静电灾害及其防护

静电灾害及其防护静电灾害及其防护 大约在公元前 600 年的时候 希腊哲学家泰利斯就曾经叙 述过用毛织物摩擦过的琥珀具有一种能吸引轻小物体的能力 也就是我们现在常说的静电起电现象 到了 1600 年 一位名叫 威廉 吉尔伯特的英国学者对上述现象在深入研究后指出 用丝 绸摩擦玻璃或许多其它物质同样也会观察到类似现象 为了区 别直流电 交流电 人们通常把相对于观察者宏观上不发生定 向流动的电荷称为静电 第一节 静电学基础知识 摘要 第一节 静电学基础知识 摘要 一 电位与电位差 在静电场中 a b 两点的电位之差称为电位差 通常也叫 做电压 注意 需要明确一个概念 无论是正负电荷 只要存在差 值 就存在电压 二 导体和绝缘体 各种物体对电流的通过有着不同的阻碍能力 这种不同的 物体允许电流通过的能力叫做物体的导电性能 通常把电阻系数小的 导电性能好的物体叫做导体 例如 银 铜 铝是良导体 含有杂质的水 人体 潮湿的树木 钢 筋混凝土电杆 墙壁 大地等 也是导体 但不是良导体 电阻系数很大的 导电性能很差的物体叫做绝缘体 例如 陶瓷 云母 玻璃 橡胶 塑料 电木 纸 棉纱 树脂等物 体 以及干燥的木材等都是绝缘体 也叫电介质 导电性能介于导体和绝缘体之间的物体叫做半导体 例如 硅 锗 硒 氧化铜等都是半导体 半导体在电子技术领域应 用越来越广泛 第二节 静电的产生 积聚和消散第二节 静电的产生 积聚和消散 一 固体静电一 固体静电 固体起电通常包括有接触起电 物理效应起电 非对称摩 擦起电 电解起电 静电感应起电等起电类型 一 接触起电 1 金属之间的接触起电 两种不同材料的固体相接触 在它们之间的距离达到或小 于 25 埃时 一种物质中的电子就会传给另一种物质 失去电子 的带正电 得到电子的带负电 人们通常认为两物体只有相互 摩擦才能起电 其实摩擦只不过是增加了接触面及提高了接触 后的分离速度 因此可以认为摩擦知识接触的一种特殊形式而 已 1879 年亥姆霍兹指出 在互相接触的两金属间会形成等量 异号的电荷层 通常称作偶电层 应该指出 金属之间紧密接触虽然可产生偶电层 但当两 金属分开时各接触点不可能做到同时分开 因而接触面两边的 正负电荷将通过尚未分开的那些接触点构成到电通道而互相中 和 致使在通常情况下导体分开后仍不带电 只有绝缘状态下 的金属与绝缘材料摩擦时 两者都有可能带电 2 金属与高分子固体间的接触起电 实践证明由橡胶带 皮革或合成材料制成的传动皮带与皮 带轮或导向轮间发生摩擦和接触分离时 不论皮带轮或导向轮 是用非金属材料制成的还是金属材料制成的 都会在皮带和轮 子上产生等量异号的静电电荷 在橡胶 塑料 造纸 纤维等 行业生产中的静电有时可高达几万伏甚至十几万伏 如不采取 适当消除措施 则很容易导致电击和火灾 二 其它起电 其它起电有 固体的物理效应起电 热电效应 压电效应 因材料破裂而带电 非对称摩擦起电 电解起电 静电感应 带电等 二 粉体静电二 粉体静电 粉体是指由固体物质分散而成的细小颗粒 在生产过程中 例如在研磨 搅拌 筛选 过滤等工序中经常有静电产生 轻 则是操作人员遭到电击影响生产 重则引起重大爆炸事故 一 影响粉体静电产生的几个因素 1 材质影响 粉体与管道材料相同时 静电产生量很少 当管道由金属 材料制成时 静电产生量与金属材质种类关系不大 当管道及 粉体均由绝缘材料制成时 材料性质对静电影响显著 2 时间影响 开始时随输送时间或搅拌时间的增加 静电产生量也不断 增多 但经过一段时间之后便逐渐趋于饱和 3 运动速度的影响 速度越高 颗粒的摩擦和碰撞越激烈 静电产生量也越多 而达到饱和所需要的时间却大为缩小 4 粉体颗粒大小的影响 粉体颗粒越小 产生的电荷也越多 粉体静电的产生还同管道 料槽和搅拌浆的形状 结构有 关 例如 弯曲的管道比直管道容易产生静电 管道的狭窄部 分币宽阔部分容易产生静电 三 液体静电三 液体静电 液体在流动 搅拌 沉降 过滤 摇晃 喷射 飞溅 冲 刷 灌注等过程中都可能产生静电 这种静电场场能引起易燃 液体和可燃气体的火灾和爆炸 一 在液体介质中产生静电的几种形式 流动带电 喷射带电 冲击带电 沉降带电 二 影响液体静电产生的几个因素 1 液体所含杂质对静电产生量的影响 非常纯净的高度精炼的石油产品在管道流动时是不容易带 电的 如果在轻油中存在胶体杂质 