的正 负电荷受到原子核的吸引 由于这些电荷被束缚在带电体上的 没有外力作用不会消失 因此 被称之为静电荷 简称静电 静电不能像电线中的电荷那样定向移动 它可以保留在物体表面 也可以在整个物体上 使物体带有静电 物体上必须要有外力作用 在物体上要保持静电 物体要必须相对绝缘 2 静电产生的几种方式使物体带静电称为 起电 起电 的方式有以下几种 接触分离起电 如在一个物体上贴上一张塑料薄膜 剥离塑料时 物体和塑料薄膜都会带静电 日常生活中脱衣服时产生静电也是属于这种方式 摩擦起电 摩擦是一个不断接触与分离的过程 在日常生活中各类物体都可能由于移动或摩擦而产生静电 例如人在运动时衣服相互摩擦起电 人坐在车上与座椅摩擦生电等 感应起电 当带电物体接近不带电物体时会在不带电的导体的两端分别感应出负电和正电 当我们用手接触使用的电视机时手上有麻的感觉 这是由于手受电视机产生的静电感应所致 流动起电 液体在管道中受压力差的作用流动产生的带电现象 流动起电包括流动 搅拌 沉降 过滤 摇晃 喷射 飞溅 冲刷灌注等 由此可见 固体与固体 固体与液体 固体与气体 气体与气体相互作用都可能产生静电 固体 3 静电的危害在自然界静电处处都有 它给人们生活带来种种不便和危害 也给人们带来种种方便 在日常生活中 在屋外行走时衣服磨擦导致身上带电 甚至在野外遇到刮风也可能导致使身上带电 进出房屋手碰铁门或接触金属物体时会有被电打感觉 使人心情烦躁 对人的身体健康也有影响 特别是心血管系统本来就有各种病变的老年人 静电更会使病情加重或诱发室性早搏等心律失常 过高的静电还常常使人焦躁不安 头痛 胸闷 呼吸困难 咳嗽 机器中的静电容易吸附空气中带有异性电荷的灰尘 污染设备 影响工作 静电在放电时会产生火花 在易燃易爆场所后果不堪设想 4 静电的防治在认识了静电产生的原因后 经过长期的实践 人们遂渐掌握了静电的防治办法 直至使静电为人类造福 人体所带静电的消除化纤布料比纯棉布料容易起电 为消除人体所带的静电 尽量少穿化纤布料的服装 室内装修也尽量少用容易起电的化纤材料 室内保持一定湿度也可减少静电 特别是秋 冬季气候干燥 刮风外出归来时可用手捏钥匙触摸铁门或金属水管 以便释放身上静电 对于在易燃易爆场所工作的人员或从事精密仪器工作的人员应穿防静电工作服装 鞋 帽 尽可能远离诸如电视机 电冰箱之类的电器 以防止感应起电 设施防静电接地对于如将储油罐 输油管道 加油机 卸油台 以及需要重点防静电的设施 要设置专用的防静电接地线 与接地体等电位连结 为带电体上静电荷提供一条向大地泄漏通道 增加空气湿度增加空气湿度可以降低绝缘物表面的绝缘电阻 增加静电沿绝缘介质表面泄漏 掺杂降低电阻率接地法只适用于带电的金属导体或静电导体和亚导体 而增加湿度又只对亲水性的带电介质有效 要有效地泄漏电阻率较高的静电非导体所带电荷 只能通过降低它们的电阻率 提高导电性来解决 即向介质材料如燃油 塑料制品等添加能减少电阻率的杂质 以改善其导电性能 屏蔽使用屏蔽来减少静电的方法比较广泛 人体活动是静电发生源之一 在易燃易爆场所防止人体带电应建立完备的人体防静电系统 这一系统由防静电工作服 鞋袜 地坪等组成 必要时辅以防静电腕带 手套脚套 帽子和围裙等 还有工作台 座椅等 这种整体的防护系统兼具有静电泄漏 中和与屏蔽作用 在有些地方将容易产生静电的设备用带有接地线的金属罩罩起来也属于屏蔽方法 采用静电消除器静电消除器有多种 一种是采用带接地线的金属刷或金属箔刷 当与带静电的物体接触时 将静电泄放入地 另一种静电消除器是在空气中产生带正电和带负电的两种离子 当任何带静电体从这里经过时 相应的带相反电荷的离子与其中和 消除静电 控制场所危险程度在易燃易爆场所在封闭危险的空间安装通风装置 及时排出爆炸性混合物 如加油 气 站可能产生的油雾等 使混合物的浓度不超过爆炸下限 但要注意 金属的通风装置必须接地 否则排风扇与空气磨擦会产生静电 