СТАТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ОПАСНОСТИ

СТАТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
ОПАСНОСТИ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
Статическое электричество — это процесс образования, сохранения и разделения свободного
электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектрических и полупроводниковых
веществ и материалов или на изолированных проводниках.
Повышенный уровень статического электричества относится к группе физических опасных и
вредных производственных факторов.
Такие технологические процессы, как сушка в кипящем слое, пневмосушка и
пневмотранспорт газов, паров и пыли, размол, дробление и рассев, слив, налив, перекачка,
размешивание и фильтрование электризующихся жидкостей связаны с опасностью
образования зарядов статического электричества.
При переработке горючих материалов и веществ разряды статического электричества могут
быть причиной взрывов и пожаров, нарушения технологического процесса, брака продукции
и неблагоприятного воздействия на работающих.
При контакте двух материалов на их поверхностях вследствие разности работ выхода
электронов образуется двойной электрический слой с разделением зарядов.
При сохранении контакта (при неразделенных поверхностях) суммарный заряд материалов
равен нулю. При разделении поверхностей контактирующих материалов происходит
разделение зарядов, возникает разность потенциалов, увеличивается напряженность
электрического поля, образующегося между разделенными поверхностями.
Остаточный заряд на поверхностях контакта после разделения определяется процессами
рекомбинации зарядов. Рекомбинации зарядов происходят в результате утечки зарядов через
омическое сопротивление поверхностей (Iо) и ионных процессов в разрядном промежутке
(Iрп).
Если напряженность электрического поля превысит электрическую прочность среды
(воздуха), то происходит разряд статического электричества.
Основная величина, характеризующая способность различных материалов проводить ток, а
также определяющая их способность к электризации — удельное электрическое
сопротивление (Ом.м). Условно принято, что при удельном электрическом сопротивлении
веществ и материалов порядка менее 105 Ом.м заряды не накапливаются и опасности не
представляют. Если контактирующие поверхности имеют удельное сопротивление менее
105 Ом.м, то при разделении заряды с них стекают в точке контакта, и поверхности несут
малые остаточные заряды; если же сопротивление высокое и велика скорость отрыва поверхностей, то заряды сохраняются. Значение зарядов определяется природой материала и
скоростью разделения поверхностей, т. е. интенсивностью технологического процесса.
Основная опасность электризации в производственных процессах химической
промышленности — воспламенение горючих смесей искровыми разрядами статического
электричества. Воспламеняющая способность разрядов статического электричества
оценивается значением энергии. Если энергия искрового разряда превышает минимальную
энергию воспламенения вещества, то может произойти воспламенение или взрыв горючих
смесей.
По степени электростатической искроопасности объекты подразделяют на три класса: Э1, Э2,
ЭЗ.
К классу Э1 относятся объекты, в которых отсутствует возможность возникновения разрядов
статического электричества, способных зажечь среду с минимальной энергией зажигания
более 10-4 Дж. Например, заземленное оборудование, не содержащее веществ и материалов с
удельным объемным сопротивлением более 105 Ом.м, в котором отсутствуют процессы
диспергирования.
К классу Э2 относятся объекты, в которых отсутствует возможность возникновения разрядов
статического электричества, способных зажечь среду с минимальной энергией зажигания
более 10-1 Дж. Например, заземленное оборудование, в котором применяются вещества и
материалы о удельным объемным сопротивлением от 105 до 1010 Ом.м.
К классу ЭЗ относятся объекты, в которых возможно возникновение разрядов статического
электричества, способных зажечь среду с минимальной энергией зажигания менее 10-1 Дж, и
возможны разряды по поверхности диэлектриков или их пробой.
Электрическая искробезопасность достигается при выполнении соотношения:
где W — максимальная энергия разрядов, которые могут быть внутри объекта или на его
поверхности, Дж; К — коэффициент безопасности, который выбирают из условий
допустимой (безопасной) вероятности зажигания; в случае невозможности определения
вероятности принимают равным 0,4; Wмин — минимальная энергия зажигания вещества или
материала, Дж.
