3 防静电危害的基本方法
3.1 接地:以防静电危害为目的的接地,是把一个或一个以上的导体用接地线与接地装置连接,以免对地绝缘的导体因带静电荷而造成火花放电,但它不能导走绝缘体上的静电荷。接地电阻值的规定是根据带电导体静电荷的泄漏速度来决定的。世界上一些国家采用的安全半值时间(半衰期)上限值为0.012s,即导体带电后的0.012s时间内能把所带静电量的一半泄漏掉就是安全的,这时的电阻值可按下式计算:
-t/Rc
Q=Q0e (1)
式中: Q——经时间t后剩余的电荷量;
Q——带电体初始所带电荷量;
R--泄漏电阻值;
C——带电体对地电容量。
1 1/2
当Q=—Q0、t=t=0.012s时,由于电容C是随物体的形状、空间
2
-9
位置因素变化,假设C为10F时求R值。
1
则: Q=—Q0时
2
式(1)可简化为:t1/2=0.69RC (2)
令: t1/2=0.012〔s〕
-9
C=10F
0.012 0.012
则: R=-----=--------
-9
0.69C 0.69×10
9
0.012×10
=--------=2×10Ω
0.69
由此可以看出,接地电阻达1000000Ω时足以使带电导体上的静电荷在0.012s时间内泄漏掉一半以上,即能保证静电安全。各国对接地电阻值的规定基本上都是1000000Ω。
根据SDJ8-76电力设备接地设计技术规程第21条的规定:低压电力设备接地电阻不宜超过4Ω。第23条规定:配电线路零线每一重复接地装置的接地电阻不宜超过10Ω。为此,防静电接地完全可与电力设备共用接地系统,不必另搞接地装置。但必须注意:对电话、电解等直流系统的工作接地,一级防雷的防雷接地,因其本身要求有独立的接地系统,故不能与之共用接地系统。
3.2 增加湿度:增加环境相对湿度,是防止静电危害的措施之一。其原理是:在周围空间相对湿度大于70%时,带电的绝缘体表面能形成一层极薄的水膜,通过水膜中含有的导电性物质,使绝缘体的表面电阻降低,为电荷的迅速泄漏提供了可靠的途径。各国静电事故统计资料及我国实际调查反映的情况,都遵循同样的规律:即在干燥的季节静电事故多,在干燥的地区静电事故多。美国国家防火协会规范《静电》第3280条概括为:把大气的相对湿度提高到70%左右,可作为处理静电积累问题的一种对策。
但是,由于有的物质在高湿空气中表面不形成水膜(如聚四氟乙烯),这种物质称作非亲水性物质。所以增加湿度对这种物质起不到加速静电泄漏的作用。为此,这种场合不能采用这种方法作为消静电措施。
因此,本条明确规定了对亲水性物质(绝缘材料),在增加环境相对湿度不致影响产品质量的场合,方宜采用这种方法防止静电危害,橡胶行业中用得较普遍的是涂胶机,取得了良好的效果。但某些产品在涂胶时产品质量要求较高,不宜采用增湿措施时,应采用合适的静电消除器消除静电,同时必须采取有效的通风措施,使可燃性混合气体浓度尽量降低,控制在爆炸下限以下。
3.3 采用静电消除器:通过设置在带电体附近的静电消除器使其周围空气电离为正、负离子,从而使带电体吸引空气中的异性电荷,达到中和带电体静电荷的目的。这种方法已在国内外广泛利用。国内外常用的静电消除器一般有四种,具体选用时应根据带电体电位、消除要求、操作特点和环境特征作出正确选择。
3.3.1 静电消除器种类:
a.感应式静电消除器:感应式静电消除器由一连串接地的导电尖端组成,是依靠带电体本身电场的能量使尖端产生电晕放电,使周围空气电离,是一种简单、经济、易于维护的消静电装置。其电离能力的大小取决于带电体本身的电位,所以它适用于带电电位高的场合,有很强的电离能力。经感应式静电消除器消除静电后,带电体本身仍将保留一定的静电电位值,即消除静电不太彻底,所以它只适用于对消除静电的彻底性要求不高的场合。例如:在四辊压延机胶布出口处,电位高达30kV左右,装设感应式静电消除器后,电位降至2kV左右,这样就避免了带电胶布对操作人员的电击,也大大减弱了对周围空气中尘埃的静电吸力,起到了消除静电危害的作用。在这类场所,采用感应式静电消除器具有经济合理、维护方便,运行可靠的特点。根据橡胶制品生产中静电电位高、对消除静电的彻底性要求不高的特点,这种静电消除器具有普遍推广的价值。目前我国橡胶厂中普遍采用的是导电橡胶感应式静电消除器,它具有柔性和弹性,消静电效果好,使用中安全可靠,深受广大操作工人的欢迎。同时其电晕放电能量很小,适合于橡胶制品生产中有火灾爆炸危险的场所使用。苏联有关文献介绍了这方面实际应用情况。该文献作者认为,在细针区中,在单位时间内参与反应的只是相当少的一部分混合物,因此它们不可能导致火焰的传播。国内在氢气和氧气的混合物中及做过同样的试验,证明感应式静电消除器的电晕放电不致引起其爆炸。
