静电防护的基本措施《防止静电事故通用导则》解释之二.doc

静电防护的基本措施：防止静电事故通用导则解释之二s卷3期静屯(季m1990年革3期(尊第20期l静电防护的基本措施防止静电事故通用导则解释之二淮南矿韭学院陆承祖静电防护的基本措施主要有三个方面:一,减少静电的产生,即静电的抑制;二使产生的静电荷尽快的流向大地.即静电的泄漏;三,中和已产生的静毡,即静电的消除.这三个方面的各项县体措施,均有自己的特点和适用条件,在实际生产活动和科学实验过程中,可根据现场环境条件,生产工艺和设备,物件的特性以及发生静电放屯引燃的可能性加以选用.1减少静电荷的产生1.利用带电序列.防止事故通用导则(以下简称导则)的4.1.1a规定:对接触起电的有关物料,在带电序列中选用位置较邻近的,或对产生正电荷的及产生负电荷的加以适当组合,使最终达到起电量最小.所谓接触起电,是两个不同的固体相接触时.若它们之间的距离小于25x10-8G111,在分离后的两个物体上分别带有等量异号静电荷的现象.接触所以能起屯是因为,电子从不同的物质中逸出到空气中来所需作的功不一样.电子逸出物质到空气中(严格讲应为真空)所需做的功,称为该物质的功函数(或逸出功),显然.不同物质的功函数是不同的.两种不同物质接触时,产生了电子从功函数小的物体向功函数大的物体流动的现象(图l(a).电子移动的结果产生静电位,当与功函数差抵消时达到平衡,这时界面两侧的物体带上了等量异号电荷(图l(b),功函数小者带正电.大者带负电.理论证明.相接触的物体分离后的带电量(图l(c),即接触起电量正比于两物质的功函数之差.人们把不同物质按功函数由小到太顺序地排列起来,这样得到的物质序列称为带JU序列.(b)机撒作脚分离匿l很明显,带电序列中任意两种物质相接触时,位置前者带正电,后者带负日l,并且两物质在带电序列中的位置相距越远,在其它条件相同时,其起电量越大.根据上述理论,如果我们在选用相接触的两个物体时,选取在带电序列中位置靠得最近的.就可使起电电量减到最小的程序.或者在选用与某一物体相接触的其它几个物体时.选用在带电序列中位于一28该物质前后的不同物质,并使该物质和位置在前的物质功函数总差值等于和位置在后的物质功函数的总差值,这样在接触过程中.既产生正电.又产生负电,且所产生正负电荷的电量相等,中和之后.净静电荷等于零.例如,氧化铝粉经过不锈钢漏斗时静电电位为负IOOV.经过虫胶漏斗时静U电位为正500V,如采用适当选取两种材料制成的组合漏斗.则静电IU位可降低为零.2.改进生产工艺.导则4.I.Ib规定:在生产工艺的设计上.尽量做到接触面积.压力较小,次数较少运动和分离速度较慢.接触起f的研究表明,其起电电量除与物体特性和表面状态有关外,还和接触面积,接触压力运动速度和分离速度有关.一般说来,接触面积越太,则有使表面产生静电电量加大的倾向接触压力增大会使接触面积增加.从而使表面产生的静电电量加大;摩擦速度或运动速度越太,产生的静也荷越多,带电量和速度,压力的关系如图2所示.接触物体分离时,由于内部屯场作用等的因素,产生了电子的倒流现象(如图3).电子的倒流影响接触起电量,分离速度越太,倒流的电子超少,起电量就超太.因此.为了减少静电的产生.在生产工艺的没计上.应尽量减小接触面积和接触压力,降低运动和分离的速度.另外.每接触一次所产生的静电荷基本上相等,因此,可以认为接触起电量几乎与接触次数成正比的增加,为此,在设计生产工艺时,要尽量减少接触次数.Q1J荷丑O.12kg.一:荷丑o.一匝21使静电尽快泄漏B物体分离时电子的倒流图3一静电泄漏有接地,环境增湿,延长泄漏时间和使非导体导体化等措施.1.接地和跨接.导则4.1.2a规定:在可能产生静电的爆炸危险场所内,对所有属静电导体的物体应加以接地.尤其应注意可移动(或转动)的设备或部件.对金属物体应采用金属导体使与大地作导通性连接.对金届以外的静电导体及亚导体则应作间接接地.危险场所的爆炸.对静电来随是它充当了可燃性的点火源,也就是由于发生了可点燃的静电放电.可点燃的静电放电是因为在导体上积累了静电,且导体与大地之问存在着电位差.为了消除导体与大地之间的电位差,将导体与大地作电气连接.称为接地.接地使导体与大地等电位.为了消除导体之问的电位差.从而消除导体之间可能发生的可点燃性放电,所有金届导体都应接地.对于相距较远的大型设备,采用逐个接地的方法,一般不允许设备串联接人接地回路.对于相距很近的小型导体,人们常常不采用逐个接地的办一29法.