增加新的危险 世界上任何事物都有两面性 对于静电在认识它以后也能让它为人类服务 比如 静电印花 静电喷涂 静电植绒 静电除尘等 已在工业生产和生活中得到广泛应用 静电也开始在淡化海水 喷洒农药 人工降雨 低温冷冻等许多方面大显身手 甚至在字宙飞船上也安装有静电加料器等静电装置 2 几种常用的防静电器材及其工作原理 防静电工作服防静电工作服用防静电织物为面料而缝制的工作服 防静电织物是在纺织时 等间隔地或均匀地混入导电纤维或防静电合成纤维织成的织物 导电纤维是全部或部分使用金属或有机物的导电材料或亚导电材料制成的纤维 其体积电阻率 v介于104 109 cm之间 目前 绝大多数防静电织物是采用导电纤维制作的 其中以导电成分复合型 即复合纤维使用最多 在化纤织物中加入导电纤维制成的防静电工作服 利用电荷的泄漏与中和两种原理消电 当接地时 织物上的静电除因导电纤维的电晕放电被中和之外 还可经由导电纤维向大地泄放 不接地时则借助于导电纤维微弱的电晕放电而消电 防止了服装上的静电积累 实践表明 防静电工作服可有效地抑制服装静电 消除或减小静电放电危害 与防静电工作服同时应用的还有防静电鞋 帽 手套等防护用品 尽可能远离诸如电视机 电冰电器 以防止感应起电 防静电地板 地毯防静电地板 地毯主要用于改善机房的抗静电环境 防止静电电荷在室内积累 影响环境 人在地面行走时 鞋与地面摩擦起电产生静电 防静电地板能够导走静电 防静电地板又叫做耗散静电地板 单位电阻在1 0 x105 10 之间 当它接地或连接到任何较低电位点时 使电荷能够耗散 防静电地板一般架设在接地良好的金属支架上 地板下可以敷设各种导线 也可作为净化空气的通风通道 防静电地毯的单位电阻有1 0 x104 6 1 0 x108 10 两种 按需要选择 防静电地毯可以直接敷设在带有环形接地排 线 的地面上 同样 为了防止操作人员身上的静电对设备 如计算机等 的影响 使用防静电椅 防静电桌 将设备放置在防静电桌上 防静电桌的单位电阻也在1 0 x105 10 之间 使用导线连接接地 抗静电剂抗静电剂其作用就是降低高聚物表面电阻率和电荷密度 从而达到解除静电危害的目的 一般喷洒在塑料制品的表面 抗静电剂具有表面活性 亲水性以及与树脂的不相容性 抗静电剂会逐步迁移到塑料制品的表面 这一层亲水物质会吸收空气中的水形成导电通道 使静电荷迅速泄漏 降低表面电阻率 另一方面 抗静电剂赋予材料表面一定的润滑性 降低其磨擦因数 抑制或减少了静电荷的产生 抗静电的效果与添加量以及环境湿度有关 环境湿度越高 抗静电效果越好 塑料中添加抗静电剂后 其体积电阻率可以降到108 1010 cm 市面上有一种抗静电剂 在清衣服的水中放入少许能使衣服产生静电的现象大大改善 3 油库 输油管线静电的防护当油料在管道内流动时 与管壁发生磨擦 在运输装卸过程中与罐壁磨擦或者受到某种外力冲击晃动等因素都会产生静电 当静电电荷积累到一定数量 静电电压增加到一定值会产生火花 引发火灾 爆炸 为了及时的清除积累的静电 油库 输油管线 加油 气 的静电的防护主要采取以下措施 1 工程建设中采取的防静电措施 为尽量减少油料在输油管道内传输中的磨擦力 要求金属管壁尽量光滑 粗糙度要小 弯头尽可能少 管壁越粗糙 流经的弯头 阀门越多产生的磨擦力越大 静电荷也越多 管路中应尽量少安装过滤器 在管路上安装静电消除器 输油管应使用金属材料 输油管道尽可能地下埋设 输油管埋地敷设长度小于50米时管路两端应接地 地上或管沟敷设的输油管管路两端及管路上每隔200 300m处应接地一次 输油管带有法兰盘的连接螺栓少于5根时应用金属导线跨接 导线截面积不小于10平方毫米 两端应接铜鼻子 金属油罐必须作环型接地体 防静电和防雷公用 至少应有两处用引下线与地网连接 引下线间在金属油罐上的弧形距离不大于30米 在油罐入口前附近设置缓和器 在装卸油台附近应设置防静电地桩 罐车车体必须安装传导静电的拖地设施 