例如当油品中含有少量水 时 就很容易带电 甚至引起静电事故 2 液体电阻率对静电产生量的影响 在一定范围内液体中静电产生量随电阻率的增加而增大 但达到某一数值后 它随着电阻率值得增加而减小 3 管道材质和管道内壁状况对液流电流的影响 同种液体流过不同材质的管道时 其静电的产生量仅有微 小差别 但由于材质的电阻率差异很大 因此对其静电的消散 却有显著的影响 从而明显影响液流电流的大小 管道内壁的约粗糙 静电产生量越大 4 水分的影响 当油品中混入水分在 1 5 时 其静电产生量最多 静电 危险性也越大 5 管路几何形状及容器尺寸的影响 注油管管口形状对静电产生有很大影响 例如 45 斜口 圆筒管头比平圆筒管头产生的静电量要少得多 6 过滤器的影响 过滤器会大大增加接触和分离的强度 更换不同的过滤器 可使液体静电的电压增加十几倍甚至近百倍 7 流速和管径的影响 流速越快 油品的静电产生量越多 8 液体流动状态的影响 流动的液体由层流变为喘流时 其带电量会有显著的增加 四 石油静电的产生四 石油静电的产生 一 输油管线中静电的产生 由一般的液体起电机理可知 油品经管路输送过程中 因 摩擦将有大量的静电产生 当油品流量较小时 比如 100 立方 米 分时 在泵内即管道内所产生的液流电流接近相等 当流 量逐渐增加时 在泵及管道内的液流电流值虽然均有上升 但 是管道内的电流值增加幅度远远超过泵内的液流电流的增加幅 度 二 过滤器对静电产生量的影响 过滤器是一个静电发生源 起电量的大小主要取决于过滤 器的结构和过滤器滤芯材质的种类 三 影响储油罐内静电产生量的几个因素 1 静电荷的产生与装油方式的关系 装油方式可分为两种 一种为底部装油法又称潜流装油 另一种是上部装油法又称为喷溅装油 这两种方法相比 后者 喷溅式装油 静电产生量大 同 时 喷溅式装油法还因油品冲击到罐壁造成喷溅飞沫而产生静 电 与此同时还常常有油雾出现 如果油雾与空气混合达到爆 炸浓度 则有更大的危险性 2 油品的流出口至油面的距离 落差 越高 静电产生量 也越大 3 不同油品相混合会增加静电的产生量 4 当罐底有沉降水时 若采用底部进油方式 则会搅起沉 降水 从而大大的增加静电的产生量 5 用蒸汽清洗油罐也会产生很高的静电电位 6 油罐在注油过程中 从注油停止到油面产生最大静电电 位 往往需要经过一段时间 这个时间通常称为延迟时间 四 铁路槽车静电的产生 铁路槽车装油基本上有两种方式 一种是泵式装油系统 另一种是自流式装油系统 分析这两种进油系统的静电分布可 以看出 泵式系统的静电量主要产生在泵及过滤器处 且在过 滤器静电产生量达到峰值 自流系统与泵式装油系统相比 没 有因泵使静电急剧产生的这一个环节 这使得进入过滤器时的 初始电荷较少 二者相同之处是在过滤器处都有大量静电产生 因此通常把过滤器设置在离装油口 100 米以外 无硬性规定 以便有充裕的时间逸散电荷 五 汽车油罐车静电的产生 1 静电主要产生部位虽然仍是泵 过滤器 管道等 但油 罐车上的加注系统的静电产生量要比地面管道高得多 2 油罐车的猪油过程中罐内油面电位的变化规律通常是随 油面高度的增加而增大 当达到某一值后又开始下降 五 气体静电的产生五 气体静电的产生 当气体在管道内流动或由阀门等处的缝隙高速喷出时均能 产生强烈的静电 完全纯净的气体是不容易产生静电的 但是 由于气体内往往都含有灰尘 粉末 液滴等细小颗粒 因此都 有静电产生 气体和蒸汽的静电虽然比固体和液体产生的静电弱一些 但其静电电压也常常高达万伏 六 人体静电的产生 一 人体起电的原因 1 接触分离带电 当人在地毯上或工业橡胶上行走时 就会因鞋底和地面之 间不断的紧密接触与分离而发生接触起电 有人曾作过如下实 验 当人穿着尼龙 羊毛 混纺衣服从人造革面椅子上起历时 人体可产生高达近万伏的静电电压 2 人体感应起电 当人体紧急某带电体时 人体可以因受到静电感应而带电 3 吸附带电 当人在具有带电微粒空间里活动时 由于带电微粒被人体 所吸附 也会使人体带电 例如 当人走近有带电水雾的空间 时 人体会发生吸附带电 二 影响人体带电的几个因素 七 静电的消散七 静电的消散 物体所带的静电 在没有其他来源供给时 其原有的静电 总是要逐渐消散的 静电的消散主要是通过两种途径 即放电和泄漏 一 静电的放电 二 静电的泄漏 1 静电泄漏的规律性 绝缘体上的静电的泄漏一般来说