而是将所有导体串联起来,再由一个导体与大地栩联接,导体与导体的连接称为跨接.接地与跨接的区分如图4所示.显然.接地只对泄放导体上的静电有效.静电接地的特点是要求可靠,不得有任何中断之处.接地线直保证足够的机城强度和化学稳定性.对于危险场所的金属物体,采用金属导体与大地作导通性连接,这种连接方式称为直接接地.对于金属以外的静电导体及静电亚导体,应将其表面的局部或部与接地的金属体紧密相接.这种接地方式称为简接接地.在用接地方式泄放静电时,特别应注意可移动设备(或部件)和转动设备(或部件)的接地.移动设备的接地要注意时问和地点.转动设备的可靠接地可采用导电性润滑油或滑环,碳刷等接地.1芏l4.导则4.】.2b又规定:被接地物体与大地间的总泄漏J阻缸在通常陆况下均不应大于l0.n.每组专设的静电接地体的接地屯阻值一般不应大于100,在山区等土壤电阻率较高的地区,其接地电阻值也不应大于】000n.这里要搞清楚泄漏电阻和接地屯阻.所渭泄漏电阻,是指物体和大地问的总电阻.它包括物体和接地线的接触电阻.接地电阻及带电体本身的电阻,跨接也阻等.而接地电阻只是指大地和接地线的电阻.由于接地的目的之一是使带电体的对地电位不构成危险值.物体对地电位v的较好值在l0V之间.静电泄漏所形成的短暂屯流T一般为(1l0)】0.A左右.所以泄漏电阻R为一=吣旷n这就是导则规定总泄漏电阻不大于l0的理论依据.从这里也可以看出.导则4.1.2a规定的.金属以外的静电导体,亚导体等等所以采用简接接地的方式,其口的是为了减小物体与接地线之间的接触电阻.以使总泄漏电阻满足R<】0的要求.显然.接地电阻应小于泄漏电阻.如果接地的F】的只是为了防止静电,应使接地电阻小于】0.由于与地面接触良好的导体.其对地电阻远低于】0,为实用方便.常常规定更低的电阻作为最大允许接地电阻.在接触良好的金属之问的I乜阻值很少超过几n的.低于lo0n的电阻值报容易达到所以规定每组专设静电接地体的接地电阻值一般不应超过l00n.这样规定是符台实际情况的,因为实际存在的静屯放电电流一般不会超过几个A.在山区等土壤屯阻率较高的地方.难以实现可靠的接地,接地电阻不稳定,.导则规定了这种情况下接地电阻的上限(不得超过J000n),这就使得当这些地方的接地电阻即使达到上限值时.其总泄漏IE阻也还不超过】0.导则.4,】,2.c还规定,对于某些特殊情况,有时为了限制带电体对地放电电流,可以人为地将泄漏屯阻提高到不超过l0.实际生产中,在特别危险区,过大的静屯泄放屯流.其热效应可能成为这些场所的点火源,引起燃烧或爆炸,过大的静也泄放电流也会给人的生命带来威胁.限翩电流可以依靠增大泄漏电阻来实现,忸泄漏m阻过大会使静电泄漏过慢,以致静电在带也物体上不断一30除静电危险;对于液体,其体电阻率降低到l0?m以下.即可消除静电的危险.抗静电剂的种类很多,主要有无机盐类表面活性剂类,无机半导体类,电解质高分子聚合物类和有机半导体高分子聚台物娄等.应根据行业的不同加以选用.选用抗静电剂时应注意物料适当的相容性,无毒无刺激性,与体物料适当的相容性以及廉价性等.抗静电剂的加入方法,有表面涂敷沽和内加入法.表面涂敷不利于产品长期保持其抗静电性,所以,一般采用内加入抗静电剂的方法.应该指出,抗静电剂在空气相对湿度较低时是无效的.使抗静屯剂正常发挥作用的相对湿度为60%,相对湿度低于30%时,抗静电剂不起作用.抗静电剂对悬浮的粉体也无效.4延长泄漏H】.导则41.2f规定:对于高带电物料,在接近排放前的适当位置装设流速较慢的静电缓和器.静电缓和器如图6所示.它是在管道输送高带电的液体和粉体物料时泄漏静电的一种装置.静电缓和器一般安装在接近物料排放口前的适当位置.由于它的直径大于输送管道,因此,进入缓和器的高带电物料的流速大大减小了,这就使得物料有充足的时间向大地泄漏其所带的静电,从而大大的减少了排放出来物料的电荷.,一效果较好的缓和器,其内径D为:D=3d,长L一,其中为物料的平均流速,fj为缓和时间,它等于物料介电常数和电导率的比,即:/p.3消除已产生的静电导则4.1.3规定:利用空气电离使静电中和.可用高压电源式,感应式或放射源式等不同原理的静电消除器.高分子等电阻率很大的绝缘体,其上产生的静电能消除所带的静电.静电消除器(简称消电器)有自感应式.高压电源式和放射源式等几种.自感应式消电器的原理如图7所示.