加油 气 的设备如加油机 加油枪等都应安装防静电接地线 装卸油料的输油软管 应当使用耐油导静电软管 作业时软管两端的导静电钢 铜 丝必须与设备可靠连接并接地 防静电接地地网防静电接地 防感应雷接地和电气设备接地可以共同设置 防静电接地装置单独设置时 接地电阻不得大于100欧姆 防静电接地与防雷接地共用接地装置的 接地电阻不得大于10欧姆 防静电接地与电气设备保护接地共用接地装置的 接地电阻不得大于4欧姆 防静电接地不得使用防直接雷引下线和电气工作零线 2 运行中的防静电措施 严格遵守操作规程 作好人体的静电防护油库 加油站的工作人员应持证上岗 严格按照规程操作 这是防止静电灾害事故发生的最直接 最有效的手段 人体活动也是加油站静电发生源之一 由于人体带电的复杂性 所以应建立完备的人体防静电系统 这一系统可考虑由防静电工作服 鞋袜 地坪等组成 必要时辅以防静电腕带 手套脚套 帽子和围裙等都属于防静电系统范畴 这种整体的防护系统兼具有静电泄漏 中和与屏蔽作用 尽量减少油品灌装过程中产生的静电 装卸油时罐车必须接防静电桩接地 要静止片刻才能进行作业 要控制油料流速 以降低磨擦速度 静电的产生与周围环境 特别空气湿度影响很大 因此 在干燥的季节控制油料流速十分重要 在向油罐车装油时油管应从底部输入或将输油管插到罐内液面以下 尽量减少油料与空气磨擦 增加空气湿度增湿主要增加静电沿绝缘介质表面泄漏 增湿对于亲水性物质除能加快静电的泄漏 防止静电贺积累外 还能提高爆炸性混合物的最小点火能量 在加油站给加油区 储油罐区 卸油区及油罐车等喷入水蒸气或洒水也可以减少这些地方静电荷积累 3 其它措施 在油品中混入少量的杂质 特别是水杂质 当油品在流动或受到某种外力晃动时 杂质会増加对油品的磨擦力 产生的静电显著増加 因此 定期清除油罐 桶内的杂质 也是减少和消除静电的有效方法 石油产品中加入防静电添加剂在石油产品中加入防静电添加剂 可增加油品的导电性能和增强吸湿性能 加速静电泄漏 减少静电聚集 消除静电危害 安装静电消除器按有关规定在需要的场合安装静电消除器 静电消除器又叫静电中和器 它是消除或减少带电体电荷的装置 4 接地电阻 工频接地电阻和冲击接地电阻接地电阻是指接地体对地具有的电阻值 接地电阻分为冲击接地电阻和工频接地电阻两种 是指分别用规定的脉冲信号和工频信号测得的电阻值 使用哪种电阻 在各个规范中有明确规定 例如石油库的建设中要求使用的是冲击接地电阻 一般来说在防雷规范中应用的大部分是冲击接地电阻 而在电气设计规范中应用的是工频接地电阻 在多种接地线使用同一共用接地装置 不同的接地线对接地电阻不仅阻值上有不同的要求 在电阻名称上也有不同 在工程的实施中必须注意 一般来说防雷的接地电阻要求 10w 有的是 30w 而电气设备要求 4w 在使用同一共用接地装置时往往忽略防雷接地要求 认为满足电气设备要求就可以 冲击接地电阻ri和工频接地电阻r 之间关系是由地网所在位置的土壤地阻率 和地网的几何尺寸决定的 下图是冲击接地电阻ri和工频接地电阻r 之间关系r ari换算曲线 图中横坐标是地网至接地引下线的最大长度l与土壤的有效长度le的比值 le 2 纵坐标代表换算系数a 一般测量得到的是工频接地电阻r 为得到冲击接地电阻ri 可由土壤地阻率 求出土壤的有效长度le 根据l与le的比值 从 曲线上求得换算系数a 再根据关系式r ari计算得到ri 工频接地电阻和冲击接地电阻的换算从上述图中可见 换算系数a 当l le 1 且 或 20 时a 冲击接地电阻ri等于工频接地电阻r 当2000 时a ri比r 小 值越大 a越大 ri比r 小得更多 a值从图中查不太准 可由表查得 详见 建筑物防雷装置检测技术规范 gb t21431 2008附录b 此时是因为接地体周围的土壤 在大的冲击电流作用下 当电场强度超过2 5 3kv时 接地体邻近的土壤被击穿 地网的接地电阻降低 值越大