静电及其防范（课件）

静电及其防范静电的产生与分类01目录静电的影响因素02静电的危害与防范03静电及其防范

静电是在宏观范围内暂时失去平衡的相对静止的正电荷和负电荷，而非绝对静止的电荷。静电现象是一种常见的带电现象，如雷电、电容器残留电荷、摩擦带电等。静电对人们的生产、生活等都有影响，特别是生产过程中产生的静电，可能引起燃烧、爆炸及其他危险和危害。2．破断起电1．接触分离起电两种物质接触，距离小于25×10-8cm时，其间即会发生电子转移，出现大小相等、极性相反的双电层。根据双电层和接触电位差理论，这两种物质紧密接触之后再分离时，即可能产生静电。2．破断起电不论材料破断前其内电荷分布是否均匀，破断后均可能在宏观范围内导致正、负电荷的分离，即产生静电，这种起电称为破断起电。固体粉碎、液体分离过程的起电属于破断起电。一、静电的产生与分类（一）静电的产生3．感应起电感应起电是物体在静电场的作用下，发生电荷再分布的现象。感应起电的实质是在带电体上电荷的作用下，导体上的正负电荷发生了分离，使电荷从导体的一部分转移到了另一部分，只有导体上的电子才能自由移动，绝缘体上的电子不能，所以导体能发生感应起电，而绝缘体不能。4．电荷迁移当一个带电体与一个非带电体接触时，电荷将重新分配，即发生电荷迁移而使非带电体带电。当带电雾滴或粉尘撞击在导体上时，会产生有力的电荷迁移；当气体离子流射在不带电的物体上时，也会产生电荷迁移。（二）静电的类型固体物质大面积的接触-分离或大面积的摩擦，以及固体物质的粉碎等过程中，都可能产生强烈的静电。橡胶、塑料、纤维等行业工艺过程中的静电高达数万伏，甚至数十万伏，如不采取有效措施，很容易引起火灾。2．粉体静电粉体是处在特殊状态下的固体，其静电的产生也符合双电层的基本原理。与整块固体相比，粉体具有分散性和悬浮状态的特点。由于分散性，使得粉体表面积比同样材料、同样质量的整块固体的表面积要大很多倍。例如，把直径100mm的球状材料分散成等效直径为0.1mm的粉体时，表面积增加1000倍以上。由于表面积的增加，使得静电更容易产生。表面积增加亦即材料与空气的接触面积增加，使得材料的稳定度降低。因此，虽然整块的聚乙烯是很稳定的，而粉体聚乙烯却可能发生强烈的爆炸。1．固体静电液体在流动、过滤、灌注和剧烈晃动等过程中，可能产生十分危险的静电。由于电渗透、电解、电泳等物理过程，液体与固体的接触面上也会出现双电层。如果液体在管道内呈紊流状态，则滑移的电荷被搅动，近似地沿管道断面均匀分布。当液体流动时，一种极性的电荷随液体流动，形成所谓的流动电流，管道的终端容器里将积累静电电荷。蒸气、气体在管道内高速流动或由阀门、缝隙高速喷出时也会产生危险的静电。蒸气产生静电类似液体产生静电，即其静电也是由于接触、分离和分裂等原因产生的。完全纯净的气体是不会产生静电的，但由于气体内往往含有灰尘、液滴、蒸气等固体颗粒或液体颗粒，这些颗粒的碰撞、摩擦、分裂等过程可产生静电。如喷漆是含有大量杂质的气体高速喷出，会产生比较强的静电。蒸气和气体静电比固体和液体的静电要弱一些，但也能高达万伏以上。3．液体静电4．蒸气、气体静电5．人体静电人在活动过程中，衣服、鞋子以及所携带的用具与其他材料摩擦或接触分离时，均可能产生静电。静电大小与衣服料质、操作速度、地面和鞋底电阻、相对湿度、人体对地电容等因素有关。另外，人体是导体，在静电场中可能感应起电而成为带电体，也可能引起感应放电。如果空间存在带电尘埃、带电水沫或其他带电粒子，并为人体所吸附，人体也能带电。二、静电的影响因素（一）材质和杂质的影响

材料的电阻率对静电有很大影响。对于固体材料，电阻率较小时，不容易积累静电；电阻率较大时，容易积累静电。对于液体，电阻率较小时，静电随着电阻率的增加而增加；电阻率较大时，静电随着电阻率的增加而减小。实践证明，只有容易得失电子，而且电阻率很高的材料，才容易产生和积累静电。如生产中常见的乙烯、丙烷、丁烷、原油、汽油、轻油、苯、甲苯、硫酸、橡胶、塑料等，都比较容易产生和积累静电。杂质对静电有很大的影响。一般情况下，杂质有增加静电的趋势，但若杂质能降低原有材料的电阻率，则加入杂质有利于静电的泄漏。二、静电的影响因素（二）工艺设备和工艺参数的影响

接触面积越大，双电层正、负电荷越多，产生静电越多。管道内壁越粗糙，接触面积越大，冲击和分离的机会也越多，流动电流就越大。对于粉体，当管道、料槽材料与粉体相同时，不容易产生静电；当管道、料槽材料与粉体不同时，则主要取决于粉体的性质。颗粒越小，一定量粉体的表面积越大，产生静电就越多。二、静电的影响因素（三）环境条件的影响

材料表面电阻率随空气湿度增加而降低，相对湿度越高，材料表面电荷密度越低。但当相对湿度在40%以下时，材料表面静电电荷密度几乎不受相对湿度的影响而保持为某一最大值。