物体上的静电在放电针上感应出相反的电荷,针尖附近形成很强的电场,这里的局部电场很容易达到并超过30kv/cm而使针尖附近空气电离,形成电晕放电,产生正,负离子.它们分别向带电体和放电针移动,带电体上的静电被中和,与此同时,沿放电针的接地线流2卅屯体除器才过电晕电流.如果带电体上不断有新的EE荷产目7生,则电晕放电持续不断,电晕电流也持续不断,消电器不断消除带电体上的静电.感应式消屯器除接地的放电针和安装放电针的支架外,还有保护放电针用的保护罩或保护杠(如图8).这种消电器的性能主要由电晕电流和能在针尖引起电晕的最低电压(即临界电压)来衡量.电晕fb流越大,说明单位时问内中和的电荷越多,消电效果越好,临界电压越低,说明残留在带I乜体上的静电电压越低,泌电越彻底,效果越好.一32感应式淌I器的消m效能受i雎多因素的影响.强.一般放l针的直径不应超过0.51ITIITI,针尖角度不应超过60.;其次放m针与带也体之闻距离越小.电效能越强.放l会与带电体之问的距离原则上在1050ram范围内选取,最好不超过20mini感应式消H三器的潲】U效能还和放电针之间的距离有荚,当带电体电雎较低时.针问距离大,针少者效果好.而当带j乜体lUI较高时,针问距离小.针数多者效果好.一般放m首先放电针越尖或越细,消电效能越针到带电体问的距离与放电针问距离之比可取l图s2.也有取4的:保护杠,保护罩和支架的存在都使其淌叱效能降低,它们的设置应使其甜消电器淌I乜效能的影响降到最低的程度.另外,带体电荷的扳性也影响消电器的消电效能,一般带正电时哇土器有较好的效能.自感应式消电器的优点是结构简单,不需要外加电源,容易制作,安装和维护也方便,不会成为点火源.缺点是消m不彻底,不能消除临界电压(一般为23xV)以下的静电,并且它的作用范田较小,作用范围半径只有10-20ram.自感应式J【l器一般用于薄膜,纸,布和些粉术工业场所.高压电源式淌电器是一种利用电l乜擞高电压使气体H三离,产生正负离子来消除静电的一种装置,如图9所示.它与自感应式淌电器主要区别是这种消I器的放也针由外接高压【u源供也.高压电源式消电器分为通用型.送风型和防爆型等三种.通用型的特点是淌I能力强,它主要用在膜,纸,布等场合:送风型的特点是由于有送风系统.所以作用距离较远.范围较广,主要用在配管内,局部空间;防爆型的特点是不会成为点火源.但结构复杂,主要用在有防爆要求的场所.高压式静电消除器与感应式淌电器相比,优点是消电比较彻底.缺点是结构复杂.安装和维护比较复杂.带电体图9压电线,保护网放射源屏蔽框紧固件放射源式消哇上器是利用放射性图to物质放出的射线使空气l离,产生正,负离子,消除带电体上的静电.放射源式消I器的结构如图l0所示.它由放射源,屏蔽框和保护网等部分组成.放射源是厚0.30.5ram的片状元件,用紧固件田定在屏蔽框底部.屏蔽框应有足够的厚一33度,以防射线危害.保护网是防止操作人员意外地直接接触放射源.放射源式消电器的消电效能与消电器离带电体的距离有关.距离越小.消电效果越好,一般取10-20ram.放射源式消电器优点是结构简单.不要求外接电源,而且工作时不产生火花.适用于有燃爆危险的场所和密闭空问等.它的缺点是射线对人体有伤害作用和对产品有污作用.4避免放电发生如果静电一定会产生.又能在物体上积累到一定程度,则可采取防止发生放电的措施.1.降低带电体对地电位.导则4.1.4规定:增加带rb体的对地Ib容伉,或是使具有一定尺寸的接地导体靠近带屯体.以降低带电体的叱位.避免发生放电.由式Q=CU(其中u为对地电位)可知,增加带电体的对地电容c.在带电量Q不变的情况下.可降低带电体的电位.由于带电体与地或跗近的其他导体问I乜位差减小.它所建立的电场中各点的场强E也减小.使这里空气的击穿几卑下降,点燃性静屯放电的几率也下降.提高了防静电的安全性.增加带l毡体电容的方法很多.增大带电体的体积.缩短带电体与地之问的距离以致使具有一定尺寸的接地导体鞯近带I乜体等.2.利用静电屏蔽.导则.4.1.5规定:将带屯体进行局部或全部静lU屏蔽.同时屏蔽体应可靠接地.p:ncm(a)软管或管删1I所谓静电屏蔽是用接地的金属线和金属嘲等将带电的物体袁面包覆.用金属线和金属网屏蔽的例子如图l1(a)和(b).由静I场理论町知,电场存在于接地的金属线和金属网内.其外部无电场.因此,带电体屏蔽后限制了其电位的上升,也防止了附近导体受到静电感应.一句话,静电屏蔽隔断了带电体与其他物体(带电的或不带I的)之问的静IU联系.也就限制了成为灾害原因的静电放咀几