* ГОСТ 12.1.018—86 ССБТ. «Пожарная безопасность. Электростатическая
искробезопасность».
ВРЕДНОЕ ДЕЙСТВИЕ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА НА ЛЮДЕЙ
Электрические поля, создаваемые при статической электризации перерабатываемых
материалов, оказывают такое же вредное воздействие на работающих, как электрические
поля средней мощности, создаваемые переменным или постоянным электрическим током.
Накопление высоких потенциалов статического электричества возможно и на работающих,
что обусловлено трением одежды, перемещением рабочего, а также индуктивной наводкой от
заряженных перерабатываемых материалов. Разряд накопившихся на теле человека зарядов
статического электричества не может привести к поражению его электрическим током, так
как сила тока разряда невелика (10-8 А). Наиболее вероятная опасность в случае разряда —
непроизвольное сокращение мышц тела, что может привести к механическим травмам,
падению и т. п.
МЕРЫ БОРЬБЫ СО СТАТИЧЕСКИМ ЭЛЕКТРИЧЕСТВОМ
В соответствии с действующими Правилами при переработке материалов и веществ с
удельным электрическим сопротивлением выше I05 Ом.м в помещениях .взрыво- и
пожароопасных производств (классы по взрыво- и пожароопасности B-I, B-Ia, B-I6, В-1г, ВП, В-Па, П-1, П-П) необходима защита от статического электричества.
Средства защиты от статического электричества подразделяют на коллективные и
индивидуальные. К средствам коллективной защиты относятся заземляющие устройства,
увлажняющие устройства, антизлектростатические вещества, нейтрализаторы,
экранирующие устройства.
Одно из надежных и простых средств защиты от статического электричества — заземление
всех металлических частей технологического оборудования, где возможна электризация.
Однако заземление неэффективно, если аппаратура футерована резиной, эмалью или другими
непроводящими материалами. В этих случаях необходимо уменьшить или полностью
устранить электризацию, ограничивая скорость движения материалов, избегая
разбрызгивания струй жидкости, тщательно очищая стенки оборудования от отложений.
Для снижения удельного электрического сопротивления твердых и жидких материалов
применяют антиэлектростатические покрытия и пропитки, если это возможно по условиям
технологического процесса. Так, при переработке химических волокон применяют такие
антиэлектростатические добавки как аламин-17, алкамоны, для пластических масс —
оксамин, сульфонат А, синтанол и т. п. В качестве антистатика иногда используют
технический углерод (сажу).
Увлажнение окружающего воздуха способствует снижению зарядов, особенно для тех
веществ, которые хорошо адсорбируют влагу. Поддержание относительной влажности
воздуха около 75 % и выше позволяет уменьшить накопление зарядов. Однако при
переработке негигроскопических, неадсорбирующих на своей поверхности влагу веществ, с
увеличением влажности их удельное электрическое сопротивление не изменяется. К таким
веществам относятся практически все виды пластмасс (полиэтилен, полистирол и т. д.),
синтетические и химические волокна.
Эффективное средство защиты от статического электричества – применение
нейтрализаторов, вызывающих ионизацию воздуха. Ионизированный воздух содержит
положительные и отрицательные ионы кислорода и азота, которые под действием
электростатического поля приобретают направленное движение и нейтрализуют заряды на
перерабатываемых материалах и веществах.
Различают нейтрализаторы индукционные, использующие энергию образуемого
электростатического поля; высоковольтные, использующие энергию электрического поля
высокого напряжения (U = 10-15 кВ); лучевые, в которых для ионизации воздуха используют
излучения плутония-239 и прометия-147.
К средствам индивидуальной защиты относятся специальная антиэлектростатическая одежда
и обувь, антиэлектростатические приспособления (кольца, браслеты), а также
антиэлектростатические средства защиты рук.
Контрольные вопросы
1. Что такое статическое электричество?
2. Каково вредное и опасное действие статического электричества в промышленности?
3. Как оценить степень электростатической искроопасности объекта?
4. Каковы меры защиты от статического электричества?