b.高压电晕放电式静电消除器:是依靠外加高压电源(一般6~10kV)的能量使空气电离,所以它的电离能力与带电体所带电位的高低无关。为此,它适用于带电电位较低、要求消除静电较彻底的场所。
由于一般的高压电晕放电式静电消除器放电针尖带有6~10kV高压电,一旦发生对地短路时,将产生火花放电,在存在易燃易爆介质的场,所将因此引能火灾或爆炸危险,这类事故在陕西××厂曾发生过。为此,在有爆炸、火灾危险场所使用时,必须选用适应环境介质特征的防爆型静电消除器。这在3.3.2中作了明确规定。目前橡胶制品生产过程中使用的均属非防爆型静电清除器。
c.放射性同位素静电消除:放射性同位素静电消除是利用放射性同位素在衰变过程中发射线的电离能力,使其周围空气电离。由于放射性同位素物质本身不是潜在点火源。因而适用于有易燃易爆介质的场合。但由于这类场所有可能因其他原因引起爆炸事故时,将可能引起放射源的炸裂,因而导致对周围产生放射性污染,所以要在这种场合使用,必须考虑解决放射源被炸裂后的防护问题,这应引起选用时的重视。目前橡胶行业尚未使用这种消除器。
d.离子流静电消除器:由于它能将产生的离子通过外加的风力送至带电体具有远距离消除静电的特点,所以必须具备风源,可采用经过滤的压缩空气或自带风机。这样必然带来造价高、结构复杂、运行费用高等缺点。所以,在一般场合不宜选用这种消除器,本条规定了只在需要远距离消除静电的场所使用。
3.3.2 在3.31中已作解释。
3.3.3 感应式静电消除器及高压电晕电式静电消除器,都通过放电极使周围空气电离,确定放电极的长度应该以使带电体表面的电荷能尽量均匀地被中和为前提。为此,放电极的长度应该大于带电体的宽度,以使带电体边缘部分的静电荷能获得较好的消除效果。为便于规程的执行,本条规定放电极的长度应大于带电体宽度10~15cm,从实际试验情况来看,是比较理想的。离子流静电消除器的有效消除面积与离子喷头的型式、喷头与带电体的距离有关。一般来说,在离子喷头距带电近体时,有效耗除面积小;反空,消除面积大。因此本条规定:选用离子流静电消除器时,喷头数量应根据离子喷头的型式、可能的安装距离和带电体的宽度来决定。
3.3.4 静电消除器安装位置是否正确,将直接影响消除静电的效果。由于静电消除器是通过使其周围空气电离的方法来消除静电的,带电体必须通过本身静电场力的作用吸引空气中与其相反极性的离子,使其互相中和。为此,静电消除器产生离子的放电电极应该安装在带电体电场大的地方,所以,必须避开金属背景。消除静电的目的是为了安全生产,所以必须安装在涂刷溶剂后的后续部位,才能避免火花放电。根据实际使用和测定的数据来看,安装位置及安装距离可按规程中图1选择。
3.4 材质搭配是指被加工的橡胶半成品在加工过程中,与不同材质的设备零部件间相接触或摩擦,使其与第一种材质的设备零部件摩擦时产生正的电荷(或负电荷),紧接着与第二种材质的设备零部件摩擦,使其产生相反的电荷。这样,通过适当材质搭配制造的橡胶加工设备,就能使生产过程中半成品上产生的静电互相中和,达到减少静电积累、防止静电危害的目的。采用这种方法应当注意所选择的材料应能适应工艺上的要求。同时还应注意,由于杂质等因素的影响,可能改变带电的极性,使装置失去消除静电的作用。在进行设备设计或设备改造需考虑材质搭配时,可参阅静电序列表,并作必要的模拟试验。
3.5 防止人体带静电是为了避免由于人体带静电后造成火灾、爆炸事故及对人体的电击,人体带电的危害已在2.5作了说明,这里不予重复。本条规定的三项措施,是防止人体带电的基本措施,穿防静电工作服是为了使人体产生静电,同时避免由于服装带静电引起的危害,穿防静电鞋或导电鞋、工作地面采用导电地面是为了使人体产生的静电荷尽快通过鞋底及导电地面流入大地,以降低人体电位、确保安全生产。详细说明见4.4。
4 防静电危害的措施
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