由于空气湿度受环境温度的影响，以致环境温度的变化可能加剧静电的产生。（一）静电的危害三、静电的危害与防范爆炸和火灾010203妨碍生产静电电击静电能量虽然不大，但因其电压很高而容易发生放电。如果所在场所有易燃易爆物质且形成爆炸性混合物，如金属粉末、药品粉末、合成树脂和天然树脂粉末等，都能与空气形成爆炸性混合物，在这些粉末的磨制、干燥、筛分、收集、输送等过程中，都比较容易由静电火花引起爆炸、火灾。1．爆炸和火灾12．静电电击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，不致于直接使人致命，大多数只是产生痛感和震颤。但是在生产现场却容易造成工作效率下降，甚至引发高处坠落等二次伤害事故。23．妨碍生产纺织行业及有纤维加工的行业，静电问题十分突出。在纺纱、织布、抽丝等过程中，静电可能导致乱纱、挂条、缠花、断头等而妨碍工作。在织、印染过程中，由于静电电场力的作用，可能吸附灰尘而降低产品质量，甚至影响缠卷，使卷绕不紧。在某些生产过程中，如不消除静电，将会妨碍生产或降低产品质量。三、静电的危害与防范（二）静电消除静电接地法泄漏导走法静电中和法工艺控制法人体防静电措施1．静电接地法以下工艺过程中的设备、管道等应采取静电接地措施：用来加工、储存、运输各种易燃液体、易燃气体和粉体的设备都必须接地。工厂或车间的氧气、乙快等管道须连成一个整体，并予以接地。油品储运、售卖等过程中的注油漏斗、浮动罐顶、工作站台、磅秤和金属检尺等辅助设备亦应进行静电接地接地。油槽汽车行驶时，由于汽车轮胎与路面有摩擦，汽车地盘上可能产生危险的静电。因此，油槽车应带有导电橡胶条或金属链条(在碰撞火花可能导致危险的场合，不得使用金属链条)，其一端与油槽车地盘相连，另一端与大地接触。汽车槽车、铁路槽车在装油之前，应与储油设备跨接并接地；装、卸完毕先拆除油管，后拆除跨接线和接地线，如图5-2-1-1所示。2．泄漏导走法增湿增湿就是提高空气的湿度。这种消除静电危害的方法应用比较普遍。增湿的主要作用在于降低带静电绝缘体的绝缘性，或者说增强其导电性，这就减小了绝缘体通过本身泄放电荷的时间常数，提高了泄放速度，限制了静电电荷的积累。加抗静电剂抗静电添加剂是特制的辅助剂，加入产生静电的绝缘材料以后，能增加材料的吸湿性或离子性，从而把材料的电阻率降低，以加速静电电荷的泄放，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抗静电剂，要根据物料的工艺状态及最终使用目的确定。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。3．静电中和法感应中和器没有外加电源，一般由多组尾端接地的金属针及其支架组成。根据生产工艺过程的特点，中和器的金属针可以成刷形布置，可以沿径向成管形布置，也可以按其它方式布置。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。如专用于油管上的感应式静电消除器，可使槽车油面电压由25kV下降为3～4kV，目前在我国石油化工企业中已被广泛使用。该消除器主要由三部分组成：接地钢管及法兰、内部绝缘管、放电针及镶针螺栓等，其结构和原理如图5-2-1-2和5-2-1-3所示。（2）外接电源中和器这种中和器由外加电源产生电场，当带有静电的物料通过该电场区域时，其上电荷发生定向移动而被中和、泄放。外加电源产生的电场还可以阻止电荷的转移，减缓静电的产生。同时，外加高压电场对电介质也有电离作用，可加速静电电荷的中和和泄放。（3）放射线中和器这种中和器是利用放射性同位素的射线使空气电离，进而中和和泄放生产物料上积累的静电电荷。α射线、β射线、丁射线都可以用来消除静电。采用这种方法时，要注意防止射线对人体的伤害。（4）离子风中和法这种方法是把经过电离的空气，即所谓离子风，送到带有静电的物料中以消除静电。该方法作用范围较大，但必须有离子风源设备。4．工艺控制法在存在摩擦而且容易产生静电的场合，生产设备宜配备与生产物料相同的材料。在某些情况下，还可以考虑采用位于静电序列中段的金属材料制成生产设备，以减轻静电的危害。选用导电性较好的材料可限制静电的产生和积累。（1）材料的选用降低摩擦速度或流速等，可可有效抑制静电的产生。允许流速与液体电阻率有着十分密切的关系，并决定于液体性质、管道直径、管道内壁光滑程度等条件。（2）限制摩擦速度或流速降低流速，可加快静电消散过程；在输送介质管道的末端加装松弛器，可大大降低液体在管道内流动时积累的静电。进行操作前，应使液体静置一定的时间，使静电得到足够的消散或松弛。（3）增强静电消散过程（4）消除附加静电在工艺过程中，产生静电的区域(如输送管道)总是不可缺少的环节，要想做到不产生静电是很困难的，甚至是不可能的。但是，对于工艺过程中产生的附加静电，往往是可以设法防止的。例如，在储油罐内，为了避免液体在容器内喷射或溅射，应将注油管延伸至容器底部，而且其方向应有利于减轻容器底部积水或沉淀物搅动，三种比较合理的注油方式如图5-2-1-4所示。图5-2-